DE961086C - Verfahren zur Herstellung von Oxazolidonen-(2) - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

AUSGEGEBEN AM 4. APRIL 1957

DEUTSCHES PATENTAMT

PATENTSCHRIFT

KLASSE 12p GRUPPE 3 INTERNAT. KLASSE C07d

S 32274 IVbI is p

Marcel-Jean Viard, Bois-Colombes, Seine (Frankreich) ist als Erfinder genannt worden

Societe Anonyme des Manufactures des Glaces et Produits Chimiques de Saint Gobain, Chauny & Cirey, Paris

Verfahren zur Herstellung von Oxazolidonen-(2)

Patentiert im Gebiet der Bundesrepublik Deutsdiland vom 21. Februar 1953 an Patentanmeldung bekanntgemacht am 11. Oktober 1956

Patenterteilung bekanntgemacht am 21. März 1957 Die Priorität der Anmeldung in Frankreich vom 25. Februar 1952 ist in Anspruch genommen

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von Oxazolidonen-(2) von der allgemeinen Formel

C .H.2 —

CCK

in der R ein Wasserstoffatom oder einen aliphatischen, aromatischen oder aliphatischraromatischen Kohlenwasserstoffrest bedeutet, der auch substituiert sein kann.

Es ist bereits vorgeschlagen worden, Oxazolidone-(2) durch Einwirkung von Silberkarbonat oder Natriumkarbonat auf Bromäthylamin-bromhydrat herzustellen [vgl. Gabriel, »Berichte der deutschen chemischen Gesellschaft«, Bd. 30, S. 2494 (1897), und Bd. 38, S. 2410 (1905)]. In jüngerer Zeit ist vorgeschlagen worden, Oxazolidone-^) durch Einwirkung eines Alkylkarbonats auf Aminoalkohole herzustellen. Diese bekannten Verfahren bedingen die Verwendung von sehr teuren Ausgangsstoffen und führen nicht zu befriedigenden Ausbeuten.

Demgegenüber ermöglicht das Verfahren gemäß der Erfindung eine in industriellem Maßstab mögliche Herstellung der oben gekennzeichneten Oxazolidone.

Dieses Verfahren besteht darin, daß Ammoniumoder Alkalibicarbonate auf Alkalisalze der Schwefelsäureester der substituierten oder nicht substituierten

Äthanolamine bei höchstens yo° zur Einwirkung gebracht werden.

Die Reaktion kann als in zwei aufeinanderfolgenden Phasen verlaufend angesehen werden:

P TT PTT

VvXl₂ VyXl₉

j j +NaHCO₃ >

SO₄Na NHR

i. Fixierung des Alkalibicarbonate an der Amingruppe des Alkalisalzes des Athanolaminschwefelsäureesters unter Bildung eines Alkalisalzes einer substituierten Carbamidsäure und eines Wassermoleküls:

+ H₂O

SO₄Na RN-COONa

(I)

2. Abspaltung eines Moleküls von neutralem Alkali- | Entstehung eines Oxazolidons-(2): 10 sulfat und Ringbildung des Restes des Moleküls unter :

CH,

-CH₉

SO₄Na₂ C Hg — C H2 χ

:NR

(Π)

SO₄Na RN-COONa

CO'

Der Verlauf dieser Reaktionsphase wird durch eine mittels eines Alkalihydroxydcarbonats oder -bicar-

Temperaturerhöhung begünstigt.

Das Alkalisalz des Äthanolaminschwefelsäureesters kann in beliebiger, geeigneter Weise hergestellt werden, vorzugsweise durch Neutralisierung des sauren Esters

CH₉

-CH₂

+ CO₃Na₂ ·

SO₄H NHR

so daß unmittelbar hierauf die Reaktionen (I) und (II) des neuen Verfahrens folgen können. Die Neutralisation durch ein Alkalibicarbonat bonats.

