DE2233889C3 - Verfahren zur Herstellung von Dimethylmaleinsäureanhydrid - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von DimethylmaleinsäureanhydridInfo
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-
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- 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
i!
II,( C
O III
dadurch gekennzeichnet, daß man bei
einer Temperatur von 110 bis 170' C entweder
a) mindestens 1 Moleines Amidins der l'ormel
a) mindestens 1 Moleines Amidins der l'ormel
C NH.
ii das dadurch gekennzeichnet ist. daß man bei einer
lemperatur von 1 K) bis 170 t ent weder
a) mindestens I Mol eines Amidins tier l'ormel
a) mindestens I Mol eines Amidins tier l'ormel
NII,
worin X zusammen mit der < iriippicrinijj
worin X zusammen mit derC.ruppierung
N C"
den Rest eines 3- oder bgliedrigen, gegebenen
falls weilersubslituierlen Hcleroringes bildet.
der weitere Heteroatome enthalten kann, mit 2 Mol Fumarsäure oder Maleinsäure umsetzt
oder
mindestens I Mol eines Amidinsalzes der Formel
NH,
Il Ib)
worin X cI:l- für die Formel Ma angegebene
Bedeutung hat sowie Y das Anion einer organischen oder anorganischen Säure und η
eine ganze Zahl von I bis J 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 wäßrigorganischen oder einer uüßriganorganischen Säure hydrolysiert.
und das durch die Maßnahme a), b) oder c) jeweils erhaltene Reaktionsprodukt unter Rückflußbedingungen mit einer wäßrigorganischen oder einer uüßriganorganischen Säure hydrolysiert.
den Rest eines 1J- oiler bgliedrigen. gegebenenfalls
weitersubsiiluierieii 1 leterorings bildet, der weitere
Heteroatome enthalten kann, mit 2 Mol Fumarsäure oder Maleinsäure umsetzt oder
mindestens I Mol eines Amidinsalzes der Formel
mindestens I Mol eines Amidinsalzes der Formel
Nu
Y"
lllbl
worin X die für die l'ormel Ma angegebene Bedeutung hat sowie Y das Anton einer organischen
oder anorganischen Säure und η eine ganze /aiii von I bis 3 bedeuten, mit 2 Mol Maleinsäureanhydrid
bzw. Fumar- oder Maleinsäure umsetzt oder
c) '.'in Salz aus Malein- bzw. Fumarsäure und einem
Amidin der l'ormel Ma erhitzt
und das durch die Maßnahme .t), b) oiler l) jeweils
erhaltene Reaklionsprodtikt unter Rückl'hißbedingungen
mit einer wäUrigorganischcn oder einer wiißrigan-•
ι ganischen Siiure hydrolysiert.
Als weitere Heteroatome kann der genannte leteroring insbesondere S-, N- und O-Atome enthalten,
η bedeutet bevorzugt die Zahl 1 oder 2.
Hei der erfindimgsgemäUen Umsetzung werden
Zwischenprodukte der l'ormel MIa oder 1Mb
Obwohl aus der I.iieraiur verschiedene Methoden zur
lersielliing von Dimethylmaleinsäureanhydrid bekannt
sind, haben diese Verfahren keine wirtschaftliche Hedi.'iii unji erlangt, da sie zu geringen Atisbeuten führen
und/oder die Verwendung von teuren bzw. schwer zugänglichen Atisgangsprodiikten erfordern.
CI!.,
C Hj
Y"
(UIh)
(UIh)
gebildet, worin X, Y und /ί die für die Formel Hu oder Hb
angegebene Bedeutung hüben. Diese Zwischenprodukte der Formel Ma oder 11 Ib werden dann auf die
angegebene Weise zum Dimethylmuleiiisäureaiihydrid
hydrolysiert.
