DE2744307A1

DE2744307A1 - 5-alkyliden-hydantoine und verfahren zu ihrer herstellung

Info

Publication number: DE2744307A1
Application number: DE19772744307
Authority: DE
Inventors: Roger Robert Gaudette
Original assignee: WR Grace and Co
Current assignee: WR Grace and Co
Priority date: 1976-10-07
Filing date: 1977-10-01
Publication date: 1978-04-13
Also published as: IT1089002B; JPH0260668B2; JPS5346977A; GB1550994A; SE7711162L; CA1096389A; FR2397406A1

Description

Die Erfindung betrifft 5-Alkyliden-hydantoine und Verfahren zu ihrer Herstellung.

Gemäß Kirk-Othmer, Encyclopedia of Chemical Technology, 2. Auflage, 1966, Band 11, Seiten 144 bis 145 verläuft die Umsetzung von Hydantoinen mit aromatischen oder heterocyclischen Aldehyden an der C-5-Stellung und führt gemäß folgendem Reaktionsschema zu 5-Alkyliden-hydantoinen.

-CO

HN WH + RCHO-> 'CO

(A)

OH
RCH CH CO

HN

NH

RCH = C-

HN

(B)

(C)

-CO

NH

(D)

wobei R einen Phenyl-, substituierten Phenyl-, Furyl-, Pyrryl-, Pyridyl-, Chinolyl- oder Indolylrest darstellt, während die Umsetzung von Hydantoinen mit aliphatischen Aldehyden mit unterschiedlichem Erfolg verläuft. Ferner wurden verschiedene cyclische Ketone oder Ketoverbindungen, einschließlich Cyclohexanon, Isatin und 2,4,5-Imidazolidintrion (Parabansäure) erfolgreich mit Hydantoinen zu Verbindungen kondensiert, die zu den oben unter (D) analog sind.

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In J. Pharm. Soc. Japan, Band 69 (1949), Seiten 294 bis 297 und in Chemical Abstracts, Band 44 (1950), Spalte 2513e ist die Herstellung von 5-Isopropyliden-hydantoin der Formel

CH.,

c-o

durch Erhitzen von S-Benzyl-dl-penicillamin-hydantoin mit 15 %-igem Natriumhydroxid und anschließende Neutralisation mit HCl beschrieben.

Die US-Patentschrift 2 861 079 erläutert ferner ein Verfahren zur Herstellung bestimmter ungesättigter Hydantoine durch Umsetzung eines Hydantoins mit einem Aldehyd, der mindestens 4 Kohlenstoffatome enthält, in Gegenwart von (a) Wasser und/oder eines niederen Alkohols und (b) eines Monoalkanolamins mit 2 bis 4 Kohlenstoffatomen.

Die Herstellung von 5-Isopropyliden-hydantoin durch Umsetzung von Aceton und 2-Thiohydantoin in Piperidin unter Bildung von 5-Isopropyliden-2-thiohydantoin, das anschließend mit Chloressigsäure entschwefelt wird, ist in Journal Chemical Society, 1955, Seiten 2265 bis 2273 und in Chemicals Abstracts, Band 50 (1956), Spalten 8602g und 8603b beschrieben. Die erfindungs-

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gemäßen sekundären 5-Alkyliden-hydantoine eignen sich für die Herstellung von ei -Ketocarbonsäuren gemäß dem Verfahren der Patentanmeldung (unsere Nr. 14395).

C^--Ketocarbonsäuren, die vorliegend auch als " oC-Ketosäuren" oder "Ketosäuren" bezeichnet werden, haben viele Anwendungsmöglichkeiten.

1. Ketosäuren sind brauchbare Ausgangsstoffe für die Herstellung von Aminosäuren, vergl. Yakabson und Mitarbeiter, Biokhimya, Band 14 (1949), Seiten 14 bis 19; Chemical Abstracts, Band 43 (1949), Spalte 5O84d; Sakurai, J. Biochem. (Tokyo), Band 45 (1958), Seiten 379 bis 385; Chemical Abstracts, Band 52 (1958), Spalte 18537h; japanische Patentschrift 18 711 (1962); Chemical Abstracts, Band 59 (1963), Spalte 1166Op und japanische Patentschrift 6884 (1963) sowie Chemical Abstracts, Band 59 (1963), Spalte 11662d.

