DE1802468A1

DE1802468A1 - Diazabicycloalkane

Info

Publication number: DE1802468A1
Application number: DE19681802468
Authority: DE
Inventors: Wollweber Dr Hartmund
Original assignee: Bayer AG
Current assignee: Bayer AG
Priority date: 1968-10-11
Filing date: 1968-10-11
Publication date: 1970-05-21

Description

Diazabicycloalkane Gegenstand der Erfindung sind neue Diazabicycloalkane und ein Verfahren zu ihrer Herstellung.
s wurde gefunden, daß man neue Diazabicycloalkane erhält, wenn man Oxocarboneäuren der Formel R-CO-(CH2)n-COOH wobei R einen gegebenenfalls substituierten aliphatischen, aromatisohen, araliphatischen oder heterooyolisohen Rest - wobei letzterer gegebenenfalls mit einem Benzolring anelliert sein kann -bedeutet und in der die Methylengruppen gegebenenfalls durch einen oder mehrere der votgenannten Reste substituiert sein können und n die Zahl 2 oder 3 bedeutet, gegebenenfalls in Form ihrer funktionellen Derivate mit mindeatens der stöchiometrisch erforderlichen Menge eines Alkylendiamins der Formel H2N- (CH2 ) m-NH-R1 in der R1 gleich oder verschieden von R sein kann und weiterhin für Wasserstoff stehen kann, wobei die Methylengruppen gegebenenfalls durch einen oder mehrere der Reste R1 substituiert sein können, m die Zahl 2, 3 oder 4 bedeutet, gegebenenfalls in Gegenwart eines inerten Lösungsmittels umsetzt.
Das erfindungsgemäße Verfahren sei an folgendem Beispiel erläutert: Die erfindungsgemäß herstellbaren neuen Diazabicycloalkane entsprechen der allgemeinen Pormel worin R, R1, n und m die oben angegebene Bedeutung besitzen und in der die Methylengruppell in der oben angegebenen Weise substituiert sein können.
Es war nicht zu erwarten, daß das Verfahren der Erfindung einheitlich und in guter Ausbeute zu den obengenannten Diazabicycloalkanen führt, da die t- oder #-Ketosäuren infolge ihrer zwei funktionellen Gruppen und ebenso die Alkylendiamine wegen ihrer zwei funktionellen Gruppen zu den verschiedenartigsten Reaktionen Anlaß geben können. bo bilden beispielsweise sarbonsäurederivate mit Athylendiamin die 2-lmidazoline, eine Reaktion, die auch beim Lävulinsäureäthylester-äthylenketal ts. 98, 3652 t1965)J durchgeführt werden konnte.
γ-Ketosäuren liefern mit aromatischen Aminen die #4-Homocarbostyrile[(B. 90, 29 (1957); B.90, 2319 (1957)]. Die Umsetzung von γ-Ketosäurenitrilen mit Äthylendiamin führt zu einer andersartigen syclisierung, nämlich zu 2,3-Dihydro-(7H)-imidazo-[1,2-a]-pyrrolen (DAS 1 1u6 3327.
Als gegebenenfalls substituierte aliphatische Reste (R, R1) sind insbesondere geradkettige oder verzweigte Alkylreste mit 1-25, vorzugsweise 1-14 Kohlenstoffatomen zu verstehen, die gegebenenfalls durch Hydroxy oder Alkoxy (vorzugsweise 1-4 Kohlenstolfatome) substituiert sein können.
Gegebenenfalls substituierte aromatische weste (X, R1) enthalten bis zu 14, vorzugsweise 6, 10 oder 12, Kohlenstoffatome im ringsystem und können gegebenenfalls durch niedere Alkyl-oder Alkoxyreste (vorzugsweise 1-4 Kohlenstoffatome) oder durch Halogene (vorzugsweise fluor, Chior, Brom) substituiert sein.
