DE877605C

DE877605C - Process for the production of acid amides by breaking down ª ‡ -substituted carboxylic acids

Info

Publication number: DE877605C
Application number: DER3450A
Authority: DE
Inventors: Hans Dr Feichtinger
Original assignee: Ruhrchemie AG
Current assignee: Ruhrchemie AG
Priority date: 1950-09-03
Filing date: 1950-09-03
Publication date: 1953-05-26

Description

Verfahren zur Herstellung von Säureamiden durch Abbau a-substituierter Carbonsäuren Nach einer von C. Willgerodt und Mitarbeitern angegebenen Methode (vgl. z. B. M. Carmack und M. A. Spie 1 m a n rThe Willgerodt-Reaction «, Adams Organic Reactions (19q6), Bd. III, S. 83 bis 107) können araliphatische Ketone bekanntlich mit Polyammoniumsulfidlösungen in Säureamide übergeführt werden. Eine Übertragung dieser Reaktion auf aliphatische und cycloaliphatische Ketone führt zu analogen Ergebnissen, da auch hier die dem Ausgangsketon entsprechenden Säureamide mit gleichem C-Atom-Gerüst entstehen.Process for the preparation of acid amides by degradation of α-substituted carboxylic acids According to a method given by C. Willgerodt and co-workers (cf., for example, BM Carmack and MA Spie 1 man r The Willgerodt Reaction ”, Adams Organic Reactions (19q6), Vol. III, Pp. 83 to 107), as is known, araliphatic ketones can be converted into acid amides with polyammonium sulfide solutions. Transferring this reaction to aliphatic and cycloaliphatic ketones leads to similar results, since here too the acid amides with the same carbon atom structure corresponding to the starting ketone are formed.

Es wurde gefunden, daß im Gegensatz hierzu Säureamide mit einem der Ausgangsverbindung gegenüber um ein C-Atom verringerten C-Atom-Gerüst erhalten werden können, wenn a-substituierte aliphatische, araliphatische, cycloaliphatische oder heterocyclische Carbonsäuren mit wäßrigen Polyammoniumsulfidlösungen bei zgo bis zjo° unter überatmosphärischem Druck, vorzugsweise in geschlossenen Druckgefäßen, nach Willgerodt behandelt werden. Der während der Reaktion auftretende Druck beläuft sich beispielsweise auf 2o bis 40 kg/qcm, kann aber auch erheblich höher sein. Die erfindungsgemäße Abbaureaktion, die von der Ausgangssäure in einer Stufe zum nächsttieferen Säureamid führt, ist mit verschiedenartig substituierten Säuren durchführbar. Man kann auf diese Weise-z. B. Carbonsäuren verarbeiten, die in a-Stellungeine Aminö-, Brom-, Rhodan-, Mercapto- oder ähnliche Gruppe enthalten. Auch in a, a'-Stellung doppelt substituierte Dicarbonsäuren, z. B. u, a'-Dithio-dicarbonsäuren, lassen sich erfindungsgemäß-umsetzen.It has been found that, in contrast, acid amides with one of the Starting compound compared to a carbon atom skeleton reduced by one carbon atom can be obtained can, if a-substituted aliphatic, araliphatic, cycloaliphatic or heterocyclic carboxylic acids with aqueous polyammonium sulfide solutions at zgo bis zjo ° under superatmospheric pressure, preferably in closed pressure vessels, to be treated according to Willgerodt. The pressure occurring during the reaction amounts to for example, from 2o to 40 kg / qcm, but it can also be considerably higher. the Degradation reaction according to the invention, which goes from the starting acid in one stage to the next lower Acid amide leads can be carried out with variously substituted acids. Man can on this Way-z. B. process carboxylic acids which are in a-position Amino, bromine, rhodan, mercapto or similar groups contain. Also in a, a 'position doubly substituted dicarboxylic acids, e.g. B. u, a'-dithio-dicarboxylic acids, leave implement themselves according to the invention.

