DE2113338C3 - Process for the alkoxylation of carboxamides alkylated on the nitrogen - Google Patents

Process for the alkoxylation of carboxamides alkylated on the nitrogen

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DE2113338C3
DE2113338C3 DE2113338A DE2113338A DE2113338C3 DE 2113338 C3 DE2113338 C3 DE 2113338C3 DE 2113338 A DE2113338 A DE 2113338A DE 2113338 A DE2113338 A DE 2113338A DE 2113338 C3 DE2113338 C3 DE 2113338C3
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Description

worin R1 und R2 unabhängig voneinander Wasserstoff, Methyl- oder Äthylgruppen bedeuten oder gemeinsam durch eine Alkylengruppe mit 2 bis 6 C-Atomen oder eine alkylsubstituierte Alkylengruppe mit 2 bis 6 C-Atomen und Q- bis Q-Alkylgruppen verbunden sind und R3 Wasserstoff oder eine Alkylgrappe mit 1 bis 6 C-Atomen bedeutet, mit Alkoholen der allgemeinen Formel (11)wherein R 1 and R 2 are independently hydrogen, methyl or ethyl groups or are linked together by an alkylene group with 2 to 6 carbon atoms or an alkyl-substituted alkylene group with 2 to 6 carbon atoms and Q to Q alkyl groups and R 3 Denotes hydrogen or an alkyl group with 1 to 6 carbon atoms, with alcohols of the general formula (11)

R4(OH). (H)R 4 (OH). (H)

worin R4. eine Alkyl- oder Alkylengruppe mitwherein R 4 . an alkyl or alkylene group with

1 bis 4 C-Atomen und π 1 oust 2 bedeutet, durch Elektrolyse der am Stickstoff alkylierten Carbonsäureamide (I) mit den Alkoholen (II) in Gegenwart von Leitsalz, dadurch gekennzeichnet, daß man als Leitsalz Ammonium- oder Alkalihexafluorphcjphat, -tetrafluoroborat oder -perchlorat oder ein Tetrsalkylar ".moniumtetrafluoroborat mit Q bis C6-Alkrlgruppen in einer Konzentration von 0,01—5,0 Mol/I, orzugsweise 0,1—1 to 4 carbon atoms and π 1 oust 2 means, by electrolysis of the nitrogen-alkylated carboxamides (I) with the alcohols (II) in the presence of a conductive salt, characterized in that the conductive salt used is ammonium or alkali hexafluorophosphate, tetrafluoroborate or - perchlorate or a Tetrsalkylar ".moniumtetrafluoroborat with Q to C 6 -Alkrlgruppen in a concentration of 0.01-5.0 mol / l, preferably 0.1-

2 Mol/l verwendet und daß man die Elektrolyse bei Temperaturen zwischen +10 und 1000C, vorzugsweise zwischen 30 und 800C, durchführt.2 mol / l is used and that the electrolysis is carried out at temperatures between +10 and 100 ° C., preferably between 30 and 80 ° C.

hin, daß bei der Umsetzung von N-Alkylcarbonsäureamiden mit Acetalen oder Halbacetalen in Gegenwart von organischen Sulfonsäuren als sauren Katalysatoren bei Temperaturen zwischen 50 und 150" N - λ - Alkoxyalkylcarbonsäureamide entstehen (DTPS 1273533).out that in the implementation of N-alkylcarboxamides with acetals or hemiacetals in the presence of organic sulfonic acids as acidic catalysts at temperatures between 50 and 150 "N - λ - alkoxyalkylcarboxamides are formed (DTPS 1273533).

Es wurde nun gefunden, daß die Alkoxylierung von am Stickstoff alkylierten Carbonsäureamiden der allgemeinen Formel (I)It has now been found that the alkoxylation of carboxamides of the general formula (I) alkylated on nitrogen

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur elektrochemischen Alkoxylierung von am Stickstoff alkylierten Carbonsäureamiden mit Alkoholen in Gegenwart von Leitsalzen.The invention relates to a process for the electrochemical alkoxylation of nitrogen alkylated carboxamides with alcohols in the presence of conductive salts.

Es ist bekannt, daß bei der Elektrolyse von N1N-Dimethylcarbonsäureamiden und einem aliphatischen Alkohol in Gegenwart von Nitrat als Leitsalz N-Alkoxymethyl-N-Methylcarbonsäureamide entstehen (US-PS 34 59 643). Nach diesem Verfahren wurden Dimethylformamid, -acetamid und -benzamid mit einwertigen aliphatischen Alkoholen mit ein bis sechs C-Atomen in Gegenwart von Ammoniumnitrat als Leitsalz elektrolysiert. Die Alkoxylierung erfolgt an der dem Stickstoff benachbarten Methylgruppe unter der gleichzeitigen Bildung von molekularem Wasser= stoff.It is known that in the electrolysis of N 1 N-Dimethylcarbonsäureamiden and an aliphatic alcohol in the presence of nitrate are formed as conducting salt N-alkoxymethyl-N-Methylcarbonsäureamide (US-PS 34 59 643). According to this process, dimethylformamide, acetamide and benzamide were electrolyzed with monohydric aliphatic alcohols with one to six carbon atoms in the presence of ammonium nitrate as the conductive salt. The alkoxylation takes place on the methyl group adjacent to the nitrogen with the simultaneous formation of molecular hydrogen.

