DE939151C - Verfahren zur Herstellung von Aminocarbonsaeure-N, N-alkylenimiden - Google Patents

Description

• Verfahren zur Herstellung von Aminocarbonsäure-N, N-alkyl,enimiden Es ist bekannt, daß Isatosäureanhydrid mit primären oder sekundären aliphatischen Aminen unter Bildung von am Säureamid-Stickstoff substituierten in der R ein Wasserstoffatom oder einen Alkylrest und R' einen Alkylrest bedeutet.
• Im Falle der Verwendung von sekundären Aminen als Ausgangsmaterial [vgl. Clark und Wagner, Anthranilsäureamiden reagiert. Die Umsetzung vollzieht sich gemäß der Gleichung Journal of Organic Chemistry, g, S. 64 (19q_4)] entstehen die entsprechenden Anthranilsäureamide, z. B. das Diäthyl- und das Dipropylamid, jedoch nur in einer Ausbeute von etwa 300/", so daß sie durch Vakuumdestillation aus dem Reaktionsgemisch isoliert werden müssen. Es erschien daher wenig aussichtsreich, nach dieser Methode, ausgehend von den sehr zur Polymerisation neigenden a, ß-Allzyleniminen, zu Anthranüsäure-N, N-alkylenimiden zu gelangen, da erwartet werden mußte, daß letztere bei der d'estillativen Aufarbeitung ebenfalls polymerisieren würden. Überdies war schon während der Herstellung mit einer Polymerisation der als Ausgangsmaterial zu verwendenden Alliylenimine durch das bei der Reaktion frei werdende Kohlendioxyd zu rechnen.
• Überraschenderweise wurde jedoch gefunden, daß Isatosäureanhydrid und andere N-Carbonsäureanhydride aromatischer oder gemischt aromatisch-aliphatischer Aminocarbonsäuren in überaus glatter Reaktion mit a, ß-Alkyleniminen zu den entsprechenden Aminocarbonsäure-N, N-alkylenimiden reagieren, wenn man die Komponenten in Gegenwart eines organischen Lösungsmittels aufeinander einwirken läßt. Die Reaktion, die für den Fall des Isatosäureanhydrids mit Äthylenimin durch die nachstehende Gleichung wiedergegeben werden kann, verläuft in den meisten Fällen mit sehr guter Ausbeute.
• N-Carbonsäureanhydride, die sich für das vorliegende Verfahren eignen, sind z. B. Isatosäureanhydrid und seine Substitutiohsprodukte, wie 5-Brom-isatosäureanhydrid, 3, 5-Dichlor-isatosäureanhydrid, 5-Nitro-isatosäureanhydrid, ferner N-Carbonsäureanhydride von o-Aminocarbonsäuren höherer Ringsysteme, wie Naphthalin und Phenanthren, N-Carbonsäureanhydride gemischt aromatisch-aliphatischer Aminocarbonsäuren, wie N-Phenylglycin, und Verbindungen, die die N-Carbonsäureanhydridgruppierung mehrmals im Molekül enthalten. Ein solcher Körper ist beispielsweise das Bis-isatosämeanhydrid, das man durch Phosgenieren der Benzidin-o-dicarbonsäure erhalten kann.
• Als für das Verfahren geeignete a, ß-Alkylenimme seien z. B. Äthylenimin, 2-Methyl-äthylenimin, 2, 2-Dimethyl-äthylenimin und Cyclohexenimüi genannt.
