DE4242483A1

DE4242483A1 - Verfahren zur Herstellung von Iodalkinylcarbamaten

Info

Publication number: DE4242483A1
Application number: DE19924242483
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dr Ritter; Harald Dr Kluschanzoff; Gerhard Schachtlbauer
Original assignee: Henkel AG and Co KGaA
Current assignee: Henkel AG and Co KGaA
Priority date: 1992-12-16
Filing date: 1992-12-16
Publication date: 1994-06-23
Also published as: WO1994013627A1; TW237443B; CN1094032A

Description

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein verbessertes Verfahren zur Herstellung von Iod alkinylcarbamaten.

Stand der Technik

Iodalkinylcarbamate sind seit langem als antimikrobielle Wirkstoffe be kannt. So beschreibt EP-PS-93 962 substituierte 2-(3-Iod-2-propinyloxy) ethanolcarbamate sowie ein Verfahren zu deren Herstellung, bei dem man äquimolare Mengen von Iodalkinylalkoholen mit Isocyanaten umsetzt. Da die Verwendung von Iodalkinylalkoholen wegen ihrer explosiven Eigenschaften problematisch ist, sind alternative Verfahren vorgeschlagen worden, bei denen diese Zwischenstufe vermieden wird.

So beschreibt EP-PS-14 032 ein Verfahren zur Herstellung von Iodalkinyl carbamaten, bei dem zunächst ein Alkinylalkohol mit einem Isocyanat zum entsprechenden Carbamat umgesetzt und dieses Carbamat anschließend in wäßrig-alkalischer Lösung zum entsprechenden Iodalkinylcarbamat iodiert wird. Dieses Verfahren hat jedoch den Nachteil, daß zusätzliche Reini gungsmaßnahmen wie Extraktion mit wasserunlöslichen organischen Lösungs mitteln wie Toluol erforderlich sind.

Derartige zusätzliche Reinigungsmaßnahmen sind jedoch einerseits aufwen dig, zum anderen bedarf es weiterer Maßnahmen, um das Iodalkinylcarbamat vom organischen Lösungsmittel zu befreien.

Es bestand daher die Aufgabe, ein verbessertes Verfahren zur Herstellung von Iodalkinylcarbamaten zu entwickeln, das die Nachteile des bekannten Standes der Technik vermeidet, und bei dem insbesondere hellfarbige Pro dukte erhalten werden, ohne daß aufwendige Reinigungsoperationen wie Ex traktion mit organischen Lösungsmitteln durchgeführt werden müssen.

Beschreibung der Erfindung

Diese Aufgabe wurde erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zur Her stellung von Iodalkinylcarbamaten der allgemeinen Formel (I)

I-C≡C-C(R¹R²)-O-[C(R³R⁴)-C(R⁵R⁶)-O]_n-CONHR⁷ (I)

worin

- die Reste R¹ und R² unabhängig voneinander Wasserstoff oder lineare oder verzweigte Alkylreste mit 1 bis 6 C-Atomen,
- die Reste R³ bis R⁶ unabhängig voneinander Wasserstoff oder lineare oder verzweigte Alkylreste mit 1 bis 4 C-Atomen,
- der Rest R⁷ Wasserstoff, einen linearen oder verzweigten Alkylrest mit 1 bis 12 C-Atomen, einen Cyclohexylrest, einen substituierten oder unsubstituierten Phenylrest, einen Benzylrest oder einen p-Toluolsul fonylrest und
- n die Zahl 0 oder 1

bedeuten, wobei man zunächst den entsprechenden Alkinylalkohol mit dem entsprechen den Isocyanat zum Carbamat umsetzt, dieses Carbamat in alkalischer Lösung iodiert, das alkalische Reaktionsgemisch mit Kohlendioxid neutralisiert und das Iodalkinylcarbamat anschließend abfiltriert.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist somit ein Verfahren zur Her stellung von Iodalkinylcarbamaten der allgemeinen Formel (I)

I-C≡C-C(R¹R²)-O-[C(R³R⁴)-C(R⁵R⁶)-O]_n-CONHR⁷ (I)

worin

bedeuten, wobei man zunächst einen Alkinylalkohol der allgemeinen Formel (II)

