CH521970A

CH521970A - Verfahren zur Herstellung von neuen Mono- und Dialkoholen N-heterocyclischer Verbindungen

Info

Publication number: CH521970A
Application number: CH1673870A
Authority: CH
Inventors: Batzer Hans Dr Prof; Juergen Dr Habermeier; Daniel Dr Porret
Original assignee: Ciba Geigy Ag
Priority date: 1968-11-11
Filing date: 1968-11-11
Publication date: 1972-04-30
Also published as: ES385362A1; JPS5034031B1; ES385363A1; YU245070A; CS160116B2; BR6914069D0; CS160115B2; JPS5034032B1; SE359544B; SU398028A3; YU34126B; CH525894A

Description

Verfahren zur Herstellung von neuen Mono- und Dialkoholen N-heterocyclischer Verbindungen
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von neuen Mono- und Dialkoholen der allgemeinen Formel
EMI1.1
worin YX und Y2 je ein Wasserstoffatom oder eine Methylgruppe bedeuten und Z einen stickstoff-freien, zweiwertigen Rest, der zur Vervollständigung eines fünfoder sechsgliedrigen, gegebenenfalls weitersubstituierten, heterocyclischen Ringes notwendig ist, bedeutet und m und n je für eine ganze Zahl im Wert von 0 bis 1 stehen, wobei die Summe aus m und n mindestens 1 betragen muss, dadurch gekennzeichnet, dass man einkernige Nheterocyclische Verbindungen der allgemeinen Formel
EMI1.2
worin Z die gleiche Bedeutung wie in Formel (I) hat, mit (Äthylenoxid) Äthenoxid oder (Propylenoxid)

Propenoxid und vorzugsweise in Gegenwart eines geeigneten Katalysators umsetzt.

Der Rest Z in der Formel (I) besteht vorzugsweise nur aus Kohlenstoff und Wasserstoff oder aus Kohlenstoff, Wasserstoff und Sauerstoff. Er kann z.B. ein Rest der Formeln
EMI1.3
sein, wobei R', R", R''' und R"" unabhängig voneinander je ein Wasserstoffatom oder z.B. einen Alkylrest, einen Alkenylrest, einen Cycloalkylrest oder einen gegebenenfalls substituierten Phenylrest bedeuten können.

Die Anlagerung eines Alkenoxides an eine bzw.

beide NH-Gruppen der N-heterocyclischen Verbindungen der Formel (II) kann sowohl in Gegenwart von sauren als auch alkalischen Katalysatoren vorgenommen werden, wobei man zweckmässig pro Äquivalent NH Gruppe der N-heterocyclischen Verbindung der Formel (II) einen geringen Überschuss an Äquivalent Epoxidgruppen des Alkenoxides einsetzt.

Vorzugsweise verwendet man aber bei der Herstellung von Mono- und Dialkoholen der Formel (I), in denen die Summe aus m und n gleich 1 oder 2 beträgt, alkalische Katalysatoren, wie Tetraäthylammoniumchlorid oder tertiäre Amine. Man kann für diese Anlagerungsreaktion aber auch Alkalihalogenide, wie Lithiumchlorid oder Natriumchlorid, erfolgreich anwenden; sie läuft auch ohne Katalysatoren ab.

Die zur Herstellung der neuen Alkenoxidanlagerungsprodukte der Formel (I) verwendeten einkernigen N-heterocyclischen Verbindungen der Formel aI) sind vor allem Hydantoin, Hydantoinderivate, Barbitursäure, Barbitursäurederivate, Uracil, Uracilderivate, Dihydrouracil und Dihydrouracilderivate, ferner Parabansäure.

Das Hydantoin und seine bevorzugten Derivate entsprechen der allgemeinen Formel
EMI2.1
wobei R1 und R2 je ein Wasserstoffatom oder einen niederen Alkylrest mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen bedeuten, oder wobei R1 und R2 zusammen einen Tetramethylen- oder Pentamethylenrest bilden. Genannt seien Hydantoin, 5-Methyl-hydantoin, 5-Methyl-5-äthylhyd- antoin, 5-n-Propylhydantoin, 5-Isopropyl-hydantoin, 1,3 -Diaza - spiro(4.5) - decan-2,4-dion, 1,3- Diaza-spiro(4.4) -nonan-2,4-dion und vorzugsweise 5,5-Dimethyl-hydantoin.

