DE4138143C2 - Verfahren zur Herstellung von 1-Amino-2,6-dimethylpiperidin - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von 1-Amino-2,6-dimethylpiperidin

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von 1-Amino-2,6-dimethylpiperidin.
1-Amino-cis-2,6-dimethylpiperidin ist ein Schlüsselzwi­ schenprodukt bei der Synthese des Schleifen-Salureticums Clopamid (4-Chlor-N-(cis-2,6-dimethylpiperidino)-sulf­ amoylbenzamid) und des Herz-Kreislaufmittels Pirsidomin (3-(cis-2,6-Dimethylpiperidino)-N-(4-methoxybenzoyl)- sydnonimin).
Alle bekannten Herstellungsverfahren für 1-Amino-2,6- dimethylpiperidin basieren auf der Reduktion von 1-Nitro­ so-2,6-dimethylpiperidin. Alle weisen einen unvollständi­ gen Umsatz und vor allem ökologische Mängel auf.
Bei der Reduktion mit Natriumdithionit (C. G. Overberger, J. G. Lombardino and R. G. Hiskey, J. Org. Chem. 22 (1957) 658) ist außerdem der Anfall von großen Mengen an Abfallsalzen nachteilig.
Die Verwendung von Zink in verdünnter Essigsäure als Reduktionsmittel (E. Jucker and A. Lindemann, Helv. Chim. Acta, 45 (1962) 2316-2325, insbesondere 2323) führt zu einer erheblichen Schwermetallbelastung des entstehenden Abwassers.
Die US 31 54 538 beschreibt die Hydrierung von N-Nitrosoaminen zu N,N′-disubstituierten Hydrazinen in Gegenwart eines Palladium-Katalysators, welcher eine bestimmte Menge Eisensalz enthält.
Aus der US 29 79 505 ist ebenfalls ein Verfahren zur Herstellung substituierter Hydrazine, wie z. B. N-Aminopiperidin be­ kannt, bei dem die entsprechenden Nitrosoamine in Gegen­ wart eines Palladiumkatalysators hydriert werden, der eine bestimmte Menge eines löslichen Eisensalzes enthält. Die Herstellung von 1-Amino-cis-2,6-dimethylpiperidin nach diesem Verfahren ist nach der Angabe in der HU 15 614 sowohl bezüglich der Ausbeute (65%) als auch bezüglich der Selektivität (60 bis 70%) unbefriedigend. Danach wird deshalb 1-Amino-cis-2,6-di­ methylpiperidin durch Nitrosierung von cis-2,6-Dimethyl­ piperidin und Hydrierung der entstandenen Nitrosoverbin­ dung in wäßriger ammoniakalischer Lösung in Gegenwart eines mit einem Fe(II)-Salz vergifteten Palladiumkataly­ sators hergestellt, wobei beide Reaktionen in Abwesenheit von Chloridionen durchgeführt werden. Dieses Verfahren weist sowohl bei der Umsetzung als auch bei der Aufarbei­ tung des anfallenden Reaktionsgemisches erhebliche Pro­ bleme auf. So erfordert z. B. der Einsatz von Ammoniak verfahrenstechnische Zusatzmaßnahmen zur Vermeidung von Korrosion und Emission. Die verwendete Ammoniakmenge ist zudem hoch (100 bis 150 g Ammoniak pro 1 kg Produkt). Das Hauptproblem ist allerdings hier, wie auch bei den ande­ ren Verfahren, der unvollständige Umsatz, der bewirkt, daß in dem Produkt noch nicht umgesetztes 1-Nitroso-2,6- dimethylpiperidin enthalten ist.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es daher, ein Ver­ fahren zur Herstellung von 1-Amino-2,6-dimethylpiperidin durch Reduktion von 1-Nitroso-2,6-dimethylpiperidin zur Verfügung zu stellen, das die Nachteile der bisher be­ kanntgewordenen Verfahren nicht besitzt und durch das insbesondere ein vollständiger Umsatz erzielt wird.
