DE857498C

DE857498C - Process for the preparation of quaternary amines

Info

Publication number: DE857498C
Application number: DEG3982A
Authority: DE
Inventors: Fred Thomas Fiedorek
Original assignee: BF Goodrich Corp
Current assignee: Goodrich Corp
Priority date: 1949-05-06
Filing date: 1950-09-30
Publication date: 1952-12-01

Description

Verfahren zur Herstellung quaternärer Amine Die Erfindung bezieht sich auf die Herstellung von quaternären Aminen vom Betaintyp und betrifft besonders die Herstellung solcher Verbindungen durch Reaktion von tertiären Aminen mit ß-Lactonen.Process for Making Quaternary Amines The invention relates to relates to the manufacture of betaine-type quaternary amines and is particularly concerned the preparation of such compounds by reacting tertiary amines with ß-lactones.

Gemäß der amerikanischen Patentschrift 2 356 459 entstehen ß-Lactone, d. h. Lactone oder innere Ester der ß-Oxycarbonsäuren, in guten Ausbeuten durch Reaktion eines Ketens mit einem Aldehyd oder Keton. In dieser Weise wird ß-Propionsäurelacton (auch Hydracrylsäurelacton genannt), welches die Strukturformel hat, aus Keten und Formaldehyd erhalten.According to the American patent specification 2,356,459, ß-lactones, ie lactones or internal esters of ß-oxycarboxylic acids, are formed in good yields by reaction of a ketene with an aldehyde or ketone. In this way, ß-propionic acid lactone (also called hydracrylic acid lactone), which has the structural formula obtained from ketene and formaldehyde.

Es wurde nun gefunden, daß ß-Propionsäurelacton und auch die flüssigen Homologen davon (das sind flüssige, gesättigte aliphatische ß-Lactone) mit tertiären Aminen entweder in wäßriger Lösung oder vorzugsweise in einem im wesentlichen organischen Medium oder sogar in Abwesenheit irgendeines Lösungs- oder Verdünnungsmittels in solcher Weise reagieren, daß sich das ß-Kohlenstoffatom des ß-Lactons mit dem Stickstoffatom des tertiären Amins verbindet und quaternäre Amine in sehr hohen Ausbeuten entstehen. Solche quaternären Amine besitzen die allgemeine Formel worin R Wasserstoff oder niedriges Alkyl und R1, R2 und R3 organische Radikale bedeuten. Sie besitzen salzähnliche Eigenschaften und neigen zur Hygroskopizität; die letztere Eigenschaft ist wahrscheinlich mit der Neigung der Verbindungen zur Hydrolyse verbunden, wobei ein quaternäres Ammoniumhydroxyd entsteht. Die quaternären Amine der Erfindung sind als Derivate von Betainen bezeichnet, und die Reaktion, durch die sie erhalten werden, verläuft vermutlich im wesentlichen nach der folgenden Gleichung, wobei R1, R2 und R3 dieselbe Bedeutung haben wie oben angegeben: Diese Reaktion stellt ein wirtschaftliches Verfahren dar, um zahlreiche organische Verbindungen, die als organische Zwischenprodukte und für andere Zwecke verwertbar sind, zu erhalten. Viele dieser möglichen Verbindungen sind bisher nicht hergestellt worden oder nur mit Schwierigkeit und/oder aus verhältnismäßig kostspieligen Rohmaterialien zu erhalten.It has now been found that ß-propionic acid lactone and also the liquid homologues thereof (that is, liquid, saturated aliphatic ß-lactones) with tertiary amines either in aqueous solution or preferably in an essentially organic medium or even in the absence of any solvent or diluent react in such a way that the ß-carbon atom of the ß-lactone combines with the nitrogen atom of the tertiary amine and quaternary amines are formed in very high yields. Such quaternary amines have the general formula wherein R is hydrogen or lower alkyl and R1, R2 and R3 are organic radicals. They have salt-like properties and tend to be hygroscopic; the latter property is probably connected with the tendency of the compounds to hydrolyze, with the formation of a quaternary ammonium hydroxide. The quaternary amines of the invention are referred to as derivatives of betaines and the reaction by which they are obtained is believed to proceed essentially according to the following equation, where R1, R2 and R3 have the same meanings as given above: This reaction is an economical process to obtain numerous organic compounds which can be used as organic intermediates and for other purposes. Many of these possible compounds have not previously been made or have been difficult to obtain and / or from relatively expensive raw materials.