Die abzubauenden Carbonsäuren werden in 4 bis SRaumteilen einer wäßrigen Ammoniumhydrogensulfidlösung, die zweckmäßig o,i bis 5 Mol Schwefelwasserstoff und io bis 12 Mol Ammoniak enthält, gelöst und mit elementarem Schwefel bei 15o bis 25o° im verschlossenen Druckgefäß erhitzt. Das für die Abbaureaktion günstigste molare Verhältnis zwischen Schwefel und a-substituierter Carbonsäure liegt bei 5 bis io. Mit steigendem Molverhältnis von Schwefel zur Ausgangssäure ergeben sich in den meisten' Fällen verbesserte Ausbeuten an Säureamiden. Allgemein gültige optimale Mengenverhältnisse müssen für jede abzubauende Carbonsäure vorher ermittelt werden. Im allgemeinen lassen sich a-substituierte araliphatische Carbonsäuren besser umsetzen als a-substituierte aliphatische Carbonsäuren. -Die Reaktionsmischung kann mit organischen Lösungsmitteln, z. B. mit Alkohol, Dioxan oder Pyridin; vermischt werden. Hierbei ergibt Pyridin meistens besonders gute Ausbeuten.The carboxylic acids to be broken down are in 4 to S parts of an aqueous Ammonium hydrogen sulfide solution, which is expediently 0.1 to 5 moles of hydrogen sulfide and contains io to 12 moles of ammonia, dissolved and with elemental sulfur at 15o to Heated to 25o ° in a closed pressure vessel. The most favorable for the degradation reaction molar ratio between sulfur and α-substituted carboxylic acid is 5 until io. As the molar ratio of sulfur to starting acid increases, the result is in most cases improved yields of acid amides. Generally valid optimal Quantities must be determined beforehand for each carboxylic acid to be degraded. In general, α-substituted araliphatic carboxylic acids can be converted better as α-substituted aliphatic carboxylic acids. -The reaction mixture can be organic Solvents, e.g. B. with alcohol, dioxane or pyridine; be mixed. Here pyridine usually gives particularly good yields.

Anderen Abbaumethoden gegenüber hat das erfindungsgemäße Verfahren den Vorteil, daß man von a-substituierten Carbonsäuren in einer Stufe zu den um ein C-Atom niedrigeren Säureamiden gelangen kann. Diese Säureamide sind gut kristallisierbar und lassen sich durch Extraktion der Reaktionsmischung mit Lösungsmitteln leicht in einer Reinheit isolieren, die für die meisten Verwendungszwecke der organischen Chemie ausreicht. Die Säureamide lassen sich auf bekannte Weise in Carbonsäuren überführen.Compared to other mining methods, the method according to the invention has the advantage that one of a-substituted carboxylic acids in one step to the order a carbon atom lower acid amides can reach. These acid amides can easily be crystallized and can be easily extracted by extracting the reaction mixture with solvents Isolate in a purity suitable for most uses of organic Chemistry is sufficient. The acid amides can be converted into carboxylic acids in a known manner convict.

Beispiel i Eine Mischung von 50 g a-Brolnbuttersäure, Zoo ccm wäßriger Ammoniumhydrogensulfidlösung, die 3o g Schwefel gelöst enthielt, und ioo ccm Pyridin wurde bei 175 bis 185° im zugeschmolzenen Bombenrohr erhitzt. Nach dem Erkalten wurde das Rohr geöffnet und das erhaltene Reaktionsprodukt bis zur Trockene eingedampft. Die trockene Masse wurde in heißem Wasser aufgenommen, mit etwas Aktivkohle verrührt, filtriert und das sodaalkalische Filtrat im Extraktionsapparat nach Kutscher-Steudel mit Äther ausgezogen. Durch Eindampfung konnte man aus der Ätherlösung 4 g Propionamid gewinnen, das einen Schmelzpunkt von 77 bis 78° aufwies. Die Ausbeute belief sich auf 18 °/o der Theorie.EXAMPLE i A mixture of 50 g of a-bromobutyric acid, zoo cc of aqueous ammonium hydrogen sulfide solution containing 30 g of dissolved sulfur, and 100 cc of pyridine was heated at 175 to 185 ° in a sealed tube. After cooling, the tube was opened and the reaction product obtained was evaporated to dryness. The dry mass was taken up in hot water, stirred with a little activated charcoal, filtered and the soda-alkaline filtrate was extracted with ether in the Kutscher-Steudel extraction apparatus. 4 g of propionamide, which had a melting point of 77 to 78 °, were obtained from the ethereal solution by evaporation. The yield was 18% of theory.

