DE2415081A1

DE2415081A1 - Verfahren zur herstellung von 4,5imidazoldicarboxamid

Info

Publication number: DE2415081A1
Application number: DE19742415081
Authority: DE
Inventors: Kichiji Enoki; Yoshikazu Genda; Saburo Kano; Kanagawa Odawara; Shigeji Sawabe; Susumu Takahashi; Toyama Takaoka; Takeo Yamamoto; Zenichi Yoshida
Original assignee: Nippon Soda Co Ltd
Current assignee: Nippon Soda Co Ltd
Priority date: 1973-03-29
Filing date: 1974-03-28
Publication date: 1974-10-10
Also published as: FR2223366A1; GB1417363A

Description

Verfahren zur Herstellung von 4,^-Iinidazoldicarboxaiaid.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von 4,5-Imidazoldicarboxamid der Formel

- CONH₂ -~ CONH₂

das geeignet ist als Zwischenprodukt zur Herstellung vieler Imidazolderivate und Purinderivate, die als Arzneimittel, Agrochemikalien und Farbstoffe geeignet sind.

Es ist bekannt, 4-, 5-Imidaz oldi carboxamid herzustellen durch Hydrolyse von 4,5-Dicyanoimidazol mit Schwefelsäure oder Ätzalkali (US-PS 2 534 331; Bull. Chem. Soc. Japan 41, 1237—40 (1968); US-PS 2 534 331) und .durch Hydrolyse von 4(5)-Cyanoimidazol-5(4)-carboxamid.

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Bei diesen Verfahren wird die Ausgangssubstanz 4,5-Dicyanoimidazol hergestellt durch Umsetzung von Diaminomaleinsäurenitril mit überschüssigen Orthoameisensäureestern unter einem höheren Druck als Atmosphärendruck. 4(5)-Cyanoiinidazol-5(4)-carboxamid wird ebenfalls aus Diaminomäleinsäurenitril hergestellt.

Dabei erfordern diese bekannten Verfahren mindestens eine zweistufige Reaktion, wenn 4,5-Imidazoldicarboxamid aus Diaminomäleinsäurenitril hergestellt wird.

Es hat sich nun gezeigt, daß 4(5)-Cyanoimidazol-5(4-)-earboxamid leicht hydrolysiert wird mit niederen Fettsäuren enthaltend Wasser und daß 4,5-Inidazoldicarboxamid hergestellt werden kann durch Umsetzung von Diaminomäleinsäurenitril mit Ameisensäure enthaltend Wasser, wobei man das Produkt in hohen Ausbeuten erhalt.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes einfaches Verfahren zur Herstellung von 4,5-Imidazoldicarboxamid in hohen Ausbeuten zu entwickeln. Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von 4,5-Imidazolclicarboxamid durch Umsetzung von Diajninomaleinsäurenitril mit Ameisensäure enthaltend Wasser bei einer Temperatur in der Gegend des Siedepunktes der Reaktionslösung.

Die Konzentration an Ameisensäure in der erfindungsgemäß angewandten wässrigen Lösung beträgt 20 bis 95 Gew.—%, vorzugsweise 50 bis 90 °/o und die Menge an Ameisensäure beträgt 2 Mol oder mehr pro Mol Diaminomäleinsäurenitril, vorzugsweise 5 bis 15 Mol. Mehr als 15 Mol Ameisensäure können angewandt werden, aber es ist aus wirtschaftlichen Gesichtspunkten nicht günstig.

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Wenn die erfindungsgemäße Reaktion durchgeführt wird, kann die gesamte Menge an wässriger Ameisensäure zu Beginn der Reaktion aufeinmal in ein Reaktionsgefäß gegeben werden oder sie kann im Läufe der* Reaktion nach und nach oder in einzelnen Anteilen zugegeben werden.

Die-Reaktionszeit hängt ab von der angewandten Menge an Ameisensäure und Wasser zu Diaminoyiitril aber beträgt üblicherweise 1 bis 30 h, vorzugsweise 3 bis 15 h.

Maleinsäure

Die erfindungsgemäße Reaktion kann in Gegenwart eines Lösungsmittels durchgeführt werden. Die Anwendung eines Lösungsmittels ist jedoch nicht günstig, wenn man die Rückgewinnung eines teuren Lösungsmittels in Betracht zieht.

