DE2062679A1

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Publication number: DE2062679A1
Application number: DE19702062679
Authority: DE
Priority date: 1969-12-22
Filing date: 1970-12-19
Publication date: 1971-07-15
Also published as: US3839448A; DE2062679B2; NL7018300A; FR2073722A5; JPS4810789B1; CA923144A; DE2062679C3; GB1279906A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von '^--Aminocycloalkarionoximhydrochlorid durch Umsetzung von Bis-(2-chlor-l-nitrosocycloalkan) mit Ammoniak bei erhöhter Temperatur.

'^-Aminocycloalkanonoximhyrtrochlorid int ein wertvolles Rohmaterial. Beispielsweise kann es durch Beckmann-ümlarerung in ¹^-AminoIactarn umgewandelt worden, und durch Hydrolyse dos resultierenden Produktes kann man brauchbare Aminosäuren erhalten. ti -Aminocyclohexanonoximhydrochlorid Iat ein besonders wichtiges P.ohnaterial f'"ir die Horste 1.1 unp von Lysin, das eine dor essentiellen Aminofjfi.uren ist.

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BAD ORIGINAL

Es wurden bereits verschiedene Methoden zur Herstellunf von <■*- -Aminocycloalkanonoxim vorgeschlagen, wie beispielsweise

1. die Umsetzune: von alizyklisc?ien <A.-4cyloxyoxin mit Ammoniak oder einem nrirnären oder sekunderen Arrin (japanische Patent veröffentlichung Mr. ^Ji2-23177) und

2. Hnisetzunff von 2-Chlorcyclohexanon mit hydroxylamin in flüssigem Ammoniak (,japanische Patent Veröffentlichung' iir.

Außerdem vurde zur -ewinnunr von ot--Aminocyclododecanono>:in ein Verfahren vorgeschlagen., bei dem. X-Chlorcvclododecadienon-· oxin mit einem Drimären oder sekunderen Arnin upf^esetzt und das resultierende Produkt mit Wasserstoff reduziert wird (japani- . sehe Patentveröffentlichung fir. 42-1Π5Ο1).

Die Methode 1. ist jedoch ziemlich kompliziert, da s:ie aus folgenden Stufen besteht:

a) Umsetzung eines ungesättigten alizyklischen Kohlenviasserstoffes mit Mitrosylchlorid unter Rildunp; von -X-Ohloroxim_,

b) Timsetzunc des resultierenden Produktes mit einem ^:Tetallcarboxvlatj wie ilatrirunacetat, und

c) Aminierung des Acyloxyrestes der "K- Position des resultierenden Produktes mit Ammoniak oder AmIn. Außerdem hat dieses ''.''erfahren den weiteren Nachteil, daß das resultierende ^-Aminocycloalkanonoxim dazu neigt, während der HauOtreaktion unter Bildunp eines Dioxims mit einer sekunderen Aminoprupne i^Iebenreaktionen einzufehen. Daher ist es schwierir, nur die erwünschte Verbindung au erhalten.

Die "Tethode 2. int unpri'P'insoht hinsichtlicfi der Ausbeute dor erwünnohten Verbindunr.

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BAD ORIGINAL

Die fethode 3· ·> in der ^-Chloroxim als AusranF-snaterxal verwendet wird, und auch die iethode 1. sind ebenfalls vielen der begrenzten Ausbeute an erwünschter Verbindung unerwünscht.

Es war daher Aufrabe der vorliegenden hrfindunr. ein Verfahren zur Gewinnung von 'X-Aminocycloalkanonoximhydrochlorid in einer hohen Ausbeute zu bekommen. Kin weiteres Ziel der Erfindung bestand darin, ein neues Ausganprsmaterial zur Herstellung von ^. -Aminocycloalkanonoxinen zu erhalten. Andere Zieleund Vorteile der Frfindunp· werden durch die nachfolgende Beschreibung offenbar.

Es wurde gefunden, daß Bis-CP-chlor-l-nitrosocycloalkan) mit Ammoniak bei erhöhter Temperatur unter Bildung eines Cycloalkanonoximhydrochlorids mit einer primären Aminoprruüpe in der 'X-Position (.·% -Aminooycloalkanoiioxamhydrochlorid) umgesetzt werden kann.