Die Barbitursäure und ihre bevorzugten Derivate entsprechen der allgemeinen Formel
EMI2.2
worin R8 und R4 unabhängig voneinander je ein Was' serstoffatom, einen Alkylrest, einen Alkenylrest, einen Cycloalkyl- oder -alkenylrest oder eineR substituierten oder unsubstituierten Phenylrest bedeuten.

Genannt seien: Barbitursäure, 5-Äthylbarbitursäure, 5,5- Diäthylbarbitursäure, 5- Äthyl-5-butylbarbitursäure, 5- Äthyl -5- sec.butylbarbitursäure, 5 Äthyl-5-isopentylbarbitursäure, 5,5-Diallylbarbitursäure, 5-Allyl-5-isopropylbarbitursäure, 5 - Allyl -5- sec.butylbarbitursäure, 5 -Äthyl-5(1 '-methylbutyl)barbitursäure, 5- Allyl - 5(1 '-me- thylbutyl)barbitursäure, 5-Äthyl -5- phenylbarbitursäure, 5-Äthyl-5(1 '-cyclohexen- 1 -yl)barbitursäure.

Uracil und seine bevorzugten Derivate entsprechen der allgemeinen Formel
EMI2.3
worin R5 und R6 beide Wasserstoff oder einer der beiden Reste ein Wasserstoffatom und der andere Rest eine Methylgruppe bedeuten.

Uracile der Formel (V) sind Uracil selbst; ferner 6-Methyl-uracil und Thymin (= 5-Methyl-uracil).

Das Dihydrouracil (= 2,4-Dioxo-hexahydropyrimidin) und seine bevorzugten Derivate entsprechen der allgemeinen Formel
EMI2.4
worin R7 und R8 beide ein Wasserstoffatom oder gleiche oder verschiedene Alkylreste, vorzugsweise Alkylreste mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, und R9 und R1o unabhängig voneinander je ein Wasserstoffatom oder einen Alkylrest bedeuten.

Vorzugsweise bedeuten in obiger Formel die beiden Reste RT und R8 Methylgruppen, R9 ein WasserstoffS atom oder einen niedrigen Alkylrest mit 1 bis 4 Kohlen- stoffatomen und Rlo ein Wasserstoffatom. Genannt seien: 5,6-Dihydrouracil, 5,5-Dimethyl-5,6-dihydrouracil (2,4-Dioxo-5,5-dimethylhexahydropyrimidin) und 5,5 -Dimethyl-6-isopropyl-5,6-dihydrouracil (2,4 - Dioxo-5,5 -dimethyl- 6-isopropylhexahydropyrimidin).

Beispiel I I ,3-Di(D-hydroxy-n-propyl)-5,5-dimethylhydaffloin
Eine Mischung aus 217 g 5,5-Dimethylhydantoin (1,695 Mol), 3,61 g Lithiumchlorid (5 Molprozent) und 560ml Dimethylformamid wird bei 500C gerührt. Zu der klaren Lösung werden innerhalb von 4 Stunden bei 50- 55 C 230 g Propenoxid (Propylenoxid) (3,955 Mol) zugetropft. Die Reaktion ist schwach exotherm. Nach dem Zutropfen wird die Temperatur langsam auf 900C gesteigert. Nach 5 Stunden bei 900C wird das Dimethylformamid am Wasserstrahlvakuum abdestilliert, anschliessend wird das Produkt bei 1000C und 0,1 Torr bis zur Gewichtskonstanz getrocknet. Man erhält 415 g eines blassgelben, hochviskosen Öls (100% der Theorie).

Das Rohprodukt wird bei 0,1 bis 0,2 Torr und 170 bis
172 C destilliert: 386,0 g Reinausbeute (93,5% der Theorie). Beim Abkühlen erstarrt das 1,3-Di(,B-hydroxy-n- propyl)-5,5-dimethyl-hydantoin zu weissen Kristallen vom Schmelzpunkt 65 - 670C. Die Elementaranalyse ergibt 11,81% N (berechnet 11,47% N), das Molekulargewicht wurde dampfdruckkosmometrisch zu 247 be- stimmt (Theorie 244). Das Infrarotspektrum zeigt die Abwesenheit von N-H-Amidfrequenzen bei 3,1 bis 3,2 lR und die Anwesenheit von C-OH-Frequenzen bei 2,90 .