Wie schon angedeutet wurde, ist die Eigenschaft, mit gesättigten aliphatischen ß-Lactonen quaternäre Amine zu bilden, für alle tertiären Amine charakteristisch, d. h. für Amine, bei welchen drei Kohlenstoffatome mit demselben dreiwertigen Stickstoffatom verbunden sind, und demgemäß wird jedes der bekannten tertiären Amine im Sinne der Erfindung mit ß-Lactonen reagieren. Von der großen Zahl der tertiären Amine werden die mit insgesamt 4 bis 12 Kohlenstoffatomen, in welchen der Amin-Stickstoff mit seinen 3 Valenzen an je eine Methylengruppe gebunden ist (siehe nachstehende Formel), für die Reaktion bevorzugt. Die Natur der Radikale, die sich an den Methylengruppen befinden, ist in keiner Weise entscheidend und kann weitgehend geändert werden. In diese Klasse der tertiären Amine fallen Trialkylamine und besonders solche tertiären Amine, welche nur aus Kohlenstoff, Wasserstoff und Stickstoff zusammengesetzt sind, wie Trimethylamin, Triäthylamin, Tripropylamin, Methyldi-sek.-butylamin, Tributylamin, Tripentylamin, Tridecylamin, N, N'-Tetraäthyläthylendiamin u. dgl.As already indicated, the property of forming quaternary amines with saturated aliphatic ß-lactones is characteristic of all tertiary amines, that is, of amines in which three carbon atoms are connected to the same trivalent nitrogen atom, and accordingly each of the known tertiary amines is im For the purposes of the invention react with ß-lactones. Of the large number of tertiary amines, those with a total of 4 to 12 carbon atoms in which the amine nitrogen with its 3 valences is bonded to a methylene group each (see formula below) are preferred for the reaction. The nature of the radicals that are on the methylene groups is in no way critical and can be changed to a large extent. Trialkylamines and especially those tertiary amines which are composed only of carbon, hydrogen and nitrogen, such as trimethylamine, triethylamine, tripropylamine, methyldi-sec-butylamine, tributylamine, tripentylamine, tridecylamine, N, N'- fall into this class of tertiary amines. Tetraethylethylenediamine and the like.

Tertiäre Amine, in welchen mindestens eine der drei Valenzen am Aminstickstoff durch ein Oxyalkylradikal besetzt ist, wie Triäthanolamin, Äthyldiäthanolamin, Tripropanolamin, 2-Diätliylaminopropylalkohol, Diäthyläthanolamin, @letliyldiätlianolamin, sind für die Reaktion mit ß-Lactonen besonders geeignet.Tertiary amines in which at least one of the three valences on the amine nitrogen is occupied by an oxyalkyl radical, such as triethanolamine, ethyl diethanolamine, tripropanolamine, 2-dietliylaminopropyl alcohol, diethylethanolamine, @letliyldiätlianolamin, are for the reaction with ß-lactones is particularly suitable.

Tertiäre Amine der angef ührten Struktur können auch andere Substituenten, wie Halogenatome, Nitrogruppen, Mercaptogruppen, Carboxylgruppen enthalten, wie N-Diäthylaminoessigsäure, N-Dimethylaminopropionsäure, Äthylen-bis-iminodiessigsäure, N-Diäthylbenzylamin-o-carbonsäure, N-Diäthylanthranilsäure.Tertiary amines of the structure shown can also have other substituents, such as halogen atoms, nitro groups, mercapto groups, carboxyl groups, such as N-diethylaminoacetic acid, N-dimethylaminopropionic acid, ethylene-bis-iminodiacetic acid, N-diethylbenzylamine-o-carboxylic acid, N-diethylanthranilic acid.

