-
-
Verfahren zur Herstellung von Glykolsäureamiden
-
Die Erfindung betrifft ein neues Verfahren zur Herstellung von bekannten
Glykolsäureamiden, die als Zwischenprodukte für die Synthese von herbiziden Wirkstoffen
verwendet we-rden können.
-
Es ist bereits bekannt, daß sich Glykolsäureamide in einer dreistufigen
Reaktionsfolge herstellen lassen, indem man zunachst Chloracetylchlorid mit einem
Amin umsetzt, das so erhaltene Chloracetamid in einer 2.Stufe mit einem Alkalicarboxylat
zum entsprechenden Acyloxyacetamid umsetzt und dieses in einer 3.Stufe zum gewunschten
Glykolsäureamid verseift (vgl. z.B. DE-OS 22 01 432 und DE-OS 29 04 490). Der technische
Nachteil einer mehrstufigen Reaktion liegt auf der Hand.
-
Ferner ist bekannt, daß man aus Glykolsäuremethylester und Dimethylamin
bei 350C und einer Reaktionsdauer von einer Woche Glykolsäure-N,N-dimethylamid erhält.
Ein
Nachteil dieses Verfahrens ist jedoch die lange Reaktionszeit,
die einer technischen Anwendbarkeit entgegensteht.
-
Ein weiterer, größerer Nachteil liegt in der Beschränkung der als
Ausgangsprodukte verwendbaren Amine. Schon Diethylamin iäßt sich unter diesen Reaktionsbedingungen
nicht mehr umsetzen(vgl. JOrg.Chemistry 15, 323 (1950)).
-
Es ist auch eine Methode zur Synthese von bestimmten Glykolsäureamiden
bekannt geworden, bei welcher man Diglykolid mit entsprechenden Aminen mehrere Stunden
erhitzt und anschließend destillativ aufarbeitet. Das hiefür benötigte Diglykolid
wird durch Erhitzen von Natriumchloracetat, gegebenenfalls in Gegenwart von Kupfer
, erzeugt und durch Destillation isoliert (vgl.J.Prakt.Chem. 18, (1962), 5.141-149).
-
Außerdem ist es bekanntXaß Gly kolsäureester bei hoher Temperatur
nicht beständig sind und zu Glykolidbildung, Umesterung, Verseifung, Veretherung
und anderen Zersetzungsreaktionen neigen (vgl.Ind.eng.Chem. 51 139 (1959); 'LösungsmitteL
Hoechst' Handbuch für Laboratorium und Betrieb, 6.Auflage S.243 , Selbstverlag Hoechst
AG,Frankfurt 1976).
-
Es wurde nun gefunden, daß man Glykolsäureamide der allgemeinen Formel
(1),
in welcher R1 und R2 unabhängig voneinander für Wasserstoff, Alkyl,
Alkenyl, Alkinyl, für gegebenenfalls substituiertes Cycloalkyi oder.
-
Cycloalkenyl, für Halogenalkyl, Alkoxyalkyt, Alkylthioalkyl und Alkoxy,
für Aralkyl und gegebenenfalls substituiertes Aryl stehen, oder R1 und R2 zusammen
mit dem Stickstoffatom, an welches sie gebunden sind, für einen gegebenenfalls substituierten,
gesättinten oder ungesattigten Heterocyclus stehen, der weitere Heteroatome enthalten
kann, erhält, wenn man Glykolsäureester der allgemeinen Formel (II), HO - - CH2
- CO - OR (II) in welcher R für Alkyl steht, mit Aminen der allgemeinen Formel (III),
in welcher R1 und R2 die oben angegebene Bedeutung haben,
gegebenenfalls
in Gegenwart eines Verdünnungsmittels, gegebenenfalls in Gegenwart eines Katalysators
und gegebenenfalls bei erhöhtem Druck bei Temperaturen zwischen 500C und 2200C zur
Reaktion bringt.
