CH245988A - Process for the preparation of 11-amino-undecylic acid. - Google Patents

Process for the preparation of 11-amino-undecylic acid.

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CH245988A
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Compagnie De Produits Camargue
Societe De Produits Chim Rares
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Alais & Froges & Camarque Cie
Soc D Produits Chimiques Des T
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  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Description

  

  Procédé de préparation de     Facide        11-amino-undécylique.       Dans la classe des acides     co-aminocarboxy-          liques,    dont l'intérêt pratique comme matière  de départ pour la préparation des produits  industriels de haute valeur, en particulier des  fibres textiles synthétiques, est bien connu,  l'acide     11-arriino-undécylique    de formule       NHz(CH2)        (CHz)sCO2H     n'a pas été décrit jusqu'à présent et son mode  d'obtention est     inconnu.     



  Les demanderesses ont trouvé un procédé  de fabrication de l'acide     11-amino-undécyli-          que    facilement réalisable     industriellement    en  partant de l'acide     11-bromo-undécylique.    Ce  dernier est facile à obtenir par l'action de  l'acide bromhydrique sur l'acide     10-11-undé-          cylénique    en solution dans un solvant orga  nique et en présence de catalyseurs tels que  le peroxyde de     benzoyle.    La fixation de  l'acide bromhydrique en l'absence de cataly  seurs conduit à la fixation de l'halogène sur    le carbone le moins chargé d'hydrogène sui  vant la règle de     Markownikoff,

      c'est-à-dire  dans le sens de la formation de l'acide     10-          bromo    -     undécylique        CH@        CH'Br(CHz)$C0'H.     D'après les travaux de     Kharasch    et de ses  collaborateurs     (Journ.        Amer.        Chemical    Soc.  - T. 55, pages 2468, 2531 -1933     .---    T. 56,  page 244 - 1934), le sens de la     fixation    des  hydracides sur les     oléfines    est inversé lors  qu'on opère en présence des peroxydes.

   Dans  le cas de l'acide     1.0-11-undécylénique,    la fixa  tion de l'acide bromhydrique, lorsqu'on opère  en présence des peroxydes, se fait principale  ment dans le sens de la formation de l'acide       11-bromo-undécylique.     



  Il se forme néanmoins une     certaine    pro  portion de l'isomère     10-bromo.    L'acide     11-          bromo    peut être séparé de l'acide     10-bromo     par cristallisation dans des solvants appro  priés. Mais, comme     il    est dit plus loin, le  procédé suivant la présente     invention    permet      de partir indifféremment de l'acide     11-bromo-          undécylique    ou du mélange des acides 10- et       11-bromo,    tel qu'il se forme lors de la réac  tion de l'acide bromhydrique sur l'acide       undécylénique.     



  L'acide     10-11-undécylénique    est un pro  duit industriel fabriqué par pyrogénation de  l'huile de ricin ou d'esters méthylique ou  éthylique de l'acide     ricinoléique.     



  Il est connu que l'on peut préparer des  aminoacides par l'action de l'ammoniac sur  les acides halogénés suivant la méthode de  préparation des amines d'Hoffmann. On a  préparé de cette manière des a- et     f-amino-          acides    à partir des acides halogénés corres  pondants, et ceci avec de bons rendements.  



  Mais lorsque l'halogène est     phis    éloigné  du groupe carboxyle, le rendement en     amino-          acide    devient plus faible, et il l'est d'autant  plus que l'éloignement du groupe     amino    du  carboxyle est plus grand.  



       Flaschentrrâger    et Halle, par exemple (Z.       physiol.    CH. Tome<B>159,</B> page 286 - 1926),       obtiennent    l'acide     10-amino-undécylique    par       l'action    d'une solution alcoolique d'ammoniac  sur l'acide     10-bromo-undécylique    avec un  rendement de l'ordre de 4%. D'après ces  auteurs, ce faible rendement est dû à l'éloi  gnement des deux     groupements    fonctionnels.

    D'après     Lutz        (Zentr.        Blatt    1910 I. page 907),  les produits de réaction principaux lors de  l'action de l'ammoniacs sur les acides y,     cS,    etc.  halogénés sont les     oxy-acides    correspondants.  