H-C≡C-C(R¹R²)-O-[C(R³R⁴)-C(R⁵R⁶)-O]_n-H (II)

worin die Reste R¹ bis R⁶ die obengenannte Bedeutung haben, mit einem Iso cyanat der Formel (III)

R⁷NCO (III)

worin R⁷ die obengenannte Bedeutung hat, zu einem Carbamat der allgemeinen Formel (IV)

H-C≡C-C(R¹R²)-O-[C(R³R⁴)-C(R⁵R⁶)-O]_n-CONHR⁷ (IV)

worin die Reste R¹ bis R⁷ die obengenannte Bedeutung haben, umsetzt, das Carbamat (IV) in alkalischer Lösung iodiert, das alkalische Reaktionsge misch neutralisiert und das Iodalkinylcarbamat (I) anschließend abfil triert, und wobei man die Neutralisation mit Kohlendioxid durchführt.

Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, daß dabei direkt hellfar bige Iodalkinylcarbamate erhalten werden, ohne daß zusätzliche Reinigungs operationen durchgeführt werden müssen.

Das erfindungsgemäße Verfahren bezieht sich in einer bevorzugten Ausfüh rungsform auf die Herstellung von Iodalkinyloxyalkylcarbamaten, d. h. auf Verbindungen der allgemeinen Formel (I), bei denen n die Zahl 1 bedeutet.

Die Alkinylalkohole der allgemeinen Formel (II) sind bekannte Verbindun gen. So wird beispielsweise Prop-2-in-1-ol (Propargylalkohol) in "Beil stein′s Handbuch der Organischen Chemie erwähnt (vergl. u. a. 4. Er gänzungswerk, erster Band, vierter Teil, Seiten 2214-2215; Berlin 1974). Durch Anlagerung von Ethylenoxid (EO) an Propinole sind entsprechende Pro pinol-EO-Addukte zugänglich, die z. T. kommerziell erhältlich sind. Aus den Homologengemischen dieser EO-Addukte lassen sich die einzelnen Indivi duen durch Anreicherungsverfahren, z. B. fraktionierende Destillation, in reiner Form gewinnen.

Als Beispiele für geeignete Isocyanate der allgemeinen Formel (III) seien genannt:

a) Alkylisocyanate, z. B. Dodecyl-, Octyl-, Hexylisocyanate und besonders Niedrigalkylisocyanate wie Butyl-, Propyl-, Ethyl- und Methylisocyanat sowie die verschiedensten Strukturisomeren davon;
b) Cycloalkylisocyanate, z. B. Cyclohexylisocyanat;
c) monocyclische Arylisocyanate wie Phenyl-, 4-Chlorphenyl- und 3,4-Di chlorphenyl-, Benzyl- und p-Toluolsulfonyl-isocyanat.

Die erste Stufe des erfindungsgemäßen Verfahrens, die Reaktion des Al kinylalkohols (II) mit einem Isocyanat (III), wird mittels Methoden durch geführt, die dem Fachmann in der Urethan-Chemie wohlvertraut sind. So kann beispielsweise das Isocyanat zu dem Alkinylalkohol in kontrollierter Weise derart zugegeben werden, daß die Reaktionstemperatur sich leicht konstant halten läßt; gewünschtenfalls kann extern gekühlt werden. Die Reaktion kann in Abwesenheit eines Lösungsmittels durchgeführt werden; es ist je doch auch möglich, ein Lösungsmittel heranzuziehen, das inert gegenüber Isocyanaten ist. Beispiele geeigneter Lösungsmittel sind Ester wie Ethyl acetat, Butylacetat und 2-Ethoxyethylacetat, Ketone wie Methylethylketon, Methylisobutylketon und Cyclohexanon, Kohlenwasserstoffe wie Toluol oder Xylol, halogenierte Kohlenwasserstoffe wie Trichlorethylen, Methylenchlo rid, 1,1,1-Trichlorethan und Tetrachlorethan sowie polare aprotische Lö sungsmittel wie Dimethylformamid und Dimethylacetamid.

Es kann darüber hinaus gewünscht sein, einen Katalysator einzusetzen, der die Reaktion von Isocyanaten und Alkoholen beschleunigt. Beispiele solcher Katalysatoren sind organische oder anorganische Basen sowie lösliche Me tallverbindungen, z. B. Eisen- und Manganacetylacetonat, Dibutylzinndi laurat und Zinkoctanoat, Bleitetracetat, basisches Bleiacetat und Blei-2- Ethylhexanoat.