Beispiel 2
1 3-Di(ss-hydroxy-n-propyl)-5,5-diäthylburbitursäure
Zu einer Mischung aus 55,3 g 5,5-Diäthylbarbitursäure (0,3 Mol), 2,77g Tetraäthylammoniumchlorid (5 Molprozent) und 400ml Dimethylformamid werden bei 350C unter Rühren 40,7 g (0,7 Mol) Propenoxid inner- halb 1 Stunde zugetropft. Anschliessend wird allmählich auf 1000C erhitzt. Nach 7 Stunden Rühren bei
100 C wird gemäss Beispiel A aufgearbeitet. Man erhält 92,5 g rohe 1,3-Di(,8-hydroxy-n-propyl)-5,5-diäthyl- barbitursäure (99,5% der Theorie). Das Produkt siedet unter 0,08 Torr bei 138 - 1480C: man erhält 75,2 g Reinprodukt (80% der Theorie).

Elementaranalyse: gefunden: berechnet:
55,54% C 55,98% C
8,03% H 8,05% H
9,44% N 9,32% N
IR (Infrarot)- und H-NMR (kernmagnetische Resonanz)-Spektrum sind mit folgender Struktur vereinbar:
EMI3.1

Beispiel 3 1 ,3-oi(P-hydroxyatiryr)-5,5-dimethylltyda
Zu einer Mischung aus 64,2 g 5,5-Dimethylhydantoin (0,5 Mol), 4,15g Tetraäthylammoniumchlorid und 100 ml Dimethylformamid wird bei Raumtemperatur eine auf etwa 5 C gekühlte Lösung von 48,5g Äthenoxid (Äthylenoxid) (1,1 Mol) in 200 ml Dimethylformamid fliessen gelassen. Es wird allmählich auf 50 bis 600C erhitzt, wobei die Reaktion unter Wärmeabgabe eintritt.

Nach der Exothermie wird noch 3 Stunden bei 900C gerührt. Die Aufarbeitung erfolgt wie im Beispiel 1.

Man erhält 108,0g eines zähen Öls (99,7% der Theorie). Die Reinigung erfolgt durch Vakuumdestillation (Kpo,s = 185-186 C), man erhält das reine 1,3-Di(p -hydroxyäthyl)-5,5-dimethylhydantoin in 86,8%iger Ausbeute. Das Produkt erstarrt zu farblosen Kriställchen, die um 400C schmelzen.

Analytische Daten: gefunden: berechnet: 49,54 jZo C 49,99% C
7,39% H 7,460/, H
212 (Mosmometrisah) 216 (Theorie)
Beispiel 4 1,3-Di(f3- hydroxyäthyl)-5-phenyl-5-äthylbarbitursdure
Gemäss Beispiel 3 wurden 116,2g 5-Phenyl-5-äthylbarbitursäure (0,5 Mol) und 4,14 g Tetraäthylammoniumchlorid (5 Molprozent) in 300 ml Dimethylformamid mit 54,9 g Äthenoxid in 250 ml Dimethylformamid umgesetzt.

Man erhält 160,0 g rohe 1 ,3-Di(p-hydroxyäthyl)-5- -phenyl-5-äthylbarbitursäure (100% der Theorie). Das Produkt wird destillativ gereinigt (Kp"3 = 220 - 221 oC); man erhält 139 g (entsprechend 86,8% der Theorie) Reinsubstanz. Beim Abkühlen kristallisiert die Substanz; Fp = 107 - 1090C.

Analytische Daten: gefunden: berechnet:
59,72% C 59,99% C
6,41% H 6,29% H
9,03% N 8,75% N
Beispiel S
3-(p-Hydroxyäthyl)-6-methyluracil
Nach Beispiel 3 werden 31,9 g Äthylenoxid in 200 ml Dimethylformamid mit 37,8 g 6-Methyluracil (0,3 Mol) und 2,77 g Tetraäthylammoniumchlorid in 100 ml Dimethylformamid umgesetzt. Nach Aufarbeitung gemäss Beispiel 1 erhält man 57,6g rohes kristallines 3-(3-Hy- droxyäthyl)-6-methyluracil (100% der Theorie). Das Produkt wird durch Umkristallisieren aus Methanol/ H2O (1:1) gereinigt. Man erhält farblose Kristalle vom Schmelzpunkt 216 - 2180C.

