DE1096899B

DE1096899B - Process for the preparation of 1-acyloxy-2-chloroalkyl derivatives of optionally unsaturated alkanes and cycloalkanes

Info

Publication number: DE1096899B
Application number: DEC19664A
Authority: DE
Inventors: Dr Willi Ziegenbein
Original assignee: Chemische Werke Huels AG
Current assignee: Huels AG
Priority date: 1959-08-22
Filing date: 1959-08-22
Publication date: 1961-01-12

Description

Verfahren zur Herstellung von 1-Acyloxy-2-chloralkylderivaten von gegebenenfalls ungesättigten Alkanen und _Cycloalkanen Es ist bekannt, Epoxyde mit Acylchloriden zu 1-Acyloxy 2-chloralkylderivaten umzusetzen (J. Am. Chem. Soc., Bd. 55, 1933, S. 383; Compt. rend. hibd., Bd. 183, 1926, S. 526; Chem. Ber., Bd. 88, 1955, S. 275; M. M. Paquin, Epoxyverbindungen und Epoxydharze, 1958, S. 34). Der allgemeinen Anwendbarkeit dieser Reaktion sind jedoch gewisse Grenzen gesetzt. So ist es nicht möglich, auf diesem Wege die einfachsten Vertreter der 1-Acyloxy-2-chloralkylderivate, wie die 1-Formyloxy-2-chloralkylderivate, herzustellen.Process for the preparation of 1-acyloxy-2-chloroalkyl derivatives of optionally unsaturated alkanes and _Cycloalkanen It is known to use epoxides To convert acyl chlorides to 1-acyloxy 2-chloroalkyl derivatives (J. Am. Chem. Soc., Vol. 55, 1933, p. 383; Compt. rend. hibd., Vol. 183, 1926, p. 526; Chem. Ber., Vol. 88, 1955, p. 275; M. M. Paquin, Epoxy Compounds and Epoxy Resins, 1958, p. 34). However, there are certain limits to the general applicability of this reaction. So it is not possible in this way to find the simplest representatives of the 1-acyloxy-2-chloroalkyl derivatives, such as the 1-formyloxy-2-chloroalkyl derivatives.

Weiterhin ist bekannt, daß die Umsetzung der Additionsverbindung aus Phosphoroxychlorid und N-Dimethylformamid mit sauerstoffhaltigen Verbindungen ausschließlich Aldehyde ergibt (Proc. Chem. Soc., 1958, S.227).It is also known that the implementation of the addition compound from Phosphorus oxychloride and N-dimethylformamide with oxygen-containing compounds only Aldehydes (Proc. Chem. Soc., 1958, p.227).

Es wurde gefunden, daß man 1-Acyloxy-2-chüoralkylderivate in guten Ausbeuten vorteilhafter herstellen kann, wenn man 1,2-Epoxyde mit der Additionsverbindung aus Phosphoroxychlorid oder Phosgen und einem N-Dialkylacylamid bei Temperaturen von 20 bis 100°C umsetzt und das Reaktionsgemisch unter milden Bedingungen hydrolysiert.It has been found that 1-acyloxy-2-chloroalkyl derivatives are good Yields can be produced more advantageously if 1,2-epoxides with the addition compound from phosphorus oxychloride or phosgene and an N-dialkylacylamide at temperatures from 20 to 100 ° C and the reaction mixture is hydrolyzed under mild conditions.

