DE929192C - Verfahren zur Herstellung von am Stickstoffatom acylierten oder sulfonylierten aliphatischen Aminocarbonsaeureamiden - Google Patents

Description

• Verfahren zur Herstellung von arn Stickstoffatom acylierten oder sulfonylierten aliphatischen Aminocarbonsäureamiden Mit Hilfe der Willgerodt-Reaktion (vgl. z. B. M. C a r m ac k und M. A. Spie 1 m a n , The Willgerodt-Reaction,'Adams OrganicReactions, Bd. III, S. 83 bis 1 07 [19q.6]) kann man bekanntlich aliphatische Ketone, die in ihrem Kohlenstoffgerüst cycloaliphatische, aromatische oder heterocyclische Reste enthalten, in einer Synthesestufe in Carbonsäureamide und carbonsaure Ammoniumsalze überführen. Diese Umsetzungen verlaufen nach folgendem Reaktionsschema: RCO(CH2)xCHs + = R(CH2)x+1CONH2 + R(CH2)x+1COONH4 In dieser Gleichung ist mit R ein cycloaliphatischer, aromatischer oder heterocyclischer Rest bezeichnet. Die mit x bezeichnete Anzahl der zwischen der Ketogruppe und der endständigen Methylgruppe liegenden Methylengruppen kann zwischen o und ungefähr q. liegen.
• An Stelle des Sauerstoffes der Ketogruppe können auch andere einwertige oder zweiwertige Substituenten vorhanden sein, z. B. Thiolceto-, Mercapto-, Oxy-, Nitro-, Amino-, Rhodanogruppen oder Halogenatome. Die Ketogruppe kann auch durch olefinische oder acetylenische Kohlenstoffbindungen ersetzt werden. Wie bei den anderen genannten Substituenten bleibt auch in diesem Falle das Kohlensto.ffgerüst der Ausgangsverbindung bei der Reaktion unverändert.
• Die obengenannten funktionellen Gruppen und Bindungen unterscheiden sich hinsichtlich ihrer Reaktionsfähigkeit bei der Willgerodt-Reaktion. Die Amino-, Nitro- und Oxygruppen sind im allgemeinen nur wenig reaktionsfähig. Die übrigen Gruppen zeigen in gewisser Abstufung eine weit bessere Reaktionsfähigkeit. Durch Kombination von zwei Substituenten, die beide verschiedenen Gruppen angehören, kann man erreichen, daß der eine Substituent, z. B. eine Aminogruppe, während der Reaktion in der aliphatischen Kette unverändert bleibt, wohingegen der andere Substituent zur Oxydation der endständigen Methylgruppe führt.
• Die Umsetzung von chlorierten aliphatischen geradkettigen i-Aminhydrochloriden mit wäßrigen Ammoniumpolysulfidlösungen liefert beispielsweise w-Aminocarbansäureamide und die entsprechenden co-Aminocarbonsäuren. Infolge von Seitenreaktionen, z. B. von Polymerisations- und Kondensationsreaktionen, ergeben sich jedoch nur sehr geringe Ausbeuten.
• Es wurde nun gefunden, daß sich die Willgerodt-Reaktion in diesenFällen mitüberraschendbesseren Ergebnissen ausführen läßt, wenn man an Stelle der aliphatischen chlorierten Aminhydrochloride am Stickstoffatom acylierte oder sulfonylierte aliphatische Chloramine oder Chlörierungsgemische von am Stickstoffatom acylierten oder sulfonylierten aliphatischen Aminen mitAmmoniumpolysulfidlösungen bei i5o bis 300°, vorzugsweise bei i5o bis i8o°, umsetzt. Hierbei ist es zweckmäßig, die Umsetzung in Gegenwart von organischen Verdünnungsmitteln oder organischen Lösungsmitteln vorzunehmen. Die Reaktionsdauer wird auf i bis 2o Stunden, vorzugsweise auf a bis 6 Stunden, bemessen.
• Zur Acylierung des Stickstoffatoms können vornehmlich solche Carbonsäurederivate verwendet werden, die sich mit dem Stickstoffatom der umzusetzenden Chloramine amidartig oder imidartig verknüpfen lassen. In diesem Falle werden als Endprodukte der Reaktion die acylierten co-Aminocarbonsäuren oder co-Aminocarbonsäureamide erhalten. Die Aminogruppe kann während der Willgerodt-Reaktion erfindungsgemäß auch durch Sulfonsäurederivate geschützt werden, die im Gegensatz zu den Acylgruppen fester am Stickstoffatom haften. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, daß während der Reaktion eine ammonolytische Spaltung vermieden wird. Besonders gut ist der p-Toluolsulfonylrest zum Schutz des Stickstoffatoms geeignet. Das erfindungsgemäße Verfahren ist jedoch nicht auf die Verwendung des p-Toluolsulfonylrestes beschränkt, sondern man kann zum Schutz der Aminogruppe auch andere Sulfonylreste verwenden. Wenn die Aminogruppe durch Sulfonsäurederivate geschützt wird, dann ergeben sich als Endprodukte der Reaktion sulfonylierte co-Aminocarbonsäureamide.
