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Verfahren zur Darstellung von substituierten Guanidinen Durch das
Hauptpatent 4.81 994 ist die Herstellung von Diarylguanidinen durch L-tnsetzung
von Diarylthioharnstoffen mit Zinkverbindungen und Alkalien bzw. Erdalkalien in
Gegenwart von Ammoniak geschützt.
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Es wurde gefunden, daß man ganz allgemein Substitutionsprodukte des
Guanidins herstellen kann, wenn man disubstituierte Thioharnstoffe mit überschüssigen
Alkalien oder Erdalkalien in Gegenwart von anorganischen oder organischen Zinkverbindungen
und Ammoniak, Ammonialcderiv aten, wie z. B. Hedrazinen, HydroYVlamin, aliphatischen,
aromatischen oder heterocyclischen organischen Basen vorteilhaft in der Wärme behandelt.
Es entstehen so substituierte Guanidine in guter Ausbeute. Überraschenderweise bilden
sich hierbei keine nennenswerten Mengen von Nebenprodukten. Entschwefelt man auf
diese Weise Dialkvl- oder DiarallvIthioharnstoffe in Gegenwart von Ammoniak, so
gelangt man zu Dialkyl- bzw. Diaralkelguanidinen. Wird Ammoniak durch primäre oder
sekundäre Amine ersetzt, so erhält man dreifach bzw. vierfach substituierte Guanidine.
Ammoniakderivate, wie z. B. Hvdroxylamin und Phenylhydrazin, lassen sich in analoger
Weise in das Guanidinradikal einführen. Diese neue allgemeine Methode zur Herstellung
von substituierten Guanidinen stellt gegenüber den bekannten 'Verfahren, die unter
Benutzung von Bleiglätte oder anderen Bleiverbindungen als Entschwefelungsmittel,
meistens bei Gegenwart von organischen Lösungsmitteln, arbeiten (vgl. Chemisches
Zentralblatt 1926, Teil II, S. a638), einen wesentlichen Fortschritt dar.
Derselbe ist darin begründet, daß Blei und Zink - beide zweiwertig -chemisch gleich
wirken, daß jedoch das Atomgewicht des Bleis 207 und das des Zinks 6,5 beträgt.
Es ist also beim Arbeiten mit Blei eine dreifache Menge an Substanz zu verarbeiten
gegenüber Zink und ebenfalls die dreifache Menge an Rückstand zu bewältigen, während
die Kilopreise beider Metalle gleich sind. Hinzu kommt noch, daß die erhaltenen
Zinkrückstände ohne weiteres gewinnbringend weiterverarbeitet werden können, z.
B. auf Lithopone, während die Bleirückstände nicht direkt verwertbar sind, sondern
verhüttet werden müssen.
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Durch die Anwendung der wesentlich billigeren und spezifisch leichteren,
dazu ungiftigen Zinkverbindungen wird demnach im Gegensatz zu Bleiverbindungen der
Fabrikationsprozeß erheblich erleichtert und verbilligt.
Es ist
möglich, auf diese Weise die Zinklaugen nutzbringend- zu verwerten, die an anderer;
Stelle der Fabrikation, z. B. bei organischen Reduktionen oder bei der Erzaufarbeitung,
anfallen. Gegenüber der bekannten Anwendung von Alkalien in Gegenwart von Bleioxyd
bzw. Bleihydroxyd (s. Ber. d. deutschen Chem. Ges., Band i2, 1879, S.772) ist zu
betonen, daß Thioharnstoffe mit Oxyden und Salzen von Metallen der Schwefelwasserstoffgruppe,
wie z. B. Quecksilberoxyd und Bleicarbonat, in Gegenwart von Ammoniak oder organischen
Basen auch ohne Alkalien bzw. Erdalkalien äußerst glatt, selbst bei gewöhnlicher
Temperatur, entschwefelt werden können, wobei man quantitative Ausbeuten an substituierten
Guanidinen erhält. Führt man hingegen die Umsetzung von substituierten Thioharnstoffen
mit Ammoniak oder organischen Basen in Gegenwart von Zinkverbindungen ohne Zusatz.
