DE2233889B2 - Verfahren zur Herstellung von Dimethylmaleinsäureanhydrid - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von DimethylmaleinsäureanhydridInfo
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Classifications
-
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- C07D417/00—Heterocyclic compounds containing two or more hetero rings, at least one ring having nitrogen and sulfur atoms as the only ring hetero atoms, not provided for by group C07D415/00
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- C07D417/04—Heterocyclic compounds containing two or more hetero rings, at least one ring having nitrogen and sulfur atoms as the only ring hetero atoms, not provided for by group C07D415/00 containing two hetero rings directly linked by a ring-member-to-ring-member bond
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C51/00—Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides
- C07C51/54—Preparation of carboxylic acid anhydrides
- C07C51/56—Preparation of carboxylic acid anhydrides from organic acids, their salts, their esters or their halides, e.g. by carboxylation
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Description
NH2
(Ha)
b)
worin X zusammen mit der Gruppierung
-N=C-
den Rest eines 5- oder ögliedrigen, gegebenenfalls weitersubstituierten Heteroringes bildet,
der weitere Heteroatome enthalten kann, mit 2 Mol Fumarsäure oder Maleinsäure umsetzt
oder
mindestens 1 Mol eines Amidinsalzes der Formel
-H
C-NH2
(Mb)
Gegenstand der Erfindung ist nun ein Verfahren zur Herstellung von Dimethylmaleinsäureanhydrid der
Formel
H3C
H3C
O
C
C
O
das dadurch gekennzeichnet ist, daß man bei einer Temperatur von 110 bis 170° C en tweder
a) mindestens 1 Mol eines Amidins der Formel
a) mindestens 1 Mol eines Amidins der Formel
C-NH2
(Ha)
worin X zusammen mit der Gruppierung
-N=C-
den Rest eines 5- oder 6gliedrigen, gegebenenfalls weitersubstituierten Heterorings bildet, der weitere
Heteroatome enthalten kann, mit 2 MoI Fumarsäure oder Maleinsäure umsetzt oder
b) mindestens 1 Mol eines Amidinsalzes der Formel
b) mindestens 1 Mol eines Amidinsalzes der Formel
C-NH2
(Hb)
worin X die für die Formel I Ia angegebene Bedeutung hat sowie Y das Anion einer
organischen oder anorganischen Säure und η eine ganze Zahl von 1 bis 3 bedeuten, mit 2 Mol
Maleinsäureanhydrid bzw. Fumar- oder Maleinsäure umsetzt oder
c) ein Salz aus Malein- bzw. Fumarsäure und
c) ein Salz aus Malein- bzw. Fumarsäure und
einem Amidin der Formel Ma erhitzt
und das durch die Maßnahme a), b) oder c) jeweils erhaltene Reaktionsprodukt unter Rückflußbedingungen mit einer wäßrigorganisehen oder einer wäßriganorganischen Säure hydrolysiert.
und das durch die Maßnahme a), b) oder c) jeweils erhaltene Reaktionsprodukt unter Rückflußbedingungen mit einer wäßrigorganisehen oder einer wäßriganorganischen Säure hydrolysiert.
worin X die für die Formel Ha angegebene Bedeutung hat sowie Y das Anion einer organischen
oder anorganischen Säure und π eine ganze Zahl von 1 bis 3 bedeuten, mit 2 Mol Maleinsäureanhydrid
bzw. Fumar- oder Maleinsäure umsetzt oder
c) ein Salz aus Malein- bzw. Fumarsäure und einem Amidin der Formel Ha erhitzt
c) ein Salz aus Malein- bzw. Fumarsäure und einem Amidin der Formel Ha erhitzt
so und das durch die Maßnahme a), b) oder o) jeweils
erhaltene Reaktionsprodukt unter Rückflußbedingungen mit einer wäßrigorganisehen oder einer wäßriganorganischen
Säure hydrolysiert.
Als weitere Heteroatome kann der genannte Heteroring insbesondere S-, N- und O-Atome enthalten,
η bedeutet bevorzugt die Zahl 1 oder 2.
