CH631434A5 - Process for preparing secondary amides of dichloroacetic acid - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein neues, industrielles Verfahren zur Herstellung von Dichloressigsäureamiden durch Dichloracetylierung sekundärer Amine. Die erfindungsgemäss herstellbaren Verbindungen werden als Antidota in Pflanzenschutzmitteln verwendet.
Die mit dem erfindungsgemässen Verfahren erhältlichen Verbindungen entsprechen der Formel I
40
m
Ii ci ci
CH - C - N
R,
'R,
C1'
I
worin R1 und R2 unabhängig voneinander für eine Alkylgruppe mit 1-10 Kohlenstoffatomen, Aralkylgruppe mit 1-6 Kohlenstoffatomen im Alkylteil oder Alkenyl mit 2-5 Kohlenstoffatomen stehen oder gemeinsam mit dem benachbarten Stickstoffatom eine Morpholyl- oder Piperidylgruppe bilden.
Gemäss der Fachliteratur werden die sekundären Säure-amide hergestellt, indem man entweder die entsprechenden Amine mit Säuren, Säurehalogeniden, Säureanhydriden, Säureestern, Säurehydraziden, Säureaziden, Keten usw. acy-liert, oder aber, indem man Säureamide durch Alkylieren (beziehungsweise Substitution) zu den gewünschten Endprodukten umsetzt. Prinzipiell ist jedes dieser Verfahren zur Dichloracetylierung sekundärer Amine geeignet, industrielle Bedeutung können jedoch nur mit einfacher Technologie und wirtschaftlich ausführbare Verfahren erlangen.
worin die Bedeutung von Rj und R2 die gleiche wie oben ist, 45 im allgemeinen nicht verwendbar.
Mit Dichloracetylchlorid können die Amine der allgemeinen Formel II im allgemeinen acyliert werden (DE-PS Nr. 2 218 097). Das Dichloracetylchlorid ist ähnlich wie der Dichloressigsäureester nicht nur aus der Dichloressigsäure so herstellbar, sondern auch durch Oxydation des Trichlor-äthylens (deutsche Patentschrift Nr. 531 579) oder durch Umsetzen von Pentachloräthylen mit Schwefelsäure (deutsche Patentschrift Nr. 362 728) zugänglich. Eine wirtschaftlichere industrielle Herstellung und Anwendung des Dichlor-55 acetylchlorides wird durch seinen stark korrosiven Charakter, seine Gesundheitsschädlichkeit und Schwierigkeiten bei der Lagerung sowie durch die in ihm enthaltenen Trichlor-acetylchlorid-Verunreinigungen gehindert.
Eine wirtschaftliche Anwendung von Dichloracetan-60 hydrid ist ausgeschlossen, da - wegen der bereits erwähnten Gründe - nur die Hälfte der kostenaufwendig hergestellten Säure genutzt werden kann.
Zur Acylierung sekundärer Amine mit Dichloressigsäureester wurden, wie aus der Fachliteratur hervorgeht, bis-65 her zwei Versuche unternommen (Bull. Soc. Chim. France 1964 (5), 1036-1039; J.A.C.S. 77, 3798-3801). Auf Grund der dort publizierten Ergebnisse kann gesagt werden, dass auch in ausserordentlich langen Reaktionszeiten die Me-
thode nicht einmal für den sehr eng gewählten Kreis der untersuchten Amine verallgemeinert werden konnte, und das die erreichten Ausbeuten unzulänglich waren (J.A.C.S. 77, 3798-3801).
