DE2651984A1 - PROCESS FOR THE PRODUCTION OF N,N-DIMETHYLPIPERIDINIUM CHLORIDE RESPECTIVELY. N,N-DIMETHYLMORPHOLINIUM CHLORIDE - Google Patents
PROCESS FOR THE PRODUCTION OF N,N-DIMETHYLPIPERIDINIUM CHLORIDE RESPECTIVELY. N,N-DIMETHYLMORPHOLINIUM CHLORIDEInfo
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Description
BASF £ktienecesellscaaftBASF £ ktienecesellscaaft
Unser Zeichen: O.Z. 32 292 Sws/DK 6700 Ludwigshafen, 12.II.1976Our reference: O.Z. 32 292 Sws / DK 6700 Ludwigshafen, 12.II.1976
Verfahren zur Herstellung von NjN-Dimethylpiperidiniumchlorid bzw. NjN-Dimethylmorpholiniumchlorid Process for the production of NjN-dimethylpiperidinium chloride or NjN-dimethylmorpholinium chloride
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von NjN-Dimethylpiperidiniumchlorid bzw. Ν,Ν-Dimethylmorpholiniumchlorid aus den entsprechenden Monomethy!verbindungen und Methylchlorid in Gegenwart von Wasser.The present invention relates to a process for the preparation of NjN-dimethylpiperidinium chloride or Ν, Ν-dimethylmorpholinium chloride from the corresponding monomethyl compounds and methyl chloride in the presence of water.
Es ist bekannt, Ν,Ν-Dimethylpiperidiniumchlorid bzw. N,N-Dimethylmorpholiniumchlorid als Mittel zur Beeinflussung des Wachstums von Pflanzen zu verwenden (DT-PS 16 42 215 und DT-OS 22 07 575). Sie werden in Form einer wäßrigen Lösung zur Anwendung gebracht. Ihre Herstellung erfolgt in bekannter Weise durch Überführung von N,N-Dimethylpiperidiniumjodid bzw. Ν,Ν-Dimethylmorpholiniumjodid in die entsprechenden Chloride (HeIv. Chim. Acta 39, 399 (1956) bzw. Chem. Ber. 22, 2091 (I889)).It is known Ν, Ν-dimethylpiperidinium chloride or N, N-dimethylmorpholinium chloride to use as a means for influencing the growth of plants (DT-PS 16 42 215 and DT-OS 22 07 575). she are applied in the form of an aqueous solution. They are produced in a known manner by converting N, N-dimethylpiperidinium iodide or Ν, Ν-dimethylmorpholinium iodide in the corresponding chlorides (HeIv. Chim. Acta 39, 399 (1956) or Chem. Ber. 22, 2091 (1889)).
Es wurde nun gefunden, daß man Ν,Ν-Dimethylpiperidiniumchlorid bzw. Ν,Ν-Dimethylmorpholiniumchlorid aus N-Methylpiperidin bzw. N-Methylmorpholin leicht und in ausgezeichneten Ausbeuten erhält, wenn man die Monomethy!verbindungen mit Methylchlorid in Gegenwart von Wasser als Verdünnungsmittel bei einer Temperatur von 0 bis 1000C und einem Druck von 1 bis 7 bar umsetzt.It has now been found that Ν, Ν-dimethylpiperidinium chloride or Ν, Ν-dimethylmorpholinium chloride from N-methylpiperidine or N-methylmorpholine easily and in excellent yields if the monomethyl compounds with methyl chloride in the presence of water as a diluent a temperature of 0 to 100 0 C and a pressure of 1 to 7 bar.
Das ist überraschend und war nicht vorherzusehen, weil Methylierungen mit Methylchlorid bisher entweder in nichtwäßrigen Lösungsmitteln durchgeführt wurden oder wenn Wasser als Verdünnungsmittel verwendet wurde, dann wurden Temperaturen (1200C), die weit über der Raumtemperatur liegen, und starke Drücke (20 bis 60 bar) verwendet. This is surprising and was not foreseeable because methylations were performed with methylene chloride previously either in non-aqueous solvents or when water was used as a diluent, were then temperatures (120 0 C), which are far above the room temperature and high pressures (20 to 60 bar) is used.