Bei der erfindungsgemäßen Umsetzung werden Zwischenprodukte der Formel HIa oder IHb
Obwohl aus der Literatur verschiedene Methoden zur Herstellung von Dimethylmaleinsäureanhydrid bekannt
sind, haben diese Verfahren keine wirtschaftliche Bedeutung erlangt, da sie ;:u geringen Ausbeuten führen
und/oder die Verwendung von teuren bzw. schwer zugänglichen Ausgangsprodukten erfordern.
C-N
(HIa)
-H
γη ο
(lllb)
gebildet, worin X, Y und π die für die Formel Ha oder Mb
angegebene Bedeutung haben. Diese Zwischenprodukte der Formel Ha oder HIb werden dann auf die
angegebene Weise zum Dimethylmaleinsäureanhydrid hydrolysiert
Als durch X zusammen mit der Gruppierung
Als durch X zusammen mit der Gruppierung
-N=C-
gebildete Reste eines 5- oder 6gliedrigen, gegebenenfalls weitersubstituierten Heteroringes, der weitere
Heteroatome enthalten kann, sind beispielsweise Imidazolyl-, Pyrazolyl-, Triazolyl-, Thiazolyl-, Isothiazolyl-,
Oxadiazolyl-, Thiadiazolyl-, Oxazolyl-, Pyridinyl-, Pyridazinyl-, Pyrimidinyl-, Pyrazinyl- und Triazinylreste
zu nennen.
Sind diese Reste weitersubstituiert, so können sie beispielsweise Halogene, wie Fluor, Chlor oder Brom,
Phenylgruppen, Alkyl- oder Alkoxygruppen mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, Aminogruppen, Mono- oder Dialkylaminogruppen
mit je 1 bis 4 Kohlenstoffatomen im Alkylrest oder Hydroxylgruppen enthalten, oder aber
mit weiteren homo- oder heterocyclischen Ringen kondensiert sein. Als Beispiele kondensierter 5- oder
ögliedriger Heteroringsysteme seien genannt: Benzimidazol,
Benzthiazol, Benoxazol, Pterin, Purin, Chinolin, Isochinolin, Naphthyridin, Phthalazin, Cinnolin, Chinazolin
und Chinoxalin.
Vorzugsweise sind durch X zusammen mit der Gruppierung
-N=C-
dargestellte Reste eines 5- oder 6gliedrigen Heteroringes nicht weitersubstituiert; ganz besonders bevorzugt
wird der PyridinyI-2-Rest.
Die Amidine der Formel Ha sind bekannt oder können auf an sich bekannte Weise hergestellt werden.
Vorzugsweise verwendet man im erfindungsgemäßen Verfahren als Amidin der Formel Ha 2-Aminopyridin.
Werden im erfindungsgemäßen Verfahren als Ausgangsprodukte Amidinsalze der Formel Hb verwendet,
so stellt Y vorzugsweise das Anion der Ameisen-, Essig-, Chlorwasserstoff-, Bromwasserstoff-, Schwefel- oder
Phosphorsäure dar. Ganz besonders bevorzugt ist Y jedoch als das Anion der Essigsäure (n= 1). Diese Salze
können in üblicher Weise durch Behandeln des betreffenden Amidins der Formel Ha mit der entsprechenden
Säure hergestellt werden. Diese Herstellung kann direkt in situ erfolgen, oder man kann das isolierte
Salz für die Umsetzung verwenden.