  Les demanderesses ont trouvé que, d'une  façon imprévue et en contradiction avec les  règles généralement admises, on peut prépa  rer l'acide     11-amino-undécylique    par l'action  de l'ammoniac en solution aqueuse, alcooli  que ou     hydroalcoolique    par exemple, sur  l'acide     11-bromo-undécylique,    avec un rende  ment pouvant atteindre et dépasser 80 % de  la théorie. La réaction peut être exécutée à  des températures relativement basses et à. la       pression    atmosphérique ou sous une pression  légèrement supérieure, selon la tension de  vapeur de l'ammoniac.  



  L'acide     10-bromo-undécylique    ne se trans  forme pas en aminoacide correspondant dans    les conditions de l'exécution du procédé sui  vant l'invention. Cette propriété de l'acide       1.0-bromo-undécylique    permet de traiter un  mélange des     acides    10- et     11-bromo    tel qu'il  résulte de l'action de l'acide bromhydrique  sur l'acide     10-11-undécylénique    en présence  de catalyseurs, sans que le produit de réac  tion soit constitué par un mélange des     acides     10- et     11-aminés,    dont la séparation serait  très difficile.

   L'acide     10-bromo-undécylique     donne des produits de réaction huileux, faci  lement séparables de l'acide     11-amino-und--          cylique.     



  La vitesse de la réaction     d'amination    est  fonction de la température. A 30 , la réac  tion, pour être complète, demande 100 heures  environ; :à. 80 , elle est terminée en 5--6  heures. Mais l'élévation de la température  produit une diminution du rendement. Ainsi,  le rendement qui est de 75 à. 80 % à 30 , est  de 40 % lorsqu'on opère à 80 . Suivant les  commodités de la fabrication, on peut choi  sir la température qui convient le mieux.  



  Les propriétés du produit nouveau qu'est  l'acide     11-amino-undécylique    sont les sui  vantes: Cristallisé dans l'eau, il se présente  sous forme de lamelles ou aiguilles blanches  agglomérées en faisceaux, surtout si elles  sont obtenues par cristallisation à froid d'un  solution chaude peu concentrée. Formés à  partir de solutions concentrées, les cristaux  sont très petits, mais très facilement     filtra-          bles.    Sa, solubilité dans l'eau bouillante     esf     de 6 %, sa solubilité dans l'eau à froid de  0,2     %    environ. Il est insoluble dans l'alcool  et dans la plupart des solvants organiques.  Il est assez soluble à chaud dans l'acide acé  tique et dans les phénols. Il fond à 176 .

   Le  point de fusion de sa. para-toluène     sulfon-          a,mide    est de 91 .  



  Les exemples ci-dessous montrent com  ment peut être exécuté le procédé suivant  l'invention.  



       Exemple   <I>1:</I>  100 parties d'acide     11-bromo-undécylique,     300 parties d'une solution aqueuse d'ammo  niac à<B>25%</B> sont agitées pendant 2 heures à  la température ambiante. La pâte assez cou-      lance qui se forme est maintenue à la tem  pérature de 30 .  



  La progression de la, réaction est suivie  par le dosage du bromure d'ammonium formé.       A1    bout de     100,à    120 heures, la réaction est  complète. Le mélange réactionnel est dilué  dans 2000 parties d'eau. On fait bouillir.  L'ammoniac qui se dégage est recueilli dans  l'eau et la solution ammoniacale utilisée pour  la prochaine opération. Durant l'ébullition,  la solution primitivement limpide se trouble  et une faible     quantité    d'huile se sépare à, la  surface. On décante et filtre la couche  aqueuse à chaud. Par refroidissement, l'acide       11-amino-undécylique    cristallise. On essore,  lave sur le filtre avec 200 parties d'eau. Pour  avoir un produit plus pur, on le recristallise  dans 1500 parties d'eau bouillante.

   Après  filtration, refroidissement, essorage et lavage,  on obtient 53 parties d'acide     11-amino-undé-          cylique.    Par     concentration    des eaux-mères, on  récupère encore 4 parties d'acide. Le rende  ment ainsi obtenu est de 75 % .  