-
Es ist als ausgesprochen überraschend zu bezeichnen, daß sich Glykolsäureamide
auf diesem Weg in sehr guten Ausbeuten bei breiter Variation der Amidsubstituenten
erhalten lassen, da man im Hinblick auf den Stand der Technik erwarten mußte, daß
bei erhöhter Temperatur und ganz besonders in Gegenwart der basischen Amine bevorzugt
Polyglykolide und andere Zersetzungsprodukte gebildet werden.
-
Ein wichtiger Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin,
daß Glykolsäureester als technische Lösungsmittel billig verfügbar sind (vgl. 'Lösungsmittel
Hoechst', Handbuch für Laboratorium und Betrieb 6.Auflage S.243, Selbstverlag Hoechst
AG, Frankfurt 1976) und die aufwendige Herstellung von Ausgangsprodukten, die bei
bisher bekannten Verfahren üblich war, entfällt.
-
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhält man vorzugsweise Verbindungen
der Formel (I), bei denen R1 und R2 unabhängig voneinander für Wasserstoff, geradkettiges
oder verzweigtes Alkyl mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, geradkettiges oder verzweigtes
Alkenyl und Alkinyl mit jeweils 2 bis 8 Kohlenstoffatomen, für gegebenenfalls einfach
oder mehrfach, gleich oder verschieden substituiertes Cycloalkyl oder Cycloalkenyl
mit jeweils 3 bis
7 Kohlenstoffatomen, wobei als Substituenten insbesondere
Alkylreste mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen infrage kommen, für geradkettiges oder
verzweigtes Alkoxy, Alkoxyalkyl und Alkylthioalkyl mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen,
für Halogenalkyl mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen und 1 bis 5 Halogenatomen, insbesondere
Fluor, Chlor und Brom, für Aralkyl mit 6 bis 10 Kohlenstoffatomen im Arylteil und
1 bis 2 Kohlenstoffatomen im Alkylteil, sowie für gegebenenfalls einfach oder mehrfach,
gleich oder verschieden substituiertes Aryl mit 6 bis 10 Kohlenstoffatomen steht,
wobei als Substituenten infrage kommen: Halogen, geradkettiges oder verzweigtes
Alkyl, Alkoxy oder Alkylthio mit jeweils 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, Halogenalkyl,
Halogenalkoxy und Halogenalkylthio mit jeweils 1 bis 2 Kohlenstoffatomen und 1 bis
5 Halogenatomen, insbesondere Fluor, Chlor oder Brom, sowie Nitro, oder R1 und R2
zusammen mit dem Stickstoffatom, an das sie gebunden sind, für einen gegebenenfalls
einfach oder mehrfach, gleich oder verschieden substituierten gesättigten oder ungesättigten
5- bis 7-gliedrigen Heterocyclus stehen, der bis zu 2 weitere Heteroatome , insbesondere
Stickstoff und Sauerstoff enthalten kann, wobei als Substituenten infrage kommen:
geradkettiges oder verzweigtes Alkyl mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, auch in Form
eines anellierten Ringsystems, Aryl mit 6 bis 10 Kohlenstoffatomen, auch in Form
eines anellierten Ringsystems oder Dioxya lky len mit 2 bis 3 Kohlenstoffatomen.
-
Das erfindungsgemäße Verfahren betrifft besonders bevorzugt Verbindungen
der Formel (I), in welcher R1 und R2 unabhängig voneinander für Wasserstoff, für
geradkettiges oder verzweigtes ALkyl mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, für geradkettiges
oder verzweigtes Alkenyl und Alkinyl mit jeweils 2 bis 6 Kohlenstoffatomen, gegebenenfalls
ein- bis dreifach, gleich oder verschieden durch Methyl oder Ethyl substituiertes
Cycloalkyl bzw. Cycloalkenyl mit 5 bis 7- Kohlenstoffatomen, für verzweigtes oder
geradkettiges Alkoxy, Alkoxyalkyl oder Alkylthioalkyl mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen,
für Halogenalkyl mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen und 1 bis 5 Halogenatomen, insbesondere
Fluor, Brom und Chlor, für Benzyl sowie für gegebenenfalls ein- bis dreifach gleich
oder verschieden substituiertes Phenyl, wobei als Substituenten besonders bevorzugt
sind: Methyl, Ethyl, Methoxy, Methylthio, Trifluormethyl, Trifluormethoxy, Trifluormethylthio,
Fluor, Chlor, Nit-ro oder R1 und R2 zusammen mit dem Stickstoffatom, an das sie
gebunden sind, für die gegebenenfalls ein- bis dreifach, gleich oder verschieden
substituierten Heterocyclen
wobei als Substituenten besonders bevorzugt sind: Methyl, Ethyl
und Phenyl.