2. Ketosäuren stellen brauchbare Arzneimittel zur Behandlung der Urämie dar, die die Proteinsynthese fördern und die Harnstoffbildung unterdrücken, vergl. DT-OS 2 335 215 (1974) .

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3. Ketosäuren stellen Katalysatoren für die Copolymerisation ungesättigter Monomerer dar, vergl. die bekanntgemachte niederländische Patentanmeldung 298 715, Chemical Abstracts, Band 64 (1966), Spalte 6842d und britische Patentschrift 1 018 109 (1966) .

4. Ketosäuren eignen sich als Haarbehandlungsmittel, um das Haar gegen Hydroperoxide zu schützen, vergl. DT-AS 1 158 (1963).

Die Erfindung stellt neue Hydantoine der allgemeinen Formel

I I
mi ν—χ

zur Verfügung, in der R die Methylgruppe und X die Phenylgruppe oder R die Ethylgruppe und X Wasserstoff oder die Phenylgruppe ist, d.h. Verbindungen der Formeln:

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CH C

³ Il U-N

c c-o

CH₀CH. ι 2 3

CH^ C

³ Il

c=o

H-N

, und

CIl-

H-

C=O

N-H

Die Erfindung umfaßt auch ein Verfahren zur Herstellung von Hydantoinen der allgemeinen Formel κ

CU	— (: I	j/	C Il	c-o
	I1 C ~	Il O	N-X
	I H-N

in der R eine Alkylgruppe mit 1 oder 2 Kohlenstoffatomen und X Wasserstoff oder eine Phenylgruppe ist, das darin besteht, daß man ein Hydantoin der allgemeinen Formel

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I
H-C C-O

I I

H--N N-X

Il

in Gegenwart von Ammoniak oder eines primären Amins mit einem pK.-Wert zwischen 3 und 5 als Katalysator mit einem Keton der allgemeinen Formel

0
CH₃-C-R

umsetzt. Der Katalysator wird in einer die Bildung des gewünschten Hydantoins begünstigenden Menge verwendet. Das erhaltene Hydantoin kann z.B. durch Kristallisation and nachfolgendes Filtrieren, Zentrifugieren oder Abdekantieren und, falls gewünscht, Trocknen gewonnen werden.

Als Katalysator wird Ammoniak oder ein primäres Amin mit einem pK.-Wert zwischen 4 und 4,6 bevorzugt, oder ein Amin mit mindestens einer primären und mindestens einer sekundären oder tertiären Aminogruppe im Molekül. Besonders bevorzugte Katalysatoren sind Ammoniak, Ethylamin, Isopropylamin, Monoethanolamin, Ethylendiamin oder Triethylendiamin (1 ,3-Propandiamin) .

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Andere für das erfindungsgemäße Verfahren brauchbare Katalysatoren sind z.B. die folgenden:

Methylamin n-Propylamin n-Butylamin Isobutylamin sek.-Butylamin tert.-Butylamin n-Amylamin Isoamylamin Diethylentriamin Benzylamin Allylamin Amylamine (gemischte Isomere) Cyclohexylamin 1,3-Dimethylbutylamin 2-Aminoheptan 2-Amino-4-methylhexan 1,4-Dimethylpentylamin 2-Ethylhexylamin 1-Cyclopentyl-2-aminopropan 1,1,3, 3-Tetramethylbutylamin

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Primen 81-R (hauptsächlich tert.-C₁₂H₂₅NH₃ bis tert.-C₁₄H₃₉NH₂)

Primen JM-T (hauptsächlich tert.-C₁₈H₃₇NH₃ bis tert.-C₃₃H₄₅NH₂)

