DE2358836A1

DE2358836A1 - Verfahren zur herstellung von aminoalkylphosphonsaeureestern

Info

Publication number: DE2358836A1
Application number: DE2358836A
Authority: DE
Inventors: Helmut Dr Zondler
Original assignee: Ciba Geigy AG
Current assignee: Novartis AG
Priority date: 1972-11-28
Filing date: 1973-11-26
Publication date: 1974-05-30
Also published as: JPS4986324A; CH575431A5

Description

Verfahren zur Herstellung von Aminoalkyl-phosphonsäureestern Aminoalkyl-phosphonsäure-Verbindungen sind bekanntlich von besonderer Bedeutung als Zwischenprodukte; die sich sehr gut zur Herstellung flammhemmender und oberflächenaktiver Stoffe verwenden lassen. Es ist diesbezuglich beispielsweise auf die deutsche Offenlegungsschrift Nr.
2 032 712 hinzuweisen, welche neben der ausführlichen Beschreibung des dort beanspruchten Verfahrens auf See L auch Hinweist über bekannte Verfahren zur Herstellung von Aminoalkyl-phosphonsäurederivaten enthält. Gleichzeitig werden auch die Nachteile dieser bekannten Verfahren hervorgehoben.
Aus der genannten Offenlegungsschrift geht auch hervor; dass vergeblich versucht worden ist, #-Cyanolalkyl-phosphosnäure-dialkylester zu hydrieren, um so zu den wertvollen #-Aminoalkyl-phosphonsäureestern zu gelangen (siehe Seite 2, 1. Absatz). Man erhielt nicht die gewünschten Aminoalkyl-phosphonsäureester, sondern nicht näher untersuchte, nicht flüchtige Kondensationsprodukt. Derartige unbrauchbare Verbindungen konnte man auch erwarten, da wegen der entstehenden Aminogruppen und der vorhandenen Estergruppen mit inter- und intramolekularer Amidbildung (analog zur Peptidbildung bei Estern der Aminosäuren) gerechnet werden musste.
Es sind allerdings mehrere andere Verfahren zur Herstellung von Aminoalkyl-phosphonsäure-dialkylestern bekannt.
Dieselben sind aber wegen der teuren Ausgangsprodukte, der erförderlichen Mehrstufen-Arbeitsweise und der geringen Ausbeuten technisch und kostenmässig sehr aufwendig. Derartige unwirtschaftLiche Verfahren sind z.B.
in folgenden Publikationen beschrieben.
1) T.A. Mastryukova et al Chem..Abstr. 75, 76947 h (1971) ?) A.N. Pudovik et al.
Chem. Abstr. 48, 2572 (1954) 3.) T-. Mukaiyama Bull. Chem. Soc. Jap. 39, 1297-1301 (1966) Diese ausführlichen Mitteilungen Uber- die bekannten Arbeitsweisen zur Herstellung von #-Aminoalkyl-phosphon säureestern geben einen weiteren Hinweis auf die technis-che Bedeutung von Aminoalkylphosphonsäureestern.
Die beschriebenen Verfahren beschränken sich auf zu α-Aminoalkyl-Verbindungen. Dagegen konnten bisher Aminoalkylphosphonsäureester mit einer nicht endständigen Aminogruppe überhaupt nicht erhalten werden. Derartige Substanzen waren bisher nicht bekannt.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, Aminoalkyl-phosphonsäureester, welche eine nicht endständige Aminogruppe enthalten, zu schaffen. Das entsprechende Herstellungsverfahren fUr derartige Verbindungen soll im Vergleich.
zu den bekannten Herstellungsverfahren ftlr #-Aminoalkyl-.phosphonsäureestern wirtschaftlicher und technisch fortschrittlich sein.
Die Aufgabe der Erfindung wurde in der Weise gelöst, dass man Oxoalkyl-phosphonsäureester unter schonenden Bedingungen in Gegenwart von Ammoniak hydriert. Wichtig ist jedoch bei dieser Hydrierung, dass man von solchen Oxoallcyl-phosphonsäureestern ausgeht, welche sich bezüglich der Estergruppen von Aethylalkohol, von längerkettigen, verzweigten oder cyclischen Alkoholen oder von Dialkoholen ableiten. Oxoalkyl-phosphonsäuredimethylester sind dagegen nicht fUr das erfindungsgemässe Verfahren geeignet Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von Aminoalkyl-phosphonsäureestern der allgemeinen Formel I in der R und R gleich oder verschieden sind und einen unverzweigten oder verzweigten Alkylrest mit 2 bis-lO Kohlenstoffatomen oder zusammen einen alkylsubstituierten oder unsubstituierten Propylenrest bedeuten, in der a 0 oder 1, R3 Wasserstoff oder einen Alkylrest mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen und R6 Wasserstoff oder einen Alkylrest mit 1 bis 4 C-Atomen darstellen, und in der R4 Wasserstoff, einen unverzweigten oder verzweigten Alkylrest mit insgesamt 1 bis 10 Kohlenstoffatomenß einen substituierten oder unsubstituierten Phenylrest oder den Furylrest und R5 Wasserstoff oder einen unverzweigten oder verzweigten Alkylrest mit insgesamt 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, oder aber R4 und R5 zusammen (A) einen alkylsubstituierten oder unsubstituierten Propylenrest oder (B) einen alkylsubstituierten oder unsubstituierten Butylenrest bedeuten, wobei im ersteren Fall (A) a gleich 1 und im letzteren Fall (B) a gleich O ist, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass man einen Oxoalkyl-phosphonsäureester der allgemeinen Formel II bei Temperaturen von etwa 20 bis 1500C und in Gegenwart von Ammoniak aminierend hydriert und das erhaltene Produkt in bekannter Weise von Katalysator und Lösungsmittel befreit und~ gegebenenfalls, vorzugsweise im Hochvakuum, dedestilliert Es musste sehr überraschen, dass man gemäss dem erfindungsgemässen Verfahren zu den neuen Aminoalkyl-phosphonsäureestern mit einer nicht endständigen NH2-Gruppe gelangte, da auch in dieser Falle wie bei der Hydrierung von #-Cyanoalkyl-phosphonsäureestern zu #-Aminoalkylphosphonsäureestern mit inter- und intramolekularen Amidbildungen durch die entstehenden Aminogruppen und die vorhandenen Estergruppen gerechnet werden musste.
