DE2032628A1

DE2032628A1 - N-Formyl-apha-mtro-alkancarbonsaureamide und Verfahren zu deren Herstellung

Info

Publication number: DE2032628A1
Application number: DE19702032628
Authority: DE
Inventors: Verena Regina Basel; Traber Walter Dr. Riehen; Foitl (Schweiz). P
Original assignee: Agripat S.A., Basel (Schweiz)
Priority date: 1969-07-02
Filing date: 1970-07-01
Publication date: 1971-07-22
Also published as: FR2053970A5; BE752812A; GB1320408A; IL34830A; CH515891A; NL7009728A; IL34830A0

Description

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N-Formyl-a-nitro-alkancarbonsäureamide und Verfahren zu deren Herstellung

Die Erfindung betrifft neue N-Formyl-a-nitro-alkancarbonsäureamide und ein Verfahren zu deren Herstellung.

Aus der Literatur ist die Umsetzung von aktivierten aromatischen Verbindungen mit einem Formylierungsreagenz auf der Basis eines N-disubstituierten Formamide und eines Halogenierungsmittels zur Herstellung von Aldehyden bekannt (Vilsmeier-Haak-Reaktion).

Gemäss der vorliegenden Erfindung werden N-Formyl-anitro-alkancarbonsäureamide der Formel I,

- CHO L

in der i '-

R-^ einen Alkylrest mit 2 bis 12 Kohlenstoffatomen, R2 und Ro unabhängig voneinander je einen niederen Alkylrest bedeuten, . ' . hergestellt, indem man ein Alkancarbonsäur.eamid der Formel II,

(II)

^H

R£ "NHR₃

in der R,, R2 und R^ die unter Formel I angegebene Bedeutung haben, mit dem Formamid eines sekundären Amins und einem Halogenierungsmittel umsetzt und das erhaltene komplexe Zwischenprodukt bei Temperaturen zwischen -10 und +30⁰C nitriert und anschliessend bei

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Temperaturen unter +30⁰C hydrolysiert.

Für das erfindungsgemässe Verfahren werden die Ausgangsstoffe N-AlIy 1-carbonsäurearaid, Formamid und Halogenierumgsmittel vorzugsweise in einem molaren Verhältnis von 1:1:2 eingesetzt. Man kann aber auch vom Formamid ein Vielfaches der molarem Menge einsetzen, wobei ein Ueberschuss als Lösungs- und/oder Ferdünnungsmittel dient. Im allgemeinen ist bei dem Umsetzungsscfaritt der Komplex bildung die Anwesenheit eines organischen aprotischeo Lösungs- oder Verdünnungsmittels erforderlich. Ausser dem Formamid können aliphatische Halogenkohlenwasserstoffe, wie Dichlormethan, Chloroform, chlorierte Aethane, aromatische Kohlenwasserstoff und Halogenkohlen wasserstoffe sowie Aether und ätherartige Verbindungen etc. als fc aprotische Lösungs- oder Verdünnungsmittel verwendet werden. Aprotische Lösungsmittel sind solche, welche uofcer den gewählten Reaktionsbedingungen keine Protonen abgeben.

^: Als Carbonsäureamide der Formel II kämmen die N-nieder-Alkylainide folgender Alkancarbonsäuren in Betracht: Aettian-carbonsäure (Propionsäure), Propancarbonsäuren (Buttersäure, Isobutter-Säure), Butancarbonsäuren (Valeriansäure, Isovaleriansäure, Butan-2-carbonsäure), Pentancarbonsäuren (Capronsäure» Isocapronsäure etc.), Hexancarbonsäuren (Oenanthsäuren etc.)» Heptancarbonsäuren (Caprylsäure etc.), Octancarbonsäuren (Pelargonsäure etc.), Nonancarbonsäuren (Caprinsäure etc.), Decancarbonsäuren, Uodecancarbonsäuren (z.B. Laurinsäure), Dodecancarbonsäuren, Tridecancarbon-™ säuren (Myristinsäure).

Die verwendeten Formamide eines sekundären Amins entsprechen der Formel III:

- CHO (III)

In dieser Formel bedeuten:

R¹ einen Alkylrest mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen,

R" einen Alkylrest mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen* eine Phenyl-, Benzyl- oder Cycloalkylrest, oder

R¹ und R" zusammen mit dem benachbarten Stickstoffatom einen heterocyclischen Ring, der weitere Heteroatome enthalten kanu.