Mit Hilfe von Ketenderivaten kann im allgemeinen mit guter Ausbeute acyliert werden (S. Patay: The Chemistry of Alkenes, S. 11760,1964). Für Dichloracetylierungen ist diese Methode gegenwärtig noch nicht anwendbar, da es bisher noch nicht gelang, das Dichlorketen mit einer industriell anwendbaren Technologie in reinem Zustande herzustellen (bekannt ist ein von CCl3-COBr ausgehendes Laboratoriumsverfahren: J. Org. Chem. 31, 626 [1966]). Die Alkylierung des Dichloracetamids mit Aminen (deutsche Patentschrift Nr. 449 112) oder Aminsalzen (J.A.C.S. 70,2115 [1948]) ergibt nur bei primären Aminen gute Ausbeuten; ferner ist bei der Alkylierung des Dichloracetamids eine O-Alkylierung nicht ausgeschlossen und daher die Reaktion nicht eindeutig.
Von den sonstigen Säurederivaten kommen das Säure-azid und -hydrazid (Org. Reactions 3. 337 [1947]) nur für Laboratoriumszwecke und in speziellen Fällen in Frage.
Auf Grund der chemischen Fachliteratur kann hinsichtlich der Dichloracetylisierbarkeit der sekundären Amine zusammenfassend festgestellt werden, dass für diesen Zweck in industriellem Masse nur das sehr korrosive, zerstzliche und gesundheitsschädliche Dichloracetylchlorid geeignet ist und dass bei der Reinigung der auf diese Weise erhaltenen acy-lierten Produkte die mit dem Säurechlorid eingebrachten Verunreinigungen durch Mono- und Trichloracetylderivat eine ernste Schwierigkeit bedeuten. Die Entfernung dieser Verunreinigungen ist oftmals nur unter grossen Verlusten möglich.
Bei eigenen Untersuchungen wurde nun überraschenderweise und im Gegensatz zu den in der Literatur beschriebenen Versuchen hinsichtlich der Dichloracetylierung mit Dichloressigsäureester gefunden, dass die Acylierung sekundärer Amine mit Dichloressigsäureester in Gegenwart von Metallalkoholaten innerhalb kurzer Zeit mit ausgezeichneter Ausbeute ausgeführt werden kann. Das Verfahren ergibt am Ende eines einfach ausführbaren Prozesses ein hochreines Endprodukt und ist daher als industrielle Methode geeignet.
Gegenstand der Erfindung ist demnach ein Verfahren zur Herstellung von Dichloressigsäureamiden durch Dichloracetylierung sekundärer Amine. Erfindungsgemäss geht man so vor, dass man sekundäre Amine der allgemeinen Formel II, worin die Bedeutung von Rj und R2 die gleiche wie oben ist, mit einem Dichloressigsäureester der allgemeinen Formel III
Cl2CHCOO-Alk III
worin Alk für Alkylgruppe mit 1-3 Kohlenstoffatomen steht, in Gegenwart von Metallalkoholat umsetzt.
Die Reaktion kann ohne Lösungsmittel oder in Gegenwart eines protischen organischen Lösungsmittels ausgeführt werden. Der bevorzugte Bereich der Reaktionstemperatur liegt zwischen — 20 und +100 °C.
Der Hauptvorteil des erfindungsgemässen Verfahrens besteht darin, dass es unter sehr milden Bedingungen ausgeführt werden kann. Mit dem erfindungsgemässen Verfahren kann in etwa einem Zehntel der Reaktionszeit bekannter Verfahren die doppelte Ausbeute an hochreinem Endprodukt erhalten werden.
Die Dichloressigsäureester, die als Acylierungsmittel eingesetzt werden, sind leicht zugängliche, industriell verhältnismässig einfach herstellbare Produkte. Sie haben weiterhin den Vorteil, kaum korrosiv oder gesundheitsschädlich zu sein, und sie lassen sich leicht lagern.
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Die erfindungsgemässe Dichloracetylierung ist technisch leicht ausführbar. Sie verläuft zum Beispiel bei Zimmertemperatur in 2-3 Stunden mit annähernd quantitativer Ausbeute.
Die Erfindung wird an Hand der folgenden Ausführungsbeispiele näher erläutert.
