HU211451B

HU211451B - Process for the preparation of n-mono-, or n,n-disubstituted carbamides

Info

Publication number: HU211451B
Application number: HU9200163A
Authority: HU
Inventors: Gerhard Stern; Markus Roessler; Martin Muellner
Original assignee: Chemie Linz Gmbh
Priority date: 1991-01-18
Filing date: 1992-01-17
Publication date: 1995-11-28
Also published as: KR920014769A; ATA11191A; NZ240997A; JPH04295456A; AU645168B2; HU9200163D0; ATE123765T1; ES2073105T3; DE59105723D1; CS366491A3; EP0495218B1; EP0495218A1; AU1023492A; CZ282512B6; AT396363B; ZA919723B; HUT60242A

Description

A jelen találmány tárgya eljárás N-mono- vagy N,Ndiszubsztituált karbamidok előállítására ammóniumizocianát primer vagy szekunder aminokkal végzett reagáltatása útján.

Ismeretes az N-mono- vagy N,N-diszubsztituált karbamidok előállítása például kálium- vagy nátriuméi anátból sav hozzáadásával felszabadított izociánsavnak primer vagy szekunder aminokkal végzett reagáltatása útján. Az eljárást a Houben-Weyl: Methoden dér Organischen Chemie, IV. kiad. E4 Erweiterungs und Folgeband kötetek 362-364. oldalai írják le. Egy ilyen reakció részletes leírását az Organic Synthesis, 32. köt., 9-11. oldalain közük, aholis a p-brómanilin nátriumizocianáttal jégecet/víz elegyben p-bróm-fenil-karbamiddá végzett reagáltatását írják le. Az EP-A-0333350 számú európai szabadalmi leírásban az aromás bisz(dialkil)-karbamidok előállítását írják le valamely aromás diaminnak kálium-, nátrium- vagy ezüst-izocianát megsavanyításával felszabadított izociánsavval végzett reakciója útján.

Azt találtuk, hogy a primer vagy szekunder aminokat nemcsak izociánsavval lehet N-mono- vagy N.Ndiszubsztituált karbamidokká reagáltatni. de valamely izociánsav-sóval. nevezetesen ammónium-izocianáttal végzett reagáltatása útján is. Nem várt módon ilyen esetben az izociánsavat nem kell az ammónium-izocianátból sav hozzáadásával szabaddá tenni.

A találmány tárgya ezért eljárás N-mono- vagy N.N-diszubsz.tituált karbamidok előállítására, amit az jellemez, hogy ammónium-izocianátot hígítószerbe készítünk és keverés közben hozzáadunk egy primer vagy szekunder, alifás, cikloalifás vagy ciklusos amint, amely egy vagy több aminocsoporttal és 1-12 szénatomos alkilcsoporttal. 3-6 szénatomos cikloalkilcsoporttal. egy fenil- vagy benzilcsoporttal vagy egy 1-6 szénatomos alkilénlánccal rendelkezik, vagy először a megfelelő amint a hígítószerrel vagy anélkül előkészítjük és keverés közben ammónium-izocianáttal elegyítjük, mimellett a két reakciópartnert -20 °C-tól szobahőmérsékletig terjedő hőmérsékleten reagáltatjuk, majd a hőmérsékletet a reakció teljessé tételére az előkészített hígítószer visszafolyatási hőmérsékletére növeljük.

Ammónium-izocianát képződik például karbamid gyors elgázosításával és a reakciógázok gyors lehűtésével, például a 2 712 491 számú, amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírás szerint vagy megolvasztott karbamid magas hőmérsékleten gázalakú ammóniába porlasztása és a reakcióelegy gyors lehűtése útján állítható elő, például a 2 712 492 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírás szerint.

Primer és szekunder aminok alatt olyan vegyületek értendők, amelyeknek egy vagy több aminocsoportja van. Ezek adott esetben további, a reakciókörülmények között iners csoportokkal lehetnek szubsztituálva. Ilyenek például az alifás, cikloalifás vagy ciklikus aminok. így a metil-amin, etil-amin, hexil-amin, hexadecilamin. izopropil-amin. izobutil-amin, izooktil-amin. metil-etil-amin. ciklohexil-amin. pirrolidin, pírról, piperidin, morfoün vagy a dimetil-amin, dietil-amin, diizopropil-amin, etilén-diamin. hexametilén-diamin.

4,4,-diamino-diciklohexil-metán vagy aromás aminok, mint az anilin, nitroanilin, klór-anilinek, toluil-aminok, benzil-amin, naftil-aminok, fenilén-diaminok, toluiléndiaminok, 4,4,-diamino-difenil-metán.