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■ ■ :- - : ■■■:-:■- 3 - ■ ^: ■ /■■■.'

Vorzugsweise werden als Formamide der Formel III N,N-Dimethylformantid, N,N-Diäthy!formamid, N-Methylformanilid, N-Formylmorpholin, insbesondere aber Ν,Ν-Dimethylformainid, verwendet.

Als Halogenierungsmittel kommen insbesondere die Halogenide folgender anorganischer Säuerstoffsauren in Betracht: Phosphoroxychlorid, Phosphortrichlorid, Phosphorpentachlorid, Phosphortribromid, Phosphoroxybromid, Thionylchlorid, Sulfurylchlorid, Phosgen, Oxalylchlorid oder Benzoylbromid,

Für die Nitrierung wird vorzugsweise "Mischsaure" (Nitriersaure), d.h. ein Gemisch von konzentrierter oder rauchender Salpetersaure und konzentrierter Schwefelsaure verwendet. Um eine möglichst quantitative Nitrierung zu erzielen, ist es zweckmassig, die Nitriersäure im Ueberschuss zu verwenden; vorzugsweise verwendet man die doppelt bis 5-fach molare Menge HNOo, bezogen auf das eingesetzte Alkancarbonsaureamid. Bei Verwendung einer Nitriersaure, die aus konzentrierter Salpetersaure, konzentrierter Schwefelsäure und Schwefeltrioxid besteht, kann das molare Verhältnis von Salpetersäure zu Alkancarbonsaureamid 1:1 sein.

Bei der Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens hat es sich als zweckmässig erwiesen, das Formamid vorzulegen und das Halogenierungsmittel bei Temperaturen zwischen 0° und 40°C, vorzugsweise zwischen 0° und 10°C unter gutem Rühren zuzugeben. Wird das Formamid in äquimqlaren Mengen, bezogen auf das Carbonsäureamid, eingesetzt, so ist die Anwesenheit eines organischen aprotischen Lösungs- oder Verdünnungsmittels erforderlich. Anschliessend wird das Alkancarbonsaureamid zugesetzt. Die beiden letztgenannten Reaktionsteilnehmer, Halogenierungsmittel und AlkancarbonBäureamid können als Lösung in einem der vorgenannten aprotischen Lösungsmittel, wie Benzol, Chloroform etc. in die Reaktion eingesetzt werden. Zur Beschleunigung der an sich im Temperaturbereich von 0-4O⁰C glatt ablaufenden Umsetzung kann das Reaktionsgemisch auf Temperaturen nicht höher als 120⁰C, vorzugsweise auf 6Q-85°C erwärmt werden. Nach beendeter Umsetzung ist es zweckmässig, das Lbsungsmittel bei 0-40⁰C Im Vakuum zu entfernen und das erhaltene komplexe Zwischenprodukt direkt der Nitriersäure zuzusetzen»'Auch für diesen Schritt der Nitrierung ist.es wesentlich, die Temperatur unter 30⁰C, bevorzugt bei 10⁰C zu halten. Das Nitrlerungsgemisch

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. 4 - ■

wird schliesslich mit Eiswasser hydrolysiert, wobei die Temperatur nicht mehr als 30⁰C, vorzugsweise nicht mehr als 15°C betragen soll.

Die neuen N-Formyl-a-nitro-alkancarbonsäureamide werden erfindungsgemäss in sehr guten Ausbeuten erhalten. Sie sind wichtige Zwischenprodukte aus denen, durch Reduktion der ·Nitrogruppe und anschliessender Hydrolyse, a-Aminos'äuren hergestellt werden.

Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung. Die Temperaturen sind in Celsiusgraden angegeben und die Siedepunkte sind unkorrigiert.

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Beispiel L <5

11,9 ml Dimetiiylformaraid werden in 250 ml Chloroform vorgelegt und bei 0 bis 5° mit 26,3 ml Phosphoroxychlorid tropfenweise versetzt. Das Gemisch wird dann eine Stunde bei 5° gerührt, an-

schliessend mit einer Lösung von 13,6 g Isobuttersäure-methylamid

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(rii + 1,4405, Kp. 56-6O°/O,OO5 Torr) in 120 ml Chloroform versetzt, eine Stunde bei Zimmertemperatur gerührt und dann 10 Stunden auf
Rückflusstemperatur erhitzt. Dann wird das P_veaktionsgemisch abgekühlt und am Vakuum eingeengt. Dem Rückstand wird eine Nitriermischung, erhalten aus 22 ml konzentrierter Salpetersäure und 120 tnl konzentrierter Schwefelsäure, unter Rühren bei 0 bis 10° zugetropft. Dann gibt man die Mischung auf Eis und extrahiert mehrmals mit Chloroform. Nach dem Trocknen und Abdestillieren des Chloroforms wird der Rückstand am Vakuum fraktioniert. Das a-Nitro-iso~ buttersäure-N-formyl-N-methyl-amid hat den Kp: 75-85°/O,OOl Torr.

