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Verfahren zur Herstellung unterschiedlich derivatisierter,
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in 2-Stellung substituierter Bernsteinsäuren Die Erfindung betrifft
ein Verfahren zur Herstellung unterschiedlich derivatisierter, in 2-Stellung substituierter
Bernsteinsäuren durch Umsetzung geeigneter ungesättigter Carbonsäurederivate mit
Kohlenmonoxid und mit einer nukleophilen Komponente mit mindestens einem beweglichen
Wasserstoffatom in Gegenwart von Kobaltverbindungen und gegebenenfalls in Gegenwart
einer oder mehrerer tertiärer Stickstoffbasen bei erhöhtem Druck und erhöhter Temperatur.
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Aus J. Chem. Soc. 1953, 3490 ist bekannt, daß 2-substituierte Bernsteinsäureester-anilide
ausgehend von entsprechend substituierten N-Phenylbernsteinsäureimiden durch hydrolytische
Spaltung und anschließende Veresterung erhalten werden. Diese Methode ist aufwendig,
da sie mehrere Reaktionsschritte beinhaltet. Zudem bereitet die Trennung der durch
Hydrolyse erhaltenen isomeren Halbderivate große Schwierigkeiten. Je nachdem welches
Isomer synthetisiert werden soll, sind darüber hinaus die Ausbeuten niedrig.
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Eine andere Methode, z.B. 2-Methylbernsteinsäure-1-ester-4-amid herzustellen,
wird in J. Amer. Chem. Soc. 81, 4946 (1959) beschrieben. Die Hydrierung von B-Carboxycrotonsäureamid
liefert das Halbamid der Methylbernsteinsäure, dessen anschließende Veresterung
führt zum gewünschten Reaktionsprodukt. Nachteilig ist hierbei die Anzahl der Reaktionsschritte
sowie die Zugänglichkeit der als Ausgangsstoffe eingesetzten ungesättigten Carbonsäurederivate.
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Ferner ist bekannt, daß man durch Umsetzung von Olefinen mit Kohlenmonoxid
und einer H-aciden Komponente, wie Wasser, Alkohol oder Amin, in Gegenwart eines
Katalysators, der ein Metall der 8. Nebengruppe des Periodensystems der Elemente
enthält, Carbonsäuren bzw. Carbonsäurederivate herstellen kann (J. Falbe, Synthesen
mit Kohlenmonoxid, Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg, New York 1967).
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Die Hydrocarboxylierung von Crotonsäure in Gegenwart von Kobaltcarbonyl
in Aceton als Lösungsmittel liefert ein nicht näher quantifiziertes Gemisch von
Glutar- und Methylbernsteinsäure (Chim. Ind. 37, 1029 (1955); CA Vol. 50, 11 239).
Die erzielten Ausbeuten sind nur mäßig; zudem besitzen beide Komponenten des Produktgemisches
jeweils die gleiche funktionelle Endgruppe.
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Gemischt funktionalisierte Dicarbonsäurediester lassen sich gemäß
EP-OS 80 957 in Gegenwart von Kobaltkatalysatoren und tertiären aromatischen Stickstoffbasen
durch
Umsetzung a ,ß-ungesättigter Carbonsäureester mit Kohlenmonoxid und Alkohol synthetisieren.
Diese Methode führt jedoch zu linearen Dicarbonsäurederivaten.