Die erfindungsgemäße Reaktion kann bei einer Temperatur von 70°C bis zum Siedepunkt der Reaktionslösung durchgeführt werden. Es ist jedoch bevorzugt, daß die Reaktionslösung unter Rückfluß gehalten wird, ohne Rücksicht auf die Menge der Reaktionsteilnehmer. Wenn die Temperatur niedriger ist als 70⁰C, wird die Reaktionsgeschwindigkeit extrem langsam.

Das Produkt 4-,5-Imidazoldicarboxamid kann aus dem Reaktionsgemisch nach üblichen Verfahren isoliert werden. D.h. das feste Produkt wird von dem Reaktionsgemisch abfiltriert, mit gekühltem Wasser gewaschen und aus alkalischer Lösung umkristallisiert, wobei das erhaltene 4,5-Imidazoldicarboxamid außerordentlich rein ist.

Erfindungsgemäß kann reines 4,5-Imidazoldicarboxamid aus Diaminomaleinsäurenitril durch eine einstufige Reaktion in höher Ausbeute von 70 % und darüber unter günstigen"Reaktionsbedingungen hergestellt werden.

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. Erfindungsgemäß kann Monoformyldiaminomaleinsäurenitril, das hergestellt worden ist durch Umsetzung von Diaminomalein säurenitril mit Ameisensäure, als Ausgangsmaterial anstelle von Diaminomaleinsäurenitril angewandt werden. In diesem Fal le wird das Monoformyldiaminomaleinsäurenitril mit konzentrierter Schwefelsäure "behandelt. Es tritt eine Ringschlußreaktion ein unter Bildung des Imidazolringes und gleichzeitig eine Dicarboxamidierung unter Bildung von 4,5-Imidazoldicarboxamid durch Behandlung mit konzentrierter Schwefelsäure.

Wenn Monoformyldiaminomaleinsäurenitril zu konzentrierter Schwefelsäure unter Kühlen und Rühren zugegeben wird, wird es nach und nach gelöst und das Gemisch wird durchsichtig bzw. transparent. Dann wird die Reaktionstemperatur der Lösung auf Raumtemperatur erhöht und die Lösung gerührt. Wenn die Reaktionslösung in Eiswasser gegossen wird, fällt Imidazol-4,5-dicarboxamid aus.

Die Zugabe von Monof ormyldiaminomaleinsäurenitx'il zu konzentrierter Schwefelsäure ist außerordentlich stark exotherm. Die Temperatur sollte ,-jedoch im Bereich von 0 bis -5°C gehalten werden. Wenn die Temperatur höher wird, wird die Ausbeute geringer.

Die Reaktion erfordert üblicherweise 5 *>is 6 h. Nachdem das Monoformyldiaminomaleinsäurenitril in konzentrierter Schwefelsäure gelöst ist, wird die Reaktionslösung 8 bis 15 h bei einer Temperatur von 20 bis 25°C stehen gelassen. Wenn die Reaktionslösung in Eiswasser gegossen wird, fallen Kristalle aus. Der kristalline Niederschlag wird abfiltriert. Wenn die Mutterlauge mit wässrigen Ätznatron neutralisiert wird, fallen erneut Kristalle aus.

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Die "beiden Kristallfraktionen werden gewaschen und zusammen getrocknet.

Man. erhält reines 4,5-Imidazoldicarboxamid durch Umkristallisieren aus 8 %-iger wässriger Natriumcarbonat-

lösung, .

Nach diesem Verfahren kann 4,5-Imidazoldicarboxamid durch eine einstufige Reaktion aus Monoformyldiaminomaleinsäurenitril hergestellt werden, das seinerseits hergestellt wird durch Umsetzung von Diaminomaleinsäurenitril mit Ameisensäure.

Die Erfindung wird durch die folgenden nicht einschränkenden Beispiele näher erläutert.

Beispiel 1 . .

