Способ получения галоидангидридов ы-замещенной ацилкарбаминовой кислоты

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

307566

Сова Советских

Социалистичесиих

Республин

Зависимый от патента ¹

Заявлено 27.Ч111.1969 (¹ 1358108/23-4)

Приоритет 27ХП1.1968, ¹ P 1793287.5, ФРГ 11ПК С 07с 125/00

Комитет по делам иаобретеиий и открытий при Совете Министров

СССР

УДК 547.495.1.07 (088.8) Опубликовано 21.VI.1971. Бюллетень № 20

Дата опубликованпя описания 20.IX,1971

Аваор изобретения

Иностранец

Ханс Дизельнкеттер (Федеративная Республика Германии) Иностранная фирма

«Фарбенфабрикен Байер АГ» (Федеративная Республика Германии) Заявитель

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГАЛОИДАНГИДРИДОВ

N-ЗАМЕЩЕННОЙ АЦИЛКАРБАМИНОВОЙ КИСЛОТЪ|

Изобретение относится к новому способу получения галоидангидридов N-замещенной ацилкарбаминовой кислоты общей формулы

R>CO — N — COHal,!

Ръ где R< — замещенный алкил, аралкил, алкенил, циклоалкил или арил, R — алкил или алкенил, который может иметь в качестве заместителя галоид, алкокси- или карбоксигруппу, Hal — галоид, которые могут найти применение в качестве промежуточных соединений в синтезе физиологически активных веществ и искусственных материалов.

Известен способ получения хлорангидрида

N-о -хлоралкил-N-ацетилкарбаминовой кислоты, путем взаимодействия 2-метил-Л2-оксазолина или -дигидрооксазолина с фосгеном в среде органического растворителя. Существенным недостатком такого способа является необходимость использования сильнотоксичного фосгена.

Предложенный способ получения галоидангидридов N-замещенной ацилкарбаминовой кислоты заключается в том, что галоидангидрид карбоновой кислоты общей формулы

R>COHal, где К1 и Hal имеют вышеуказанные значения, подвергают взаимодействию с изоцианатом общей формулы КХСО, где Rg имеет вышеуказанное значение, в присутствии в качестве катализатора галогенида одного из следующих металлов Cu, Zn, Hg, Ti, Sn, Sb или веществ, которые в процессе реакции могут быть переведены в указанные галогениды.

Процесс ведут в среде растворителя при тем1О пературе от †1 до + 150 С.

Процесс согласно изобретению проходит по следующему уравнению:

R>COHal + R — Х = С = О- -+- R1 — СΠ— N — COHa1, 15 !

К, где Кь R и На! имеют вышеприведенные зп»чения.

Причем, в том случае, когда R> является алкилом, он содержит до 18 атомов углерода, преимущественно 1 — 6. Когда R> представляет собой аралкпл пли арил, он может иметь

2S в качестве заместителя метил, метоксп илп нитрогруппу.

R> преимущественно представляет собой алкпл или алкилен с 1 — 16 атомами углерода, 30 Hal преимущественно обозначает хлор.

31) 7%6

В качестве катализаторов, используемых согласно данному способу, могут быть названы такие, например, как СИС1, HgC1>, SnCI2, SnCl, SbClq, Т1С!, ZnClz, CuBr, ZnBr2. Однако кроме названных, в качестве катализатора могут служить также и другие неорганические соединения этих элементов или органичесС,H.„1 кие соли, например (н=-С.!Н; — СН вЂ” СОО)..S:l или же металлические порошки, например цинковый, которые в реакционной смеси, по крайней мере частично, могут переводиться в галогениды. 1(атализаторы применяются в количествах, составляющих приблизительно

0,01 — 10 вес. % от количества реакционнои смеси, предпочтительно 0,5 — 3 вес.

В качестве кислотных галогенидов карбоновых кислот, пригодными для проведения реакции, являются галогениды, в частности хлорангHilpH+bl Yi бро>|ангидриды заме!ценных алифатических, циклоалифатических либо аралифатических, а также ароматических и етероциклических карбоновых кислот.

Особенно предпочтительными являются гало! ениды алканкарбоновой и алкенкарбоновой кислот. В качестве примеров таких кислотных галогенидов могут быть названы следующие: хлор истый ацетил, бр омистый ацетил, хлорангидриды пропионовой, масляной, изовалериановой, акриловой, метакриловой, фенилуксусной, 4-толилуксусной, гексагидрооензо1!ной, 4-толуиловои, 3-нитро-4-толуиловой и 3-нитро-4-метоксибензойнои кислот.

