DE69302848T2 - Verfahren zur Herstellung von Guanidinderivativen - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von GuanidinderivativenInfo
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Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft ein verbessertes Verfahren zur Herstellung von Phenylguanidincarbonat und -hydrogencarbonat durch Umsetzen wässerigen Cyanamids mit Anilinhydrochlorid in einem speziellen pH-Bereich, Vereinigen des Reaktionsgemisches mit einem Alkalimetallcarbonat oder -hydrogencarbonat und Abtrennen des kristallinen Produkts.
- Phenylguanidincarbonat wird bei der Herstellung von pharmazeutisch wirksamen Pyrimidinen, wie in der Europäischen Patentanmeldung EP-A-0 164 204 beschrieben, verwendet und Phenylguanidinhydrogencarbonat wird als Zwischenprodukt bei der Herstellung von pestizid wirksamen Pyrimidinderivaten, wie in dem US-Patent 4 931 560 beschrieben, verwendet.
- Eine Synthese von Phenylguanidinhydrogencarbonat wird von der Firma SKW Trostberg AG in einer Firmenbroschüre von 1978 auf Seite 97 beschrieben. Dieses Verfahren hat den Nachteil, daß eine große Menge an Abwasser erzeugt wird und die Ausbeute relativ gering ist sowie Nebenprodukte, beispielsweise Phenylharnstoff und Diphenylharnstoff, erzeugt werden. Des weiteren wird Aktivkohle während der Reaktion zugegeben, die sehr sorgfältig abgetrennt werden muß. Der Artikel von Trostberg berichtet über kein Verfahren zur Herstellung von Phenylguanidincarbonat.
- Die Synthese von Phenylguanidin aus Cyanamid und Anilinhydrochlorid ist bekannt und beispielsweise in Am. Chem. Journal, Band 26, Nr. 3, S. 221 (1901) beschrieben. Die Synthese von aromatisch substituierten Guanidinen aus Cyanamid wird von A. Kämpf, Chem. Ber., Band 37, S. 1681-4 (1904) beschrieben. Weitere Synthesen von substituierten Guanidinen werden beispielsweise in Houben-Weyl, Band 8, S. 180-1 (1952) und in GB-A-1 514 907 beschrieben. Phenylguanidine, die am aromatischen Ring substituiert sind, haben höhere Schmelzpunkte als unsubstituierte Analoga und können deshalb als freie Basen oder manchmal als deren Hydrochloride isoliert werden, die aus wässeriger Lösung ausfallen und sie für die vorliegende Erfindung ungeeignet machen.
- Als freie Base ist Phenylguanidin hoch wasserlöslich und hygroskopisch und absorbiert Kohlendioxid aus der Luft. Es ist deshalb erwünscht, das Phenylguanidin als Salz zu isolieren, beispielsweise als sein Carbonat oder Hydrogencarbonat, um die Lagerungsstabilität zu erhöhen. Es ist deshalb wünschenswert, die Abwassermenge der bekannten Verfahren zu vermindern und die Ausbeute und Reinheit des isolierten Salzes zu erhöhen.
- Überraschenderweise wurde nun gefunden, daß beim Durchführen des Verfahrens in einem speziellen pH-Bereich und unter Verwendung gesteuerter Chlorwasserstoffsäure-Zugabe eine wesentliche Erhöhung der Ausbeute beobachtet wurde und unwesentliche Mengen an Nebenprodukten erzeugt wurden.
- Die Vorteile des vorliegend beschriebenen Verfahrens schließen die nachstehenden ein: eine höhere Ausbeute wird erreicht, während die Reaktionszeit vermindert wird; Ausfällung des kristallinen Carbonats oder Hydrogencarbonats geschieht bei erhöhten Temperaturen ohne thermische Zersetzung; hochreines kristallines Produkt wird gebildet, das leicht filtrierbar ist; keine Aktivkohle wird dabei verwendet, was die Produktisolierung erleichtert; das Abwasservolumen ist stark vermindert, was zu einem ökonomischeren und ökologisch akzeptablen Verfahren führt.