• Der Reaktionsverlauf für die Umsetzung der acylierten Chloramine läßt sich durch folgende Gleichungen erläutern: In analoger Weise verläuft die Reaktion für sulfonylierte Chloramine: Die Stellung der Halogenatome braucht nicht eindeutig im Molekül lokalisiert zu sein, sondern es können auch Verbindungen von acylierten bzw. sulfonylierten Chloraminen eingesetzt werden, in denen das Halogenatom statistisch über die aliphatische Kohlenstoffkette verteilt ist. Als Beispiel sei die Umwandlung des chlorierten i-Benzoylaminopentans nach folgender Gleichung angegeben: Die erfindungsgemäße Umsetzung von am Stickstoffatom acylierten oder sulfonylierten aliphatischen Chloraminen wird in der üblichen Weise mit wäßrigen Ammoniumpolysulfidlösungen vorgenommen. Die erreichbaren Ausbeuten sind weitgehend von der Zusammensetzung der Reaktionslösung abhängig, die im Liter im allgemeinen etwa 5 bis 2o Mol Ammoniak, o, i bis 5 Mol Schwefelwasserstoff und i bis io Grammatome Schwefel enthält. Es können aber auch andere, über diese Mengenverhältnisse nach oben oder unten hinausgehende Zusammensetzungen der Reaktionslösung verwendet werden. Auch das Verhältnis von Ammoniumpolysulfidlösung zum eingesetzten Ausgangsmaterial kann in weiten Grenzen geändert werden. Im allgemeinen ist es zweckmäßig, wenn man auf einen Teil des Ausgangsmaterials 2 bis 2o, vorzugsweise q. bis 8 Teile Ammoniumpolysulfidlösung einsetzt. Zur Erreichung einer homogenen Reaktionsmischung können organische Lösungsmittel, z. B. Alkohole, Dioxan, Kohlenwasserstoffe, Äther, Pyridin oder andere während der Reaktion unzersetzt bleibende Lösungsmittel zugesetzt werden.
• Die Umsetzung wird am besten in einem geschlossenen Reaktionsgefäß durchgeführt, das aus Stahl, Glas, Porzellan oder anderen schwer angreifbaren Baustoffen besteht. Der während der Reaktion durch äußere Erwärmung sich einstellende Druck hängt vom Dampfdruck des Reaktionsgutes ab und beläuft sich auf etwa 5 bis 4o kg/qcm. Es können jedoch auch erheblich höhere Reaktionsdrucke auftreten, wenn beispielsweise zusätzlich gasförmiges Ammoniak in das Reaktionsgefäß eingedrückt wird. Nach Beendigung der Reaktion sinkt der Druck bei der Abkühlung. In vielen Fällen ist daher bei der Öffnung des Reaktionsgefäßes ein Ausgleich mit dem atmosphärischen Druck nicht mehr erforderlich.
• Die zur Umsetzung erforderlichen Reaktionstemperaturen liegen im allgemeinen zwischen ioo und 300°, vorzugsweise bei 15o bis 18o°. DieReaktionsdauerist von den j eweiligen Arbeitsbedingungen abhängig und beläuft sich auf bis zu 2o Stunden.
• Die entstandenen, am Stickstoffatom acylierten oder sulfonylierten Aminocarbonsäureverbindungen werden mit heißem Wasser aus der zur Trockene eingedampften Reaktionslösung isoliert und in der üblichen Weise gegebenenfalls durch Umkristallisation weitergereinigt. Die gewonnenen Produkte sind vielseitiger Anwendung fähig und stellen wertvolle Ausgangsstoffe für organische Synthesen dar. Beispiel i In einer Stahlbombe von 300 ccm Inhalt wurden 309 N-(E-Chlor-n-amyl)-benzamid, 12o ccm Wäßrige Ammoniumpolysulfidlösung und 8o ccm Pyridin 6 Stunden auf 16o° erhitzt. Die Ammoniumpolysulfidlösung enthielt je Liter 2,1 Mol H, S und io,i 1Zol NH3 und war mit 33 g Schwefel versetzt worden.