Für die Reaktion eignen sich sowohl gesättigte als auch ungesättigte aliphatische sowie cycloaliphatische, gegebenenfalls aryl- oder aralkylsubstituierte Epoxyde mit 2 bis 30 C-Atomen, vorzugsweise mit 2 bis 20 C-Atomen, wie Äthylenoxyd, Propylenoxyd, Styroloxyd, Epoxycyclohexan, -cycloheptan, -cyclooctan, -cyclododecan und -cyclododecadien. Es sind auch die entsprechenden Di- oder Triepoxyde, wie die des Cyclododecatriens, des Divinyl- und Trivinylcyclohexans, verwendbar. Unter N-Dialkylacylamiden sindbeispielsweise die Dimethyl-, Diäthyl-, Dipropyl-, Methylcyclohexylamide der einfachen aliphatischen oder, aromatischen Carbonsäuren mit 1 bis 10 C-Atomen, wie der Ameisensäure, Essigsäure, Propionsäure, Benzoesäure, sowie die entsprechenden Morpholinderivate zu verstehen, die in an . sich bekannter Weise zugänglich sind. Als besonders vorteilhaft erweist sich das N-Dimethylformamid sowie das N-Formyhnorpholin im Hinblick auf die Herstellung der 1-Formyloxy 2-chloralkylderivate. Die N-Dialkylacylamide werden in an sich bekannter Weise mit Phosphoroxychlorid oder Phosgen zu den entsprechenden Additionsverbindungen umgesetzt, die mit 1,2-Epoxyden bei Temperaturen von 20 bis 100°C, vorzugsweise von 40 bis 80°C, unter Bildung der 1-Acyloxy-2-chloralkylderivate reagieren. Die Umsetzung läßt sich mit dem nachfolgenden allgemeinen Reaktionsschema deuten: Darin stellt die Formel I das Epoxyd und II die Additionsverbindung, in der R1 = Wasserstoff, den Methyl-, Äthyl-, Propyl- oder Phenylrest, X = OPOCIz oder Cl und R, und R3 = Methyl- oder Äthylreste sowie Teile eines Ringes sein können, .dar.Both saturated and unsaturated aliphatic and cycloaliphatic, optionally aryl or aralkyl-substituted epoxies with 2 to 30 carbon atoms, preferably with 2 to 20 carbon atoms, such as ethylene oxide, propylene oxide, styrene oxide, epoxycyclohexane, -cycloheptane, are suitable for the reaction. cyclooctane, -cyclododecane and -cyclododecadiene. The corresponding di- or triepoxides, such as those of cyclododecatriene, divinyl- and trivinylcyclohexane, can also be used. N-dialkylacylamides are, for example, the dimethyl, diethyl, dipropyl, methylcyclohexyl amides of the simple aliphatic or aromatic carboxylic acids with 1 to 10 carbon atoms, such as formic acid, acetic acid, propionic acid, benzoic acid, and the corresponding morpholine derivatives, which are to be understood in at . are accessible in a known manner. N-dimethylformamide and N-formynorpholine have proven to be particularly advantageous with regard to the preparation of the 1-formyloxy-2-chloroalkyl derivatives. The N-dialkylacylamides are reacted in a manner known per se with phosphorus oxychloride or phosgene to give the corresponding addition compounds, which react with 1,2-epoxides at temperatures from 20 to 100 ° C., preferably from 40 to 80 ° C., to form 1-acyloxy -2-chloroalkyl derivatives react. The reaction can be interpreted with the following general reaction scheme: In this formula I represents the epoxide and II the addition compound in which R1 = hydrogen, the methyl, ethyl, propyl or phenyl radical, X = OPOCIz or Cl and R, and R3 = methyl or ethyl radicals and parts of a ring can, .dar.

Das zunächst entstehende Zwischenprodukt der allgemeinen Formel III wird bei Temperaturen von 20 bis 60°C, vorzugsweise von 30 bis 40°C, durch langsame Zugabe von Wasser oder wäßriger, etwa 20- bis 35 °/@ger Natrium- oder Kaliümacetatlösung einer schonenden Hydrolyse unterworfen. Nach mehrmaligem Extrahieren des Hydrolysats und Abdestillieren des Lösungsmittels werden die 1-Acyloxy-2-chloralkylderivate der allgemeinen Formel IVbeispielsweise durchVakuümdestillation gereinigt. Als Lösungsmittel können chlorierte, gesättigte oder ungesättigte Kohlenwasserstoffe, wie Chloroform, Tetrachlorkohlenstoff, Trichloräthylen, Dichloräthylen, Dichloräthan, verwendet- werden; die Reaktion läßt sich aber auch in Gegenwart überschüssiger Mengen der entsprechenden Dialkyacylamide durchführen. So ist es gegebenenfalls vorteilhaft, die Umsetzung der Dialkylformamide mit Phosphoroxychlorid oder Phosgen sowie die nachfolgende Reaktion mit Epoxyden in Überschüssigem Diälk'ylformamid vorzunehmen.The intermediate product of the general formula III formed initially undergoes gentle hydrolysis at temperatures from 20 to 60 ° C., preferably from 30 to 40 ° C., by slowly adding water or aqueous, about 20 to 35 ° / @ ger sodium or potassium acetate solution subject. After the hydrolyzate has been extracted several times and the solvent has been distilled off, the 1-acyloxy-2-chloroalkyl derivatives of the general formula IV are purified, for example, by vacuum distillation. Chlorinated, saturated or unsaturated hydrocarbons, such as chloroform, carbon tetrachloride, trichlorethylene, dichloroethylene, dichloroethane, can be used as solvents; but the reaction can also be carried out in the presence of excess amounts of the corresponding dialkyacylamides. For example , it may be advantageous to carry out the reaction of the dialkylformamides with phosphorus oxychloride or phosgene and the subsequent reaction with epoxides in excess dialkylformamide.