1-Amino-2-propanol 2-Amino-1-butanol 2-Amino-2-methy1-1-propanol 2-Amino-2-methyl-1,3-propandiol 2-Amino-2-ethyl-1,3-propandiol N-Aminoethy!ethanolamin 2-Amino-2-(hydroxymethyl)-1,3-propandiol Dimethylaminopropylamin Diethylaminopropylamin Triethylentetramin Tetraethylenpentamin Propylendiamin Imino-bis-propylamin primäre Octylamine primäre Decylamine primäre Dodecylamine primäre Tetradecylamine primäre Hexadecylamine primäre Octadecylamine

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Das erfindungsgemäße Verfahren kann in Gegenwart eines flüssigen polaren Verdünnungsmittels durchgeführt werden, z.B. von Wasser, Glycerin, Dimethylformamid, Dimethylsulfoxid, eines flüssigen Alkanols, z.B. Methanol, Ethanol, Propyl- und Butylalkoholen; eines flüssigen Glykols, z.B. Ethylenglykol, Propylenglykol oder eines Butylenglykols; eines flüssigen Äthers, z.B. von 1,4-Dioxan oder einem flüssigen Glykoläther, wie Diethylenglykol und Dipropylenglykol; eines flüssigen Esters, wie Ethylacetat, Propylacetat oder Butylpropionat; Triethanolamin, Diethylsulfoxid, Diethylformamid oder einer Mischung aus Wasser und einem Alkanol, vorzugsweise einem wasserlöslichen Alkanol.

Erfindungsgemäß ist ein polares Verdünnungsmittel "flüssig", wenn es bei 60 bis 80°C (oder 65 bis 70°C) frei fließt, obwohl es bei niedrigerer Temperatur fest sein kann.

Andere verwendbare flüssige, polare Verdünnungsmittel umfassen sekundäre und tertiäre Amine (einschließlich sekundärer und tertiärer Alkanolamine), die bei etwa 60 bis 80⁰C oder 65 bis 75°C flüssig sind und keine primären Aminogruppen enthalten. Solche Amine sind z.B.:

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Pyridin Piperidin Diethanolamin Triethanolamin N-Methy!ethanolamin N,N-DimethyIethanolamin N,N-Diethylethanolamin N,N-DiisopropyIethanolamin

N-Methy!diethanolamin Diisopropanolamin Triisopropanolamin N-Ethy!diethanolamin N-Buty!ethanolamin N,N-Dibuty!ethanolamin Ν,Ν-Dibutylisopropanolamin N ,N-Di(2-ethylhexy1)-ethanolamin

Sekundäre und tertiäre aromatische Amine, die keine primären Aminogruppen enthalten und bei etwa 60 bis 8O°C oder 65 bis 75°C flüssig sind, können ebenfalls als polare Verdünnungsmittel im erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzt werden.

Die bevorzugten polaren Verdünnungsmittel sind Wasser, Dimethylformamid, eine Mischung aus Wasser und einem niederen Alkanol, z.B. einem Alkanol mit 7 oder weniger Kohlenstoffatomen, und Piperidin. Das Gewichtsverhältnis Wasser zu niederem Alkanol ist nicht kritisch und kann von etwa 1:10 000 (oder weniger) bis etwa 1:0,0001 (oder mehr) variieren. Ein Verdünnungsmittel ist für das erfindungsgemäße Verfahren jedoch nicht notwendig.

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Dieses Verfahren kann unter verringertem Druck durchgeführt werden, wenn keine stark flüchtigen Materialien vorhanden sind bzw. wenn Vorrichtungen vorgesehen sind, um die flüchtigen Substanzen zu gewinnen und zurückzuführen. Die Umsetzung kann auch bei erhöhtem Druck durchgeführt werden, z.B. bei etwa 1,2 bis 4 oder 5 Atmosphären oder bei noch höherem Druck. Erhöhter Druck ist besonders dann zweckmäßig, wenn ein flüchtiges Verdünnungsmittel, wie Diethyläther oder ein flüchtiger Katalysator, wie Ammoniak oder Methylamin verwendet werden. Dennoch bevorzugt man im allgemeinen die Durchführung der Umsetzung bei etwa Atmosphärendruck, d.h. etwa 760 mmHg absolut. Rückflußeinrichtungen sind erwünscht, um einen Verlust an Verdünnungsmittel oder mindestens eines Reaktionsteilnehmers zu verhindern, wenn man bei atmosphärischem Druck arbeitet.