Im Zuge der Neutralisierung durch ein Alkalicarbonat entsteht gleichzeitig das Alkalisalz des Äthanolaminschwefelsäureesters und ein Alkalibicarbonat gemäß der Reaktion

CHR-CH₂

j + CO₃NaH (III)

SO₄Na NHR

erfordert, um das gleiche Ergebnis zu erzielen, die Anwendung von 2 Molekülen Bicarbonat. In diesem Falle ergibt sich die folgende Gesamtgleichung:

CH₉

S O, H

-CH₂
NHR

+ 2CO₃NaK = 5O₄Na₂ + CO₂ + 2H₂O + CH₂-

O CO'

(IV)

In der Praxis erfolgt die Bildung der Oxazolidone-(2) aus den sauren Schwefelsäureestern des Äthanolamins leicht durch Erhitzung dieser Körper mit dem Alkalicarbonat oder -bicarbonat in den erforderlichen anteiligen Verhältnissen, d. h. von 1 Molekül neutralem Alkalicarbonat auf 1 Molekül Schwefelsäureester oder von 2 Molekülen Alkalibicarbonat auf 1 Molekül Schwefelsäureester in wäßriger Lösung bei Temperaturen zwischen 40 und 70°. Die Erhitzung muß stufenweise erfolgen, um das Entweichen von Kohlensäure (außer jener Mengen, die normalerweise bei der Reaktion (IV) entstehen) zu verhindern. Wenn man zu schroff erhitzen würde, insbesondere bei sauren, aus Aminen abgeleiteten Estern, bei denen die Bildung des Carbonate verhältnismäßig langsam erfolgt, so könnte ein Teil des Bicarbonats dissoziieren und das neutrale Carbonat entstehen, das nicht mehr mit dem Alkalisalz des Esters im Sinne der Reaktion (I) in Reaktion treten kann, da in diesem Falle das Bicarbonat erforderlich ist. Hieraus ergäbe sich erne verringerte Ausbeute.

Um diese Schwierigkeiten zu vermeiden, ist es, wenn das Alkalisalz des Schwefelsäureesters im gleichen Arbeitsgang durch Neutralisierung des sauren Schwefelsäureesters durch ein neutrales Carbonat oder ein Alkalihydroxyd gebildet wird, zweckmäßig, eine kleine Menge an Bicarbonat zuzusetzen, um den Verlust hieran auszugleichen, der im Zuge der Reaktion (III) eintreten kann.

Die Dauer der Reaktionen zur. Bildung der Oxazolidone gemäß der Erfindung ist je nach den Ausgangsstoffen verschieden und kann zwischen 12 und 24 Stunden schwanken.

Das Reaktionsprodukt stellt eine wäßrige Flüssigkeit dar, aus der sich alsbald Alkalisulfatkristalle ausscheiden, die durch Abnutschen abgetrennt und mit einer gesättigten Lösung von Alkalisulfat gewaschen werden. Das Filtrat und die Waschwässer werden miteinander vereinigt und vorzugsweise unter Vakuum abgedampft. Das erhaltene trockne Erzeugnis, welches noch Alkalisulfat enthält, wird, vorzugsweise in der Wärme, durch Lösungsmittel für die Oxazolidone-^), in denen die Alkalisulfate unlöslich sind, wie z. B. Alkohol, Benzin, Dichloräthan oder Dichloräthylen, extrahiert.

Wenn ohne Beachtung entsprechender Vorsichtsmaßnahmen gearbeitet wird, so können mehr oder weniger große anteilige Mengen an Äthanolaminen und Harnstoffen gebildet werden, die (praktisch in dem gleichen Grade löslich) in den angewendeten Lösungsmitteln sind wie die Oxazolidone-^), so daß in diesem Falle viskose, nicht kristallisierbare Erzeugnisse erhalten werden, deren Trennung sehr schwierig ist. In diesem Zusammenhange ist zu bemerken, daß sich als Lösungsmittel, wenn es sich um nicht substituiertes Oxazolidon-(2) handelt, besonders gut Dichloräthylen eignet, weil es die genannte Verbindung in der Wärme sehr gut löst, während der Harnstoff unlöslich bleibt.