N-Alkoxyalkyl-N-methylcarbonsäureamide können chemisch in einem Mehrstufenverfahren auch dadurch hergestellt werden, daß zuerst eine Mischung von N-Methylcarbonsäureamid mit Paraldehyd in Gegenwart von Natriumhydroxid bis zur Lösung erhitzt und dann unter Kühlung langsam ein aliphatischer Alkohol zugesetzt wird (US-PS 2449 332). Bekannt ist weiter-N-alkoxyalkyl-N-methylcarboxamides can can also be produced chemically in a multistage process by firstly producing a mixture of N-methylcarboxamide with paraldehyde in the presence of sodium hydroxide heated to solution and then slowly an aliphatic alcohol with cooling is added (U.S. Patent 2,449,332). Is known further-

(D(D

CH2-R3 CH 2 -R 3

worin R1 und R2 unabhängig voneinander Wasserstoff,wherein R 1 and R 2 independently of one another are hydrogen,

Methyl- oder Äthylgruppen bedeuten oder gemeinsamMean methyl or ethyl groups or together

durch eine Alkylengruppe mit zwei bis sechs C-Atomenby an alkylene group with two to six carbon atoms

oder eine alkylsubstituierte Alkylengruppe mit zweior an alkyl-substituted alkylene group of two

bis sechs C-Atomen und C1- bis Q-Alkylgruppen,up to six carbon atoms and C 1 - to Q-alkyl groups,

verbunden sind und R3 Wasserstoff oder eine Alkyl-are connected and R 3 is hydrogen or an alkyl

gruppe mit ein bis sechs C-Atomen bedeutet, mit Alkoholen der allgemeinen Formel (Ii)means group with one to six carbon atoms, with alcohols of the general formula (Ii)

R4(OH)n R 4 (OH) n

(II)(II)

jo worin R4 eine Aifcyl- oder Alkylengruppe mit 1 bis 4 C-Atomen und η 1 oder 2 bedeutet, durch Elektrolyse der am Stickstoff alkylierten Carbonsäureamide (I) mit Alkoholen in Gegenwart von Leilsalz besonders vorteilhaft vor sich geht, wenn man als Leitsalz Ammonium- oder Alkali-hexafluorophosphat, -tetrafluoroborat oder -perchlorat oder ein Tetraalkylammoniumtetrafluorat mit C1- bis Q-Alkylgruppen in einer Konzentration von 0,01 — 5,0 Mol/l, vorzugsweise 0,1—2 Mol/l, verwendet und wenn man die Elektrolyse bei Temperaturen zwischen +10 und 1000C, vorzugsweise zwischen 30 und 80° C, durchfuhrt. jo in which R 4 is an alkyl or alkylene group with 1 to 4 carbon atoms and η 1 or 2, by electrolysis of the nitrogen-alkylated carboxamides (I) with alcohols in the presence of a rope salt is particularly advantageous when ammonium is used as the conductive salt - Or alkali hexafluorophosphate, tetrafluoroborate or perchlorate or a tetraalkylammonium tetrafluorate with C 1 - to Q-alkyl groups in a concentration of 0.01-5.0 mol / l, preferably 0.1-2 mol / l, and if one, durchfuhrt the electrolysis at temperatures between +10 and 100 0 C, preferably between 30 and 80 ° C.

Die erfindungsgemäße Möglichkeit der Verwendung der genannten neuen Leitsalze war außerordentlich überraschend, da man bislang der Ansicht war, daß für elektrochemische Alkoxylierungen organischer Verbindungen die Gegenwart von Nitrationen entscheidend ist (vgl die anfangs genannte US-PS 34 59 643 sowie J. Am. Chem. Soc. 88 [1966], S. 4657— 4660 und Acta Chem. Scaiid. 24 [1970], S. 473—481). Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren entstehen aikoxylierte N-Mono- oder N.N-Dialkyl-carbonsäureamide der allgemeinen Formel (IH)The possibility according to the invention of using the new conductive salts mentioned was extraordinary Surprising, since it was previously of the opinion that for electrochemical alkoxylations more organic Compounds the presence of nitrate ions is crucial (cf. the US-PS mentioned at the beginning 34 59 643 and J. Am. Chem. Soc. 88 [1966], p. 4657- 4660 and Acta Chem. Scaiid. 24 [1970], pp. 473-481). The process according to the invention gives alkoxylated N-mono- or N.N-dialkyl-carboxamides the general formula (IH)

R1-C-N
O
R 1 -CN
O

(IH)(IH)

CH-RjCH-Rj

G-R4-(OH)n.,GR 4 - (OH) n .,

worin R1, R2, R3 und R4 die obengenannten Bedeutungen haben.wherein R 1 , R 2 , R 3 and R 4 have the meanings given above.

Weiterhin werden bei der Elektrolyse von N-Monoalkylcarbonsäureamiden und Alkandiiolen N,N'-Di-Furthermore, in the electrolysis of N-monoalkylcarboxamides and alkanediiols N, N'-di-

alkoxyalkylen-bis-carbonsäureamide der allgemeinen Formel (IV)alkoxyalkylene-bis-carboxamides of the general Formula (IV)

H HH H

R1-C-/ Vc-R1 R 1 -C- / Vc-R 1

O CH-O-Rj1-O-CH OO CH-O-Rj 1 -O-CH O

R3 R3 (IV)R 3 R 3 (IV)

gebildet, worin R, und R3 die obengenannte Bedeutung haben und R6 eine Alkylengruppe mit 1 bis 4 C-Atomen bedeutet.formed, wherein R, and R 3 have the abovementioned meaning and R 6 is an alkylene group having 1 to 4 carbon atoms.

