DE2517774C3 - Verfahren zur Herstellung von 4-Aminopyridinen - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von 4-Aminopyridinen

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DE2517774C3 DE19752517774 DE2517774A DE2517774C3 DE 2517774 C3 DE2517774 C3 DE 2517774C3 DE 19752517774 DE19752517774 DE 19752517774 DE 2517774 A DE2517774 A DE 2517774A DE 2517774 C3 DE2517774 C3 DE 2517774C3
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Description

darstellt, bei erhöhter Temperatur umsetzt.
Die Erfindung betrifft ein neues Verfahren zur Herstellung von 4-Aminopyridinen.
Die Verfahrensprodukte dienen insbesondere als Acylierungskatalysatoren oder sind auch als Zwischenprodukte zur Herstellung von Arzneimittelwirkstoffen geeignet.
Für die selektive und beschleunigte Acylierung von Aminen (L. M. Litvinenko et al., C. A. 68, 68325u [1968]) und Alkoholen (W. Steglich und G. Höfle, Angew. Chemie81, 1001 [1969],Tetrahedron Letters4727 [1970] und Synthesis 1972, 619) sind 4-Dialkylaminopyridine und von diesen besonders 4-Dimethylaminopyridin und 4-Pyrrolidinopyridin als Acylierungskatalysatoren (DEOS 19 58 954, DE-OS 21 37 856) gebräuchlich. Die bisher bekannten Darstellungsmethoden für substituierte 4-Aminopyridine gestalten sich jedoch schwierig. Zudem sind die erforderlichen Ausgangsmaterialien nur über mehrere aufwendige Stufen darzustellen. So werden z. B. entweder 4-Chlorpyridin mit Dimethylamin bei 15O0C unter Druck aminiert (L. Pentimalli, Gazz. Chim. hai. 94, 902 [1964]) oder silyüertes 4-Pyridon unter saurer Katalyse mit Aminen, wie z. B. Pyrrolidin, umgesetzt (H. Vorbrüggen, Angew. Chemie 84, 348 [1972]) oder 4-Pyridyl-phenyläther (D. Jerchel et al., Chem. Ber. 91, 1266 [1958]) mit sekundären Aminen in die entsprechenden 4-Dialkylaminopyridine überführt. Während sich nach D. Jerchel et al, primäre aromatische Amine mit 4-Pyridyl-pyridiniumchlorid-hydrochlorid in guten Ausbeuten zu den entsprechenden substituierten 4-Aminopyridinen umsetzen lassen, reagieren primäre aliphatische Amine gar nicht oder nur schlecht und sekundäre aliphatische Amine überhaupt nicht mehr mit 4-Pyridyl-pyridiniumchlorid-hydrochlorid. Aber selbst der aus 4-Pyridyl-pyridiniumchlorid-hydrochiorid gewonnene 4-Pyridyl-phenyläther reagiert nicht problemlos mit sekundären Aminen. So setzt sich N-Methylanilin nach 15stündiger Reaktionszeit nur zu 4% und Diäthylamin nach 8 Stunden Reaktionszeit nur zu 45% des gewünschten substituierten 4-Aminopyridins um.
Es wurde nun gefunden, daß die genannten 4-Aminopyridine in einfacher Weise direkt aus dem leicht zugänglichen 4-Pyridyl-pyridiniumchlorid oder einem Salz davon, vorzugsweise dem Hydrochlorid, durch Umsetzung mit einem ebenfalls leicht zugänglichen geeigneten Säureamid in technisch brauchbarer Weise hergestellt werden können. Durch den Einsatz von Säureamiden primärer oder sekundärer Amine lassen sich alle N-substituierlen 4-Aminopyridine in guten Ausbeuten darstellen, auch die bisher schwer oder überhaupt p.icht zugänglichen N,N-disubstiiuierten 4-Aminopyridine, bei denen obendrein eine weitere Stufe (siehe D. Jerchel auf Seite 1266: zunächst Umsetzung von 4-Pyridyl-pyridiniumchlorid-hydrochlorid in 4-Pyridyl-phenyläther) wegfällt. 4-Piperidinopyridin, das sich nach der Methode von D. Jerchel nicht herstellen läßt, erhält man in 58%iger Ausbeute, wenn man 4-Pyridyl-pyridiniumchlorid-hydrochlorid statt mit Piperidin mit N-Formylpiperidin umsetzt. Durch die vorteilhafte Verwendung neutraler Säureamide an Stelle der basischen Amine in dem bekannten Verfahren vermeidet man weitgehend ein Zersetzen des 4-Pyridyl-pyridiniumchlorid-hydrochlorids, das nach Jerchel unter basischen Bedingungen zu Glutacondialdehyd gespalten wird.