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Es wurde nun gefunden, daß man unterschiedlich derivatisierte, in
2-Stellung substituierte Bernsteinsäuren mit hohen Selektivitäten durch Umsetzung
ungesättigter Carbonsäurederivate der Formel R -CO- X1 (I) worin R einen of,B- oder
ß,-olefinisch ungesättigten, unverzweigten oder verzweigten, substituierten oder
unsubstituierten Alkylrest mit 3 bis 30 Kohlenstoffatomen darstellt und x1 für -NH2,
-NHR1 und -NR1R2 steht, wobei R1 und R2 gleich oder verschieden sind und einen gegebenenfalls
durch eine Alkyl- und/oder Alkoxygruppe mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen und/oder durch
Fluor, Chlor, Brom und/oder Iod ein- oder mehrfach substituierten Alkyl- oder Cycloalkylrest
mit-1 bis 20 Kohlenstoffatomen, einen gegebenenfalls entsprechend substituierten
Aralkylrest mit 7 bis 20 Kohlenstoffatomen oder einen gegebenenfalls entsprechend
substituierten Arylrest mit 6 bis 14 Kohlenstoffatomen darstellen,
mit
Kohlenmonoxid und mit einer H-aciden nukleophilen Verbindung in Gegenwart von Kobaltverbindungen
und gegebenenfalls in Gegenwart von einer oder mehreren tertiären Stickstoffbasen
bei erhöhtem Druck und erhöhter Temperatur erhält, wenn man als H-acide nukleophile
Verbindung eine solche der Formel HX2 (II) worin x2 für -oR3, -NH2, -NHR3 und -NR³R4
steht, wobei R3 und R4 gleich oder verschieden sind und die für R1 angegebene Bedeutung
haben, einsetzt mit der Maßgabe, daß X1 und X2 stets einen unterschiedlichen Rest
darstellen.
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Als α ,B- oder B, t-olefinisch ungesättigte, unverzweigte oder
verzweigte, substituierte oder unsubstituierte Alkylreste R kommen insbesondere
solche mit 3 bis 10 Kohlenstoffatomen in Betracht, wie Prop-1-en-1-yl, Prop-2-en-1-yl,
But-1-en-1-yl, But-2-en-1-yl, Pent-1-en-1-yl, Pent-2-en-1-yl, Hex-1 -en-1 -yl, Hex-2-en-1-yl,
Hept-1-en-1-yl, Oct-1-en-1-yl, Non-1-en-1-yl, Dec-1-en-1-yl, 2-Methylprop-1-en-1-yl,
Hept-3-en-3-yl, 3-Chlor-prop-1-en-1-yl, 3-Bromprop-1-en-1-yl, 3-Phenylprop-1-en-1-yl
und 3-Phenylprop-2-en-1-yl, bevorzugt Prop-1-en-1-yl, Prop-2-en-1 -yl, But-1 -en-1-yl,
But-2-en-1-yl, Oct-1-en-1-yl, 3-Bromprop-1-en-1-yl und 3-Phenylprop-1-en-1-yl.
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Als Alkylreste R1 und R2 der entsprechenden Aminogruppe x1 der Formel
(I) kommen vorzugsweise solche mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen in Betracht, wie der
Methyl-, Ethyl-, n-Propyl-, iso-Propyl-, n-Butyl-, iso-Butyl-, 2-Ethylhexyl-, n-Heptyl-
und der Decylrest, bevorzugt der Methyl-, Ethyl-, n-Propyl- und n-Butylrest, als
Cycloalkylreste solche mit 6 bis 12 Kohlenstoffatomen, wie der Cyclohexyl-, Cyclooctyl-
und der Cyclododecylrest, bevorzugt der Cyclohexylrest, als Aralkylreste solche
mit 7 bis 12 Kohlenstoffatomen, wie der Benzyl-, 1 -Phenyl-eth- 1 -yl- und der 2-Phenyl-eth-1-ylrest,
bevorzugt der Benzylrest und als Arylreste solche mit 6 bis 10 Kohlenstoffatomen,
wie der Phenyl- oder der Naphthylrest, bevorzugt der Phenylrest.
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Die Alkyl-, Cycloalkyl-, Aralkyl- und Arylreste R1 und und R2 können
noch zusätzlich durch eine oder mehrere Alkyl- und/oder Alkoxygruppen mit 1 bis
6 Kohlenstoffatomen und/oder durch Fluor, Chlor, Brom und/oder Iod, bevorzugt durch
Methyl-, Ethyl-, Methoxy- und/oder Ethoxygruppen sowie durch Fluor und/oder Chlor
substituiert sein. Zum Beispiel seien als mögliche Reste mit solchen Substituenten
genannt: 2-Methoxyethyl, 2-Ethoxyethyl, o-, m-, p-Kresyl, o-, m-, p-Chlorphenyl,
o-, m-, p-Fluorphenyl, 3,5-Dimethylphenyl, 3, 5-Dichlorphenyl und Pentafluorphenyl.
