DE2452410C3 - Process for the production of bridgehead n-alkylated or cycloalkylated adamantane hydrocarbons - Google Patents
Process for the production of bridgehead n-alkylated or cycloalkylated adamantane hydrocarbonsInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von in Brückenkopfstellung n-alkylierten bzw. cycloalkylierten Adamantan-Kohlenwasserstoffen durch Reaktion von Adamantan oder 1,3-Dimethyladamantan mit 1-Buten, 1-Penten, 1-Hexen, 1-Hepten, 1-Octen oder Cycloocten.The invention relates to a process for the production of bridgehead n-alkylated or Cycloalkylated adamantane hydrocarbons by reaction of adamantane or 1,3-dimethyladamantane with 1-butene, 1-pentene, 1-hexene, 1-heptene, 1-octene or cyclooctene.
Zur Herstellung von in Brückenkopfstellung alkyüerten Adamantan-Kohlenwasserstoffen sind theoretisch die folgenden verschiedenen Verfahren denkbar:For the production of alkyüerten in bridgehead position Theoretically, the following different processes are conceivable for adamantane hydrocarbons:
1. eine Substitutionsreaktion, bei der das durch direkten elektrophilen Angriff an Adamantan gebildete Adamantylkation mit einem Anion reagiert und sich damit verbindet,1. a substitution reaction in which the direct adamantyl cation formed electrophilic attack on adamantane reacts with an anion and connects with it,
2. eine Substitutionsreaktion, bei der ein Atom oder eine Atomgruppe zwischen einem Kettenträger oder einem Kettenübertragungsmittel und Adamantylradikalen, die durch direkten radikalischen Angriff hergestellt worden sind, übertragen wird,2. a substitution reaction in which an atom or a group of atoms between a chain carrier or a chain transfer agent and Adamantyl radicals produced by direct radical attack will,
3. eine Substitutionsreaktion durch direkte Einführung von bivalenten reaktionsfähigen Zwischenprodukten, wie Carben und Nitren und3. a substitution reaction by direct introduction of divalent reactive intermediates such as carbene and nitrene and
4. eine Ringbildung durch Kondensation zwischen geeigneten Komponenten mit Substituentengruppen. 4. a ring formation by condensation between suitable components with substituent groups.
Bekannte Beispiele für das Verfahren (1) sind die Bromierung mittels Br2, wobei ausschließlich eine Substitution in der Brückenkopfstellung erhalten wird, und die Herstellung einer Carbonsäure mittels Ameisensäure. Bekannte Beispiele für das Verfahren (2) sind die Chlorierung und die Alkoholsynthese durch Autoxydation. Bekannte Verfahren zur Alkylierung einer Adamantanverbindung mit einem Olefin sind ferner (i) die Umsetzung von 1-Adamantylbromid mit einem Olefin in Gegenwart von Lewis-Säuren und (ii) die Umsetzung von Adamantanol mit einem Olefin in Gegenwart von Lewis-Säuren. Diese zuletzt genannten Reaktionen vom Friedet-Crafts-Typ weisen jedoch verschiedene Nachteile auf; so müssen beispielsweise für die Katalyse der Reaktion große Mengen an Lewis-Säuren verwendet werden, es ist unmöglich, danach Verbindungen mit einer langkettigen Alkylgruppe herzustellen, es tritt eine unerwünschte Isomerisierung der Alkylgruppen auf und der Versuch zur Verbesserung der Reaktionsausbeute führt zur Einführung von Alkylgruppen in mehr als eine Position. Weitere Verfahren zur Herstellung von alkylierten Adamantan-Kohlenwasserstoffen und anderen alkylierten Adamantan-Derivaten sind beispielsweise aus der deutschen Offenlegungsschrift 1668662 sowie aus »Chemical Abstracts«, Band 70 (1969), Ref. 77427 x, und ibid., Band 72 (197Gj, Ref. 3083b, bekannt. Andererseits ist auch die radikalische Alkylierung von gesättigten Kohlenwasserstoffen durch Monolef ine in Gegenwart von Radikalbildnern, insbesondere Peroxiden, seit langem bekannt (vgl. »Methoden der organischen Chemie«, 4. Auflage, Band V/la, Seite 400). Es hat sich nun aber gezeigt, daß diese bekannten Verfahren nicht auf die Herstellung von n-alkylierten bzw. cyclooktylierten Adamantan-Kohlenwasserstoffen angewendet