DE2221625A1

DE2221625A1 - Verfahren zur Herstellung von Immoniumsalzen

Info

Publication number: DE2221625A1
Application number: DE19722221625
Authority: DE
Inventors: Albert Prof Dr Eschenmoser; Jakob Dr Schreiber
Original assignee: Fluka AG Chemische Fabrik
Current assignee: Fluka AG Chemische Fabrik
Priority date: 1971-05-15
Filing date: 1972-05-03
Publication date: 1972-12-07
Also published as: GB1334994A

Description

. ing. Ä, yonder Waft "2. Mai 1972

Oi. hum Lederer

PL 6910/2 PLUKA AG, Chemische Fabrik, Buchs/SG

Verfahren zur Herstellung von Immoniumsalzen

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Immoniumsalzen der allgemeinen Formel

^R2

worin R und R~ je Alkyl, Cycloalkyl oder Cycloalkylalkyl oder zusammen mit dem Stickstoffatom einen mindestens 5-6liecLrigen gesättigten heterocyclischen Ring und X®ein Anion bedeuten.

Das orfindungjsnjemksse Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass man eine Verbindung eier allgemeinen Formel

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N®_CH₂_Y ζ© II R₂

worin R und R obige Bedeutung besitzen, Z für ein nucleophiles Anion steht und Y eine als Anion austretende Abgangsgruppe bedeutet,

in einem unter den Reaktionsbedingungen inerten polaren aprotischen Lösungsmittel erhitzt und gegebenenfalls in dem erhaltenen Salz das Anion austauscht.

Der Ausdruck "Alkyl" bezeichnet geradkettige oder verzweigte gesättigte Kohlenwasserstoffreste,, insbesondere solche mit 1 bis "J, vorzugsweise mit 1 bis k Kohlenstoffatomen, wie Methyl, Aethyl, n-Propyl, Isopropyl u. dgl. Der Ausdruck "Cycloalkyl" bezeichnet gesättigte cyclische Kohlenwasserstoffreste, insbesondere solche mit 3 bis 7 Kohlenstoffatomen, wie Cyclopropyl, Cyclobutyl, Cyclopentyl u. dgl. Der Ausdruck "Cycloalkylalkyl" bezeichnet durch einen Cycloalkylrest substituierte Alkylgruppen, insbesondere solche mit 3 bis 7 Kohlenstoffatomen im Cycloalkylteil und mit 1 bis J, vorzugsweise 1 bis 4 Kohlenstoffatomen im Alkylteil, wie Cyclopropylmethyl, Cyclobutylmethyl, Cyclopropyläthyl u. dgl. Wenn R und R zusammen mit dem Stickstoffatom einen Ring bilden, so handelt es sich beispielsweise um einen 5- bis 7-gliedrigen gesättigten heterocyclischen Ring, wie Pyrrolidin, Piperidin, Hexamethylenimin u. dgl. In einer bevorzugten Ausführungsform des erf:'ndungsgemässen Verfahrens sind R und R je Alkyl, insbesondere niederes Alkyl (d.h. Alkyl mit 1 bis 7, vorzugsweise 1 bis '^;l Kohlenstoffatomen), wobei Methyl ganz besonders bevorzugt i:;t.

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Das Symbol Y steht für'irgendeine geeignete, als Anion austretende Abgangsgruppe, wie Jod, Brom, Alkylsulfonyloxy {z,B-, Methan- oder Aethansulfonyloxy), Arylsulfonyloxy (wie Benzol™ oder p~Toluolsulfonyloxy) u* dgl,, wobei Brom und insbesondere Jod bevorzugt sind» Als Anion Zukommt irgendein geeignetes nucleophiles Anion in Präge, vorzugsweise ein Bromid- oder Jodidion, wobei letzteres besonders bevorzugt ist.

In einer ganz besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens sind R und R je Methyl, Y Jod und X®und Z® Jodidionen.., m»a»W, man verwendet als Ausgangsprodukt Trimethyl-jodmethyl^ammoniurnjodid und stellt daraus Dimethyl-methylen-immoniumjodid her, .