Schließlich werden bei der Elektrolyse von N1N-Dialkylcarbonsäureamiden und Alkandiolen auch N1N'-Dialkoxy-alkylen-bis-KN'-dialkylcarbonsäureamide der allgemeinen Formel (V)Finally, in the electrolysis of N 1 N-dialkylcarboxamides and alkanediols, N 1 N'-dialkoxy-alkylene-bis-KN'-dialkylcarboxamides of the general formula (V)

O CH-O-R6-O-CH OO CH-OR 6 -O-CH O

R3 R3 (V)R 3 R 3 (V)

worin R1, R2, R3 und R4 die obengenannte Bedeutung haben, und cyclische Ν,Ν-Dialkoxy-alkylencarbonsäureamide der allgemeinen Formel (VI)wherein R 1 , R 2 , R 3 and R 4 have the abovementioned meaning, and cyclic Ν, Ν-dialkoxyalkylenecarboxamides of the general formula (VI)

R5-OR 5 -O

R1-C-N R6 R 1 -CN R 6

Il \ /Il \ /

CH-OCH-O

(VI)(VI)

R,R,

gebildet, worin R1, R3 und R6 die obengenannte Bedeutung haben und R5 eine Methylen- oder Äthylengruppe ist oder R, und R5 gemeinsam durch eine Alkylen- oder alkylsubstituierte Alkylengruppe mit zwei bis sechs C-Atomen und Q-Alkylgruppen verbunden sind.formed, wherein R 1 , R 3 and R 6 have the abovementioned meaning and R 5 is a methylene or ethylene group or R and R 5 are linked together by an alkylene or alkyl-substituted alkylene group having two to six carbon atoms and Q-alkyl groups are.

Als N-Mono- oder N.N-Dialkylcarbonsäureamide kommen vor allem N-Methylformamid, N-Äthylformamid, N,N-Dimethylformamid, N.N-Diäthylformamid, N-Methylacetamid, N-Äthylacetamid, N1N-Dimethylacetamid, Ν,Ν-Diäthylacetamid, N-Methyl-N-äthylacetamid, N-Methylpropionamid, N-Athylpropionamid, l,4-Dimethylacetidinon-2, 1,4,4-TrimethyIacetidinon-2, 1 -Äthyl^-Methyl-acetidinon^ l-MethylpyrroIidon-2 und I-Athylpyrrolidon-2 in Frage.As N-mono- or NN-dialkylcarboxamides there are mainly N-methylformamide, N-ethylformamide, N, N-dimethylformamide, NN-diethylformamide, N-methylacetamide, N-ethylacetamide, N 1 N-dimethylacetamide, Ν, Ν-diethylacetamide, N-methyl-N-ethylacetamide, N-methylpropionamide, N-ethylpropionamide, 1,4-dimethylacetidinone-2, 1,4,4-trimethylacetidinone-2, 1-ethyl-1-methyl-acetidinone-1-methylpyrrolidone-2 and I. -Athylpyrrolidon-2 in question.

Als Alkohole sind aliphatische primäre, sekundäre oder tertiäre Alkohole geeignet mit I bis 4 C-Atomen, wie Methanol, Äthanol, Propanol, Isopropanol, n-Butanol, sek.-Butanol und tert.-Butanol, sowie als Alkandiole Äthylenglykol, 1,2- und 1,3-Propandiol, 1,2-, ! 3-, 2,3- und 1,4-Butandiol <A& Suitable alcohols are aliphatic primary, secondary or tertiary alcohols with 1 to 4 carbon atoms, such as methanol, ethanol, propanol, isopropanol, n-butanol, sec-butanol and tert-butanol, and, as alkanediols, ethylene glycol, 1,2 - and 1,3-propanediol, 1,2-,! 3-, 2,3- and 1,4-butanediol <A &

Für das Verfahren sind als Leitsalze Ammonium- und Alkali-hexafluorophosphate, -tetrafluoroborate, oder -perchlorate oder Tetraalkylammoniumtetrafluoroborate mit C,- bis C6-Alkylgruppen geeignet.Suitable electrolyte salts for the process are ammonium and alkali metal hexafluorophosphates, tetrafluoroborates or perchlorates or tetraalkylammonium tetrafluoroborates with C 1 to C 6 alkyl groups.

Bevorzugt verwendet werden als Leitsalze Kalium oder Ammoniumherafluorophosphat, Natrium-, Ammonium- oder Tetramethylammoniumtetrafluoroborat sowie Ammonium· oder Kaliumperchlorat.The electrolyte salts used are preferably potassium or ammonium thermophosphate, sodium, ammonium or tetramethylammonium tetrafluoroborate and ammonium or potassium perchlorate.

Die Leitsalze werden der Elektrolyselösung in Konzentrationen von 0,01 bis 5 Mol/i, vorzugsweise von 0,1 — insbesondere von 0,8 — bis 2 Mol/l zugesetzt.The electrolyte salts are added to the electrolysis solution in concentrations of 0.01 to 5 mol / l, preferably from 0.1 - in particular from 0.8 - to 2 mol / l added.