- Das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung betrifft die Herstellung von Phenylguanidincarbonat oder -hydrogencarbonat aus Anilin, Chlorwasserstoffsäure, Cyanamid und einem Alkalimetallcarbonat oder -hydrogencarbonat, umfassend
- a) Vermischen eines Moläquivalents Anilin mit einer solchen Menge einer wässerigen Lösung von 10 bis 37 Gewichtsprozent Chlorwasserstoffsäure bei einer Temperatur von 20 bis 105ºC, daß die erhaltene Anilinhydrochloridlösung einen pH-Wert von 2,0 bis 4,0 aufweist;
- b) Zugabe von 1 bis 1,5 Moläquivalenten wässeriger Cyanamidlösung zu dem gerührten Reaktionsgemisch von a), während Einstellen der Reaktionstemperatur zwischen 60 bis 105ºC und Halten des pH-Wertes im Bereich von 2,0 bis 4,0 durch weitere Zugabe von wässeriger Chlorwasserstoffsäurelösung und vollständiges Ablaufenlassen der Reaktion und
- c) Kühlen des Reaktionsgemisches auf 20 bis 90ºC und Vereinigen des Gemisches mit 1 bis 2 Moläquivalenten Alkalimetallhydrogencarbonat oder 0,5 bis 1 Moläquivalent Alkalimetallcarbonat in fester Form oder als wässerige Lösung oder Suspension in Wasser, wobei ein kristalliner Niederschlag von Phenylguanidinhydrogencarbonat oder -carbonat erhalten wird.
- Die bevorzugte Konzentration der wässerigen Lösung an Chlorwasserstoffsäure ist 20 bis 36 Gewichtsprozent.
- Der pH-Wert wird vorzugsweise in Schritten a) und b) bei 2,0 bis 3,0 gehalten.
- Die Reaktionstemperatur für Stufe a) ist vorzugsweise 60 bis 105ºC und bevorzugter 80 bis 95ºC.
- Die Reaktionstemperatur für Stufe b) ist vorzugsweise 80 bis 95ºC.
- Die Reaktionstemperatur für Stufe c) ist vorzugsweise 40 bis 80ºC.
- Das Alkalimetallhydrogencarbonat kann LiHCO&sub3;, NaHCO&sub3; oder KHCO&sub3;, vorzugsweise NaHCO&sub3;, sein.
- Das Alkalimetallcarbonat kann Li&sub2;CO&sub3;, Na&sub2;CO&sub3; oder K&sub2;CO&sub3;, vorzugsweise Na&sub2;CO&sub3;&sub1; sein.
- Das Alkalimetallhydrogencarbonat oder -carbonat wird vorzugsweise in Stufe c) in Form einer wässerigen Lösung oder einer Suspension in Wasser verwendet.
- Die Reaktionszeit für jede der Stufen a) und b) kann von 10 Minuten bis 5 Stunden variieren, obwohl der bevorzugte Bereich 2 bis 4 Stunden ist, in Abhängigkeit von den Mengen und angewendeten Bedingungen. Das Produkt kann leicht durch bekannte Verfahren, wie Filtration oder Zentrifugation oder Dekantierung, entfernt werden und kann in einer hydrierten oder dehydrierten Form in Abhängigkeit von den Trocknungsbedingungen hergestellt werden.
- Die nachstehenden Beispiele erläutern das erfindungsgemäße Verfahren.
- 88,5 g (0,78 Mol) wässerige HCl (32 Gewichtsprozent) werden zu 93,1 g Anilin (1,0 Mol) gegeben, bis der pH-Wert 2,0 erreicht. Über einen Zeitraum von 1 Stunde werden 92,4 g (1,1 Mol) einer 50%igen wässerigen Cyanamidlösung in das Reaktionsgemisch bei 85ºC laufen lassen. Bis zum Ende der Cyanamid-Zugabe werden weitere 22,1 g (0,19 Mol) wässerige HCl (32%) zugegeben, wodurch den pH-Wert auf 2,4 bis 2,7 zurückkehrt. Nach Rühren für 2 Stunden bei 85ºC wird das Gemisch auf 60ºC abkühlen lassen und eine Lösung von 63,6 g (0,6 Mol) Natriumcarbonat in 170 ml Wasser wird über einen Zeitraum von 30 Minuten zugegeben. Der kristalline Niederschlag wird nach Kühlen auf 5ºC filtriert. 163 g Phenylguanidincarbonat werden hergestellt, die 76,7% Phenylguanidin als freie Base enthalten, was einer 92,7%igen Ausbeute, bezogen auf Anilin, entspricht. Der Schmelzpunkt (Zersetzung) ist 147 bis 150ºC.