werden können, weil dabei erhebliche Mengen an höheren Substitutionsprodukten entstehen, so daß die Ausbeute an den gewünschten, in Brückenkopfstellung alkylierten Adamantan-Kohlenwasserstoffen gering ist und anstelle der n-alkylierten verzweigtalkylierte Adamantane entstehen, selbst wenn von 1-Alkanen als Alkylierungsmittel ausgegangen wird.Known examples of process (1) are the bromination by means of Br 2 , only substitution in the bridgehead position being obtained, and the production of a carboxylic acid by means of formic acid. Known examples of process (2) are chlorination and alcohol synthesis by autoxidation. Known processes for alkylating an adamantane compound with an olefin are also (i) the reaction of 1-adamantyl bromide with an olefin in the presence of Lewis acids and (ii) the reaction of adamantanol with an olefin in the presence of Lewis acids. However, these last-mentioned reactions of the Friedet-Crafts type have various disadvantages; For example, large amounts of Lewis acids must be used to catalyze the reaction, it is impossible to subsequently prepare compounds with a long-chain alkyl group, undesired isomerization of the alkyl groups occurs, and attempts to improve the reaction yield lead to the introduction of alkyl groups in more than one position. Further processes for the production of alkylated adamantane hydrocarbons and other alkylated adamantane derivatives are, for example, from the German Offenlegungsschrift 1668662 and from "Chemical Abstracts", Volume 70 (1969), Ref. 77427 x, and ibid., Volume 72 (197Gj, Ref On the other hand, the radical alkylation of saturated hydrocarbons by monolefins in the presence of radical formers, especially peroxides, has been known for a long time (see "Methods of Organic Chemistry", 4th edition, Volume V / la, page 400) It has now been shown, however, that these known processes cannot be applied to the production of n-alkylated or cyclooctylated adamantane hydrocarbons, because considerable amounts of higher substitution products are formed, so that the yield of the desired bridgehead alkylated Adamantane hydrocarbons is low and instead of the n-alkylated branched alkylated adamantanes arises en, even if 1-alkanes are used as the alkylating agent.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein verbessertes Verfahren zur Herstellung von in Brückenkopfstellung n-alkylierten bzw. cycloalkylierten Adamantan-Kohlenwasserstoffen anzugeben, bei dem diese unerwünschte Bildung von höheren Substitutionsprodukten und Bildung verzweigt alkylierter Adamantane nicht auftritt und das die gewünschten n-Alkyladamantane in besserer Ausbeute als die bisher bekannten Verfahren liefert.The object of the invention is therefore to provide an improved Process for the production of bridgehead n-alkylated or cycloalkylated adamantane hydrocarbons indicate in which this undesirable formation of higher substitution products and formation of branched alkylated adamantanes does not occur and that the desired n-alkyl adamantanes delivers in better yield than the previously known processes.
Diese Aufgabe kann dadurch gelöst werden, daß man in Gegenwart von Wasserstoffperoxyd, Kaliumpersulfat, Ammoniumpersulfat, Benzoylperoxyd, Lauroylperoxyd, Acetylperoxyd, Cumonhydroperoxyd, t-Butylhydroperoxyd, Di-t-butylperoxyd, Methyläthylketonperoxyd, 2,2'-Azo-bis-isobutylnitril, 2,2'-Azo-bis-propionitril, Diazoaminobenzol, einem Nitrosoacylallylamin, Azothioäther oder p-Nitrobenzoldiazonium als freie Radikale lieferndem Initiator arbeitet.This object can be achieved by in the presence of hydrogen peroxide, potassium persulfate, Ammonium persulfate, benzoyl peroxide, lauroyl peroxide, acetyl peroxide, cumone hydroperoxide, t-butyl hydroperoxide, di-t-butyl peroxide, methyl ethyl ketone peroxide, 2,2'-azo-bis-isobutyl nitrile, 2,2'-azo-bis-propionitrile, diazoaminobenzene, a nitrosoacylallylamine, azothioether or p-nitrobenzene diazonium works as a free radical initiator.