• Die dunkelrote, klare Reaktionslösung wurde nach Beendigung der Umsetzung auf dem Wasserbad zur Trockene eingedampft und der Eindampfungsrückstand erschöpfend mit heißem Wasser extrahiert. Aus der wäßrigen Extraktlösung kristallisierte bei o° b-Benzoylamino-n-valeriansäureamid in geblichgefärbten Nadeln. Na-eh der Umkristallisation aus Wasser erhielt man 13 g Endprodukt, das einen Schmelzpunkt von 18o° besaß. Die Ausbeute belief sich auf 44% der Theorie. Beispiele In einer Stahlbombe von 300 ccm Inhalt wurden 45 g chloriertes N-n-Amyl-benzamid, das in der aliphatischen Kohlenstoffkette mit der stöchiometrischen Menge von 0,93 Grammatomen Chlor substituiert war, 5o g Schwefel, 300 ccm wäßrige Ammoniumpolysulfidlösung und Zoo ccm Pyridin 6 Stunden auf 16o° erhitzt. Die Ammoniumpolysulfidlösung enthielt wie im ersten Beispiel je Liter 2,1 Mol H. S und io, i Mol \T H3.
• Bei der Extraktion mit heißem Wasser lieferte das Reaktionsprodukt in 30% der theoretisch möglichen Ausbeute 13 9 b-Benzoylamino-n-valeriansäureamid, das einen Schmelzpunkt von 18o° besaß.
• Beispiel 3 In dem im Beispiel i verwendeten Stahlautoklav wurden 45 g chloriertes N-n-Hexyl-benzamid, das in seiner aliphatischen Kohlenstoffkette mit der stöchiometrischen Menge von 1,23 Grammatomen Chlor substituiert war, 5o g Schwefel, 300 ccm wäßrige Ammoniumpolysulfidlösung der angegebenen Zusammensetzung und Zoo ccm Dioxan in der beschriebenen Weise behandelt und aufgearbeitet. Als Endprodukt ergaben sich mit 23% der theoretischen Ausbeute io g E-Benzoylamino-n-capronsäureamid, dessen Schmelzpunkt bei 143° lag. Beispiel Im Stahlautoklav wurden 8o g N-(e-Chlorn-amyl)-p-toluolsulfamid, soo ccm wäßrige Ammoniumpolysulfidlösung der angegebenen Zusammensetzung, 8o g Schwefel und 300 ccm Pyridin 6 Stunden auf 16o° erhitzt und in der beschriebenen Weise aufgearbeitet. Mit 71,5 % der theoretisch möglichen Ausbeute ergaben sich 56 g b-p-Toluolsulfamino; n-valeriansäureamid, das einen Schmelzpunkt von 133° besaß. Beispiel s Im Stahlautoklav wurden 409 chloriertes N-n-Amy 1-p-toluolsulfamid, das in der aliphatischen Kohlenstoffkette mit der stöchiometrischen Menge von i Grammatom Chlor substituiert war, 4o g Schwefel, 25o ccm wäßrige Ammoniumpolysulfidlösung der angegebenen Zusammensetzung und 250 ccm Pyridin erhitzt und, wie in den vorangehenden Beispielen angegeben, aufgearbeitet. Durch erschöpfende Extraktion mit heißem Wasser konnten 14 g b-p-Toluolsulfamino-n-valeriansäureamid mit 357% der theoretisch möglichen Ausbeute gewonnen werden. Die Verbindung besaß einen Schmelzpunkt von 133°. Beispiel 6 In einer Stahlröhre wurden i: 2g chloriertes N-n-Hexyl-p-to-luolsulfamid, das in der aliphatischen Kohlenstoffkette mit der stöchiometrischen Menge von 1,12 Grammatomen Chlor substituiert war, 12 g Schwefel, 75 ccm wäßrige Ammoniumpolysulfidlösung der angegebenen Zusammensetzung und 75 ccm Dioxan 6 Stunden auf 16o° erhitzt. Die Reaktionslösung wurde im Vakuum eingedampft und der verbliebene Eindampfungsrückstand mehrmals mit heißem Wasser extrahiert. Beim Abkühlen der wäßrigen Extraktionslösung ergaben sich mit 23,8% der theoretisch möglichen Ausbeute 2,8 g e-p-Toluolsulfamino-n-capronsäureamid, dessen Schmelzpunkt sich auf 138° belief.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Herstellung von am Stickstoffatom acylierten oder sulfonylierten aliphatischen Aminocarbonsäureamiden, dadurch gekennzeichnet, daß man einheitliche, am Stickstoffatom acylierte oder sulfonylierte aliphatische Chloramine oder Chlorierungsgemische von am Stickstoffatom acylierten oder sulfonylierten aliphatischen Aminen mit Ammoniumpolysulfidlösungen bei 15o bis 300°, vOrzugsweise bei i5o bis i8o°, umsetzt.
2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß man die Umsetzung in Gegenwart von organischen Verdünnungsmitteln oder Lösungsmitteln vornimmt.
3. 3. Verfahren nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Reaktionsdauer von i bis 2o Stunden, vorzugsweise von 2 bis 4 Stunden, anwendet.