CH357402A

CH357402A - Verfahren zur Herstellung von heterocyclischen Stickstoffverbindungen

Info

Publication number: CH357402A
Authority: CH
Inventors: Jakob Dr Bindler; Ernst Dr Model; Robert Dr Zinkernagel
Original assignee: Geigy Ag J R
Priority date: 1957-02-08
Filing date: 1957-02-08
Publication date: 1961-10-15

Description

Verfahren zur Herstellung von heterocyclischen Stickstoffverbindungen
Die vorliegende Erfindung betrifft ein neues Verfahren zur Herstellung von heterocyclischen Stickstoffverbindungen sowie die Verwendung dieser Verbindungen zum Schützen von organischen Materialien aller Art mit Ausnahme von Textilien vor Befall und Schädigung durch Mikroorganismen.

Es wurde gefunden, dass man Verbindungen der Formel
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worin Rt einen lipophilen Rest, insbesondere einen gesättigten aliphatischen Rest von mindestens 10 und vorzugsweise von 12 bis 14 Kohlenstoffatomen, R, vorzugsweise Wasserstoff oder dann eine gegebenenfalls substituierte niedere Alkylgruppe mit 1-4 Kohlenstoffatomen, und A einen Kohlenwasserstoffrest, welcher mittels a,fl- oder a,y-Kohlenstoffatomen mit den Ringstickstoffatomen verbunden ist und vorzugsweise der Alkan- oder Cycloalkanreihe angehört, bedeuten, herstellen kann, wenn man eine Verbindung der Formel
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mit ungefähr der stöchiometrischen Menge eines den Rest Rt abgebenden Mittels umsetzt.

Im Fall, dass R2 Wasserstoff ist, kann man allenfalls die erhaltenen Verbindungen nachträglich mit einem einen niedermolekularen gegebenenfalls substituierten Alkylrest mit 1 4 C-Atomen einführenden Alkylierungsmittel behandeln.

Verbindungen der Formel II erhält man bekanntlich in sehr guten Ausbeuten in Form der Hydrohalogenide bei der Einwirkung von Halogencyan, wie Chlorcyan oder Bromcyan, auf a,-Diamino-alkane, wie 1,2-Diamino-äthan, 1 ,2-Diamino-propan, 1 ,2-Di- amino-butan oder auf 2,3-Diamino-butan, ferner entstehen sie bei der Einwirkung der Halogencyane auf a,y-Diamino-alkane, z. B. 1,3-Diamino-propan, 1,3 Diamino-butan, sowie bei der Einwirkung der Halogencyane auf die 1,2-Diamino-cycloalkane, z. B.

1 ,2-Diamino-cyclopentan, 1 ,2-Diamino-cyclohexan, 1 ,2-Diamino-4-methyl-cyclohexan. Man erhält aus den 1,2- Diaminoverbindungen die entsprechenden 2-Imino-imidazolidine und aus den 1,3-Diamino- verbindungen die entsprechenden 2-Imino-hexahydropyrimidine. Geht man statt von diprimären Diaminoalkanen und Diamino-cycloalkanen von den entsprechenden primär-sekundären Diaminoverbindungen mit einem gegebenenfalls substituierten niederen Alkylrest in der sekundären Aminogruppe aus, so erhält man Verbindungen der Formel II, worin R2 den entsprechenden Alkylrest bedeutet, beispielsweise eine Methyl-, Äthyl-, Isopropyl-, n-Propyl-, n-Butyl-, 2-Hydroxyäthyl-, 2-Hydroxypropyl- oder 3-Hydroxypropylgruppe.

Zur Alkylierung benützt man mit Vorteil die freien Basen, welche sich aus den Hydrohalogeniden mit Alkalihydroxyden in der Kälte leicht in Freiheit setzen lassen.

Als einen lipophilen Rest einführende Mittel kann man in erster Linie höhermolekulare Alkylhalogenide verwenden, beispielsweise Alkylchloride oder Alkylbromide mit wenigstens 10 und vorzugsweise 12 bis 14 Kohlenstoffatomen im Alkylrest.