Beispiel 2 In gleicher Weise wie in Beispiel i wurde eine Mischung aus 40 g a-Phenylbromessigsäure, Zoo ccm wäßriger Ammoniumhydrogensulfidlösung, in der 30 g Schwefel gelöst waren, und roo ccm Pyridin umgesetzt und aufgearbeitet. . - Aus dem sodaalkalischen Filtrat konnten 14,6 g Benzamid, d. h. 64 °/o der theoretisch möglichen Ausbeute, gewonnen werden. Das Benzamid wies einen Schmelzpunkt von 126 bis 127° auf. Wenn das Filtrat mit Salzsäure angesäuert wurde, konnten durch Ätherextraktion zusätzlich noch 3,4 9 Benzoesäure (15 °/.o der Theorie) mit einem Schmelzpunkt von 120,5 bis i2i,o° gewonnen werden.EXAMPLE 2 In the same way as in example i, a mixture of 40 g of a-phenylbromoacetic acid, zoo cc of aqueous ammonium hydrogen sulfide solution in which 30 g of sulfur was dissolved, and 1 cc of pyridine was reacted and worked up. . 14.6 g of benzamide, ie 64% of the theoretically possible yield, could be obtained from the soda-alkaline filtrate. The benzamide had a melting point of 126 to 127 °. When the filtrate was acidified with hydrochloric acid, or benzoic acid 3.4 9 could be (15 / .o ° theory) with a melting point of 120.5 to i2i, o ° obtained in addition by ether extraction.

Beispiel 3 In der aus Beispiel i ersichtlichen Weise wurde eine Mischung aus 40 g Leucin, Zoo ccm wäßriger Ammo-@niumhydrogensulfidlösung, in der 40 g Schwefel gelöst waren, und ioo ccm Pyridin behandelt und aufgearbeitet. Als Endprodukt ergaben sich 5 g Isovaleramid (16 °/o der Theorie) mit einem Schmelzpunkt von 128 bis 13o°.Example 3 In the manner shown in Example i, a mixture was obtained from 40 g of leucine, zoo ccm of aqueous ammonium hydrogen sulfide solution, in which 40 g of sulfur were dissolved, and 100 cc of pyridine treated and worked up. As a final product 5 g isovaleramide (16% of theory) with a melting point of 128 to 130 °.

