DE3933182A1 - Verfahren zur herstellung von carbonsaeureamiden - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Carbonsäureamiden, insbesondere zur Herstellung von Acylmorpholiden.

Die Synthese von Carbonsäuremorpholiden ist gut bekannt. Im allgemeinen wird ein Äquivalent eines Acylhalogenides mit zwei Äquivalenten eines Morpholins umgesetzt, wobei das überschüssige Morpholin den gebildeten Halogenwasserstoff bindet. Das zweite Äquivalent Morpholin kann gegebenenfalls durch eine andere Base ersetzt werden. Beide Methoden sind jedoch aufgrund des Überschusses an Amin oder der Hilfsbase, die entweder verworfen oder aufgearbeitet werden müssen, vergleichsweise teuer.

Es wurde ferner bereits festgestellt, daß Morpholiniumhalogenide, wie die meisten anderen Amin-Hydrohalogenide, bei erhöhten Temperaturen unter Bildung des entsprechenden Morpholins und des entsprechenden Halogenwasserstoffs zersetzt werden. Das Morpholin kann dann mit weiterem Acylhalogenid zu dem gewünschten Acylmorpholid umgesetzt werden. Infolgedessen können die Reaktionspartner in etwa äquimolaren Mengen verwendet werden. Der allgemeine Nachteil dieser Methode besteht jedoch darin, daß die Siedepunkte von Acylhalogenid und Morpholin höher sein müssen als die Zersetzungstemperatur des entsprechenden Morpoliniumhalogenids.

Überraschenderweise wurde nun gefunden, daß die Herstellung von Acylmorpholiden auch mit niedrig siedenden Acylhalogeniden oder Morpholinen durchgeführt werden kann.

Gegenstand der Erfindung ist demzufolge ein Verfahren zur Herstellung von Acylmorpholiden der Formel (I):

in der bedeuten:
R¹ eine Methyl- oder Ethylgruppe;
R² ein Wasserstoffatom, eine Alkyl- oder Alkoxygruppe mit jeweils 1-4 C-Atomen und
R³ ein Wasserstoffatom oder eine Alkylgruppe mit 1-4 C-Atomen,
bei dem man ein Acylhalogenid der Formel (II):

R¹-CO-X (II)

in der
R¹ die angegebene Bedeutung hat und
X ein Chlor- oder Bromatom ist,
mit einem Morpholin der Formel (III):

in der R² und R³ die angegebene Bedeutung haben, in Gegenwart eines inerten Lösungsmittels miteinander umsetzt, dadurch gekennzeichnet, daß man den Acylhalogenid-Reaktionspartner in dem inerten Lösungsmittel vorerhitzt, bevor die Umsetzung stattfindet.

Vorzugsweise wird das Verfahren der Erfindung in einem inerten Lösungsmittel durchgeführt, das die Umsetzung nicht stört und dessen Siedepunkt gleich oder höher ist als die Zersetzungstemperatur des nebenbei gebildeten Morpholiniumhalogenides der folgenden Formel (IV):

Das Lösungsmittel kann aus einem Kohlenwasserstoff-Lösungsmittel bestehen, z. B. Toluol, Xylol, Mesitylen oder einem hochsiedenden Ether, z. B. Dioxan oder Lösungsmitteln wie z. B. Dimethylsulphoxid.

Vorzugsweise findet die Vorerhitzung des Acylhalogenid-Reaktionspartners bei einer Temperatur im Bereich von 50 bis 100°C, z. B. bei einer Temperatur von 70°C statt.

Die Menge an dem verwendeten inerten Lösungsmittel liegt vorzugsweise bei dem 3- bis 6fachen, bezogen auf die Menge der niedriger siedenden Komponente.

Das Verfahren der Erfindung eignet sich insbesondere für den Fall, daß in den angegebenen Formeln R¹ für eine Methylgruppe steht, X ein Chloratom ist und sowohl R² als auch R³ für Wasserstoffatome stehen.

Das molare Verhältnis der Reaktionskomponenten zueinander kann bei 1 : 1 liegen, jedoch wird vorzugsweise ein Überschuß an der niedriger siedenden Komponente angewandt, so daß das molare Verhältnis vorzugsweise im Bereich von 1 : 1,25 bis 1,25 : 1 liegt.

Entsprechend der Reaktivität der Reaktionspartner liegt die Reaktionstemperatur im Bereich vom Siedepunkt des niedriger siedenden Reaktionspartners bis zu 20°C oberhalb der Zersetzungstemperatur des entsprechenden Morpholiniumhalogenides der Formel (IV). Vorzugsweise ist sie höher als die Zersetzungstemperatur des Morpholiniumhalogenides.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht eine einfache und billige Herstellung von niedrigen Axylmorpholiden in hohen Ausbeuten (80-90%), wobei nunmehr nur ein geringer Überschuß, z. B. ein 1,1facher Überschuß der niedriger siedenden Komponente angemessen ist und die Reaktionsprodukte fast 10%ig rein sind, im Vergleich zu den komplizierteren und/oder teureren Verfahren des Standes der Technik, wie sie von Komori und Mitarbeitern in der Zeitschrift J. Chem. Soc. Japan Ind. Chem. Sect. 62, 220 (1959); Medard in der Zeitschrift in Bull. Soc. Chim. France 3, 1343 (1936) und De Benneville und Mitarbeitern in der Zeitschrift J. Org. Chem. 21, 1072 (1956) beschrieben werden.