Als durch X zusammen mit der Gruppierung
N C
gebildete Reste eines 5- oder bgliedrigcn, gegebenenfalls weilersiibsiituierien Heteroringes, der weitere
I leieroatome enthalten kann, sind beispielsweise Imidazolyl-, l'yra/olyl-, Triazolyl-, Thiazolyl-, Isothiazolyl-,
Oxadiazolyl-, Thiadia/.olyl-, Oxazolyl-, Pyridinyl-,
Pyridazinyl-, Pyrimidinyl-, Pyrazinyl- und Triazinylreste
zu nennen.
Sind diese Reste weitersubsiituiert. so können sie
beispielsweise Halogene, wie Fluor. Chlor oder Brom, Phenylgi lippen. Alkyl- oder Alkoxygruppen mil I bis 4
Kohlenstoffatomen, Aminogruppen, Mono- oder Dialkvlaminogruppen mit je I bis 4 Kohlenstoffatomen im
Alkylrest oder Hydroxylgruppen enthalten, oder aber mit weiteren homo- oder heterocyclischen Ringen
kondensiert sein. Als Beispiele kondensierter 5- oder (lgliedriger lleteroringsysieme seien genannt: Benzimidazoi.
Uen/tliia/iil. Bcnoxazoi, iteriii, ('urin, Chinoiin,
Isocliinolin, Naphthyridin, l'hthalazin, Cinnolin, Chinazolin
und Chinoxalin.
Vorzugsweise sind durch X zusammen mit der Gruppierung
N C
dargestellte Reste eines rt oder bgliedrigen Heteroringes
nicht wcilersiibsiiiiiieri: ganz besonders bevorzug;
wird der l'yridiny 1-2-Rest.
Die Amidine der Formel Ha sind bekannt oder können auf an sich bekannte Weise hergestellt werden.
Vorzugsweise verwendet man im erfindungsgemäßen Verfahren als Aniidin der Formel Ha 2-Aminopyridin.
Weiden im erfindiingsgemiißen Verfahren als Ausgangspiodukte
Amidinsalze der Formel lib 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 Fssigsäure (n = 1). Diese Salze können in üblicher Weise durch Behandeln des
betreffenden Amidins der Formel Ma mit der entsprechenden
Säure hergestellt werden. Diese Herstellung kann direkt in situ erfolgen, oder man kann das isolierte
Salz für die Umsetzung verwenden.
Die erfiiidtingsgemälk· Umsetzung kann in einem
gegenüber den Reaktionspartnern inerten organischen Lösungsmittel, wie gegebenenfalls chlorierten aromatischen
Kohlenwasserstoffen, z. Ii. Benzol, Toluol. XyIolen,
Chlorbenzol oder Dichlorbenzolen. DialkyXulfoxiden,
z.B. Dimethylsiilfoxid. 2-Melhoxyäthanol. llexamethylphosphorsüuretriamid,
Ν,Ν-Dialkylamiden einer
niederen Monocarbonsäure, z. B. Dimethylformamid oder Dimelhylacetamid, oder niederen Dialkylesiern
der Kohlensäure, /. B. Dimcthylcarbonat oder Diälhylcarbonat,
durchgeführt werden. Auch Gemische solcher Lösungsmittel können verwendet werden. Falls das
Amidinsalz der allgemeinen Formel lib direkt in situ hergestellt wird, kann gegebenenfalls auch die verwendete
Säure. /.. 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
erfindungsgeinäße U.iiselzung 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- oiler Maleinsäure und einem Aniidin der Formel Ma aus. so
kann dem Reaklionsgemisch noch freie F'umar- bzw. Maleinsäure oder Maleinsäureanhydrid zugesetzt werden.
Die Uniset/tingstemperaiur variiert je nach Art des
Reaktionsmediums zwischen 110 und I7O"C; gegebenenfalls
kann man auch unter Druck arbeiten.
Üblicherweise werden das Aniidin der Formel Ma 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 sieh bekannte Weise. Wird die Umsetzung unter Druck, z. B. in einem Autoklaven bei einem Druck von etwa b bis IO atii, vorgenommen, so ist es zweckmäßig, die für die 1 lydrolyse benötigte Säure dem Reaktionsgemisch gleich zu Beginn der Umsetzung zuzusetzen. In diesem Falle kann als Alisgangsprodukt 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, Methaiisiillonsäure und p-Toluolsulfonsäure. als anoiganische 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.
