Verfahren zur Herstellung eines Diamins
Die vorliegende Erfindung betrifft ein neues Verfahren zur Herstellung des ss-Dimethylamino-äthyl- amins.
Obwohl dieses Diamin bereits als Zwischenprodukt zur Herstellung von verschiedensten Chemikalien, insbesondere von Heilmitteln wie Spasmolytica, Antihistaminica oder Antimalariamittel, verwendet wurde, ist bis heute noch keine einfache, technisch befriedigende und billige Methode zu dessen Herstellung beschrieben worden. So bedingt die im DRP Nr. 744996 beschriebene Umsetzung der ssAmino- äthyl-schwefelsäure mit einer Dimethylaminlösung das Arbeiten im Autoklaven bei höherer Temperatur.
Die von Turner in JACS 68 (1946), p. 1607, diskutierte Behandlung von N- B-Brom-äthyl)-phthalimid mit Dimethylamin und anschliessender Hydrolyse verlangt kostspielige Ausgangsprodukte. Die Ersetzung des Bromatoms durch eine Aminogruppe in ss-Dialkyl- amino-äthylbromid-salzen durch Behandlung mit Ammoniak ergibt bei dem Dimethylderivat nur ungenügende Resultate Amundsen et.al. JACS 63 (1941), p. 305]. Ebenfalls gibt die Reduktion des Dimethylamino-acetonitrils zum Diamin mit Wasserstoff in statu nascendi, z. B. mit Natrium in Methanol, nur schlechte Ausbeuten. Die von Turner (loc. cit.) beschriebene Reduktion des Dimethylamino-acetonitrils mittels katalytisch aktiviertem Wasserstoff unter Druck ergibt allerdings 470/obige Ausbeute an gewünschtem Diamin.
Daneben fällt aber ein grosser Anteil des störenden Bis-(p-dimethylamino-äthyl)- amins an. Auch erfordert diese Reaktion spezielle Apparaturen für Hochdruckreduktion und teure Edelmetallkatalysatoren. Arbeitet man aber dabei mit Raney-Nickel, so werden nur unregelmässige Resultate erhalten, da dieser Katalysator nur schwer in konstanter Qualität erhältlich ist. Eine erst kürzlich beschriebene Methode [Campaigne et al., El Cristol Vol. 7 (1953), p. 19, referiert in Chem. Abstracts 48 (1954), p. 11321], wobei ss-Dimethylamino-äthylamin in 690/obiger Ausbeute erhalten wird, besteht in der Reduktion des oben genannten Acetonitrils mit Lithium-Aluminiumhydrid in Äther.
Jedoch lässt sich diese Methode infolge der Verwendung des teuren Lithium-Aluminiumhydrids und der leicht brennbaren Lösungsmittel kaum in gross-technischem Massstabe durchführen.
Es wurde nun gefunden, dass man ss-Dimethylamino-äthylamin auf einfache Weise mit ausgezeichneter Ausbeute und ohne die oben genannten Nachteile, wie Arbeiten unter Druck, mit teuren Ausgangsmaterialien oder Hilfsprodukten, mit brennbaren Lösungsmitteln und ohne unerwünschte störende Nebenprodukte erhält, wenn man ein primäres ss-Halogen äthylamin oder eines seiner Salze in wässeriger Lösung mit Dimethylamin umsetzt.
Als primäres-Halogen-äthylamin verwendet man vorzugsweise ss-Chlor-äthylamin, da es infolge seiner Reaktionsfähigkeit die besten Ausbeuten ergibt und billig ist. Es ist aber auch möglich, andere Halogenderivate, wie das ss-Brom-äthylamin, zu benützen.
Die Reaktion wird, besonders ausgehend von einem Salz der genannten Halogenide, wie einem Salz mit Chlor- oder Bromwasserstoff oder Schwefelsäure, zweckmässig in Gegenwart eines säurebindenden Mittels, wie einem Überschuss an Dimethylamin oder einer anorganischen Base, durchgeführt, wobei man natürlich am besten eine solche Menge des säurebindenden Mittels verwendet, dass die entstehende Säure neutralisiert wird. Besonders hohe Ausbeuten werden erhalten, wenn man im Laufe der Reaktion eine anorganische Base zuführt, wobei sich auch die zu ver wendende Menge Dimethylamin wesentlich senken lässt.
Als als säurebindende Mittel verwendbare anorganische Basen sollen beispielsweise genannt werden Alkali oder Erdalkalihydroxyde oder -carbonate, wie Cal ciumhydroxyd oder besonders Kalium- oder Natriumhydroxyd, Natrium-, Kalium- oder Calciumcarbonat.