Nach diesem allgemein anwendbaren Verfahren ist es möglich, 1-Acyloxy 2-chloralkylderivate in einfacher Weise uud in guten Ausbeuten zu gewinnen. Besonders vorteilhaft ist das Verfahren zur Herstellung von 1-Formyloxy-2-chloralkylderivaten, die bisher durch Umsetzung der Epoxyde mit entsprechenden Chlorverbindungün nicht zugänglich waren. Die beschriebenen Verbindungen sind als Ausgangssubstanzen für organische Synthesen und insbesondere als Zwischenprodukte für die Herstellung von im pharmazeutischen Sektor verwendeten heterocyclischen Verbindungen geeignet.According to this generally applicable procedure, it is possible to use 1-acyloxy 2-chloroalkyl derivatives can be obtained in a simple manner and in good yields. Particularly the process for the preparation of 1-formyloxy-2-chloroalkyl derivatives is advantageous, not previously achieved by reacting the epoxides with the corresponding chlorine compounds were accessible. The compounds described are used as starting substances for organic syntheses and especially as intermediates for the production of heterocyclic compounds used in the pharmaceutical sector.

Beispiel 1 In eine Lösung von 50 Teilen N-Dimethylformamid in 125 Teilen Trichloräthylen werden unter Rühren und Feuchtigkeitsausschluß 85 Teile Phosphoroxychlorid eingetragen. Dabei wird die Temperatur bei etwa 10 bis 15'C gehalten. Diese Mischung wird anschließend unter gutem Rühren mit einer Lösung von 50 Teilen 1,2-Epoxycyclohexan in 125 Teilen Trichloräthylen versetzt. Die Reaktionsmischung wird dann 2 Stunden unter Rühren bei Temperaturen zwischen 55 und 60°C gehalten. Nach dem Erkalten gibt man unter Rühren vorsichtig eine Lösung von 250 Teilen Natriumacetat in 600 Teilen Wasser zu. Dabei erwärmt sich die Mischung auf 30 bis 40° C. Nach dem Abkühlen extrahiert man die Reaktionsmischung mehrmals mit Äther und trocknet die ätherische Lösung über Kalium- oder Natriumacetat. Nach dem Abdampfen des Äthers wird der Rückstand im Vakuum destilliert. Man erhält bei Kp. 5 64 bis 65°C 77 Teile entsprechend 93 °/o der Theorie, 1-Formyloxy-2=chlox-Eyclohexan als ölige Flüssigkeit; iz ö° = 1,4689.Example 1 85 parts of phosphorus oxychloride are introduced into a solution of 50 parts of N-dimethylformamide in 125 parts of trichlorethylene, with stirring and with exclusion of moisture. The temperature is kept at about 10 to 15 ° C. A solution of 50 parts of 1,2-epoxycyclohexane in 125 parts of trichlorethylene is then added to this mixture with thorough stirring. The reaction mixture is then kept at temperatures between 55 and 60 ° C. for 2 hours with stirring. After cooling, a solution of 250 parts of sodium acetate in 600 parts of water is carefully added with stirring. The mixture is heated to 30 to 40 ° C. After cooling, the reaction mixture is extracted several times with ether and the ethereal solution is dried over potassium or sodium acetate. After the ether has evaporated, the residue is distilled in vacuo. 77 parts corresponding to 93% of theory are obtained at b.p. 564 to 65 ° C., 1-formyloxy-2 = chlox-cyclohexane as an oily liquid; iz ö ° = 1.4689.