Beispiel 4 Gemäß Beispiel i wurde eine Mischung aus 50 g Glutaminsäurehydrochlorid, Zoo ccm wäßriger Aminöniumhydrögensulfidlösung, in der 65 g Schwefel gelöst waren, und Zoo ccm Pyridin behandelt und aufgearbeitet: Die Mischung der entstandenen Säureamide wurde mit 2o°/oigerNatronlauge verseift und nach dem Ansäuern durchfltherextraktion nachKutscher-Steudel daraus 8 g Bernsteinsäure (25 °/o der Theorie) mit einem Schmelzpunkt von 183,5 bis 185,o° gewonnen. Beispiel s In gleicher Weise wie in Beispiel i wurde eine Mischung aus 40 g a-Amino-phenylessigsäure, 16o ccm wäßriger Ammoniumhydrogensulfidlösung, in der 21 g Schwefel gelöst waren, und 8o ccm Pyridin behandelt und aufgearbeitet. Aus dem sodaalkalischen Filtrat konnten 24 g Benzamid (75 °/ö der Theorie) mit einem Schmelzpunkt von 126,5 bis 127,2° gewonnen werden. Beispiel 6 Gemäß Beispiel i wurde eine Mischung von 4ö g Phenylalanin, Zoo ccm wäßriger Ammoniumhydrogensulfidlösung, in der 38,7 g Schwefel gelöst waren, und ioo ccm Pyridin umgesetzt und aufgearbeitet. Aus dem sodaalkalischen Filtrat konnten 10,5 g Phenylacetamid (32 °/a der Theorie) mit einem Schmelzpunkt von 154,5 bis 156,o° gewonnen werden.Example 4 As in Example 1, a mixture of 50 g of glutamic acid hydrochloride, zoo cc aqueous ammonium hydrogen sulfide solution in which 65 g of sulfur was dissolved, and zoo cc pyridine was treated and worked up: The mixture of the acid amides formed was saponified with 20% sodium hydroxide solution and acidified Through extraction according to Kutscher-Steudel, 8 g of succinic acid (25% of theory) with a melting point of 183.5 to 185.0 ° are obtained therefrom. Example s In the same way as in example i, a mixture of 40 g of a-aminophenylacetic acid, 160 cc of aqueous ammonium hydrogen sulfide solution, in which 21 g of sulfur were dissolved, and 80 cc of pyridine was treated and worked up. From the soda-alkaline filtrate, 24 g of benzamide (75% of theory) with a melting point of 126.5 to 127.2 ° could be obtained. EXAMPLE 6 As in Example 1, a mixture of 40 g of phenylalanine, zoo cc of aqueous ammonium hydrogen sulfide solution in which 38.7 g of sulfur was dissolved, and 100 cc of pyridine was reacted and worked up. 10.5 g of phenylacetamide (32 ° / a of theory) with a melting point of 154.5 to 156.0 ° could be obtained from the soda-alkaline filtrate.

Beispiel ? In der aus Beispiel i ersichtlichen Weise wurde eine Mischung aus 50 g a-Mercapto-buttersäure, Zoo ccm wäßriger Ammoniumhydrogensulfidlösung, in der 30 g Schwefel gelöst waren, und ioo ccm Pyridin behandelt und aufgearbeitet. Aus dem sodaalkalischen Filtrat ließen sich 6 g (ig °/o der Theorie) Propionamid vom Schmelzpunkt 77,o bis 78,5° gewinnen.Example ? In the manner evident from Example 1, a mixture of 50 g of a-mercapto-butyric acid, zoo cc of aqueous ammonium hydrogen sulfide solution in which 30 g of sulfur were dissolved, and 100 cc of pyridine was treated and worked up. 6 g (ig% of theory) propionamide with a melting point of 77.0 to 78.5 ° could be obtained from the soda-alkaline filtrate.

Beispiel 8 Gemäß Beispiel i wurde eine Mischung aus 50 g a, a'-Dithio-dibuttersäure, Zoo ccm wäßriger Ammoniumhydrogensulfidlösung, in der 6o g Schwefel gelöst waren, und ioo ccm Pyridin behandelt und aufgearbeitet. Aus dem sodaalkalischen Filtrat konnten io g Propionamid (32 °/o der Theorie) mit einem Schmelzpunkt von 77,o bis 78,5° gewonnen werden.Example 8 According to Example i, a mixture of 50 ga, a'-dithio-dibutyric acid, zoo cc aqueous ammonium hydrogen sulfide solution, in which 60 g sulfur was dissolved, and 100 cc pyridine was treated and worked up. 10 g propionamide (32% of theory) with a melting point of 77.0 to 78.5 ° could be obtained from the soda-alkaline filtrate.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Process for the preparation of acid amides, thereby characterized in that a-substituted aliphatic, araliphatic, cycloaliphatic or heterocyclic carboxylic acids with aqueous polyammonium sulfide solutions at 15o to 25o ° under increased pressure, preferably in closed pressure vessels, be treated.

2. The method according to claim i, characterized by the processing of α-substituted bromo-, rhodan- or VIercapto-carboxylic acids.

3. Procedure according to Claim i, characterized by the processing of a, a'-dithio-dicarboxylic acids. q .. Process according to Claims i to 3, characterized in that the reaction mixture is mixed with organic solvents, preferably with pyridine.