Die Erfindung betrifft somit ein Verfahren zur Herstel­ lung von 1-Amino-2,6-dimethylpiperidin durch katalytische Hydrierung von 1-Nitroso-2,6-dimethylpiperidin unter Verwendung eines mit Eisenionen teilweise vergifteten Palladiumkatalysators, wobei
  • a) soviel Palladiumkatalysator eingesetzt wird, daß die Pd-Menge 0,1 bis 10 Mol-%, bezogen auf das 1-Nitroso-2,6- dimethylpiperidin, beträgt,
  • b) bei einer Temperatur von 30 bis 50°C und bei einem Wasserstoffdruck von 2 bis 25 bar hydriert wird,
  • c) ein Pd-Trägerkatalysator mit einem Pd-Gehalt von 1 bis 10 Gew.-% eingesetzt und
  • d) das Verhältnis Pd : Fe = (20 bis 0,5) : 1 beträgt,
dadurch gekennzeichnet, daß die Hydrierung in Wasser in Gegenwart von 0,1 bis 10 Gew.-% eines Tensids oder Tensidgemisches durchgeführt wird und daß nach der Abfiltration des Katalysators Nebenprodukt und Wasser durch Rektifikation als Kopfprodukt teilweise abgetrennt werden.
Geeignete anionische Tenside sind z. B. sulfonierte aromatische Kohlenwasserstoffe, wie das Natriumsalz der Dodecylbenzolsulfonsäure; sulfonierte aliphatische Kohlenwasserstoffe, wie das Natriumsalz der sec.Pentadecansulfonsäure; sulfonierte α-Olefine, wie das Natriumsalz der α-Hexadecensulfonsäure; sulfatierte Fettalkohole, wie Natriumlaurylsulfat; sulfatierte Fettalkoholeether, wie Natriumlaurylpolyglykolethersulfat; sulfonierte Fettsäuremethylester, wie Palmkernsulfo-fettsäuremethylester- Na-salz; carboxymethylierte Fettalkohol-polyglykolether, wie Laurylpolyglykoletheracetat-Na-salz.
Geeignete nichtionische Tenside sind z. B. Fettalkoholoxethylate, Alkylphenoloxethylate, Fettsäureoxethylate, Fettsäurealkylolamide, Fettaminoxethylate, Polyalkylenoxid- Blockpolymerisate, Fettsäureester von Sorbitan und ethoxylierte Fettsäureester von Sorbitan.
Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden dem Wasser ganz besonders bevorzugt 1 bis 6 Gew.-% Tensid oder Tensidgemisch zugesetzt.
Als Palladiumkatalysatoren werden insbesondere solche verwendet, bei denen das Palladium vorzugsweise Kohle oder Aluminiumoxid aufgezogen ist.
Der Katalysator wird durch die Zugabe eines löslichen Eisensalzes vor oder während der Reaktion teilweise vergiftet. Als lösliches Eisensalz ist dabei Fe(II)sulfat besonders geeignet.
Überraschenderweise wird durch das erfindungsgemäße Verfahren ein praktisch vollständiger Umsatz von über 99% erzielt. In dem Reaktionsprodukt ist das eingesetzte Ausgangsprodukt 1-Nitroso-2,6-dimethylpiperidin, wenn überhaupt, dann nur mit empfindlichen Nachweismethoden in Spuren nachweisbar.
Die bei dem erfindungsgemäßen Verfahren nach der Abfil­ tration des Katalysators zurückbleibende Reaktionsmi­ schung enthält in der Regel, bezogen auf eingesetztes 1-Nitroso-2,6-dimethylpiperidin, über 90% 1-Amino-2,6- dimethylpiperidin, 9% 2,6-Dimethylpiperidin und, wie bereits erwähnt, höchstens Spuren von 1-Nitroso-2,6-di­ methylpiperidin. Die Selektivität beträgt daher 90%. Durch Rektifikation, vorzugsweise bei vermindertem Druck, werden das Nebenprodukt und das Wasser als Kopfprodukt teilweise abgetrennt. Die im Sumpf neben dem ge­ wünschten 1-Amino-2,6-dimethylpiperidin dann noch ver­ bleibenden Substanzen (Nebenprodukt, Wasser und Tensid) stören bei der Weiterverarbeitung nicht.
Bei gleichen Hydrierzeiten, wie bei dem Verfahren der HU 15 614, wird ein vollständigerer Umsatz bei völliger Vermeidung von Ammoniak erreicht.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist gleichermaßen zur Her­ stellung von 1-Amino-cis-2,6- oder trans-2,6-dimethyl­ piperidin geeignet.
Beispiel 1
Ein Autoklav (Volumen 1 l) wird mit 114 g 1-Nitroso-cis- 2,6-dimethylpiperidin, 8 g Pd/C-Katalysator (10%ig), 2 g FeSO4 × 7 H2O, 100 ml destilliertem Wasser und 3 g Tensid Hostapur® SAS 93 (n C13 bis C17 Alkansulfonat-Na-salz) beschickt. Bei 40°C und einem Wasserstoffdruck von 6 bar ist die Hydrierung nach 5 Stunden abgeschlossen.