Das erfindungsgemäße Verfahren hat zwei wesentliche Vorteile: Erstens ist durch die Verwendung von Wasser als VerdünnungsmittelThe method according to the invention has two main advantages: First is through the use of water as a diluent
455/76 - 2 -455/76 - 2 -
809820/0384809820/0384
- £ - O.Z. 32 292- £ - O.Z. 32 292
das Verfahren sehr einfach und damit sehr wirtschaftlich, da die wäßrige Lösung der Endprodukte direkt zur biologischen Anwendung kommen kann. Zweitens erlaubt die Umsetzung bei Normaldruck bzw. wenig erhöhtem Druck die Verwendung von preiswerten serienmäßigen Rührbehältern, da diese normalerweise, auch wenn sie für drucklose Reaktionen bestimmt sind, aus Sicherheitsgründen für einen Druck von 4 bis 7 bar ausgelegt werden.the process is very simple and therefore very economical, since the aqueous solution of the end products is directly used for biological purposes can come. Second, the implementation at normal pressure or slightly increased pressure allows the use of inexpensive standard ones Stirred vessels, as these normally, even if they are intended for pressureless reactions, for safety reasons for a pressure from 4 to 7 bar.
Die Umsetzung kann für den Fall der Verwendung von N-Methylpiperidin durch die folgende Formel wiedergegeben werden:The reaction can be carried out in the case of using N-methylpiperidine can be represented by the following formula:
< N-CH,+CH,C1 > < N ^ Cl<N-CH, + CH, C1> < N ^ Cl
σ*'σ * '
Im Vergleich zu bekannten Verfahren liefert das erfindungsgemäße Verfahren auf einfacherem und wirtschaftlicherem Wege die gewünschten quaternären Ammoniumchloride in guter Ausbeute und hoher Reinheit. Während die bekannten Verfahren umständlich waren, weil sie zweistufig durchgeführt werden mußten, wird nach dem erfindungsgemäßen Verfahren die Umsetzung in einem Schritt durchgeführt.Compared to known methods, the inventive method provides Process in a simpler and more economical way the desired quaternary ammonium chlorides in good yield and high Purity. While the known methods were cumbersome because they had to be carried out in two stages, is according to the invention Procedure carried out the implementation in one step.
Ausgangsstoffe des Verfahrens sind N-Methylpiperidin, N"-Methylmorpholin und Methylchlorid. Sie werden beispielsweise in etwa äquivalenten Mengen verwendet, gegebenenfalls mit einem geringen Überschuß an Methylchlorid.The starting materials for the process are N-methylpiperidine and N "-methylmorpholine and methyl chloride. They are used, for example, in approximately equivalent amounts, optionally with a slight excess of methyl chloride.
Die Umsetzung kann beispielsweise folgendermaßen durchgeführt werden: In dem Reaktionsbehälter werden Wasser und das Monomethylamin vorgelegt, die Mischung wird auf die gewünschte Reaktionstemperatur erwärmt und dann mit Methylchlorid behandelt. Vorteilhaft werden die Reaktionskomponenten dabei miteinander vermischt, beispielsweise durch Rühren. Nach dem Ende der Reaktion wird die Reaktionslösung auf Raumtemperatur abgekühlt und danach mit Wasser auf die gewünschte Wirkstoffkonzentration verdünnt.The implementation can be carried out, for example, as follows: Water and the monomethylamine are placed in the reaction vessel, the mixture is heated to the desired reaction temperature and then treated with methyl chloride. Become beneficial the reaction components are mixed with one another, for example by stirring. After the end of the reaction, the reaction solution is cooled to room temperature and then with water to the desired concentration of active ingredient diluted.
Die Konzentration der Monomethy!amine im Wasser bei Beginn der Umsetzung kann in weiten Grenzen variiert werden. Bevorzugt werdenThe concentration of the monomethyl amines in the water at the start of the reaction can be varied within wide limits. To be favoured
8G982G/Q3848G982G / Q384
O. Z. 32 292O. Z. 32,292
solche Konzentrationen verwendet, die nach beendeter Reaktion Konzentrationen der Endprodukte liefern, die geringfügig über der Konzentration der zum Verkauf bestimmten wäßrigen Lösungen liegen. Man kann aber auch mit verdünnterer wäßriger Lösung beginnen und nach beendeter Umsetzung einen Teil des verwendeten Wassers abdestillieren, ohne daß die Qualität der Endprodukte darunter leidet. Die Konzentration der Monomethy1amine im Wasser darf auch ohne weiteres so hoch sein, daß sie von Anfang an oder während der Umsetzung nicht vollständig gelöst sind.those concentrations are used which are the concentrations after the reaction has ended of the end products which are slightly above the concentration of the aqueous solutions intended for sale. But you can also start with a more dilute aqueous solution and, after the reaction has ended, distill off some of the water used, without the quality of the end products suffering. The concentration of monomethylamines in the water is also allowed can easily be so high that they are not completely dissolved from the start or during the reaction.