• Das erfindungsgemäße Verfahren kann z. B. in der Weise ausgeführt werden, daß das betreffende Alkylenimin in dem organischen Lösungsmittel, wie Methyl-oder Äthylalkohol, vorgelegt und das N-Carbonsäureanhydrid bei gewöhnlicher Temperatur unter Schütteln und Rühren eingetragen wird. Letzteres geht im allgemeinen unter lebhafter Kohlendioxydentwicklung rasch in Lösung. Hat man das Verdünnungsmittel und seine Menge richtig ausgewählt, so kristallisiert das gebildete Alkylenimid gegen Ende der Reaktion meist in guter Ausbeute und großer Reinheit aus. In manchen Fällen ist es erforderlich, das Reaktionsgemisch kurze Zeit zu erwärmen, um die Umsetzung' zu Ende zu führen. Wenn ein Reaktionsprodukt so schwer löslich ist, daß es bald nach Beginn der Reaktion ausfallen würde, arbeitet man vorteilhaft in einem sehr gut lösenden Medium, wie z. B. Dimethylformamid oder Chloroform, und bemißt seine Menge derart, daß am Ende der Umsetzung eine möglichst konzentrierte Lösung vorliegt, aus der das Reaktionsprodukt dann mit Hilfe eines geeigneten Fällungsmittels isoliert werden kann.
• Die durch die Erfindung zugänglich gewordenen Aninocarbonsäure-N, N-allkylenimide sind meist gut kristallisierende Körper mit definierten Schmelzpunkten. Die neuen Verbindungen sind -bedingt durch ihre chemische Konstitution -von großer Reaktionsfähigkeit und können deshalb zu zahlreichen weiteren Umsetzungen benutzt werden. 'Sie besitzen Bedeutung als Zwischenprodukte zur Herstellung von Pharmazeutika, Textilhilfsmitteln, Farbstoffen und Kunststoffen.
• Beispiel 1 In eine Mischung von 55 ccm Äthylenirnin und 5oo ccm Äthanol werden bei Raumtemperatur unter lebhaftem Rühren nach und nach i63 g (1 Mol) Isatosäureanhydrid eingetragen, das unter lebhafter Kohlendioxydentwicklung in Lösung geht. Da gegen Ende der Zugabe das Reaktionsprodukt auszukristallisieren beginnt, wird gelinde erwärmt, so daß am Schluß eine klare Lösung vorliegt. Diese versetzt man sofort mit 500 ccm Wasser und läßt dann ruhig stehen. Das Anthranüsäure-N, N-äthylenimid kristallisiert alsbald in langen weißen Nadeln aus, die, nach' einiger Zeit abgesaugt, mit 5o°/"igem Alkohol gewaschen und an der Luft getrocknet werden. Die Ausbeute beträgt 124 g, entsprechend 77 °/o der Theorie. Der Schmelzpunkt liegt bei 68,5 bis 69° und ändert sich bei weiterem Umkristallisieren aus Methanol nicht mehr. Zur Analyse wurde = Stunde lang im Vakuum bei 40° über Phosphorpentoxyd getrocknet.
• C,HloON2 (162,o9): Berechnet C 66,63, H 6,22, N =7,28; gefunden C 67,oo, H 5,95, N 17,32, 17,56. Beispiel 2 77,4 g rohes 5-Brom-isatosäureanhydrid, das durch Oxydation von 5-Bromisatin mittels Chromtrioxyd in Eisessig erhalten worden ist, trägt man bei Raumtemperatur unter Rühren allmählich in eine Lösung von 2o,6 ccm Äthylenimin in 300 ccm Äthanol ein. Man erhält schließlich einen Kristallbrei, den man dann unter Rühren bis zur Lösung erwärmt. Zur Entfernung von Verunreinigungen wird rasch filtriert. Das 2-Amino-5-brom-benzoesäureäthylenimid scheidet sich beim Erkalten in fast farblosen Kristallen aus- und wird wie üblich isoliert. Man erhält 46 g (6o °/o der Theorie) vom F.-93,5 bis 94'. Durch Einengen der Mutterlauge im Vakuum läßt sich eine weitere Menge gewinnen. Eine durch mehrmaliges Umkristallisieren aus Äthanol erhaltene analysenreine Probe zeigt nach zweistündigem Trocknen im Vakuum bei 40° über Phosphorpentoxyd den F. 95 bis 95,5°.
• C,H96N,Br (241,o): - - : '.