A találmány szerinti eljárás kivitelezésére vagy úgy járunk el, hogy az ammónium-izocianátot valamely, a reakciókörülmények között iners hígítószerben készítjük, keverjük és valamely primer vagy szekunder aminnal reagáltatjuk vagy úgy, hogy a primer vagy szekunder amint készítjük valamely, a reakciókörülmények között iners hígítószerbe vagy, amennyiben az amin cseppfolyós halmazállapotú, akkor hígítószer hozzáadására nincs szükség, mert maga az amin egyidejűleg hígítószerül szolgálhat, az elegyet keveijük, és hozzáadjuk az ammónium-izocianátot.

Iners hígítószerként például alifás szénhidrogének, így pentán, hexán, heptán, aromás szénhidrogének, mint a benzol, toluol, xilol, halogénezett alifás szénhidrogének, így a metilén-klorid, kloroform, szén-tetraklorid, etil-klorid. etilén-klorid halogénezett aromás szénhidrogének, mint a klórbenzol, trí klór-benzolok, éterek, mint a dietil-éter, diizopropil-éter, dibutil-éter, etil-metil-éter, dioxán, tetrahidrofurán, dimeloxi-etán karbonsavamidok. így a dimetil-formamid, N-metilpirrolidon, alkoholok, mint a metanol, etanol, diizopropil-alkohol, valamint a víz és ilyen hígítószerek keverékei jönnek számításba. Előnyösek az alifás és aromás szénhidrogének, a halogénezett alifás vagy aromás szénhidrogének, az éterek, alkoholok, valamint a víz; különösen előnyös az n-hexán, a kloroform, a klór-benzol a dioxán. valamint a víz használata.

Az ammónium-izocianátot. mint ilyet vagy a reakciókörülmények között iners, valamely, a fentiekben említett folyékony hígítószerrel együtt a primer vagy szekunder amint, mint ilyet gáz vagy folyékony halmazállapotban vagy a reakciókörülmények között iners, valamely fentiekben említett gázalakú vagy cseppfolyós hígítószenei együtt alkalmazzuk.

A hozzáadást kb. -20 °C-tóI a felhasznált hígítószer forráspontjáig terjedő hőmérsékleten, előnyösen -10 °C és szobahőmérséklet közötti hőmérsékleten, különösen szobahőmérsékleten végezzük.

Ennek során az amint az ammónium-izocianáthoz képes ekvivalens mennyiségben vagy fölöslegben alkalmazzuk. Célszerű lehet azonban az ammónium-izocianát fölöslegben történő alkalmazása is, annak érdekében, hogy a reakció lefolyását javítsuk. Abban az esetben azonban, ha az amint egyidejűleg hígítószerként is alkalmazzuk, akkor az ammónium-izocianátot és az amint előnyösen ekvivalens mennyiségben használjuk.

Az amin vagy ammónium-izocianát hozzáadásának a befejezése után a reakció teljessé tétele érdekében a reakcióelegyet az alkalmazott hígítószer visszafolyási hőmérsékletéig terjedő hőmérsékleten, előnyösen előbb szobahőmérsékleten, majd ezt követően az alkalmazott hígítószer visszafolyási hőmérsékletéig terjedő hőmérsékleten tovább keverjük. Adott esetben a reakciót nyomás alatt hajtjuk végre, ebben az esetben 20 bar-ig terjedő nyomások alkalmazhatók.

HU 211 451 B

Lehűlés után a képződött vegyület a hígítószerből kikristályosodik, azt leszűrjük vagy a hígítószert és adott esetben a reakcióelegy illó komponenseit elpárologtatjuk. Adott esetben a szokásos módon, például átkristályosítással, desztillálással, kromatográfiásan további tisztítás végezhető. Ha melléktermékként karbamid képződik, ami előfordulhat, akkor az alkalmazott hígítószer jellegétől függően a karbamid szilárd anyag alakjában kiválhat, és ezt adott esetben leszűréssel, átkristályosítással vagy kromatográfiásan a szokásos módon eltávolíthatjuk.

Egy előnyös foganatosítási módnál az ammóniumizocianátot valamely, a reakciókörülmények között iners hígítószerben oldjuk vagy szuszpendáljuk és szobahőmérsékleten, ugyanazzal az iners hígítószerrel hígított primer vagy szekunder amin ekvivalens mennyiségét adjuk hozzá, majd a reakcióelegyet keveijük. A hozzáadás befejezése után a reakcióelegyet a reakció teljessé tétele érdekében szobahőmérsékleten utánkeverjük és az alkalmazott hígítószer visszafolyatási hőmérsékletéig melegítjük. Lehűlés után a kivált csapadékot leszívatjuk és adott esetben átkristályosítjuk. Víznek, mint hígítószernek használata esetén a reakciótermék a reakcióoldatból vízzel végzett hígítással, közvetlenül is átkristályosítható. Ha a reakció után nem válik ki csapadék, akkor az oldószert elpárologtatjuk, és a maradékot kristályosítjuk, adott esetben átkristályosítjuk vagy kromatográfiával tisztítjuk.

