DE2316358A1 - Antimicrobial, N-monoalkyl-piperazine prepn. - by hydrogenative aminolysis of N-alkyl-diethanolamines - Google Patents
Antimicrobial, N-monoalkyl-piperazine prepn. - by hydrogenative aminolysis of N-alkyl-diethanolaminesInfo
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Abstract
Description
Verfahren zur Herstellung von N-Alkyl-piperazin Es ist bekannt, M-Alkyl-piperazine durch Aminolyse von N-Alkyl-alkanolaminen in Gegenwart von Raney-Nickel und überschüssigem Wasserstoff herzustellen. Diese Reaktion ist Jedoch für die Herstellung solcher N-Alkyl-piperazine, die einen längeren Alkylrest bzw. einen Cycclohexylrest tragen, wenig geeignet (vergl. Chem. Abstracts Vol 53, Sp. 7191 c).Process for the preparation of N-alkyl-piperazine It is known, M-alkyl-piperazines by aminolysis of N-alkyl-alkanolamines in the presence of Raney nickel and excess To produce hydrogen. However, this reaction is essential for the production of such N-alkyl-piperazines, which carry a longer alkyl radical or a cyclohexyl radical, not very suitable (cf. Chem. Abstracts Vol 53, Col. 7191 c).
Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, ein Verfahren zu finden, das es gestattet, allgemein monoalkalierte Piperazine, insbesondere solche mit einem längeren Alkylrest im Stickstoff herzustellen.The object of the present invention was to find a method that allows generally monoalkalized piperazines, especially those with a to produce longer alkyl radical in nitrogen.
Erfindungsgemäß werden N-alkylierte Diäthanolamine von an sich bekannten Hydrierkatalysatoren aus Chrom-Zink und/oder Aluminium-Zink und überschüssigem Wasserstoff mit wenigstens 3 Mol Ammoniak pro Mol Alkyldiäthanolamin bei Temperaturen oberhalb 150°C behandelt.According to the invention, N-alkylated diethanolamines are known per se Hydrogenation catalysts made from chromium-zinc and / or aluminum-zinc and excess hydrogen with at least 3 moles of ammonia per mole of alkyl diethanolamine at temperatures above Treated at 150 ° C.
Als Ausgangsmaterial für das erfindungsgemäße Verfahren verwendet man zweckmäßig N-Alkyl-diäthanolamine, die in bekannter Weise aus einem Mol Alkylamin durch Umsetzen mit 2 Mol Äthylenoxyd hergestellt worden sind. Diese Reaktion ist bekannt und kann bei erhöhten Temperaturen und erhöhtem Druck mit und ohne Verwendung durch Katalysatoren leicht durchgeführt werden. Man geht aus von Alkylaminen wie sie durch z. B. Druckhydrierung aus den entsprechenden Nitrilen anfallen. Geeignete Amine sind beispielsweise Laurylamin, Tetradecylamin, Stearylamin und Cycclohexylamin. Die Kohlenstoffkette des Alkylrestes soll 1 bis etwa 22 Kohlenstoffatome, insbesondere 6 - 18 Kohlenstoffatome, enthalten. Sie kann auch Verzweigungen aufweisen, sollte aber keine unter den Reaktionsbedingungen nichtinerte Substituenten enthalten.Used as starting material for the process according to the invention one expediently N-alkyl-diethanolamines, which in a known manner from one mole of alkylamine have been prepared by reacting with 2 moles of ethylene oxide. This reaction is known and can be used at elevated temperatures and pressures with and without easily carried out by catalysts. One starts from alkylamines like they through z. B. pressure hydrogenation from the corresponding nitriles. Suitable Amines are, for example, laurylamine, tetradecylamine, stearylamine and cyclohexylamine. The carbon chain of the alkyl radical should have 1 to about 22 carbon atoms, in particular 6-18 carbon atoms. It can also have branches, should but do not contain any substituents which are not inert under the reaction conditions.
