NL8902423A - Bereiding van carbonzuuramiden. - Google Patents

Description

BEREIDING VAN CARBONZUÜRAMIDEN

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor de bereiding van carbonzuuramiden, in het bijzonder acyl-morfoliden.

De synthese van carbonzuurmorfoliden is algemeen bekend. In het algemeen wordt één equivalent van een acylhalogenide in reactie gebracht met twee equivalenten van een morfoline, waarbij de overmaat aan morfoline fungeert als een middel voor het afvangen van het gevormde waterstofhalogenide. Het tweede equivalent morfoline kan worden vervangen door een andere base, maar beide methoden zijn tamelijk duur ten gevolge van de overmaat aan amine of de hulpbase welke dienen te worden afgevoerd of teruggewonnen.

Er is ook waargenomen dat morfoliniumhalogeniden, zoals de meeste andere aminewaterstofhalogeniden, bij verhoogde temperatuur ontleden, waarbij het respectieve morfoline en waterstofhalogenide worden gevormd. Het morfoline kan dan in reactie treden met nog meer acylhalogenide, waardoor het gewenste acylmorfolide wordt verkregen. De reactiecomponenten kunnen derhalve in nagenoeg equimolaire hoeveelheden worden gebruikt. Deze methode heeft echter als algemeen nadeel, dat het kookpunt van het acylhalogenide en dat van het morfoline hoger moeten zijn dan de ontledingstemperatuuur van het respectieve morfolinium-halogenide.

Thans is verrassenderwijs gevonden dat de bereiding van acylmorfoliden ook kan worden uitgevoerd met laagkokende acyl-halogeniden of morfolinen. De onderhavige uitvinding verschaft

derhalve een werkwijze voor de bereiding van een acylmorfolide met formule I

waarin R^ - of methyl of ethyl; 2 R — waterstof, ^-alkyl, of ^-alkoxy; en R^ « waterstof of alkyl;

door een acylhalogenide met formule II

R1 - CO - X (II) waarin de bovengenoemde betekenis heeft, en X chloor of broom is,

in reactie te brengen met een morfoline volgens formule III

2 3 waarin R en R de bovengenoemde betekenis hebben, in aanwezigheid van een inert oplosmiddel, met het kenmerk, dat de acylhalogenide-reactiecomponent voorverwarmd wordt in het inerte oplosmiddel voordat reactie plaatsvindt.

De werkwijze volgens de uitvinding wordt bij voorkeur uitgevoerd in een inert oplosmiddel dat de reactie niet stoort, en waarvan het kookpunt gelijk is aan of hoger dan de ontledingstemperatuur van het als tussenprodukt gevormde morfoliniumhalogenide IV.

Het oplosmiddel kan een koolwaterstof-oplosmiddel zijn, bijvoorbeeld tolueen, xyleen, mesityleen, een hoogkokende ether, bijvoorbeeld dioxaan, of oplosmiddelen zoals dimethylsulfoxide.

Het voorverwarmen van de acylhalogenide-reactiecomponent vindt bij voorkeur plaats bij een temperatuur in het traject van 50° tot 100°C, bijvoorbeeld 70°C.

De hoeveelheid van het inerte oplosmiddel dat wordt toe-gepast is bij voorkeur drie tot zes maal zoveel als de hoeveelheid van de lagerkokende component.

De werkwijze is in het bijzonder nuttig in het geval waarbij 1 2 3 R methyl is, X chloor is, en R en R beide waterstof zijn.

De molaire verhouding tussen de reactiecomponenten kan 1:1 zijn, maar een overmaat van de lagerkokende component geniet de voorkeur, zodat de molaire verhouding bij voorkeur ligt in het gebied van 1:1,25 tot 1,25:1.

Volgens de reactiviteit van de componenten wordt de reactie-temperatuur aangehouden in het gebied van het kookpunt van de lagerkokende component tot 20° C boven de degradatietemperatuur van het respectieve morfoliniumhalogenide IV. Bij voorkeur is hij hoger dan de degradatietemperatuur van het morfoliniumhalogenide.

De werkwijze verschaft een duidelijk verbeterde methode voor het eenvoudig en goedkoop bereiden van lagere acylmorfoliden in hoge opbrengsten (80%-90%), en wel zodanig dat thans slechts een kleine overmaat, bijvoorbeeld een overmaat van 1,1, van de lagerkokende component geschikt is en waarbij de produkten bijna 100% zuiver zijn, terwijl daarentegen de uit de bestaande techniek bekende methoden zoals beschreven in Komori e.a., J. Chem. Soc. Japan Ind. Chem. Sect. 62, 220 (1959), Medard, Buil. Soc. Chim. France 3, 1343 (1936), en De Benneville e.a., J. Org. Chem. 21, 1072 (1956) ingewikkelder en/of duurder zijn. Bovendien is de reactietijd van de werkwijze volgens de uitvinding aanzienlijk korter dan die van methoden waarbij geen voorverwarmingsstap wordt toegepast.