Die Umwandlung der Verbindungen der Formel II in die entsprechenden Immoniumsalze der Formel 1 erfolgt durch Erwär?- men in irgendeinem geeigneten, unter den Reaktionsbedingungen inerten polaren aprotischen Lösungsmittel, wie Tetramethylensulf on, Ν,Ν-Dimethylacetamid u, dgl., wobei Tetrarnethyiensulfon für die Zwecke der vorliegenden Erfindung besonders bevorzugt ist. Die Reaktibnstemperatur richtet sich nach der Natur der als Ausgangsprodukt eingesetzten Verbindung der Formel II und des verwendeten Lösungsmittels, liegt aber zweckmässigerweise im Bereich von etwa 100 bis 200 C, vorzugsweise bei etwa 150 C. Die Reaktionszeit hängt natürlich von den übrigen Parametern ab; sie beträgt in der Regel etwa 10 bis 30 Minuten.

Beim Erhitzen einer Verbindung der Formel II in einem unter den Reaktionsbedingungen inerten polaren aprotischen Lösungsinittel erhält man ein Immoniumsalz der Formel I, worin X^das der im Ausgangsprodukt vorhandenen Abgangsgruppe Y entsprechende Anion ist. Dieses Anion kann erwünsehtenfalls nach allgemein üblichen Methoden gegen ein anderes Anion ausgetauscht werden.

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Zur Herstellung der als Ausgangsprodukt verwendeten Verbindungen der Formel Il kann ein entsprechendes Amin der allgemeinen Formel

CH, N III

³ I

worin R und R obige Bedexitung besitzen

durch Einführung eines Restes der Formel -CH Y (worin Y obige Bedeutung besitzt) quartärisiert werden. Diese Quartärisierung kann so erfolgen, dass man das Amin der Formel III mit einer Verbindung der Formel

Z-CH₂-Y IV

worin Y obige Bedeutung besitzt und Z für eine dem nucleophilen Anion Z^ entsprechende Abgangsgruppe (vorzugsweise Brom oder Jod) steht,

umsetzt. Zur Herstellung des in der weiter oben erwähnten ganz bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens verwendeten Trimethyl-jodmethyl-ammoniumjodids wird also Tri methylamin mit Methylenjodid zur Reaktion gebracht, beispielsweise indem man die beiden Komponenten in einem Gemisch von Dioxan und wasserfreiem Aethanol während längerer Zeit (ca. 100 Stunden) in einem verschlossenen Kolben bei Raumtemperatur im Dunkeln stehen lässt; dabei wird aas MethyJ.onjodld mit Vorteil in leichtem Ueberschuss (ca. 30 /<*) eingesetzt.

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Die Iramoniumsalze der Formel I gehören einer bekannten Verbindungsklasse an. Sie sind sehr reaktionsfähig und können daher als vielseitig verwendbare Zwischenprodukte in der präparat! ven organischen Chemie verwendet werden. Sie eignen sich beispielsweise zum Ersatz von reaktiven, an Kohlenstoffatomen sitzenden Wasserstoffatomen durch entsprechende N,N-dlsubstituierte Aminomethylgruppen, d.h. als Reagenzien für Reaktionen vom Typ der sog. Mannich-Kondensatlon. So liefert beispielsweise 20-stündiges Rühren einer Lösung von rac.-Dicyanocobaltdll)-. l_J2_J2,7j7jl2_J)12-heptamethyl-corrin in Methylenchlorid bei Raumtemperatur in Gegenwart von überschüssigem (ungelöstem) ·· Dimethyl-methylen-immoniumjodid als Resultat einer einheitlich verlaufenden elektrophilen Substitution in 85 $ Reinaus-·· beute das entsprechende 15-Dimethylaminomethyl-Derivat, welches durch Hydrogenolyse in die entsprechende 15-Methy!verbindung übergeführt werden kann; die soeben geschilderte Reaktionsfolge stellt somit eine einfache Methode zur Methylierung von (sterisch ungehinderten) Mesostellungen des Corrinsystems dar.

Die bisher bekannt gewordenen Verfahren zur Herstellung von Irnmoniumsalzen des durch die Formel I veranschaulichten Typus vermochten nur wenig zu befriedigen. Das erfindungsgemässe Verfahren ist demgegenüber vorteilhaft, indem es vielseitig und sehr leicht durchführbar ist, hervorragende Ausbeuten liefert und von leicht zugänglichen Ausgangsprodukten ausgeht .

Das nachfolgende Beispiel dient zur Illustration der Erfindung. Alle Temperaturen sind in Celsiusgraden angegeben.