21,6 g Diaminomaleinsäurenitril und 70 ml einer 85 %-igen wässrigen Lösung von Ameisensäure wurden in einen 100 ml Kolben gegeben, der mit Rührer und Rückflußkühler versehen war^und unter Rühren 12 h unter Rückfluß "erhitzt. Nach dem Abkühlen wurde überschüssige Ameisensäure von dem Reaktionsgemisch abdekantiert und der Rückstand mit 600 ml siedendem Wasser gewaschen und der lösliche Anteil durch Abfiltrieren des Restes entfernt. Dann wurde der entstehende Niederschlag mit 100 ml 10 %-iger wässriger Lösung von Natriumcarbonat bei Raumtemperatur gewaschen. Der Rückstand wurde in 10 %-iger wässriger Natriumhydroxidlösung gelöst und nach dem Filtrieren der Lösung wurde das Filtrat mit 10 %-iger wässriger Salzsäure neutralisiert. Man erhielt einen NiederschlagTOn 23,2 g 4,5-Imidazoldicarboxamid. Ausbeute 70 %. -

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Beispiel 2

•10,8 g Piaminomaleinsäurenitril und 50 ml einer 70 %-igen wässrigen Lösung von Ameisensäure wurden in einen 100 ml Kolben gegeben und 5 h tint er Rühren unter Rückfluß erhitzt. Das Reaktioiisgemisch wurde entsprechend Beispiel 1 behandelt. Man erhielt 5,4 g 4,5-IJttidazoldicarboxamid,r. Ausbeute 35 %.

Beispiel 3

5 g Monoformyldiaminomaleinsäurenitril wurden zu 20 g konzentrierter Schwefelsäure bei einer Temperatur von 0 bis -5°C getropft. Nach 5 bis 6 h langem Rühren zur Lösung der Kristalle wurde weitere 2 bis 3 h bei einer !Temperatur von 20 bis 25°0 gerührt. Das Gemisch wurde über Nacht stehen gelassen und dann in Eiswasser gegossen. Zunächst wurden die ausfallenden Kristalle abfiltriert und dann die erhaltene Mutterlauge durch Zugabe einer wässrigen Lösung von Natriumhydroxid neutralisiert und die erhaltenen Kristalle von der Mutterlauge abfiltriert. Anschließend wurden die gesamten Kristalle mit Wasser gewaschen und getrocknet. Man erhielt 4 g weiße Kristalle. Ausbeute 70 %. Nach dem Umkristallisieren aus 8 %-iger wässriger Natriumcarbonatlosung erhielt man weiße Kristalle von Imidazol-4,5-dicarboxamid mit einem Schmelzpunkt von über 300⁰C. Die Kristalle wurden durch das Infrarot- und Ultravioletspektrum identifiziert und mit einer Vergleichsprobe von Imidazol-A^-äicarboxamid verglichen. Bei der Element ar analyse erhielt man die folgenden Ergebnisse:

0 H N berechnet für C₅H₆N₄O₂ (%) 38,96 3>9O 36,36

gefunden (%) 38,69 3,84 36,58

62XXV Patentansprüche

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Claims

Patentansprüche

Verfahren zur Herstellung von 4-,5-ImidazolaicarboxamicL, dadurch gekennzeichnet , daß man Diaminomaleinsäurenitril mit wässriger Ameisensäure "behandelt, wobei die Ameisensäurekonzentration in der wässrigen Ameisensäure 20 bis 95 % beträgt und das Molverhältnis von Ameisensäure zu Diaminomaleinsäurenitril mindestens 2 ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η -

z.eichnet peratur von 7O⁰ durchführt.

, daß man die Reaktion bei einer Tembis zum Siedepunkt der Reaktionslösung
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß man die Reaktion beim Siedepunkt der Reaktionslösung durchführt.
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis J, dadurch g e k e η η z~eich.net , daß man eine wässrige Ameisensäurelösung mit einem Gehalt von 50 bis 90 % Ameisensäure verwendet.
5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch g.e k e η η zeichnet , daß man ein Molverhältnis von Ameisensäure zu Diaminomaleinsäurenitril im Bereich von 5 his 15 anwendet .
6. ■ Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß man die Reaktion innerhalb von Λ bis 30, vorzugsweise innerhalb von 3 bis 15 h durchführt.

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7- Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet; , daß man Monoforinyldiaminomaleinsäure— nitril zu konzentrierter Schwefelsäure zugibt und das Reaktionsgemisch unter Kühlung mit Wasser vermischt.
8. Verfahren nach Anspruch 7i dadurch gekennzeichnet , daß man die Reaktion bei einer Temperatur von. -5 bis 0°C innerhalb von 5bis 6 h durchführt.
9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet , daß man nach der Reaktion des Monoformyldiaminomaleinsäurenitrils mit konzentrierter Schwefelsäure das Reaktionsgemisch 8 bis 1"5 h bei einer Temperatur von 20 bis 25 C stehenläßt.

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