DE1111638B

DE1111638B - Process for the preparation of trimethyleneimine compounds

Info

Publication number: DE1111638B
Application number: DESCH20305A
Authority: DE
Inventors: Dr Rer Nat Ernst Sch Dipl-Chem
Original assignee: ERNST SCHNEIDER DIPL CHEM DR R
Current assignee: ERNST SCHNEIDER DIPL CHEM DR R
Priority date: 1956-06-22
Filing date: 1956-06-22
Publication date: 1961-07-27

Description

Verfahren zur Herstellung von Trimethyleniminverbindungen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Abkömmlingen des Trimethylenimins. Während Verbindungen, die sich von den entsprechenden fünf-oder sechsgliedrigen Ringen ableiten, in großer Zahl bekannt sind, ist über die Darstellung drei- oder viergliedriger Heterocyclen weitaus weniger bekannt. Process for the preparation of trimethyleneimine compounds The invention relates to a process for the preparation of derivatives of trimethyleneimine. While Compounds derived from the corresponding five- or six-membered rings, are known in large numbers, is about the representation of three- or four-membered Heterocycles are much less known.

Niemilowicz (Monatshefte für Chemie, Bd. 15 [1894], S. 118 bis 131) hat beobachtet, daß beim Stehenlassen oder Erwärmen von l-Piperidino-2-oxy-3-chlorpropan in Äther eine Veränderung dieser Verbindung unter Abscheidung von Kristallen stattfindet. Eine eindeutige Aufklärung der Struktur dieser Verbindung gelang ihm jedoch nicht (vgl. Beilsteins Handbuch der organischen Chemie, 4. Auflage, Bd. 20, S. 27 und 35). Niemilowicz (monthly journals for chemistry, vol. 15 [1894], pp. 118 to 131) has observed that when l-piperidino-2-oxy-3-chloropropane is left to stand or heated in ether there is a change in this connection with the deposition of crystals. However, he did not succeed in clearing up the structure of this compound (See Beilstein's Handbook of Organic Chemistry, 4th Edition, Vol. 20, p. 27 and 35).

Die Nacharbeitung des Versuches ergab dann aber einwandfrei, daß bei der Reaktion Cyclisierung zu einer azaspirocyclischen Verbindung unter gleichzeitiger Quaternisierung eingetreten war. Dies ging nicht nur aus der Elementaranalyse hervor, sondern auch daraus, daß bei unverändertem Molekulargewicht das vorher am Kohlenstoff gebundene Chlor nunmehr gesamt als ionogen gebunden erfaßbar war. The reworking of the experiment showed, however, that in the reaction cyclization to an azaspirocyclic compound with simultaneous Quaternization had occurred. This was not only evident from the elemental analysis, but also from the fact that, with the molecular weight unchanged, that previously on carbon Bound chlorine was now detectable as a whole as ionically bound.

Bei dem Versuch, diese Reaktion auf analog gebaute Verbindungen zu übertragen, erwies sich, daß die von Niemilowicz gemachte Beobachtung auf einen besonders günstig gelagerten Einzelfall gestoßen war. When trying to get this response to compounds built in an analog way too transferred, the observation made by Niemilowicz turned out to be on one a particularly favorable individual case.

Einer allgemeinen Anwendung ist diese Methode nicht fähig. This method is not capable of general application.

Aus dem Journal of the American Chemical Society, Bd. 52 (1930), S. 287 bis 294, ist es bekannt, tertiäre Aminohalogenalkane zum Ringschluß zu bringen, z. B. From the Journal of the American Chemical Society, Vol. 52 (1930), P. 287 to 294, it is known to bring tertiary aminohaloalkanes to ring closure, z. B.

6-Bromhexyldimethylamin durch Erwärmen in Alkohol in N-Dimethylhexamethyleniminiumbromid überzuführen. Verbindungen mit niedergliedrigen Ringen sind jedoch nicht erwähnt. 6-bromohexyldimethylamine by heating in alcohol in N-dimethylhexamethyleneiminium bromide convict. However, there is no mention of compounds with lower-membered rings.