-
Als Beispiele für die Verbindungen der Formel (I) seien yenannt: Glykolsäure-methylamid,
-ethylamid, -n-propylamid, -isopropylamid, -n-butylamid, iso-butylamid, -dimethylamid,
-diethylamid, di-n-propylamid, -di-iso-propylamid, -di-nbutylamid, -di isobutylamid,
-N-methyl-N-n-propyl-amid, -N-methyl-N-n-butylamid, -N-methyl-N-iso-propyl-amid,
-N-methyl-N-isobutyl-amid, -N-methyl-N-t-butyl-amid, -N-methyl-N-sek .-butyl-amid,
-N-ethyl-N-n-propyl-amid, -N-ethyl-N-isopropyl-amid, -N-ethyl-N-n-butyl-amid, -N-ethyl-N-isobutyl-amid,
-N-ethyl-sek.-butyl-amid, -N-ethyl-tert.-butyl-amid, -N-n-propyl-isopropyl-amid,
-N-n-propyl-n-butylamid, -N-n-propyl-isobutyl-amid, -N-n-propyl-sek.-butylamid,
-N-n-propyl-tert.-butyl-amid, -N-n-butyl-iso-butyl-amid, -N-n-butyl-sek.-butylamid,
-N-n-butyl-tert.-butylamid, -di-(2-methoxy-ethyl)-amid, -di-al lyl-amid, -N-methyl-N-propargyl-amid,
-N-methyl-N-(1-methyl-propargyl )-amid, -dipropargyl-amid, -cyclopentyl-amid, -N-methyl-N-cyclopentyl-amid,
-cyclohexyl-amid, -N-methyl-N-cyc lohexylamid, -N-methyl-(1,1-dimethyl-propargyl)-amid,
-N-methyl-(2,2,2-trifluor-ethyl)-amid, -N-ethyl-cyclohexyl-amid, -N-methyl-anilid,
-N-ethyl-anilid, -N-propyl-anilid, -N-isopropyl-anilid, -N-butyl-anilid, -N-isobutyl-anilid,
-N-sec.-butyl-anilid, -N-t-butyl-anilid, -benzylamid, dibenzylamid, -N-methyl-N-benzylamid,
-N-ethyl-N-benzylamid, -N-propyl-N-benzylamid, -N-butyl-N-benzylamid, -pyrrolidid,
-2-methyl-pyrrolidid, -morpholid, -piperidid, -2-methyl-piperidid, -4-methyl-piperidid,
-2,4-dimethyl-piperi-
did,-2,4,6-trimethyI-piperidid, -2-ethyl-piperidid,
-4-ethylpiperidid, -2,4-diethyl-piperidid, -2,4,6-triethy l-piperidid, -2-methyl-4-ethyl-piperidid,
-2-ethyl-4-methyl-pi peridid, -2-methyl-5-ethyl-piperidid, -2-ethyl-5-methyl-piperidid,
-2-methyl-6-ethyl-piperidid, -7,2,3,4-tetrahydrochinolid, -2-methyl-1,2,3,4-tetrahydrochinolid,
-perhydrochinolid, -2-methyü-perhydrochi nol id, -3-methyl-pi peridid, -3,5-dimethyl-piperidid,
-3,5-diethylpiperidid, -N-methyl-N-methylenmethoxyamid, -N-methyl-N-cyclohex-1-enylamid,
-N-methyl-N-(3,5,5-trimethylcyclohex-1-enyl)-amid, -6-methylperhydrochinolid, -N-benzyl-anilid,
-N-benzyl-N-propylamid, -N-ethyl-N-(2,2,2-tri fluorethyl )-amid, -N,N-di-(2-methoxyethyl)-amid,
-N-methoxy-N-butylamid, -N-methyl-N-(2-methyl-perhydrofuran-2-yl)-methyl-amid, -perhydroazepid,
-3-ethyl-piperidid, -4-phenyl-1,4-piperazid, -3,3,5-trimethyl-perhydroazepid, -4,4-dioxyethylen-piperidid,
-3-methyl-morpholid, -3,5-dimethylmorpholid, -4-methyl-1 ,4-piperazid, -3,4-dehydropiperid
und -1,2,3,4-tetrahydroisochinolid.