• Berechnet C 44,81,H 3,.76, N 11,62, . "Br 33,16; gefunden C 45,45 H 4,05, N 11,33, 11,o3, Br 32,70. Beispiel 3 2,32 g rohes, durch Oxydation von 5, 7-Dichlor-isatin erhaltenes 3, 5-Dichlor-isatosäureanhydrid gibt man portionsweise unter Umrühren zu einer Lösung von o,6 ccm Äthylenimin in 1o ccm Methanol. Gegen Ende des Eintragens kommt das Reaktionsprodukt zur Abscheidung. Man erwärmt schließlich bis zur vollkommenen Lösung, filtriert blank und läßt erkalten, wobei das 2-Amino-3, 5-dichlorbenzoesäureäthylenimid als fast farblose Nadeln vom F. 69,5° erhalten wird. Zur Analyse kristallisiert man aus Methanol um und trocknet 2 Stunden im Vakuum bei 40° über Phosphorpentoxyd. Der Schmelzpunkt lag dann bei 69,5 bis 7o°.
• C9H8ON2C12 (230,99) Berechnet C 46,76, H 3,49, N 12,13, Cl 30,70; gefunden C 46,8o, H 3,65, N 11;32, Cl 3o,7. Beispiel 4 1o6,5 g (0,5 Mol) rohes Naphthisatosäureanhydrid, das durch Phosgenieren der 2-Aminonaphthalin-3-carbonsäure gemäß dem Verfahren der deutschen Patentschrift 500 g16 (Friedländer, 17, S. 50o) erhalten worden ist, trägt man in dem Maße, wie das entweichende Kohlendioxyd es gestattet, unter Rühren bei gewöhnlicher Temperatur in eine Mischung von 35 ccm Äthylenimin und 60o ccm Chloroform ein. Die tiefrotbraun gefärbte Lösung wird filtriert und mit 1,21 Methanol verdünnt. Das Reaktionsprodukt fällt allmählich in schmutziggelb gefärbten Blättchen aus; die Kristallisation wird durch Kühlen in einer Kältemischung vervollständigt. Man saugt ab und wäscht mit Methanol, in dem die Verbindung sehr schwer löslich ist. Das lufttrockene 2-Aminonaphthalincarbonsäureäthylenimid (56 g = 53 °/o der Theorie) schmilzt bei 129,5 bis 13o°. Zur weiteren Reinigung nimmt man, ohne zu erwärmen, in möglichst wenig Chloroform auf, filtriert notfalls und versetzt das Filtrat mit dem doppelten Volumen Methanol. Die Kristallisation beginnt sofort und liefert 47 g reingelbe Blättchen vom F. 13o bis 13o,5°, die im UV-Licht prächtig grüngelb fluoreszieren. Eine durch Umkristallisieren aus Methanol erhaltene analysenreine Probe zeigt nach dem Trocknen bei 40° im Vakuum über Phosphorpentokyd den F.130,5 bis z31°. CisH"ON2 (2I2,I): Berechnet C 73,55,H 5,70, N 13,21; gefunden C 73,55,H 5,70, N 12,8o, 1z,63.-Beispiel 5 Zu einer Lösung von 41,6 g (o,2 Mol) 5-Nitro-isatosäureanhydrid in Zoo ccm Dimethylformamid tropft man unter Umschütteln und Kühlen 12 ccm Äthylenimin. Dabei entweicht stürmisch Kohlendioxyd. Nach beendeter Zugabe gießt. man die klare Reaktionslösung in 500 ccm Methanol, saugt die abgeschiedenen gelben Kristalle nach einiger Zeit ab und wäscht mit Methanol nach. Die Ausbeute an lufttrockener Verbindung beträgt 34 g = 82 °/9 der Theorie. Das 2-Amino-5-nitro-benzoesäureäthylenimid färbt sich über 10o° zunächst orange, dann tiefrot und schmilzt zwischen 140 und 15o° zu einem zähen Harz zusammen. Zur Analyse wurde nochmals aus Dimethylformamid-Methanol umgefällt und einige Zeit im Vakuumexsikkator über Phosphorpentoxyd aufbewahrt.