Bei Verwendung eines polaren Verdünnungsmittel liegt das Molverhältnis Hydantoin zu Katalysator (Ammoniak oder primäres Amin mit einem pK, -Wert von etwa 3 bis 5) zu Keton im allgemeinen bei 1:0,1 bis 10:0,5 bis 4 und vorzugsweise bei 1:0,1 bis 2:0,8 bis 2. Diese Werte sind jedoch nicht kritisch. Die Bezeichnung "Mol" hat vorliegend die allgemein anerkannte Bedeutung.

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Wenn kein polares Verdünnungsmittel eingesetzt wird, beträgt das Molverhältnis Hydantoin zu Katalysator zu Keton im allgemeinen 1:4 bis 10:0,5 bis 4; auch diese Werte sind nicht kritisch.

Die Verweil- oder Reaktionszeit beträgt gewöhnlich etwa 1 bis 8 Stunden und vorzugsweise 1,5 bis 3 Stunden.

Reaktionstemperaturen von 50 bis 150⁰C oder etwas höher sind anwendbar. Die bevorzugte Reaktionstemperatur beträgt 80 bis 100°C. Die angegebenen Temperaturen sind jedoch nicht kritisch.

Wenn ein flüssiges polares Verdünnungsmittel verwendet wird, werden im allgemeinen 150 bis 1000 ml Verdünnungsmittel je Mol Ausgangshydantoin und vorzugsweise etwa 200 bis 500 ml Verdünnungsmittel je Mol Ausgangshydantoin eingesetzt. Auch diese Mengen sind nicht kritisch.

Im erfindungsgemäßen Verfahren fällt das gebildete Hydantoin im allgemeinen aus dem Reaktionsgemisch aus, wenn man dieses kühlt, z.B. auf 5 bis 35 und vorzugsweise auf 15 bis 25°C. Das ausgefällte Produkt kann z.B. durch Filtrieren, Abdekantieren oder Zentrifugieren abgetrennt und gewonnen werden. Wenn nur ein Teil des als Produkt entstehenden Hydantoins

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ausfällt, kann man es von der Mutterlauge abtrennen und die Mutterlauge dann zur Ausfällung weiteren Produkts ansäuern. Alternativ und insbesondere dann, wenn kein gebildetes Hydantoin beim Kühlen aus dem Reaktionsgemisch ausfällt, kann man das gekühlte Reaktionsgemisch direkt ansäuern, um eine Ausfällung herbeizuführen.

Das Reaktionsgemisc oder die von ausgefälltem Produkt abfiltrierte oder abzentrifugierte Flüssigkeit kann, wie z.B. in den Beispielen 3, 4, 5, 8, 10, 12 und 13, mit Chlorwasserstoffsäure oder Schwefelsäure oder einer anderen starken Säure zur Einstellung des pH-Wertes auf 0,5 bis 5 und vorzugsweise auf 2 bis 4 angesäuert werden, wobei man vor, während oder nach der Zugabe der Säure Wasser zufügt. Der vorliegend verwendete Ausdruck "starke Säure" bezeichnet eine Ionisierungskonstante Ka von mindestens etwa 10 . Wenn das System, dem Säure zugefügt wird, bereits Wasser enthält, kann eine weitere Zugabe von Wasser unterlassen werden. Es ist zweckmäßig, wenn während des Ansäuerns etwa 150 bis 1000 ml und vorzugsweise 200 bis 500 ml Wasser je Mol eingesetzten Hydantoins vorhanden sind. Es sind jedoch auch größere und kleinere Mengen Wasser anwendbar. Falls gewünscht, kann die Säure als wäßrige Lösung zugefügt werden, um dem System auf einmal Säure und Wasser zuzuführen.

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Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung.