ⁿie Ziele diener Trfindunp wurden durch TTmnetsun,"· von 1 Mol 'Us-(2-chlor-l-m"troso<;ycloalkan) mit wenigstens ?.o Hol Ammoniak boi orh".htⁿr '"o^r-^ratur erreicht.

r-rin] , Fi <*>-■(P-chlor-1-ni trosocycloalknn) besitzt ] «"οτηηΐ no T?ormol:

worin R eine Alkylenp:ruBpe mit 3 bis IO Kohlenstoffatomen und ^|!·*νν*ν Stereoisomerie bedeutet. Spezielle Verbindunren sind bei·

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spielsweise Bis~(2~chlor-l--nitrosocycloOentan), Bis-(2~chlor-1-nitrosocyclohexan), Bis-(2~chlor-l~nitrosocyoloheptan) , Bis--(2-chlor-l-nitrosocyclooctan), Bis-(2-chlor-l-ni'trosocyclononan) und Bis-(2"Chlor-l-nitrosocyclododecan). und diese sind bei dem Verfahren nach der Erfindung bevorzugt.

Diese Ausgangsmaterialien kann man nach bekannten herkömmlichen Methoden herstellen, beispielsweise durch Umsetzung von zyklischen Monoolefinen mit 5 bis 12 Kohlenstoffatomen mit Nitrosylchlorid, beisoielsweise in flüssiger schwefeliger Säure oder einem halogenierten Kohlenwasserstoff, wie Trichloräthylen, Tetrachlorkohlenstoff, Chloroform und Methylenchlorid als Lösungsmittel.

Das so erhaltene Bis-(2-chlor-l-nitrosocycloalkan) besteht aus zwei Isomeren (der trans-Form und der cis-Form), und ,jedes Isomer oder ein Gemisch derselben sind leicht als Ausgangsmaterial nach der Erfindung verwendbar.

Wenn Bis-(2-chlor-l-nitrosocycloalkan) mit Hilfe der oben erwähnten Methoden hergestellt wird, erhält man als Nebenprodukt auch eine kleine Menge von 2-Chlor-l-nitrosocycloalkan (monomere Form). Diese monomere Form bildet OC-Aminocycloalkanonoximhydrochlprid durch eine Aminierungsreaktion nach der Erfindung. Daher ist es nicht erforderlich, die monomere Form von dem so erhaltenen Ausgangsmaterial dieser Erfindung abzutrennen, Wenn jedoch der Gehalt der monomeren Form in dem Ausgangsmaterial größer als .1710 in molarem Verhältnis ausmacht, kann es bevorzugt sein, durch Raffinieren den Gehalt der monomeren Form zu vermindern, um zufriedenstellende Ergebnisse zu erhalten.

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BAD ORIGINAL

Die in der Umsetzung verwendete Ammoniakmentre ist ein sehr wichtiger Paktor für die Erfindung.

Theoretisch sollte sie 2 Mol je Mol Bis-(2-chlor-l-nitrosocycloalkan) betragen. Dennoch beträgt die Ausbeute an Λ.-Ατηίηο-cycloalkanonoximhydrochlorid höchstens hO %, obwohl 10 Mol Ammoniak je Mol Bis~(2-chlor-l-nitrosocycloalkan) bei dieser Umsetzung verwendet werden. Außerdem besteht der Nachteil, daß ^-Aminocyeloalkanonoxim mit einer sekunderen Aminogruppe als Nebenprodukt in einem vergleichsweise hohen Verhältnis gebildet wird, und die Bildung von Pyrazinderivaten wird in dieser Real·" tion verursacht. Da diese Pyrazinderivate stabile Verbindunger, sind, ist es schwierig, sie in andere brauchbare Verbindungen umzuwandeln. Da außerdem diese Verbindungen schwach basisch sind, ist es schwierig, sie von dem resultierenden Reaktionsgemisch abzutrennen, wenn ein Ausgangsmaterial zur Herstellung von 01-Aminosäure solche Verbindungen enthält.