Могут также применяться дигалогениды дикарооновой кислоты, например хлористый сукцинил, дихлорангидрид фталевой кислоты и дихлорангидрид терефталевой кислоты. При использовании перечисленных хлорангидридов кислоты реагируют оба атома галогена.

В качестве изоцианатов, пригодных для проведения реакции согласно изобретени!о, могут применяться алифатические, при необходимости замещенные изоцианаты, например метил-, этил-, пропил-, аллил-, 2-хлорэтил-, метоксиметил- и гексадецилизоцпанат, которые являются известными соединениями.

B качестве растворителей могут использоваться такие растворители, которые не вступают в реакцшо ни с применяющимся хлорангидридом кислоты, ни с изоцианатом, например замещенные галоидгруппой либо нитрогруппой углеводороды, простые эфиры, сложные эфиры, нитрилы, сульфоны, эфиры сульфоновой кислоты или жидкая двуокись серы.

В простейшем случае способ может проводиться без давления и при комнатной температуре или чуть выше нее путем перемешивания реакционных компонентов и катализатора без применения растворителя с отводом тепла, выделяющегося в процессе реакции, Однако при работе с более низкими температурами или с использованием давления мо5

35 жст возникнуть необходимость в применении летучего при комнатной температуре растворителя, например двуокиси серы. Как правило, работают в температурных границах примерно от — 100 до - -150"С, предпочтительно от — 50 до +80 С.

Г1ри проведении способа хлораш.идриды кислоты и изоцианаты применя!отся предпочтительно в эквимолярных количествах, Прп этом возможно избыпгочпое количество хлорангидрида кислоты, примерно до десятикратного молярного количества. 11оследователь-!!ость проведения добавок обоих компонентов реакции не является сама по себе решающей.

Однако при использовании легко тримеризиру!ощего изоцианата целесообразнее его вводить по каплям в приготовленный заранее раствор или суспензию катализатора в хлорангидриде кислоты, причем хлорангидрид может применяться в избыточном количестве.

1lри определенных условиях является также целесообразным раствор катализатора (в слу-! ае необходимости одновременно вместе с изоцианатом) вводить по каплям в хлорангидрид кислоты.

До начала разделения смеси может оказаться целесообразным удалить или же дезактивировать применяемый катализатор. Это может быть достигнуто, например, путем введения добавок безводного карбоната натрия или ацетата натрия и, в случае необходимости, путем отсасывания. Разделение, соответственно очистка продуктов реакции осущестВляется обычным способом, например путем дестилляции или кристаллизации и отсасызания.

Способ можст проводиться также непрерывно.

Пример 1. В раствор, приготовленный из

2,3 г тетрахлорида олова и 250 г хлористого ацетила, при охлаждении при температуре

20 С в течение 15 лшн из двух капельных Воронок одновременно добавляют по каплям

171,2 г метилизоцианата и затем еще 7 г тетрахлорида олова. Затем после пятнадцатиминутного перемешивання при температуре 20"C добавляют 16 г безводного карбоната натрия, при давлении 12 л!.!! рг. ст. производят отгонку всех (при температуре ванны 30"С) летучих веществ, удаля!от путем отсасывания имеющиеся соли и фильтрат разде,IBIQT Hd фракции В Вакууме, полученном с помощью ivlllcляного насоса.

В результате получено 357 г (88% выход) хлорангидрида N-ацетил-N-метилкарбаминовой кислоты формулы

СНЗ !

СН СΠ— N — COC1 с т. кип. 27 С (0,4 л!м рт. ст.), соответственно

56"С (12 л!л! рт. Вт.); и,," 1,4670.

В инфракрасном спектре ВегцестВа не обнс!" рухкено никаких полос изоцианата, но имелись

307566

Таблица 1

Продолжительность реакции, час

КоличеВыход, (атализатор ство, г

15 Г! р и nt е ч а н и f. " Твердые ката.шзаторы применялись в порошкообразном виде в качестве одноразовой доб вки; нпС! может быль заменен

С..! 5

СН вЂ” СОО 5п; п-С,Н,-

20 цинковый порошок также отличается хорошей эффективность.о. Для улучшения растворимости CuCl в реакционной смеси пришлось использовать добавку 100 мл

СНаС«!.

Таблица 2

Точка плавления, ОС

Точка кипения, =С (лсмpm. cm.) „о

"j3

Выход, "., 59

1,4938

75 (0,2) О Х С̈́—.