Die zweite Stufe des erfindungsgemäßen Verfahrens, die Iodierung des Car bamats (IV), wird in alkalischem Medium durchgeführt. Die Wahl des dabei verwendeten Iodierungsmittels unterliegt dabei keinen besonderen Ein schränkungen. Beispielsweise läßt sich elementares Iod in Form von Pulver oder Pellets einsetzen, es ist aber unter anderem auch möglich, eine Mischung von Natriumhypochlorit und einem Alkalimetalliodid bzw. eine Mi schung von Natriumhypochlorit, einem Alkalimetallhydroxid und Iod einzu setzen. Das Iodierungsmittel wird dabei üblicherweise in etwa äquimolaren Mengen - bezogen auf das Carbamat (IV) - eingesetzt; dabei kann es ge wünscht sein, das Iodierungsmittel in leichtem Unterschuß bzw. leichtem Überschuß einzusetzen.

Die zweite Stufe des erfindungsgemäßen Verfahrens wird in der Regel in Gegenwart eines organischen Lösungsmittels durchgeführt; dabei sind po lare, mit Wasser mischbare Lösungsmittel bevorzugt. Von ganz besonderem Vorteil sind Alkohole wie Methanol, Ethanol, Propanol oder i-Propanol. Da bei ist es besonders bevorzugt, Methanol zu verwenden und unter weitgehend oder vollständig wasserfreien Bedingungen zu arbeiten. Sofern die letztge nannte Arbeitsweise gewählt wird, setzt man der Reaktionsmischung nach dem Ende der Iodierungsreaktion, d. h. vor der Neutralisation, Wasser zu (vergl. Beispiel 1).

Es kann jedoch auch gewünscht sein, die Iodierung des Carbamats (IV) in wäßrigem Milieu durchzuführen. In diesem Fall empfiehlt es sich, der Reak tionsmischung weitere Hilfsstoffe zuzusetzen, um die Reaktion zu erleich tern. Eine Möglichkeit besteht z. B. darin, dem wäßrig-alkalischen System ein Tensid zuzusetzen; dadurch wird bewirkt, daß das Carbamat (IV) emul giert oder dispergiert wird und dadurch während der gesamten Reaktionszeit in feinverteiltem Zustand vorliegt und dem Angriff des Iodierungsmittels besser zugänglich ist.

Die Temperatur wird während der zweiten Stufe des erfindungsgemäßen Ver fahrens vorzugsweise unterhalb von 30°C gehalten. Das Reaktionsgemisch kann dabei durch jede bekannte Einrichtung, die eine entsprechende Wärme übertragung und Temperaturregelung erlaubt, auf der gewünschten Temperatur gehalten werden.

Das im Zuge des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Neutralisation verwendete Kohlendioxid kann im festen oder gasförmigen Zustand eingesetzt werden. So ist es beispielsweise möglich, die Neutralisation durch portionsweise Zu gabe von Trockeneis durchzuführen; aus praktischen Gründen ist es jedoch bevorzugt, die Neutralisation durch das Einleiten von CO₂-Gas in das al kalische Reaktionsgemisch zu bewirken.

Das Verfahren wird in der Regel bei atmosphärischem Druck durchgeführt, beispielsweise in einem einfachen Rührgefäß mit entsprechender Heiz-/Kühl- sowie Rühreinrichtung. Eine herkömmliche Art eines motorgetriebenen Rühr werkes ist zwar verwendbar, doch es ist zuweilen, besonders wenn in großen Gefäßen gearbeitet wird, wünschenswert, Hochgeschwindigkeits-Scherrühr werke mit einigen tausend Umdrehungen pro Minute zu verwenden, um eine entsprechende Vermischung und eine gleichmäßige Temperatur im gesamten Reaktionsgemisch aufrechtzuerhalten.

Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, daß das intermediäre Car bamat (IV) nicht isoliert werden muß. Vielmehr besteht eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darin, das gesamte Verfahren ohne Isolierung von Zwischenprodukten im selben Behälter durchzuführen.