Gegebenenfalls substituierte araliphatische neste (R, R1) enthalten im aromatischen eil bis zu 10, vorzugsweise 6, sohlenstoffatome und in der aliphatischen Kette, die gegebenenfalls durch Ob substituiert sein kann, 1-4, vorzugsweise 1 oder 2, Kohlenstoffatome; der aromatische eil kann gegebenenfalls durch niederes alkyl, niederes Alkoxy (vorzugsweise 1-4 Kohlenstoffatome sowie durch Halogen (vorzugsweise Fluor, Chlor, Brom) substituiert sein.
Heterocyclische Reste (R, R1) sind solche mit vorzugsweise 5,6 oder 7 Ringgliedern im Heteroringsystem und mit Stick stoff, Sauerstoff oder Schwefel als Heteroatomen. Bevorzugte heterocyclische verbindungen enthalten bis zu 3 Stickstoff stome oder 1 Stickstoffatom zusammen mit einem Sauerstoff oder Schwefelatom oder aber nur 1 Sauerstoff oder Schwefelstof Als Substituenwen am heterocyclischen ringsystem kommen niedere Alkyl- und Alkoxygruppen sowie Halogenatome in de tracht, wobei die genannten Reste. den oben angegebenen Bedeutungsumfang besitzen. können.
Als funktionelle Derivate der Uxocarbonsäuren kommen beispielsweise deren Ester mit niederen aliphatischen Alkoholen oder Phenolen aber auch Halogenide, wie Chloride oder Bromide, primäre Amide, Anhydride mit niederen aliphatischen Carbonsäuren (gemischte Anhydride) und innere Anhydride wie die Lactone der Oxocarbonsäuren, wie Angelicalacton infrage Für die als Ausgangsmaterial verwendeten - oder #-Oxocarbonsäuren seien beispielsweise Lävulinsäure, {-Methyllavulinsäure, #Äthylläuvulinsäure, #,#-Dimethyllävulinsäure, #-Propyllävulinsäure, #-Nonyll#vulinsäure, #-Undecyllävulinsäure, γ-Ketostearinsäure, γ-Ketobehensäure, α-Methyllävulinsäure, α-Äthyllävullinsäure, α-Propyllävulinsäure, α-Isobutyllävulinsäure, α,α-Dimethyllävulinsäure, ß-Methyllävulinsäure, ß,ß-Dimethyllävulinsäure, ß,#-Dimethyllävulinsäure, #-Cyclohexyllävulinsäure, 2-Ketocyclopentylessigsäure, 2-Ketocyclohexyl-essigsäure, Benzylpropionsäure, Chlorbenzoylpropionsäure, Brombenzoylpropionsäure, Methylbenzoylpropionsäure, Propylbenzoylpropionsäure, Methoxybenzoylpropionsäure, #-Phenyllävulinsäure, #-Benzyllävulinsäure, #-Methylbenzyllävulinsäure, #-Chlorbenhzyllävulinsäure, #-Methoxybenzyllävulinsäure, γ-Acetyl-ß-phenylbuttersäure, Acetophenon-o-carbonsäure, Propiophenon-o-carbonsäure, Butyrophenon-o-carbonsäure, Isobutyrophenon-o-carbonsäure oder (2-Acetylphenyl)-essigsäure, genannt.
Als alkylendiamine der Formel H2N-(CH2)m-NH-R1, die als Ausgangsstoffe verwendet werden, seien vorzugsweise genannt: 1,2-Äthylendiamin, 1,2-Propylendiamin, 1,3-Propylenediamin, 1,2-Butylendiamin, 1,3-Butylendiamin, 1,4-Butylendiamin, 1-Amino-2-methykamino-äthan, 1-Amino-2-phenylaminoäthan, 1-Amino-2-cyclohexyl-aminoäthan, 1-Amino-2-pyridyl-(2)-aminaäthan, 1-Amino-2-pyridyl-(4)-aminoäthan, 1-Amino-1-phenyl-2-phenylaminoäthan, 1-amino-3-methylaminopropan, 1-Amino-3-phenylamino-propan, 1-Phenyl-1,2-äthylenediamin, 1.p-Chlorphenyl-1,2-äthylendiamin, 1,2-m-Chlorophenyl-1,2-äthylendiamin, 1,2-o-Chlorophenyl-1,2-äthylendiamin, 1-Bromphenyl-1,2-äthylendiamin, 1.p-Methylphenyl-1,2-äthylendiamin, 1.m-Methylpehnyl-1,2-äthylendiamin, 1.o-Äthylphenyl-1,2-äthylendiamin, 1.p-Methoxyphenyl-1,2-äthylendiamin, 1.m-Methoxyphenyl-1,2-äthylendiamin, 1.o-Methoxyphenyl-1,2-äthylendiamin, 1-Cyclohexyl-1,2-äthylendiamin, 1-Methyl-1-phenyl-propylendiamin-(1,3), 2-Phenyl-propylendiamin-(1,3), 2,2-Dimethyl-propylendiamin-(1,3), 2-Benzyl.propylendiamin-(1,3), 2-Pyridyl-äthylendiamin oder 2-Thienyläthylendiamin 2-Mninoanilin und 2-Aminomethylanilin.