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Brechungsindex n„ - 1,4780.

Beispiel 2

12 ml.Dimethylformamid und 100 ml Chloroform werden bei tropfenweise mit 26,3 ml Phosphoroxychlorid versetzt und 30 Minuten bei gleicher Temperatur gerührt. Die Mischung wird dann bei

20° tropfenweise mit einer Lösung von 15,2 g Isovaleriansäure-N-

20

methylamid (Kp: 74-76°/O,Ol Torr, Brechungsindex n_ß = 1,4444) versetzt, 1 Stunde bei 20° gerührt und anschliessend 10 Stunden bei
Rückflusstemperatur gekocht. Das Gemisch wird dann am Vakuum eingeengt. Der Rückstand wird bei 0-10° mit einer Nitriermischung,
erhalten aus 22 ml konz. Salpetersäure und 120 ml konz. Schwefelsäure, tropfenweise versetzt, dann auf Eis gegossen und mit Chloroform extrahiert. Nach dem Trocknen und Abdestillieren des Lösungsmittels wird der Rückstand im Vakuum fraktioniert. Das a-Nitro-

isovaleriansäure-N-formyl-N-methylamid hat den Kp: 80-90°/0,001

20
Torr, Brechungsindex n~ = 1,4764.

Auf den in den vorangehenden Beispielen beschrie benen Weg wurden unter Verwendung der entsprechenden Carbonsäureamide der
Formel II, Dimethylformamid und Phosphorxychlorid die in der fol~ genden Tabelle aufgeführten Verbindungen erhalten;

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Verbindung	physikalische Daten
a-Nitro-laurinsäure-N-forinyl-N- methylamid α-Nitro.-laurinsa'ure-N-forfnyl-N- n-butylamid	Kp: 145-150°/O,05 Torr

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Claims

Patentansprüche
N-Formyl-ot-nitro-alkancarbonsäureamide der Formel I,

C-C

N- CKO

in der

R-, einen Alkylrest mit 2 bis 12 Kohlenstoffatomen, R2 und R- unabhängig voneinander je einen niederen Alkylrest bedeuten.
2. Verfahren zur Herstellung von N-Formyl-'a-nitro-alkancarbonsäureamiden der Formel I,

C-C (I)

K₂ N- CHO

in der R-,, R^ ^nn<^ ^3 ^^^e unter Formel I des Anspruchs 1 angegebenen Bedeutungen haben, dadurch gekennzeichnet, dass man ein Alkancarbonsäureamid der Formel II,

CH -

^R2 ^

mit eifern Formamid eines sekundären Amins und einem Halogenierungsinittel umsetzt und das erhaltene komplexe Zwischenprodukt nitriert und anschliessend hydrolysiert.
3. Verfahren gemäss Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass man als Formamid eines eines· sekundären Amins Dimethylformamid und als Halogenierungsmittel Halogenide von anorganischen Sauerstoffsäuren verwendet..

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4. Verfahren gemä'ss den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass man als Halogenierungsmittel Phosphortrichlorid, Phosphortribromid, Phosphoroxychlorid, Phosphorpentachlorid, Phosgen oder Thionylchlorid verwendet.
5. Verfahren gemäss Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass man die Nitrierung mit einer aus Salpetersäure und Schwefelsäure bestehenden Mischsäure durchführt.
6. Verfahren gemäss Ansprüchen 2 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass man das Zwischenprodukt bei Temperaturen zwischen -10 und +30⁰C nitriert.
k 7. Verfahren gemäss Ansprüchen 2 und 5_S dadurch gekennzeichnet, dass man die Hydrolyse bei Temperaturen unter 4-3O°C vornimmt.
8. Verfahren gemäss Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass man die Umsetzung in Gegenwart organischer aprotischer LUsungs- und/oder Verdünnungsmittel durchführt.

Nu/aw/22.5.70