Die als "aminierende Hydrierung" bezeichnete Reaktion ist seit langem bekannt und verläuft nach der folgenden allgemeinen chemischen Gleichung: Die aminierende Hydrierung ist beispielsweise in folgender Publikation beschrieben: "Katalytische Hydrierungen't von F. Zymalkowski; F. Enke Verlag, Stuttgart 1965 (siehe Seite 286 ff.) Die geeignete Temperatur bei der erfindungsgemässen aminierenden Hydrierung ist jeweils von dem verwendeten llydrierungskatalysator abhängig. Im Falle der Verwendung von Raney-Nickel oder Raney-Kobalt arbeitet man in Bezug auf die Ausbeute optimal1 wenn man Temperaturen von etwa 60 bis 1200C anwendet.
Bei Einsatz von bekannten Edelmetall-Katalysatoren, wie Platin, Palladium, Rhodium-oder Ruthenium kann man auch bei tieferen Temperaturen, wie etwa bei Raumtemperatur arbeiten.
Die Hydrierung kann nach den im Laboratorium und in der Technik üblichen Methoden sowohl drucklos, z.B. in der Schüttelente, oder unter Druck im Autoklaven durchgefUhrt werden.
.1 Als bösungsmittel bei der aminierenden Hydrierung können die üblicherweise zusammen mit den oben angefuhrten Katalysator-Ty.pen angewandten organischen Lösungsmittel, insbesondere Alkohole, Kohlenwasserstoffe oder Aether, wie Methanol, Methanol und Dioxan oder auch Aromaten, wie Toluo-l oder Benzol verwendet werden.
Die Hydrierung zu den entsprechenden Aminen verläuft umso besser, je vollständiger die Bildung des als Zwischenprodukt auftretenden Imins abläuft (siehe obige Re aktionsgleichung). Ist bel der Hydrierung noch etwas Keton bzw. Aldehyd vorhanden, so wird dieses in einer Nebenreaktion primär zum entsprechenden Alkohol hydriert, der dann in einem Sekundärschritt cyclisieren kann (siehe Bespiel 3). Es ist aus diesem Grunde- vorteilhaft, die in einem organischen Lösungsmittel gelösten Retone bzw.
Aldehyde durch eine längere Vorbehandlung mit Ammoniak im Autoklaven vollständig in die Iminoalkyl-phosphonsäureester zu überführen, und erst danach die Hydrierung vorzunehmen. Diese zweistufige Arbeitsweise wird in Beispiel 4 demonstriert und stellt eine Vorzugsform der Erfindung dar. Die erste Stufe wird je nach der Ausgangssubstanz bei Temperaturen von bis 150°C und gegebenenfalls in Gegenwart des Katalysators durchgeführt. Vor Durehführung der zweiten Reaktionsstufe (Hydrierung) wird gegebenenfalls der Katalysator zugegeben und das Gemisch auf diejenige Temperatur gebracht, bei der die Hydrierung abläuft Grundsätzlich kann erfindungsgemäss auch einstufig gearbeitet werden. Bei dieser Arbeitsweise wird in die Lösung des jeweiligen Oxoalkyl-phosphonsäureesters, die den Katalysator bereits enthält, praktisch gleichzeitig Ammoniak und Wasserstoff eingeleitet. Die Reakt-ion verläuft in Wirklichkeit auch gemäss der obigen verallgemeinerten Gleichung. Da bei dem einstufigen Verfahren während der Hydrierung noch erhebliche Mengen des Ketons bzw. Aldehyds vorliegen,-treten die erwähnten Nebenreaktionen ein und es resultiert eine im Vergleich zu dem ZTeis tufen-Verfahren geringere Ausbeute.
Bei beiden Verfahren wird die Hydrierung solange fortgesetzte, bis kein Wasserstoff mehr absorbiert wird. Nach Beendigung der Hydrierung wird der Katalysator z.B. durch Filtration abgetrennt und das Lösungsmittel im Vakuum bei mässigen Temperaturen abdestilliert.