Analytische Daten: gefunden: berechnet: 49,24% C 49,40% C
5,98% H 5,92% H
17,14% N 16,46% N
Beispiel 6
I ,3-Di(p -hydroxyäthyl)-S ,5-:limethyl-6- -zsopropyl-5 ,6-dihydro uracil
Zu einer Suspension aus 548 g 2,4-Dioxo-5,5-dimethyl-6-isopropylhexahydropyrimidin (= 5,5-Dimethyl-6 -isopropyl-5,6-dihydrouracil) (3 Mol), 3 Liter technischem Dimethylformamid und 20,0 g Lithiumchlorid gibt man bei 1 00C unter Rühren eine Lösung von 440,5 g Äthenoxid (10 Mol) in 500 ml Dimethylformamid. Dieses Gemisch wird unter Rühren langsam und stetig innerhalb von 4,5 Stunden auf 900C erhitzt, wobei eine schwachtrübe dunkelgelbe Lösung entsteht. Nun wird noch 12 Stunden bei 900C gerührt und anschliessend abgekühlt: der pH-Wert der Lösung beträgt 8. Dann wird mit 25%iger Schwefelsäure neutralisiert und filtriert.

Die klare, dunkel gefärbte Lösung wird am Rotationsverdampfer bei 800C unter Wasserstrahlvakuum eingeengt; anschliessend werden bei 800C unter 0,1 Torr Spuren leichtflüchtiger Anteile entfernt.

Man erhält 810g eines dunklen, hochviskosen Stoffes (10% der Theorie). Zur Reinigung unterzieht man die Substanz einer Hochvakuumdestillation. Man erhält 630,4g Destillat (77,8% der Theorie, bezogen auf eingesetztes Dihydrouracilderivat) vom Siedepunkt 183 bis 1 880C bei 0,25 - 0,30 Torr.

Die Elementaranalyse, die Infrarot- und die Kernresonanzspektroskopie zeigen, dass die so hergestellte Substanz das gewünschte 1,3-Di(ss-hydroxyäthyl)-5,5-di- methyl-6-isopropyl-5,6-dihydrouracil ist.

Elementaranalyse gefunden: berechnet:
57,45% C 57,33% C 8,85% H 8,88wo H
10,32% N 10,29% N
Das Infrarotspektrum zeigt durch Abwesenheit der NH-Frequenzen und durch die Anwesenheit unter anderem folgender Absorptionen, dass die Reaktion wie gewünscht abläuft: 2,92 (OH), 5,86,u + 6,04 > (C=O), 9,50 CL (C-O).

Das kernmagnetische Resonanzspektrum (60 Mc H NMR, aufgenommen in Deuterochloroform) zeigt keine Signale für die CO-NH-Gruppierung mehr, und es zeigt durch ein Quartett bei 8 = 0,75: 0,85; 0,99; 1,11 (CH CH), durch ein Dublett bei 8 = 1,26 und 1,33 ([CH=
C), durch ein Septett bei 8 = 1,73 - 2,32.
EMI4.1

und durch weitere 11 Protonen bei 8 = 3,0 - 4,4, dass untenstehende Struktur zutrifft:
EMI4.2

Beispiel 7
I ,3-Di(p-Aydroxypropyl)-5,5-dimerftry!-6* -isopropyl-5, 6-dihydrouracil
Aus 548 g 2,4-Dioxo-5,5-dimethyl-6-isopropyl-5,6-di- hydrouracil, 3,5 Liter technischem Dimethylformamid und 20,0 g Lithiumchlorid wird eine Suspension hergestellt. Man erwärmt auf 400C und tropft innerhalb von 3 Stunden 581,0g Propenoxid (10 Mol) unter gutem Rühren gleichmässig zu. Diese Mischung wird dann innerhalb einer Stunde auf 800C erwärmt und 6 Stunden bei dieser Temperatur gerührt. Das Reaktionsgemisch wird anschliessend abgekühlt und filtriert. Das klare, blassgelbe Filtrat wird bei 1000C am Wasserstrahlvakuum eingeengt und anschliessend bei 1000C unter 0,07 Torr bis zur Gewichtskonstanz behandelt.

Man erhält 742 g einer schwach orange-gefärbten, hochviskosen Substanz (82,7% der Theorie).

Das kernmagnetische Resonanzspektrum (60 Mc H NMR, aufgenommen in Deuterochloroform) zeigt durch Signale bei 8 = 0,70; 0,81 (beide aufgespalten) und 8 = 0,95; 1,07; 1,14; 1,25 und 1,38; ferner durch Multi- plett bei 8 = 1,60-2,20; bei 8 = 2,80-3,20 und bei 8 = 3,20-4,20, dass die gewünschte Reaktion einge- treten ist.