Die durch Verdampfung des Lösungsmittels erhaltenen rohen Oxazolidone-(2) können durch Kristallisation oder fraktionierte Destillation unter sehr hohem Vakuum gereinigt werden. Die Auswahl des für die Reaktion zu verwendenden Alkalisalzes des Schwefelsäureesters des Äthanolamins ist nicht ohne Bedeutung. Die Kaliumsalze besitzen im Vergleich zu den anderen Alkalisalzen den Vorteil, daß sie besonders gut löslich sind und es demzufolge möglich ist, in einer konzentrierten Lösung zu arbeiten. Auch Ammoniumsalze erweisen sich als geeignet. In diesem Falle ist es bequem und wirtschaftlich, wenn der Äthanolaminschwefelsäureester in einer Ammoniaklösung gelöst und die so hergestellte Lösung anschließend durch einen Strom von Kohlendioxyd gesättigt wird.

Nachstehend wird eine Reihe von Ausführungsbeispieleri des Verfahrens gemäß der Erfindung gegeben.

Beispiel 1

141 g (1 Mol) in 200 ecm Wasser gelöster Äthanolaminschwefelsäureester und 106 ecm einer 37,8°/„igen Natronlauge werden unter Aufrechterhaltung einer Temperatur von 10 bis 12° gemischt.

Der erhaltenen klaren Lösung des Natriumsalzes des Äthanolaminschwefelsäureesters werden 90 g Natriumbicarbonat zugesetzt. Hierauf wird 8 Stunden lang auf 40⁰ und 10 bis 12 Stunden lang auf 70⁰ erhitzt. Nach Eindampfen zur Trockne, Aufnahme des Rückstandes durch Dichloräthan und Auskristallisation des in dem Dichloräthan gelösten Produktes erhält man 79 g (90% der Theorie) Oxazolidon-(2). 35

Beispiel 2*

141 g Äthanolaminschwefelsäureester werden mit 350 g einer Ammoniaklösung von 22 % gemischt. Die Mischung wird auf 50⁰ erwärmt und ein Strom von CO₂ hindurchgeleitet, bis eine Gewichtserhöhung um etwa 55 bis 60 g erzielt worden ist. Die Masse wird dann 10 Stunden lang auf einer Temperatur von 50° gehalten und während dieser Zeit weiter ein schwacher Strom von CO₂ eingeleitet. Nun wird 4 Stunden lang auf 6o° und anschließend 4 Stunden lang auf 70° erwärmt. Das Reaktionsgemisch wird gemäß Beispiel 1 unter Verwendung von Dichloräthylen als Lösungsmittel aufgearbeitet und das

So Oxazolidon-(2) in 92%iger Ausbeute gewonnen.

Beispiel 3

In ein mit einem Rührwerk ausgerüsteten Gefäß werden bei Zimmertemperatur eingebracht:

Monoäthanolaminschwefelsäureester 141 g (1 Mol)

Kaliumcarbonat (98 %iges) 141 g (1 Mol)

Wasser 200 g

Es ergibt sich eine klare Lösung, diese wird langsam auf 50⁰ erwärmt, wobei darauf zu achten ist, daß keine Kohlensäure frei wird. Diese Temperatur der Reaktionsmasse (50°) wird 4 Stunden lang aufrechterhalten. Nunmehr werden 14 g Kaliumbicarbonat zugegeben und weitere 12 Stunden auf 50⁰ gehalten.

Nach dem Abkühlen kristallisiert das Kaliumsulfat aus. Dieses wird abgenutscht und mit einer kleinen Menge gesättigter Kaliumsulfatlösung gewaschen. Das Filtrat und das Waschwasser werden vereinigt und unter Vakuum zur Trockne eingedampft.