Beispiel 2 Eine wie im Beispiel 1 hergestellte Lösung aus 97 Teilen N-Dimethylformamid, 170 Teilen Phosphoroxychlorid und 250 Teilen Trichloräthylen wird unter stetem Rühren mit einer Lösung von 180 Teilen 1,2-Epoxycyclododecadient(5,9) in 250 Teilen Trichloräthylen versetzt. Man verfährt weiter, wie im Beispiel 1 beschrieben. Nach dem Abkühlen wird das Reaktionsgemisch mit einer Lösung von 500 Teilen technischem Natriumacetät in 1000 Teilen Wasser zersetzt und, wie im Beispiel 1 beschrieben, aufgearbeitet. Die Vakuumdestillation ergibt bei 141 bis 145°C und 3 bis 4 Torr 200 Teile, entsprechend 82"/, der Theorie, 1-Formyloxy-2-chlorcyclododecadien-(5,9) als ölige Flüssigkeit, die nach kurzer Zeit kristallisiert. Nach dem Umkristallisieren aus Äther schmilzt die reine Substanz bei 47 bis 48°C.Example 2 A solution of 97 parts prepared as in Example 1 N-dimethylformamide, 170 parts of phosphorus oxychloride and 250 parts of trichlorethylene is stirred with a solution of 180 parts of 1,2-epoxycyclododecadient (5.9) added trichlorethylene in 250 parts. Proceed as described in Example 1. After cooling, the reaction mixture is with a solution of 500 parts technical Sodium acetate is decomposed in 1000 parts of water and, as described in Example 1, worked up. The vacuum distillation gives at 141 to 145 ° C and 3 to 4 torr 200 parts, corresponding to 82 "/, of theory, 1-formyloxy-2-chlorocyclododecadiene (5.9) as an oily liquid that crystallizes after a short time. After recrystallization from ether, the pure substance melts at 47 to 48 ° C.

Beispiel. 3 In eine Lösung aus 190 Teilen N-Dimethylformamid und 250 Teilen Trichloräthylen werden unter stetem Rühren und gutei Kühlung 110 Gewichtsteile Phosgen eingeleitet; die Temperatur soll dabei nach Möglichkeit 5°C nicht überschreiten, Zudem Reaktionsprodukt aus Dirnethylformamid und Phosgen, das unter Abspaltung von Kohlendioxyd entsteht und zum Teil als weiße Kristallmasse ausfällt, .fügt man unter Rühren allmählich eine Lösung von 1a00 Teilen 1,2-Epoxycyclododecadien-(5,9) in 250 Teilen Trichloräthylen hinzu und verfährt weiter, wie im Beispiel 1 angegeben. Die Vakuumdestillation ergibt bei 1,34 bis 136°C und .2 bis 3 Tort 3.14 Teile, entsprechend 84°/a der Theorie, 1-Fornyloxr 2=chlorc_yclodod&cadien-(5,9) als ölige Flüssigkeit, die nach kurzer Zeit kristallisiert; die Substanz schmilzt bei 47 bis 48°C.Example. 3 In a solution of 190 parts of N-dimethylformamide and 250 Parts of trichlorethylene are 110 parts by weight with constant stirring and good cooling Phosgene initiated; the temperature should not exceed 5 ° C if possible, In addition, reaction product of dirnethylformamide and phosgene, which with elimination of Carbon dioxide is produced and partly precipitated as a white crystal mass Gradually stir a solution of 100 parts 1,2-epoxycyclododecadiene (5.9) in Add 250 parts of trichlorethylene and proceed as indicated in Example 1. The vacuum distillation gives at 1.34 to 136 ° C and .2 to 3 Tort 3.14 parts, accordingly 84 ° / a of theory, 1-Fornyloxr 2 = chlorc_yclodod & cadiene- (5.9) as an oily liquid, which crystallizes after a short time; the substance melts at 47 to 48 ° C.