Die Durchführung der elektrochemischen Alkoxylierung erfolgt diskontinuierlich oder kontinuierlich. Im diskontinuierlichen Verfahren kann die Elektrolyse beispielsweise in der in der Abbildung dargestellten Elektrolysezelle 1 ausgeführt werden. Sie ist mit ίο einem dichtschließenden Deckel 2 verseben, durch den die Stromzuleitungen für die Elektroden 3 und 4 geführt werden und in dem sich die öffnungen 5 für den Zulauf der Elektrolyselösung 6 für die Ableitung des Gases und 9 für ein Thermometer befinden. Die öffnung für die Ableitung des Gases kann mit einem Rückflußkühler versehen sein, in dem verdampfende Anteile der Elektrolyseinischung mit einer Kühlsole bis -1300C, vorzugsweise bis -300C, rückkondensiert werden können. Die zwei Elektroden 3 (Anode) und 4 (Kathode) sind in einem Abstand von 0,1 bis 5^ mm, vorzugsweise 0,5 bis 20 mm zueinander angeordnet. Als Elektrodenmaterial werden Netze oder Bleche aus Palladium oder Platin sowie edelmetall- oder mischoxidbf-ichichtete Metallelektroden, vorzugsweise Titanelektroden, eingesetzt Die netzförmige Ausführung der Elektroden ist besonders vorteilhaft, weil während der Elektrolyse gebildetes Wasserstoffgas leichter abgeführt wird und dabei noch zusätzlich die gleichmäßige Durchmischung der Lösung unterstützt wird. Die vertikale Anordnung der Elektroden kann auch durch eine horizontale ersetzt werden. Ebenso ist eine Anordnung mehrerer Elektrodenpaare möglich, die sich vor allem in der blockartigen Kombination von gewinkelten oder nicht gewinkelten Kapillarspaltelektroden bewährt hat. Bei einer bevorzugten Ausführungsform dieser blockartig kombinierten Elektrodenpaare wurde der Elektrodenabstand nach außen hin vergrößert. Die Elektrolysezelle ist ummantelt und kann durch die Ein- 7 und Ausgangsstutzen 8 an einen Heiz- oder Kühlflüssigkeitskreislauf angeschlossen werden. Die Temperatur der Elektrolyselösung wird durch ein Thermometer 9 oder einen Thermofühler überwacht und durch eine Heizung oder Kühlung gesteuert. Als Arbeitstemperatur für die Elektrolyse wird eine Temperatur gewählt, die unter der Siedetemperatur des am niedrigsten siedenden Reaktionspartners und oberhalb des Schmelzpunktes des am höchsten schmelzenden Reaktionspartners liegt. Es wurden Temperaturen von 10 bis 1000C, vorzugsweise von 30—80° C, angewendet. Die Anodenstromdichte betrug 3—6 A/dm , vorzugsweise 5,2—5,6 A/dm2.The electrochemical alkoxylation is carried out batchwise or continuously. In the discontinuous process, the electrolysis can be carried out, for example, in the electrolysis cell 1 shown in the figure. It has a tightly fitting lid 2 through which the power lines for the electrodes 3 and 4 are passed and in which the openings 5 for the inlet of the electrolysis solution 6 for the discharge of the gas and 9 for a thermometer are located. The opening for the discharge of the gas may be provided with a reflux condenser, in the evaporating portions of the Elektrolyseinischung with a brine fluid to -130 0 C, may be preferably 0 to -30 C, recondensed. The two electrodes 3 (anode) and 4 (cathode) are arranged at a distance of 0.1 to 5 ^ mm, preferably 0.5 to 20 mm, from one another. Meshes or sheets made of palladium or platinum as well as metal electrodes, preferably titanium electrodes, coated with precious metal or mixed oxide are used as electrode material.The mesh-shaped design of the electrodes is particularly advantageous because hydrogen gas formed during electrolysis is more easily discharged and, in addition, the solution is evenly mixed is supported. The vertical arrangement of the electrodes can also be replaced by a horizontal one. An arrangement of several pairs of electrodes is also possible, which has proven particularly useful in the block-like combination of angled or non-angled capillary gap electrodes. In a preferred embodiment of these electrode pairs combined in a block-like manner, the electrode spacing has been enlarged towards the outside. The electrolytic cell is encased and can be connected to a heating or cooling liquid circuit through the inlet 7 and outlet nozzles 8. The temperature of the electrolysis solution is monitored by a thermometer 9 or a thermal sensor and controlled by heating or cooling. The working temperature chosen for the electrolysis is a temperature which is below the boiling point of the lowest boiling reactant and above the melting point of the highest melting reactant. There were temperatures of 10 to 100 0 C, preferably of 30-80 ° C, applied. The anode current density was 3-6 A / dm, preferably 5.2-5.6 A / dm 2 .