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Beispiel

Man gibt eine Aufschlämmung von 40,0 g Trimethyl-jodmethyl-ammoniumjodid in 120 ml Tetramethylensulfon (einmal über festem Kaliumhydroxid und dann über Calciumhydrid destilliert) in einen gut getrockneten Vierhalskolben mit Rührer, Thermometer und Stickstoff-Durchleitung (Ableitung an Kühlfalle angeschlossen), spült mit Stickstoff und taucht das Reaktionsgemisch unter Rühren und bei schwachem Stickstoff-Strom in ein auf löO erhitztes Oelbad. Die Kristalle gehen rasch in Lösung (Innenternperatur ca. 130°), Methyljodid entweicht mit dem Stickstoff-Strom in die Kühlfalle,und nach ca. 12 Minuten (Innentemperatur ca. I50⁰) ist die Zersetzung beendigt. Beim Abkühlen im Kaltwasserbad kristallisiert das Dimethyl-methylenimmoniumjodid direkt aus der gelben Reaktionslösung. Man nutscht unter Feuchtigkeitsausschluss und unter Stickstoffatmosphäre ab, wäscht das dabei fast farblos werdende Kristall!- sat fünfmal mit je ca. 50 ml Tetrachlorkohlenstoff und trocknet bei 50° am Hochvakuum. Man erhält l8,4 g (8l %) farblose Kristalle vom Zers.-Pt. ca. 240°, welche sich bei 120°/^Ί0~^ Torr, rückstandsfrei sublimieren lassen.

Das Ausgangsprodukt kann wie folgt hergestellt werden:

Ein Gemisch von 20 g Trimethylamin, 120 g Methylenjodid, 20 ml Dioxan und I50 ml wasserfreiem Aethanol wird 10.0 Std. irn Dunkeln in einem verschlossenen Kolben bei Raumtemperatur stehen gelassen. Man nutscht das Kristallisat ab, wäscht vorerst mit Aethanol, dann mit Aether und trocknet 1 Stc?.. bei 70 am Hochvakuum. Man erhält 98 g (89 $) farblose Kristalle von Trimethyl- j odme thy 1-ammonium j odid, Snip. ca. 190 (Zers.)/ca. 240 (Zers.); das Produkt zeigt nach Um Aethylen^lykol gleiches Srup.-Verhalten ·

240 (Zers.); das Produkt zeigt nach Umkristallisation au

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Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Herstellung von Immoniumsalzen der all-

ge rae inW-#or me I

R,

N = CH₂

worin R-. und R„ je Alkyl, Cycloalkyl oder Cycloalkylalkyl oder zusammen mit dem Stickstoffatom einen mindestens 5-güeclrigen gesättigten heterocyclischen Ring und X®ein Anion bedeuten.,

dadurch gekennzeichnet, dass man eine Verbindung der allgemeinen Formel

W¹H-CH₀—Y Ζ© Il

ι 2

worin R und R obige Bedeutung.besitzen_i

ein nucleophiles Anion steht und Y eine als Anion austretende Abgangsgruppe bedeutet,

in einem unter den Reaktionsbedingungen inerten polaren aprotisehen Lösungsmittel erhitzt und gegebenenfalls in dem erhaltenen Salz ö.as Anion austauscht.

2. Vorfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, i ede res A1ky1 be

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aüij H und H ,jri niedere a Alkyl bedeuten.

3· Verfahren nach Anspruch 2, dadurch, gekennzeichnet·, dass R und R je Methyl bedeuten.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass Y Jod, Brom, Alkylsulfonyloxy oder Arylsulfonyloxy bedeutet.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass Y Jod bedeutet.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5* dadurch gekennzeichnet, dass Ζ®Brom oder Jod bedeutet.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass Z Jod bedeutet.

8. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis J, dadurch gekennzeichnet, dass man als Ausgangs produkt Tritnethyl- jodmethylammoniumjodid verwendet.

9· Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass man als Lösungsmittel Tetramethylensulfori oder N,N-Dimethylacetamid verwendet.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass man als Lösungsmittel Tetrarnethylensulfon verwendet.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bi.s 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Reaktionstemperatur 100 bis 200° beträgt.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die ReaktJonstemperatur ca. 1^O betraft·

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