Beispiel 4 Eine wie im $eispiel 1 bereitete Lösung aus 50 Teilen N-Dimethylformamid, 85 Teilen Phosphoroxychlorid und 125 Teilen Trichloräthylen wird unter stetem Rühren mit einer Lösung aus 60 Teilen Styroloxyd und 125 Teilen Trichloräthylen versetzt. Man verfährt weiter, wie im Beispiel 1 beschrieben. Die Vakuumdestillation bei 125 bis 126°C und 11 bis 12 Torr ergibt 55 Teile, entsprechend 60 % der Theorie, schon recht reines 1-Phenylformyloxy-2-cbloräthan oder 1-Phenyl-2-formyloxy-l-chloräthan. Bei der Destillation geht die Substanz bei 93 bis 95° C und 3 Torr über; n I,' = 1,5369.Example 4 A solution prepared as in Example 1 from 50 parts of N-dimethylformamide, 85 parts of phosphorus oxychloride and 125 parts of trichlorethylene are added with constant stirring mixed with a solution of 60 parts of styrene oxide and 125 parts of trichlorethylene. Proceed as described in Example 1. The vacuum distillation at 125 up to 126 ° C and 11 to 12 Torr already gives 55 parts, corresponding to 60% of theory quite pure 1-phenylformyloxy-2-chloroethane or 1-phenyl-2-formyloxy-1-chloroethane. During the distillation, the substance passes over at 93 to 95 ° C. and 3 torr; n I, '= 1.5369.

Beispiel 5 In. eine wie im Beispiel 1 bereitete- Lösung aus 50Teilen N-Dimethylformamid, 125 Teilen Trichloräthylen und 85 Teilen Phösphoroxychlorid wird unter gutem Rühren eine Lösung von 50 Teilen 5,6; 9,10-Diepoxycyclododecen-(1) in 125 Teilen Trichloräthylen eingetragen. Man verfährt weiter, wie im Beispiel 1 beschrieben. Die Vakuumdestillation ergibt bei 219 bis 221° C und 6 bis 7 Torr 54 Teile, entsprechend 65 °/o der Theorie, eines Gemisches aus isomeren Diformyloxydichlorcyclododecen-(1) in Form eines viskosen, fast farblosen Öles.Example 5 In. a 50 parts solution prepared as in Example 1 N-dimethylformamide, 125 parts of trichlorethylene and 85 parts of phosphorus oxychloride a solution of 50 parts of 5.6; 9,10-diepoxycyclododecene (1) registered in 125 parts of trichlorethylene. Proceed as in the example 1 described. Vacuum distillation yields at 219 to 221 ° C and 6 to 7 torr 54 parts, corresponding to 65% of theory, of a mixture of isomeric Diformyloxydichlorcyclododecen- (1) in the form of a viscous, almost colorless oil.

Beispiel. 6 In eine wie im Beispiel 1 hergestellte Lösung aus 97 Teilen N-Dimethylformamid, 250 Teilen Trichloräthylen und 170 Teilen Phosphoroxychlorid werden bei 5 bis 10° C unter stetem mechanischem Rühren 50 Gewichtsteile Äthylenoxyd eingeleitet. Man läßt die Temperatur der Reaktionsmischung innerhalb von 2 bis 3 Stunden auf Zimmertemperatur ansteigen und hält diese weitere 4 bis 5 Stunden. Danach wird weiter wie im Beispiel 1 verfahren. Die Destillation ergibt bei 126 bis 129° C 69 Teile, entsprechend 57 % der Theorie, 1-Formyloxy-2-chloräthan; zzti = 1,4159.Example. 6 In a solution prepared as in Example 1 of 97 parts N-dimethylformamide, 250 parts of trichlorethylene and 170 parts of phosphorus oxychloride are at 5 to 10 ° C with constant mechanical stirring 50 parts by weight of ethylene oxide initiated. The temperature of the reaction mixture is left within 2 to 3 Hours to rise to room temperature and hold it for another 4 to 5 hours. Thereafter continue as in example 1. The distillation gives at 126 to 129 ° C 69 parts, corresponding to 57% of theory, 1-formyloxy-2-chloroethane; zzti = 1.4159.