Beispiel 1

In einem'Reaktionsgefäß, das mit einem Rückflußkühler ausgestattet war, wurden 3,0 g (0,052 Mol) Aceton und 5,5 g (0,055 Mol) Hydantoin mit 10 ml Piperidin vermischt, die 3,7 g (0,050 Mol) 1,3-Propandiamin enthielten. Die Mischung wurde auf Rückflußtemperatür, d.h. etwa 70°C, gebracht. Das Erhitzen wurde 2 Stunden fortgeführt. In dieser Zeit stieg die Temperatur auf 1OO°C. Dann wurde das Reaktionsgemisch auf etwa 25°C gekühlt und mit 2OO ml Wasser versetzt. Mit konzentrierter Salzsäure wurde der pH-Wert des Gemisches auf 0,6 eingestellt. Die gebildete Aufschlämmung wurde zum Sieden erhitzt, um die gesamten Feststoffe zu lösen und dann auf etwa 20°C gekühlt, um das Produkt zu kristallisieren. Das auskristallisierte Produkt wurde abfiltriert, mit Wasser gewaschen und bei 55°C getrocknet. Es wog 2,3 g und erwies sich als 5-Isopropyliden-hydantoin. Umwandlung, d.h. Ausbeute in einem Durchgang, etwa 33 %, bezogen auf das eingesetzte Aceton.

Beispiel 2

Das Verfahren des Beispiels 1 wurde unter Verwendung von 3,6 g (0,50 Mol) Methylethylketon anstelle des Acetons wiederholt. Die

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gebildete Mischung wurde 2 Stunden unter Rückfluß auf 90 bis 104 C gehalten. Nach der Zugabe von Wasser, dem Ansäuern, dem Erhitzen zum Sieden und dem Abkühlen wie in Beispiel 1 erhielt man ein kristallines Produkt. Es wurde abfiltriert, gewaschen und wie in Beispiel 1 getrocknet. Ausbeute 1,5 g 5-sek.-Butyliden-hydantoin. Umwandlung 19,5 %, bezogen auf das eingesetzte Methylethylketon.

Beispiel 3

In ein Reaktionsgefäß, das mit einem Rückflußkühler und einem Rührer versehen war, wurden 7,5 g (0,13 Mol) Aceton, 10,O g (0,10 Mol) Hydantoin, 50 ml Wasser und 9,2 g (0,15 Mol) Monoethanolamin gegeben. Die erhaltene Lösung wurde unter Rühren und unter Rückfluß 5 1/4 Stunden auf 78 bis 85°C erhitzt. Nachdem die Mischung etwa 4 Minuten unter Rückfluß erhitzt worden war, bildete sich ein Niederschlag. Nach Abschluß der Rückflußbehandlung wurde das Gemisch auf etwa 20 C gekühlt und filtriert. Die ausgefallenen feinen weißen Kristalle wurden mit Wasser gewaschen und bei 55°C getrocknet. Das getrocknete Produkt wog 7,4 g und erwies sich als 5-Isopropyliden-hydantoin. Das Filtrat wurde mit konzentrierter Salzsäure auf pH 2,O angesäuert. Hierdurch wurden weitere 0,5 g 5-Isopropyliden-hydantoin ausgefällt. Die Gesamtumwandlung betrug 56,4 %, bezogen auf das eingesetzte Hydantoin.

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Beispiel 4

Das Verfahren des Beispiels 3 wurde mit 9,3 g (0,13 Mol) Methylethylketon anstelle des Acetons wiederholt. Die erhaltene Lösung wurde unter Rückfluß 5 1/4 Stunden auf 78 bis 81°C erhitzt. In diesem Fall fiel das Produkt erst aus, als die Lösung auf 45°C gekühlt wurde. Das Produkt, ein weißer Niederschlag, wurde von der auf 45°C gekühlten Aufschlämmung abfiltriert und bei 55 C getrocknet. Man erhielt 3,1 g 5-sek.-Butyliden-hydantoin. Durch Ansäuern des FiI-trats wie in Beispiel 3 erhielt man weitere 1,5 g Produkt, d.h. insgesamt 4,6 g. Damit betrug die Umwandlung etwa 30 %, bezogen auf das eingesetzte Hydantoin.