Die Erfindung betrifft somit ein Verfahren zur Herstellung von 4-Aminopyridinen der allgemeinen Formel I,
Ri
R,
in den Ri und R. gleich oder verschieden sind und jeweils ein Wasserstoffatom oder eine niedermolekulare Alkylgruppe oder gemeinsam mit dem N-Atom einen 5- oder 6gliedrigen heterocyclischen Ring, der als zusätzliches Heteroatom ein N-, O- oder S-Atoni enthalten kann, bedeuten,
das dadurch gekennzeichnet ist, daß man 4-Pyridyl-pyridiniumchlorid oder ein Salz davon mit einem Säureamid der allgemeinen Formel II,
Ν—Ζ
(H)
R,
in der R, und Rj die obenangegebene Bedeutung haben und Z die Gruppe
- CO - Rj bedeutet, in der Rj ein Wasserstoffatom, eine niedermolekulare Alkylgruppe und für den Fall, daß R, und R2 gleich sind, die Gruppe
Ri
— N
oder die Gruppe
— PO
darstellt, bei erhöhter Temperatur umsetzt. Mit Ri, Rj und Rj, in der Bedeutung niedere molekulare Alkylgruppen sind geradkettige und verzweigte gesättigte Kohlenwasserstoffreste mit 1-6 C-Atomen, wie z. B. Methyl, Äthyl, Propyl, Isopropyl, Butyl, Isobutyl, sek.-Butyl, Pentyl, Hexyl, tert.-Butyl, insbesondere solche mit 1 — 4 C-Atomen, gemeint. Wenn Ri u..d Rj gemeinsam mit dem Stickstoff einen 5- oder 6gliedrigen heterocyclischen Ring bilden, der zusätzlich ein N-, O- oder S-Heteroatom enthalten kann, so werden darunter hydrierte Heterocyclen verstanden, wie Pyrrolidin, Piperidin, Morpholin und Thiomorpholin.
Als Säureamide der allgemeinen Formel 11 werden insbesondere Amide von mittelstarken und schwachen Säuren, vorzugsweise von Ameisensäure, Essigsäure, Kohlensäure und Phosphorsäure verstanden.
Als Säureamide seien beispielsweise genannt: Dimethylformamid, Dimethylacetamid, Tetramethylharnstoff, Hexamethylphosphorsäuretriamid, N-Formylpyrrolidin, N-Formylpiperidin, N-Formylmorpholin, N-Methylformamid, N-Methylacetamid, Formamid, Harnstoff, Acetamid.
Bei Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dient das eingesetzte Säureamid der allgemeinen Formel Il in der Regel auch gleichzeitig als Lösungsmittel, was nicht ausschließt, daß mau dem Reaktionsgemisch gegebenenfalls zusätzlich ein inertes organisches Lösungsmittel als Verdünnungsmittel bzw. Lösungsvermittler zusetzt. Liegt das Säureamid jedoch in fester Form vor, erfolgt die Umsetzung in der Schmelze oder gegebenenfalls in Gegenwart eines inerten organischen Lösungsmittels. Die Reaktionspartner können in molaren Mengen umgesetzt werden, zweckmäßigerweise jedoch wird das Säureamid im Überschuß, vorzugsweise 1 —5 Äquivalente, eingesetzt. Die Umsetzung erfolgt bei erhöhter Temperatur, z. B. bei der Siedetemperatur des eingesetzten Säureamids oder Lösungsmittels, vorzugsweise bei 120 —22O0C.