In-manchen Fällen, genagt es, wenn man das Endprodukt 5ediglich in der beschriebenen Weise von Katalysator und, Lösungsmittel befreit. Der so erhaltene rohe Aminoalkylphosphonosäureester kann dann undestilliert direkt weitere verazendet werden.
Häufig werden aber höhere Ansprüche an den Reinheitsgrad der nach den erfindungsgemässen Verfahren erhaltenen Produkte gestellt. Erfindungsgemäss wird in solchen Fä-llen bei möglichst tiefen DrUcken, insbesondere im Hochvakuum destilliert. Die erforderlichen Bedingungen £Ur die Destillation können allerdings von Produkt zu Produkt verschieden se-in. Bei Substanzen mit niedrigem Molekulargewicht genügt häufig ein Vakuum von wenigcn mm Hg und es sind nur Temperaturen bis etwa 10000 erforderlich-. Meistens wird jedoch ein Hochvakuum fUr die Destillation erforderlich sein. Da-s Endprodukt sollte möglichst bei solchen Drücken destilliert werden, durch welche sich Siedetemperaturen von weniger als etwa 150 bis 17000 ergeben.
Vorzugsweise wird die Destillation unter sogenannten " schonenden Bedingungen, d.h. bei möglichst tieren Temperaturen durchgeführt. Eine schonende Destillation ist meistens durch den Einsatz eines Dünnschichtverdampfers gewährleistet.
Sollte aufgrund der Molekularstruktur bzw. des Molekulargewichtes eine Destillation unter schonenden Bedingungen nicht möglich sein-, so Icann das erhaltene Rohamin entweder undestilliert verwendet werden, oder aber es könnte auf eine andere Weise gereinigt werden. Diesbezüglich wäre beispielsweise eine Reinigung durch ein Auswaschen bzw. Extrahieren des flüssigen Produkts mit geeigneten organischen Lösungsmitteln denkbar.
Als weitere Reinigungsmethode für die Rohamine ist ein UeberfUhren derselben in Salze, Umkristallisieren derselben und das Wieder freimachen der Amine durch Basenzusatz zu nennen.
Als Ausgangssubstanzen für das erfindungsgemäss Verfahren werden insbesondere solche Oxoalkyl-phosphonsäureester der Formel II eingesetzt, in der R5 einen unverzweigten oder verzweigten Alkylrest mit insgesamt 1 bis 4 Kohlenstoffatomen bedeutet. Solche Ausgangssubstanzen sind praktisch Ketone. Vorzugsweise ist R5 Methyl. Grundsätzlich können aber auch entsprechende Aldehyde, d.h. Oxoalkylphosphonsäureester der Formel II, in der R5 Wasserstoff bedeutet, erfindungsgemäss hydriert werden.
Eine weitere Vorzugsform der Erfindung stellt die aminierende Hydrierung von solchen Oxoalkyl-phosphonsäureestem dar, die zwischen dem P-Atom und dem C-Atom der Ketogruppe einen unverzweigten oder verzweigten Alkylenrest mit insgesmat 1 bis 2 Kohlenstoffatomen in der Hauptkette enthalten. Als Ausgangsprodukte sind für das erfindungsgemässe Verfahren besonders solche Verbindungen der Formel II geeignet, welche als R1 und R2 einen unverzweigten oder-ver7weigten Alkylrest mit 2 bis 10 Kohlenstoffatomen enthalten.
Flir das - erfindungsgemässe Verfahren werden vorzugsweise atch solche Ausgangsprodukte eingesetzt, bei denen die einzelnen Reste der Formel II folgende Bedeutung haben.
R1 und R² je eine verzweigte Alkylgruppe mit der Verzweigung in α- oder ß-Stellung zum Sauerstoffatom und mit insgesamt 3 bis 8 C-Atomen (R1 und R² sind vorzugsweise gleich).
R³ Wasserstoff oder Methyl; 4 Wasserstoff, -CH3, oder R6 Wasserstoff oder Methyl.
Für das erfindungsgemässe Verfahren kommen als Ausgangssubstanzen der Formel II beispielsweise folgende Oxoalkyl-phosphonsäureester in Frage: γ-Oxobutyl-phosphonsäure-diäthylester (a,«-Dimethyl-y-oxo)-butyl-phosphons'Sure-di'Sthylester (α,α-Dimethyl-γ-oxo)-butyl-phosphonsäure-diisobutylester 3-Oxo-1,5,5-trimethyl-cyclohexyl-phosphonsäurediäthylester ß-Oxopropyl-phosphonsäure-diäthylester (3-Oxo-1,5,5-trimethyl3-cyclohexyl-phosphonsSurediisopropylester (a-Phenyl-y-oxo)-butyl-phosphonsSure-di-n-butylester («-Furyl-y-oxo)-butyl-phosphonsSure-diisopropylester (a,«-Dimethyl-y-oxo)-butyl-phosphonsSure-diosooctylester , (ß-Methyl-γ-oxo)-butyl-phosphonsäurediisopropylester. Die als Ausgangsprodukte einsetzbaren Oxoalkyl-phosphonsäureester der Formel II lassen sich auf verschiedenen Wegen herstellen.
