DD202427A5 - Verfahren zur herstellung von alpha-halogenalkylamiden - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft die Herstellung von alpha-Halogenalkylamiden der allgemeinen Formel RCONR tief 2 R tief 3, in d. R gleich alpha-Halogen-C tief 1-C tief 8-Alkyl, R tief 2 gleich C tief 1-C tief 8-Alkyl und R tief 3 gleich C tief 1-C tief 8-Alkyl ist. Ziel der Erfindung ist eine Verfahrensverbesserung durch Ausbeutesteigerung und Vermeidung unerwuenschter Nebenprodukte. Die Erfindungsaufgabe besteht in der Bereitstellung eines neuen Verfahrens zur Herstellung von alpha-Halogenalkylamiden mit Hilfe aktivierender Verbindungen. Erfindungsgemaess erfolgt die Umsetzung eines Esters mit einem Amin in Gegenwart eines Promoters, wobei der Promoter ein Halogenid eines Metalls der Gruppe III a mit einem Molekulargewicht von 26 oder darueber oder eines Metalls der Gruppe IV b ist. Das Verfahren ist insbesondere zur Herstellung der gewuenschten optischen Isomeren eines solchen Amins geeignet. Diese stellen wichtige Zwischenprodukte fuer herbizide Mittel dar.

Description

Berlin, 24. 9. 1982 -j- AP C 07 C/237 999 60 437 12

Verfahren zur Herstellung von oC-Halogenalkylamiden

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft die Herstellung von cC-Halogenalkylamiden mit Hilfe von Promotoren über eine Umsetzung Ester-Amin. Die Verbindungen stellen wichtige Zwischenprodukte bei der Herstellung wirksamer Herbizide dar.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Einige Methoden zur Herstellung oben genannter Verbindungen werden in einem Artikel von Snatzke et al., Chem. Ber. 106, S. 2072-75 (1973) beschrieben. Diese beziehen sich auch auf die Reaktion optisch aktiver Milchsäure mit Thionylchlorid und die Reaktion von Alaninen mit Satriumnitrit in Gegenwart von HCl oder HBr. Das erstere Verfahren stellt die gewünschte Verbindung nur mit einer Ausbeute- von etwa 23 % zur Verfügung; bei der Durchführung des letzteren Verfahrens sind mehrere Stufen notwendig.

Die Reaktion von Estern mit Aminen zu Amiden ist nach dem Stand der Technik gut bekannt. Ein Beispiel ist die Arbeit von Yazawa, Tetrahedron Letters, Ho. 46, S, 3995 - 3996 (1974), in der die Umsetzung von Estern und Aminen in Gegenwart von Bortribromid zu Amiden beschrieben wird. Ein weiterer Artikel von Interesse ist die Arbeit von Chandra et al., J. Chem. Soc. (C) 1969, S. 2565 - 2568, in der die Reaktion von Carbonylverbindungen einschließlich Carbonsäuren, Säureanhydride und Ester, mit einem Metallamid, insbesondere mit Titanamid, beschrieben wird. Alternativ wird vorgeschlagen, einen Komplex zu verwenden, der bei der Umsetzung von Titantetrachlorid mit einem sekundären

60 437 12

- 2 r-

AmIn gebildet wird. Solch eine Methode macht es nötig, entweder das Metallamid herzustellen oder zu beschaffen, was relativ teuer ist, und es macht die Anwendung von mindestens zwei Stufen notwendig.

Die US-PS 3 655 690 bezieht sich auf die Herstellung bestimmter Amide durch die Umsetzung einer Garbonsäure oder eines Carbonsäuresalzes mit einem Amin. Es wird darin ausgeführt, daß bestimmte Metallhalogenide als Katalysatoren für die Umsetzung geeignet sind. In der US-PS 3 763 234 wird ein Verfahren zur Herstellung von Amiden durch die Umsetzung von Estern und Aminen in Gegenwart von Lewis-Säuren, vorzugsweise Uransalzen, als Katalysatoren beschrieben. In diesem Verfahren wird die Lewis-Säure mit einer Konzentration von wenigstens 0,005 Molprozent angewendet. Es wird angegeben, daß die Reaktionszeiten zwischen 0,1 und 48 Stunden liegen. Weiterhin wird festgestellt, daß die Verwendung von Lewis-Säuren in Mengen oberhalb 25 Molprozent "keine besonderen Vorteile" ergibt.

