DE2208155A1

DE2208155A1 - Verfahren zur herstellung von 4-endotricyclo(5,2,1,0 hoch 2,6-endo)-decylamin

Info

Publication number: DE2208155A1
Application number: DE2208155A
Authority: DE
Inventors: Bernd Dr Giese; Peter Dr Jaeger; Horst Dr Koenig
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 1972-02-22
Filing date: 1972-02-22
Publication date: 1973-08-30
Also published as: JPS4892356A; GB1396656A; US3843499A

Description

Badische Anilin- & Soda-Fabrik AG-

Unsere Zeichen: 0„Z. 27 991 D/Fe 6700 Ludwigshafen, den 21.2.1972

Verfahren zur Herstellung von 4-endo-!Prioyolo(5 ,2 ,1 ,O² ' )-decylamin

Die vorliegende Erfindung "betrifft ein Verfahren zur Herstellung sterisch einheitlichen 4-endo-Tricyclo(5,2,1,O²'⁶~^endo)-decylarains.

Es ist bekannt, daß 4-endo-Tricyclo(5,2,1,O^2j6"^endo^-deoylamin (Formel I)

im folgenden als 4-endo-Tricyolodecylamiii bezeichnet,, durch umständliche und zeitraubende häufige Uiiikristallisationen des in die Salzform übergeführten, eins der Ritter-Reaktion von Blausäure mit Dihydrodicyclopentadiea erhaltenen und in Bezug auf die Aminogruppe am Kohlenstoffatom 4 sterisch uneinheitlichen Amingemiaches in verhältnismäßig geringer Ausbeute gewonnen werden kann.

Es wurde nun ein Verfahren zur Herstellung sterisoh. einheitlichen 4-endo-Tricyclo-(5,2,1jG ^J ~^{en c})-äeoylamins gefunden, bei dem man eine Verbindung der Formel II

II

in der X für H, OH oder OGOR und R für ein niederes Alkyl mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen steht, durch heterogene kbvbalytische Hydrierung an einem Platinmetall, oder elektrochemisch reduziert. Charakteristisch für die erfindimgsgemäß© stereo-

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spezifische Reduktion ist ein heterogener Verlauf an der Phasengrenzfläche von Metallen. 22UoJ

In der einen Ausführungsform wird die Reduktion einer Verbindung der Formel II als heterogene katalytische Hydrierung bevorzugt an einem Platinmetall in einem Lösungsmittel durchgeführt.

Der besonders zweckmäßige Katalysator ist Platinmetall, das als feinverteiltes Platin, gegebenenfalls auf Kohlenstoff als Trägermaterial, als Platinschwamm oder besonders bevorzugt als Platindioxid angewendet wird.

Auch an anderen Platinmetallen, wie Palladium, Ruthenium oder Rodium kann die Reduktion durchgeführt werden, jedoch ist der wirksamste Katalysator für eine hohe Ausbeute und für die hohe sterische Einheitlichkeit das Platinmetall. Gegebenenfalls können auch Mischungen von Platinmetallen oder Metallegierungen verwendet werden.

Die Hydrierungsbedingungen entsprechen den bei heterogenen katalytiachen Hydrierungsverfahren an sich üblichen Bedingungen. Es wird unter den üblichen Wasserstoffdrucken gearbeitet. Der apparativen Einfachheit halber wird jedoch vorzugsweise Normaldruck eingestellt. Gegebenenfalls kann auch Überdruck angewendet werden.

Als lösungsmittel kommen die für katalytische Hydrierungen ^ -*e ermäßige η Lösungsmittel in Betracht, wie Äther z. B. Diäthyläther, Tetrahydrofuran, Dioxan, Alkohole,wie Methanol, Äthanol oder n- und i-Propanol, Carbonsäuren, insbesondere Essigsäure, Carbonsäureanhydride, insbesondere Acetanhydrid, und andere. Es können auch Lösungsmittelgemische oder Gemische mit Wasser und gegebenenfalls anorganische Säuren, wie wasserhaltige Alkohole, vor allem Methanol oder Äthanol unter Zusatz von geringen Mengen wässriger Salzsäure oder Schwefelsäure, verwendet werden. Besonders bevorzugte Lösungsmittel sind Methanol, Äthanol und Essigsäureanhydrid.