CH=CH()z2"

78"

132

П р и м е ч а и и с. " В этом опыте в качестве раствор, сля добавляли приолизительио SO гя.l бензола на каждый моль хлораигидрида иитрокоричной кислоты. через 1 . час застывший продукт реакции раст25 воряют сначала со смесью бепзола и циклогексана, а затем с холодным ацетонитрилом и снова отсасывают. В результате получено

625 г (63",о от теории) «лорангидрида сукцинил-бис-N-метилкарбаминовой кислоты фор30 мулы две полосы карбонила: при 1725 си — 1 и

1765 сл —, спектр ядерного резонанса состоит из двух полос метила: при 2,45 и 3,37 ррт.

В результате обработки аммиаком получают N-ацетилмочевину с т. пл. 219 С.

Пример 2. В результате серии опытов из

83 г хлористого ацетила и 57 г метилизоцианата, аналогично тому, как это описано в примере 1, с применением различных катализаторов получен хлорангидрид N-ацетил-N-метилкарбаминовой кислоты.

Результаты опытов приводяпгся в ",àáë. 1.

Пример 3. Аналогично описанному в примере 1 проводят реакцик. между метилизоцианатом и рядом «лорангидридов кислоты в присутствии тетрахлорида олова.

В табл. 2 показаны полученные хлорангидриды N-ацетил-Я-метилкарбаминовой кислоты R — СΠ— N — COC1. !

СН, С,Н.-и-C;,Í вЂ”, (сн,),сн — сн,— и-С1;Нз;,—

С1СН СН,—

С1СНг — СН,— CH,—

C4С вЂ” СНг — СНг—

СНг= СН—

Сна —.СН = СН—

Ch =С(сна)—

Пример 4. В раствор, приготозленный из

6,7 г SnC14 и 575 г хлористого сукцинила, при температуре 25 — 30 С при охлаждении по каплям добавляют одновременно из двух капельных воронок 425 г метилизоцианата и

6,7 г SnC14. Затем в течение следующих 4 час добавляют еще 13,5 г SnC14. Приблизительно нпс11 .

5пС1г

SbCl;, .

10 Т1С14

7пс!

1" дС1г

СпС1

70 (10)

80 (10)

84 (11)

70 (0,3)

82 (0,2)

40 (0,2)

43 (0,6)

77 (11) 3,5

7

5

1,4679

1,4650

1,4620

1,4960

1,4950

1,4938

1,4975

1,4798

0,5

63

61

28

53

61

73

56

34

76

83

81

11

47

86

36

307566

СН, !

СНв — СΠ— 5 — СОС1 !

СН2 — СΠ— N — СОС1 !

СН, (.H 3 !

СН, -Сом — Сое

0Л

CH " XW СОЫ-СК

„\ Я

Пример 6. 26 г бромистого ацетила нагревают с 0,2 г цинкового порошка в течение

15 10 мин до температуры 30 С, затем при температуре 30 — 35 С в течение 15 мин по каплям добавляют 11,4 г метилизоцианата. Еще приблизительно через 30 мин производят отгонку в вакууме при добавке О,1 г ХавСОз. В

20 результате при температуре 28 С и давлении

0,4 мм рт, ст. получено 10,6 г (29% от теорич) бромида N-ацетил-N-метилкарбаминовой кислоты с и" 1,5030.

25 Пример 7. Ланалогичпо тому, как это описано в примере 1, согласно уравнению

СНЗСОС1+ RNCO CHQCO — Х СОС1!

R имеет т. пл. 108 С.

Показатель преломления п2о и, Точка кипения, -С (л л. pm. cm.) Выход, Катализатор

30 (0,2)

31 (0,1)

143 (0,6)

41 (0,2) 1,4580

1,4590

1,460

1,4761

56

53

73

SnCIq

S nCI

Цинковый порошок :

S nC1.

С Н;,— п-СзН7— п-С12Н2-.—

СН,— СН вЂ” СН,—

П р и м е ч а н и е . Твердые катализаторы добавлялись в реакционную смесь отдельными порциями.

Пример 8. В смесь, состоящую из 203 г хлористого терефталила и 143 г метилизоци- 35 аната, в течение 6 час отдельными порциями при перемешивании добавляют 16 г $пС11.

Путем охлаждения температуру реакции поддерживают постоянно максимально 30 С. После выпадения кристаллов продукта реакции 40 добавляют 400 мл бензола с тем, чтобы смесь можно было перемешивать. Через 7 час реакционный продукт отсасывают, промывают холодным бензолом и высушивают в вакуум.