Ziel der Erfindung

Es ist Ziel der Erfindung, ein verbessertes Verfahren mit geringerer Neigung zur Bildung von Nebenprodukten und gesteigerter Ausbeute zu entwickeln.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein neues Verfahren zur Herstellung von oC-Halogenalkylamiden bereitzustellen.

/ i

H ¹I

60 437 12

Die erfindungsgemäße Reaktion kann ganz allgemein durch die folgende Pormel beschrieben werden:

RCOOR, +- R₀R-HH »- RCOIiR₀R- + R₁OH

^{Ί ά} * Promotor ^d * ^Ί

wobei R gleich ot -Halogen-C, - Cg-alkyl; R. gleich C. -Cg Alkyl; R₂ und R^ gleich C. -Cg- Alkyl sind und die gleichen oder verschiedene Alkylgruppen darstellen können.

Der Begriff "Alkyl" schließt sowohl geradkettige als auch verzweigte Gruppen dieses Typs ein. Der Begriff "»6-Haolgen-C-j — Cg -Alkyl" schließt sowohl geradkettige als auch verzweigte Alkylgruppen mit einem Halogenatom (Chlor, Pluor oder Brom, vorzugsweise Chlor) ein, bei denen das Halogen an das Kohlenstoffatom in Bachbarschaft (<X_) zu der Carbony!gruppierung ist. Der Alkylteil dieser Halogenalkylgruppierung kann gegebenenfalls durch weitere Halogenatome, die an andere Kohlenstoffatome gebunden sind, substituiert sein.

In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens sind die Produkte optisch aktive Amide; in der am meisten bevorzugten Ausführungsform ist das c<—Kohlenstoffatom (an das das Halogen gebunden ist) optisch aktiv. In weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist R gleich ^-Halqgen-Cj - C₄ - Alkyl, R₁ gleich C₁ - C^-Alkyl, R_£ gleich ^C2 - ^C4 - Alkyl und R₃ gleich C₁ - C. - Alkyl.

Die Verbindungen, die als für diese Reaktion als Promotoren geeignet gefunden wurden, werden aus der Gruppe ausgewählt, die aus den Halogeniden der Metalle der Gruppe IHa mit einem Molekulargewicht von 26 oder darüber und den Metallen der Gruppe IVb besteht. Von den Metallhalogeniden der Metalle der Gruppe IHa werden die des Aluminiums, insbesondere

60 437 12

Aluminiumtrichlorid und Alumina umtribromid, bevorzugt. Von den Verbindungen der Gruppe IY b werden die Halogenide des Titans und Zirkons, besonders die Tetrachloride, bevorzugt; am meisten bevorzugt wird Zirkontetrachlorid.

In der am meisten bevorzugten Ausführungsform stellt das erfindungsgemäße Verfahren eine Methode zur Verfügung, optisch aktive Amide der niederen o(_-Halogenalkylcarbonsäuren herzustellen. Am meisten bevorzugt ist die Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung von L-¥,H-diethyl-2-halogenpropionamiden, besonders zur Herstellung der Chlorpropionamide dieses Typs, durch eine einstufige Darstellung aus dem entsprechenden L-(niederes Alkyl)-2-halogenpropionat, insbesondere von einem L-Methyl-2-halogenpropionat als Ausgangsprodukt. .

Erfindungsgemäß wird das Verfahren zur Herstellung von Amiden der allgemeinen Formel

in der R oc -Halogen- - C_g-Alkyl, R₂ und R, C^ - Cg-Alkyl bedeuten, durch Umsetzung eines Esters der allgemeinen Formel

RCOOR₁ ,

in der R wie oben definiert ist und R.. ein C. - Cg-Alkyl ist, mit einem Ainin der allgemeinen Formel

R₂R₃ITH ,

in der Rp und R~ wie oben definiert sind, in Gegenwart von zwischen 50 und etwa 300 Mol-%, bezogen auf den Ester, eines Promotors, der ein Halogenid eines Metalls der Gruppe IHa mit einem Atomgewicht von 26 oder darüber, oder eines Metalls der Gruppe IV b ist«

Die Amide, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt werden können, sind in einer Vielzahl von Verfahren

7Ί 7¹I¹I¹I 1

60 437 12

wertvolle Zwischenprodukte.