Wenn jedoch Ammoniak in einem Molverhältnis von wenigstens dem 20-fachen des Bis-(2-chlor-l-nitrosocycloalkans) verwendet wird, werden die unerwünschten Wirkungen überraschenderweise merklich vermindert. In der Tat sollte die molare Menge an Ammoniak wenigstens das 20-fache, aber vorzugsweise wenigstens das 100-fache der molaren Menge von Bis-(2-chlor-l-nitrosocycloalkan) betragen. Die maximale Ammoniakmenge wird nur durch wirtschaftliche Überlegungen begrenzt und kann bis zu 1.000 Mol je Mol betragen oder sogar darüber Itefren. Die Verwendung von Lösungsmittel ist bevorzugt, doch istdie Verwendung nicht erforderlich. Wasser, Niederalky!alkohole, wie Methylalkohol, Äthylalkohol und Isopropyl-

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alkohol, zyklische Äther, wie Ethylenoxid, Tetrahydrofuran und Dioxan sowie Gemische hiervon sind bevorzugt. O bis 200 Molteile Lösungsmittel bezogen auf 1 ^Molteil Bis-(2-chlor~l-nitrosocycloalkan) sind bevorzugt.

Die Umsetzungstemperaturen sind verschieden je nach den Reaktionsbedingungen, wie dem Äusgangsmaterial Bis-(2-chlor-l-nitrosocycloalkan),der Anwesenheit oder Abwesenheit von Lösungsmittel und der Lösungsmittelart. Normalerweise wird die Reaktion jedoch bei etwa 0 bis 150° C, vorzugsweise bei etwa 50 bis 90° C durchgeführt.

Die Reaktionszeit ist nicht kritisch zu begrenzen, jedoch erfolgt die Reaktion normalerweise während etwa 15 Minuten bis etwa 2 Stunden.

Nach der vorliegenden Erfindung kann das Verfahren zur Herstellung von Ot-Aminocycloalkanonoximhydrochlorid sehr leicht im Vergleich mit anderen bekannten Verfahren durchgeführt werden, und primäres oC-Aminocycloalkanonoximhydrochlorid kann mit einer höheren Ausbeute erhalten werden«

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Beispiele weiter erläutert. Alle Prozentsätze in den Beispielen bedeuten Gewichtsprozentsätze.

Beispiel 1

1^]*,76 g (0,05 Mol) Bis-(2-chlor-l-nitrosocyclohexan) (Schmelzpunkt 150 bis i53° C,'■ "traris-Isomer) und 100 ml .Methylalkohol wurden in einen Autoklaven mit einer Kapazität von .1 1 gegossen, Der Autoklav wurde-"--auf -¹IO⁰ C gekühlt, um einen Verlust an flüs-

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3irren A'^'o^iak zu vermeiden, und 170 ρ (1.0 "Ol) flüssiger Arunoniak ^urden in den Autoklaven gegossen. ⁿas ler.'ißch wurde auf etwa 70° Π Qr η it zt und eine .'"-'tunde auf dieser Tenmeratur gehalten.

Hacb ⁿoen'li";unp: der Reaktion ^T«^Turde flüssiger Ammoniak entfernt. Das restliche Reaktionsgemisch wurde unter Verwendung von Ilethylalkohol in einen Kolben gegossen, und der Methylalkohol wurde unter verminderten Druck entfernt.

100 ml l.'asser wurden in den Kolben Kef>;ossen, und 0,82 g wasserunlösliche Frintalle vmrden abfiltriert. Diese wasserunlöslichen Kristalle uaren ^-Andnocyclohexanonoxim mit einer sekundären Aminorrunüe.

Andererseits wurde 0,1 «r benzollöslichen Octahydrophenazin aus dem zutrat entfernt ₃ indem man zwe-\ mal unter Verwendung· von ?5 ral Benzol extrahierte. Die restliche wässrige Lösung wurde bei 50° C unter 20 mm Druck behandelt ₃ und Wasser wurde entfernt. Es vmrden 15,03 p; primäres OL-Aminocyclohexanonoximhydrochlorid erhalten.

BeiβDiel 2

IH)I^ rr, (0,05 Ιοί) Rin"(2-chlor-l-nitrosocyclohexan) (Schmelzpunkt 131 bin 133° C, cis-Isomer) wurden zu dem in Beispiel 1 verwendeten Autoklaven zugesetzt, und außerdem vmrden in den Autoklaven 170 p· (10 Mol) flüssiger Ammoniak gegeben. Das Gemisch wurde bei 60° C eine Stunde umgesetzt.

Mach Beendigung der Reaktion wurde flüssiges Ammoniak aus dem Reaktionsgemisch entfernt, und 100 ml Wasser wurden dem Autoklaven zugesetzt, um das Reaktionsgemisch aufzulösen.