Beispiel 1
Herstellung von Dichloressigsäuremethylester In einem mit Rührer, Thermometer, Tropftrichter und Rückflusskühler ausgerüsteten Vierhalskolben wird zu einem Gemisch aus 37,5 g (0,355 Mol) Na2C03,90 ml (1,85 Mol) Methanol und 1,1g (0,0225 Mol) NaCN innerhalb von 1-1,5 Stunden bei Rückflusstemperatur Chloral in einer Menge von 90 g (0,6 Mol) zugegeben. Das Reaktionsgemisch wird 3 Stunden lang am Rückfluss gekocht und dann mit 150 ml Wasser verrührt. Der Dichloressigsäuremethylester bildet die untere Phase. Diese wird abgetrennt, mit 75 ml Wasser gewaschen und über Natriumsulfat getrocknet. Man erhält 59-62 g Dichloressigsäuremethylester, der gaschromatographisch untersucht eine Reinheit von 85-90% aufweist. Die Ausbeute beträgt 68-72%.
Der auf diese Weise hergestellte Dichloressigsäuremethylester wird, nachdem sein Gehalt an Reinsubstanz festgestellt wurde, ohne Destillation für die in den folgenden Beispielen beschriebenen Reaktionen verwendet.
Beispiel 2
Herstellung von Dichloracetylmorpholid In einem mit Rührer, Thermometer und Tropftrichter ausgerüsteten Dreihalskolben wird zu einem Gemisch aus
15.7 g (0,11 Mol) Dichloressigsäuremethylester und 8,7 g (0,1 Mol) Morpholin bei 15-20 °C die Lösung von 1,15 g (0,021 Mol) Natriummethylat in 10 ml Methanol zugegeben. Nach zweieinhalbstündiger Reaktionszeit wird das Reaktionsgemisch mit Salzsäure angesäuert und mit 3 x 25 ml Di-chloräthan extrahiert. Das Lösungsmittel und der nicht umgesetzte Dichloressigsäuremethylester werden durch Destillation entfernt. Das zurückbleibende Öl kristallisiert in der Kälte. 18,4 g (90-97%) weisses, kristallines Dichloracetylmorpholid werden erhalten, das bei 62 °C schmilzt. Das Produkt ist dünnschichtchromatographisch einheitlich.
Analyse für C6H9NÖ2C12:
Berechnet: C 36,38 H .4,57 N 7,07 Cl 35,8% Gefunden: C 36,78 H 4,82 N 7,05 Cl 36,32%
Beispiel 3
Herstellung von Dichloracetyldipropylamid Man arbeitet auf die im Beispiel 2 beschriebene Weise mit dem Unterschied, dass statt des Morpholins 10,1 g (0,1 Mol) Dipropylamin acyliert werden. Nach Aufarbeitung in der im Beispiel 2 beschriebenen Weise werden
18.8 g Dichloracetyldipropylamid erhalten, welches gaschromatographisch untersucht eine Reinheit von 94-97% aufweist. Zur weiteren Reinigung kann das Produkt leicht destilliert werden. Bei 1 Torr Druck geht es bei 111 °C über. Analyse für C8Hj sNOC12
Berechnet: C 45,30 H 7,13 N 6,60 Cl 33,43% Gefunden: C 45,80 H 7,26 N 7,25 Cl 34,32%
Beispiel 4
Herstellung von N,N-Diallyl-dichloracetamid Zu einem Gemisch aus 59 g (0,4 Mol) Dichloressigsäuremethylester und 40 g (0,4 Mol) Diallylamin wird bei 25-30 °C die Lösung von 0,09 Mol Natriummethylat in 35 ml Methanol zugegeben. Nach 3 Stunden Reaktionszeit wird das Reaktionsgemisch mit 60 ml 10%iger Salzsäure angesäuert, wobei sich das N,N-Diallyl-dichloressigsäureamid
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ausscheidet. Das Produkt enthält einige Prozent Ausgangsstoff und Nebenprodukte. Die Ausbeute beträgt 91-94%.