Die erfindungsgemäße Umsetzung kann in einem gegenüber den Reaktionspartnern inerten organischen
Lösungsmittel, wie gegebenenfalls chlorierten aromatischen Kohlenwasserstoffen, z. B. Benzol, Toluol, XyIolen,
Chlorbenzol oder Dichlorbenzol, Dialkylsulfoxiden, z.B. Dimethylsulfoxid, 2-Methoxyäthanol, Hexamethylphosphorsäuretriamid,
Ν,Ν-Dialkylamiden einer niederen Monocarbonsäure, z. B. Dimethylformamid
oder Dimethylacetamid, oder niederen Dialkylestern der Kohlensäure, z. B. Dimethylcar bonat oder Diäthylcarbonat,
durchgeführt werden. Auch Gemische solcher
ίο Lösungsmittel können verwendet werden. Falls das
Amidinsalz der allgemeinen Formel Hb direkt in situ hergestellt wird, kann gegebenenfalls auch die verwendete
Säure, z. B. Essigsäure, als Lösungsmittel verwendet werden. Zweckmäßigerweise wird das Lösungsmittel
vor der Durchführung der Hydrolyse entfernt, beispielsweise durch Abdestillieren.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird die erfindungsgemäße Umsetzung ohne Zusatz eines
Lösungsmittels, insbesondere aber in wasserfreier Essigsäure, durchgeführt Vorzugsweise verwendet man
im erfindungsgemäßen Verfahren Maleinsäure oder Maleinsäureanhydrid.
Geht man von einem Salz aus Fumar- oder Maleinsäure und einem Amidin der Formel Ha aus, so
kann dem Reaktionsgemisch noch freie Fumar- bzw. Maleinsäure oder Maleinsäureanhydrid zugesetzt werden.
Die Ums2tzungstemperatur variiert je nach Art des Reaktionsmediums zwischen 110 und 1700C; gegebenenfalls
kann man auch unter Druck arbeiten.
Üblicherweise werden das Amidin der Formel Ha und die Fumar- oder Maleinsäure bzw. das Amidinsalz der
Formel Hb und das Maleinsäureanhydrid in einem Molverhältnis von 1:2 bis 3,5:2 eingesetzt; ein
Molverhältnis von 1 : 2 wird jedoch bevorzugt
Die Hydrolyse der Reaktionsprodukte mit einer wäßrigorganischen oder einer wäßriganorganischen
Säure unter Rückflußbedingungen erfolgt auf an sich bekannte We;se. Wird die Umsetzung unter Druck, z. B.
in einem Autoklaven bei einem Druck von etwa 6 bis 10 atü, vorgenommen, so ist es zweckmäßig, die für die
Hydrolyse benötigte Säure dem Reaktionsgemisch gleich zu Beginn der Umsetzung zuzusetzen. In diesem
Falle kann als Ausgangsprodukt sowohl Maleinsäureanhydrid als auch Maleinsäure oder Fumarsäure bzw. ein
Gemisch dieser beiden Säuren unter sich oder mit dem Anhydrid eingesetzt werden. Als organische Säuren
kommen beispielsweise Ameisensäure, Trichloressigsäure, Trifluoressigsäure, Methansulfonsäure und p-Toluolsulfonsäure,
als anorganische Säuren z. B. Schwefelsäure, Phosphorsäure, Salpetersäure, Salzsäure und
Perchlorsäure in Betracht. Ganz besonders bevorzugt ist das Arbeiten in wäßriganorganischer Säure, vor
allem in wäßriger Schwefelsäure.
Das nach der Hydrolyse gebildete Dimethylmaleinsäureanhydrid kann in üblicher Weise isoliert werden,
beispielsweise durch Abnutschen oder Wasserdampfdestillation.
Nach Abschluß der Hydrolyse kann das frei gewordene Amidin bzw. Amidinsalz praktisch quantitativ zurückgewonnen werden, z. B. durch Extraktion mit einem wasserunlöslichen organischen Lösungsmittel, wie Methylenchlorid, aus der alkalisch gestellten Mutterlauge.
Nach Abschluß der Hydrolyse kann das frei gewordene Amidin bzw. Amidinsalz praktisch quantitativ zurückgewonnen werden, z. B. durch Extraktion mit einem wasserunlöslichen organischen Lösungsmittel, wie Methylenchlorid, aus der alkalisch gestellten Mutterlauge.
Dimethylmaleinsäureanhydrid stellt ein technisch wertvolles Produkt dar, das z. B. als Pharmakon zur
Regeneration der Retina bei Fleckenbildung in der Retina oder als Ausgangsprodukt zur Herstellung von
Beispiel Nr.