Auch die Alkalisalze entsprechender Fettalkoholmonosulfate können verwendet werden. Gegebenenfalls kann man in Gegenwart der üblichen Reaktionsbeschleuniger arbeiten, beispielsweise in Gegenwart von Jod. Bei der Einführung des lipophilen Restes verwendet man zweckmässig ungefähr die stöchiometrische Menge des Alkylierungsmittels oder gegebenenfalls einen geringen Überschuss, weil oft etwas Dialkylderivat mitgebildet wird. Das Gleiche gilt für die allfällige nachträgliche Einführung eines niedermolekularen Alkylrestes. Sollen zwei Reste R, und R2 in eine am Ringstickstoff unsubstituierte Verbindung der Formel II eingeführt werden, so kann die Substitution in beliebiger Reihenfolge vorgenommen werden.

Als niedere Alkylreste einführende Mittel können Alkylhalogenide, wie Methyl-, Äthyl-, n-Propyl-, iso-Propyl-, n-Butyl-, sek.-Butyl-chlorid, -bromid oder -jodid, Dialkylsulfate, wie Dimethyl- oder Di äthylsulfat, und Alkylester aromatischer Sulfonsäuren verwendet werden, beispielsweise p-Toluol-sulfon säure-methyl- oder -äthylester.

Die Umsetzung der heterocyclischen Stickstoffverbindungen der Formel II mit den Rj bzw. R2 liefernden Mitteln kann durch direktes Vermischen der Komponenten oder in organischer Verdünnung geschehen. Als organische Lösungs- und Verdünnungsmittel können Alkohole, wie Methanol, Äthanol, Butanol, 2-Methoxy- oder 2-Äthoxyäthanol, Äther, wie Dibutyläther, Dioxan, Anisol, niedere Ketone, wie Aceton, Methyläthylketon, Dibutylketon, aromatische Kohlenwasserstoffe, wie Benzol, Toluol, Xylole, Chlorkohlenwasserstoffe, wie Chloroform, Tetrachloräthylen, Chlorbenzol, Chlortoluole, verwendet werden. Die Umsetzungen werden meist bei höherer Temperatur, beispielsweise bei 50 bis 1500 C, durchgeführt. Die Reaktionsprodukte werden direkt als wasserlösliche Salze mit der aus dem Alkylierungsmittel stammenden Säure erhalten.

Aus unpolaren organischen Lösungsmitteln scheiden sie sich direkt aus; aus polaren organischen Lösungsmitteln können sie meist mit Hilfe von aliphatischen oder alicyclischen Kohlenwasserstoffen ausgeschieden werden.

Durch Umkristallisation aus geeigneten Lösungsmitteln können die Reaktionsprodukte leicht gereinigt werden. Günstige Lösungsmittel für diesen Zweck sind die niederen Fettsäureester.

Die nach dem erfindungsgemässen Verfahren erhältlichen heterocyclischen Stickstoffverbindungen bzw. ihre Salze mit starken Säuren, insbesondere ihre Salze mit Halogenwasserstoffsäuren, sind farblose bis schwach gefärbte, kristallisierte bis wachsartige, lichtbeständige Substanzen, die sich in Form ihrer Salze in Wasser sehr leicht lösen. Die Verbindungen sind wertvolle biocide Mittel, die sich durch ihre grosse Wirkungsbreite, besonders gute baktericide, aber auch durch fungicide bzw. fungistatische Wirkung auszeichnen. Sie sind ebenfalls algicid gut wirksam. Die Mittel können für sich allein als Pulver, in Lösung oder in Dispersion oder in Mischung mit andern Stoffen wie inerten Träger- oder Füllstoffen, Reinigungsmitteln, Salbengrundlagen, Cremen, andern baktericid und fungicid wirksamen Substanzen usw. gebraucht werden.