'Die Hydrolyse der Reaktionsprodukte mit einer wäßrigorganischen oder einer wäßriganorganischen Säure unter Rückflußbedingungen erfolgt auf an sieh bekannte Weise. Wird die Umsetzung unter Druck, z. B. in einem Autoklaven bei einem Druck von etwa b bis IO atii, vorgenommen, so ist es zweckmäßig, die für die 1 lydrolyse benötigte Säure dem Reaktionsgemisch gleich zu Beginn der Umsetzung zuzusetzen. In diesem Falle kann als Alisgangsprodukt 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, Methaiisiillonsäure und p-Toluolsulfonsäure. als anoiganische 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 Dimethvlmaleinsäureanhydrid
kann in üblicher Weise isoliert weiden, beispielsweise durch Abnutschen oder Wasserdampfdestillation.
Nach Abschluß der Hydrolyse kann das frei gewordene Aniidin bzw. Amidinsalz praktisch quantitativ
zurückgewonnen werden, z. B. durch Extraktion mit einem wasserunlöslichen organischen Lösungsmittel.
wie Mcthylenchlond, ;ius der alkalisch gestellten
Mutterlauge.
Dimethylmalcinsäiireanhydrid stellt ein lechnisi. Ii
wertvolles Produkt dar, das z. B. als Pharmakon zur Regeneration tier Retina bei Flcckenbildiing in der
Retina oder als Aiisgangsproduki zur Herstellung von
Ricchstolfen und Aromasu.ficn verwendet weiden
k;inn (siehe Recueil. 85[ 1966]. 4 3 - 55).
Ii f i s ρ i e I 1
Kin Gemisch aus 47 g 2-Ami.:.ip\ridin und 1 lh g
Maleinsäure wird inner Rühren au! !50 ( ' erhitzt, bis die
( O TJitwicklung. die bei 12(1 C eingesetzt. l)eendel ist.
Anschließend wird die Reak'ionsinasse mil 250 ml
4 ii-H .SO, versel/i und 1 Stunde am Kiicklliiß gekocht.
Naeh liem Abkühlen auf ca. 20 C IaIIl das praktisch
'1I)I(ISe Diniellnlmalcinsäureaiihydrid in kristalliner
i '(H-Hi aus. Ausbeute: 24 g (50(>/<, d. Th.): I -92 bis 4 J ( .
Wird die Reaklioiisnu:sse naeh Beendigung der
('().·-KiilwJL-klunjj anslali mit 250 ml -In-IKSO, mn
25OmI Wasser versct/1 und auf ea. 20 ( abgekühlt, so
lallt die Verbindung der I oimel
mlsel/lllit!
Amidiii
(H,
\
il,C N Mi,
il,C N Mi,
MI,
N \
H, N \ Ml·
H, N \ Ml·
Ausbeule an DMA·) % d lh.
IX
C
O
O
(Ii,
.ins. Naeh dem Ablilli ieren. Wasehen mit ein wenig
Wasser und Trocknen ei hall man 46,4 g (50% d. I h.)
Rohprodukt vom K=IIO bis 113 C; nach einm..iigcm
Umkristallisieren aus Älhanol weist die Verbindung der
ob igen l'oniicl einen I= 112 bis 1 Π C auf.
Das Dimelhylmaleinsäureanhydrid wird in praktisch gleicher Ausbeute erhalten, wenn man gemäß Heispiel 1
bei sonsl gleicher Arbeitsweise anstelle von Ilbg
Maleinsäure dieselbe Menge l'umarsäure oder 11hg
eines Gemisches aus gleichen oder verschiedenen Teilen I iiinar- und Maleinsäure verwendet.
Aus der mit NaOII alkalisch gestelllen Mutterlauge
wird durch l.Mraklion mit Mclhylenchlorid das
2-Λniiinipyriilin qiiantilativ -'iini'-kcrliiillen.