Es wurde nun gefunden, daß man Trimethyleniminverbindungen der allgemeinen Formel in der R1 und R2 Alkyl-, Cycloalkyl- oder Arylreste bedeuten oder R1 und R2 zusammen mit dem Stickstoffatom zu einem 5- bis 7gliedrigen, gegebenenfalls noch ein anderes Heteroatom enthaltenden, heterocyclischen Ring verbunden sind, R3 ein Wasserstoffatom, einen Alkyl- oder Acylrest und X ein Halogenatom bedeutet, in reiner Form und sehr guten Aus- beuten erhält, wenn man substituierte Isopropanole der allgemeinen Formel in einem über 60"C siedenden Lösungsmittel bei Temperaturen von 60 bis 80"C erhitzt.It has now been found that trimethyleneimine compounds of the general formula in which R1 and R2 denote alkyl, cycloalkyl or aryl radicals or R1 and R2 are linked together with the nitrogen atom to form a 5- to 7-membered heterocyclic ring, optionally containing another heteroatom, R3 represents a hydrogen atom, an alkyl or acyl radical and X denotes a halogen atom and is obtained in pure form and very good yields if substituted isopropanols of the general formula are used heated in a solvent boiling above 60 "C at temperatures of 60 to 80" C.

Verfahrensgemäß kann durch Erhitzen der substituierten Isopropanole in über 60"C siedenden organischen Lösungsmitteln die direkte Abscheidung der kristallisierten quaternären Salze bewirkt werden. According to the method, by heating the substituted isopropanols direct deposition of the crystallized in organic solvents boiling above 60 ° C quaternary salts are effected.

Durch Variation des Halogensubstituenten läßt sich die am besten kristallisierende Verbindung finden.The best crystallizing can be achieved by varying the halogen substituent Find connection.

Insbesondere für die Gewinnung der Verbindungen im größeren Maßstab empfiehlt sich ein Erwärmen des Ausgangsmaterials in einem polaren Lösungsmittel, z. B. Wasser. Durch Behandeln des Reaktionsgutes mit einem Extraktionsmittel, welches mit dem angewandten Lösungsmittel nicht mischbar ist, lassen sich Nebenprodukte und nicht umgesetztes Ausgangsmaterial leicht entfernen. Die Lösungen können dann nach der Bestimmung des ionogen gebundenen Halogens auf einen bestimmten Titer eingestellt werden.In particular for the extraction of the compounds on a larger scale it is advisable to warm the starting material in a polar solvent, z. B. water. By treating the reaction material with an extractant, which is not miscible with the solvent used, by-products can be formed and easily remove unreacted starting material. The solutions can then adjusted to a certain titer after the determination of the ionically bound halogen will.

Erfindungsgemäß hergestellte Verbindungen, für die R3 ein Wasserstoffatom bedeutet, sind in nachfolgender Tabelle zusammengestellt. Nr. R1 und R2 1 X | F. in ° C | Halogengehalt in 01o berechnet t gefunden 1 CH3-CH2 1 CH3-CH27 C1' 147 bis 149 21,43 / 21,13 CHB - CH2 Cyclohexyl 2 / Br' 197 bis 202 26,2 26,21 Cyclohexyl CH2-CH2 3 y C1' 124 bis 125 21,7 21,3 CH2-CH2 CH2 - CH2 4 CH,( C1' 141 bis 142 19,96 19,37 CH2-CH27 / CH2 - CH2 5 O. j Br' 144 bis 149 35,7 1 35,53 CH2-CH27 CH2- CH2- CH2 6 / C1' 124 bis 125 15,54 1 15,88 CH2- CH2-CH2, Beispiel 1 15,5 g l-Pyrrolidino-2-oxy-3-chlorpropan werden mit 50 ccm Wasser auf 70"C bis zur klaren Lösung erwärmt. Der Gehalt der Lösung an dem Reaktionsprodukt wird durch Titration bestimmt und durch Zugabe von Wasser zu der Lösung auf 100/o eingestellt.Compounds prepared according to the invention for which R3 denotes a hydrogen atom are compiled in the table below. No. R1 and R2 1 X | F. in ° C | Halogen content in 01o calculated t found 1 CH3-CH2 1 CH3-CH27 C1 '147 to 149 21.43 / 21.13 CHB - CH2 Cyclohexyl 2 / Br '197 to 202 26.2 26.21 Cyclohexyl CH2-CH2 3 y C1 '124 to 125 21.7 21.3 CH2-CH2 CH2 - CH2 4 CH, (C1 '141 to 142 19.96 19.37 CH2-CH27 / CH2 - CH2 5 O. j Br '144 to 149 35.7 1 35.53 CH2-CH27 CH2- CH2- CH2 6 / C1 '124 to 125 15.54 1 15.88 CH2-CH2-CH2, Example 1 15.5 g of 1-pyrrolidino-2-oxy-3-chloropropane are heated with 50 cc of water to 70 ° C. until the solution is clear. The content of the solution in the reaction product is determined by titration and by adding water to the Solution set to 100 / o.