Es wurde festgestellt, daß die 2-Halogenpropionamide, insbesondere die U,H-Diethyl-2-chlor- oder brom-propionamide, sich als besonders wertvoll als chemische Zwischenprodukte bei der Herstellung von oü-Eaphthoxa-alkyl-amiden durch Umsetzung mit oC-laphthol und Eatriumethylat oder einem Alkalimetallhydroxid erwiesen haben, wie es z. B. in den US-PS 3 480 671, 3 718 455 und 3 998 880 beschrieben wurde. Die Verbindung D-(-)-N,lM)iethyl-2-( <K,-naphthoxy-)propionamid ist besonders wirksam als Herbizid. Diese Verbindung und ein Verfahren zu ihrer Herstellung werden in der US-PS 3 718 455 beschrieben. Each dem Verfahren wird racemisehe 2-(c£ -Haphthoxy-)propionsäure in ihre optischen Isomeren getrennt, die .dann individuell in die entsprechenden Acylchloride umgesetzt wurden. Diese wurden mit Diethylamin umgesetzt und ergaben die optischen Isomeren des Amides.

Das erfindungsgemäße Verfahren stellt eine Methode zur Verfugung, nach der man das L-Isomere L-!U_>H'-Diethyl-2-chlor- oder brom-propionamid aus dem entsprechenden L-Methyl-2-chlor- oder brom-propionat in einer Stufe und in guter Gesamtausbeute sowie in ausgezeichneter Ausbeute des L-Isomeren selbst herstellen kann. Die Herstellung des anderen Isomeren wird dadurch wesentlich erniedrigt, im Gegensatz zu den Methoden nach dem Stand der Technik.

3 7989 1

Bei der Ausführung aer Reaktion wird im allgemeinen zu einem Kolben oder Behälter,- der mit einer Stickstoff- oder Inertgas-Spülvorrichtung' versehen ist und eine Vorrichtung zur Zugabe des Promotors aufweist, der Ester, das Amin und ein Lösungsmittel gegeben. Das Lösungsmittel kann eines der üblichen organischen Lösungsmittel sein, die keine reaktiven funktioneilen Gruppen besitzen. Einige Beispiele sind Methylenchlorid und aromatische Kohlenwasserstoffe, wie Toluen. Danach wird der Promo tor, vorzugsweise in Form eines wasserfreien Pulvers, innerhalb, jsiner. bestimmten Zeiteinheit zu dem Gemisch zugegeben, um wenn nötig die Temperatur zu kontrollieren. Die Zugabe des Promoter wird im allgemeinen innerhalb einer Zeitperiode von 1 Minute bis zu einer Stunde, vorzugsweise zwischen einer und 25 Minuten,durchgeführt.

Die Reaktionszeit, beginnend mit der Beendigung der Zugabe des Promoters, wird im allgemeinen zwischen etwa 10 Minuten und mehreren Stunden betragen, wobei längere Reaktionszeiten keinen Einfluß auf die Ausbeuten oder die optische Aktivität ausüben. Vorzugsweise betragen die Reaktionszeiten zwischen 10 und 60 Minuten.

Die Temperatur des Reaktionsgemisches wird im allgemeinen zwischen etwa ~20 und etwa +150⁰C gehalten, wobei der Bereich zwischen etwa 5 und etwa 5O⁰C bevorzugt wird.