Ebenso zeigt das Infrarotspektrum durch Abwesenheit von NH-Frequenzen und durch Erscheinen der OH-Frequenzen bei 2,97 u, dass das neue Diol im wesentliclzen folgende Struktur aufweist:
EMI4.3

Beispiel 8 1, 3-D P - hydroxy-n-propyl) -5-isopropylhydantoin
Eine Mischung aus 995,0 g 5-Isopropylhydantoin (7 Mol), 2000ml Dimethylformamid und 14,8 g Lithiumchlorid wird bei 500C gerührt. Innerhalb von 6 Stunden werden 1220g Propenoxid (21 Mol) langsam zugetropft.

Anschliessend wird die Temperatur allmählich auf 700C gesteigert und nach insgesamt 15 Stunden lässt man das Reaktionsgemisch abkühlen. Mit wenigen Tropfen 2n HSO4 stellt man auf pH = 7 ein und filtriert die schwach gelbe Lösung. Die Lösung wird bei 900C Badtemperatur am Rotationsverdampfer unter Wasserstrahlvakuum vollständig eingeengt, anschliessend wird bis zur Gewichtskonstanz bei 90aC/0, 1 Torr behandelt.

Man erhält 1654,5 g eines schwach gelben hochviskosen Produktes (91,7% der Theorie).

Das Produkt kann durch Vakuumdestillation gereinigt werden, bei 1580C destillieren unter 0,08 - 0,1 Torr 76% des eingesetzten Materials als farbloses Öl, das langsam kristallisiert.

Das Infrarotspektrum zeigt durch die Abwesenheit von NH-Absorptionen und durch die Anwesenheit sehr starker OH-Absorptionen bei 2,93Wu, dass das gewünschte Diol entstanden ist.

Aus das protonenmagnetische Resonanzspektrum zeigt, dass das entstandene Produkt zur Hauptsache aus 1,3-Di(ss-hydroxy-n-propyl)-5-isopropylhydantoin besteht.

Beispiel 9
1 ,3-Di'p-hydroxy-n-propyl)-5,5-dirnethylhydantoin
Ein Gemisch aus 128,1 g 5,5-Dimethylhydantoin (1 Mol), 1,0g Lithiumchlorid und 224 g 1,3 -Di(p-hydroxy- -n-propyl)-5,5-dimethylhydantoin (hergestellt nach Beispiel 1) wird bei 120aC gerührt. Dabei entsteht eine klare Lösung. Innerhalb von 1 Stunde werden 133,9 g Propenoxid (2,3 Mol) langsam unter gutem Rühren zugetropft. Die Temperatur sinkt dabei bis auf 600C.

Nach dem Zutropfen wird noch 6 Stunden bei 700C gerührt. Man erhält insgesamt 461,1 g rohes 1,3-Di(p-hy- droxy-n-propyl)-5,5-dimethylhydantoin (98,3So der Theorie), das in seinen Eigenschaften mit dem im Beispiel 1 beschriebenen Produkt übereinstimmt.

Beispiel 10 1,3-Di(-hydroxyäthyl)-5,5-diwtethylhydantoin
Eine Mischung von 128,12 g 5,5-Dimethylhydantoin, 1,06 g Lithiumchlorid und 193,73 g Äthylenglykolcarbonat wird unter Rühren innerhalb von 5 Stdn. von 1180C auf 1900C erhitzt. Die Reaktion ist leicht exotherm und ab etwa 1300C setzt eine kräftige CO2-Entwicklung ein.

Man rührt noch 1,1 Stunden bei 1900C, dann ist die CO2-Entwicklung und damit die Reaktion beendet. In quantitativer Ausbeute entsteht das 1,3-Di(,3-hydroxy- äthyl)-5,5-dimethylhydantoin, das dieselben Eigenschaften wie das im Beispiel 3 beschriebene Produkt besitzt: Kp.1 = 174 - 1770C. Das Kernresonanzspektrum ist mit der Struktur vereinbar und zeigt keine Signale für die NH-Gruppen mehr.

Beispiel 11 1 ,3-Di'p-hydroxy-n-prnpyl)-5.5-diäthylhydantoin
Eine Lösung aus 125,0 g 5,5-Diäthyl-hydantoin (0,8 Mol), 300,0 g Dimethylformamid und 2,00 g Lithiumchlorid wird bei 52 C gerührt. Innerhalb von 21/2 Stunden werden 128,0 g Propenoxid (2,2 Mol) zugetropft. Dann wird noch 5 Stunden bei 85- 900C gerührt.