Die Ausbeute an dem N,N-fl-Oxy-trimethylenpyrro lidiniumchlorid ist nahezu quantitativ. F. 124 bis 125°C.The yield of the N, N-fl-oxy-trimethylene pyrrolidinium chloride is almost quantitative. M.p. 124 to 125 ° C.

Das Quecksilberdoppelsalz hat einen Schmelzpunkt von 211"C.The mercury double salt has a melting point of 211 "C.

Beispiel 2 30 g l-Morpholino-2-oxy-3-brompropan werden in 120 ccm Chloroform gelöst und so lange auf dem Siedepunkt des Chloroforms gehalten, bis keine weitere Kristallabscheidung mehr erfolgt. Man erhält 25 g N,N-,B-Oxy-trimethylenmorpholiniumbromid. F. 144 bis 149° C. Example 2 30 g of l-morpholino-2-oxy-3-bromopropane are dissolved in 120 ccm Dissolved chloroform and kept it at the boiling point of chloroform until no further crystal separation takes place. 25 g of N, N-, B-oxy-trimethylene morpholinium bromide are obtained. F. 144 to 149 ° C.

Beispiel 3 17,5g l-Piperidino-2-oxy-3-chlorpropan, gelöst in 200 ccm Chloroform, werden 11/2 Stunden am Rückfluß gekocht. Nach dem Erkalten scheidet sich das N,N-p-Oxy-trimethylenpiperidiniumchlorid in weißen Kristallen ab. Der Niederschlag wird unter trockenem Stickstoff abgesaugt, mit wasserfreiem Äther gewaschen und im Exsiccator getrocknet. F. 141 bis 142O C. Die Ausbeute beträgt 14,5 g (82 0/o der Theorie). Aus der Mutterlauge läßt sich durch Einengen eine weitere Fraktion gewinnen. Example 3 17.5 g of 1-piperidino-2-oxy-3-chloropropane, dissolved in 200 ccm of chloroform are refluxed for 11/2 hours. After cooling, part the N, N-p-oxy-trimethylenepiperidinium chloride is deposited in white crystals. The precipitation is suctioned off under dry nitrogen, washed with anhydrous ether and dried in a desiccator. F. 141 to 142 ° C. The yield is 14.5 g (82% the theory). A further fraction can be obtained from the mother liquor by concentration to win.

Claims

PATENT CLAIM: Process for the preparation of trimethyleneimine compounds of the general formula in which R1 and R2 are alkyl, cycloalkyl or aryl radicals or R1 and R2 are linked together with the nitrogen atom to form a 5- to 7-membered heterocyclic ring, optionally containing another heteroatom, Ra is a hydrogen atom, an alkyl or acyl radical and X denotes a halogen atom, characterized in that substituted isopropanols of the general formula heated in a solvent boiling above 600 ° C. at temperatures of 60 to 80 ° C.

Publications considered: monthly journals for chemistry, vol. 15 (1894), pp. 118 to 131; Beilstein's Handbook of Organic Chemistry, 4th edition, Vol. 20, pp. 27 and 35; Journal of the American Chemical Society, Vol. 52 (1930), pp. 287 to 294.