- Das Verfahren von Beispiel 1 wird wiederholt unter Verwendung der gleichen Mengen, jedoch wird das Reaktionsgemisch zu der Natriumcarbonatlösung bei 50ºC gegeben. 165 g Phenylguanidincarbonat (76,7% freie Base) werden hergestellt, äquivalent zu einer 93,7%igen Ausbeute. Der Schmelzpunkt (Zersetzung) ist 147 bis 150ºC.
- Zu 98,2 g Anilin (1,0 Mol) wird 32%ige HCl gegeben, bis der pH-Wert der Lösung ungefähr 2,5 erreicht; 95,2 g (0,83 Mol) 32%ige HCl sind erforderlich. Die Lösung wird auf 87ºC erhitzt und gerührt, während 93,0 g einer 50%igen wässerigen Lösung von Cyanamid (1,10 Mol) über einen Zeitraum von 1 Stunde zugegeben werden. Kurz bevor die Cyanamid-Zugabe beendet ist, werden weitere 16,8 g (0,15 Mol) 32%ige HCl zugegeben. Nach 3 Stunden Rühren bei 87ºC wird die Lösung auf 60ºC abgekühlt und zu einer gerührten Suspension von 101,0 g (1,20 Mol) Natriumhydrogencarbonat in 170 ml Wasser bei 60ºC gegeben. Nach Kühlen auf 5ºC werden 127,6 g Phenylguanidinhydrogencarbonat (getrocknet bei 45ºC/100 mbar) isoliert (66,8% freie Base), was einer Ausbeute von 94,5%, bezogen auf Anilin, entspricht. Der Schmelzpunkt (Zersetzung) ist 150 bis 152ºC.
- Eine Lösung von 77 kg Anilin (827 Mol) und 81 kg 32%ige HCl (710 Mol) wird mit einem pH-Wert von 2,6 hergestellt; die Lösung wird auf 85 bis 90ºC erhitzt und für 2 Stunden gerührt, wobei während dieser Zeit 76 kg 50%ige wässerige Cyanamidlösung (905 Mol) zugegeben werden. Kurz vor dem Abschluß der Cyanamid-Zugabe kehrt der pH-Wert auf zwischen 2 und 3 durch Zugabe von 32%igen HCl-Portionen zurück, 12 kg HCl-Lösung insgesamt. Nach 3 Stunden Rühren wird die Lösung auf 60ºC abgekühlt und bei dieser Temperatur wird eine Lösung von 53 kg Natriumcarbonat (500 Mol) in 150 l Wasser zugegeben. Nach Abkühlen auf 20ºC wird der kristalline Niederschlag durch Filtration abgetrennt und zweimal mit 130 l Wasser gewaschen (das Filtrat des zweiten Waschens wird zum ersten Waschen in der nächsten Charge verwendet) . Nach Trocknen bei 70ºC/30 mbar werden 136 kg hellbeiger Kristalle von Phenylguanidincarbonat erhalten (77,4% freie Base), was eine Ausbeute von 94,3%, bezogen auf Anilin, wiedergibt. Der Schmelzpunkt (Zersetzung) ist 147 bis 150ºC.
- 114,1 g HCl (32%) werden in einem Gemisch von 98,2 g (1,0 Mol) Anilin (94,8%, Wasser 5%) und 84 g Wasser, das mit kaltem Wasser äußerlich gekühlt wurde, gerührt. Das Reaktionsgemisch wird zum Sieden erhitzt und 104,6 g (1,25 Mol) Cyanamid (50%) werden in die siedende Lösung über einen Zeitraum von 30 Minuten eingerührt. Das Gemisch wird für 2 Stunden unter Rückfluß erhitzt, wonach 4,8 g Aktivkohle vorsichtig zugegeben werden. Der Aktivkohlerückstand wird durch Filtration bei 60ºC entfernt. Die filtrierte wässerige Lösung von 1-Phenylguanidiniumchlorid wird zu einer gerührten Lösung von 130,2 g (1,53 Mol) Natriumbicarbonat in 0,5 1 Wasser gegeben. Das Gemisch wird für vier Stunden gerührt. Das ausgefallene Phenylguanidinhydrogencarbonat wird durch Filtration abgetrennt, in 0,43 1 Wasser suspendiert und für 1 Stunde intensiv gerührt. Nach Filtration des Produkts wird es erneut in 0,32 l Wasser suspendiert, intensiv für eine Stunde gerührt und durch Filtration abgetrennt. Das Reaktionsprodukt wird unter Vakuum bei 50ºC getrocknet.