Überdies ist beim erfindungsgemäßen Verfahren die Reaktionsdauer im Vergleich zu Verfahren, bei denen keine Vorerhitzungsstufe durchgeführt wird, drastisch kürzer.

Die folgenden Beispiele sollen das Verfahren der Erfindung näher veranschaulichen.

Beispiel 1 Herstellung von N-Acetylmorpholin

Eine Lösung von Acetylchlorid (103,6 g, 1,32 Mole) in Toluol (400 ml) wurde zunächst auf 70°C erhitzt, worauf innerhalb eines Zeitraumes von 45 Minuten Morpholin (104,6 g, 1,20 Mole) zugegeben wurde. Die Temperatur der Reaktionsmischung stieg auf 90 bis 95°C an und es schied sich eine größere Menge an Morpholinhydrochlorid ab. Die erhaltenen Aufschlämmung wurde unter Rückfluß gerührt und der sich entwickelnde Chlorwasserstoff wurde in einer 10%igen wäßrigen Natriumhydroxidlösung absorbiert. Nachdem der Siedepunkt der Reaktionsmischung auf 110-115°C angestiegen war, wurde tropfenweise weiteres Acetylchlorid (10,4 g 0,132 Mole) zugegeben. Die erhaltene Mischung wurde dann weitere zwei Stunden lang bei Rückfluß gerührt. Nachdem die Umsetzung beendet war, wurde die Mischung auf Raumtemperatur abgekühlt und filtriert. Toluol und geringe Mengen an Morpholin wurden abgedampft. Das zurückgebliebene Rot-braune Öl wurde durch fraktionierte Destillation gereinigt. Der Vorlauf bestand zu etwa 75% aus N-Acetylmorpholin und zu 25% aus Morpholin, während die Hauptfraktion (bp₁₂ 115-117°C) das gewünschte Produkt enthielt.

Ausbeute: 89%
n _D -1,4825 (Ref. 1,4827)

Beispiele 2 bis 6

Das in Beispiel 1 beschriebene Verfahren wurde unter Verwendung von verschiedenen Konzentrationen an Acetylchlorid in Toluol wiederholt. Die erhaltenen Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle zusammengestellt.

Vergleichsbeispiel Herstellung von N-Acetylmorpholin ohne Vorerhitzungsstufe

Acetylchlorid (0,266 Mole) und Morpholin (0,266 Mole) wurden bei Raumtemperatur in Toluol (100 ml) miteinander vermischt. Die Mischung wurde dann auf Rückflußtemperatur erhitzt, worauf nach dem in Beispiel 1 beschriebenen Verfahren gearbeitet wurde.

Die Reaktion verlief relativ langsam. Sie war erst nach 13 Stunden beendet. Die Ausbeute betrug 75% oder, falls mehr Acetylchlorid (0,1 Mol) zugesetzt wurde, 83% der Theorie.

Somit ergibt sich, daß die Vorerhitzungsstufe zu beträchtlichen Vorteilen führt, indem die Reaktionsdauer drastisch vermindert wird, während die Ausbeute auf einem hohen Niveau gehalten oder sogar noch erhöht wird.

Claims (6)

1. Verfahren zur Herstellung eines Acylmorpholides der Formel (I): in der bedeuten:
R¹ eine Methyl- oder Ethylgruppe;
R² ein Wasserstoffatom, eine Alkyl- oder Alkoxygruppe mit jeweils 1-4 C-Atomen und
R³ ein Wasserstoffatom oder eine Alkylgruppe mit 1-4 C-Atomen,
bei dem man ein Acylhalogenid der Formel (II):R¹-CO-X (II)in der
R¹ die angegebene Bedeutung hat und
X ein Chlor- oder Bromatom ist,
mit einem Morpholin der Formel (III): in der R² und R³ die angegebene Bedeutung haben, in Gegenwart eines inerten Lösungsmittels miteinander umsetzt, dadurch gekennzeichnet, daß man den Acylhalogenid-Reaktionskomponente in dem inerten Lösungsmittel vorerhitzt, bevor die Umsetzung stattfindet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Umsetzung in einem inerten Lösungsmittel durchführt, dessen Siedepunkt gleich oder höher ist als die Zerfallstemperatur des nebenbei gebildeten Morpholiniumhalogenides der Formel (IV): in der R², R³ und X die angegebene Bedeutung haben.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die Alcylhalogenid-Reaktionskomponente auf eine Temperatur im Bereich von 50-100°C vorerhitzt.

4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß R² und R³ jeweils die Bedeutung eines Wasserstoffatoms haben.

5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das molare Verhältnis des Acylhalogenides (II) zum Morpholin (III) im Bereich von 1 : 1,25 bis 1,25 : 1 liegt.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktionstemperatur in dem Bereich: Siedepunkt der niedriger siedenden Komponente bis 20°C oberhalb der Zerfallstemperatur des Morpholiniumhalogenides (IV) liegt.