Die Herstellung der einzusetzenden Chrom-Zink- oder Aluminium-Zink-Katalysatoren erfolgt in an sich bekannter Weise, wobei pulverförmige Oxyde der erwähnten Metalle in geeigneter Weise angeteigt werden und gegebenenfalls unter Zusatz von breiteren Hilfsmitteln wie etwa Graphit oder dergleichen zu Tabletten verarbeitet werden. Diese Tabletten werden vor Durchführung der Umsetzung in das Reaktionsgefäß eingeführt und bei erhöhter Temperatur in Wasserstoffatmosphäre reduziert. The manufacture of the chromium-zinc or aluminum-zinc catalysts to be used takes place in a manner known per se, pulverulent oxides of the metals mentioned be made into a paste in a suitable manner and optionally with the addition of wider ones Aids such as graphite or the like can be processed into tablets. These tablets are introduced into the reaction vessel before the reaction is carried out and reduced at elevated temperature in a hydrogen atmosphere.
Die erfindungsgemäße Reaktion wird bei einem Wasserstoffdruck von wenigstens 50 atü durchgeführt, Die obere Grenze des Drucks ist nicht begrenzt, wird aber-praktisch durch die bekannten Apparaturen gegeben. Im allgemeinen wird man zwischen 50 und 400 atü, insbesondere 100 - 300 at arbeiten. The reaction according to the invention is carried out at a hydrogen pressure of carried out at least 50 atmospheres, the upper limit of the pressure is not limited, but is practically given by the known apparatus. Generally will work between 50 and 400 atm, especially 100-300 atm.
Die Reaktionstemperatur liegt zwischen 200 und 350°C, insbesondere 270 und 320°C. Ersetzt man Wasserstoff durch Stickstoff so tritt die erfindungsgemäße Reaktion nicht ein und es wird eine Vielzahl Von Reaktionsprodukten erhalten. N-Alkyl-piperazine entstehen nur alsNebenpr6dukte. The reaction temperature is between 200 and 350 ° C, in particular 270 and 320 ° C. If hydrogen is replaced by nitrogen, the process according to the invention occurs Reaction does not occur and a large number of reaction products are obtained. N-alkyl-piperazines arise only as secondary products.
Wesentlich für den Ablauf der Reaktion ist ein Überschuß von Ammoniak, der etwa 3 bis 30 Mol Ammoniak pro Mol N-Alkyldiäthanolamin betragen soll. Im allgemeinen wird man mit einem überschuß. von 5 bis 20 Mol NH3 gute Resultate erzielen, und zwar begünstigt ein höherer Überschuß von N113 die Ausbeute. An excess of ammonia is essential for the reaction to proceed, which should be about 3 to 30 moles of ammonia per mole of N-alkyl diethanolamine. In general one becomes with an excess. from 5 to 20 moles of NH3 achieve good results, and it is true that a higher excess of N113 favors the yield.
Zur Durchführung der Reaktion verwendet man übliche für die Hochdruckhydrierung gebräuchliche Apparaturen. Die Aufarbeitung des Reaktionsproduktes erfolgt durch Destillation zweckmäßig unter vermindertem Druck. Als Nebenprodukte entstehen insbesondere bei höheren Temperaturen Piperazine und freies zugrundeliegendes N-Alkylamin. Letzteres kann nach Umsetzung mit 2 Mol Äthylenoxid wieder in die Reaktion eingesetzt erden. To carry out the reaction, customary high-pressure hydrogenation is used common apparatus. The reaction product is worked up by Distillation expediently under reduced pressure. In particular, arise as by-products at higher temperatures piperazines and free underlying N-alkylamine. The latter can after reaction with 2 moles of ethylene oxide back into the reaction ground in place.
Die bisher nur schwer zugänglichen N-Mono-Alkyl-piperazine zeigen in Form ihrer Salze grenzflächenaktive Eigenschaften, Insbesondere ist ihre antimikrobielle Wirksamkeit vorzugsweise in Form ihrer Salze hervorzuheben, Besonders geeignet sind solche Alkylpiperazine, in denen der Alkylrest eine aliphaische Kette mit 10 bis 16 Kohlenstoffatomen ist.The N-mono-alkyl-piperazines, which were previously difficult to access, show in the form of their salts surface-active properties, in particular their antimicrobial properties Effectiveness to be emphasized, preferably in the form of their salts, are particularly suitable those alkylpiperazines in which the alkyl radical is an aliphatic chain with 10 to 16 carbon atoms.