  <I>Exemple 2:</I>  100 parties d'acide     11-bromo-undécylique,     300 parties d'une solution aqueuse d'ammo  niac à 25 % sont chauffées à 60  dans     tin    ré  cipient clos. Il se forme une solution limpide.  La précipitation de l'acide     amino-undécylique     formé commence au bout d'un quart     d'heure     environ.  



  La réaction est complète au bout de 10  heures environ.  



  La     récupération    du produit se fait de la  manière décrite dans l'exemple 1. On obtient  40 parties d'acide     11-amino-undécylique.     Rendement 53 %.  



  <I>Exemple 3:</I>  100 parties d'acide     11-bromo-undécylique     brut contenant: 20% d'acide     10-bromo-undé-          cylique,    300 parties d'une solution aqueuse  d'ammoniac à<B>25%</B> sont traitées de la ma  nière décrite dans l'exemple 1. La récupéra  tion du produit se fait de la même manière.  On obtient 45 parties d'acide 11-amino-undé-         cylique,    ce qui correspond à un rendement de       74%    par rapport à l'acide     11-bromo    mis en       aeuvre.     



  <I>Exemple</I>     -'r-:     100 parties d'acide     11-bromo-undécylique.     200 parties d'alcool méthylique, 200 parties  d'une solution aqueuse d'ammoniac à<B>25%</B>  sont abandonnées à la température     ambiante.     Au bout de quelques heures, il se forme     im     précipité constitué par un mélange de bro  mure d'ammonium et d'acide     11-amino-undé-          cylique.    La formation de la quantité théo  rique de     NH4Br    est complète en 4 jours envi  ron. Au bout de ce temps, on sépare l'alcool  et l'ammoniac en excès par distillation.

   On  dilue     @à    chaud, laisse cristalliser, essore, lave  sur le     filtre    avec 200 parties d'eau. On     re-          cristallise        l'amino-acide    ainsi obtenu dans  1000 parties d'eau. On obtient 46 parties  d'acide     11-amino-undécylique    (rendement  61%):       Exemple   <I>5:</I>  100 parties d'acide     11-bromo-undécylique,     300 parties d'une solution à 25 % d'ammoniac  dans l'alcool éthylique sont maintenues pen  dant 60 heures à 30 ; au bout de ce temps,  la quantité théorique de     NH4Br    s'est formée.  



  On chasse l'alcool et l'ammoniac en excès  par chauffage au bain-marie. Le résidu est  repris avec 1500 parties d'eau à l'ébullition.  On continue comme dans l'exemple 4. On  obtient 49     parties    d'acide     11-amino-undécyli-          que    (rendement<B>65%).</B>



  Process for the preparation of 11-amino-undecylic acid. In the class of co-aminocarboxylic acids, the practical value of which as a starting material for the preparation of high-value industrial products, in particular synthetic textile fibers, is well known, 11-arriino-undecylic acid of formula NHz (CH2) (CHz) sCO2H has not been described so far and its method of obtaining is unknown.



  The applicants have found a process for the manufacture of 11-amino-undecylic acid which can easily be carried out industrially, starting from 11-bromo-undecylic acid. The latter is easily obtained by the action of hydrobromic acid on 10-11-undecylenic acid in solution in an organic solvent and in the presence of catalysts such as benzoyl peroxide. The fixation of hydrobromic acid in the absence of catalysts leads to the fixation of the halogen on the carbon less charged with hydrogen, following the Markownikoff rule,

      that is to say in the direction of the formation of 10-bromo - undecylic acid CH @ CH'Br (CHz) $ C0'H. According to the work of Kharasch and his collaborators (Journ. Amer. Chemical Soc. - T. 55, pages 2468, 2531 -1933 .--- T. 56, page 244 - 1934), the direction of the binding of hydracids on olefins is reversed when operating in the presence of peroxides.

   In the case of 1.0-11-undecylenic acid, the binding of hydrobromic acid, when operating in the presence of peroxides, takes place mainly in the direction of the formation of 11-bromo-undecylic acid. .



  However, some portion of the 10-bromo isomer is formed. 11-Bromo acid can be separated from 10-bromo acid by crystallization in suitable solvents. However, as stated below, the process according to the present invention makes it possible to start either from 11-bromo-undecylic acid or from the mixture of 10- and 11-bromo acids, such as is formed during the reaction. tion of hydrobromic acid on undecylenic acid.