Sie finden Verwendung in den verschiedensten Applikationsgebieten. So sind sie z. B. in der Human- und Veterinärmedizin gut brauchbare, desinfizierende und antiseptische Mittel, da sie gute bis sehr gute Wirksamkeit gegen Staphylokokken, Coli-, Typhus-, Paratyphus- und Enteritisbazillen sowie gegen pathogene Pilze, wie z. B.

Ctenomyces interdigitalis, zeigen.

Die Verbindungen mit einem gesättigten Kohlenwasserstoffrest von 12 bis 14 Kohlenstoffatomen und einem unsubstituierten zweiten Ringstickstoffatom sind biologisch am wirksamsten und darum bevorzugt, gefolgt von den Verbindungen, welche bei gleichen lipophilem Rest am zweiten Ringstickstoffatom eine Alkylgruppe von höchstens 4 Kohlenstoffatomen und vorzugsweise eine Methylgruppe enthalten.

Das neue Verfahren gestattet die Herstellung der biocid wirksamen, heterocyclischen Stickstoffverbindungen aus zum Teil besonders leicht zugänglichen Ausgangsmaterialien in sehr wirtschaftlicher Weise.

In den folgenden Beispielen bedeuten die Teile Gewichtsteile; die Temperaturen sind in Celsiusgraden angegeben. Volumteile stehen zu Gewichtsteilen im gleichen Verhältnis wie cms zu Gramm.

Beispiel 1
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10 Teile des in der Literatur bereits beschriebenen Äthylenguanidins werden in 150 Teilen Äthanol gelöst. Unter Rühren werden 29 Teile Dodecylbromid (Kp.,-,,,,, 142-1 45o) zugegeben und die Lösung zum Sieden erhitzt. Bei Siedetemperatur wird während 8 Stunden weitergerührt. Die Lösung wird filtriert und das Athanol im Vakuum abdestilliert. Der ölige Rückstand wird mit Diäthyläther versetzt, wobei sich das gebildete l-Dodecyl-2-imino- imidazolidin-hydrobromid als weisser pulverförmiger Niederschlag ausscheidet. Das kristalline Produkt wird abfiltriert, nochmals in Aceton gelöst und mit Äther gefällt. Schmelzpunkt 107-109".

Auf ähnliche Art lässt sich das l-Dodecyl-2- imino-imidazolidin-hydrochlorid herstellen unter Verwendung von 24,8 Teilen Dodecylchlorid und 0,3 Teilen Jod. Man erhält es als ein weisses, in Wasser leicht lösliches Pulver vom Schmelzpunkt 119 bis 1200.

Beispiel 2
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17,6 Teile des cis-2-Imino-4,5-tetramethylen- imidazolidin-hyd ! rochlorids vom Schmelzpunkt 78 bis 800 werden in 200 Teilen Äthanol gelöst und mit 2,5 Teilen metallischem Natrium versetzt. Die Lösung wird abgekühlt und dann vom ausgeschiedenen Natriumchlorid filtriert. Zu dieser Lösung werden 25 Teile Dodecylbromid hinzugefügt. Das Gemisch wird zum Sieden erhitzt und unter Rückfluss einige Stunden gerührt. Die alkoholische Lösung des l-Dodecyl2-imino-4,5-tetramethylen-imidazolidin-hydrobromids wird im Vakuum eingeengt und der Rückstand aus Aceton umkristallisiert. Schmelzpunkt 97-99". Das Produkt ist gut wasserlöslich und besitzt ausgezeichnete bakterizide und fungizide Eigenschaften.

Das cis-2-Imino-4,5-tetramethylen-imidazolidin- hydrochlorid erhält man aus dem cis-1,2-Diamino- cyclohexan bei der Umsetzung mit der stöchiometrischen Menge Chlorcyan.