Die Reinigung des N,N-Diallyl-dichloracetamids kann mit chemischen oder chemisch-physikalischen Methoden erfolgen. Sowohl bei der chemischen Reinigung mit Hydrazin-hydrat - mit welchem der nicht umgesetzte Dichloressigsäuremethylester und die entstandenen paar Prozent Nebenprodukte entfernt werden können - wie auch bei physikalischen Reinigungsmethoden (Destillation, Adsorption) wird in 80-87%iger Ausbeute ein Produkt erhalten, das nach gas-chromatographischer Bestimmung 96-98% Reinsubstanz enthält.
nD20: 1,5020; Siedepunkt: 118°C/2 Hgmm.
Beispiel 5
Herstellung von N,N-Diallyl-dichloracetamid Die im Beispiel 4 beschriebene Reaktion kann unter halbtechnischen Bedingungen ebenso günstig ausgeführt werden. In einen Apparat des Volumens von 1000 Liter werden 154 kg Methanol eingepumpt und zu diesem unter Kühlung 25 kg Natriummethylat gegeben. Wenn die Lösung auf etwa 25 °C abgekühlt ist, werden 200 kg Diallylamin eingepumpt. Anschliessend werden innerhalb von etwa 2 Stunden 304 kg Dichloressigsäuremethylester zu dem Gemisch gegeben, wobei die Reaktionstemperatur bei 25-32 °C gehalten wird. Nach dem Zusatz lässt man das Gemisch bei 30-33 °C 2 Stunden lang nachreagieren.
Währenddessen werden in einen Apparat von 1250 Liter Volumen 250 kg Wasser und 150 kg konzentrierte Salzsäure eingepumpt. Man lässt das Reaktionsgemisch einfliessen, wobei darauf zu achten ist, dass die Temperatur nicht über 33 °C ansteigt. Das Gemisch wird durchgerührt und dann das rohe N,N-Diallyl-dichloracetamid durch Absetzen von der wässrigen Phase abgetrennt. Das Rohprodukt wird in einen Apparat von 500 Liter Volumen eingepumpt und unter Rühren mit 40 kg Hydrazinhydrat versetzt, wobei darauf zu achten ist, dass die Temperatur nicht über 33 °C ansteigt. Man rührt eine Stunde und lässt dann absetzen. Die Phasen werden voneinander getrennt, und das N,N-Diallyl-dichlor-acetamid wird mit einem Gemisch aus 125 kg Wasser, 64 kg Methanol und 40 kg konzentierter Salzsäure gewaschen. Danach werden 20 kg Benzol zugegeben. Das Produkt wird durch Vakuumdestillation entwässert, mit Aktivkohle geklärt und durch ein Druckfilter filtirert. Ausbeute: 82%.
Beispiel 6
Herstellung von Dichloracetylpiperidid Man arbeitet auf die im Beispiel 2 beschriebene Weise mit dem Unterschied, dass statt des Morpholins 8,5 g (0,1 Mol) Piperidin acyliert werden. Das mit Salzsäure angesäuerte Reaktionsgemisch wird mit 3 x 25 ml Dichloräthan extrahiert und der Extrakt destilliert. In 75-80%iger Ausbeute wird gaschromatographisch einheitliches Dichloracetylpiperidid erhalten. Siedepunkt: 112°C/3 Hgmm.
Beispiel 7
In einem Reaktorkolben wird zu einem Gemisch aus 20,2 g (0,2 Mol) Di-n-propylamin und 32,3 g (0,22 Mol) Dichloressigsäuremethylester die Losung von 0,05 Mol Kaliummethylat in 15 ml Methanol so zugegeben, dass sich die Temperatur nicht über — 10 °C erhöht. Das Gemisch wird dann bei Raumtemperatur 3 Stunden lang gerührt, dann mit verdünnter Salzsäure gegen Kongorot angesäuert und die untere Phase abgetrennt. Das Produkt kann durch Destillieren gereinigt werden. 92-95% Reinsubstanz enthaltendes N,N-di-n-propyldichloracetamid wird in 70-75%iger Ausbeute erhalten.