Riechstoffen und Aromastoffen verwendet werden Fortsetzung kann (siehe Recueil, 85 [1966], 43 - 55).
Ein Gemisch aus 47 g 2-Aminopyridin und 116 g Maleinsäure wird unter Rühren auf 1300C erhitzt, bis die
CO2-Entwicklung, die bei 1200C eingesetzt, beendet ist.
Anschließend wird die Reaktionsmasse mit 250 ml 4 n-H2SC>4 versetzt und 1 Stunde am Rückfluß gekocht
Nach dem Abkühlen auf ca. 200C fällt das praktisch ι ο
farblose Dimethylmaleinsäureanhydrid in kristalliner
Form aus. Ausbeute: 29 g (50% d. Th.); F=92 bis 93° C.
Wird die Reaktionsmasse nach Beendigung der CO2-Entwickluny anstatt mit 250 ml 4 n-H2SO4 mit
250 ml Wasser versetzt und auf ca. 200C abgekühlt, so
fällt die Verbindung der Formel
Amidin
Ausbeute
an DMA*)
%dTh.
CH3
H3C N NH2
NH2
NH2
45
C CH3
20
aus. Nach dem Abfiltrieren, Waschen mit ein wenig Wasser und Trocknen erhält man 46,4 g (50% d. Th.)
Rohprodukt vom F=IlO bis 1130C; nach einmaligem
Umkristallisieren aus Äthanol weist die Verbindung der obigen Formel einen F = 112 bis 113° C auf.
Das Dimethylmaleinsäureanhydrid wird in praktisch gleicher Ausbeute erhalten, wenn man gemäß Beispiel 1
bei sonst gleicher Arbeitsweise anstelle von 116 g Maleinsäure dieselbe Menge Fumarsäure oder 116 g
eines Gemisches aus gleichen oder verschiedenen Teilen Fumar- und Maleinsäure verwendet.
Aus der mit NaOH alkalisch gestellten Mutterlauge wird durch Extraktion mit Methylenchlorid das
2-Aminopyridin quantitativ zurückerhalten.
Verwendet man gemäß Beispiel 1 bei sonst gleicher Arbeitsweise anstelle von 47 g 2-Aminopyridin je die
äquimolare Menge eines der in Tabelle I angeführten Amidine, so erhält man auf analoge Weise Dimethylmaleinsäureanhydrid.
Beispiel
Nr. |
Amidin | ( |
Ausbeute
an DMA») %d.Th. |
2 | ( | 10 | |
3 | 30 | ||
4 | 70 | ||
fs N NH2 |
|||
i—N | |||
S NH2 | |||
η N NH2 |
N N
Λ Λ
H2N N NH2
CH3
18
H3C N N NH2
30
35 NH2
*) DMA = Dimethylmaleinsäureanhydrid.
34
10
21 g des Salzes aus äquimolaren Mengen Maleinsäure und 2-Aminopyridin werden unter Rühren auf 150 bis
1600C erhitzt, bis die bei 1200C einsetzende CO2-Emwicklung
beendet ist. Anschließend wird das Reaktionsprodukt mit 25 ml 4 n-H2SO4 1 Stunde am Rückfluß
gekocht. Nach dem Abkühlen auf Raumtemperatur (20 bis 25° C) wird das gebildete Dimethylmaleinsäureanhydrid
abgenutscht. Ausbeute: 3,4 g (54% d. Th.); F=92 bis 92,5° C.
Verwendet man gemäß Beispiel 9 bei sonst gleicher Arbeitsweise anstelle von 25 ml 4 n-H2SO4 je die äquivalente Menge p-Toluolsulfonsäure, Phosphorsäure, Salpetersäure, Salzsäure oder Perchlorsäure, so erhält man das Dimethylmaleinsäureanhydrid in praktisch gleicher Ausbeute.
Verwendet man gemäß Beispiel 9 bei sonst gleicher Arbeitsweise anstelle von 25 ml 4 n-H2SO4 je die äquivalente Menge p-Toluolsulfonsäure, Phosphorsäure, Salpetersäure, Salzsäure oder Perchlorsäure, so erhält man das Dimethylmaleinsäureanhydrid in praktisch gleicher Ausbeute.