Beispiel 3
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15 Teile des 2-Imino-l-methyl-tetrahydro-pyrimi- din-hydrochlorids vom Schmelzpunkt 145-146" werden in 150 Teilen Äthanol gelöst und mit 2,3 Teilen metallischem Natrium portionenweise versetzt. Die Lösung wird vom gebildeten Natriumchlorid filtriert und mit 25 Teilen Dodecylbromid versetzt. Dann wird zum Sieden erhitzt und einige Stunden unter Rückfluss gerührt. Das l-Dodecyl-2 imino-3-methyl- tetrahydro-pyrimidin-hydrobromid wird mit Diäthyläther ausgefällt und der Niederschlag aus Aceton umkristallisiert. Schmelzpunkt 118 bis 119". Das Produkt ist gut wasserlöslich und zeigt eine gute bakterizide Wirkung.

Das 1 -Methyl-tetrahydro-pyrimidin-hydrochlorid erhält man aus dem l-Amino-3-methylamino-propan bei der Umsetzung mit der stöchiometrischen Menge Chlorcyan als Hydrochlorid vom Schmelzpunkt 145 bis 1460.

Beispiel 4
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11,3 Teile 2-Imino-4, 5-dimethyl-imidazolidin (erhältlich aus 2,3-Diaminobutan mit Chlorcyan unter Behandlung des zunächst entstehenden Hydrochlorids mit Natriumhydroxyd) werden in 150 Teilen Äthanol gelöst, 28 Teile Tetradecyl-bromid zugesetzt und während 8 Stunden unter Rückfluss gerührt. Dann wird das Äthanol im Vakuum abdestilliert und der ölige Rückstand mit Diäthyläther verrieben. Man erhält weisse Kristalle des 1 -Tetradecyl-2-imino-4, 5-di- methyl-imidazolidin-hydrobromids, welches nach Lösen in Aceton und Fällen mit Diäthyläther bei 88 bis 93o schmilzt.

Das Produkt ist leicht wasserlöslich und zeigt starke biocide Eigenschaften.

Claims

PATENTANSPRUCH I Verfahren zur Herstellung von gesättigten 2-Imino- 1,3 -di-N-heterocyclen der Formel EMI3.4 worin R2 einen lipophilen Rest, R2 Wasserstoff oder einen gegebenenfalls substituierten niederen Alkylrest mit 1-4 C-Atomen und A einen mittels a,ss- oder a, y-Kohlenstoffatomen mit den beiden N-Atomen verbundenen Kohlenwasserstoffrest bedeuten, dadurch gekennzeichnet, dass man eine heterocyclische Verbindung der Formel EMI3.5 mit ungefähr der stöchiometrischen Menge eines den Rest Rt abgebenden Mittels umsetzt.

UNTERANSPRÜCHE 1. Verfahren gemäss Patentanspruch I, gekennzeichnet durch die Verwendung von Verbindungen der Formel II, worin A einen gesättigten aliphatischen oder cycloaliphatischen Rest bedeutet, welcher mittels a, ss-Kohlenstoffatomen mit den Ringstickstoffatomen verbunden ist.

2. Verfahren gemäss. Paténtanspruch I und Unteranspruch 1, gekennzeichnet durch die Verwendung eines einen gesättigten, aliphatischen Kohlenwasserstoffrest von mindestens 10 Kohlenstoffatomen als lipophilen Rest einführenden Mittels.

3. Verfahren gemäss Patentanspruch I und Unteransprüchen 1 und 2, gekennzeichnet durch die Verwendung eines einen gesättigten, aliphatischen Kohlenwasserstoffrest von 12 bis 14 Kohlenstoffatomen als lipophilen Rest einführenden Mittels.

4. Verfahren gemäss Patentanspruch I und Unteransprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Ausgangsmaterial ein Heterocyclus der Formel II verwendet wird, worin R2 Wasserstoff bedeutet.

5. Verfahren gemäss Patentanspruch I und Unteransprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass man die erhaltene Verbindung mit ungefähr der stöchiometrischen Menge eines eine niedere Alkylgruppe mit 1-4 C-Atomen einführenden Mittels umsetzt.

PATENTANSPRUCH II Verwendung der gemäss Patentanspruch I erhaltenen Verbindungen zum Schützen von organischen Materialien mit Ausnahme von Textilien vor Befall und Schädigung durch Mikroorganismen.