- Ausfällen aus der Reaktionslösung bei 80ºC wird beobachtet. 144 g farbloses Phenylguanidinhydrogencarbonat werden isoliert (67,3% freie Base), was 72,2% Ausbeute, bezogen auf Anilin, wiedergibt. Die Zersetzungstemperatur ist 150 bis 153ºC. Die Nebenprodukte Phenylharnstoff und Diphenylharnstoff werden in Mengen von 0,5 bzw. 0,2% Ausbeute hergestellt.
- Beispiel 5 wird wiederholt, jedoch unter den erfindungsgemäßen Verfahrensbedingungen.
- 169,1 g Phenylguanidinhydrogencarbonat werden isoliert (68,0% freie Base), was einer Ausbeute von 85,1%, bezogen auf Anilin, entspricht. Keine Nebenprodukte werden identifiziert und keine Niederschläge werden bei 80ºC beobachtet.
- Es sollte bemerkt werden, daß die in Beispielen 5 und 6 verwendete Anilinqualität identisch ist und zu jenen, verwendet in Beispielen 1 und 4, unterschiedlich ist.
Claims (12)
1. Verfahren zur Herstellung von
Phenylguanidincarbonat oder -hydrogencarbonat aus Anilin, Chlorwasserstoffsäure,
Cyanamid und einem Alkalimetallcarbonat oder
-hydrogencarbonat, umfassend
a) Vermischen eines Moläquivalents Anilin mit einer
solchen Menge einer wässerigen Lösung von 10 bis 37
Gewichtsprozent Chlorwasserstoffsäure bei einer Temperatur von 20 bis
105ºC, daß die erhaltene Anilinhydrochloridlösung einen
pH-Wert von 2,0 bis 4,0 aufweist;
b) Zugabe von 1 bis 1,5 Moläquivalenten wässeriger
Cyanamidlösung zu dem gerührten Reaktionsgemisch von a),
während Einstellen der Reaktionstemperatur zwischen 60 bis 105ºC
und Halten des pH-Wertes im Bereich von 2,0 bis 4,0 durch
weitere Zugabe von wässeriger Chlorwasserstoffsäurelösung und
vollständiges Ablaufenlassen der Reaktion, und
c) Kühlen des Reaktionsgemisches auf 20 bis 90ºC und
Vereinigen des Gemisches mit 1 bis 2 Moläquivalenten
Alkalimetallhydrogencarbonat oder 0,5 bis 1 Moläquivalent
Alkalimetallcarbonat in fester Form oder als wässerige Lösung oder
Suspension in Wasser, wobei ein kristalliner Niederschlag von
Phenylguanidinhydrogencarbonat oder -carbonat erhalten wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Konzentration
der wässerigen Lösung von Salzsäure 20 bis 36 Gewichtsprozent
ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der pH-Wert in
Schritten a) und b) bei 2,0 bis 3,0 gehalten wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die
Reaktionstemperatur für Stufe a) 60 bis 105ºC ist.
5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei die
Reaktionstemperatur für Stufe a) 80 bis 95ºC ist.
6. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die
Reaktionstemperatur für Stufe b) 80 bis 95ºC ist.
7. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die
Reaktionstemperatur für Stufe c) 40 bis 80ºC ist.
8. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das
Alkalimetallhydrogencarbonat LiHCO&sub3;, NaHCO&sub3; oder KHCO&sub3; ist.
9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei das
Alkalimetallhydrogencarbonat NaHCO&sub3; ist.
10. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das
Alkalimetallcarbonat Li&sub2;CO&sub3;, Na&sub2;CO&sub3; oder K&sub2;CO&sub3; ist.
11. Verfahren nach Anspruch 10, wobei das
Alkalimetallcarbonat Na&sub2;CO&sub3; ist.
12. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das
Alkalimetallhydrogencarbonat oder -carbonat in Stufe c) in Form einer
wässerigen Lösung oder einer Suspension in Wasser verwendet
wird.
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