Das Reaktionsgemisch wird mit 2 - 3 Tropfen 25%iger Schwefelsäure auf pH = 7 eingestellt und filtriert. Die klare Lösung wird am Rotationsverdampfer am Wasserstrahlvakuum bei 800C Badtemperatur eingeengt und anschliessend unter Hochvakuum (0,1 Torr) bis zur Gewichtskonstanz bei 800C behandelt.

Man erhält 206,0g eines gelben, viskosen Produkts (95,0% der Theorie), das durch Destillation gereinigt werden kann. Bei 179 - 181 C / 0,15 Torr destillieren 80,0% des eingesetzten Rohproduktes als farblose Flüssigkeit. Das Infrarotspektrum zeigt unter anderem durch die Abwesenheit der NH-Absorptionen und durch starke OH-Banden bei 2,89 u, dass die Reaktion wie gewünscht verlaufen ist.

Das protonenmagnetische Resonanzspektrum (60 Mc H-NMR, aufgenommen in Deuterochloroform) zeigt unter anderem durch die Signale für 2 x (CH3-C:H2) (Multiplett bei = 0,68 - 1,02), für 2 x (CH3-CH-OH) (Dublett mit Feinstruktur bei 8 = 1,18 bis 1,33) und für 2 x CHs-CH2 (8 = 2,63- 2,05), dass das Produkt die untenstehende Formel hat:
EMI5.1

Beispiel 12
I ,3-Dif -hydroxy-n- pro pyl)-5-äthyl-5-methylkydantoin
Eine Mischung aus 256,3 g 5-Äthyl-5-methylhydantoin (1,805 Mol), 675 ml Dimethylformamid und 4,51 g Lithiumchlorid wird bei 500C gerührt. Innerhalb von 2 Stunden werden 288,0 g Propenoxid (4.96 Mol) langsam zugetropft.

Anschliessend wird die Temperatur innerhalb von 10 Stunden allmählich bis auf 900C gesteigert. Das Reaktionsgemisch wird mit 4 Tropfen 2n Salzsäure auf pH = 7 gebracht, filtriert und am Rotationsverdampfer bei 90 C Badtemperatur unter Wasserstrahlvakuum eingeengt. Danach wird bei 900C so lange unter 0.1 Torr behandelt, bis das Gewicht konstant bleibt.

Man erhält 465g eines klaren, blassgelben Produktes (99,57, der Theorie).

Die Reinigung erfolgt durch Hochvakuumdestillation. In 78tCiger Reinausbeute, bezogen auf eingesetztes 5-Äthyl-5-methylhydantoin. erhält man eine farblose, hochviskose Substanz, die bei 145 -1480C/0,06 Torr destilliert.

Die Elementaranalyse ergibt folgende Werte: gefunden: berechnet:
55,631, C 55,79% C
8,66% H 8,58% H 10,82 16 N 10.85(r, N
Ferner zeigt das Infrarotspektrum unter anderem durch eine intensive OH-Bande bei 3485 cm-l, dass die Reaktion gelungen ist.

Das kernmagnetische Resonanzspektrum (60 Mc H-NMR, aufgenommen in CDCI3) zeigt ausserdem durch folgende Signale das Vorliegen unten stehender Struktur an: 3 Protonen bei 8 = 0,62 (Triplett) -CH2-CH3
0,77
0,88 6 Protonen bei = 1,15 (Dublett mit
Feinstruktur) 3 Protonen bei 8 = 1,42 (Sinulett)
EMI5.2
2 Protonen bei 8 = 1,52-2.0 (Quartett mit
Fein struktur)
EMI6.1
Restliche Protonen bei 8 = 2,85-4,25
EMI6.2

Beispiel 13 3-(2' -Hydroxy-n-propyll-5,5-dimethylhyduntoin (a) Eine Lösung von 896 g 5,5-Dimethylhydantoin (7 Mol) und 5,92g Lithiumchlorid in 900ml Dimethylformamid wird bei 500C gerührt.

Innerhalb von einer Stunde werden unter schwachem Rühren 458 g Propenoxid zugetropft (7,7 Mol). Nach dem Zutropfen wird 3 Stunden bei 550C gerührt. Dann wird das Heizbad auf 100 C gebracht. Die Reaktion ist leicht exotherm, der Kolbeninhalt erhitzt sich bis auf 1 120C. Nach einer Stunde ist die Exothermie abgeklungen und damit die Reaktion beendet. Man filtriert die Lösung ab. Nachdem auf Raumtemperatur gekühlt wurde, wird der Ansatz mit etwa 15 ml 20 jSiger Schwefelsäure auf pH = 7 gebracht. Das Dimethylformamid wird durch Abdestillieren unter Wasserstrahlvakuum zurückgewonnen und anschliessend wird das Produkt durch Trocknen bei 950C unter 0,1 Torr isoliert. Man erhält 1305 g einer eierschalenfarbenen Kristallmasse (100% der Theorie).