Выход хлорангидрида терефталилбис-(N-ме- 45 тилкарбаминовой кислоты) составляет 288 а (91 ",в от теории) с т. пл. 157 †1 С (из бензола) и — С вНзз — N — СΠ— С1!

СН,— СО

Температура плавления полученного вещества

100 — 103 С (с разложением), причем она не повышалась при перекристаллизации из ацетонитрила с добавками трехкратного количества эфира.

Пример 5. В смесь, состоящую из 215,6 г

З-нитро-4-метоксибензоилхлорида, 60 г метилизоцианата и 200 л1л жидкой двуокиси серы, в течение 48 час при температуре — 20 С по каплям добавляют 18 г тетрахлорида олова. После выпаривания двуокиси серы продукт реакции растворяют в 1,5 л бензола, отфильтровывают и снова выпаривают. Остаток (220 г, 78 в в от теории) перекристаллизовывают из бензола при добавках петролейного эфира.

Полученный хлорангидрид N- (3-нитро-4-метокси-бензоил)-N-метилкарбаминовой кислоты формулы

Лналогичным образом получены следующие соединения с т. пл. 69 и 76 С соответственно: осуществляют реакцию между некоторыми изоцианатами и хлористым ацетилом. Результаты указанных реакций приводятся в табл.3.

Таблица 3

П ри мер 9. В раствор, приготовленный из

53,5 г гексадецилизоцианата и 110 г хлористого ацетила, в течение 15 л ин по каплям добавляют 12 г ЯпС1, прп этом температура реакции постепенно повышается с 20 до 27 С, а затем снова падает. Спустя 2 час производят отсасывание и фильтрат выпаривают при температуре 30 С и давлении 10 мм рт, ст.

Остаток растворяют в 150 мл петролейного эфира и из раствора путем охлаждения до температуры — 40 С осаждают продукт реакции. В результате получают хлорангидрид Хацетил-N-и-гексадецилкарбаминовой кислоты формулы

307566

СН, !

СНз СН2 СО N COF

Предмет изобретения

СНз — СН = СН вЂ” СН = СН !

СНв — — СН вЂ” СНз — N — СО !

С ОС1

Составитель Л. Федоткина

Редактор Л. Г. Герасимова Тскред 3. Н. Тараненко

Корректоры: В. Жолудева и О. И. Волкова

Заказ 2330/4 Изд. № 882 Тираж 473 Подписное

ЦНИИПИ Комитста по делам изобретений н открытий при Совете Министров СССР

Москва, )K-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2

Выход продукта составляет 20 г (29% от теории); т. пл. 40 С.

П р и м ер 10. В смесь, состоящую из 181 г хлорангидрида сорбиновой кислоты и 115 з аллилизоцианата, в течение 2 нас при небольшом охлаждении по каплям добавляют б мл

ЬпС1,. Затем перемешивают в течение 1 час и смесь разбавляют 1 л эфира, фильтруют и концентрируют в вакууме. В результате отгонки остатка, производимой с помощью пленочного выпарного аппарата, получают 134 г (45% от теории) хлорангидрида N-сорбил-Nаллилкарбаминовой кислоты формулы т. кип. 90 С (0,1 им рт. ст.); nD 1,5555.

Пример 11. В смесь, состоящую из 15,2 г фтористого пропионила и 14 г метилизоцианата, в течение 1 час при температуре 35 — 40 С по каплям добавляют 1 нл SnC14. После окончания экзотермической реакции полученную смесь сливают в 200 лл эфира и раствор после фильтрации подвергают отгонке по фракциям. В результате получают 17,2 г (65% от теории) фторангидрида N-пропионил-N-метилкарбаминовой кислоты формулы

5 т. кип. 47 С (11 л д1 рт. ст.); n 1,4183.

Способ получения галоидангидридов N-за10 мещенной ацилкарбаминовой кислоты общей формулы

Ri — СΠ— — СОНа1

15 где R — замещенный алкил. аралкил, алкенил, циклоалкил нли арил, R2 — алкил или алкенпл, который может быть замещен галопдом. алкокси20 илн карбоксигруппой, Наl — галоид, отличающийся тем, чго галоидангидрид карбоновой кислоты R COHal, где R и Наl име25 ют вышеуказанные зна lcHHB, подвергают взаимодействию с изоцианатом общей формулы

R NCO, где R имеет вышеуказанное значение, в среде растворителя при температуре от — 100 до +150 С в присутствии в качестве

30 катализатора галогенида одного из следующих металлов Cu, Zn, Hg, Ti, Sn, Sb или веществ, которые в процессе реакции могут быть переведены в указанные галогениды.