Als Verdünnungsmittel kommen gegen die Reaktionskomponenten inerte organische Lösungsmittel infrage, z3. Äther, wie Dibutyläther, Dioxan, Tetrahydrofouran oder Anisol, sowie Wasser, Alkohole, wie Äthanol, Methanol, Isobutanol und Kohlenwasserstoffe, wie Benzol, Toluol oder Nitrobenzol.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann durch Zusammengeben der Komponenten bei Raumtemperatur und anschließendes Erhitzen vorzugsweise in einem inerten Lösungsmittel, durchgeführt werden. Die Umsetzung erfolgt im allgemeinen im Temperaturbereich von etwa 20 bis etwa 20000, vorzugsweise etwa 80 bis etwa 150°C.
Nach dem Erhitzen fallen die Reaktionsprodukte durch Einengen an. bis werden am besten durch Destillation isoliert. Die Reaktionskomponenten werden im allgemeinen in äquimolaren Mengen eingesetzt. Um jedoch bessere Ausbeuten zu erzielen, kann es gegebenenfalls zweckmäßig sein, das Alkylendiamin in einen Überschuss bis zu etwa 50 % anzuwenden. nach beendeter Umsetzung kann das überschüssige bzw. nicht umgesetzte Alkylendiamin durch Destillation wiedergewonnen werden. babei kann man die Reaktion auch stufenweise so vornehmen, daß man zuerst bei Raumtemperatur ein Ketocarbonsäureaminoalkylamid bildet und anschließend durch Erhitzen die Cyclisierung bewirkt.
Die verfahrensgemäß erhältlichen Diazabicycloalkane bilden mit anorganischen oder organischen Säuren, wie Salzsäure, Schtefelsäure, Methansulfonsäure, Phosphorsäure, Essigsäure, Milchsäure, Fumarsäure, nernsteinsäure, Weinsäure, Naphthalindisulfonsäure oder Cyclohexylsulfaminsäure beständige meist kristallisierte Salse.
Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhältlichen neuen Verbindungen können zur Herstellung von Pflanzenschutzmitteln Verwendung finden, aber auch direkt als solche verwendet werden bzw. als Kunswtstoffhilfsprodukte eingesetzt werden.
Die Temperaturangaben in den Beispielen beziehen sich auf °C.
Beispiel 1 200 g Lävulinsäureäthylester werden mit 3uO g 1,3-Propylendiamin und 4u0 ml Alkohol 8 Stunden auf 130 - 1400 erhitzt.
Nach dem eindampfen und Destillieren i.V. erhält man 199 g 6-Methyl-9-oxo-diazobicyclo[4,3 ,0J-nonan der Formel vom Kp0,3 128° (F. 37-40°) (roh) Hydrochlorid F. 178-179°.
Beispiel 2 100 g Lävulinsäure werden mit 15u g 1,3-Prepylendiamin in 200 ml ethanol 12 Stunden auf 170-180°C erhitzt. Nach dem Eindampfen und Destillieren erhält man 108 g 6-methyl-9-oxo-1,5-diazobicyclo[4,3,0]-nonan, Kp.0,4 130°.
Beispiel 3 Nach der in Beispiel T beschriebenen Methode erhält man durch Umsetzung von 100 g Lävulinsäureäthylester mit 200 g 1-Amino-3-methylaminopropan 91 g 5,6-Dimethyl-9-oxo-1,5-diazobicyclo[4,3,0]-nonan, Kp0,3 110-115°, F. 64-65° (aus Benzol/Petroläther).
Beispiel 4 In entsprechender Arbeitsweise erhält man aus 100 g Lävulinsäureäthylester und 150 g Äthylendiamin 83,5 g 5-methyl-8-oxo-1,4-diazobicyclo[3,3,0]-octan der Formel vom Kp0,4 108-112°.
Beispiel 5 In entsprechender Arbeitsweise erhält man aus 100 g Lävulinsäureäthylester und 200 g 1,2-Peopylendiamin 74,8 g eines Gemisches von 2,5-Dimethyl- und 3,5-Dimethyl-8-oxo-1,4-diazobicyclo[3,3,0]-octan vom Kpo,35 90-96°.