  10-11-undecylenic acid is an industrial product produced by pyrogenation of castor oil or of methyl or ethyl esters of ricinoleic acid.



  It is known that amino acids can be prepared by the action of ammonia on halogenated acids according to the Hoffmann method of preparation of amines. A- and f-amino acids were prepared in this way from the corresponding halogenated acids, and this in good yields.



  But when the halogen is removed from the carboxyl group, the yield of amino acid becomes lower, and the more so the larger the removal of the amino group from the carboxyl is.



       Flaschentrrâger and Halle, for example (Z. physiol. CH. Tome <B> 159, </B> page 286 - 1926), obtain 10-amino-undecylic acid by the action of an alcoholic solution of ammonia on 10-bromo-undecylic acid with a yield of the order of 4%. According to these authors, this low yield is due to the separation of the two functional groups.

    According to Lutz (Zentr. Blatt 1910 I. page 907), the main reaction products during the action of ammonia on acids γ, cS, etc. halogenated are the corresponding oxy acids.



  The applicants have found that, unexpectedly and in contradiction with generally accepted rules, it is possible to prepare 11-amino-undecylic acid by the action of ammonia in aqueous, alcoholic or hydroalcoholic solution for example. , on 11-bromo-undecylic acid, with a yield which can reach and exceed 80% of theory. The reaction can be carried out at relatively low temperatures and at. atmospheric pressure or at a slightly higher pressure, depending on the vapor pressure of ammonia.



  The 10-bromo-undecylic acid does not transform into the corresponding amino acid under the conditions for carrying out the process according to the invention. This property of 1.0-bromo-undecylic acid makes it possible to treat a mixture of 10- and 11-bromo acids such as it results from the action of hydrobromic acid on 10-11-undecylenic acid in the presence of catalysts, without the reaction product consisting of a mixture of 10- and 11-amino acids, the separation of which would be very difficult.

   10-Bromo-undecylic acid gives oily reaction products, easily separable from 11-amino-undecylic acid.



  The rate of the amination reaction is a function of temperature. At 30, the reaction, to be complete, requires about 100 hours; :at. 80, it is completed in 5--6 hours. But the rise in temperature produces a decrease in yield. Thus, the yield which is 75 to. 80% at 30, is 40% when operating at 80. Depending on the convenience of manufacture, the most suitable temperature can be chosen.



  The properties of the new product, 11-amino-undecylic acid, are as follows: Crystallized in water, it is in the form of white lamellae or needles agglomerated in bundles, especially if they are obtained by cold crystallization of a weakly concentrated hot solution. Formed from concentrated solutions, the crystals are very small, but very easily filtered. Its solubility in boiling water is 6%, its solubility in cold water about 0.2%. It is insoluble in alcohol and in most organic solvents. It is fairly soluble in hot acetic acid and phenols. It melts at 176.

   The melting point of sa. para-toluene sulfon-a, mide is 91.



  The examples below show how the process according to the invention can be carried out.



       Example <I> 1: </I> 100 parts of 11-bromo-undecylic acid, 300 parts of a <B> 25% </B> aqueous ammonia solution are stirred for 2 hours at temperature ambient. The fairly runny dough which forms is maintained at a temperature of 30.



  The progress of the reaction is followed by the determination of the ammonium bromide formed. A1 after 100, at 120 hours the reaction is complete. The reaction mixture is diluted in 2000 parts of water. We boil. The ammonia that is given off is collected in the water and the ammonia solution used for the next operation. During boiling, the initially clear solution becomes cloudy and a small quantity of oil separates on the surface. The hot aqueous layer is decanted and filtered. On cooling, 11-amino-undecylic acid crystallizes. Drained, washed on the filter with 200 parts of water. To have a purer product, it is recrystallized in 1500 parts of boiling water.

   After filtration, cooling, draining and washing, 53 parts of 11-amino-undecyclic acid are obtained. By concentrating the mother liquors, 4 more parts of acid are recovered. The yield thus obtained is 75%.