Ala Temperaturbereich kann an sich der gesamte Bereich ge-

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wählt werden, in dem die verwendeten Lösungsmittel oder Lösungsmittelgemische in flüssiger Phase vorliegen. Vorzugsweise wird bei Raumtemperatur gearbeitet.

Das Hydrierungsprodukt wird in üblicher Weise aufgearbeitet. Zweckmäßig wird unter vermindertem Druck destilliert.

Für die heterogene katalytische Hydrierung an Platin werden bevorzugt das Oxim und das Oximacetat entsprechend der Formel II (X = OH, OCOCH₃) verwendet.

Bei dieser Ausführungsform wird das endo-Tricyclodecylamin in mindestens 98 $iger Einheitlichkeit in guten bis sehr guten Ausbeuten erhalten.

Es ist überraschend, daß man an Platinmetallen in Bezug auf die sterische Stellung der Aminogruppe am Kohlenstoffatom 4 ein praktisch vollständig sterisch einheitliches Produkt erhält. Wenn durch die gaschromatographische Analyse eine mindestens 98 folge Einheitlichkeit gefunden wird, dann liegt die geringfügige Abweichung innerhalb der Fehlergrenze der Analysenmethode.

Mit anderen gebräuchlichen Hydrierungskatalysatoren der 8. Nebengruppe des Periodensystems der Elemente, wie mit Raney-Nickel, wird zwar Amin in recht hohen Ausbeuten gewonnen, jedoch werden die beiden isomeren Amine in nahezu gleichen Anteilen erhalten. Auch eine Reduktion in homogener Phase, beispielsweise mit der löslichen Komplexverbindung (Py),Rh(BH,)Clp, führt zum Isomerengemisch.

In der anderen Ausführungsform, die ebenfalls überraschenderweise zum sterisch einheitlichen 4-endo-Tricyclodecylamin führt, wird die Reduktion einer Verbindung der Formel II als kathodische Reduktion durchgeführt.

Dabei ist als Kathodenmaterial flüssiges Quecksilber besonders vorteilhaft. Wenn die Verwendung formbeständiger Elektroden erwünscht ist, können auch feste Amalgame, wie Bleiamalgam, oder die Amalgame anderer Metalle, wie Silberamalgam, verwendet werden» · _._

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Gegebenenfalls kann auch ein anderes Elektrodenmaterial hoher Wasserstoffüberspannung, ζ. Β. Blei, verwendet werden. Jedoch sind dann gegenüber den genannten Kathodenmaterialien die Stromausbeuten häufig etwas niederer.

Die Verfahrensbedingungen entsprechen den bei kathodischen Reduktionsverfahren an sich üblichen Bedingungen.

Beispielsweise ist die Anwendung eines Diaphragmas zur Trennung von Kathoden- und Anodenraum, um gute Material- und Stromausbeuten sowie einen störungsfreien Dauerbetrieb bei mäßigen Zellspannungen zu gewährleisten, zweckmäßig. Das Diaphragma kann aus einer porösen Tonschicht, einer porösen Membran oder besonders vorteilhaft aus einer Ionenaustauschermembran bestehen.

Die obere Temperaturgrenze für dieses Reduktionsverfahren liegt bei etwa 40 ⁰C. Bei höheren Temperaturen bilden sich vermehrt Nebenprodukte. Das hat eine Verminderung der Ausbeute zur Folge. Die Mindesttemperatur für die elektrochemische Reduktion liegt bei etwa -20 ⁰C, da unterhalb dieser Temperatur die verminderte Löslichkeit des Ausgangsmaterials und der steigende Ohmsche Widerstand der Lösung die Durchführung der Reduktion erschweren. Vorzugsweise wird im Bereich von 0 bis 30 ⁰C gearbeitet.