De werkwijze volgens de uitvinding wordt nader toegelicht aan de hand van de volgende voorbeelden.

Voorbeeld 1

Bereiding van N-acetylmorfoline

Een oplossing van acetylchloride (103,6 g, 1,32 mol) in tolueen (400 ml) werd eerst verhit tot 70°C en daarna werd gedurende een periode van 45 minuten morfoline (104,6 g, 1,20 mol) toegevoegd. De temperatuur van het reactiemengsel liep op tot 90-95°C en een grote hoeveelheid morfolinewaterstof-chloride sloeg neer. De aldus verkregen slurry werd onder terugvloeikoelend koken geroerd en het daarbij ontwikkelde waterstofchloride werd geabsorbeerd in 10% waterige natronloog. Toen het kookpunt van het reactiemengsel was opgelopen tot 110-115°C, werd druppelsgewijs meer acetylchloride (10,4 g, 0,132 mol) toegevoegd. Het aldus verkregen mengsel werd gedurende nog een periode van twee uur onder terugvloeikoelend koken geroerd. Toen de reactie voltooid was, werd het mengsel gekoeld tot kamertemperatuur en gefiltreerd. Tolueen en kleine hoeveelheden morfoline werden verdampt en de overblijvende roodbruine olie werd gezuiverd door gefractioneerde destillatie. De voorloop omvatte ongeveer 75% N-acetylmorfoline en 25% morfoline, terwijl de hoofdfractie (kookpunt^ 115-117°C) het gewenste produkt bevatte.

Opbrengst: 89% n^ - 1,4825 (ref. 1,4827)

Voorbeelden 2 tot 6

De werkwijze van Voorbeeld 1 werd herhaald, waarbij andere concentraties aan acetylchloride in tolueen werden toegepast. De resultaten zijn hieronder vermeld.

Vergelijkend Voorbeeld

Bereiding van N-acetylmorfollne zonder de voorverwarmingsstap

Aeetylchloride (0,266 mol) en morfoline (0,266 mol) werden bij kamertemperatuur gemengd in tolueen (100 ml). Het mengsel werd daarna verhit tot het onder terugvloeikoeling ging koken en de reactie werd uitgevoerd volgens de methode van Voorbeeld 1.

De reactie verliep tamelijk langzaam en duurde 13 uur voordat hij was voltooid. De opbrengst was 75% óf, wanneer meer acetylchloride (0,1 mol) werd toegevoegd, 83% van de theoretische waarde.

Het blijkt dat de voorverwarmingsstap een aanzienlijk voordeel oplevert, in die zin dat de reactietijd ingrijpend wordt verminderd terwijl de opbrengst op een hoog niveau wordt gehouden of zelfs wordt verhoogd.

Claims (6)

1. Werkwijze voor de bereiding van een acylmorfolide met formule I

waarin R^ - of methyl of ethyl; 2 R - waterstof, C^ ^-alkyl of C^ ^-alkoxy; en R^ - waterstof of C^ alkyl, door een acylhalogenide met de formule II R1 - CO - X (II) waarin R* de bovengenoemde betekenis heeft, en X chloor of broom is, in reactie te brengen met een morfoline volgens formule III

2 3 waarin R en R de bovengenoemde betekenis hebben, in aanwezigheid van een inert oplosmiddel, met het kenmerk, dat de acylhalogenide-reactiecomponent voorverwarmd wordt in het inerte oplosmiddel voordat reactie plaatsvindt.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de reactie wordt uitgevoerd in een inert oplosmiddel waarvan het kookpunt gelijk is aan of hoger dan de ontledings-temperatuur van het als tussenprodukt gevormde morfolinium-halogenide IV

2 3 waarin R , R en X de bovengenoemde betekenis hebben, if

3. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat de acylhalogenide-reactiecomponent wordt voorverwarmd tot een temperatuur in het traject van 50° tot 100°C.

4. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies, met het 2 3 kenmerk, dat R en R beide waterstof zijn.

5. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de molaire verhouding tussen het acylhalogenide (II) en het morfoline (III) ligt in het gebied van 1:1,25 tot 1,25:1.

6. Werkwijze volgens één der conclusies 2 tot 5, met het kenmerk, dat de reactietemperatuur ligt in het traject van het kookpunt van de lagerkokende component tot 20°C boven de ontledingstemperatuur van het morfoliniumhalogenide IV.