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In das erfindungsgemäße Verfahren können demnach als oC,ß- oder B,
t -olefinisch ungesättigte Carbonsäure-
derivate zum Beispiel eingesetzt
werden: Crotonsäure-, Pent-2-ensäure-, Pent-3-ensäure-, Hex-2-ensäure-, Hex-3-ensäure,
Non-2-ensäure-, 3-Bromcrotonsäure-, 3-Phenylcrotonsäure-methylamid, -ethylamid,
-dimethylamid, -diethylamid, -diphenylamid, -benzylamid, -dibenzylamid, -N-methylbenzylamid,
-N-ethylbenzylamid, -anilid, -N-methylanilid, -N-ethylanilid, -N-benzylanilid, -3,5-dichloranilid
und -3, 5-dimethylanilid.
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Als H-acide nukleophile Verbindungen der Formel (II) können in das
erfindungsgemäße Verfahren eingesetzt werden aliphatische und aromatische Alkohole,
Ammoniak sowie aliphatische und aromatische Amine. Welcher Alkohol oder welches
Amin als H-acide nukleophile Komponente in das erfindungsgemäße Verfahren eingesetzt
wird, hängt davon ab, welche unterschiedlich derivatisierten, in 2-Stellung substituierten
Bernsteinsäuren hergestellt werden sollen. So können als gegebenenfalls durch eine
Alkyl- und/oder Alkoxygruppe mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen und/oder durch Fluor,
Chlor, Brom und/oder Iod ein- oder mehrfach substituierte aliphatische oder cycloaliphatische
Alkohole, R³OH, solche eingesetzt werden, deren Rest R³ 1 bis 20 Kohlenstoffatome,
bevorzugt 1 bis 12 Kohlenstoffatome, wie Methyl, Ethyl, n-Propyl, iso-Propyl, n-Butyl,
iso-Butyl, n-Pentyl, n-Hexyl, n-Heptyl, n-Octyl, n-Oct-2-yl, n-Decyl, Cyclohexyl,
Cyclooctyl und Cyclododecyl enthält.
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Als einsetzbare substituierte Alkohole seien z.B. 2-Methoxyethanol,
2-Ethoxyethanol, 2-n-Butoxyethanol, 2-Chlorethanol, 1-, 2-, 3-, 4-Methylcyclohexanol
und 2-Chlorcyclohexanol genannt.
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Als gegebenenfalls durch eine Alkyl- und/oder Alkoxygruppe mit 1 bis
6 Kohlenstoffatomen und/oder durch Fluor, Chlor, Brom und/oder Iod ein- oder mehrfach
substituierte arylaliphatische oder aromatische Alkohole, R³OH, können solche eingesetzt
werden, deren Rest R³ 6 bis 18 Kohlenstoffatome, bevorzugt 6 bis 12 Kohlenstoffatome
enthält, wie der Benzyl-, 1-Phenyl-eth-1-yl-, 3-Phenyl-eth-1-yl-, Phenyl- und Naphthylrest.
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Als einsetzbare Alkohole mit substituiertem Arylrest seien z.B. genannt:
o-, m-, p-Kresol, 2,3-, 2,4-, 2,5-, 2,6-, 3,5-Xylenol, o-, m-, p-Chlorphenol, o-,
m-, p-Fluorphenol, 4-Methoxyphenol, 6-Brom- d-naphthol, 6-Brom-B-naphthol, 2-Methoxy-4-n-propyl-phenol,
p-Chlorbenzylalkohol, p-Fluorbenzylalkohol und Pentafluorbenzylalkohol.
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Neben Ammoniak können als aliphatische oder aromatische Amine mit
mindestens einem beweglichen Wasserstoffatom am Stickstoff z.B. eingesetzt werden:
Methyl-, Ethyl-, n-Propyl-, iso-Propyl-, n-Butyl-, iso-Butyl-, Benzyl-, Dimethyl-,
Diethyl-, n-Butylmethyl-, Dibenzyl-, Cyclohexyl-, N-Methylcyclohexyl-, N-Ethylcyclohexylamin
oder Anilin oder substituierte Aniline, wie N-Methyl-, N-Ethyl-, N-Benzyl-, o-,
m-, p-Chlor'-, o-, m-, p-Fluor-, o-, m-, p-Methyl-, 2,4-, 2,6-, 3,5-Dimethyl-, 2,3-,
2,4-, 2,6-, 3,4-, 3,5-Dichlor-, 2,4,5-, 2,4,6-Trichlor-, 3,5-Bis(trifluormethyl)anilin.