Das Dimethylamin verwendet man vorzugsweise in handelsüblicher wässeriger Lösung. Die Reaktion wird, um Verluste zu vermeiden, vor allem bei Temperaturen unter 50 , in erster Linie zwischen 20 und 40O, durchgeführt.
Beispiel 1
Zu einer 40 0/oigen handelsüblichen wässerigen Dimethylaminlösung, welche 360 g reines Dimethylamin enthält, gibt man unter gutem Rühren und Kühlen bei 200 (in einem Eisbad) im Laufe einer halben Stunde 232 g ss-Chlor-äthylamin-hydrochlorid zu. Sobald alles zugefügt worden ist, lässt man unter gutem Rühren die Lösung auf 37O erwärmen, kühlt dann erneut, bis die Temperatur auf 31 fällt, lässt erneut auf 380 ansteigen und kühlt nochmals auf 30O ab. Dann wird das Eisbad entfernt, worauf bei weiterem Rühren die Temperatur langsam abfällt.
Unter fortdauerndem Rühren erwärmt man nun die erhaltene Lösung während ungefähr 3 Stunden auf 62 bis 650, kühlt dann auf 20-30" ab und gibt im Laufe einer halben Stunde 430 g Natriumhydroxyd zu, rührt eine weitere halbe Stunde und lässt über Nacht bei Raumtemperatur stehen. Die abgeschiedene obere Schicht wird nun abgetrennt und mit der ungefähr
10-15 0/0 gen weiteren Aminschicht, die man beim Filtrieren der Emulsion über 50 g gereinigter Kieselerde erhält, vereinigt. Die aminhaltige Schicht wird durch Rühren mit 85 g Natriumhydroxyd während mehreren Stunden und bei Raumtemperatur getrocknet, abgetrennt und nochmals mit 20 g Natriumhydroxyd getrocknet. Man filtriert das rohe Diamin, das noch Dimethylamin enthält, und destilliert.
Man erhält so 131,3 g (750/a der Theorie) A-Dimethyl- amino-äthylamin; nr5 1,4300, Reinheit 97 /o (durch Titration).
Beispiel 2
Man gibt 450 g einer wässerigen handelsüblichen Lösung von Dimethylamin (400/oig, enthaltend 180 g reines Dimethylamin) und 270 cms Wasser in einen Dreihalsrundkolben, der mit einem Thermometer, einem mechanischen Rührer und einem Rückflusskühler versehen ist. Im Laufe von einer Stunde gibt man 232 g,-Chlor-äthylamin-hydrochlorid unter gutem Rühren zu, wobei man durch Regulierung des Zugebens und durch gelegentliches Eintauchen in ein Eisbad die Temperatur bei 25-30" hält. Hierauf fügt man 80 g Natriumhydroxyd bei der gleichen Temperatur portionenweise zu, rührt noch weitere 2 Stunden und hält die Temperatur bei ungefähr 30O, so lange, bis die spontane Wärmeentwicklung aufhört.
Dann erwärmt man die Mischung unter fortwährendem Rühren während 2 Stunden auf ungefähr 55600 und gibt zur erhaltenen Mischung unter gutem Kühlen in einem Eisbad 350 g Natriumhydroxyd, wobei erhebliche Anteile Dimethylamin weggehen. Das Gefäss wird dann an einen Destillationsapparat angeschlossen und langsam erwärmt. Den Überschuss Dimethylamin, der zuerst abdampft, fängt man in Wasser auf. Man bringt die äussere Temperatur auf ungefähr 1140 und die Dampftemperatur auf 990 und fährt mit der Destillation fort, wobei man die folgenden Fraktionen erhält: Fraktion Gewicht KP % Diamin
Nr. (g) (Titration)
1 169 99-101 79,4
2 35,7 102 59,5
3 35,5 102-104 5,3
Der Totalgehalt an ss-Dimethylamino-äthylamin dieser drei Fraktionen beträgt, wie die Titration ergibt, 158,3 g und der Wassergehalt 85,9 g.
Das gesamte Destillat wird 20 Minuten lang mit 100 g Natriumhydroxyd behandelt, worauf die entstandene obere Schicht abgetrennt und über 15 g Natriumhydroxyd durch eine 40 cm lange Kolonne destilliert wird. Die erhaltene wässerige Schicht wird verworfen und die bei 105110 übergehenden Anteile werden gesammelt. Man erhält so 151,4 g ss-Dimethyl- amino-äthylamin (860/0 der Theorie, auf ss-Chlor äthylamin-hydrochlorid berechnet), n25 = 1,4253, Reinheit 97,90/0 (Titrieren).