Als Lösungsmittel kann an sich jede Flüssigkeit verwendet werden, die eine Verbindung der Formel II hinreichend löst, mit den vorhandenen Stoffen nicht in unerwünschter Weise reagiert, unter den Bedingungen der Elektrolyse stabil ist und eine hinreichende Leitfähigkeit der Lösung gewährleistet. Bei der Aufarbeitung soll das Lösungsmittel leicht abgetrennt werden können. Aus den genannten Gründen sind niedere Alkohole, gegebenenfalls im Gemisch mit Wasser oder einem Äther besonders vorteilhaft.

Bevorzugte Lösungsmittel sind Methanol, Äthanol, n- und iso-Propanol in Mischungen mit Wasser. Als Äther haben sich Dioxan oder Tetrahydrofuran in Mischungen mit Wasser und gege-

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benenfalls niederen Alkoholen "bewährt. Die Konzentration der zu reduzierenden Ausgangsverbindung soll zweckmäßigerweise möglichst hoch sein. Im allgemeinen wird man einen Gehalt von 1 Gewichtsprozent in der Regel nicht unterschreiten« Besonders günstig ist es, eine Konzentration dicht unterhalb der Sättigungsgrenze zu wählen.

Gegebenenfalls kann auch eine Suspension der "Verbindung der Formel II eingesetzt werden. Dabei wird der gelöste Anteil reduziert, das 4-endo-Tricyclodeoylamin bleibt als Salz in Lösung und infolge der Durchmischung der Elektrolyselösung wird laufend Ausgangsmaterial nachgelöst. Dadurch lässt sich das Verfahren die ganze Zeit über nahe der Sättigungskonzentration durchführen.

Die Stromdichte hat auf die Materialausbeute und Stereoselektivität der Reduktion innerhalb weiter Grenzen nur einen sehr geringen Einfluß. Zur Erzielung einer günstigen Str^omausbeute und bei vorteilhaften Abmessungen von Zelle und Wärmeaustauscher wird vorzugsweise eine Stromdichte zwischen 1 A/dm und 20 A/dm angewandt.

Der Druck ist für das Verfahren nicht entscheidend, es wird daher vorzugsweise bei Atmosphärendruck gearbeitet. Zweckmäßig wird in einer Inertgasatmosphäre gearbeitet. Beispielsweise kann die Lösung bei der Reduktion mit Stickstoff gespült werden.

Als Leitelektrolyt kann jede Substanz verwendet werden, die bei einem pH-Wert von ungefähr 5 oder weniger hinreichend in der Lösung ionisiert ist und die Elektrolyse nicht stört, z. B. anorganische Säuren, wie Schwefelsäure, Phosphorsäure oder ein Salz, wie Lithiumchlorid, in Verbindung mit einer Säure, '.:rn einen pH-Wert unter 5 einzustellen.

Die Aufarbeitung erfolgt in an sich üblicher Weise, z. B. durch v/eitgehendes Abdestillieren des Lösungsmittels, Einstellen des Rückstandes auf einen alkalischen pH-Wert, Extrahieren mit einem organischen Lösungsmittel, wie Äther, Benzol oder anderen mit Wasser nicht mischbaren Lösungsmitteln, und fraktionier-

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te Destillation der getrockneten organischen Phase.

Bei einer besonders zweckmäßigen Ausführungsform wird die kathodische Reduktion kontinuierlich durchgeführt.

Bei einer bevorzugten kontinuierlichen Betriebsweise ist die Anwendung einer Kaskaden-Anordnung von mehreren Zellen, bei der die 1. Zelle mit einer höheren, die folgenden Zellen jeweils mit niederer Stromdichte betrieben werden, besonders günstig.