Fiat niedrigere Stromdichte ist möglich, sie verlangsamt jedoch die Produktbildung. Eine höhere Stromdichte als 6 A/dm2 hat eine zu starke Erwärmung der Elektrolyselösung zur Folge. Während der Elektrolyse wird die Lösung entweder durch einen Rührer, zum Beispiel Magnetrührer 10, oder durch Umpumpen kräftig durchmischt.Fiat lower current density is possible, but it slows down product formation. A current density higher than 6 A / dm 2 results in excessive heating of the electrolysis solution. During the electrolysis, the solution is mixed vigorously either by a stirrer, for example magnetic stirrer 10, or by pumping.

so Die Elektrolyselösung besteht aus äquimolaren Mischungen eines N-Mono- oder Ν,Ν-Dialkj'lcarbonsäureamids, in dem zuvor ein Leitsalz geiöst worden ist, und eines Alkohols. Das Leitsaz kann aber, wenn es im Carbonsäureamid schlechter löslich ist, auch im Alkohol gelöst werden. Die Elektrolyselösung kann zu Beginn einen Alkoholüberschuß bis zu 10 Gew.-% der äquimolaren Alkoholmenge enthalten. Es kann auch vorteilhaft sein, nach der zur Hälfte abgelaufenenso the electrolysis solution consists of equimolar Mixtures of an N-mono- or Ν, Ν-dialkj'lcarboxamide, in which a conductive salt has previously been dissolved, and an alcohol. The leitsaz can, however, if it does is less soluble in the carboxamide, can also be dissolved in the alcohol. The electrolysis solution can initially contain an excess of alcohol of up to 10% by weight of the equimolar amount of alcohol. It can also be beneficial after the half expired

Elektrolysezeit nochmals eine kleine Menge Alkohol zuzusetzen. Das Verfahren kann hinsichtlich der Energie- oder Stoffausbeute optimiert werden. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, die Elektrolyse nicht bis zum vollständigen Umsatz der Reaktionspartner durchzuführen, weil durch die Produktbildung die Zellenspannung ansteigt, wobei die Stoff- und Energieausbeute sinken.Add a small amount of alcohol again during the electrolysis period. The procedure can be in terms of Energy or material yield can be optimized. It has been shown to be beneficial, but not electrolysis to carry out until complete conversion of the reactants, because the product formation Cell voltage increases, with the material and energy yield falling.

Wird das Verfahren kontinuierlich betrieben, so ist in dem Deckel 2 des Elektrolysegefäßes 1 eine weitere öffnung zum kontinuierlichen Umpumpen der Elektrolyselösung vorgesehen.If the process is operated continuously, there is a in the cover 2 of the electrolysis vessel 1 a further opening is provided for the continuous pumping of the electrolysis solution.

Aus der im Kreislauf umgepumptem Elektrolytlösung wird jeweils ein Teil zur Produktaufarbeitung abgetrennt. Nach einer Gehaltsprüfung der Elektrolytlösung auf das Verhältnis von Produktbildung zu Ausgangsmaterial mit Hilfe einer gaschromatographischen oder einer kernresonanzspektroskopischenFrom the electrolyte solution pumped around in the circuit, a part is used for product processing severed. After checking the content of the electrolyte solution for the ratio of product formation to Starting material with the help of a gas chromatographic or a nuclear magnetic resonance spectroscopic

A'tn I nr· « A'tn I nr · «

K UWJUIIfK UWJUIIf

Rückflußkühler geleitet, der auf - IO C gekühlt ist. Die dabei kondensierenden Produkte fließen der Elektrolytlösung wieder zu. Nach Durchgang eines Stromäquivalcnts von 1.202 Faraday wurde der Versuch abgebrochen. Nach EnIfernen des Leitsalz.es ergab die Analyse der Elektrolytlösung in Molprozenten :Passed reflux condenser, which is cooled to - IO C. The products that condense in the process flow back into the electrolyte solution. After passing one The experiment was terminated with current equivalents of 1,202 Faraday. After removing the conductive salt the analysis of the electrolyte solution in mole percent showed:

N-Methoxymethyl-N-methylforniamid 85" ι.N-methoxymethyl-N-methylforniamide 85 "ι.

N.N-Dimethylformamid 8"„N.N-Dimethylformamide 8 ""

Methanol 7%Methanol 7%

Das entspricht einer Stromausbeute von 80.5" π (bezogen auf das N.N-Dimethylformamid) und einem Energieaufwand von 0.96 kWh mol Produkt.This corresponds to a current efficiency of 80.5 "π (based on the N.N-dimethylformamide) and one Energy expenditure of 0.96 kWh mol of product.

Bei spie! IAt spie! I.

In der im Vcrgleichsbeispiel 1 beschriebenen Elektrolysezelle wird eine Mischung aus 39.9 g N.N-Di- !TieihvlformüfTiid und !9.2 M Methanol unter ''usi*'.7 In the electrolysis cell described in Comparative Example 1, a mixture of 39.9 g of NN-Di-! TieihvlformüfTiid and! 9.2 M methanol is under "usi *". 7th

Vor der destillativen Auftrennung der Produkte müssen saure Leitsaize aus der Lösung zum Beispiel durch Ionenaustauscher oder Ausschütteln mit Wasser oder Äther abgetrennt werden. Bei Anwesenheit von sauren Leitsalzen werden die gebildeten Produkte bei der Aufarbeitung zum Teil wieder zerstört.Before the products can be separated by distillation, for example, acidic guide tubes must be removed from the solution separated by ion exchangers or shaking with water or ether. In the presence of acidic conductive salts, the products formed are partly destroyed again during work-up.