Für die Erzielung optimaler Ausbeuten an gewünschtem Verfahrensproduk: ist es zweckmäßig, das während der Umsetzung entstehende Pyridin, z. B. über eine kurze Destillationskolonne, aus dem Reaktionsgemisch kontinuierlich zu entfernen. Die Reaktion ist beendet, wenn etwa 1 Mol gebildetes Pyridin abdestilliert ist Die Isolierung des Verfahrensproduktes erfolgt in üblicher Weise, z. B. indem man dem Reaktionsgemisch wäßriges Alkali im Überschuß, vorzugsweise 2 — 3 Mol, zusetzt und das Verfahrensprodukt durch Wasserdampfdestillation oder erschöpfende Extraktion, z. B. mit Methylenchlorid, abtrennt.
Beispiel 1
229 g (1 Mol) rohes 4-Pyridyl-pyridiniumchlorid-hydrochlorid (Org. Synthesis Coll. Vol. V, 977) wurden in 146,2 g (2 Mol) Dimethylformamid bei ca. 140-1500C gelöst und unter Rühren 2 Stunden bei 1800C Badtemperatur erhitzt, wobei 90 ml rohes Pyridin (Siedepunkt 111-122°C) abdestillierte. Den dunklen Rückstand ließ man mit 100 g NaOH in 1 Liter H2O stehen, filtrierte vom schwarzen unlöslichen Rückstand ab und extrahierte Rückstand und Lösung erschöpfend mit Methylenchlorid. Nach Trocknen der Methylenchloridextrakte (NajSO,i) und Behandlung mit wenig Kohle wurden 68,3 g (56%) rohes 4-Dimelhylaminopyridin erhalten, das nach Umkristallisation aus Diisopropyläther bei 112 - 113° C schmolz.
Beispiel 2
Wie Beispiel 1, nur daß an Stelle von 146,2 g (2 Mol) Dimethylformamid 174 g (2MoI) Dimethylacetamid verwendet wurden. Nach analogem Erhitzen und Aufarbeitung wurden 74,2 g (61%) 5-Dimethylaminopyridin erhalten.
Beispiel 3
Wie Beispiel 1, nur daß an Stelle des Dimethylformamids 2 — 3 Mol Tetramethylharnstoff verwandt wurden. Ausbeute 56% 4-Dimethylaminopyridin vom Schmelzpunkt 112-1130C.
Beispiel 4
229 g (1 Mol) 4-Pjridyl-pyridiniumchlorid-hydrochlorid in 179g (1 Mol) Hexamethylphosphorsäuretriamid wurden unter Rühren und Abdestillieren des Pyridins (40 ml) 1 Stunde auf 2200C erhitzt. Nach Abkühlen nahm man den Rückstand in 500 ml HjO auf und erhitzte 1,5 Stunden auf dem Dampfbad. Die schwach saure Lösung (pH ca. 5) filtrierte man unter ein weiches Faltenfilter und wusch den unlöslichen braunen Anteil zweimal mit jeweils 100 ml 2 N HCI. Das vereinigte Filtrat wurde mit ca. 200 ml 40% KOH stark alkalisch gemacht und erschöpfend mit Methylenchlorid extrahiert. Nach Trocknen (NajSO,i) und Abdampfen kochte man das zurückgebliebene zähe öl (107,59 g) mit 1,5 Liter Diisopropyläther aus und behandelte mit wenig Kohle. Aus dem Filtrat kristallisierten bei 4°C 65,79 g (53,8%) reines 4-Dimethylaminopyridin vom Schmelzpunkt 112— 113°C aus.
Beispiel 5
22,9 g (0,1 Mol) rohes 4-Pyridyl-pyridiniumchlorid-hydrochlorid in 30 g (0,3 Mol) N-Formyl-pyrrolidin wurde·' 3,5 Stunden unter Rühren auf 1800C erhitzt, wobei P>, idin abdestillierte. Der dunkle Rückstand wurde über Nacht mit 250 ml 2 N NaOH stehengelassen und erschöpfend mit Methylenchlorid extrahiert. Die Ex-
trakte ergaben nach Trocknen (Na2SO,f), Kohlebehandlung und Abdampfen 11,5g braunes Öl, das mehrfach mit Methylenchlorid/Hexan ausgekocht wurde. Die Extrakte kristallisierte man aus Hexan um, wobei 8,95 g (60,5%) 4-Pyrrolidino-pyridin vom Schmelzpunkt 55 — 57°C erhalten wurden.