Beispiel 5

In einem Reaktionsgefäß, das mit einem Rückflußkühler und einem Rührer versehen war, wurden 8,8 g (0,05 Mol) 3-Phenylhydantoin, 5,03 g (0,09 Mol) Aceton, 2,3 g (O,04 Mol) Monoethanolamin und 50 ml Wasser vermischt. Die gebildete Mischung wurde unter Rühren 5 Stunden auf 75 bis 85 C erhitzt. Während des Erhitzens fiel Produkt aus. Nach Ablauf der 5 Stunden wurde das Reaktionsgemisch auf etwa 20⁰C gekühlt und filtriert. Die abfiltrierte Fällung wurde mit Wasser gewaschen und bei 55°C getrocknet. Man erhielt 1,1 g 3-Phenyl-

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5-isopropyliden-hydantoin. Das Filtrat wurde darauf mit Chlorwasserstoffsäure auf pH 0,5 angesäuert, zum Sieden erhitzt und auf 20°C gekühlt, worauf sich ein Niederschlag abschied. Die Fällung wurde von der Mutterlauge abfiltriert, mit Wasser gewaschen, bei 55°C getrocknet und gewogen. Die erhaltenen 5,5 g erwiesen sich als 3-Phenylhydantoin, d.h. unverändertes Ausgangsmaterial.

Beispiel 6

In einem Reaktionsgefäß, das mit einem Rührer und einem Rückflußkühler versehen war, wurden 10,0 g (0,1 Mol) Hydantoin, 7,5 g (0,13 Mol) Aceton, 50 ml Wasser und 9,2 g (0,15 Mol) einer 28 Gew.%-igen Ammoniaklösung vermischt. Die gebildete Mischung wurde unter Rückfluß und unter Rühren 5 Stunden auf etwa 85°C erhitzt und dann auf 20°C gekühlt. Die gebildete Fällung wurde von der Mutterlauge abfiltriert, mit Wasser gewaschen und bei 55°C getrocknet. Man erhielt 2,0 g 5-Isopropyliden-hydantoin.

Beispiel 7

Das Verfahren des Beispiels 6 wurde mit der Abweichung wiederholt, daß man anstelle des Ammoniaks 4,5 g (0,07 Mol) Ethylendiamin verwendete und 2 Stunden erhitzte. Nach etwa 20 Minuten

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langem Erhitzen wurde ein Niederschlag sichtbar. Nach dem 2-stündigem Erhitzen wurde das Reaktionsgemisch auf 2O°C gekühlt und wie in Beispiel 6 aufgearbeitet. Man erhielt 7,3 g 5-Isopropyliden-hydantoin; Umwandlung 52 % der Theorie.

Beispiel 8

Das Verfahren des Beispiel 6 wurde unter Verwendung von 9,0 g (0,15 Mol) Isopropylamin anstelle der wäßrigen Ammoniaklösung wiederholt. Man erhitzte 5 Stunden unter Rückfluß auf etwa 76°C. Beim Kühlen fielen 2,3 g Produkt aus. Das Filtrat wurde mit Chlorwasserstoffsäure auf pH 1 angesäuert, worauf 1,4 g weiteres Produkt gewonnen wurden. Das Produkt erwies sich als 5-Isopropyliden-hydantoin. Die Umwandlung betrug 26,4 % der Theorie, bezogen auf das eingesetzte Hydantoin.

Beispiel 9

Das Verfahren des Beispiels 6 wurde unter Verwendung von 5,5 g (0,08 Mol) Trimethylendiamin anstelle der Ammoniaklösung wiederholt. Die Rückflußtemperatur betrug etwa 80 C und die Erhitzungsdauer 2 Stunden. Nachdem 35 Minuten er-

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hitzt worden war, wurde ausgefälltes Produkt sichtbar. Durch Kühlen des Reaktionsgemisches auf 20⁰C, Filtrieren, Waschen der Ausfällung mit einer geringen Menge Wasser und Trocknen des gewaschenen Produktes bei 55°C erhielt man 6,6 g Produkt, das sich als 5-Isopropyliden-hydantoin erwies; Umwandlung 47 % der Theorie, bezogen auf das eingesetzte Hydantoin.