Im allgemeinen wird das Amin in einer Menge von etwa 100 bis etwa 600 Mol-% bezogen auf den Ester verwendet. Die Menge an Promoter, die Verwendet wird (bezogen auf den Ester) hängt in folgender Art und Weise von der Art des Promoters ab* Halogenide der Metalle der Gruppe UIa, z.B. Aluminiumtrihalogenide, von etwa 67 bis etwa 200 Mol-%; Halogenide der Metalle der Gruppe IYb etwa von 50 bis etwa 300 Mol-%; vxl& spezieller: die Zirkontetrahalogenide in Mengen von etwa 50 bis etwa. 200 Mol-%, die Titantetrahalogenide in Mengen von etwa 100 bis etwa 300 Mol-SS.

917OQQ

Die Reihenfolge der Vermischling des Esters und des Amins ist im allgemeinen nicht Gegenstand der Diskussion bei der Durchführung des Verfahrens; bei der Verwendung optisch aktiver Verbindungen kann jedoch eine bessere Ausbeute an optischem Isomerem erhalten werden, wenn der Halogenid-Promoter zuerst mit dem Amin in einem Lösungsmittel vermischt wird und dieses. Gemisch dann zu dem.Ester zugegeben wird· Hachdem die Reaktion vollständig abgelaufen ist, wird das Reaktionsgemisch mit wässriger Säure gewaschen, über einem Trocknungsmittel wie Magnesiumsulfat getrocknet und das Lösungsmittel verdampft, so daß das gewünschte Produkt zur Verfügung gestellt wird.

Die Verwendung von Promotoren in den oben gemannten Mengen führt zu Vorteilen gegenüber dem Stand der Technik, insbesondere gegenüber der USrPS 3.763.234, weil wesentlich höhere Ausbeuten des gewünschten Produktes (50 bis 95 % der theoretisch berechneten Ausbeute) erhalten werden ( im Vergleich zu den etwa 30 %)_t wobei die Reaktionszeiten noch kürzer sind* Weiterhin dient der Promoter, der in der angegebenen Menge verwendet wurden dazu, den Alkohol, der bei der Reaktion entsteht, aufzunehmen und macht auf diese Art und Weise eine Stufe oder Stufen zur Abtrennung dieses Nebenproduktes unnötig. Die folgenden Beispiele illustrieren die Ausführung des Verfahrens, wenn es auf die Herstellung von L(+)-3J,li-diethyl-2-chlorpropionamid durch Umsetzung von L-(-)-Methyl-2-chlorpropionat und L-(-)-Isobutyl-2-chlorpropionat mit Diethylamin angewendet wird. Wie jedoch bereits ausgeführt wurde, ist beabsichtigt, daß diese Beispiele im wesentlichen zur Illustration der Ausführung der Reaktion dienen, denn das hierin beschriebene Verfahren kann auf die Herstellung einer größeren Klasse von Amiden angv/endet werden, worin sowohl die optisch aktiven als auch diejenigen, die keine optische Aktivität besitzen, eingeschlossen sind*

Beispiel 1

Dieses Beispiel illustriert die Ausführung des Verfahrens unter Verwendung von Aluminiumchlorid als Promoter. _ In einen Korben mit Argon-Schutzgasatmosphäre werden 8,84 ml (.10,0 g, 0,081? Mol) L-(-)~methyl~2-chlorpropionat (95 % L-Isomeres), 16,9 ml (12,0 g, 0,163 Mol) Diethylamin und 50. ml Tolnen gegeben. Danach werden in' einer Zeit von 13 Minuten unter Kühlung 7,4g (0,055 Mol) Aluminiumehlorid.durch ein G-ooch-Rohr zugegeben, !fach Beendigung der Zugabe, betrug die Temperatur des Reaktionsgemisches 27⁰C.

liach 50 Minuten wurde das Reaktionsgemisch zu 100 ml 3m HCl zugegeben. Die Temperatur dieses Gemisches stieg auf 35⁰C an. Die organische Phase wurde abgetrennt, die saure wässrige Phase wurde mit 50 ml Toluen gewaschen, die organischen Extrakte wurden vereinigt und mit 50 ml gesättigter, wässriger latriumchloridlösung gewaschen, über Magnesiumsulfat getrocknet, filtriert und vom Lösungsmittel befreit'. Es entstanden 11,86 g einer wasserklaren» rohen .!Flüssigkeit, die sich beim Stehen nicht verfärbte.