Egy másik előnyös foganatosítási módnál valamely folyékony primer vagy szekunder amint szobahőmérsékleten egyidejűleg reagensként és hígítószerként készítjük elő és ammónium-izocianáttal reagáltatjuk keverés közben. A hozzáadás befejezése után a reakcióelegyet a reakció teljessé tétele céljából előbb szobahőmérsékleten, majd megnövelt hőmérsékleten keverjük. A reakció befejezése után az amint ledesztilláljuk vagy kromatográfiásan eltávolítjuk, és a maradékot adott méretben kristályosítással és átkristályosítással vagy kromatográfiásan tisztítjuk. Az eljárás lehetővé teszi N-mono- vagy Ν,Ν-diszubsztituált karbamidok jó kitermeléssel történő előállítását ammónium-izocianátból, ezért a technika gazdagítását jelenti.

1. példa

10,8 g (0,15 mól) 83 t%-os ammónium-izocianátot és 90 ml kloroformban szuszpendáltunk, 28,1 g (0,15 mól) kloroformban oldott dodecil-amint adunk hozzá szobahőmérsékleten, a reakcióelegyet 1 órán át kevertük, majd visszafolyató hűtő alkalmazása mellett forraltuk. Lehűlés után a kicsapódott csapadékot leszívattuk és megszárítottuk.

33,5 g (az elméleti kitermelés 98%-a) 102-105 °C olvadáspontú dodecil-karbamidot kaptunk.

2. példa

Az 1. példában leírt úton és módon, de dodecilamin helyett 14,9 g (0,15 mól) ciklohexil-amin felhasználásával 20.1 g (az elméleti kitermelés 94%-a) ciklohexil-karbamidot kaptunk.

Elemanalízis.

elméleti: C:59,l, H: 9,9, N: 19,7%;

talált: C: 59,2, H: 9,9, N: 19,7%.

3. példa

Az 1. példában leírt úton és módon, de dodecilamin helyett 8,9 g (0,15 mól) izopropil-amin felhasználásával 13,7 g izopropil-karbamidot kaptunk az elméletihez képest 89%-os kitermeléssel.

Elemanalízis:

elméleti: C: 46,7, H: 9,8, N: 27,2%;

talált: C: 47,0, H: 9,6, N: 27,7%.

4. példa

Az 1. példában leírt úton és módon, de dodecilamin helyett 4,5 g (0,075 mól) etilén-diamin felhasználásával 6,1 g etilén-dikarbamidot kaptunk, ami az elméleti kitermelés 55%-ának felel meg.

Elemanalízis:

elméleti: C: 32,7, H: 6,9, N: 38,1%;

talált: C: 32,7, H: 7,0, N: 38,2%.

5. példa

Az 1. példában leírt úton és módon, de dodecilamin helyett 14,0 g (0,15 mól) anilin és kloroform helyett víz felhasználásával, mimellett a reakció befejezése után a reakcióterméket közvetlenül a reakcióelegyben, víz hozzáadása után kristályosítottuk át, 145148 °C olvadáspontú fenil-karbamidot kaptunk; ami az elméleti kitermelés 24%-ának felel meg.

6. példa

Az 1. példában leírt úton és módon, de dodecilamin helyett 14,0 g (0,15 mól) anilin felhasználásával

7,6 g, 145-148 °C olvadáspontú fenil-karbamidot kaptunk. Ez az elméleti kitermelés 37%-ának felel meg.

7. példa

18.6 g (0,2 mól) anilinhez keverés közben, szobahőmérsékleten 13,3 g (0,2 mól; 90%-os) ammóniumizocianátot adtunk. A reakcióelegyet egy órán át szobahőmérsékleten, majd ezután 5 órán át 55-60 °C-on kevertük. A reakció befejeződése után az anilin fölöslegét ledesztilláltuk, és a maradékot vízből átkristályosítottuk.

12.7 g 145-148 °C olvadáspontú fenil-karbamidot kaptunk, ami az elméleti kitermelés 47%-ának felel meg.

8-9. példák g (0,3 mól) 90 t%-os ammónium-izocianátot 200 g hígítószerben szuszpendáltunk vagy oldottunk szobahőmérsékleten, és 18,0 g (0,15 mól) 1,6-diaminohexán azonos hígítószerrel készített oldatát adtuk hozzá keverés közben. A reakcióelegyet egy órán át szobahőmérsékleten, és 5 órán át 55-60 °C-on kevertük és lehűtöttük. A kivált csapadékot leszívattuk, vízből kikristályosítottuk és megszárítottuk.