Beispiel 10

Das Verfahren des Beispiels 6 wurde unter Verwendung einer 70 %-igen Ethylaminlösung in Wasser anstelle der Ammoniaklösung wiederholt. Die Rückflußtemperatur betrug etwa 89°C und die Erhitzungszeit 2 Stunden. Ausgefälltes Produkt wurde nach 1-stündigem Erhitzen des Reaktionsgemisches sichtbar. Nach Beendigung des 2-stündigen Erhitzens wurde das Reaktionsgemisch auf 20 C gekühlt und das ausgefällte Produkt, 3,6 g, abfiltriert. Das Filtrat wurde mit konzentrierter Salzsäure auf pH 1 angesäuert, worauf weitere 2,4 g Produkt ausfielen. Das Produkt erwies sich als 5-Isopropylidenhydantoin. Die Umwandlung betrug nach dem Trocknen bei 55 C 42 % der Theorie, bezogen auf das eingesetzte Hydantoin.

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Beispiel 11

Im Verfahren des Beispiels 6 wurden die 50 ml Wasser durch 50 ml Dimethylformamid und die Ammoniaklösung durch 9,2 g (0,15 Mol) Monoethanolamin ersetzt. Die erhaltene Mischung wurde 5 Stunden auf etwa 11O⁰C erhitzt. Dann wurde das Reaktionsgemisch auf 20⁰C gekühlt, der gebildete Niederschlag abfiltriert, mit einer geringen Menge Wasser gewaschen und bei 55 C getrocknet. Er wog 4,5 g und erwies sich als 5-Isopropyliden-hydantoin. Das Filtrat wurde mit 200 ml Wasser vermischt. Dies führte zu einer weiteren Ausfällung von 2,0 g 5-Isopropyliden-hydantoin. Umwandlung 46 % der Theorie, bezogen auf das eingesetzte Hydantoin.

Beispiel 12

50 g (0,5 Mol) Hydantoin, 75 g (1,O4 Mol) Methylethylketon, 75 ml Wasser und 45,5 g (0,75 Mol) Monoethanolamin wurden in einem Reaktionsgefäß vermischt, das mit einem Rührer und mit einem Rückflußkühler ausgestattet war. Dann wurde 2 Stunden unter Rückfluß erhitzt. Produkt fiel erst beim Abkühlen des Reaktionsgemisches auf etwa 20⁰C aus. Es wurde abfiltriert, mit einer geringen Menge Wasser gewaschen und bei 55 C getrocknet. Man erhielt 32,9 g S-sek.-Butyliden-hydantoin. Das Filtrat und das Waschwasser wurden vereinigt und mit konzen-

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trierter Salzsäure auf pH 4 angesäuert. Hierdurch wurde weiteres Produkt ausgefällt, das nach dem Trocknen bei 55 C 16,2 g wog. Es bestand ebenfalls aus 5-sek.-Butyliden-hydantoin. Umwandlung 64,5 % der Theorie, bezogen auf das eingesetzte Hydantoin.

Beispiel 13

26,6 g (0,44 Mol) Monoethanolamin, 10 g (0,1 Mol) Hydantoin und 7,5 g (0,13 Mol) Aceton wurden in einem Reaktionsgefäß gemischt, das mit einem Rührer und einem Rückflußkühler versehen war. Dann wurde unter Rückfluß 2 Stunden auf etwa 105 C erhitzt. Man erhielt eine dicke, ölige Lösung. Diese wurde auf etwa 20°C gekühlt und mit 50 ml Wasser versetzt. Die gebildete wäßrige Lösung wurde mit 37 %-iger Salzsäure auf pH 1,5 angesäuert. Hierfür waren 25 ml (0,35 Mol) der Salzsäure erforderlich. Die Säurebehandlung führte sofort zur Bildung eines Niederschlags. Die Aufschlämmung wurde 1 Stunde bei 25°C gerührt und dann filtriert. Das abfiltrierte Produkt wurde mit einer geringen Menge Wasser gewaschen, bei 65°C getrocknet und gewogen. Man erhielt 4,5 g 5-Isopropyliden-hydantoin. Umwandlung 32,1 %, bezogen auf das eingesetzte Hydantoin.