Ebenso können tertiäre Amine, die nur aus Kohlenstoff, Wasserstoff und Stickstoff zusammengesetzt sind und Ringstrukturen aufweisen, zur Verwendung gelangen, wie Tribenzylamin, Hexamethylentetramin, N-Äthylpiperidin, Eucatropin, i-Methyl-3-äthylpiperidin, Dimethyl-o-toluidin, N-Diäthylanilin, Triphenylamin.Likewise, tertiary amines, which only consist of carbon, can be hydrogen and nitrogen are composed and have ring structures for use get, such as tribenzylamine, hexamethylenetetramine, N-ethylpiperidine, eucatropin, i-methyl-3-ethylpiperidine, dimethyl-o-toluidine, N-diethylaniline, triphenylamine.

Obgleich tertiäre Amine, die die oben gezeigte Struktur haben, für die Reaktion gemäß der Erfindung bevorzugt verwendet werden, können doch auch andere tertiäre Amine, die quaternäres Amin gegebenenfalls mit etwas geringerer Ausbeute ergeben, Verwendung finden. N-Dimethyl-m-aminophenol, N-Diäthylanilin-m-sulfonsäure, i, 2-Diäthylglyoxalin, p-Diäthylaminobenzaldehyd, blethyläthylallylamin, N-Methylcarbanilid, Mercuri-p-diäthylaminophenylacetat sind nur einige wenige Beispiele solcher tertiären Amine, die veranschaulichen, daß die Natur des Amins, das mit ß-Lacton reagiert, nicht entscheidend ist, solange es ein dreiwertiges Stickstoffatom enthält, wobei jede der 3 Valenzen an ein Kohlenstoffatorn gebunden ist.Although tertiary amines, which have the structure shown above, for the reaction according to the invention can preferably be used, but others can also be used tertiary amines, the quaternary amine optionally with somewhat lower yield result, find use. N-dimethyl-m-aminophenol, N-diethylaniline-m-sulfonic acid, i, 2-diethylglyoxaline, p-diethylaminobenzaldehyde, methylethylallylamine, N-methylcarbanilide, Mercuri-p-diethylaminophenyl acetate are just a few examples of such tertiary Amines, which illustrate that the nature of the amine that reacts with ß-lactone is not critical as long as it contains a trivalent nitrogen atom, where each of the 3 valences is bound to a carbon atom.

ß-Propionsäurelacton ist das in diesem Verfahren bevorzugt verwendete ß-Lacton, nicht nur weil es am leichtesten zugänglich und wirtschaftlicher im Preise als andere Lactone ist, sondern auch weil seine Verwendung in der Herstellung sehr wertvoller quaternärer Amine die höchsten Ausbeuten ergibt, und weil die quaternären Amine, wie sie sich direkt aus der Reaktion ergeben, verwertbare Chemikalien sind, besonders wertvoll als Emulgiermittel und auch als Zwischenprodukte bei der Herstellung von wertvollen Estern, Säurehalogeniden, wie auch für viele andere Zwecke. Jedoch sind andere gesättigte aliphatische ß-Lactone auch für das Verfahren verwendbar, wie die Homologen des ß-Propionsäurelactons, so daß ß-Buttersäurelacton, ß-Valeriansäurelacton, ß-Isovaleriansäurelacton, a-Methyl-ß-propionsäurelacton, u-Äthyl-ß-propionsäurelacton, ß-Isopropyl-ß-propionsäurelacton, ß-lNlethyl-ß-valeriansäurelacton usw. Alle sind Flüssigkeiten und besitzen die allgemeine Struktur worin R Wasserstoff oder eine niedrige Alkylgruppe bedeutet. Ein jedes Lacton der angeführten Formel ist brauchbar, doch sind die Lactone, die 3 bis 6 Kohlenstoffatome enthalten, vorzuziehen.ß-Propionic acid lactone is the preferred ß-lactone used in this process, not only because it is the most easily available and more economical in price than other lactones, but also because its use in the production of very valuable quaternary amines gives the highest yields, and because the Quaternary amines, as they result directly from the reaction, are usable chemicals, particularly valuable as emulsifiers and also as intermediates in the production of valuable esters, acid halides, as well as for many other purposes. However, other saturated aliphatic ß-lactones can also be used for the process, such as the homologues of ß-propionic acid lactone, so that ß-butyric acid lactone, ß-valeric acid lactone, ß-isovaleric acid lactone, a-methyl-ß-propionic acid lactone, u-ethyl-ß- propionic acid lactone, ß-isopropyl-ß-propionic acid lactone, ß-1Nlethyl-ß-valeric acid lactone, etc. All are liquids and have the general structure wherein R is hydrogen or a lower alkyl group. Any lactone of the formula listed is useful, but the lactones containing 3 to 6 carbon atoms are preferred.