Zur Reinigung kann das Produkt aus Aceton umkristallisiert werden. In etwa 80%iger Reinausbeute erhält man farbloses, kristallines Produkt vom Schmelzpunkt 83 - 84,50C.

Die Elementaranalyse ergibt: gefunden: berechnet: 14,93% N 15,04% N
7,59% H 7.58% H
Das Molekulargewicht wird osmometrisch zu M = 186 bestimmt. Aus dem Massenspektrum folgt ebenfalls M = 186. Theoretisches Molekulargewicht ist 186,21.

Das Infrarotspektrum zeigt neben den für das Dimethylhydantoin bekannten Absorptionen vor allem folgende Banden: 3495 cm-l (S): O-H, 3250 cm-1 (S): N-H.

Das Protonenresonanzspektrum (60 Mc H-NMR, aufgenommen in CDC13 bei 350C mit Tetramethylsilan als innerem Standard) zeigt ferner durch das Vorliegen folgender Signale, dass untenstehende Struktur für die neue Verbindung zutrifft: 3 Protonen: = 1,17 und 1,17 und 1,28 (Dublett):
EMI6.3
6 Protonen: = 1,50 (Singulett):
EMI6.4
4 Protonen: = 3,55 und 3,56 (Duplett):
EMI6.5
und = 4,0-4,2 (Multiplett):
EMI6.6
1 Proton: = 7,15
EMI6.7
Theoretische Protonenzahl: 14 Struktur demnach:
EMI6.8
(b) Eine Mischung aus 320 g des nach Beispiel 13a) hergestellten 3 - (2'- Hydroxy-n-propyl)-5,5-dimethylhydantoins (Fp = 86 - 870C), 1281 g 5,5-Dimethylhydantoin (10 Mol) und 20g Lithiumchlorid wird bei 1650C zu einer klaren, homogenen Schmelze verrührt.

Innerhalb von 70 Minuten werden dazu unter leichtem Rühren 640g Propenoxid (11 Mol) zugetropft. Dabei wird die Temperatur allmählich auf 1500C abgesenkt. 10 Minuten später wird kein Propenoxid mehr im Rückflusskühler festgestellt. Die Reaktion ist im wesentlichen beendet; man lässt noch 15 Minuten nachreagieren bei 1500C. Anschliessend werden Spuren leichtflüchtiger Nebenprodukte und der Propenoxidüberschuss durch Rühren bei 1450C unter 30 Torr abgezogen. Dann wird das fertige Produkt als Schmelze auf Bleche zum Abkühlen ausgeladen.

In 1 00%iger Ausbeute (2,187 kg) erhält man ein schwach gelb gefärbtes, langsam kristallisierendes Produkt, dessen protonenmagnetisches Resonanzspektrum identisch ist mit dem, welches von dem nach Beispiel 13a) hergestellten Produkt aufgenommen wurde.

1 kg des rohen 3-(2'-Hydroxy-n-propyl)-5,5-dimethylhydantoins wird aus 1000 ml Aceton umkristallisiert.

Man erhält - ohne Aufarbeitung der Mutterlauge 798 g (entsprechend 79,8% der Theorie) eines farblosen Kristallisates, das bei 84 860C schmilzt. Das Produkt ist reines 3- (2'-Hydroxy-n-propyl)-5,5-dimethylhydantoin.

(c) Ein Gemisch aus 256,2 g 5,5-Dimethylhydantoin (2 Mol) und 3 g Kaliumchlorid wird bei 1950C gerührt.

In diese Schmelze tropft man 128 g Propenoxid (2,2 Mol) innerhalb von 40 Minuten zu. Dabei fällt die Reaktionstemperatur auf 750C bei einer Badtemperatur von 1700C. Innerhalb von 120 Minuten wird anschliessend die Temperatur auf 1500C angehoben, dann hat der grösste Teil des Propenoxids wegreagiert. Die Nachreaktion und die Aufarbeitung des Produktes erfolgen nach Beispiel 13a). Man erhält 368,5 g 3-(2'-Hydroxy -n-propyl)-5,5 dimethylhydantoin-Rohschmelze (98,9% der Theorie).