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Die in erfindungsgemäßer Weise hergestellten 5-substituierten Hydantoine wurden durch Infrarotspektroskopie identifiziert.

Die in den vorstehenden Beispielen beschriebenen Verfahren können in der nachfolgend angegebenen Weise modifiziert werden.

Verfahren 1

Im Verfahren des Beispiels 5 wird das Aceton durch 0,09 Mol Methylethylketon ersetzt. Man erhält 3-Phenyl-5-sek.-butylidenhydantoin.

Verfahren 2

Im Verfahren des Beispiels 2 wird das Hydantoin durch 3-Phenylhydantoin ersetzt. Man erhält B-Phenyl-S-sek.-butyliden-hydan-

Verfahren 3

Im Verfahren des Beispiels 10 wird die Chlorwasserstoffsäure durch Schwefelsäure ersetzt. Man erhält das gleiche Produkt wie in Beispiel 10.

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Verfahren 4 Im Verfahren des Beispiels 8 wird die Chlorwasserstoffsäure durch Salpetersäure, Phosphorsäure bzw. phosphorige Säure ersetzt. In jedem Fall erhält man das gleiche Produkt wie in Beispiel 8.

sch:bü

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Claims

UEXKÜLL 3. STCLDEHG PATENTANWÄLTE

BESELERSTRASSE 4 2OOO HAMBURG 52

OR. JD. FRHR. von UEXKÜLL

DR. ULRICH GRAF STOLBERG DIPL.-ING. JÜRGEN SUCHANTKE

W.R. Grace & Co. (Prio: 7. Oktober 1976

1114 Avenue of the Americas
New York, N.Y. 10036 / V.St.A.

1114 Avenue of the Americas ^{US 73}° ⁴²⁵ " ¹⁴³⁹⁶⁾

Hamburg, den 3O. September 1977

5-Alkyliden-hydantoine und Verfahren zu ihrer Herstellung

Patentansprüche

1 .) 5-Alkyliden-hydantoine der allgemeinen Formel

R I

CH-C

C C = 0

I I

HN^ N-X

in der R die Methylgruppe und X die Phenylgruppe bzw. R die Ethylgruppe und X Wasserstoff oder die Phenylgruppe bedeuten.

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2. Verbindung der Formel

CH₃
CH..-C

-3 Il

C C=O

H-N N

Il
3. Verbindung der Formel

CII-CH-I ^{2 3} CH C

-J 11

c c=o

H-NL ^N
4. Verbindung der Formel

CH^ C

J Il

c — c=o

I I

H-N^ N-II C^

Il
5. Verfahren zur Herstellung von 5-Alkyliden-hydantoinen

der allgemeinen Formel

R
« II — C

-' Il

C C-O

H-N. Lx 809815/0649

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in der R eine Alkylgruppe mit 1 oder 2 Kohlenstoffatomen und X Wasserstoff oder die Phenylgruppe ist, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Hydantoin der allgemeinen Formel

II ι

n-c i

H-N N-X

Il

in Gegenwart von Ammoniak oder eines primären Amins mit einem pK, -Wert zwischen 3 und 5 als Katalysator mit einem Keton der allgemeinen Formel

0 CH₃—C-R

umsetzt.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß man als Katalysator ein Amin mit mindestens einer primären Aminogruppe und mindestens einer sekundären oder tertiären Aminogruppe verwendet.
7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß man als Katalysator Ammoniak, Ethylamin, Isopropylamin, Monoethanolamin, Ethylendiamin oder Trimethylendiamin verwendet.
8. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß man das Hydantoin in Gegenwart eines polaren Verdünnungsmittels mit dem Keton kondensiert.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß man als polares Verdünnungsmittel Wasser, ein niederes Alkanol, Dimethylformamid, Piperidin oder deren Gemische verwendet.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß man als niederes Alkanol Methanol oder Ethanol verwendet.

809815/0649