Verwendel man gemiiH lieispiel ' bei sonst gleicher
Arbeitsweise anstelle von 47 g 2-Aminopyridin je ilic
aquimolare Menge eines der in Tabelle 1 angeführu-!-
Amidine, so erhält man auf analoge Weise Dimethylmaleinsiuireanlivilrid.
\ \ Ml. N
Ml.
Ml
*) DMA = Dimcthylmaleinsäureanhydnd
Ii e ι s ρ i c I 4
21 g des Sal/es aus ;k|uiniolaren Mengen Maleinsäure
und 2-Aminopyridiü v. ^uIeη unter Rühren aiii 150 bis
IbO ( erhitzt, bis die bei 12(1 t einsetzende ( (J-KnI-wiekluiig
beendet ist. Ai.schlielienil wird das P.eaktionsprodukt
mit 25 ml 4 ιι-Π SO: 1 Stunde am Rückfluß
gekocht. Nach dem Abkühlen aul Raumtemperatur (20
bis 25 C) wird das gebi1 '.-Ie Dimelhylmalcirisäureanh}
drid abgenulscht. Ausi . ate: 3.4 g (54"λ<
ei. Tl-,.): I =42 bis 42.5 C.
Verwendet man genial! lieispiel 4 bei sonsl gleicher
Arbeitsweise anstelle von 25 ml 4n-ll..S()i je die
äi|uivalente Menge p-loluolsullonsäure. l'hospliorsäure.
Salpetersäure. Salzsäure oder Perchlorsäure, so
erhält man das Dimelln !maleinsäureanhydrid in praktisch
gleicher Ausbeute.
Beispiel Amidin
IU'
N
ι
ι
N NIK
H
S NII-
S NII-
N NIK
Ausbeute
an DMA*
%d.Th.
an DMA*
%d.Th.
H)
M)
70 lieispiel 10
Kin Gemisch von 21 g des Salzes aus äquimolaren
Mengen Maleinsäure und 2-Aminopyridin sowie ll.bg
Maleinsäure werden unter Rühren auf 160 bis 170' C
erhitzt, bis die bei 120 C einsetzende CO.'-Knlwieklung
beendet ist. Anschließend wird das Rcaklionsprodukt mit 25 ml 4 n-H.-SOj I Stunde um Rückfluß gekocht.
Nach dem Abkühlen wird das gebildete Dimcthylnialemsäureanhydrid
abgenutscht. Ausbeute: b,8 g (56% d. Th.): K = 42 bis 92.5 C.
Verwendet man gemäß Beis|/iel 10 bei -,..nst gleicher
Arbeitsweise anstelle von Jl g des Salzes aus äciuimolaren
Mengen Miileins:·.'.:;·..· und 2-Aminop>ridin die
gleiche Menge des einsprechenden Salzes aus i uniaisäure
und 2 Aminop\ ι ulin so erh.ii' nnin das Dir
m a Ie i tu a urea η h vd riii ,:, tieiiher Ausheule.
Beispiel 11
47 g 2-Aminopyridin und 116 g Maleinsäure werden
in 300 ml Dimethylformamid eelöst und unter Rühren leicht 3Ti Rückfluß gekocht, bis die COi-Entwicklung
beendet ist. Anschließend wird das Diinc'ih\llorma:iiul
im Vakuum abdcstillierl. Dann versetzt man den Rückstand mit 250 ml 4 n-H>SO4 und kocht 1 Stunde am
Rückfluß. Durch Wasserdampfdestillation des Reaktionsgemisches erhält man 26 g (42% d. Th.) reine:,
r^imethylmalcinsäurcunhydrid; F = 92 bis92,5"C.