Es ergibt sich eine kristalline Masse, die in der Wärme mit Dichloräthan extrahiert wird.

Durch Abkühlung der Dichloräthanlösung erhält man 83 g bei 92° schmelzendes Oxazolidon-(2). Die Ausbeute beträgt 94% der Theorie.

Beispiel 4

In einen mit einem Rührwerk und einem Ableitungsrohr ausgerüsteten Behälter werden 185 g Natriumbicarbonat, 250 g Wasser und 141 g Äthanolaminschwefelsäureester gegeben. Es ergibt sich sofort eine heftige Entwicklung von CO₂, die nach ι bis 2 Stunden aufhört. Dann wird stufenweise etwa 15 Stunden lang bis auf 50⁰ und dann 4 bis 5 Stunden lang bis auf 70⁰ erwärmt. Das Reaktionsgemisch wird gemäß Beispiel 1 unter Verwendung von Alkohol als Lösungsmittel aufgearbeitet. Die Ausbeute an Oxazolidon-(2) beträgt 90%.

Beispiel 5

In eine Mischung von 113 g Natriumcarbonat und 250 ecm Wasser werden bei Zimmertemperatur 141 g Äthanolaminschwefelsäureester eingetragen. Man beläßt das Reaktionsgemisch 3 oder 4 Stunden lang in Ruhe, worauf 15 g Natriumbicarbonat zugesetzt werden. Nunmehr wird etwa 10 Stunden lang auf 40⁰ und dann 6 bis 7 Stunden lang auf 70⁰ erhitzt. Nach dem Abkühlen wird das Reaktionsgemisch gemäß Beispiel 1 aufgearbeitet, indem das Alkalisulfat abgenutscht, die wäßrige Lösung in Vakuum verdampft und der Rückstand durch ein Lösungsmittel aufgenommen wird. Es ergibt sich eine Ausbeute von etwa 90% an Oxazolidon-(2).

Beispiel 6

Eine Lösung von 150 g Natriumcarbonat in 200 g Wasser wird auf 50° erwärmt und langsam während etwa 3 Stunden unter Rühren eine Lösung von 155 g (1 Mol) Methyläthanolaminschwefelsäureester

HO-SO₂-O- CH₅, — CH₉ — NH -r- CH,

in 150 g Wasser eingetragen. Hierauf wird die Masse etwa 15 frs 20 Stunden lang auf einer Temperatur von 50° gehalten. Es ergibt sich eine Flüssigkeit, die Kristalle in Suspension enthält, welche abgenutscht werden. Die filtrierte Flüssigkeit wird unter Vakuum eingedampft. Die abgenutschten Kristalle werden ihrerseits mit Alkohol gewaschen und die alkoholische Flüssigkeit dem Verdampfungsrückstand der wäßrigen Flüssigkeit zugesetzt. Nunmehr wird die Mischung

zur Trockne eingedampft und der Rückstand durch Alkohol aufgenommen, wodurch das N-Methyloxazolidon-(2) gelöst und eine weitere Menge an Natriumsalz abgetrennt wird. Das erhaltene N-Methyloxazolidon-(2) hat folgende Konstitutionsformel:

CH₂— CH₂ \

I )n-ch₃

- CO

Beispiel η

Zu 185 g (1 Mol) Monoschwefelsäureester des Diäthanolamins von der Formel

OHCH₂-CH₂-NH-CH₂Ch₂-SO₄H

werden langsam 255 g einer Ammoniaklösung von 22% zugesetzt, was 3 Molekülen Ammoniak entspricht. In die erhaltene Lösung werden 72 g Kohlensäure eingeleitet. Hierauf wird die Mischung auf 40° erwärmt und diese Temperatur 15 bis 18 Stunden lang aufrechterhalten. Nach dem Abkühlen wird das Ammoniumsulfat durch Abnutschen abgetrennt und mit Alkohol gewaschen. Das Filtrat und die Waschwässer werden zur Trockne eingedampft. Es ergeben sich 136 g rohes N-Äthanoloxazolidon-(2) in Form einer leicht bräunlichen, viskosen Flüssigkeit, die noch kleine Mengen an Sulfat enthält. Dieses Rohprodukt kann so wie es ist für die späteren Reaktionen verwendet werden. Es kann nur schwierig durch Destillation gereinigt werden, weil es die Neigung besitzt, sich zu zersetzen und zu verharzen. Um eine zu lange Einwirkung der Wärme zu vermeiden, kann man jedoch kleinere Mengen in 6o°/₀iger Ausbeute unter 0,5 mm Quecksilber bei 170⁰ destillieren.

Beispiel 8 ¹J₂ Mol) Schwefelsäureester des Phenyl-

108,5 g
äthanolamins von der Formel

HO · SO₂ — O · CH₂-CH₂-NH-C₆- H₅,

die in 200 ecm Wasser gelöst sind, werden durch stufenweise Einwirkung einer 20 g Ätznatron enthaltenden Natronlauge in das Natriumsalz übergeführt. Der so erhaltenen Lösung werden 50 g Natriumbicarbonat zugesetzt. Die Mischung wird 2 bis 3 Stunden lang auf 45⁰ und dann 20 Stunden lang auf 60° erwärmt. Es büdet sich ein Niederschlag, der abgenutscht wird. Die Flüssigkeit wird zur Trockne verdampft und der Rückstand mit Alkohol extrahiert. Durch Verdampfung des Alkohols erhält man 70 g rohes kristallisiertes N-Phenyloxazolidon-(2) von leicht grünlicher Farbe und einem Schmelzpunkt von 117°. Durch Umkristallisieren und Entfärbung durch Tierkohle lassen sich 65 g weiße Kristalle mit einem Schmelzpunkt von 123° erhalten. Das erhaltene N-Phenyloxazolidon-(2) hat die folgende Konstitutionsformel:

C xio —

) N-C⁶H⁵

co-

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE:

   i. Verfahren zur Herstellung von Oxazolidonen-(2), dadurch gekennzeichnet, daß in wäßriger Lösung bei mäßigen Temperaturen von höchstens 70⁰ Alkali- oder Ammoniumbicarbonate auf Alkali- oder Ammoniumsalze von Schwefelsäureestern von Aminoalkoholen der allgemeinen Formel

   RNHCH₂CH₂SO₄M ,

   in der M das Metall oder die Ammoniumgruppe und R ein Wasserstoffatom oder aliphatische Aryl- oder Alkarylradikale, die auch substituiert sein können, darstellt, 12 bis 24 Stunden lang zur Einwirkung gebracht, daß die Oxazolidone-(2) und die Nebenprodukte der Reaktion durch Abnutschen der wäßrigen Flüssigkeit von den Alkalisulfatkristallen, Verdampfung der wäßrigen Flüssigkeit zur Trockne und Extraktion des Rückstandes durch ein Lösungsmittel für Oxazolidone-^) abgetrennt und aus dieser Lösung die Oxazolidone-^) durch Kristallisation oder Destillation unter Vakuum in reinem Zustande gewonnen werden.
2. 2. Ausführungsform des Verfahrens nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß in Gegenwart eines geringen Überschusses an Alkalibicarbonat über die theoretische Menge hinaus gearbeitet wird.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß Ammoniumbicarbonat verwendet wird, welches in der Reaktionsmasse durch aufeinanderfolgenden Zusatz von Ammoniaklösung und Kohlensäure gebildet wird.

   In Betracht gezogene Druckschriften: Ber. dtsch. ehem. Ges., Bd. 30, 2494 u. 2495 (1887); Bd. 38, 2410 (1905);
   USA.-Patentschrift Nr. 2 437 390.

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