Die bei der Destillation zurückgewonnenen Ausgangsmaterialien werden, nachdem sie auf das erforderliche Molverhältnis eingestellt wurden, zusammen mit einem Leitsalz der kontinuierlich umlaufenden F.lektrolyselösung wieder eindosiert.The raw materials recovered in the distillation after they have been adjusted to the required molar ratio metered in again with a conductive salt of the continuously circulating electrolysis solution.

Die Elektrolyse wird normalerweise bei Normaldruck durchgeführt. Sie kann aber auch unter vermindertem Druc ; zwischen 300 und 400 Torr betrieben werden. Zur Vermeidung der Bildung von explosiven Gasgemischen aus Wasserstoff und Luft ist die Zumischung eines Inertgases, zum Beispiel Stickstoff, vorteilhaft.The electrolysis is normally carried out at normal pressure. But it can also be reduced Pressure; between 300 and 400 Torr can be operated. To avoid the formation of explosive Gas mixtures of hydrogen and air is the admixture of an inert gas, for example nitrogen, advantageous.

Die nach dem elektrochemischen Verfahren hergestellten alkoxylierten N-Mono oder N.N-Dialkylcarbonsäureamide sind wertvolle polare, nichtwäßrige Lösungsmittel für Elektrolyse. Als Lösungsmittel werden sie auch zum Spinnen von Fäden verwendet. Die in \-Stellung zum Stickstoffatom alkoxylierten Carbonsäureamide sind außerdem Zwischenprodukte für die Herstellung von N-Alkylen- bzw. N-Alkylen-N-alkvlcarbonsäureamiden. Die in den t-Stellungen zum Stickstoff alkoxylierten cyclischen Carbonsäureamide sind Zwischenprodukte zur Herstellung von N-Alkylenlactamen. Sie werden auch als Zusatzstoffe bei der Kunststoffherstellung, zum Beispiel Polyamiden, verwendet.Those produced by the electrochemical process alkoxylated N-mono or N.N-dialkylcarboxamides are valuable polar, non-aqueous solvents for electrolysis. As a solvent they are also used for spinning threads. Those alkoxylated in the \ position to the nitrogen atom Carboxamides are also intermediate products for the preparation of N-alkylene- or N-alkylene-N-alkvlcarboxamides. The cyclic carboxamides alkoxylated in the t-positions to the nitrogen are intermediate products for the production of N-alkylene lactams. They are also used as additives in the manufacture of plastics, for example polyamides, used.

Vergleichsbeispiel 1Comparative example 1

In einer Elektrolysezelle 1 (vgl. Abbildung) von etwa 70 ml Inhalt mit Deckel 2 und Rückflußkühler wird eine Mischung aus 39,9 g N.N-Dimethylformamid und 19,2 g Methanol unter Zusatz von 4.8 g Ammoniumnitrat eingefüllt. Zwei konzentrisch angeordnete Platinnetzzylinder mit 225 Maschen pro ein2 und mit !0 bzw. 30 mm 0 bei 50 mm Höhe tauchen als Elektroden in die Lösung ein. Die Kathode liegt innen. Die Temperatur während der Elektrolyse wird auf 50" C gehalten. Nach Einschalten des Elektrolysestromes beträgt die Anodenstromdichte 5.4 A/dm2 und die Elektrolysespannung 9,5 Volt. Das Umrühren erfolgt durch Magnetrührer mit 30—35 üpm. Die Zelle steht unter Normaldruck. Die durch den Gasaustritt entweichenden Gase werden durch einen :ii von 9.8 g Kaliumhexafluorophosphat eingefüllt. Die Temperatur während der Elektrolyse wird auf 50 C" gehalten. Nach Einschalten des Elektrolyscstromes beträgt die Anodenstromdichte 5,4 A dm2 und die Elektrolysespannung 8,0 Volt. Das Umrühren erfolgt .<-, durch Magnetrührer mit 30 bis 35 llpm. Die Zelle steht unter Normaldruck. Die durch den Gasaustritt entweichenden Gase werden durch einen Rückflußkühler gel«->et. der auf - IOC gekühlt ist. Die dabei kondensierenden Produkte fließen der Elektrolytin lösung wieder zu. Nach Durchgang eines Stromäquivalents von 1.202 Faraday wurde der Versuch abgebrochen. Nach Entfernen des Lcitsalzes ergab die Analyse der Elektrolytlösung in Molprozenten:A mixture of 39.9 g NN-dimethylformamide and 19.2 g methanol with the addition of 4.8 g ammonium nitrate is poured into an electrolysis cell 1 (see figure) with a capacity of about 70 ml with cover 2 and reflux condenser. Two concentrically arranged platinum mesh cylinders with 225 meshes per one 2 and with! 0 or 30 mm 0 at a height of 50 mm are immersed in the solution as electrodes. The cathode is inside. The temperature during the electrolysis is kept at 50 "C. After switching on the electrolysis current, the anode current density is 5.4 A / dm 2 and the electrolysis voltage is 9.5 volts. Stirring is carried out by magnetic stirrers at 30-35 rpm. The cell is under normal pressure Gases escaping through the gas outlet are filled with a: ii of 9.8 g of potassium hexafluorophosphate. The temperature during the electrolysis is kept at 50 ° C ". After switching on the electrolysis current, the anode current density is 5.4 A dm 2 and the electrolysis voltage is 8.0 volts. The stirring takes place. <-, by magnetic stirrer with 30 to 35 llpm. The cell is under normal pressure. The gases escaping through the gas outlet are gelated through a reflux condenser. who is chilled to - IOC. The products that condense in the process flow back into the electrolyte solution. The experiment was terminated after a current equivalent of 1,202 Faraday had passed. After removing the citric salt, the analysis of the electrolyte solution in mol percent showed:

N- Methoxy met hyl-N-met hy !formamid 86%N- methoxy met hyl-N-met hy! Formamide 86%

n N.N-Dimethylformamid 8% n NN-dimethylformamide 8%

Methanol 6%Methanol 6%

Das entspricht einer Stromausbeute von 81,2% (bezogen auf das Ν,Ν-Dimethylformamui) und einem 4,i Energieaufwand von 0,68 kWh mol Produkt.This corresponds to a current efficiency of 81.2% (based on the Ν, Ν-Dimethylformamui) and one 4, i energy expenditure of 0.68 kWh mol of product.

Beispiel 2Example 2

In der im Vergleichsbeispiel 1 beschriebenen Elektrolysezelle wird eine Mischung aus 39.9 g N.N-Di-In the electrolytic cell described in Comparative Example 1 a mixture of 39.9 g N.N-Di-

λ-, methylformamid und 19.2 g Methanol unter Zusatz von 7.5 g Kaliurnperchlorat eingefüllt. Die Temperatur wird während der Elektrolyse auf 50" C gehalten Nach Einschalten des Elektrolysestromes beträgt die Anodenstromdichte 5,4 A dm2 und die Elektrolyse- Filled with λ-, methylformamide and 19.2 g of methanol with the addition of 7.5 g of potassium perchlorate. The temperature is kept at 50 "C during the electrolysis. After switching on the electrolysis current, the anode current density is 5.4 A dm 2 and the electrolysis

)(] spannung 7.5 Volt. Das Umrühren erfolgt durch Magnetrührer mit 30 bis 35 Upin. Die Zelle st h\ unter Normaldruck. Die durch den Gasaustritt entweichenden Gase werden durch einen RUckflußkühlei geleitet, der auf —10° C gekühlt ist. Die dabei konden sierenden Produkte fließen der Elektrolytlösung wie der zu. Nach Durchgang eines Stromäquivalentes von 1,202 Faraday wurde der Versuch beendet. Nach Entfernen des Leitsalzes ergab die Analyse dei Elektrolytlösung in Molprozenten: ) (] Voltage 7.5 volts. Agitation is effected by a magnetic stirrer with 30 to 35 Upin. The cell st h \ under normal pressure. The escaping through the gas exit gases are passed through a RUckflußkühlei, which is cooled to -10 ° C. The case-condensing After a current equivalent of 1.202 Faraday had passed, the experiment was ended. After removal of the electrolyte salt, the analysis of the electrolyte solution in mol percent resulted in:

N-Methoxymethyl-N-methylformamid 91%N-methoxymethyl-N-methylformamide 91%

Ν,Ν-Dimethylformamid 5%Ν, Ν-dimethylformamide 5%

Methanol 4%Methanol 4%

Das entspricht einer Stromausbeute von 92,2°/ί (bezogen auf das N,N-Dimethylfonnamid) und einen: Energieaufwand von 0,63 kWh/moi Produkt. This corresponds to a current yield of 92.2 ° / ί (based on the N, N-dimethylformamide) and an energy consumption of 0.63 kWh / moi product.

Die Ergebnisse von weiteren Beispielen 3 bis K sind in Tabelle I wiedergegeben. The results of further Examples 3 to K are shown in Table I.

Tabelle I Beispiele 3 bKTable I Examples 3 bK

NrNo ('urhiinsiiiirciimid('urhiinsiiiirciimid NN CH,CH,
//
SlnikliirSlnikliir HH 33 H-CH-C NN CH,CH, C)C) CH,CH, 44th H CH C - CH,
/
CH,
/
C)C) N
\
N
\
\
CH,
\
CH,
SS. CH, — C
Ii
CH, - C
Ii
CH,CH,
Ii
O
Ii
O

IOIO

IlIl

CH, C-NCH, C-N

O HO H

ι N-CH,ι N-CH,

C)C)