Nach dem vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahren ist es möglich, in Brückenkopfstellung n-alkylierte bzw. cyclooktylierte Adamantan-Kohlenwasserstoffe in überraschend hoher Ausbeute herzustellen, ohne daß dabei die Gefahr der Bildung von höheren Substitutionsprodukten oder Bildung verzweigter alkylierter Produkte besteht.According to the method according to the invention described above, it is possible to be in the bridgehead position n-alkylated or cyclooctylated adamantane hydrocarbons produce in surprisingly high yield without the risk of formation consists of higher substitution products or the formation of branched alkylated products.
Besonders vorteilhafte Ergebnisse werden erhalten, wenn als freie Radikale liefernder Initiator Di-tbutylperoxyd verwendet wird.Particularly advantageous results are obtained when di-t-butyl peroxide is used as the initiator which provides free radicals is used.
Die Bedingungen für die Alkylierung von Adamantan oder 1,3-Dimethyladamantan, wie z. B. die Reaktionstemperatur und die Reaktionszeit, hängen von der Art der eingesetzten, freie Radikale liefernden Initiatoren, den Mengen, in denen sie verwendet werden, und anderen Faktoren ab. Wenn beispielsweise Benzoylperoxyd als freie Radikale lieferndei Initiator verwendet wird, wird die Umsetzung normalerweise bei 60 bis 90° C innerhalb von 2 bis 3 Stunden durchgeführt, während bei Verwendung von Dit-butylperoxyd die Umsetzung vorzugsweise bei 110The conditions for the alkylation of adamantane or 1,3-dimethyladamantane, e.g. B. the The reaction temperature and the reaction time depend on the type of free radicals used Initiators, the amounts in which they are used and other factors. For example, if Benzoyl peroxide is used as the free radical initiator, the reaction will normally carried out at 60 to 90 ° C within 2 to 3 hours, while when using dit-butyl peroxide the implementation preferably at 110
bis 150 ° C innerhalb von 1 bis 5 Stunden durchgeführt wird.carried out up to 150 ° C within 1 to 5 hours will.
Der Ablauf der erfindungsgemäßen radikalischen Alkylierung von Adamantan oder 1,3-Dimethyladamantan in der Brückenkopfstellung zeigt, daß die Abgabegeschwindigkeit des Wasserstoffs bei Adamantan oder 1,3-Dimethyladamantan im Vergleich zur Abgabegeschwindigkeit des Wasserstoffs bei C-H-Bindungen in anderen Verbindungen groß ist und daß die Selektivität der Wasserstoffabgabe in den Positionen 1 und 2 weitgehend von der sterischen Konformation der angreifenden Radikale abhängt, da sich nämlich gezeigt hat, daß voluminöse Radikale einen selektiveren Abzug von Wasserstoff in der 1-Position zeigen. Darüber hinaus ist die Übertragung des Adamantylrestes von der 1-Position in die 2-Position vernachlässigbar gering. Es werden ausschließlich 1-1-Addukte erhalten.The course of the radical alkylation according to the invention of adamantane or 1,3-dimethyladamantane in the bridgehead position shows that the rate of release of hydrogen in the case of adamantane or 1,3-dimethyladamantane compared to the rate of release of hydrogen from C-H bonds in other compounds is large and that the selectivity of the hydrogen release in the positions 1 and 2 largely depends on the steric conformation of the attacking radicals, since has shown that bulky radicals show a more selective withdrawal of hydrogen in the 1-position. In addition, the transfer of the adamantyl radical from the 1-position to the 2-position is negligible small amount. Only 1-1 adducts are obtained.