von Alkali aus, so verläuft die Umsetzung der entsprechenden Thioharnstoffe zu den
entsprechenden Guanidinen nur sehr unvollständig unter Bildung beträchtlicher Mengen
von Nebenprodukten. Mit Alkalizusatz aber verlaufen diese Umsetzungen glatt ohne
Bildung von lästigen Nebenprodukten. Diese Tatsache ist neu und konnte aus der Fachliteratur
nicht ersehen «-erden. Die obenerwähnte Literaturstelle bezieht sich lediglich auf
ein Metall der Schwefelwasserstoffgruppe und ist insofern irreführend, als in diesem
Falle der Zusatz von Alkalien gar nicht notwendig ist. Die Trennung der substituierten
Guanidine von Schwefelzink erfolgt durch Extraktion mit organischen Lösungsmitteln,
wie Xylol, Alkohol usw., oder durch Behandlung mit geeigneten verdünnten organischen
oder anorganischen Säuren, so daß das Schwefelzink unangegriffen bleibt. Beispiel
i In einem Rührwerkskessel werden 13o kg kristallisiertes Zinksulfat, enthaltend
etwa 28 kg Zink, in 8oo 1 Wasser gelöst und ioo log Thiocarbanilid sowie
300 kg Anilin zugefügt. Dann läßt man langsam aoo 1 etwa 30 "logge Natronlauge
unter Rühren zulaufen und erhitzt unter Rühren allmählich auf 70°. Nach etwa
30 Stunden ist bei dieser Temperatur die Reaktion gewöhnlich beendet. Man
entfernt sodann das überschüssige Anilin, zweckmäßig mit Wasserdampf, und nutscht
das Triplienylguanidin-Schwefelzinlc-Gemisch ab. Aus dem Nutschgut wird das Triphenylguanidin
durch Extraktion mit heißem Alkohol oder mit anderen Lösungsmitteln, wie Benzol,
Toluol, Xylol usw., in Lösung gebracht, woraus beim Erkalten das reine Tr iphenylguanidin
sich in weißen Nadeln abscheidet. Man kann das Triarylguanidin auch durch verdünnte
Essigsäure oder mit einer anderen Säure aus dem Schwefelzink herauslösen und aus
der essigsauren Lösung durch Fällung mit Natronlauge die reine Base erhalten. Die
Ausbeute beträgt etwa 9o °/" der Theorie, Beispiel In einem Rührwerkskessel werden
5o kg Thiocarbanilid mit einer Lösung von 651c-Zinksulfat und Zoo 1 Benzylarnin
sowie 70 1 konzentrierter Natronlauge bis zur völligen Entschweflung bei 6o° verrührt.
Das überschüssige Benzy lamin wird auf bekannte Weise wiedergewonnen und das Diarylaralkylguanidin
in üblicher Weise, wie in Beispiel i angegeben, von dem Schwefelzink getrennt..
Schmelzpunkt des Diphenylbenzvlguanidins loa bis 1o3°. -Wenn man das Zinksulfat
durch äquivalente Mengen Zinkacetat (85 kg) ersetzt und im übrigen genau so verfährt,
kommt man zu demselben Ergebnis. Beispiel 3 In einem Rührwerksautoklaven werden
ioo kg Thiocarbanilid- mit 7501 wäßriger Methylaminlösung (etwa 1811") der
berechneten Menge Zinkhydroxyd und 5o 1 konzentrierter Natronlauge (3o "/") bei
6o bis 70 bis zur vollendeten Entschweflung verrührt. Dies ist nach etwa 30 Stunden
der Fall. Nach dem Abkühlen wird der Niederschlag abgenutscht und daraus das Diphenv
lmethylguanidin zweckmäßig durch Extralotion mit verdünnter Essigsäure oder nach
einer anderen der in Beispiel i angegebenen Methoden gewonnen. Die Ausbeute ist
nahezu quantitativ. Das so erhaltene Produkt kristallisiert aus Alkohol in derben,
schön ausgeprägten Kristallen vom Schmelzpunkt io8 bis i o9°. Beispiel. Man benutzt
statt der wäßrigen eine alkoholische Methylaminlösung und ersetzt die Natronlauge
durch 20 kg Calciumhv droxyd und verfährt im übrigen nach dem Beispiel 3, bis das
Thiocarbanilid verschwunden ist. Dann destilliert man das Methylamin und den Alkohol
ab und spült den Rückstand mit Wasser auf eine Nutsche. Aus dem Nutschgut wird dann
das Diphenylmethv lguanidin in der oben beschriebenen Weise gewonnen. Beispiel s
Wird bei dem unter Beispiel 3 angegebenen Verfahren die Methylaminlösung durch Dimethylaminlösung
ersetzt und im übrigen genau so verfahren, erhält man Dimethyldiphenylguanidin.