/"■/ "■

Η—C-NΗ — C-N

!i \! i \

O CH,O CH,

CH,CH,

H-C-NH-C-N

O CH,O CH,

CH, H—C —NCH, H-C-N

Il X Il X

O CH3 O CH 3

H—C —NH — C — N

Il \Il \

O CH3 O CH 3

37.537.5

41.841.8

37,337.3

Alkohol
Slnikliir
alcohol
Slnikliir

37.4 CH1C)H37.4 CH 1 C) H

η-C4 HgOHη-C 4 HgOH

.13.2 CH1C)H.13.2 CH 1 C) H

CH,OH CHjOHCH, OH CHjOH

37.3 CH1OH37.3 CH 1 OH

37.3 CH3UH37.3 CH 3 UH

37.3 CH3OH37.3 CH 3 OH

CH3OHCH 3 OH

16.416.4

30.930.9

16.416.4

13,513.5

16.416.4

16.416.4

16,416.4

16,416.4

9.4 KPF,,9.4 KPF ,,

7.7 K PF„7.7 K PF "

14,4 8,314.4 8.3

K PF1,K PF 1 ,

9.8 KPF,,9.8 KPF ,,

5.0 NH4ClO4 5.0 NH 4 ClO 4

8.3 NH4PF,8.3 NH 4 PF,

5,4 NH4BF4 5.4 NH 4 BF 4

8.2») (CHj)4NBi8.2 ») (CHj) 4 NBi

6,0 NH4ClO4 6.0 NH 4 ClO 4

H—C —NH — C — N

Il \Il \

O CH3 O CH 3

C2H5 C 2 H 5

C2H5-C-NC 2 H 5 -CN

O HO H

26,0 U-C4H9OH26.0 UC 4 H 9 OH

50,6 CH3OH50.6 CH 3 OH

26,426.4

16,016.0

4,2 NH4ClO4 4.2 NH 4 ClO 4

5,0 NaBF4 5.0 NaBF 4

Fortsetzungcontinuation

Nr CarhcinsiiiirciiniidNr Carhcinsiiiirciiniid

SlrnkliirSlrnkliir

C2H,C 2 H,

14 CH1-C-N14 CH 1 -CN

' Il \'Il \

O C2H,OC 2 H,

cn,cn,

15 Il C N15 Il C N

j \
O CH1
j \
O CH 1

cn.,cn.,

16 HCN16 HCN

I! \I! \

O CH1 O CH 1

Fortsetzung Tabelle ITable I continued

Nr- RiNikliiinsprniluktNo-risk-factor

3 N-(i-Methoxyäthyl)-formamid3 N- (i-methoxyethyl) formamide

4 N-n-Butoxymethyl-N-methylformamid4 N-n-Butoxymethyl-N-methylformamide

5 N-Methoxymethyl-N-methyl-acetamid5 N-methoxymethyl-N-methyl-acetamide

6 N-Methoxymethylacetamid6 N-methoxymethylacetamide

7 l-Methoxymethyl-4-methyl-azetidinon-27 l-methoxymethyl-4-methyl-azetidinone-2

8 N-Methoxymethyl-N-methylformamid8 N-methoxymethyl-N-methylformamide

9 N-Methoxymethyl-N-methylformamid9 N-methoxymethyl-N-methylformamide

10 N-Methoxymethyl-N-methylformamid10 N-methoxymethyl-N-methylformamide

11 N-Methoxymethyl-N-methylformamid11 N-methoxymethyl-N-methylformamide

12 N-n-Butoxymethyl-N-methylformamid12 N-n-Butoxymethyl-N-methylformamide

13 N-(*-MethoxyäthyI)-propionsäureamid13 N - (* - MethoxyäthyI) -propionäureamid

14 N-(x-Methoxyäthyl)-N-äthylacetamid14 N- (x-methoxyethyl) -N-ethylacetamide

15 N-(y-Hydroxybutoxy>-methyl-N-methylformamid 15 N- (γ-hydroxybutoxy> -methyl-N-methylformamide

N-ia-Methyl-y-hydroxy-propoxyJ-methyl-N-methylformamid N-ia-methyl-γ-hydroxy-propoxy I-methyl- N-methylformamide

16 N-Methoxymethyl-N-methylformamid16 N-methoxymethyl-N-methylformamide

Alkrl.nlAlkrl.nl

|μ| Struktur| μ | structure

40.0 CH1OH40.0 CH 1 OH

26.2 CH1 CH C}\2 CH2OH26.2 CH 1 CH C} \ 2 CH 2 OH

OHOH

37.3 CH1OH37.3 CH 1 OH

1,0191.019

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen For this purpose, 1 sheet of drawings

12.712.7

32.232.2

16.416.4

It-· IIt- · I

6.4 K PF1 6.4 K PF 1

3.75 NH4RF4 3.75 NH 4 RF 4

16.8 In-C4Rj4NBF4 16.8 In-C 4 Rj 4 NBF 4

Sirommci .ν
|Farada>]
Sirommci .ν
| Farada>]
■\ushenle■ \ ushenle Λ η fa η c>-
spaniMni!
Λ η fa η c> -
spaniMni!
π ncri-Mc-
aiifwand
[kWh/m
π ncri-Mc-
aiifwand
[kWh / m
1,0221.022 52.152.1 9,09.0 1.561.56 0.9100.910 79.579.5 15.015.0 1.561.56 0.9000.900 84.784.7 10.010.0 0.950.95 1.0261,026 68.268.2 10.410.4 1.021.02 0.8400.840 78.278.2 8.28.2 1.221.22 1.0211,021 86.586.5 6.06.0 0.520.52 1.0211,021 95.295.2 6.56.5 0.410.41 1.0211,021 68.268.2 19.019.0 1.911.91 1.0211,021 91,091.0 5.45.4 0.370.37 0.7120.712 82,782.7 10.510.5 1.251.25 1.061.06 49,949.9 16.016.0 3.113.11 0.6940.694 75.575.5 10.010.0 1,231.23 0.7160.716 79.179.1 10.110.1 1.121.12

88,388.3

8,38.3

Claims (1)

Patentanspruch:Claim: Verfahren zur Alkoxylierung von am Stickstoff alkylierten Carbonsäureamiden der allgemeinen Formel (I)Process for the alkoxylation of nitrogen alkylated carboxamides of the general Formula (I) R1-C-NR 1 -CN Il \Il \ O CH2-R3 O CH 2 -R 3
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