Beispiel 14
Herstellung von 3-(2'-Hydrolxy-äthyl)-5.5- -dimethylhydantoin
Zu einer Lösung von 1281 g 5,5-Dimethylhydantoin (10 Mol) und 20 g Lithiumchlorid in 1200 ml Dimethylformamid wird bei 50C eine Lösung von 529 g Äthylenoxid (12 Mol) in 750 ml Dimethylformamid gegeben. Diese Mischung wird innerhalb von einer Stunde auf 45 - 50 C erwärmt. Man rührt 2 Stunden bei etwa 50ob.

Anschliessend steigert man die Temperatur noch für 10 Stunden auf 60"C. Nach Beendigung der Reaktion wird, wie in Beispiel 13a) beschrieben, behandelt und aufgearbeitet. Man erhält 1688 g einer weissen Kristallmasse (entsprechend 98,0% der Theorie).

Zur Reinigung kann aus Aceton umkristallisiert werden. Die gereinigte Substanz schmilzt bei 70- 72oC.

Die Elementaranalyse ergibt: gefunden: berechnet:
48,4% C 48,8% C
7,0% H 7,0% H
16,1% N 16,3% N
Das Infrarotspektrum zeigt die OH-Absorption bei 3390cm-1, die N-H Gruppe absorbiert bei 3200cm-1; weitere wichtige Banden sind bei 1695 und 1770 cm-1 (Carbonyl) und bei 1047 und 1059 cm-1.

Das protonenmagnetische Resonanzspektrum zeigt durch die Übereinstimmung der Integration mit der theoretisch vorhandenen Protonenzahl ebenfalls an, dass die neue Substanz die untenstehende Struktur hat:
EMI7.1

Claims

PATENTANSPRUCH Verfahren zur Herstellung von neuen Mono- und Dialkoholen der Formel EMI7.2 worin Yt und Y je ein Wasserstoffatom oder eine Methylgruppe bedeuten und Z einen stickstoff-freien, zweiwertigen Rest, der zur Vervollständigung eines fünfoder sechsgliedrigen, gegebenenfalls weitersubstituierten, heterocyclischen Ringes notwendig ist, bedeutet und m und n je für eine ganze Zahl im Wert von 0 bis 1 stehen, wobei die Summe aus m und n mindestens 1 betragen muss, dadurch gekennzeichnet, dass man einkernige Nheterocyclische Verbindungen der allgemeinen Formel EMI7.3 worin Z die gleiche Bedeutung wie in Formel (I) hat, mit Äthylenoxid oder Propylenoxid umsetzt.

UNTERANSPRüCHE 1. Verfahren gemäss Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass man die Anlagerung des Äthylenoder Propylenoxides an die NH-Gruppen der N-heterocyclischen Verbindung in Gegenwart eines Katalysators vornimmt.

2. Verfahren gemäss Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man als Katalysator saure oder basische Katalysatoren verwendet.

3. Verfahren gemäss Unteranspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass man als Katalysator tertiäre Amine, quaternäre Ammoniumbasen oder quaternäre Ammoniumsalze verwendet.

4. Verfahren gemäss Unteranspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass man als Katalysator Tetraäthylammoniumchlorid verwendet.

5. Verfahren gemäss Unteranspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass man als Katalysator Lithiumchlorid verwendet.

6. Verfahren gemäss Unteranspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass man als Katalysator Bortrifluoriddiäthylätherat verwendet.

7. Verfahren gemäss Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass man als N-heterocyclische Verbindung 5,5-Dimethylhydantoin verwendet.

8. Verfahren gemäss Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass man als N-heterocyclische Verbindung 5,5-Diäthylhydantoin verwendet.

9. Verfahren gemäss Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass man als N-heterocyclische Verbindung 5-Äthyl-5-methylhydantoin verwendet.

10. Verfahren gemäss Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass man als N-heterocyclische Verbindung 5-Isopropylhydantoin verwendet.

II. Verfahren gemäss Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass man als N-heterocyclische Verbindung 5,5-Diäthylbarbitursäure verwendet.

12. Verfahren gemäss Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass man als N-heterocyclische Verbindung 5-Phenyl-5-äthylbarbitursäure verwendet.

13. Verfahren gemäss Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass man als N-heterocyclische Verbindung 6-Methyluracil verwendet.

14. Verfahren gemäss Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass man als N-heterocyclische Verbindung 5,5 Dimethyl-6-isopropyl-5,6-dihydrouracil verwendet.