So ist die basenkatalysierte Addition von-Vinylketonen an Ester der phosphorigen Säure gemäss folgender Gleichung bekannt: Diese Herstellungsmethode fUr Oxoalkyl-phosplionsäureester ist in folgenden Publikationen beschrieben: A.N. Pudovik, Zhur. Obshch. Khim. 22, 462-7 (1952) vgl. Chem. Abstr. 47, 2686 (1953) A.N. Pudovik, Zhur. Obshch. Khim. 22, 1371-7 (1952) vgl. Chem.Aostr. 47, 4837 (1953) A.N. Pudovik, J.V. Konovalova, Zhur. Obshch. Khim 27, 1617-21 (1957) vgl. Chem.Abstr. 52, 3713 (1958) US-Patent 2 899 455.
Als Vinylketone können beispielsweise eingesetzt werden: Methyl-vinylketon, Mesityloxyd, Isoprpenyl-methyl-keton, Propenyl-methylketon, Furfurylidenaceton, Benzalaceton, Isophoron.
Eine weitere Herstellungsmethode fUr die Ausgangsprodukte gemäss Formel II ergibt sich aus der Umsetzung von Trialkylphosphiten mit a,ß-ungesättigten Aldehyden und der Hydrolyse der so entstandenen Substanzen, welche von G. Kamai in folgender Publikation beschrieben worden sind: Gil'm Kamai, V.A. Kukhtin; Zhur.Obshch.Khim. 27, 2376-80 (1956) vgl. Chem.Abstr. 52, 7127 (1958).
Die Reaktion verläuft nach folgender Gleichung: Eine dritte Herstellungsmethode fUr die Oxoalkyl-phosphonsäureester der Formel II besteht in der Umsetzung von Trialkylphosphiten mit .Halogenketonen in einer sogenannten Arbuzov-Reaktion. Man erhält unter Eliminierung von Alkylhalogenid die Oxoalkyl-phosphonsäureester. Die Reaktion verläuft nach folgender Gleichung: Als solche Halogenketone können beispielsweise Chlor-oder Bromaceton und l-Chlor-3-pentanon~verwendet werden.
Die Arbuzov-Reaktion ist z.T. in folgenden Publikationen näher beschrieben worden: N.D. Dawson, A. Burger, JACS 7, 5312-14 (1952) A.N. Pudovik, Zhur Obshch. Khim 25, 2173-82 (1955) vgl. Chem. Abstr. 50, 8486 (1956).
Als viertes Verfahren zur Herstellung der Oxoalkylphosphonsäureester der Formel II ist die Umsetzung von Na-Salzen der Ester phosphoriger Säuren mit Halogenketonen nach der Gleichung zu nennen. Derartige Reaktionen sind in der folgenden Publikation offenbart: N.P. Bogonostsevas U,chenye Zapiski, Kazan. Gosndarst.
Univ. im. V.J. U1 'yanova-Lenina 116, No. 2, 71-128 (1956); vgl.- Chem.Abstr. 51, 65&l (1957) Als letztes Verfahren zur Herstellung der,,Ausgangssub stanzen fUr das erfindungsgemässe Verfahren ist die Umsetzung von Trialkylphosphiten mit Halogenacetalen und die anschliessende Hydrolyse, z.B. nach der Gleichung: zu nennen.
Als Halogenacetale kornmen beispielsweise a-Brom- oder a-Chlor-acetaldehydacetal und p-Brom- oder p-Chlorpropionaldehydacetal in Betracht.
Bezüglich dieses Herstellungsverfahrens ist auf folgende Publikation hinzuwèisen: A.J. Razumov, V.V. Moskva; Zhur.Obshch.Khim. 34, (8), 2589-94 (1964) -vgl. Chem.Abstr. 61, 14707 (1964).
Weiterer-Gegenstand dieser Erfindung sind die durch das erfindungsgemässe Verfahren herstellbaren Aminoalkyl phosphonsäureester der Formel I. Diese neuen Substanzen sind als Amine von besonderer Bedeutung als Zwischenprodukte. Prinzipiell lassen sich nämlich mit diesen Produkten alle Reaktionen der Amine durchführen. Eine direkte Anwendungsmöglichkeit besteht in einem Zusatz dieser Produkte zu Aminhärtern fUr Epoxidharze zur Erzielung £1ammhemmender Eigenschaften.
Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele näher veranschaulicht.
Beispiel 1 γ-Aminobutyl-phosphonsäure-diäthylester 65,5 g γ-Oxo-butyl-phosphonsäure-diäthylester werden in 1000 ml Aethanol und 200 g gasförmigem Ammoniak in Gegenwart von 10 -g Raney-Nickel bei 80°C und einem Wasserstpffdruck von 50 atU 6 Stunden lang im Autoklaven hydriert. Nach dem Absaugen des Katalysators wird am Rotationsverdampfer bei einem Druck von 15 mm Hg und einer maximalen Badtemperatur von 60°C eingeengt, und der RUckstand bei 75° Badtemperatur und einem Druck von 0,2 mm HO in einer Destillationsapparatur unter Verwendung einer Siedekapillare von tiefsiedenden Anteilen befreit. Man erhält 63 g Rohamin mit einem durch Titration mit Säure ermittelten Gehalt von 4,20 Aminäquivalenten pro kg (theoret. 4,78).- Die Destillation im Hochvakuum ohne Kolonne ergibt 55,6 g (84,5 %) vom Sdp. 780C/O,012 mm Hg - 84°C/0,013 mm~Hg. Das Produkt ist gaschromatographisch zu über 95 % rein.