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Nach ähnlichen Methoden wie in Beispiel 1 erhielt man 15.,04 g (91,37 %) 'X-Arninocyclohexanonoximhydrochlorid mit einer primären Aminogruppe, 0,76 e· (6,35 %) ^-Aminocyclöhexanonoxiin mit einer sekundären Aminogruppe und 0,12 g (1,27 %) Octahydrophenazin.

Beispiel 3

Gemäß der Methode des Beispiels 1 (abgesehen von einer Änderung der verwendeten Ammoniakmenge) wurden verschiedene Versuche durchgeführt, und die folgende Tabelle zeigt die dabei erhaltenen Ergebnisse:

	Tabelle	60,76	5,95
NH, (Mol)		50,48	5,72 '
4-fache	Oximausbeute Oximausbeute Ausbeute an OHP 1. (%) 2. (%) {%)	40,76	4,46
10-fache		15,88	1,81
20-fache		6,85	1,06
100-fache		1,17	1,06
200-fache
400-fache

	34,04
42,79
53,95
81,29
91,33
97,74

In der Tabelle bedeutet "NH," das verwendete Molverhältnis von Ammoniak zu Bis-(2-chlor~l-nitrosocyclohexan)-trans, und "Oxim 1." und Oxim 2." bedeuten jeweils uC-Aminocyclohexanonoximhydrochlorid mit einer primären Aminogruppe und o(.-Aminocyclohexanonoxim mit einer sekundären Aminogruppe. Der Ausdruck "OHP" bedeutet Octahydrophenazin.

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SAD ORIQIMAL

Beispiel k

13,36 g Bis-(2-chlor-l-nitrosocyclopentan) (Schmelzpunkt 128 bis 129° G) und 50 ml Methylalkohol wurden einem Autoklaven zugesetzt, und außerdem wurden 500 ml flüssiges Ammoniak in den Autoklaven unter Kühlen auf -40° C gegeben. Das Gemisch wurde auf etwa 70° C erhitzt, und die Reaktion wurde bei dieser Temperatur eine Stunde durchgeführt. Nach Umsetzung des Gemisches wurde Ammoniak entfernt und Methylalkohol wurde ebenfalls unter verändertem Druck entfernt,

15 g kristallines ^-Aminocyclopentanonoximhydrochlorid (Schmelzpunkt 178 bis 179° C) wurden erhalten.

Zur Strukturbestätigung wurden 3 g dieses Salzes in einem Lösungsmittel aufgelöst, das aus 15 ml Methylalkohol und 5 ml 10 #-iger Chlorwasserstoffsäure bestand. Die Lösung wurde 3 Stunden unter Rückfluß zum Sieden erhitzt, und dann wurde das Lösungsmittel entfernt. Man erhielt 2,5 g öC-Aminocyclopentanonhydrochlorid (Schmelzpunkt 145 bis 146° C).

Beispiel 5

17,6 g Bis-(2-chlor-l-nitrosocyclooctan) (Schmelzpunkt 91 bis 92° C) und 50 ml Methylalkohol wurden in einen Autoklaven gegeben, und außerdem wurden 500 ml flüssiges Ammoniak dem Autoklaven unter Kühlen auf -40° C zugesetzt. Das Gemisch wurde auf etwa 60° C erhitzt, und die Reaktion wurde bei dieser Temperatur 2 Stunden durchgeführt. Nach der Umsetzung wurden Ammoniak und Methylalkohol entfernt.

Es wurden 18,5 g Kristalle von OC-Aminocyclooctanonoximhydrochlorid erhalten.

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Zur Strukturbestntigunp: wurden 4 g dieses Salzes in eine¹?. Lösungsmittel aufgelöst_} das aus 20 ml Methylalkohol und 5 nil 10 %-igev Salzsäure bestand» Die Lösung wurde 3 Stunden unter iückfluß zum Sieden erhitzt, und dann wurde das Lösungsmittel entfernt. Man erhielt 3,3 g Kristalle von tl-Aminocyclooctanonhydrochiorid (Schmelzpunkt 200 bis 201° C).