-
Verwendet man beispielsweise Glykolsäure-n-butylester und Diethylamin
als Ausgangsverbindungen, so kann die bei dem er findungsgemäßen Verfahren abla-ufende
Reaktion durch das folgende Formelschema dargestellt werden:
Die bei dem erfindungsgemäßen Verfahren als Ausgangsstoffe zu
verwendenden Glykolsäureester sind durch die Formel (II) allgemein definiert. in
dieser Formel (II) steht R vorzugsweise für geradkettiges oder verzweigtes Alkyl
mit bis zu 6 Kohlenstoffatomen, besonders bevorzugt sind Verbindungen der Formel
(in), in denen R für Methyl, Ethyl, Propyl oder Butyl steht.
-
Die Glykolsäureester der Formel (II) sind allgemein bekannte Verbindungen
der organischen Chemie.
-
Die bei den erfindunsgemäßen Verfahren weiterhin als Ausgangsstoffe
zu verwendenden Amine sind durch die Formel (III) allgemein definiert. In dieser
Formel (III) stehen R1 und R2 vorzugsweise für diejenigen Reste, welche bei der
Beschreibung der entsprechenden Reste oder Verbindungen der Formel (I) als bevorzugt
angegeben wurden.
-
Die Amine der Formel (III) sind ebenfalls allgemein bekannte Verbindungen
der organischen Chemie.
-
Das erfindungsgemäße Verfahren kann gegebenenfalls in Gegenwart eines
Verdünnungsmittels durchgeführt werden.
-
Als solche kommen praktisch alle inerten organischen Solventien infrage.
Hierzu gehören insbesondere aliphatische und cycloaliphatische Kohlenwasserstoffe,
wie Hexan, Octan, Decan, Dodecan und andere Homologe der genannten Verbindungen,
halogenierte aliphatische Kohlenwasserstoffe,
wie Ethylenchlorid,
Trichlorethylen, Tetrachlorethylen oder 1,2-Dibromethan, aromatische Kohlenwasserstoffe,
wie Toluol, Xylol, Cumol, Durol oder Mesitylen oder halogenierte aromatische Kohlenwasserstoffe,
wie Chlorbenzol oder Dichlorbenzol.
-
Das erfindungsgemäße Verfahren wird vorzugsweise in Gegenwart geeigneter
Katalysatoren durchgeführt.
-
Hierzu gehören anorganische und organische Verbindungen des Aluminiums,
Bleis, Magnesiums, Titans, Zinks, Zinns oder Zirkons. Besonders bevorzugt werden
organische Verbindungen der genannten Metalle eingesetzt, die in dem Reaktionsgemisch
zumindest teilweise löslich sind.