Analyse C8H20NO3P (M = 209,23) ber.: C-45.93 K 9,64 N 6,69 gef.: C 45.67 H 9,-62 N 6,39.
Das Massenspektrum zeigt den M + 1 Peak bei m/e 210 sowie die beiden charakteristischen Fragmente bei m/e 194 und m/e 44.
Mit Pikrinsäure erhält man aus Aethanol ein Pikrat vom Smp. 122-124°C.
Analyse C8H20N°3P x C6H3N307 (M = 438,33) ber.: C 38,36 H 5,29 N 12,78 gef.: C 38,39 H 5,50 N 12,72 Beispiel 2 (γ-Amino-α,α-dimethyl)-butyl-phosphonsäure-diäthylester 90 g (α,α-Dimethyl-γ-oxo)-butyl-phosphonsäure-diäthyl ester werden in 30Q ml Aethanol und 100 g gasförmigem Ammoniak in Gegenwart von 10 g Raney-Nickel bei 80°C und einem Wasserstoffdruck von 90 atU insgesamt 8 Stunden lang im Autoklaven hydriert. Die Aufarbeitung wie in Beispiel 1 beschrieben ergibt 85,7 g Rohamin, dessen flüchtige Anteile aufgrund des Gaschromatogramms etwa 65 % des reinen Amins enthalten. Als Nebenprodukt entstehen zwei tiefersiedende Produkte, die aufgrund der Titration des Rohamins mit Säure (gefunden 2,79 Aequivalente pro kg; Theorie 4,22) keine Amine sind. Die Destillation des Rohamins im Hocllvakuum bohne KoLonne ergibt 65,7 g Destillat vom Sdp. 68-72°C/0,009 mm Hg, das noch grössere Anteile des Nebenprodukts enthält. Um eine reine Probe zu erhalten, muss man Uber eine 30 cm-FUllkörperkolonne im Hochvakuum bei 0,009 mm Hg fraktionieren, wobei sich ausgehend von 57 g Gemisch 19,7 g Amin isolieren lassen, die gaschromatographisch zu 95 % rein sind.
Analyse C10H24NO3P (M=237,28) ber.: C 50,62 H 10,20 , N 5,90 gef.: C 50,89 H 10,21 N 5,94., Beispiel 3 (γ-Amino-α,α-dimethyl)-butyl-phosphonsäure-diisobutyl ester 90 g (α,α-Dimethyl-γ-oxo)-butyl-phosphonsäure-diiso butylester werden in 400 ml Aethanol und 200 g gasförmigem Ammoniak in Gegenwart von 10 g Raney-Nickel bei 75-90°C und einem Wasserstoffdruck von 60 atu 8 Stunden lang, im Autoklav hydriert. Die Aufarbeitung wie in Beispiel 1 beschrieben ergibt 82,6 g Rohamin, das aufgrund des Gaschromatogramms etwa 60 % des reinen Amins enthält. Das entspricht einer 55 %igen Ausbeute an Reinamin. Die fraktionierte Destillation Uber eine 30 cm-Füllkörperkolonne im Hochvakuum ergibt 37,1 g Amin vom Sdp. 105-108°C/0,004 mm Hg mit einem gaschromatographisch ermittelten Reinheitsgrad von Uber 90%. Analyse Ci4H32NO3p (M = 293,39) ber.: C 57,31 H 10,99 N 4,77 gef.: C 56,82 H 11,04 N 4,10 Bei der Destillation des Vorlaufs Uber eine Drehbandkolonne erhält man beim Sdp. 119°C/5 mm Hg ein Neb.enprodukt der Summenformel C10H21O3P, dessen Analyse und NMR-Spektrum das Vorhandensein eines Gemisches der beiden cis-/trans-Isomeren folgender Struktur beweist: Analyse C10H21O3P (M = 220,25) ber.: C 54,54 H 9,61 P 14,06 gef.: C 54,51 H 9,72 P 13,96 Beispiel 4 (-Amino-ii, a- dimethyl) -butyl-phosphonsäurediisobutyl ester (Zwei- Stufen-Verfahren) 33,4 g (α,α-Dimethyl-γ-oxo)-butyl-phosphonsäure-diisobutylester werden zusammen mit 250'ml Aethanol, 50 g Ammoniak und 5 g Raney-Nickel 5 Stunden im Autoklav auf 60°C erwärmt. Danach wird bis zu einem Gesamtdruck von 70 atU Wasserstoffgas aufgepresst und 13 Stunden bei 90°C hydriert.
Die Aufarbeitung wie in Beispiel 1 beschrieben ergibt 32,2 g Rohamin, das aufgrund des Gaschromatogramms etwa 80 % des reinen Amins enthält. Die Ausbeute an Reinamin beträgt 77 %.