Von diesem Produkt wurden 11,5g bei 105 - 108⁰C "und 10 mm Hg destilliert und ergaben 9,88g H,IT-Diethyl~2-chlorpropi-onamid, das nach Analyse durch Gaschromatographie 97,5 % Reinheit aufwies V' Das entspricht 74% der theoretisch möglichen Ausbeute. Durch Analyse des Produktes mit Kemresonanzspektroskopie (HMR) wurde das Verhältnis der L zu D - Isomeren zu 88:12 bestimmt.

Beispiel 2

Dieses Beispiel demonstriert die Verwendung von Zirkontetrachlorid bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.. In einen Kolben werden 8,41 ml (9,5 g, 0,-077 Mol) L-(-)-Methyl-2-chlorpropiqnat (95 % L-Isomeres), 17 ml (12,1 g, 0,165 Mol)

Diethylamin und 50 ml Methylenchlorid gegeben. Innerhalb einer Zeit von-30 Minuten werden dazu 18,1 g (0,077 Mol) Zirkontetrachlorid zugefügt. Das Reaktionsgemisch veränderte seine Farbe von hellgelb nach braungelb und schließlich zu rötlich braun«, mit fortschreitender Reaktion. Die Temperatur wurde bei etwa 10 bis 20⁰C gehalten. Vierzig.Minuten nach beendeter Zugabe des Zirkontetrachloride wurde das Reaktionsgemisch in 100 ml 3 η HCl gegossen. Dabei entwickelte sich etwas Wärme, bedingt durch die Zersetzung.der Zirkonsalze. Die Schichten wurden getrenntjUnd die wässrige Schicht wurde mit 50 ml Methylenchlorid extrahiert. Die organischen -Schichten wurden vereinigt, getrocknet und von lösungsmitteln befreit, wie es in Beispiel -1 beschrieben wurde, und man erhielt danach 10,77 g eines hellorange Öls» Dieses wurde bei 102 - 104°C/4 mm Hg ,destilliert und ergab 9*29g (75% der theoretisch möglichen Ausbeute) ~H,I-Diethyl-2-chlorpropionamid. . ·

Die optische Drehung des Produkts wurde in 10 ml Chloroform in einer 20 ml - Zelle bestimmt und¹ zeigte ein Verhältnis der L : D - Isomeren von 87 : 13, was einer 91,7 %igen Ausbeute an optischem L-Isomerem entspricht.

Beispiel 3 - " ' ' \

Dieses Beispiel ,illustriert die Verwendung von Titantetrachlorid als Promoter in diesem Verfahren.

In einen Kolben mit Argon-Sehutzgasatmosphäre werden 8,6 ml (9,72 g, 0,079 Mol) L-(»)-Methyl-2-chlorpropionat (95 % L-Isomer), 17 ml (12g, 0,184 Mol) Diethylamin und 40 ml Methylen- · chlorid gegeben. Innerhalb einer Zeit von 7 Minuten werden- dazu 15»5g (0,082 Mol) Titantetrachlorid gegeben. Während der Zuga- ' be der ersten zwei Drittel des Katalysators entwickelte sich eine heftige ezotherme Reaktion, wobei während der Zugabe des

letzten Drittels im wesentlichen keine exotherme Reaktion mehr auftrat. Die Temperatur des Reaktionsgemisches wurde unterhalb-¹ 27⁰C gehalten, im allgemeinen zwischen etwa 10 und 2O⁰C. Es entstand eine schwarzgrüne Lösung, die in 100 ml 1m HCl gegossen wurde. Die organische Phase wurde abgetrennt und die wässrige Phase mit zwei Portionen von je 50 ml Hethylenchlorid gewaschen. Die organischen Schichten wurden vereinigt, über Magnesiumsulfat getrocknet, filtriert und vom Lösungsmittel befreit'.' Das dabei erhaltene Produkt wurde bei 91-92°C/5 mm Hg destilliert und ergab 6,70 g einer wasserhellen Flüssigkeit, die durch .Analyse zu 96,9 % bestehend aus H,IJ-Diethyl-2--chlorpropionamid (51% der theoretisch möglichen Ausbeute) bestimmt wurde. Die Bestimmung des Verhältnisses der 1st D-Isomeren ergab' ein Verhältnis von 57:43. '

Beispiel 4 ...