B e i s p i e l e Herstellung des Katalysators a) Cr-Zn-Katalysator 1 Kilomol pulverförmiges Zink-Oxyd und 0>6 Kilomol Ohrom-Trioxyd wurden mit so viel Wasser in einem Kneter zu eier steifen Paste gemischt, Diese wurde bei 800C getrocknet; vermahlen und nach Vermischen mit 3% Graphit bezogen auf Trockensubstanz zu Tabletten von 6mm Durchmesser gepreßt. EXAMPLE Preparation of the Catalyst a) Cr-Zn Catalyst 1 kilomole of powdery zinc oxide and 0> 6 kilomole of Ohrom trioxide were treated with this Mix a lot of water in a kneader to form a stiff paste. This was done at 800C dried; ground and after mixing with 3% graphite based on dry substance pressed into tablets with a diameter of 6mm.
b) Zn-Al-Katalysator 1 Kilomol pulverförmiges Zink-Oxyd wurde mit einer Suspension von frisch gefälltem Aluminiumhydroxyd gemischt, wobei diese Suspension 0,6 Kilomol Aluminium enthielt. Die entstandene Paste wurde bei 800C getrocknet, dann fein vermahlen und nach Untermischen von 3% Graphit bezogen auf Trockensubstanz zu Tabletten verpreßt.b) Zn-Al catalyst 1 kilomole of powdery zinc oxide was used mixed with a suspension of freshly precipitated aluminum hydroxide, this suspension Contained 0.6 kilomoles of aluminum. The resulting paste was dried at 800C, then finely ground and after mixing in 3% graphite based on dry matter compressed into tablets.
Herstellung der n-Alkyl-piperazine Die Reaktion wurde in einer kontinuierlich arbeitenden Apparatur vorgenommen, wie man sie üblicherweise für die Hochdruckhydrierung verwendet. Sie bestand aus einem 14 Liter fassenden Ofen, Wasserstofferhitzer, Wärmeaustauscher, Abscheideflaschen> Umlaufpumpen und Dosierpumpen für die Reaktinsteilnehrner. Preparation of the n-alkyl-piperazine The reaction was carried out in a continuous manner working apparatus made as it is usually used for high pressure hydrogenation used. It consisted of a 14 liter furnace, hydrogen heater, heat exchanger, Separation bottles> Circulating pumps and metering pumps for the reactin participants.
In den Ofen wurden jeweils 12 Liter des unter a) und b) beschriebenen Hydrierkatalysators eingefüllt. Bei einer Einspeisung von 1/2 1 Reaktionsgemisch wurde die Reaktion kontinuierlich durchgeführt. Das erhaltene Reaktionsgemisch wurde durch Destillation aufgearbeitet.12 liters each of the items described under a) and b) were put into the oven Filled hydrogenation catalyst. With a feed of 1/2 1 reaction mixture the reaction was carried out continuously. The reaction mixture obtained was worked up by distillation.
In der nachfolgenden Tabelle ist angegeben in der ersten Spalte der verwendeteKatalysator, es folgen die auf 1 Mol N-Alkyidiethanolamin bezogenen molaren Menge an Ammoniak sowie Reaktionstemperatur und Wasserstoffdruck im Reaktionsgefäß. Anschließend ist der am Stickstoff stehende Alkylrest des erhaltenen Piperazins angegeben sowie die Ausbeute und der Siedepunkt des N-Alkyl-piperazins.In the table below, the first column shows the catalyst used, the following are the molars based on 1 mole of N-alkyl diethanolamine Amount of ammonia as well as reaction temperature and hydrogen pressure in the reaction vessel. This is followed by the alkyl radical of the piperazine obtained on the nitrogen given as well as the yield and the boiling point of the N-alkyl-piperazine.