Wie schon festgestellt worden ist, kann die Reaktion nach der Erfindung in wäßriger Lösung (in welchem Falle ein quaternäres Ainmoniumhydroxyd durch Hydrolyse des Betains gebildet wird) in Gegenwart eines inerten organischen Lösungsmittels oder einfach durch Mischen der beiden Reaktionsbestandteile in Abwesenheit irgendeines Lösungs- oder Verdünnungsmittels durchgeführt werden. Vorzugsweise wird ein inertes organisches Lösungsmittel verwendet, da das Umrühren der Reaktionsmischung und der Wärmeentzug dadurch erleichtert werden und die Neigung der ß-Lactone zur Polymerisation unterdrückt wird. Die besondere Natur und der Anteil des verwendeten Lösungsmittels ist keineswegs entscheidend, da irgendein polares oder nichtpolares Lösungsmittel benutzt werden kann, solange es in flüssigem Zustande zu existieren vermag und im wesentlichen gegenüber den Reaktionsteilnehmern unter den gegebenen Bedingungen inert ist. Flüchtige Lösungsmittel, vorzugsweise mit einem Kochpunkt unter i50°, sind erwünscht, da sie leicht wiedergewonnen und im Verfahren wieder benutzt werden können. Spezifische inerte Lösungsmittel für die vorliegenden Zwecke sind u. a. Benzol, Toluol, Pentan, Hexan und andere flüssige gesättigte aliphatische oder aromatische Kohlenwasserstoffe, ebenso chlorierte flüssige Derivate von solchen Kohlenwasserstoffen, wie Chlorbenzol und Äthylendichlorid,flüssige Äther, wie Diäthyläther, Dipropyläther, flüssige Ester, wie Methylacetat, Äthylacetat, Methylpropionat, flüssige organische Nitrile, wie Acetonitril, Propionitril, Benzonitril, sowie flüssige Ketone, wie Aceton, Methyläthylketon. Flüssige Alkohole sind unter den bevorzugten Bedingungen der Reaktion (bei Temperaturen von - 3o bis - 6o°) den Reaktionsteilnehmern gegenüber im wesentlichen inert, trotz der Tatsache, daß Alkohole mit ß-Lactonen unter anderen Bedingungen reagieren. Demzufolge können solche Alkohole, wenn gewünscht, als Lösungsmittel verwendet werden. Geeignete Alkohollösungsmittel sind: Methyl-, Äthylalkohol, Äthylencyanhydrin, Äthylenchlorhydrin und besonders tertiäre Alkohole, wie tertiärer Butylalkohol.As has already been stated, the reaction according to the invention in aqueous solution (in which case a quaternary ammonium hydroxide by hydrolysis of the betaine is formed) in the presence of an inert organic solvent or simply by mixing the two reactants in the absence of either Solvents or diluents are carried out. Preferably an inert organic solvent used because stirring the reaction mixture and the This facilitates the removal of heat and the tendency of the ß-lactones to polymerize is suppressed. The special nature and proportion of the solvent used is by no means critical as it is any polar or non-polar solvent can be used as long as it can exist in a liquid state and in the essential to the reactants under the given conditions is inert. Volatile solvents, preferably with a boiling point below 150 °, are desirable because they are easily recovered and reused in the process can. Specific inert solvents for the present purposes include the following. Benzene, toluene, pentane, hexane and other liquid saturated aliphatic or aromatic Hydrocarbons, as well as chlorinated liquid derivatives of such hydrocarbons, such as chlorobenzene and ethylene dichloride, liquid ethers such as diethyl ether, dipropyl ether, liquid esters such as methyl acetate, ethyl acetate, methyl propionate, liquid organic Nitriles, such as acetonitrile, propionitrile, benzonitrile, and liquid ketones, such as Acetone, methyl ethyl ketone. Liquid alcohols are under the preferred conditions the reaction (at temperatures from - 3o to - 6o °) to the reactants essentially inert, despite the fact that alcohols contain ß-lactones among others Conditions react. Accordingly, such alcohols can be used as solvents if desired be used. Suitable alcohol solvents are: methyl, ethyl alcohol, ethylene cyanohydrin, Ethylene chlorohydrin and especially tertiary alcohols such as tertiary butyl alcohol.