Dieses Beispiel illustriert die Verwendung eines Isobutylesters als Reaktionspartner. . .

In einen Kolben mit einer Stickstoff-Schutzgasatmosphäre werden 5,93 g (0,045 Mol) Aluminiumchlorid und .50 ml Toluen gegeben. ^Danach werden dazu 13,75 ml (O₁133 Mol) Diethylamin gegeben, wobei die Temperatur während der Zugabe unterhalb 50 C gehalten wird. Hach 10 Minuten wurden innerhalb von 5 Hinu- -.-ten 10,0g (0,061 Mol) L-(-)-Isobut30.-2-ehlorpropionat (> 95% L-Isomeres) zugegeben, wobei die Temperatur bei 20 - 25⁰C gehalten wurde. Iiach weiteren 2,5 Stunden wurde das Gemisch mit 75 ml wässriger Jm HCl gewaschen und die Phasen getrennt. Man erhält 54,6g einer Toluollösung, die nach der Analyse 16,8 Gewichtsprozent (92% der 'theoretisch möglichen Ausbeute) an L-(+)-fi,I?-Diethyl-2-chlorpropionamid enthält« Das Verhältnis der L:D-Isomeren wurde zu 95:5 bestimmt.

Weitere Modifizierungen und/oder andere Ausführungsformen des Verfahrens werden nach diesen Ausführungen für den Fachmann deutlich.·

Claims (10)

la ma ι 60 437 12 - 11 - Brfindungsanspruch

1. Verfahren zur Herstellung von Amiden der allgemeinen Formel

in der R gleich oC-Halogen-C. - Cg-Alkyl, Rp und R- die gleichen oder verschiedene C, - Cg-Alkylreste bedeuten, gekennzeichnet dadurch, daß ein Ester der allgemeinen

^Pormel RCOOR₁ ,

in der L gleich C- - Cg-Alkyl ist, mit einem Amin der allgemeinen Pormel

in Gegenwart von etwa zwischen 50 und 300 Mol-%, bezogen auf den Ester, eines Metallhalogenide eines Metalls der · Gruppe lila mit einem Atomgewicht von 26 oder darüber oder eines Metalls der Gruppe ITb als Promoter umgesetzt wird.

2. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß das Amid optisch aktiv ist.

3. Verfahren nach einem der Punkte 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß das Amid die L-C+)-optische Konfiguration hat.

4. Verfahren nach einem der Punkte 1, 2 oder 3» gekennzeichnet dadurch, daß die optische Aktivität durch das ^Kohlenstoffatom im Säurerest bedingt wird.

5. Verfahren nach einem der Punkte 1, 2, 3 oder 4_} gekennzeichnet dadurch, daß R- ein Alkylrest mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen ist.

msr ι

60 437 12 - 12 -

6. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß R gleich ©6 -Halogenethyl und Rp jeweils Ethyl Bind.

7. Verfahren nach einem der Punkte 1, 2, 3» 4, 5 oder 6, gekennzeichnet dadurch, daß der Promoter Aluminiumtrihalogenid ist und in einer Menge von etwa 67 bis etwa 200 M.ol-%, bezogen auf den Ester, vorliegt.

8. Verfahren nach einem der Punkte 1, 2, 3> 4, 5 oder 6, gekennzeichnet dadurch, daß der Promoter Zirkontetrahalogenid ist und in einer Menge von etwa-~50-bi-s—etwa 200 Mol-%, bezogen auf den Ester, anwesend ist.

9· Verfahren nach einem der Punkte 1, 2, 3> 4, 5 oder 6, gekennzeichnet dadurch, daß der Promoter iitantetrah&logenid ist und in einer Menge von etwa 100 bis etwa 300 Mol-%, bezogen auf den Ester, anwesend ist,

10. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Reaktionszeit zwischen etwa 10 und etwa 60 Minuten liegt.