  <I> Example 2: </I> 100 parts of 11-bromo-undecylic acid, 300 parts of a 25% aqueous ammonia solution are heated to 60 in a closed container. A clear solution forms. Precipitation of the amino-undecylic acid formed begins after about a quarter of an hour.



  The reaction is complete after about 10 hours.



  The product is recovered as described in Example 1. 40 parts of 11-amino-undecylic acid are obtained. Yield 53%.



  <I> Example 3: </I> 100 parts of crude 11-bromo-undecylic acid containing: 20% 10-bromo-undecylic acid, 300 parts of an aqueous solution of ammonia at <B> 25% </B> are treated in the manner described in Example 1. The product is recovered in the same way. 45 parts of 11-amino-undecyclic acid are obtained, which corresponds to a yield of 74% relative to the 11-bromo acid used.



  <I> Example </I> -'r-: 100 parts of 11-bromo-undecylic acid. 200 parts of methyl alcohol, 200 parts of a <B> 25% </B> aqueous ammonia solution are left at room temperature. After a few hours, a precipitate formed, consisting of a mixture of ammonium bromide and 11-amino-undecyclic acid. The formation of the theoretical amount of NH4Br is complete in about 4 days. At the end of this time, the alcohol and excess ammonia are separated by distillation.

   Diluted @ hot, allowed to crystallize, filtered off, washed on the filter with 200 parts of water. The amino acid thus obtained is recrystallized from 1000 parts of water. 46 parts of 11-amino-undecylic acid are obtained (yield 61%): Example <I> 5: </I> 100 parts of 11-bromo-undecylic acid, 300 parts of a 25% solution of ammonia in ethyl alcohol are maintained for 60 to 30 hours; at the end of this time, the theoretical amount of NH4Br was formed.



  The alcohol and excess ammonia are removed by heating in a water bath. The residue is taken up in 1500 parts of boiling water. The procedure is continued as in Example 4. 49 parts of 11-amino-undecylic acid are obtained (yield <B> 65%). </B>

 

Claims (1)

REVENDICATION Procédé pour la préparation de l'acide 11-amino-undécylique, caractérisé en ce qu'on fait agir une solution d'ammoniac sur l'acide 1.1-bromo-undécylique. Le point de fusion de l'acide 11-amino-undécylique est à 176 C et celui de sa para-toluène sulfonamide est de 91 . Il cristallise dans l'eau en lamelles ou aiguilles blanches agglomérées en faisceaux. Sa solubilité dans l'eau bouillante est d'envi ron 6 % et dans l'eau froide d'environ 0,2%. CLAIM Process for the preparation of 11-amino-undecylic acid, characterized in that an ammonia solution is allowed to act on 1.1-bromo-undecylic acid. The melting point of 11-amino-undecylic acid is at 176 C and that of its para-toluene sulfonamide is 91. It crystallizes in water in white lamellae or needles agglomerated in bundles. Its solubility in boiling water is about 6% and in cold water about 0.2%. Il est insoluble dans la plupart des solvants organiques, assez soluble à chaud dans l'acide acétique et les phénols. SOUS-REVENDICATIONS 1. Procédé suivant la revendication" dans lequel l'ammoniac est utilisé en solution aqueuse. 2. Procédé suivant la revendication, dans lequel l'ammoniac est utilisé en solution al coolique. 3. Procédé suivant la revendication, dans lequel l'ammoniac est utilisé en solution hy- droalcoolique. 4. It is insoluble in most organic solvents, quite soluble in hot conditions in acetic acid and phenols. SUBCLAIMS 1. A process according to claim "wherein the ammonia is used in aqueous solution. 2. A process according to claim, wherein the ammonia is used in alcoholic solution. 3. A process according to claim, wherein: Ammonia is used in a hydroalcoholic solution. Procédé suivant la revendication, dans lequel on fait réagir la solution d'ammoniac sur un mélange d'acide 11- et 10-bromo-undé- cylique, tel qu'il résulte de la réaction entre l'acide bromhydrique et l'acide 10-11-undé- cylénique. A process according to claim, wherein the ammonia solution is reacted with a mixture of 11- and 10-bromo-undecyclic acid, as results from the reaction between hydrobromic acid and 10-acid. -11-undecyclenic.
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