Die Reaktionsmischung enthält nach dem Abfiltrieren des Katalysators (bezogen auf eingesetztes 1-Nitroso-2,6-di­ methylpiperidin) über 90% 1-Amino-2,6-dimethylpiperidin, 9% cis-2,6-Dimethylpiperidin und nur noch gaschromato­ graphisch nachweisbare Spuren von 1-Nitroso-cis-2,6-di­ methylpiperidin (Umsatz <99%; Selektivität = 90%).
Durch Rektifikation können das Nebenprodukt und das Was­ ser teilweise abgetrennt werden. Die im Produkt verblei­ benden Substanzen (Nebenprodukt, Wasser und Tensid) machen sich bei seinem weiteren Einsatz nicht negativ bemerkbar.
Beispiel 2
Bei einer Wiederholung des Beispiels 1 wird das Hostapur® SAS 93 durch 3 g des Tensids Emulgator NW (Arylpolyglykolether) ersetzt. Der Umsatz und die Selektivität sind gleich gut wie in Beispiel 1.
Beispiel 3
Bei einer Wiederholung des Beispiels 1 wird das Hostapur® SAS 93 durch 3 g des Tensids Dispersogen® P (Formaldehyd-Kondensationsprodukt) ersetzt. Der Umsatz und die Selektivität sind ähnlich gut wie in Beispiel 1.
Beispiel 4
Bei einer Wiederholung des Beispiels 1 werden die 8 g Pd/C-Katalysator und die 2 g FeSO4 × 7 H2O durch einen Katalysator ersetzt, der wie folgt hergestellt wird:
8 g Pd/C-Katalysator (10%ig) und 2 g FeSO4 × 7 H2O werden unter Stickstoffatmosphäre in 100 ml destilliertem Wasser 1 Stunde lang gerührt. Dann wird der teilweise vergiftete Katalysator abfiltriert und trockengesaugt.
Versuchsbericht (nachgereicht am 11. 02. 1993)
1-Amino-2,6-dimethylpiperidin wurde durch katalytische Hydrierung von 1-Nitroso-2,6-dimethylpiperidin unter Verwendung eines mit Eisenionen teilweise vergifteten Palladiumkatalysators hergestellt, wobei einmal das Verfahren gemäß HU 15 614 und einmal das erfindungsgemäße Verfahren gemäß Beispiel 1 angewendet wurde.
Es wurden jeweils folgende Bedingungen eingehalten:
Temperatur: 40°C,
Wasserstoffdruck: 6 bar,
Katalysatorzusammensetzung: Pd : Fe = 2 : 1 (Gewicht);
Pd-Gehalt auf Träger: 10 Gew.-%,
Katalysatormenge: 1 Mol-%, bezogen auf 1-Nitroso-2,6-dimethylpiperidin.
Die folgende Übersicht vergleicht die dabei erhaltenen Ergebnisse:

Claims (4)

1. Verfahren zur Herstellung von 1-Amino-2,6-dimethylpi­ peridin durch katalytische Hydrierung von 1-Nitroso-2,6- dimethylpiperidin unter Verwendung eines mit Eisenionen teilweise vergifteten Palladiumkatalysators, wobei
  • a) soviel Palladiumkatalysator eingesetzt wird, daß die Pd-Menge 0,1 bis 10 Mol-%, bezogen auf das 1-Nitroso-2,6- dimethylpiperidin, beträgt,
  • b) bei einer Temperatur von 30 bis 50°C und bei einem Wasserstoffdruck von 2 bis 25 bar hydriert wird,
  • c) ein Pd-Trägerkatalysator mit einem Pd-Gehalt von 1 bis 10 Gew.-% eingesetzt wird und
  • d) das Verhältnis Pd : Fe = (20 bis 0,5) : 1 beträgt,
dadurch gekennzeichnet, daß die Hydrierung in Wasser in Gegenwart von 0,1 bis 10 Gew.-% eines Tensids oder Tensidgemisches durchgeführt wird und daß nach der Abfiltration des Katalysators Nebenprodukt und Wasser durch Rektifikation als Kopfprodukt teilweise abgetrennt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Tensid ein anionisches oder ein nichtionisches Tensid verwendet wird.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Ausgangsprodukt 1-Nitroso-cis-2,6- dimethylpiperidin eingesetzt wird.
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