Da Methylchlorid ein Gas ist, arbeitet man zweckmäßigerweise in einer geschlossenen Apparatur. Beim erfindungsgemäßen Verfahren kann man drucklos oder mit Druck arbeiten. Mit Druck verläuft die Reaktion etwas schneller. Arbeitet man ohne überdruck, so ist es zweckmäßig, vor dem Einleiten des Methylchlorids in den Reaktionsbehälter diesen durch teilweises Evakuieren weitgehend luftfrei zu machen und dann durch Einleiten von Methylchlorid in den Behälter den gewünschten Druck einzustellen.Since methyl chloride is a gas, it is best to work in a closed apparatus. In the method according to the invention you can work without pressure or with pressure. The reaction is a little faster with pressure. If you work without overpressure, it is It is expedient to close the reaction vessel largely free of air by partial evacuation before the methyl chloride is introduced into the reaction vessel and then set the desired pressure by introducing methyl chloride into the container.
Arbeitet man während der Umsetzung bei konstantem Druck, dann kann man an der Menge des zugeführten Methylchlorids den Portgang der Umsetzung verfolgen.If you work at constant pressure during the implementation, then you can follow the course of the reaction on the amount of methyl chloride fed in.
Die Umsetzung wird bei einer Temperatur von O bis IGO0C, Vorzugs-* ' weise bei mindestens 200C, zweckmäßig 30 bis 80°C, insbesondere HO bis 600C, diskontinuierlich oder kontinuierlich durchgeführt.The reaction is carried out at a temperature of O to IGO 0 C, preference * ', at least 20 0 C, conveniently 30 to 80 ° C, in particular HO to 60 0 C, batchwise or continuously.
Die Zeitdauer der Umsetzung ist für die Qualität der Endprodukte ohne Bedeutung. Man kann deshalb die Reaktionszeit nach dem Gesichtspunkt der größten Wirtschaftlichkeit einstellen. So kann es z.B. gegebenenfalls günstiger sein drucklos zu arbeiten, weil nur ein Behälter für das drucklose Arbeiten zur Verfügung steht· und dafür eine längere Reaktionszeit in Kauf zu nehmen.The duration of the implementation is irrelevant for the quality of the end products. One can therefore adjust the response time according to the point of view set the greatest economic efficiency. For example, it may be cheaper to work without pressure because only a container for pressureless work is available · and a longer reaction time has to be accepted for this.
Am Ende der Reaktion wird kein Methylchlorid mehr aufgenommen und die Reaktionslösung besitzt einen pH-Wert von 6-7. Sie stellt dann eine klare, praktisch farblose Flüssigkeit dar.At the end of the reaction, no more methyl chloride is taken up and the reaction solution has a pH of 6-7. She poses then a clear, practically colorless liquid.
-U-809820/0384 -U- 809820/0384
- Mr - O.Z. 32 292 - Mr - OZ 32 292
Die erfindungsgemäße Umsetzung verläuft praktisch vollständig zu den gewünschten Endprodukten, d.h. es entstehen keine Nebenprodukte, wodurch die Ausbeute praktisch quantitativ ist.The reaction according to the invention is practically complete the desired end products, i.e. there are no by-products, which means that the yield is practically quantitative.