TABELLE 1
Die gewünschten Prüfkonzentrationen wurden durch Mischen von abgemessenen Mengen der Substanzlösungen geeigneter Konzentrationen mit abgemessenen Mengen verflüssigten Bouillon- bzw. Bier-Würze-Agars in sterilen Petrischalen hergestellt, Die einpipettierten Mengen der Substanzlösungen betrugen 0,1 bis maximal 1 ml, das Gesamtvolumen in den Petrischalen nach dem Mischen mit den Nährböden 10 ml. Nach dem Erstarren des Nährbodens wurde die Oberfläche mit der Testkeimsuspension in Bouillon bzw. Würze beimpft. Die Bebrütung erfolgte bei 37°C bei Bakterien bzw. 30°C bei Pilzen und dauerte 8 Tage. Anschließend wurde festgestellt, welche dem Nährmedium zugefügte Substanzkonzentration das Wachstum der Keime gerade noch völlig unterbinden konnte, Dieser so ermittelte ert wurde als Hemmkonzentration bezeichnet. Die.Untersuchungen wurden in folgenden Konzentrationsintervallen durchgeführt-: 2500 ppm, 1000 ppm, 750 ppm, 500 ppm, 25Q ppm, 100 ppm, 50 ppm, 25 ppm und 10 ppm.The desired test concentrations were measured by mixing Liquefied quantities of substance solutions of suitable concentrations with measured quantities Broth or beer-wort agars produced in sterile Petri dishes, which were pipetted in Quantities of the substance solutions were 0.1 to a maximum of 1 ml, the total volume in the Petri dishes after mixing with the nutrient media 10 ml. After the solidification of the The surface with the test germ suspension in broth or wort became the nutrient medium inoculates. Incubation took place at 37 ° C for bacteria and 30 ° C for fungi and lasted 8 days. It was then determined which one added to the nutrient medium Substance concentration was just able to completely prevent the growth of germs, The value determined in this way was referred to as the inhibitory concentration. The investigations were carried out in the following concentration intervals: 2500 ppm, 1000 ppm, 750 ppm, 500 ppm, 25Q ppm, 100 ppm, 50 ppm, 25 ppm and 10 ppm.
Bei diesem Plattentest wurden die in der nachstehenden Tabelle 2 aufgeführten Hemmkonzentrationen für die einzelnen Produlcte bei den vorgenannten Keimen ermittelt.In this plate test, those listed in Table 2 below were used Inhibitory concentrations for the individual products determined for the aforementioned germs.
TABELLE 2 Mikrobistatische Wirkung im Plattentest Zahlen: Hemmkonzentrationen
in ppm
1) Staphylococcus aureus 2) Escherichia coli 3) Pseudomonas aeruginosa 4) Candida albicans Hierzu wurden jeweils 10 ml der verschiedenen Verdünnungsmengen der zu prüfenden Substanzen verwendet. Die Konzentrat ion betrug 100, 250, 500 ppm. Nach Einwirkungszeiten von 1, 2 1/2, 5, 10, 20, 30, 60 und 120 Minuten wurde den Reagenzgläsern je jeine Öse Material entnommen und 10 ml Nährlösung überimpft. Die mit Bakterien beimpft Nährlösungen wurden bei 37°C, die mit Candida albicans beimpften bei 300C bebrütet. Nach 6 Tagen wurden die Kulturen makroskopisch auf Wachstum beurteilt und auf diesem ee die Abtötungszeiten ermittelt, die in der nachstehenden Tabelle 3 zusammengestellt sind, In der nachfolgenden Tabelle 3 bedeuten die Zahlen die Abtötungszeiten in Minuten. 1) Staphylococcus aureus 2) Escherichia coli 3) Pseudomonas aeruginosa 4) Candida albicans For this purpose 10 ml of each of the different dilution amounts were added of the substances to be tested. The concentration was 100, 250, 500 ppm. After exposure times of 1, 2 1/2, 5, 10, 20, 30, 60 and 120 minutes, the Each loop material is removed from test tubes and 10 ml of nutrient solution is inoculated. the Inoculated with bacteria, nutrient solutions were inoculated with Candida albicans at 37 ° C incubated at 300C. After 6 days, the cultures were assessed macroscopically for growth and on this ee the killing times are determined, as shown in the table below 3 are compiled, In the following table 3 mean the numbers are the killing times in minutes.
TABELLE 3 (Prüfung in ungepufferter wäßriger Lösung)
Claims (5)
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DE (1) | DE2316358A1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4698427A (en) * | 1986-06-09 | 1987-10-06 | Texaco Inc. | Catalytic method for the conjoint manufacture of N-aminoethylpiperazine and tetraethylenepentamine |
US4698428A (en) * | 1986-06-09 | 1987-10-06 | Texaco Inc. | Catalytic method for the manufacture of N,N'-dimethylpiperazine |
US4727143A (en) * | 1986-06-09 | 1988-02-23 | Texaco Inc. | Method for the selective manufacture of N,N'-dimethyl piperazine |
-
1973
- 1973-04-02 DE DE19732316358 patent/DE2316358A1/en active Pending
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---|---|---|---|---|
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