Beispiel 5 ß-Aminopropyl-phosphonsäurediäthylester 69,8 g ß-Oxo-propyl-phosphonsäure-diäthylester werden in 400 ml Aethanol und 100 g gasförmigem Ammoniak in Gegenwart von 10 g Raney-Nickel 6 Stunden bei 80°C und einem Wasserstoffdruck von 70 atü im Autoklaven hydriert.
Die Aufarbeitung wie In Beispiel 1 beschrieben ergibt 69,5 g Rohämin. Bei der Destillation von 61,6 g erhält man 46,0 g Amin vom Sdp 65°C/0,01 mm Hg.
Analyse C7H18NO3P (M = 195,20) ber.: C 43,07 H H 9,30 P 15,87 gef.: C 42,77 H 9,00 P 15,68 Beispiel 6 3-Amino-1,5,5-triemthyl-cyclohexyl-phosphonsäure-diäthylester 133,5 g 3-Oxo-l,5,5 ,trimethyl-cyclohexyl-phosphonsäurediäthylester werden in 1000 ml Aethanol und 200 g gasförmigem Ammoniak in Gegenwart von 13 g Raney-Nickel bei 80°C und einem Wasserstoffdruck von 50 attl 6 Stunden lang im Autoklaven hydriert. Die Aufarbeitung wie in Beispiel 1 ergibt 132,2 g Rohamin mit einem durch Titration ermittelten Amingehalt von 3,14 Aequivalenten pro kg (theoretisch 3,61 Aequivalente pro kg). Die Destillation im Hochvakuum ohne Kolonne ergibt 109,8 g Amin, von dem die Hauptmenge einen Siedepunkt von 91-92°C/ 0,014 mm Hg aufweist, und das gaschromatographisch zu Uber 90 % rein ist.
Analyse C13H28NO3P (M = 277,35) ber.: C 56,30 H 10,18 N 5,05 gef.: C 56,23 H 10,39 N 4,91.
Das Amin bildet mit Pikrinsäure in Aethanol ein Pikrat vom Smp. 225-2290C.
Analyse C13H28NO3P x C6H3N3O7 (M = 506,45) ber.: C 45,06 H 6,17 N 11,06 gef.: C 44,99 H 6,21 N 11,11 Beispiel 7: (3-Amino-1,5,5-trimethyl)-cyclohexyl-phosphonsäurediisopropylester.
304 g (3-Oxo-1,5,5-trimethyl)-cyclollexyl-phosphonsäure-diiso propylester werden zusammen mit 800 ml Isopropanol, 300 g gasförmigem Ammoniak und 20 g Raney Nickel im Autoklaven 14 Stunden auf 60°C erwärmt. Danach wird bis zu einem Gesamtdruck von 1000 atü Wasserstoff aufgepresst und 4 Stunden bei 100°C hydriert. Die Aufarbeitung wie in Beispiel 1 ergibt 295,9 g Rohamin, das (durch Titration mit Säure nachgewiesen) 2,94 Aminäquivalente pro kg enthält (theoretisch 3,28 Aequivalente pro kg). Die Destillation im Hochvakuum ergibt 274,0 y (89,8 % der Theorie) Reinamin vom Sdp. 1020C/0,12 mm Hg bis 107°C/0,14 mm Hg.
Analyse C15H32NO3P (M = 305,40) ber.: C 58,99 H 10,56 N 4,59 P 10,14 gef.: C 58,81 H 10,58 N 4,52 P 10,13 Gaschromatographisch lässt sich das Amin in seine beiden Isomeren auftrennen, wobei -das Verhältnis dieser Isomeren etara 1:10 beträgt. Das Amin bildet mit Pikrinsäure nach mehrmaligem Umkristallisieren aus Isopropanol ein Pikrat vom Smp. 218-222 C,(Zers.).
Beispiel 8: (r-Amino-f-methyl)-butyl-phosphonsäure-diisopropylester.
106,7 g f-t-Iethyl-T.oxo)-butyl-phosphonsäure-diisopropylester werden mit 300 ml Isopropanol, 100 g gasformigem Ammoniak und 10 g Raney Nickel im Autoklaven 14 Stunden auf 60°C erwärmt.
Danach wird Wasserstoff aufgepresst und 4 Stunden bei 1000C und einem Druck von -60 atü hydriert. Die Aufarbeitung wie in Beispiel 1 ergibt 102,3 g Rohamin mit einem durch Titration ermittelten Aminyehalt von 3,44 Aequivalenten pro kg (theoretisch 3,99 Aequivalente pro kg). Für die Analyse wurden 15,2 g im Hochvakuum destilliert, wobei 11,5 g beim Sdp. 750C/O,08 mm Hg übergingen.