nD20: 1,5032
Beispiel 8
Herstellung von N,N-Diallyl-dichloracetamid 4,8 g (0,2 Mol) entfettete Magnesiumspäne, 50 ml wasserfreies Methanol und 1 ml Tetrachlorkohlenstoff werden 3 Stunden lang am Rückfluss gekocht. Von dem erhaltenen Magnesiummethylat wird der grösste Teil des Methanols abdestilliert. Die zurückbleibende dicke Suspension wird mit 19,4 g (0,2 Mol) Diallylamin verrührt und das Gemisch mit
32.3 g Dichloressigsäuremethylester versetzt, wobei die Temperatur bei 25-30 °C gehalten wird. Das Reaktionsgemisch wird 5 Stunden lang gerührt und dann auf die im Beispiel 4 beschriebene Weise aufgearbeitet. Die Ausbeute beträgt 74-78%.
Beispiel 9
Herstellung von N,N-Diallyl-dichloracetamid 2,5 g (0,06 Mol) Kalium und 53 ml tert.-Butanol werden am Rückfluss so lange gekocht, bis sich das Kalium gelöst hat. Von dem erhaltenen Kalium-tert-butylat wird der grösste Teil des im Überschuss eingesetzten tert.-Butanols abdestilliert. Die zurückbleibende Suspension wird mit
19.4 g (0,2 Mol) Diallylamin verrührt. Dann wird das Gemisch mit 32,3 g (0,22 Mol) Dichloressigsäuremethylester versetzt, wobei die Temperatur unter 25 °C gehalten wird. Das Reaktionsgemisch wird 3,5 Stunden lang gerührt und dann auf die im Beipiel 4 beschriebene Weise aufgearbeitet. Ausbeute: 70-77%.
nD20:1,5022. '
Beispiel 10
Herstellung von N-n-Hexyl-N-methyl-dichloracetamid In einem mit Rührer, Thermometer und Tropftrichter ausgerüsteten Kolben wird zu einem Gemisch aus 5,76 g (0,05 Mol) N-Methyl-n-hexylamin und 7,15 g (0,05 Mol) Dichloressigsäuremethylester bei 15-20 °C innerhalb von 10 Minuten die Lösung von 0,54 g (0,01 Mol) Natriummethylat in 2 ml Methanol zugegeben. Man lässt das Gemisch bei 25-30 °C 3 Stunden lang reagieren und säuert dann mit halbkonzentrierter Salzsäure gegen Kongorot an. Das Gemisch wird mit 2 x 10 ml Dichloräthan extrahiert. Die vereinigten Dichloräthanphasen werden über Natriumsulfat getrocknet und unter vermindertem Druck eingedampft. Zurück bleiben 10,3 g (86,5%) N-n-Hexyl-N-methyl-dicMoracetamid mit einem gaschromatographisch bestimmten Reinheitsgrad von 95-96%. Siedepunkt: 107-108 °C/1,65-1,8 Hgmm.
Beispiel 11
Herstellung von N-Benzyl-N-methyl-dichloracetamid In einem mit Rührer, Thermometer und Tropftrichter ausgerüsteten Kolben wird zu einem Gemisch aus 6,06 g (0,05 Mol) N-Methylbenzylamin und 7,15 g (0,05 Mol) Dichloressigsäuremethylester bei 15-20 °C innerhalb von 10 Minuten die Lösung von 0,54 g (0,01 Mol) Natriummethylat in 2 ml Methanol zugegeben. Man lässt das Gemisch bei 25-30 °C 3 Stunden lang reagieren und säuert dann mit halbkonzentrierter Salzsäure an. Das Gemisch wird mit 3 x 10 ml Dichloräthan extrahiert. Die vereinigten organischen Phasen werden getrocknet und unter vermindertem Druck eingedampft. 10,5 g (90,5%) eines kristallinen Produktes werden erhalten. Nach Umkristallisieren aus wäss-rigem Äthanol verbleiben 9,62 g N-Benzyl-N-methyldichlor-acetamid, das bei 57-59 °C schmilzt.