• C9H9O3N3 (207,09) Berechnet C 52,15,H 4,38, N 2o,29; gefunden C 52,5o, H 4,5o, N 1g,64. Beispiel 6 i g 5-Nitro-isatosäureanhydrid trägt man unter Umrühren nach und nach in eine Lösung von o,5 ccm 2-Methyl-äthylenimin in 2o ccm Äthanol ein. Anfänglich löst sich das Anhydrid unter Kohlendioxydentwicklung glatt auf. Gegen Ende des Eintragens kommt die neue Verbindung zur Abscheidung. Man rührt dann noch so lange um, bis keine Gasentwicklung mehr zu beobachten ist, und erwärmt darauf eben bis zur vollkommenen Lösung. Beim Erkalten scheidet sich das 2-Amino-5-nitro-benzoesäurepropylenimid in gelben Nadeln aus, die bei 152,5 bis 153,5° unter Rotfärbung schmelzen. Das Umkristallisieren aus Äthanol bewirkt keine Steigerung des Schmelzpunktes mehr. Beispiel 7 Wie im Beispiel 6 beschrieben, wird i g 5-Nitroisatosäureanhydrid mit einer Lösung von 0,5 ccm 2, 2-Dimethyl-äthylenimin in 2o ccm Methanol zur Reaktion gebracht. Man erhält das 2-Amino-5-nitrobenzoesäureisobutylenimidin gelben, seidenglänzenden Nadeln vom F. 165 bis 166°, der sich durch weiteres Umkristallisieren aus Methanol nicht mehr ändert. Beispiel 8 53,19 (0,3 Mol) rohes N-Phenylglycin-N-carbonsäureanhydrid, das durch Phosgenieren von N-Phenylglycin in Chlorbenzol erhalten worden ist, trägt man unter Umschütteln nach und nach in eine Mischung von 18 ccm Äthylenimin und 150 ccm Methanol ein. Die Reaktion verläuft sehr lebhaft, und gegen -Ende der Zugabe fällt das Phenylaxnino-essigsäureäthylenimid aus. Durch gelindes Erwärmen bringt man eben alles in Lösung, läßt freiwillig erkalten und kühlt schließlich noch in Eis-Kochsalz, da das Reaktionsprodukt ziemlich leicht löslich ist. Man saugt ab und wäscht mit gekühltem Methanol. Das Phenylaminoessigsäureäthylenimid (36,5 g = 69 °/o der Theorie) fällt in dicken Schuppen an, die bei 69,5 bis 7o° schmelzen. Durch Einengen der Mutterlauge unter vermindertem Druck kann man eine weitere Menge gewinnen. Beispiel 9 In eine bei Raumtemperatur gerührte Mischung von 50o ccm Essigester und 4r,6 ccm Äthylenimin trägt man 64,8 g Bis-isatosäureanhydrid ein, das durch Phosgenieren der Benzidin-o-dicarbonsäure erhalten worden ist. Nach 1/z Stunde erhitzt man 5 Minuten zum Sieden, saugt vom Ungelösten heiß ab und verdünnt das Filtrat mit dem dreifachen Volumen Methanol. Durch Kratzen mit einem Glasstab leitet man die Kristallisation ein und vervollständigt sie durch Kühlen in einer Eis-Kochsalz-Kältemischung. 4, 4'-Diaminodipheri@l-3, 3'-di@arbonsäure-bis-N, N-äthylenimid fällt als gelbes Kristallpulver an, das nach Absaugen mit Methanol gewaschen wird. Ausbeute 10,5 g. Es fluoresziert im UV-Licht gelbgrün und schmilzt auf der Kofler-Bank bei i72° unter Zersetzung.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Verfahren zur Herstellung von Aminocarbonsäure-N, N=alkylenimiden, dadurch gekennzeichnet, daß man. N-Carbonsäureanhydride aromatischer oder gemischt aromatisch-aliphatischer Aminocarbonsäuren in Gegenwart eines organischen Lösungsmittels mit a, ß-Alkyleniminen umsetzt.