-
Geeignete Katalysatoren sind z.B. die Oxide bzw. Hydroxide, Salze
oder Alkoholate der genannten Metalle, sowie metallorganische Verbindungen der genannten
Metalle, in denen der organische Rest homöopolar mit dem Metall verbunden ist, wie
Zinkoxid, Zinkacetat, Zinkstearat, Zinknaphthenat, die entsprechenden Magnesiumverbindungen,
Aluminiumtriethylat und -triisopropylat, Dibutylzinnoxid, Dibutylzinnchlorid, Dibutylzinndilaurat,
Diacetate, Chloride oder Laurate des 2- bzw. 4-wertigen Zinns, Dioxide, Acetate
oder Naphthenate des 2-wertigen Bleis, Titantetrabutylat, -tetraisobutylat, -tetra-isooctylat
oder -tetradodecylat oder Zirkontetraethylat, -tetrapropylat, -tetraisopropylat
oder -tetraisooctylat.
-
Als Katalysatoren wirksam sind auch organische Säuren oder deren Salze,
wie z.B. Essigsäure, Benzolsulfonsäure, Toluolsulfonsäure, Chlorbenzolsulfonsäure,
Phenolsulfonsäure oder Salze von Phosphonsäuren, wie z.B. Benzolphosphonsäure, Toluolphosphonsäure
oder Chlorbenzolphosphonsäure.
-
Die Katalysatoren werden in Mengen von 0,01 bis 60 Gewichtsprozent,
vorzugsweise von 0,05 bis 50 Gewichtsprozent, insbesondere von 0,1 bis 3,0 Gewi-chtsprozent,bezogen
auf das Reaktionsgemisch, eingesetzt.
-
Die Reaktionstemperatur wird bei dem erfindunsgemäßen Verfahren im
allgemeinen zwischen 50 und 220ob, vorzugsweise zwischen 1000C und 2000C gehalten.
Ganz besonders vorteilhaft läuft die Reaktion in einem Temperaturbereich zwischen
1100C und 180°C ab.
-
Die erfindungsgemäße Umsetzung kann gegebenenfalls unter erhöhtem
Druck durchgeführt werden. Vorzugsweise arbeitet man in einem Druckbereich zwischen
1 und 30 bar, besonders bevorzugt zwischen 1 und 6 bar.
-
Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens setzt man auf 1
Mol Glykolsäureester der Formel (II) im allgemeinen 0,8 bis 5 Mol, vorzugsweise
1 bis 2 Mol,Amin der Formel (III) ein.
-
Die erfindungsgemäße Umsetzung kann auch in kontinuierlicher Form
durchgeführt werden. Die Aufarbeitung und Isolierung der Reaktionsprodukte erfolgt
in üblicher Art und Weise.
-
Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren herstellbaren bekannten
Glykolsäureamide der Formel (I) sind wichtige Zwischenprodukte zur Synthese von
Pflanzenschutzmitteln, wie z.B. den herbizid wirksamen Heteroaryloxyacetamiden (vgl.
z.B. EP 5 501, EP 18 497, DE-OS 3 038 599, DE-OS 3 038 608, DE-OS 3 038 635, DE-OS
3 038 652, EP 37 524, EP 37 525, EP 37 526, EP 37 527, EP 37 938, US 3 399 988,
DE-OS 2 201 432, DE-OS 2 647 568).
-
Herstellungsbeispiele: Beispiel 1
Eine Mischung aus 3509 (2,55 Mol) Glykolsäure-n-butylester, 275g (2,77 Mol) Diethylamin
und 5g Titantetrabutylat werden in einem Autoklaven 20 Stunden auf 1400C erhitzt.
Hierbei stellt sich ein Druck von 2,2 bar ein.
-
Nach dem Abkühlen und Entspannen des Autoklaven wird die Reaktionsmischung
filtriert und gaschromatographisch analysiert.
-
Man erhält 620,99 eines Gemisches folgender Zusammensetzung: Glykolsäure-N,N-di
ethylamid 49,7 % n-Butanol 30,1 % Diethylamin 15,5 % Glykolsäure-n-butylester 1,1
% Polyglykolidester 2,4 % CH-(o-CH2-CO-)n-O-(CH2)3-CH3 mit n=hauptsächlich 2 und
33 n-Butyloxyessigsäure-n-butylester 0,5 %
andere Verbindungen sowie Spuren |
von Wasser S 0,7 % |
Durch Destillation erhält man 306 g (91,6 % der Theorie) an Glykolsäure-N,N-diethylamid
vom Siedepunkt 113-1140C/ 16 mbar.