Die einzigen Nebenprodukte, die gegebenenfalls auftreten können, stammen aus Verunreinigungen der Ausgangsstoffe. Wenn z.B. das N-Methylpiperidin noch geringe Mengen unsubstituiertes Piperidin enthält, so entsteht durch die Umsetzung mit Methylchlorid N-Methylpiperidinhydrochlorid, welches wegen der Hydrochloridbildung nicht weiter methyliert wird. Setzt man der Ausgangs lösung basische Stoffe zu, die aus Aminhydrochloriden die entsprechenden Amine in Freiheit setzen, z.B. Natriumhydroxid, so kann man die oben beschriebene Entstehung des Hydrochlorids des tertiären Amins verhindern. Wenn die Entstehung des aus dem AminhydrοChlorid und dem basischen Zusatzstoff entstehenden Metallchlorids nicht stört, kann man das Verfahren unter Umständen noch wirtschaftlicher . machen, indem man von unreinen Ausgangsaminen ausgeht. Wenn auch eine größere Menge Metallchlorid nicht stört, kann man sogar von Anfang an von den sekundären Aminen, d.h. von Piperidin bzw. Mor-. pholin, ausgehen und diese unter den oben beschriebenen Reaktionsbedingungen in Gegenwart eines Äquivalents eines basischen Zusatzstoffes mit Methylchlorid umsetzen. Man erhält dann als Endprodukt eine wäßrige Lösung einer Mischung aus einem Mol quaternärem Ammoniumchlorid und einem Äquivalent Metallchlorid.The only by-products that can possibly occur originate from impurities in the starting materials. For example, if that N-methylpiperidine still contains small amounts of unsubstituted piperidine contains, the reaction with methyl chloride produces N-methylpiperidine hydrochloride, which is due to the formation of the hydrochloride is not further methylated. If one sets the starting solution basic substances that release the corresponding amines from amine hydrochlorides, e.g. sodium hydroxide, can be used Prevent the formation of the hydrochloride of the tertiary amine described above. If the emergence of the amine hydrochloride and If the metal chloride produced by the basic additive does not interfere, the process can be even more economical under certain circumstances. by starting with impure starting amines. If also a larger amount of metal chloride does not interfere, one can even from the beginning of the secondary amines, i.e. from piperidine or Mor-. pholine, go out and this under the reaction conditions described above in the presence of an equivalent of a basic additive react with methyl chloride. An aqueous solution of a mixture of one mole of quaternary is then obtained as the end product Ammonium chloride and one equivalent of metal chloride.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist auch deshalb fortschrittlich, weil es sehr umweltfreundlich ist. Feste oder flüssige Abfallstoffe entstehen überhaupt nicht, da die Reaktionslösung direkt das gewünschte Endprodukt ist. Gasförmige Emissionen lassen sich weitgehend vermeiden, wenn man das Entleeren des Reaktionsbehälters und das Beschicken desselben mit den Ausgangsstoffen ohne vorhergehende Belüftung des Behälters vornimmt, was mit Hilfe von Pumpen problemlos durchzuführen ist.The method according to the invention is therefore also progressive, because it is very environmentally friendly. Solid or liquid waste does not arise at all, as the reaction solution directly does desired end product is. Gaseous emissions can largely be avoided by emptying the reaction vessel and charging the same with the raw materials without the preceding Ventilation of the container makes what can easily be done with the help of pumps.
Da die wäßrige Lösung nach beendeter Umsetzung etwas Methylchlorid enthält, kann diese Lösung unter Umständen als Emissionsquelle von Verunreinigungen betrachtet werden. Für diesen Fall kann manSince the aqueous solution after the reaction has ended, some methyl chloride contains, this solution may be a source of emissions be considered of impurities. In this case you can
- 5 809820/0384 - 5 809820/0384
- # - O. Z. 32 292- # - O. Z. 32 292
die Lösung nach beendeter Umsetzung über einen Verdampfer oder eine Destillationskolonne führen und damit die Reaktionslösung vom Methylchlorid befreien. Das so erhaltene wäßrige Destillat kann dann wieder der folgenden Produktionscharge als Verdünnungsmittel zugeführt werden.lead the solution after completion of the reaction through an evaporator or a distillation column and thus the reaction solution from Free methyl chloride. The aqueous distillate thus obtained can then be used again as a diluent in the following production batch are fed.
Sowohl Ν,Ν-Dimethylpiperidiniumchlorid als auch Ν,Ν-Dimethylmorpholiniumchlorid können in der gleichen Apparatur hergestellt werden, was unter Umständen von wirtschaftlicher Bedeutung ist. Bei Bedarf können auch beide Produkte gemeinsam in Mischung hergestellt werden, was durchaus sinnvoll sein kann, weil die beiden Produkte bei einigen Pflanzenkulturen mit besonderem Erfolg auch gemeinsam angewendet werden können.Both Ν, Ν-dimethylpiperidinium chloride and Ν, Ν-dimethylmorpholinium chloride can be produced in the same apparatus, which may be of economic importance. at If necessary, both products can also be produced together in a mixture, which can be quite useful because the two products can also be used together with particular success in some plant crops.