Beispiel 12
ι τ
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
COrEntwicklung beendet ist. Dann wird der Eisessig
unter Normaldruck abdestilliert, wobei die Reaklionsmasse eine Temperatur von 1500C erreichen muß. Der
Rückstand wird mit 25 ml 4^H2SO4 1 Stunde am
Rückfluß gekocht. Nach dem Abkühlen auf ca. 200C kristallisieren 3,2 g (50% d. Th.) Dimethylmaleinsäure- 2r>
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 I- = 92 bis jo
93°C (Ausbeuten in Klammern):
— 10%ige Essigsäure (1.9 g)
— 65%ige Ameisensäure (1,9 g)
— 10%ige Borsäure (0,6 g)
— 10%ige Fluorwasserstoffsäure (2,6 g)
Beispiel 13
40
Man löst 4,75 g 2-Aminopyridin in 10 ml Eisessig, erhitzt die erhaltene Lösung zum Sieden 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
55
9,6 g 2-Aminopyridin-sulfat (n=2) und 9,8 g Maleinsäureanhydrid
werden in 50 ml Dimethylformamid gelöst und 30 Minuten am Rückfluß gekocht, bis die
CO?-Entwicklung beendet ist. Dann wird das Dimethylformamid
im Vakuum eingeengt und der Rückstand mit bo 25 ml 4 n-H2SO4 1 Stunde am Rückfluß gekocht. Nach
dem Abkühlen erhält man 1.0 g (16% d. Th.) kristallines Dimethylmaleinsäureanhydrid; F=92 bis 93°C
Verwendet man gemäß Beispiel 15 bei sonst gleicher
Arbeitsweise anstelle von 9,6 g 2-Aminopyridin-sulfat je b5
die äquimolare Menge eines der in Tabelle II angeführten Amidinsalze, so erhält man auf analoge
Weise Dimethylmaleinsäureanhydrid.
Cl
Ausbeute
an DMA
% d. Th.
20
N NH2
, A
N NH,
- II CHjCOO 5
-H
Cl 30
H (PO4^ 25
H3C N N NH2
Br 15
Beispiel 20
9,6 g 2-Aminopyridin-sulfat (n=2) und 9,8 g Maleinsäureanhydrid
werden zusammen gut pulverisiert und dann im Ölbad auf 100 bis 1100C erwärmt. Bei 100°C
setzt eine heftige Gasentwicklung ein. die schon nach wenigen Minuten beendet ist. Nach Beendigung der
COi-Entwicklung wird der Rückstand mit 25 m! 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 930C.
Beispiel 21
70,5 g 2-Aminopyridin, 147 g Maleinsäureanhydrid und 375 ml 4 n-H2SO4 werden in einem 1-Liter-Tantal-Autoklaven
auf 160°C erwärmt und das Überdruckventil
auf 7 atü eingestellt. Der Druck wird 3 bis 4 Stunden konstant gehalten, worauf man auf ca. 20°C 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
100°C abgetrennt. Ausbeute: 36,9 g (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
150°C erhitzt, bis die COj-Entwicklung beendet ist. Anschließend wird die Reaklionsmasse mit 250 ml
Wasser versetzt und auf ca. 2O0C abgekühlt, wobei die
10
Verbindung der Formel ausfällt. Nach dem Abfiltrieren, Waschen mit wenig ;·!
Wasser und Trocknen erhält man 54 g (50% d. Th.)
j,' Rohprodukt vom F= 196 bis 197"C; nach einmaligen! '.■
OH '. Umkristallisieren aus Äthanol weist die Verbindung der ;
Λ CHl <■>
obigen Formel einen F= 198"C auf.
I; j ' - 54 g des obigen Rohproduktes werden mit 250 ml
i\j'' ^ Ί. 4 n-H.'SO4 eine Stunde am Rückfluß erhitzt. Nach dem ';|
/ x Abkühlen auf ca. 200C kristallisieren 28 g (90% d.Th.), '■;
μ -l bezogen auf Imid) Dimethylnialeinsäureanhydrid aus;
" ίο F = 92bis93°C. ·
Claims (1)
- Patentanspruch:Verfahren zur Herstellung von Dimelhylmalcin säureanhydrid der FormelO
C("icgenstaiid tier Erfindung ist nun ein Verfahren zur Herstellung von l)imeili\lmaleiiisäiireanh>ilrid der l'ormel
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