Für die kathodische Reduktion wird bevorzugt das Oxim eingesetzt.

Die Ausgangsverbindung der Formel II kann in an sich üblicher Weise aus der der Verbindung zugrundeliegenden 4-Ketoverbindung durch Umsetzung mit Ammoniak oder Hydroxylamin erhalten werden oder beispielsweise durch Oxydation eines steriach uneinheitlichen Gemisches des 4-Tricyclodecylamins zum Oxim und gegebenenfalls nachfolgender Umsetzung beispielsweise mit einem Derivat der Essigsäure oder Propionsäure zu dem gewünschten Oximester. Anschließend wird die erfindungsgemäße Reduktion zum sterisch einheitlichen 4-endo-Tricyclodecylamin durchge führt.

Sterisch einheitliches 4-endo-Tricyclodecylamin ist ein wertvolles chemisches, insbesondere pharmazeutisches Zwischenprodukt. Besondere Bedeutung hat die Verbindung als Aminkomponente stark blutdrucksenkender Arylsulfbnylharnstoffe.

Die nachstehenden Beispiele dienen zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Beispiel 1

5,0 g Oxim (Formel 11,X= OH) werden in 100 g Methanol gelöst und unter Zusatz von 0,2 g Platindioxid bei 25 ⁰G unter Normaldruck mit Wasserstoff bis zur Aufnahme der theoretischen Menge hydriert. Nach dem Abfiltrieren vom Katalysator und Abdestillieren des Methanols wird die Lösung fraktioniert destilliert. Bei 111 bis 113 ⁰O und 17 Torr destillieren

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3.4 g 4-endo-Tricyclodecylamin über. Die sterische Einheitlichkeit, durch gaschromatograpliische Analyse bestimmt, "beträgt mindestens 98 $>.

Beispiel 2

5.5 g Oximacetat (Formel II, X=O-G- CH,) werden in 100 g

Il J

Acetanhydrid gelöst und mit 0,2 g O Platindioxid versetzt. Bei 25 ⁰O wird so lange mit Wasserstoff unter Normaldruck hydriert, bis die theoretische Menge aufgenommen ist.

Es wird vom Katalysator abfiltriert und Acetanhydrid unter vermindertem Druck abdestilliert. Der Rückstand wird mit alkoholischer Kalilauge 8 Stunden unter Rückfluß erhitzt, danach schwach angesäuert, 'eingeengt und die mit wässriger Kalilauge alkalisch gestellte Phase ausgeäthert. Bei 111 bis 113 °C und 17 Torr destillieren 2,8 g 4-endo-Tricyclodecylamin, dessen gTschromatographisch bestimmte Einheitlichkeit mindestens 98 # beträgt, über.

Beispiel 5

Die Elektrolysezelle besteht aus einem zylindrischen, ca. 600 ml fassenden G-lasstutzen mit einem Planschliffrand und einem Planschliffdeckel, der mit Schliffdurchführungen für die Aufnahme von Stromzuleitungen, Kühlschlange, Thermometer usw. versehen ist. In der Mitte der Zelle ist ein Platin-Netz angebracht, welches von der übrigen Zelle durch einen porösen, unten geschlossenen hohlen Tonzylinder als Diaphragma getrennt ist. Als Kathode dient am Boden des G-lasstutzens ein Queck-

silbersee von ca. 0,6 dm Fläche, der durch einen im Glasrohr eingeschmolzenen Platindraht kontaktiert wird. In die Zelle wird eine Lösung aus 10,0 g Oxim (Formel 11,X= OH), 285 g Methanol und 40 g Schwefelsäure (96 bis 98 $ig, D = 1,84) .gegeben. Der den Anodenraum bildende Tonzylinder wird mit einer ca. 10 /Sigen wässrigen Schwefelsäure gefüllt. Während 13 Stunden wird nun ein Strom von 1,OA durch die Lösung geleitet (kath. Stromdichte 1,67 A/dm ). Während dieser Zeit wird als Schutzgas Stickstoff über die Lösung gegeben und die Temperatur im Elektrolyten auf 10 ⁰C gehalten. Zur Durchmischung wird mit einem Magnetrührer intensiv gerührt.