-
Führt man die gleiche Reaktion bei 1400C und 10 Stunden Reaktionsdauer
durch so erhält man 2979 (88,8 % der Theorie) an Glykolsäure-N,N-diethylamid.
-
Beispiel 2
In einer Apparatur mit Rührer und Destillationskolonne werden 5669 (5 Mol) 2-Ethylpiperidin,
660,8g (5 Mol) Glykolsäure-n-butylester und 1 ml Titantetrabutylat auf 1500C erhitzt.
Während der Reaktion destilliert n-Butanol ab, wobei sich bis zum Ende der Reaktion
die Temperatur des Reaktionsansatzes auf 175 OC erhöht. Durch anschließende Feindestillation
im Hochvakuum erhält man 685 g (80 % der Theorie) an Glykolsäure-2-ethylpiperidid
vom Siedepunkt 95ob/0,26 mbar.
-
Beispiel 3
279 (0,3 Mol) Glykolsäuremethylester, 32,7g (0,33 Mol) Perhydroazepin und 0,39 (0,0017
Mol) p-Toluolsulfonsäure werden 10 Stunden auf 1400C erhitzt. Nach destillativer
Aufarbeitung erhält man 40,1 g (85,3 % der Theorie) an Glykolsäureperhydroazepid
vom Siedepunkt 102ob/1,33 mbar.
-
Führt man die gleiche Reaktion mit 39,6g (0,3 Mol) Glykolsäure-n-butylester,
32,7 g (0,33 Mol) Perhydroazepin und 0,3 g (0,0017 Mol) p-Toluolsulfonsäure durch,
so erhält man 41,6 g (88,5 % der Theorie) an Glykolsäureperhydroazepid.
-
Beispiel 4
132 g (1 Mol) Glykolsäure-n-butylester, 1189 (1,1 Mol) N-Methylanilin und 1 g Titantetrabutylat
werden 10 Stunden auf 1500C erhitzt. Durch Destil-lation im Hochvakuum erhält man
74,3g (45 % der Theorie) an Glykolsäure-N-methylanilid vom Siedepunkt 107-1090C/0,8
mbar.
-
In entsprechender Weise erhält man die folgenden Verbindungen der
allgemeinen Formel (I): Tabelle 1
EDs o R 1 Ausbeute Siede- |
Nr. ! RZ Reaktionsbedingungen in % der punktoC/ |
Theorie mbar oder |
hmelz- |
~ punkt inoC |
CH3 |
5 |~NLL) 10 Stunden bei 120OC 65 |
1,3 |
,CH3 |
6 -N 145-1500C 91,4 198/1,6 |
145-1500C |
1 Stunde bei 1350C 91,7 , 98/0,26 |
7 -N -CH3 |
I |
CH3 10 Stunden bei 1350C |
8 -N } 83,1 94-95/ |
J~ CH3 0,26 |
9 -N N-CH3 10 Stunden bei 1400C 90,2 103/0,4 |
,CH2CH=CH2 |
10 ,-N 10 Stunden bei 1350C 89,3 81-82/ |
\CH2CH:CH2 1,3 |
11 rr;i 10 Stunden bei 1400C 71 102-103 |
-N |
Tabelle 1 (Fortsetzung)
BsP o R 1 Ausbeute Siede- |
Nr. NRZ Reaktionsbedingungen in X der punkt°C/ |
Theorie I mbar oder |
Schmelz- |
punkt inoC |
12 -N \s 5 Stunden bei 140ob 82 84-85 |
13 -NH-C2Hs 5 Stunden bei 1300C 91 118/1,3 |
und 5 bar |
14 -NH2 5 Stunden bei 130°C 82 115 |
und 7 bar |