Analyse C11H26NO3P (M = 251,31) ber.: C 52,27 H 10,43 N 5,57 P 12,33 gef.: C 52,51 H 10,37 N 5,65 P 12,27 Beispiel 9: (γ-Amino-α,α-dimethyl)-butyl-phosphonsäurediisooctylester 75,9 g (α,α-Dimethyl-γ-oxo)-butyl-phosphonsäure-diispoctylester werden mit 150 ml'Isopropanol, 75 g Ammoniak und 8 g Raney Nickel 14 Stunden im Autoklaven auf 600C erwärmt. Danach wird Wasserstoff aufgepresst und 4 Stunden bei 1000C und einem Druck von 70 atü hydriert. Die Aufarbeitung wie in Beispiel 1- ergibt 72,4 Rohamin.
Für die Analyse wurden 20,0 g, im Hochvakuum destilliert, wobei 8,5 g Reinamin vom Sdp. 120-122°C / 0,008 mm Hg isoliert werden konnten.
Analyse C22H48NO3P (M = 405,61) ber.:' N 3,45 P 7,64 gef.: N 3,20 P P,7,60 Beispiel 10: (γ-Amino-α-phenyl)-butyl-phosphonsäure-dibutylester 106,4 g (α-Phenyl-γ-oxo)-butyl-phosphonsäure-dibutylester werden mit 400 ml n-butanol, 100 g Ammoniak und 10 g Raney Nickel 14 Std.
im Autoklaven auf 60°C erwärmt. Danach wird Wasserstoff aufgepresst und 5 Stunden bei -l000C hydriert. Die Aufarbeitung wie in Beispiel 1 ergibt 105,9 g Rohamin mit einem durch Titration ermittelten-Amingehalt von 2,62 Aequivalenten pro kg (theoretisch 2,93 Aequivalente pro kg).
Analyse C18H32NO3P (M = 341,43) ber.: C 63,32 H 9,45 N 4,10 P 9,07 gef.: C 63,13 H 9,59 N 4,04 P 9,01 Beispiel 11: (γ-Amino-α-furyl)-butyl-phosphonsäure-dibutylester.
87,3 g (α-Furyl-γ-oxo)-butyl-phosphonsäure-dibutylester werden mit 400 ml n-Butanol, 100 g Ammoniak und 10 g Raney Nickel 17 Stunden im Autoklaven 60°C erwärmt. Danach wird Wasserstoff aufgepresst und 4 Stunden bei 1000C und einem Druck von 80 atü hydriert Die Aufarbeitung wie in Beispiel 1 beschrieben ergibt 81,9 g Rohamin mit einem durch Titration ermittelten Amingehalt von 2,28 Aequivalenten pro kg (theoretisch 3,02 Aequivalente pro kg). Für die Analyse wurden 14,0 g im Hochvakuum destilliert, wobei 7,7 g beim Sdp. 125°C/0,008 Hg überginen.
Analyse C16H30NO4P (M = 331,40) ber.: C 57,99 fl 9,13 N 4,23 P 9,35 gef.: C 57,9 H 9,3 N 3,9 P 9,1 Im NMR-Spektrum erkennt man die drei Protonen des Furylrestes bei 6,3 und 7,4 ppm; es trat somit in diesem Teil des Moleküls keine Veränderung bei der Hydrierung ein.

Claims

Patentansprüche

Verfahren zur Herstellung von Aminoalkyl-phosphonsäureestern der allgemeinen Formel I, R1 und R2 in der R1 und R2 gleich oder verschieden sind und einen unverzweigten oder verzweigten Alkylrest mit 2 bis 10 Kohlenstoffatomen oder zusammen einen alkylsubstituierten oder unsubstituierten Propylenrest bedeuten, in der a 0 oder 1, R3 Wasserstoff oder einen Alkylrest mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen und R6 Wasserstoff oder einen Alkylrest mit 1 bis,4 C-Atomen darstellen, und in der R4 Wasserstoff, einen unverzweigten oder verzweigten Alkylrest mit insgesamt 1 bis 10 Kohlenstoffatomen, einen substituierten oder unsubstituierten Phenylrest oder den Purylrest und R5 Wasserstoff oder einen unverzweigten oder verzweigten Alkylrest mit insgesamt 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, oder aber R4 und R5 zusammen - (A) einen alkylsubstituierten oder unsubstituierten Propylenrest oder (B) einen alkylsubstituierten oder unsubstituierten Butylenrest bedeu'ten, wobei im ersteren Fall (A) a gleich 1 und im letzteren Fall (B) a gleich 0 ist, dadurch gekennzeichnet, dass man einen Oxoalkyl-phosphonsäureester der allgemeinen Formel II bei Temperaturen von etwa 20 bis 150"C und in Gegenwart von Ammoniak aminierend hydriert und das erhaltene Produkt in bekannter Weise von Katalysator und Lösungsmittel befreit und gegebenenfalls, vorzugsweise im Hochvakuum, destilliert.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man Verbindungen der Formel II, in der R5 einen unverzweigten oder verzweigten Alkylrest mit insgesamt 1 bis 4 Kohlenstoffatomen bedeutet, einsetzt.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass man Verbindungen der Formel II, in der R5 Methyl bedeutet, einsetzt.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man Verbindungen der Formel II, in der R1 und R2 einen unverzweigten oder verzweigten Alkylrest mit 2 bis 10 Kohlenstoffatomen bedeuten, einsetzt.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man Verbindungen der Formel II, in der R1 und R² je einen verzweigten Alkylrest mit der Verzweigung in <x- oder p-Stellung zum Sauerstoffatom und mit insgesamt 3 bis 8 C-Atomen bedeuten, einsetzt.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man Verbindungen der Formel II, in der R1 und R2 gleich sind, einsetzt.