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Nach. Beendigung der Reaktion wird die Lösung im Vakuum weitgehend eingeengt, mit wässriger Natronlauge bis zur stark alkalischen Reaktion versetzt und mit Äther extrahiert. Nach dem Trocknen mit Natriumsulfat wird der Rückstand der Ätherphase fraktioniert destilliert. Bei 111 bis 113 °C und 17 Torr gehen 8,10 g 4-endo-Tricyclodecylamin über. Die gaschromatographisch bestimmte sterische Einheitlichkeit beträgt > 98 $>.

Beispiel 4

Das Verfahren des Beispiels 3 wird wiederholt,, wobei jedoch

ρ als Kathode eine Bleiamalgamscheibe von 0,6 dm Fläche dient.

Die Ausbeute beträgt 4,95 g 4-endo-Tricyclodecylamin von einer Einheitlichkeit >_ 98 $>.

Beispiel 5

In einer Elektrolyseanlage, bestehend aus einer Durchflußzelle mit Quecksilberkathode, Ionenaustauschermembran als Diaphragma und platinierter Titananode, sowie einem Puffergefäß, Wärmeaustauscher, Pumpe und Vorrichtungen zum kontinuierlichen Zudosieren einer methanolischen Lösung von Oxim (Formel II, X = OH) und von Schwefelsäure wird eine Lösung von 50 g Oxim, 1270 g Methanol und 160 g Schwefelsäure (D = 1,84) bei einer Stromstärke von 8 A (8 A/dm ) 7 Stunden elektrolysiert. Dann wird weitere methanolische Lösung von Oxim und Schwefelsäure kontinuierlich zudosiert. Zum Flüssigkeitsausgleich kann Elektrolyt durch einen Überlauf austreten.

Das Verhältnis von zudosiertem Oxim, Schwefelsäure und zugeführter Strommenge bleibt dabei konstant. Nach 168 Stunden wird die Elektrolyse abgebrochen, der Elektrolyt gesammelt und aufgearbeitet.

Bei einem Einsatz von 1 360 g Oxim wird eine Ausbeute von 980 g 4-endo-Tricyclodecylamin erhalten.

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Claims

-$- O.Z. 27 991 2/08155 Patentansprüche

1. Verfahren zur Herstellung sterisch einheitlichen 4~sncLo-Tricyclo(5,2,1,0 ' ~^en °)-decylamins, dadurch gekennzeifanet, da3 man eine Verbindung der Formel

in der X für H, OH oder OGOR und R für niederes Alkyl mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen steht, durch heterogene katalytische Hydrierung an einem Platinmetall oder elektrochemisch reduziert.

2. Verfahren nach.-Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, da3 man als Platinmetall feinverteiltes Platin verwendet.

3. Verfahren nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß man das Platin als Platindioxid einsetzt.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, da; Ke zu hydrierende Verbindung das Oxim (X = OH) ist.

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zu hydrierende Verbindung das Oximacetat (X = OCOGH^) ist,

6. Verf-ihren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die elektrochemische Reduktion an einer Quecksilber- oder Armlgamkathode durchführt.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurca gekennzeichnet, daß die n bei
wird.

Reduktion bei einer TemOera?;:jr zwischen -20 und +40 0 durch-

. Vorfahren n-ioi Anspruch ο und 7, ·Ήdurch gekennzeichnet, ■la3 -lie kathodisehe Reduktion kontinuierlich durchgeführt

'/erfahren nach Anspruch 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, 3aß •lie kathodisch zu reduzierende Verbindung .las Oxim (X = --H) M,

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