Beispiel 6
22 9 g (0,1 MoI) rohes 4-Pyridyl-pyi idiniumchlorid-hydrochlorid wurden in 33,9 g (0,3 Mol) N-Formyl-piperidin wie in Beispiel 3 beschrieben erhitzt und aufgearbeitet, wobei nach Umkristallisation aus Ligroin 4,35 g (58%) 4-Piperidinopyridin vom Schmelzpunkt 810C erhalten wurden.
Beispiel 7
Völlig analog zu Beispiel 5 und 6 lieferte die Reaktion von 4-Pyridyl-pyridiniumchIorid-i'ydrochlorid mit N-Formyl-morpholin in 59% Ausbeute 4-Morpholinopyridin vom Schmelzpunkt 93 — 95°C (aus Ligroin).
Beispiel 8
344 g (1,5 Mol) rohes 4-Pyridyl-pyridiniumchlorid-hydrochlorid wurden in 241 g (4,2 Mol) N-Methy!formamid unter Rühren 2,5 Stunden auf 1900C erhitzt, wobei
120 ml Pyridin abdestillierten. Nach Abkühlen wurde der schwarze Rückstand in 100 ml 3 N NaOH 16 Stunden stehengelassen und erschöpfend mit Methylenchlorid extrahiert. Nach Trocknen (Na2SO4), Behandlung mit wenig Kohle und Abdampfen erhält man 85 g (52,5%) rohes gelbliches kristallines 4-Methylaminopyridin, das nach Umkristallisation aus Toluol bei
121 -124° C schmolz.
Beispiel 9
Wie Beispiel 8. nur daß a:i Stelle von N-Methyiformamid N-Methylacetamid verwendet wurde. Ausbeute: 53% 4-MethyIaminopyridin. Schmelzpunk! !21 - 124"C.
Beispiel 10
115 g (0,5 Mol) 4-Pyridyl-pyridiniumchlorid-hvdrochlorid wurden in 100 ml (2,5 Mol) Formamid unter Rühren auf 1500C erhitzt, wobei alles in Lösung geht und vorsichtig und langsam auf 180"C erhi;7t wird (Lösung schäumt sehr!) unter Abdestillieren von Pyridin. Nach 1 Stunde bei 1800C wurde abgekühlt, mit einer Lösung von 120 g NaOH in 500 ml H;O 3 Stunden auf dem Dampfbad erhitzt und Mischung über Glaswolle filtriert. Der unlösliche Rückstand wurde mit Methylenchlorid gewaschen und das schwarze alkalische Filirat erschöpfend (koniirtuierlich) mit Methylenchlorid eicirahiert, wobei 24,9 g (53%) 4-Aminopyridin. Schmelzpunkt 156 - 1581· C. erhalten v» urden.
Bespiel 11
Wie Beispiel 7. nur daß Acetamid an Stelle \on Formamid verwendet wurde. Ausbeute an 4-Aminopyridin 58%.
Beispiel 12
Wie in Beispiel 10 beschrieben, wurde 4-Pyridyl-pyridiniumchlorid-hydrochlorid mit 3-5 Äquivalenten Harnstoff umgesetzt, wobei sich ebenfalls unier lebhaftem Schäumen bei 160-180'C in 63% Ausbeute 4-Aminopyridin vom Schmelzpunkt 156 - 158' C bildete.

Claims (1)

  1. Patentanspruch:
    Verfahren zur Herstellung von 4-Aminopyridinen der allgemeinen Formel !,
    R1
    (D
    in der Ri und Rt gleich oder verschieden sind und jeweils ein Wasserstoffatom oder eine niedermolekulare Alkylgruppe oder gemeinsam mit dem N-Atom einen 5- oder 6gliedrigen heterocyclischen Ring, der als zusätzliches Heteroatom ein N-, O- oder S-Alom enthalten kann, bedeuten,
    dadurch gekennzeichnet, daß man 4-Pyridyl-pyridiniumchlorid oder ein Salz davon mit einem Säureamid der allgemeinen Formel 11,
    Ri
    R,
    NZ
    in der Ri und R2 die obenangegebene Bedeutung haben und Z die Gruppe -CO-Rj bedeutet, in der R3 ein Wasserstoffatom eine niedermolekulare Alkylgruppe und für den Fall, daß R, und R2 gleich sind, die Gruppe
    — N
    R,
    oder die Gruppe
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