Zur Durchführung der Reaktion sind keine besonderen Reaktionsbedingungen notwendig. Die zu verwendenden Mengen von ß-Lacton und tertiärem Amin sind nicht entscheidend, doch ist es allgemein bevorzugt, äquimolekulare Mengen von Lacton und Amin oder einen Überschuß von Amin, z. B. von i bis 2 Mol für jedes Mol Lacton zu verwenden.There are no special reaction conditions for carrying out the reaction necessary. The amounts of β-lactone and tertiary amine to be used are not critical, but it is generally preferred to use equimolecular amounts of lactone and amine or an excess of amine, e.g. B. from 1 to 2 moles for each mole of lactone to use.

Die Reaktion wird vorzugsweise bei normalem Druck und bei einer Temperatur im Bereich von - 3o° oder niedriger bis -f- ioo° und sogar höher, besonders günstig bei o bis 5o° durchgeführt. Die Reaktion verläuft exotherm, so daß es unnötig ist, Wärme zuzuführen; jedoch ist es oft erwünscht, die Reaktionsmischung zu kühlen und dadurch die bevorzugte Temperatur aufrechtzuerhalten. Andere Temperaturen und Drucke können natürlich angewandt werden, vorausgesetzt, daß die Reaktionsteilnehmer während der Reaktion flüssig gehalten werden können.The reaction is preferably carried out at normal pressure and at a temperature in the range of -30 ° or lower to -f- 100 ° and even higher, particularly favorable carried out at 0 to 5o °. The reaction is exothermic, so it is unnecessary Add heat; however, it is often desirable to cool the reaction mixture and thereby maintaining the preferred temperature. Different temperatures and pressures can of course be used provided that the reactants during the reaction can be kept liquid.