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man Verbindungen der Formel II, in der R3 Wasserstoff oder Methyl bedeutet, eingesetzt.
8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man Verbindungen der Formel II, in der R4 Wasserstoff oder einen der Reste -C,H3, und bedeutet, einsetzt.
9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass nian, Verbindungen der Formel II, in der R6 Wasserstoff oder Methyl bedeutet, einsetzt.
10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man Oxoalkyl-phosphonsäureester der Formel II, die zwischen dem P-Atom und dem C-Atom der Ketogruppe einen unverzweigten oder verzweigten Alkylenrest mit insgesamt 1 bis 2 Kohlenstoffatomen in der Hauptkette enthalten, einsetzt.
11. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man als Oxoalkyl-phosphonsäureester gemäss Formel II Verbindungen der Formel III einsetzt.
12. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man als Oxoalkylphosphonsäureester gemäss Formel II Verbindungen der Formel V einsetzt.
13. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man bei Temperaturen von 20 bis 150°C und in Gegenwart von bekannten Nickel-, Kobalt- oder Edelmetallkatalysatoren, wie Platin, Palladium, Rhodium oder Ruthenium hydriert.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass man bei Temperaturen von 60 bis 120°C hydriert.
15. Verfahren nach Aspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man die aminierende Hydrierung in der Weise durchführt, dass man zunächst in einer ersten Stufe Ammoniak mit dem in einem organischen Lösungsmittel gelösten Oxoalkyl-phosphonsäureester gegebenenfalls in Gegenwart des Katalysators im Autoklaven zu dem entsprechenden Iminoalkylphosphonsäureester umsetzt) und in einer zweiten Stufe die eigentliche Hydrierung vornimmt.
16. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man das durch die Hydrierung erhaltene Produkt bei einem solchen Druck destilliert, dass Siedetemperaturen von 150 bis 1700C nicht Uberschritten werden.
17. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man das durch die Hydrierung erhaltene Produkt mittels eines DUnnschichtverdampfers destilliert.
18. Neue Aminoalkyl-phosphonsäureester der allgemeinen Formel I in der Rl und R2 gleich oder verschieden sind und einen unverzweigten oder verzweigten Alkylrest mit 2 bis 10 Kohlenstoffatomen oder zusammen einen alkylsubstituierten oder unsubstituierten Propylenrest bedeuten, in der a 0 oder 1, R3 Wasserstoff oder einen Alkylrest mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen und R6 Wasserstoff oder einen Alkylrest mit 1 bis 4 C-Atomen darstellen, und in der R4 Wasserstoff, einen unverzweigten oder verzweigten Alkylrest mit insgesamt 1 bis 10 Kohlenstoffatomen, einen substituierten oder unsubstituierten Phenylrest oder den furylrest und R5 Wasserstoff oder einen unverzweigten oder verzweigten Alkylrest mit insgesamt 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, oder aber R4 und R5 zusammen CA) einen alkylsubstituierten oder unsubstituierten Propylenrest oder (B) einen alkylsubstituierten oder unsubstituierten Butylenrest bedeuten, wobei im ersten Fall. (A) a gleich 1 und-im -letzteren Fall (B) a gleich 0 ist.
19. Aminoalkyl-phosphonsäureester nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass R5 einen unverzweigten oder verzweigten Alkylrest mit insgesamt 1 bis 4 Kohlenstoffatomen bedeutet.
20. Aminoalkyl-phosphonsäureester nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass R5 Methyl bedeutet.
21. Aminoalkyl-phosphonsäureester nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass R1 und R2 einen unverzweigten oder verzweigten Alkylrest mit 2 bis 10 Kohlenstoffatomen bedeuten, einsetzt.
22. Aminoalky-phosphonsäureester nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, das R1 und R² je einen verzweigten Alkylrest mit der Verzweigung in a- oder p-Stellung zum Sauerstoffatom und mit insgesamt 3 bis 5 C-Atomen bedeuten.
23. Aminoalkyl-phosphonsäureester nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass R1 und R² gleich sind.
24. Aminoalky-phosphonsäureester nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass R3 Wasserstoff oder Methyl bedeutet.
25. AminoalLkyl-phosphonsäureester nach Anspruch 1S, dadurch gekennzeichnet, dass R4 Wasserstoff oder einen der Reste -CH3, und bedeutet.
26. Aminoalkyl-phosphonsaureester nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass R6 Wasserstoff oder Methyl bedeutet.
27. Aminoalky-phosphonsäureester nach Anspruch 18, dadurch gekennzeíclmet, dass das P-Atom und das die Aminogruppe tragende C-Atom durch einen unverzweigten oder verzweigten Alkylenrest mit insgesamt 1 bis 2 C-Atomen in der Hauptkette verbunden sind.
28., Aminoalkyl-phosphonsäureester der allgemeinen Formel VI
29. Aminoallcyl-phosphonsäureester der allgemeinen Formel VIII