Beispiel6

23,2 g Bis-"(2~chlor~l-nitrosocyclododecan) und 100 ml Methylalkohol wurden einem Autoklaven zugesetzt, und außerdem wurden in den Autoklaven 500 ml flüssiges Ammoniak gegeben. Das Gemisch wurde eine Stunde auf etwa. 70°- C erhitzt. Hach der Umsetzung wurde Ammoniak entfernt und Methylalkohol ebenfalls unter vermindertem Druck abgezogen.

Man erhielt 24 g ^-Aminocyelododecanonoximhydrochlorid.

24 g dieses Salzes wurden zu 100 g 105 $-iger Schwefelsäure gegeben, die auf etwa 80° C gehalten wurde, und die Umsetzung wurde etwa eine Stunde durchgeführt. Das so erhaltene Reaktionsgemisch wurde mit Wasser auf 1/10 verdünnt und durch ein Kationenaustausfecherharz von der Type H (bekannt unter dem Handelsnamen AMBERLITE 200) geleitet.

Die so durch das Kationenaustauscherharz absorbierte Verbindung wurde in Ammoniak aufgelöst und konzentriert. Die so. konzentrierte Lösung wurde mit Hilfe von Salzsäure neutralisiert, und man erhielt 20 g ot-Amino-^-laurolactamhydrochlorid (Schmelzpunkt bis 254° G) und 3 g C_2i.Hjij₀N₂ der folgenden Formel:

109829/1825 BAD 0R_lailWL

«Γ -

Beispiel 7

NacWdem in Beispiel 1 beschriebenen Verfahren erhielt man unter Verwendunp von 100 ml Tetrahydrofuran als Lösungsmittel statt Methylalkohol Ι'Ι,^δ g oC-Aminocyciohexanonoximhydrochlorid, 2,02 % oC-Aminocyclohexananoxim mit einer sekundären Aminogruppe und 0,1 g Octahydronhenazin.

Beispiel 8

13,3^ ίί Bis-(2-chlor--l--nitrosocycloOentan) (Schmelzpunkt 128 bis 12Q° 0) in 50 ml Isoprooylalkohol und 500 ml flüssiges AmnoniaV-vrurden in einen Autoklaven mit einer Kapazität von 1 1 r^?ep;o3nen. Das Gemisch wurde auf etwa 70° C erhitzt und 1 Stunde auf diener Temperatur gehalten. Nach Beendigung der Reaktion wurden unter vermindertem Druck Ammoniak und Isopropylalkohol entfernt. Ho erhielt man 14 ,R p· oC-Aminocyclopentanonoximhydrochlorid.

Beispiel 9

17,6 γ B3 3-(2-chlor-l-nitrosocyclooctanon) (Schmelzpunkt 91 bis 02° 0) in 100 ml Dioxan und 500 ml flüssiges Ammoniak wurden in •einen Autoklaven mit einer Kapazität von 1 1 p;ep:ossen. Das Gemisch wurde auf etwa 65° C erhitzt und 2 Stunden auf dieser Temperatur gehalten. *iach Beendigung der Reaktion wurden Ammoniak und Dioxan durch Verdampfen entfernt und man erhielt dabei 17.,9 K Kristalle von oC-Aminocyclooctanonoximhydrochlorid.

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Claims

Patentansprüche

zur Herstellung eines °(--Aminocycloalkanoiioximhydrochlorids, dadurch gekennzeichnet, daß man Ammoniak mit einem Bis-(2-chlor-l-nitrosocycloalkan) der allgemeinen Formel

worin R eine Alkylengruppe mit 3 bis 10 Kohlenstoffatomen und nitw ü stereoisomerie bedeutet, in einem Molverhältnis von Ammoniak zu Bis-(2-chlor-l-nitrosocycloalkan) von wenigstens 20 : 1 umsetzt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man bei einer Reaktionstemneratur im Bereich von O bis 150° C arbeitet.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man in Gegenwart eines Lösungsmittel aus der Gruppe der Niederalkylalkohole, niedermolekularen zyklischen Äther, Wasser und Gemischen hiervon umsetzt.
'I. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß man als Lösungsmittel Methylalkohol verwendet.
5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man als Bis-(2-chlor-l-nitroRocycloalkan) Bis-(2-chlor-l-nitrosocyclopentan), Bis-(2-chlor-l-nitrosocyclohexan), Bis-(2-chlor-l-nitrosocyclooctan) oder Ris-(2-chlor-l~nitrosocyclododecan ) verwendet .

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BAD ORfGiMAL