Die Erfindung wird durch das folgende Beispiel näher erläutert.The invention is illustrated in more detail by the following example.
Es wurde eine Mischung aus 16,435 g (0,1 Mol) 1,3-Dimethyladamantan, 0,730 g (5 Millimol) Di-tbutylperoxyd und dem jeweiligen Olefin in einen 100-ml-Kolben gegeben. Das Gemisch wurde dann 5 Stunden lang unter rühren auf 150° C erhitzt. Die Reaktionsprodukte wurden gaschromatographisch analysiert, wobei die in der folgenden Tabelle angegebenen Ergebnisse erhalten wurden.A mixture of 16.435 g (0.1 mol) 1,3-dimethyladamantane, 0.730 g (5 millimoles) di-t-butyl peroxide was obtained and the respective olefin in a 100 ml flask. The mixture then became Heated to 150 ° C for 5 hours while stirring. The reaction products were gas chromatographed analyzed to obtain the results shown in the following table.
1-1-1-1-
AdduktAdduct
(R)(R)
verwendetes
Olefinused
Olefin
Molverhä]tnisa) Molar ratio a )
Ausbeute
an 1-1-Adduktb) yield
to 1-1 adduct b )
Ausbeute
an Olefindiraeremb) yield
an Olefindiraerem b )
1-Hexen 1 91-witches 1 9
10 2010 20
1-Octen 5 151-octene 5 15
• 10 17• 10 17
-C8H,, Cycloocten 5 15-C 8 H ,, cyclooctene 5 15
n> 10 26n> 10 26
~C8H17~ C 8 H 17
a) Dimethyladamantan/Olefin a ) Dimethyladamantane / olefin
b) Die angegebenen Ausbeuten sind bezogen auf die umgewandelten Olefine b ) The yields given are based on the converted olefins
I) Die so erhaltenen Alkyladamantane können als Zwischenprodukte für organische Synthesen verwendet werden, so kann beispielsweise 1-n-Hexyl- oder 1-n-Octyl-adamantan für die Synthese einer Carbonsäure, die als Öl-Zusatz geeignet ist, und ihres Alkali-,I) The alkyl adamantanes thus obtained can be used as Intermediates are used for organic syntheses, for example 1-n-hexyl or 1-n-octyl-adamantane for the synthesis of a carboxylic acid, which is suitable as an oil additive, and its alkali,
-'<> Calcium- oder Magnesiumsalzes verwendet werden, das als Antirostmittel geeignet ist. Außerdem können die n-Alkyladamantane zu den entsprechenden Adamantolen oxydiert werden. Die durch Veresterung dieser Adamantole mit Phosphorsäure oder Schwe-- '<> calcium or magnesium salts are used, which is suitable as an anti-rust agent. In addition, the n-alkyl adamantanes can lead to the corresponding adamantols are oxidized. The esterification of these adamantols with phosphoric acid or sulfur
r> feisäure erhaltenen Esterverbindungen können als hydraulische Öle verwendet werden. Ferner kann das n-Alkyladamantan selbst als Schmiermittel verwendet werden, und n-Alkyladamantanderivate können als Insektizide und als Arzneimittel gegen Grippe ver-Ester compounds obtained from acidic acid can be used as hydraulic oils. Furthermore, this can n-Alkyladamantane itself can be used as a lubricant, and n-Alkyladamantane derivatives can be used as Insecticides and used as anti-flu medicines
Hi wendet werden.Hi.
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DE2452410A DE2452410C3 (en) | 1974-11-05 | 1974-11-05 | Process for the production of bridgehead n-alkylated or cycloalkylated adamantane hydrocarbons |
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DE2452410A1 DE2452410A1 (en) | 1976-05-06 |
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US3382288A (en) * | 1967-02-02 | 1968-05-07 | Sun Oil Co | Alkylation of adamantane hydrocarbons |
-
1974
- 1974-11-05 DE DE2452410A patent/DE2452410C3/en not_active Expired
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Publication number | Publication date |
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