50 Beispiel 10
Ein Gemisch von 21 g des Salzes aus äquimolaren Mengen Maleinsäure und 2-Aminopyridin sowie 11,6 g
Maleinsäure werden unter Rühren auf 160 bis 1700C
erhitzt, bis die bei 12O0C einsetzende CO2-F.ntwicklung
beendet ist. Anschließend wird das Reaktionsprodukt mit 25 ml 4 n-H2SO4 1 Stunde am Rückfluß gekocht.
Nach dem Abkühlen wird das gebildete Dimethylmaleinsäureanhydrid abgenutscht Ausbeute: 6,8 g (56%
d. Th.); F=92 bis 92,5° C.
Verwendet man gemäß Beispiel 10 bei sonst gleicher Arbeitsweise anstelle von 21 g des Salzes aus äquimolaren
Mengen Maleinsäure und 2-Aminopyridin die gleiche Menge des entsprechenden Salzes aus Fumarsäure
und 2-Aminopyridin, so erhält man das Dimethylmaleinsäureanhydrid in gleicher Ausbeute.
Beispiel 11
47 g 2-Aminopyridin und 116 g Maleinsäure werden in 300 ml Dimethylformamid gelöst und unter Rühren
leicht am Rückfluß gekocht, bis die CO2-Entwicklung
beendet ist. Anschließend wird das Dimethylformamid im Vakuum abdestilliert. Dann versetzt man den
Rückstand mit 250 ml 4 n-H2SO.) und kocht 1 Stunde am
Rückfluß. Durch Wasscrdampfdcstiälation des Reaktionsgemisches erhält man 26 g (42% d. Th.) reines
Dimethylmaleinsäureanhydrid;F = 92bis92,5°C.
Beisp iel 12
4,7 g 2-Aminopyridin werden in 50 ml Eisessig gelöst, mit 9,8 g Maleinsäureanhydrid versetzt und anschließend
1 Stunde am Rückfluß gekocht, bis die CO2-Entwicklung beendet ist. Dann wird der Eisessig
unter Normaldruck abdestilliert, wobei die Reaktionsmasse eine Temperatur von 1500C erreichen muß. Der
Rückstand wird mit 25 ml 411-H2SO4 1 Stunde am
Rückfluß gekocht. Nach dem Abkühlen auf ca. 2O0C kristallisieren 3,2 g (50% d. Th.) Dimethylmaleinsäure- 2ri
anhydrid aus; F=92 bis 93° C.
Wird der Rückstand anstatt mit 25 ml 4 n-H2SO4 2
Stunden mit je 100 ml der nachfolgend aufgeführten wäßrigen Säuren am Rückfluß gekocht, so erhält man
ebenfalls Dimethylmaleinsäureanhydrid vom F=92 bis 93° C (Ausbeuten in Klammern):
— 10%ige Essigsäure (1,9 g)
— 65%ige Ameisensäure (1,9 g)
— 10%ige Borsäure (0,6 g)
— 1O°/oige Fluorwasserstoffsäure (2,6 g)
Beispiel 13
Man löst 4,75 g 2-Aminopyridin 311 10 ml Eisessig, erhitzt die erhaltene Lösung zum Süeden und tropft
dann innerhalb von 1 '/2 Stunden eine Lösung von 9,85 g Maleinsäureanhydrid in 15 ml Eisessig hinzu, wobei das
Reaktionsgemisch ständig unter Rückfluß gehalten wird. Nach weiterem Ausreagieren während einer
Stunde arbeitet man das Reaktionsgemisch wie im Absatz 1 des Beispiels 13 beschrieben auf. Man erhält
4,50 g (71% d. Th.) Dimethylmaleinsäureanhydrid vom F=92bis93°C.