Beispiel 6 In entsprechender Arbeitsweise erhält man aus 100 g Lävulinsäureäthylester und 130 g 1,4-Diaminobutan 97 g 7-Methyl-10-oxo-1,6-diazobicyclo[5,3,0]-decan der Formel vom Kp0,5 1500, F. 118.1190 tau Benzol).
Beispiel 7 in entsprechender Arbeitsweise erhält man aus 50 g Lävulinsäureäthylester und 95 g N-Phenyl-äthylendiamin 32 g 5-Methyl-4-phenyl-8-oxo-1,4-diazobicyclo[3,3,0]-octan, Kp0,3 168-174° VI F. 64-64,5°.
Entsprechend werden 5-methyl-4-(p-chlorphenyl)-8-oxo-diazabicyclo[3,3,0]-octan, Kp0,2 178-180°, 5-Methyl-4-(m-methylphenyl)-8-oxo-diazabicyclo[3,3,0]-octan, Kp0,2 176-178°, 5-Methyl-4-(o-methoxyphenyl)-8-oxo-diazabicyclo[3,3,0]-octan, Kp0,3 184-186° 5-Methyl-4-(2-thienyl)-8-oxo-diazabicyclo[3,3,0]-octan, Kp0,2 174-176°, 5-methyl-4-(2-pyridyl)-8-oxo-diazabicyclo[3,3,0]-octan, Kp0,2 178-180°, 5-Methyl-4-(2-pyridyl)-8-oxo-diazabicyclo[3,3,0]-octan, Kp0,2 178-182°, hergestellt.
Beispiel 8 In entsprechender Arbeitsweise erhält man aus 84 g Lävulensäureäthylester und 183 g N-(ß-(Phenyläthyl)-äthylendiamin 135 g 5-Methyl-4-(ß-phenyläthyl)-8-oxo-1,4-diazobicylco-[3,3,0]-octan, Kp.0,3 165-170°.
Entsprechend werden 5-Methyl-4-[ß(p-chlorophenyl)-äthyl]-8-oxo-1,4-diazobicyclo-[3,30]-octan, Kp0,3 180-182°, 5-Methyl-4-[ß(p-methoxyphenyl)-äthyl]-8-oxo-1,4-diazobicyclo-[3,3,0]-octan, Kp0,3 182-185°, 5-Methyl-4-[ß(p-methylphenyl)-äthyl]-8-oxo-1,4-diazobicyclo-[3,3,0]-octan, Kp0,3 177-178° hergestellt.
Beispiel 9 In enteprechender Arbeitsweise erhält man aus 30 g Lävulinsäureäthylester und 40 g N-Decyl-äthylendiamin 34,8 g 4-Decyl-5-methyl-8-oxo-1,4-diazabicyclo[3,3,0]-octan, Kp0,2 178-180°.
Beispiel 10 In entsprechender Arbeitsweise erhält man aus 55 g Lävulinsäureäthylester und 93 g N-(ß-Hydroxyäthyl)-propylendiamin-(1,3) 56,8 g 5-(ß-Hydroxyäthyl)-6-methyl-9-oxo-1,5-diazabicyclo[4,3,0]-nonan, Kp0,2 170°, F. 82-83°.
Beispiel 11 In entsprechender Arbeitsweise erhält man aus 40 g ß-Benzoylpropionsäureäthylester und 80 g Propylendiamin 21,2 g 6-Phenyl-9-oxo-1,5-diazobicyclo[4,3,0]-nonan, Kp0,3 170-172°, F. 133°.
Entsprechend werden 6-(p-Chlorophenyl)-9-oxo-1,5-diazobicyclo[4,3,0]-nonan, Kp0,3 185-188°, 6-(m-Bromphenyl)-9-oxo-1,5-diazobicyclo[4,3,0]-nonan, Kp0,3 195-197°, 6-(p-Methylphenyl)-9-oxo-1,5-diazobicyclo[4,3,0]-nonan, Kp0,3 180-182°, 6-(p-Methoxyphenyl)-9-oxo-1,5-diazobicyclo[4,3,0]-nonan, Kp0,3 192-195°, 6-(2-Thienyl)-9-oxo-1,5-diazobicyclo[4,3,0]-nonan, Kp0,3 172-174°, 6-(2-Pyridyl)-9-oxo-1,5-diazobicyclo[4,3,0]-nonan, Kp0,3 182-184°, 6-(2-Pyridyl)-9-oxo-1,5-diazobicyclo[4,3,0]-nonan, Kp0,3 183-186°, hergestellt.
Beispiel 12 In entsprechender Arbeitsweise erhält man aus 35 g 4-scetylbuttersäureäthylester und 70 g Athylendiamin 27,3 g 6-xethyl-2-oxo-1,7-diazobicyclo[4,3,0]-nonan, F. 78-80° der Formel Beispiel 13 50 g Lävulinsäurechlorid werden zu einer Lösung von 100 g 1,3-Isopropylendiamin in 400 ml Toluol gegeben und anschließend 8 Stunden auf 110-120° erhitzt. Nach dem Eindampfen nimmt man Chloroform und Wasser auf, trennt die organische Phase ab und dampft sie i.Y. ein. Der nückstand wird destilliert. Man erhält 35 g 6-Methyl-9-oxo-1,5-diazobicyclo[4,3,0]-nonan, Kp0,4 130°.
Beispiel 14 50 g α-Angelicalacton werden mit 75 g Propylendiamin in 200 ml Toluol 8 Stunden auf 1200 erhitzt. Nach dem Eindampfen und Destillieren i.V. erhält man 41 g 6-Methyl 9-oxo-1,3-diazabicyclo[4,3,0]-nonan, Kp.0,4 130°.