In Ausführung der Reaktion gemäß der Erfindung ist es allgemein günstig, das Amin in die wäßrige Lösung des ß-Lactons oder in dessen Lösung in einem oder mehreren der aufgezählten Lösungsmittel in solchen Anteilen zu geben, daß für die Zugabe des gesamten Aminanteils ungefähr ',', bis 5 Stunden erforderlich werden. Diese Zugabe erfolgt unter fortgesetztem Umrühren der Lösung. Das ß-Lacton kann auch unter Umrühren in eine Lösung eines Amins, das im organischen Lösungsmittel oder in Wasser gelöst ist, gegeben werden, ohne den grundsätzlichen Gang der Reaktion zur Bildung eines quaternären Amins zu beeinflussen. Allmähliche Zugabe des einen Ausgangsstoffes zum anderen sowie das Umrühren der Lösung während der Reaktion sind nützlich, um die gewünschte Temperatur beibehalten zu können (da die Reaktion exotherm verläuft und genügend Wärme erzeugt, so daß die Temperatur beträchtlich über 6o° zu steigen vermag, wenn der Wärmeabzug nicht wirksam ist). Diese Maßnahmen sind jedoch nicht entscheidend. Die Zeit, während welcher die Reaktionsteilnehmer in Kontakt bleiben müssen, ist gleichfalls nicht entscheidend und hängt von den Gesamtmengen der verwendeten Ausgangsmaterialien ab. Im allgemeinen verläuft die Reaktion schnell und vollständig, was durch das Aufhören der Wärmeentwicklung innerhalb kurzer Zeit, nachdem beide Reaktionsteilnehmer miteinander in wirksamen Kontakt gebracht wurden, augenscheinlich wird. Mit dem Fortschreiten der Reaktion setzt sich das Reaktionsprodukt aus der Reaktionsmischung in Form von Kristallen ab, welche leicht vom nichtumgesetzten Amin und ß-Lacton und ebenso vom Lösungsmittel durch Filtrieren abgetrennt werden können. Durch Umkristallisation des festen Produktes aus Äthanol oder Methanol wird ein Produkt von großer Reinheit erhalten. Andere gebräuchliche Abtrennungsverfahren können verwendet werden, ohne daß die Ausbeute des erhaltenen Produktes ernstlich beeinträchtigt wird. Die Anwendung der Erfindung wird weiterhin durch die folgenden Beispiele, in welchen alle Teile Gewichtsteile sind, veranschaulicht. Beispiel i 36 Teile (o,5 Mol) ß-Propionsäurelacton werden in 234 Teilen Acetonitril gelöst. Die Lösung wird durch äußere Kühlung bei einer Temperatur von io bis i5° gehalten und ein 1`lberschuß von gasförmigem Trimethylamin (entwickelt durch langsames Zugeben einer 25°/oigen wäßrigen Lösung von Trimethylamin zu festem Natriumhydroxyd und Trocknen des Gases über wasserfreiem Calciumsulfat) unter ständigem Umrühren der Reaktionsmischung in die Lactonlösung eingeleitet. Es fällt ein fester Niederschlag aus, der durch Filtrieren von der Reaktionsmischung abgetrennt wird. Nach einmaliger Kristallisation aus Äthylalkohol werden 64 Teile (98 °/o) ß-(Dimethylamino)-propionsäuremethylbetain (Schmelzpunkt 120,5 bis r21°), wie durch potentiometrische Titration festgestellt wurde, erhalten. Das Hydrochlorid dieses Betains, hergestellt durch Behandeln einer alkoholischen Lösung des Betains mit konzentrierter Chlorwasserstoffsäure, ergibt folgende Analyse Berechnet für C6 H14 02N Cl Gefunden N ............... 8,36 8,38 8,36 Cl............... 21,16 21,O6 21,O1 Beispiel 2 Zu einer Lösung von 36 Teilen (o,5 Mol) ß-Propionsäurelacton in 234 Teilen Acetonitril werden langsam unter konstantem Umrühren 74,5 Teile (0,5 Mol) Triäthanolamin gegeben. Die Reaktionsmischung wird auf Zimmertemperatur (ungefähr 22°) gehalten. Der entstandene Niederschlag wird aus der Reaktionsmischung durch Abfiltrieren abgetrennt und aus Äthylalkohol umkristallisiert. Es werden 15 Teile ß- [(Di-ß-oxyäthyl) -amino]-propionsäure-ß-oxyäthylbetain (Schmelzpunkt 132 bis 133°), festgestellt durch potentiometrische Titration und Gewichtsanalyse, erhalten. Analyse: Berechnet für C9 Hie 0S N Gefunden C .............. 48,85 48,97 H .............. 8,65 8,52 N .............. 6,33 6127 Beispiel 3 Beispiel e wird wiederholt ohne Triäthanolamin, welches durch 59,5 Teile (o,5 Mol) Methyldiäthanolamin ersetzt wird. Es werden 73 Teile (76 %) ß-[(Diß-oxyäthylamino]-propionsäuremethylbetain vom Schmelzpunkt 124,5 bis 125,5° erhalten. Analyse: Berechnet für C, H" 04 N Gefunden N .............. 733 7,I8 7,23 Beispiel 4 72 Teile (1 Mol) ß-Propionsäurelacton werden in 235 Teilen Acetonitril gelöst. Während die Temperatur dieser Lösung bei 30° gehalten wird, werden langsam 7o Teile (0,5 Mol) Hexamethylentetramin in kleinen Mengen zugesetzt, und ein kristallinisches Produkt fällt aus dem Reaktionsgemisch aus. Dieser feste Stoff wird aus dem Reaktionsgemisch durch Filtrierung gewonnen und zunächst mit Acetonitril und dann mit Äther gewaschen: 1o6 Teile (1oo °/o) eines Betains der Formel werden so erhalten. Bei der Kristallisation aus wäßrigem Äthanol wird die hydratisierte Form des Betains N-(ß-Carboxyäthyl)-hexamethylentetrammoniumhydroxyd, gebildet. Stickstoffanalyse: Berechnet für C" H1. 03 Na , Gefunden N . . . . . . . . . . . 