Beispiel 14
9,6g 2-Aminopyridin-sulfat (n<=2) und 9,8g Maleinsäureanhydrid
werden in 50 ml Dimethylformamid gelöst und 30 Minuten am Rückfluß gekocht, bis die
CO2-Entwicklung beendet ist. Dann wird das Dimethylformamid
im Vakuum eingeengt und der Rückstand mit 25 ml 4 n-HjSO4 1 Stunde am Rückfluß gekocht. Nach
dem Abkühlen erhält man 1,0g (16% d.Th.) kristallines Dimethylmaleinsäureanhydrid; F =92 bis 930C.
Verwendet man gemäß Beispiel 15 bei sonst gleicher
Arbeitsweise anstelle von 9,6 g 2-Aminopyridin-sulfat je die äquimolarc Menge eines der in Tabelle Il
angeführten Amidinsal/c, so erhält man auf analoge Weise Dimcthylmalcinsiiurcanhyiirid.
Beispiel
Nr.
Ausbeute
an DMA
% d. Th-.
H3C
N NH2
λ
N NH2
N NH2
H Cl
20
-H CHjCOO 5
N NH2
Cl 30
H3C | N | NH2 | - | -H | (PO.)1- | 25 | |
3 | |||||||
π—Ν 1I λ |
Λ.
/}\ |
||||||
S | N | H Br |
15 | ||||
CH3 | NH2 | ||||||
Λ |
9,6 g 2-Aminopyridin-sulfat (rt—2) und 9,8 g Maleinsäureanhydrid
werden zusammen gut pulverisiert und dann im Ölbad auf 100 bis 11O0C erwärmt. Bei 1000C
setzt eine heftige Gasentwicklung ein, die schon nach wenigen Minuten beendet ist. Nach Beendigung der
COj-Entwicklung wird der Rückstand mit 25 ml
4 n-H2SO4 1 Stunde am Rückfluß gekocht. Nach dem
Abkühlen auf Raumtemperatur erhält man 1,1 g (16% d. Th.) kristallines Dimethylmaleinsäureanhydrid; F=92
bis 93°C.
70,5 g 2-Aminopyridin, 147 g Maleinsäureanhydrid und 375 ml 4 n-H2SO4 werden in einem 1-Liter-Tantal-Autoklaven
auf 16O0C erwärmt und das Überdruckventil auf 7 atü eingestellt. Der Druck wird 3 bis 4 Stunden
konstant gehalten, worauf man auf ca. 200C abkühlt und das ausgefallene Produkt abfiltriert. Man erhält 59 g
eines Gemisches, bestehend aus Maleinsäure und Dimethylmaleinsäureanhydrid. Das Dimethylmaleinsäureanhydrid
wird durch Sublimation im Vakuum bei 1000C abgetrennt. Ausbeute: 36,9g (46% d.Th.,
bezogen auf das umgesetzte Maleinsäureanhydrid); F = 92bis93°C.
Ein Gemisch aus 55 g 2-Amino-3-hydroxypyridin und 116 g Maleinsäureanhydrid wird unter Rühren auf
15O0C erhitzt, bis die COj-Entwicklung beendet ist.
Anschließend wird die Reaktionsmasse mit 250 ml Wasser versetzt und auf ca. 20°C abgekühlt, wobei die
Verbindung der Formel
OH
C CH,
-N Il
C CH,
H)
ausfällt. Nach dem Abfiltricren, Waschen mit wenig Wasser und Trocknen erhält man 54 g (50% d. Th.)
Rohprodukt vom F= 196 bis 197°C; nach einmaligem Umkristallisieren aus Äthanol weist die Verbindung der
obigen Formel einen F= 198°C auf.
54 g des obigen Rohproduktes werden mit 250 ml 4 n-H2SC>4 eine Stunde am Rückfluß erhitzt. Nach dem
Abkühlen auf ca. 20°C kristallisieren 28 g (90% d.Th.), bezogen auf Imid) Dimethylmaleinsäureanhydrid aus;
F = 92bis93°C.
Claims (1)
- Patentanspruch:Verfahren zur Herstellung von Dimethylmaleinsäureanhydrid der Formel(Ddadurch gekennzeichnet, daß man bei einer Temperatur von 110 bis 170° C entweder
a) mindestens 1 Mol eines Amidins der Formel
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---|---|---|---|
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