Hígítószerként az I. táblázatban feltüntetett hígítószereket használtuk. Víz, mint hígítószer felhasználása

HU 211 451 B esetén a reakcióelegyhez a reakció befejeződése után 600 ml vizet adtunk, és a kivált csapadékot abból átkristályosítottuk.

A 202-205 °C olvadáspontú 1,6-hexán-dikarbamidot kaptuk az I. táblázatban feltüntetett kitermeléssel.

A fentiekben leírt úton és módon, de 1,6-diaminohexán helyett 32,2 g (0,3 mól) benzilamin hozzáadása mellett benzil-karbamidot kaptunk az 1. táblázatban feltüntetett kitermeléssel.

Elemanalízis:

elméleti: C: 64,0, H: 6,7, N: 18,7%;

talált: C: 64,0, H: 6,7, N: 18,7%.

1. táblázat

Hígítószer	az elméleti	kitermelés
	1,6-hexán-dikarbamidban	benzil-karbamid- ban
n-hexán	85	76
toluol	73	67
klórbenzol	56	56
tetrahidrofurán	71	79
dimetoxi-etán	72	-
1.4-dioxán	74	72
etanol	20	-
víz	59	56

/ 0. példa

18.0 g (0.15 mól) 1,6-diamino-hexánt készítettünk elő 200 ml vízben és az elegyet keverés közben a) esetben 50 °C-on, b) esetben 100 °C-on melegítettük. 20,0 g (0.3 mól) vízben oldott 90 t%-os ammónium-izocianátot csepegtetünk hozzá a mindenkori, fenti hőmérsékleten keverés közben. A reakció befejeződése után a reakcióelegyhez 600 ml vizet adtunk, és a kivált csapadékot ebből átkristályosítottuk, majd leszívattuk és szárítottuk.

Az elméletihez képest az a) esetben

45%-os. a b) esetben az elméletihez képest 47%-os kitermeléssel 202-205 °C olvadáspontú 1,6-hexán-dikarbamid kitermelést kaptunk.

11. példa

14,11 g (0,2 mól) 85-os ammónium-izocianátot 200 ml n-hexánban szuszpendáltunk és 48,3 g (0,2 mól) 200 ml n-hexánban oldott dioktil-amint adtunk hozzá. A hozzáadás befejezése után a reakcióelegyet egy órán át szobahőmérsékleten kevertük; majd ezután két órán át visszafolyató hűtő alkalmazása mellett forraltuk. A reakcióelegy lehűtése után némi karbamid vált ki, ezt leszűrtük. A szűrletet 100 °C hőmérsékleten és 0,030,04 bar nyomáson desztillációnak vetettük alá, ezzel az illó komponenseket eltávolítottuk.

51,0 g Ν,Ν-dioktil-karbamidot kaptunk (ez az elméleti kitermelés 90%-ának felel meg) sárgás színű olaj alakjában.

Claims

SZABADALMI IGÉNYPONTOK

1. Eljárás N-mono- vagy Ν,Ν-diszubsztituált karbamidok előállítására, azzal jellemezve, hogy ammónium-izocianátot hígítószerbe készítünk és keverés közben hozzáadunk egy primer vagy szekunder, alifás, cikloalifás vagy ciklusos amint, amely egy vagy több aminocsoporttal és 1-12 szénatomos alkilcsoporttal, 3-6 szénatomos cikloalkilcsoporttal, egy fenil- vagy benzilcsoporttal vagy egy 1-6 szénatomos alkilénlánccal rendelkezik, vagy először a megfelelő amint a hígítószerrel vagy anélkül előkészítjük és keverés közben ammónium-izocianáttal elegyítjük, mimellett a két reakciópartnert -20 °C-tól szobahőmérsékletig terjedő hőmérsékleten reagáltatjuk, majd a hőmérsékletet a reakció teljessé tételére az előkészített hígítószer viszszafolyatási hőmérsékletére növeljük.
2. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy hígítószerként valamely, a reakciókörülmények között iners hígítószert használunk.
3. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy iners hígítószerként valamely alifás vagy aromás szénhidrogént, klórozott alifás vagy aromás szénhidrogént, étert, alkoholt vagy vizet használunk.
4. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a primer vagy szekunder amint egyidejűleg hígítószerként is használjuk.
5. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az ammónium-izocianátot és a primer vagy szekunder amint ekvivalens mennyiségben használjuk fel abban az esetben, ha az amint nem használjuk egyszersmind hígítószerként is.
6. Az 1-5. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a képződött N-mono- vagy Ν,Ν-diszubsztituált karbamidot a reakcióelegyből a szokásos módon elkülönítjük.