24,3304 24,05 °/0 24o6 °/o Die Verbindung zerfällt, bevor sie ihren Schmelzpunkt erreicht. Beispiel 5 Beispiel i wird wiederholt mit der Ausnahme, daß Acetonitril durch 300 Teile Wasser ersetzt wird. Das entstandene ß-Dimethylamino-propionsäuremethylbetain hydrolysiert sich zu dem entsprechenden quaternären Ammoniumhydroxyd. Die Ausbeute ist hoch, aber nicht so hoch wie bei Verwendung organischer Lösungsmittel.When carrying out the reaction according to the invention, it is generally advantageous to add the amine to the aqueous solution of the β-lactone or to its solution in one or more of the solvents listed in such proportions that approximately ',' until 5 hours are required. This addition is made with continued stirring of the solution. The β-lactone can also be added to a solution of an amine which is dissolved in the organic solvent or in water, with stirring, without influencing the basic course of the reaction to form a quaternary amine. Gradual addition of one starting material to the other and stirring the solution during the reaction are useful in maintaining the desired temperature (since the reaction is exothermic and generates enough heat that the temperature can rise well above 60 ° if the Heat extraction is not effective). However, these measures are not critical. The time that the reactants must remain in contact is likewise not critical and depends on the total amounts of starting materials used. In general, the reaction is rapid and complete, as evidenced by the cessation of exotherm within a short time after both reactants have been brought into effective contact with one another. As the reaction progresses, the reaction product separates out of the reaction mixture in the form of crystals, which can easily be separated from the unreacted amine and β-lactone and also from the solvent by filtration. A product of great purity is obtained by recrystallizing the solid product from ethanol or methanol. Other conventional separation methods can be used without seriously affecting the yield of the product obtained. The practice of the invention is further illustrated by the following examples in which all parts are parts by weight. Example i 36 parts (0.5 mol) of β-propionic acid lactone are dissolved in 234 parts of acetonitrile. The solution is kept at a temperature of 10 to 15 ° by external cooling and a 1'l excess of gaseous trimethylamine (developed by slowly adding a 25% aqueous solution of trimethylamine to solid sodium hydroxide and drying the gas over anhydrous calcium sulfate) under constant Stirring the reaction mixture initiated into the lactone solution. A solid precipitate separates out and is separated off from the reaction mixture by filtration. After a single crystallization from ethyl alcohol, 64 parts (98 %) of β- (dimethylamino) propionic acid methyl betaine (melting point 120.5 to r21 °) are obtained, as was determined by potentiometric titration. The hydrochloride of this betaine, prepared by treating an alcoholic solution of the betaine with concentrated hydrochloric acid, gives the following analysis Calculated for C6 H14 02N Cl Found N ............... 8.36 8.38 8.36 Cl ............... 21, 16 21, O6 21, O1 Example 2 74.5 parts (0.5 mol) of triethanolamine are slowly added to a solution of 36 parts (0.5 mol) of β-propionic acid lactone in 234 parts of acetonitrile, with constant stirring. The reaction mixture is kept at room temperature (approximately 22 °). The precipitate formed is separated off from the reaction mixture by filtration and recrystallized from ethyl alcohol. 15 parts of ß- [(di-ß-oxyethyl) amino] propionic acid-ß-oxyethyl betaine (melting point 132 to 133 °), determined by potentiometric titration and weight analysis, are obtained. Analysis: Calculated for C9 Hie 0S N Found C .............. 48.85 48.97 H .............. 8.65 8.52 N .............. 6.33 6127 Example 3 Example e is repeated without triethanolamine, which is replaced by 59.5 parts (0.5 mol) of methyl diethanolamine. There are 73 parts (76%) of β - [(Diß-oxyäthylamino] propionic acid methyl betaine with a melting point of 124.5 to 125.5 °. Analysis: Calculated for C, H "04 N Found N .............. 733 7, I8 7.23 Example 4 72 parts (1 mol) of β-propionic acid lactone are dissolved in 235 parts of acetonitrile. While the temperature of this solution is kept at 30 °, 70 parts (0.5 mol) of hexamethylenetetramine are slowly added in small amounts, and a crystalline product precipitates from the reaction mixture. This solid substance is obtained from the reaction mixture by filtration and washed first with acetonitrile and then with ether: 1o6 parts (100%) of a betaine of the formula are preserved in this way. When crystallizing from aqueous ethanol, the hydrated form of betaine N- (ß-carboxyethyl) -hexamethylenetetrammonium hydroxide is formed. Nitrogen analysis: Calculated for C "H1. 03 Na, Found N . . . . . . . . . . 24.3304 24.05 ° / 0 24o6 ° / o The compound breaks down before it reaches its melting point. Example 5 Example i is repeated with the exception that acetonitrile is replaced by 300 parts of water. The resulting ß-dimethylaminopropionic acid methyl betaine hydrolyzes to the corresponding quaternary ammonium hydroxide. The yield is high, but not as high as when using organic solvents.