Möchte man die beiden Produkte als feste kristalline Stoffe isolieren, so gelingt das leicht durch Eindampfen der entsprechenden wäßrigen Lösungen. Man erhält sie als farblose, grobe Kristalle hoher Reinheit mit einem Schmelzpunkt oberhalb 3000C.If you want to isolate the two products as solid crystalline substances, you can do this easily by evaporating the corresponding aqueous solutions. They are obtained as colorless, coarse crystals of high purity with a melting point above 300 ° C.
AusführungsbeispielEmbodiment
In einem Rührgefäß, welches mit einem Heizmantel versehen und ein Volumen von 100 Volumenteilen besitzt, wurden 30 Volumenteile Wasser und 15,6 Gewichtsteile N-Methylpiperidin eingefüllt (Volumenteile verhalten sich zu Gewichtsteilen wie Liter zu Kilogramm). Die Apparatur wurde evakuiert und auf 50° erwärmt. Bei dieser Temperatur wurden über einen Durchflußmesser maximal 1000 Volumenteile Methylchlorid pro Stunde zugeführt und die Mischung gerührt.In a stirred vessel, which is provided with a heating jacket and has a volume of 100 parts by volume, 30 parts by volume Filled with water and 15.6 parts by weight of N-methylpiperidine (parts by volume relate to parts by weight as liters to kilograms). The apparatus was evacuated and heated to 50 °. At this Temperature were a maximum of 1000 parts by volume via a flow meter Methyl chloride fed in per hour and the mixture was stirred.
Nach etwa 2 Stunden wurde ein Druck von 2 bar erreicht und dieser durch ständige kontrollierte Zugabe von Methylchlorid auf gleicher Höhe gehalten.After about 2 hours, a pressure of 2 bar was reached and this was maintained by constant, controlled addition of methyl chloride Height held.
Der Heizmantel wurde während der Reaktion mit Wasser von 55°C beschickt, womit die Innentemperatur auf 49 - 500C gehalten werden konnte.The heating mantle was charged during the reaction with water of 55 ° C, whereby the internal temperature at 49-50 0 C was maintained.
- 6 809820/0384 - 6 809820/0384
- «θ* - O.Z. 32 292- «θ * - O.Z. 32 292
Nach 7,25 Stunden blieb der Druck ohne weiteres Zuleiten von Methylchlorid konstant. Es wurde noch 0,75 Stunden nachgerührt und dann die Apparatur so entleert, daß das Bodenventil gerade noch bedeckt blieb und damit der Behälter nicht entspannt wurde.After 7.25 hours, the pressure remained constant without further addition of methyl chloride. The mixture was stirred for a further 0.75 hours and then emptied the apparatus so that the bottom valve was just covered and so that the container was not depressurized.
Die so erhaltene Lösung war eine gelbliche klare Flüssigkeit, zeigte einen pH-Wert von 6,9 und enthielt nach einer Gehaltsbestimmung, bei der das Ν,Ν-Dimethylpiperidiniumchlorid als Tetraphenylboratkomplex ausgefällt und gravimetrisch bestimmt wurde, 0,46 Gewichtsteile pro 1 Volumenteil. Die Ausbeute war damit quantitativ. The solution thus obtained was a yellowish clear liquid, showed a pH of 6.9 and, according to a content determination, contained the Ν, Ν-dimethylpiperidinium chloride as a tetraphenylborate complex precipitated and determined gravimetrically, 0.46 parts by weight per 1 part by volume. The yield was thus quantitative.
Der Verbrauch an Methylchlorid entsprach einem Molverhältnis N-Methylpiperidin zu Methylchlorid von 1 : 1,02.The consumption of methyl chloride corresponded to a molar ratio of N-methylpiperidine to methyl chloride of 1: 1.02.
Völlig analog erhält man aus N-Methylmorpholin und Methylchlorid Ν,Ν-Dimethylmorpholiniumchlorid, wobei die Reaktionszeit 14 Stunden beträgt.Completely analogously, one obtains from N-methylmorpholine and methyl chloride Ν, Ν-dimethylmorpholinium chloride, the reaction time being 14 hours amounts to.
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Gould, Mechanismus und Struktur in der organi- schen Chemie, 1964, Seite 67 * |
Houben-Weyl, Methoden der organischen Chemie, Band XI, 1, 1957, Seiten 26 und 28 * |
Wagner-Zook, Synthetic Organic Chemistry, 1953, Seite 668 * |
Weygand - Hilgetag, Organisch-Chemische-Experi- mentierkunst, 1970, Seite 469 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
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