Es hat sich ferner herausgestellt, daß es ohne Einfluß auf das Ergebnis des Verfahrens ist, ob man das zur Iodierung des Carbamats (IV) verwendete Iodierungsmittel dem Reaktionsgemisch portionsweise oder in seiner Gesamt menge, d. h. auf einmal zudosiert. Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung besteht deshalb darin, das verwendete Iodierungsmittel dem Reaktionsgemisch in seiner Gesamtmenge zuzudosieren.

Die folgenden Beispiele dienen der Erläuterung der Erfindung und sind nicht einschränkend zu verstehen.

Beispiele 1. Allgemeines

Propinyloxyethanol wurde durch fraktionierende Destillation aus "Golpanol PME" (Fa. BASF) gewonnen, einem Anlagerungsprodukt von Ethylenoxid an Pro pinol (Propargylalkohol).

Ausführungsbeispiele Beispiel 1

In einem Dreihalskolben mit Rührer, Innenthermometer und Tropftrichter wurden Propinyloxyethanol (50,05 g = 0,5 mol) und Dibutylzinndilaurat (ca. 0,2 ml) vorgelegt. Zu der Mischung wurden unter Rühren über einen Zeitraum von ca. 2 Stunden 59,56 g (0,5 mol) Phenylisocyanat zudosiert. Durch die Exothermie der Reaktion sowie durch externe Temperaturzufuhr wurde das Produkt nach dem Zudosieren des Isocyanats in der Schmelze gehalten (ca. 80-90°C) und weitere 30 Minuten gerührt.

Zur vorliegenden Schmelze wurden ca. 250 g Methanol gegeben und anschlie ßend das Reaktionsgemisch auf 15°C abgekühlt. Nach Zugabe von 99 g (0,55 mol) 30%iger Natriummethylat-Lösung wurde erneut auf 15°C abgekühlt und die alkalische Dispersion mit 126,9 g (0,5 mol) Iod (Pulver oder Pellets) versetzt. Nach 2-stündigem Rühren bei 15-20°C (nur leichte Wasserküh lung erforderlich) wurden ca. 230 ml Methanol bei 25-30°C im leichten Vakuum abgesaugt. Nach Abkühlen auf eine Temperatur unterhalb von 20°C wurde die zurückbleibende Suspension langsam mit 300 ml vollentsalztem Wasser versetzt und weitere 15 Minuten gerührt.

Das hochalkalische Reaktionsgemisch wurde durch Einleiten von CO₂-Gas neutralisiert (pH = 7), das Produkt abfiltriert, mit 300 ml vollentsalztem Wasser gewaschen und anschließend getrocknet.

Die Ausbeute an 2-(3-Iod-2-propinyloxy)-ethyl-N-phenylcarbamat betrug 160,5 g bzw. 93% der theoretischen Menge; das Produkt besaß einen Schmelzpunkt von 98-101°C. Die Farbe des Produktes war blendend-weiß.

Beispiel 2

Beispiel 1 wurde wiederholt. Für die Iodierung wurden 120,55 g (0,475 mol) Iod (= 5%iger Unterschuß) eingesetzt. Die Ausbeute betrug 92,6% der theoretischen Menge. Die Farbe des Produktes war blendend-weiß.

Beispiel 3

In einem Dreihalskolben mit Rührer, Innenthermometer und Tropfrichter wurden Propinyloxyethanol (50,05 g = 0,5 mol) und Dibutylzinndilaurat (ca. 0,2 ml) vorgelegt. Zu der Mischung wurden unter Rühren über einen Zeitraum von ca. 2 Stunden 59,56 g (0,5 mol) Phenylisocyanat zudosiert. Durch die Exothermie der Reaktion sowie durch externe Temperaturzufuhr wurde das Produkt nach dem Zudosieren des Isocyanats in der Schmelze gehalten (ca. 80-90°C) und weitere 30 Minuten gerührt.

Zur vorliegenden Schmelze wurden ca. 400 g Methanol gegeben und anschlie ßend das Reaktionsgemisch auf 15°C abgekühlt. Der Kristallbrei wurde mit einer Lösung aus 83,1 g (0,5 mol) Kaliumiodid und 40 g (0,5 mol) 50%iger NaOH (in 100 ml vollentsalztem Wasser) versetzt und erneut auf 15°C ab gekühlt. Anschließend wurde unter Rühren bei 18-19°C (intensive Kühlung erforderlich) innerhalb von 2 Stunden 278 g (0,5 mol) einer wäßrigen Na triumhypochlorit-Lösung (12,8% Aktivchlor) zudosiert und die Suspension weitere 30 Minuten gerührt.