Die oben aufgeführten Beispiele können mit irgendeinem beliebigen der anderen obenerwähnten Amine wiederholt werden, wodurch weitere quaternäre Amine in guten Ausbeuten erhalten werden. Darüber hinaus können andere gesättigte aliphatische ß-Lactone an die Stelle von ß-Propionsäurelacton treten, wodurch quaternäre Amine mit etwas niedrigerer Ausbeute erhalten werden.The examples listed above can be used with any one of of the other amines mentioned above are repeated, thereby creating further quaternary amines can be obtained in good yields. In addition, other saturated aliphatic ß-lactones take the place of ß-propionic acid lactone, creating quaternary amines can be obtained with a somewhat lower yield.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Process for the preparation of quaternary amines, thereby characterized in that one has a saturated aliphatic ß-lactone with a tertiary Amine converts in the liquid phase.

2. The method according to claim 1, characterized in that the reaction is carried out at a temperature of - 30 to 7-1oo °.

3. The method according to claim 1 and 2, characterized in that one is a liquid saturated aliphatic ß-lactone, preferably ß-propionic acid lactone, as the starting material used.

4. The method according to claim 1 to 3, characterized in that one tertiary Amines used as starting material, exclusively carbon, hydrogen and nitrogen and their 3 radicals each with a methylene group on the nitrogen be liable.

5. The method according to claim 1 to 4, characterized in that ß-propionic acid lactone with a tertiary aliphatic amine, preferably trimethylamine.

6. Procedure according to claims i to 4, characterized in that ß-propionic acid lactone is used with Reacts hexamethylenetetramine. Method according to claims i to 3, characterized in that that one ß-propionic acid lactone with a tertiary amine, which with 1 to 3 oxyalkyl radicals is occupied on the nitrogen atom, preferably with methyl diethanolamine.