Dieses gewinnt plan zweckmäßig in- Form seines schwerlöslichen salpetersauren
Salzes
vorn Schmelzpunkt i99-durch Zusatz von Salpetersäure oder Natriumnitrat zu der alkoholischen
bzw. wäßrigessigsauren Lösung der Base.
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Beispiel 6 In einem druckfesten Kessel werden y7 kg Chlorzink in 300
1 konzentriertem Ammoniak gelöst, dann trägt man 3o kg Dibenzylthioharnstoft ein,
läßt 701g Natronlauge (30"") -zufließen und erwärmt unter Umrühren auf 6o'-, bis
die Entschweflung vollendet ist. Dann entfernt man das überschüssige Ainmoniak und
gewinnt das Dibenzylguanidin durch Extraktion mit einem organischen Lösungsmittel
oder einer geeigneten Säure. Beispiel j 50 kg Thiocarbanilid werden mit 300
1 Wasser, 65 kg Zinksulfat und ioo 1 konzentrierter Natronlauge sowie ioo 1 Pheny1-hwdrazin
längere Zeit bei 6o bis 65 @ v errülirt. Dann treibt man das überschüssige
Phenylhydrazin mit Wasserdampf ab. Der feste Rückstand wird abgenutscht und mit
heißem Alkohol extrahiert. Aus dem Alkohol erhält man dann das Triphenylaminoguanidin
vom Schmelzpunkt i60° vermischt mit der hieraus durch Oxydation entstehenden Azoverbindung
vom Schmelzpunkt i i i °. Die beiden Körper können durch geeignete Lösungsmittel,
wie z. B. Äther, leicht voneinander getrennt werden. Bei spiel8 In einem Rührwerkskessel
werden ioo kg Thiocarbanilid mit 800 kg Wasser angeschlänimt. Dann trägt
man i4okg des Doppelsalzes der Formel (2 C , ; H, NI)
- Zu C1_, (erhältlich aus Anilin und Chlorzink) ein, läßt Zoo kg Anilin und ,200
I 30 "["ige Natronlauge zufließen und. verfährt im übrigen genau nach dem Verfahren
des Beispiels i. Die Ausbeute an Triphenylguanidin beträgt ebenfalls etwa 9o
% der Theorie.
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Die in den obigen Beispielen genannten Temperaturen, die Mengen von
Zink, Natronlauge und organischen Basen können innerhalb weiter Grenzen variiert
«-erden. Die alkalischen Reaktionsbrühen können bei neuen Partien wieder eingesetzt
werden, ebenso kann man die wiedergewonnenen organischen Basen wieder benutzen.
Das Schwefelzink kann zu Zinkoxyd oder Zinksalzen regeneriert werden und ist dann
in dieser Form bei der obigen Reaktion wieder zu verwenden. Das beschriebene Verfahren
gestattet dementsprechend in einfacher und billiger Weise, substituierte Guanidine
herzustellen, die als Vulkanisationsbeschleuniger in der Gummiindustrie oder für
andere Zwecke, z. B. pharniazeutische, Verwendung finden sollen. Unter anorganischen
Zinkverbindungen sind Zinkoxvd, Zinlclivdroxvd und Salze des Zinks mit anorganischen
Säuren sowie komplexe Zinksalze zu verstehen, während unter den Begriff »organische
Zinkverbindungen« Salze des Zinks mit organischen Säuren, wie Kohlensäure, Ameisensäure
usw., oder komplexe Zinksalze, die organische Radikale, wie z. B. Benzy lamin oder
Anilin, enthalten, zusammengefaät sind.