Claims

Patentansprüche:

1. Diazobicycloalkane der Formel worin R und R 1 gleich oder verschieden sind und R einen gegebenenfalls substituierten aliphatischen, aromatischen, araliphatischen oder heterocyclischen Reet - wobei letzterer gegebenenfalls mit einem Benzolring anelliert sein kann - bedeutet und in der die Methylengruppen gegebenenfalls durch einen oder mehrere der Reste R bzw. R1 substituiert sein können, R1 weiterhin für Wasserstoff stehen kann, n die Zahl 2 oder 3 und m die Zahl 2, 3 oder 4 bedeutet.

2. Verfahren zur Herstellung von Diazabicycloalkanen, dadurch gekennzeichnet, daß man Oxocarboneäuren der Formel R-CO-(CH2)n-COOH wobei R einen gegebenenfalls substituierten aliphatischen, aromatischen, araliphatischen oder heterocyclischen Rest - wobei letzterer gegebenenfalls mit einem Benzolring anelliert sein Bann- bedeutet und in der die Nethylengruppen gegebenenfalls durch ein oder mehrere der vorgenannten Reste substituiert sein können und n die Zahl 2 oder 3 bedeutet, gegebenenfalls in Form ihrer funktionellen Derivate mit mindestens der stöchiometrisch erforderlichen Menge eines Alkylendiamins der Formel H2N-(CH2)m-NH-R1 in der R1 gleich oder verschieden von R sein kann und weiterhin fUr Wasserstoff stehen kann, wobei die Methylengruppen gegebenenfalls durch einen oder mehrere der Reste R1 substituiert sein können, m die Zahl 2, 3 oder 4 bedeutet, gegebenenfalls in Gegenwart eines inerten Lösungsmittels umsetzt.