Das hochalkalische Reaktionsgemisch wurde durch Einleiten von CO₂-Gas neu tralisiert (pH = 7), das Produkt abfiltriert, mit 300 ml vollentsalztem Wasser gewaschen und anschließend getrocknet. Die Ausbeute an 2-(3-Iod-2- propinyloxy)-ethyl-N-phenylcarbamat betrug 155 g bzw. 90% der theore tischen Menge; das Produkt besaß einen Schmelzpunkt von 97-100°C. Die Farbe des Produktes war blendend-weiß.

Beispiel 4

Beispiel 3 wurde wiederholt. Für die Iodierung wurden 77,3 g (0,465 mol) Kaliumiodid (= 7%iger Unterschuß) und 37,2 g (0,465 mol) NaOH (= 7%iger Unterschuß) eingesetzt. Die Ausbeute betrug 90% der theoretischen Menge. Die Farbe des Produktes war blendend-weiß.

Vergleichsbeispiel 1

Beispiel 1 wurde wiederholt, wobei jedoch zur Neutralisation des hochal kalischen Reaktionsgemisches 50%ige Schwefelsäure bis zum Erreichen eines pH-Wertes von 8 zugetropft wurde. Die Ausbeute war wie in Beispiel 1, die Farbe des Produktes war jedoch dunkelbraun.

Vergleichsbeispiel 2

Beispiel 1 wurde wiederholt, wobei jedoch zur Neutralisation des hochal kalischen Reaktionsgemisches 18%ige Salzsäure bis zum Erreichen eines pH-Wertes von 8 zugetropft wurde. Die Ausbeute war wie in Beispiel 1, die Farbe des Produktes war jedoch dunkelbraun.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung von Iodalkinylcarbamaten der allgemeinen Formel (I) I-C≡C-C(R¹R²)-O-[C(R³R⁴)-C(R⁵R⁶)-O]_n-CONHR⁷ (I)worin

- die Reste R¹ und R² unabhängig voneinander Wasserstoff oder lineare oder verzweigte Alkylreste mit 1 bis 6 C-Atomen,
- die Reste R³ bis R⁶ unabhängig voneinander Wasserstoff oder lineare oder verzweigte Alkylreste mit 1 bis 4 C-Atomen,
- der Rest R⁷ Wasserstoff, einen linearen oder verzweigten Alkylrest mit 1 bis 12 C-Atomen, einen Cyclohexylrest, einen substituierten oder unsubstituierten Phenylrest, einen Benzylrest oder einen p- Toluolsulfonylrest und
- n die Zahl 0 oder 1

bedeuten, wobei man zunächst einen Alkinylalkohol der allgemeinen Formel (II) H-C≡C-C(R¹R²)-O-[C(R³R⁴)-C(R⁵R⁶)-O]_n-H (II)worin die Reste R¹ bis R⁶ die obengenannte Bedeutung haben, mit einem Isocyanat der Formel (III)R⁷NCO (III)worin R⁷ die obengenannte Bedeutung hat, zu einem Carbamat der allgemeinen Formel (IV)H-C≡C-C(R¹R²)-O-[C(R³R⁴)-C(R⁵R⁶)-O]_n-CONHR⁷ (IV)worin die Reste R¹ bis R⁷ die obengenannte Bedeutung haben, umsetzt, das Carbamat (IV) in alkalischer Lösung iodiert, das alka lische Reaktionsgemisch neutralisiert und das Iodalkinylcarbamat (I) anschließend abfiltriert, dadurch gekennzeichnet, daß man die Neutrali sation mit Kohlendioxid durchführt.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei man das gesamte Verfahren ohne Iso lierung des intermediären Carbamats (IV) im selben Behälter durch führt.

3. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei man die Iodierung des Car bamats (IV) unter weitgehend wasserfreien Bedingungen in einem Alkohol durchführt.

4. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei man das zur Iodierung des Carbamats (IV) verwendete Iodierungsmittel dem Reak tionsgemisch nicht portionsweise, sondern in seiner Gesamtmenge zudo siert.

5. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei man das zur Neu tralisation verwendete Kohlendioxid in gasförmigem Zustand einsetzt.

6. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei n die Zahl 1 be deutet.