Beispiel 7 Eine wie im Beispiel 1 bereitete Lösung aus 49 Teilen N-Dimethylformamid, 1.25 Teilen Trichloräthylen und 85 Teilen Phosphoroxychlorid wird unter gutem Rühren mit einer Lösung aus 92 Teilen 1,2-Epoxycyclododecan und 125 Teilen Trichloräthylen versetzt. Man verfährt weiter, wie im Beispiel 1 beschrieben. Nach Zersetzung des Reaktionsgemisches mit 500 Teilen Wasser wird dieses, wie im Beispiel 1 beschrieben, aufgearbeitet. Die Vakuumdestillation bei 126 bis 128° C und 2 Torr ergibt 98 Teile, entsprechend 79,5"/, der Theorie, 1-Formloxy-2-chlorcyclododecan zunächst als farbloses Öl, das- nach kurzer Zeit kristallisiert. Nach dem Umkristallisieren aus Äther schmilzt die reine, weiße Substanz bei 57° C.Example 7 A solution prepared as in Example 1 of 49 parts of N-dimethylformamide, 1.25 parts of trichlorethylene and 85 parts of phosphorus oxychloride are added with thorough stirring with a solution of 92 parts of 1,2-epoxycyclododecane and 125 parts of trichlorethylene offset. Proceed as described in Example 1. After decomposition of the Reaction mixture with 500 parts of water this, as described in Example 1, worked up. The vacuum distillation at 126 to 128 ° C and 2 Torr gives 98 parts, corresponding to 79.5 "/, the theory, 1-formloxy-2-chlorocyclododecane initially as colorless Oil that crystallizes after a short time. Melts after recrystallization from ether the pure, white substance at 57 ° C.

Beispiel 8 In eine wie im Beispie12 bereitete Lösung, in der an Stelle von 97 Teilen N Dimethylformamid 150 Teile N-Diäthylacetamid enthalten sind, wird eine Lösung von 180 Teilen 1,2-Epoxycyclododecadien-(5,9) in 250 Teilen Trichloräthylen eingetragen.. Man verfährt weiter, wie im Beispiel 1 angegeben ist, Nach dem Erkalten wird das Reaktionsgemisch mit 3.900 Teilen Wasser versetzt, das anfangs vorsichtig unter gutem Rühren zugetropft wird, und, wie .im Beispiel 1 beschrieben, aufgearbeitet. Die Vakuumdestillation bei 168 bis i92° C und 12 bis 13 Torr ergibt 160 Teile, entsprechend 62,5 °/o der Theorie, 1-Acetoxy-2-chlorcyclododecadien-(5,9) als farbloses Öl; nö° = 1,5075.EXAMPLE 8 A solution of 180 parts of 1,2-epoxycyclododecadiene (5.9) in 250 parts of trichlorethylene is added to a solution prepared as in Example 12 which contains 150 parts of N-diethylacetamide instead of 97 parts of N-dimethylformamide. The procedure is as indicated in Example 1. After cooling, 3,900 parts of water are added to the reaction mixture, which is initially carefully added dropwise with thorough stirring, and worked up as described in Example 1. Vacuum distillation at 168 to 192 ° C. and 12 to 13 torr gives 160 parts, corresponding to 62.5% of theory, of 1-acetoxy-2-chlorocyclododecadiene (5.9) as a colorless oil; nö ° = 1.5075.

Claims

PATENT CLAIM: Process for the preparation of 1-acyloxy-2-chloroalkyl derivatives of optionally unsaturated alkanes and cycloalkanes, characterized in that saturated and unsaturated aliphatic or cycloaliphatic, optionally aryl or aralkyl-substituted 1,2-epoxides having 2 to 20 carbon atoms are used the addition compound of phosphorus oxychloride or phosgene and an N-dialkyl acylamide is reacted at temperatures from 20 to 100 ° C. and the reaction mixture is hydrolyzed under mild conditions.