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Claims (4)
- 631434PATENTANSPRÜCHE 1. Verfahren zur Herstellung sekundärer Dichlor-essigsäureamide der Formel I
- On.Cl^CH - C - Sm il ^ nO 2wonnRi und R2 unabhängig voneinander für eine Alkyl-gruppe mit 1-10 Kohlenstoffatomen, Aralkylgruppe mit 1-6 Kohlenstoffatomen im Alkylteil oder Alkenylgruppe mit 2-5 Kohlenstoffatomen stehen oder gemeinsam mit dem benachbarten Stickstoffatom eine Morpholyl- oder Piperidylgruppe bilden, durch Dichloracetylierung sekundärer Amine, dadurch gekennzeichnet, dass man sekundäre Amine der Formel IIUH' II )worin die Bedeutung von Rx und R2 die gleiche wie oben ist, mit einem Dichloressigsäureester der Formel IIICl2CHCOO-Alk(III)worin Alk für Alkylgruppe mit 1-3 Kohlenstoffatomen steht, in Gegenwart von Metallalkoholat umsetzt.
- 2. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man die Reaktion in einem protischen organischen Lösungsmittel, zweckmässig in Methanol, vornimmt.
- 3. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man die Reaktion bei einer Temperatur von —20 bis +100 °C vornimmt.Die industrielle Realisierung der angeführten Möglichkeiten ist dadurch begrenzt, dass die Herstellung der erforderlichen Säurederivate - mit Ausnahme des Dichlor-acetylchlorides und des Dichloressigsäuremethylesters -kompliziert und teuer ist.Die Schwierigkeiten bei der Herstellung der Dichlor-acetylderivate stammen zum grossen Teil daher, dass sämtliche Säurederivate mit Ausnahme des Säurechlorides und des Säureesters aus Dichloressigsäure gewonnen werden. Letztere wird durch Chlorieren von Essigsäure und Trennen der erhaltenen chlorierten Produkte erhalten. Die Trennung erfordert mehrere Schritte und ergibt ein Endprodukt etwa 90%iger Reinheit (US-Patentschrift Nr. 1 921 717).Wirtschaftlicher als die vom Säurechlorid ausgehende Synthese ist die Herstellung der Dichloressigsäure und ihres Methylesters mittels der Wallach-Reaktion des Chlorals (sowjetische Patentschrift Nr. 103 147).Weitere Dichloressigsäurederivate können aus den genannten zwei Verbindungen hergestellt werden.Betrachtet man die Acylierimgsmöglichkeiten, so kann folgendes festgestellt werden: das Acylieren mit Säuren ist für die Acylierung aliphatischer Amine nur beschränkt anwendbar, da die Reaktion nur bei hohen Temperaturen (180-200 °C), d.h. oberhalb des Schmelzpunktes des Amins abläuft. Eine gute Ausbeute wird im allgemeinen nur mit aromatischen Aminen erreicht (J. Org. Chem. 17, 568 [1952]). Die Umsetzung beschleunigende Katalysatoren (zum Beispiel Si02, H2S04, A1C13), wasserentziehende Mittel (zum Beispiel das entsprechende Säureanhydrid oder P2Ò5 (Ber. 86,278 [1953]) oder das während der Reaktion vorgenommene azeotrope Abdestillieren des Wassers mit einem Lösungsmittel erwiesen sich ebenfalls nur bei den Anilinderivaten als wirksam. Die Reaktion kann auch in Gegenwart von Carbodiimidazol ausgeführt werden (Angew. 35 Chem. 74,407 [1962]), jedoch ist dieses Reagens für die industrielle Anwendimg nicht genügend zugänglich. Daher ist die Dichloressigsäure zur Acylierung von Aminen der allgemeinen Formel II1015202530
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