Desgleichen ist die
Verwendung von Diolen und höherwertigen Alkoholen,
wie Ethylenglykol, Propandiol-1.3, Butandiol-1.4, Trimethylolpropan und Pentaerythrit
sowie von Diaminen und höherwertigen Aminen mit mindestens einem beweglichen Wasserstoffatom
am Stickstoff wie Ethylendiamin oder Hexamethylendiamin, möglich.
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Der Umsatz der als Substrate eingesetzten &,B- oder B, t -ungesättigten
Carbonsäurederivate der Formel (I) liegt in der Regel bei etwa 60 bis 100 %. Andererseits
ist es für das erfindungsgemäße Verfahren unerheblich, die Umsätze des Substrates
auf Werte unter 60 % zu begrenzen.
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Ferner kann es zweckmäßig sein, die Umsetzung in Gegenwart eines inerten
organischen Lösungs- und/oder Verdünnungsmittels durchzuführen. Beispielsweise kann
man die erfindungsgemäße Umsetzung in Gegenwart von Toluol, Tetrahydrofuran, Dioxan,
Acetonitril und/oder Di-nbutylether durchführen. Die Menge des einzusetzenden inerten
Lösungs- und/oder Verdünnungsmittels ist nicht kritisch und kann erforderlichenfalls
durch einige Vorversuche leicht ermittelt werden.
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Die einzusetzende Menge an H-acider nukleophiler Verbindung der allgemeinen
Formel (I) sollte zumindestens äquimolar bezogen auf das umzusetzende ungesättigte
Carbonsäurederivat sein. Als günstig haben sich Mengen an nukleophiler Komponente
von etwa 1,05 bis 5 Mol/Mol ungesättigtes Carbonsäurederivat erwiesen.
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Andererseits behindern größere Überschüsse das erfindungsgemäße Verfahren
nicht, da zudem die nukleophile Komponente bei manchen Umsetzungen als Lösungs-
und/oder Verdünnungsmittel Verwendung finden kann, wodurch auf den Einsatz eines
systemfremden Lösungs- und/oder Verdünnungsmittels verzichtet werden kann.
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Für die Herstellung der unterschiedlich derivatisierten, in 2-Stellung
substituierten Bernsteinsäuren werden Kohlenmonoxid-Drucke von etwa 20 bis 4000
bar angewandt. Als vorteilhaft haben sich Kohlenmonoxid-Drucke von 50 bis 1000 bar,
als besonders vorteilhaft solche von 80 bis 300 bar erwiesen.
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Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es zweckmäßig, das Kohlenmonoxid
im Uberschuß, vornehmlich in 2 bis 100 molarem Überschuß, bezogen auf das umzusetzende
Substrat, einzusetzen. Überschüssiges Kohlenmonoxid kann nach der Umsetzung leicht,
z.B. durch Entspannung, von den übrigen Reaktionskomponenten abgetrennt und als
solches wiederum verwendet werden.
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Zur Erzielung akzeptabler Reaktionsgeschwindigkeiten ist es nützlich,
dem Kohlenmonoxid etwa 0,5 bis 10 Vol.-% Wasserstoff, bevorzugt 1 bis 3 Vol.-% Wasserstoff
beizumischen.
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Bei den als Katalysatoren eingesetzten Kobaltverbindungen handelt
es sich um Carbonylkomplexe bzw. Hydrocarbonylkomplexe des Kobalts. Es können jedoch
auch
Chloride, Bromide, lodide, Acetale, Oxide, Carbonate, Sulfate
oder sonstige Kobaltverbindungen, aus welchen unter den gegebenen Reaktionsbedingungen
katalytisch aktive Kobaltcarbonylverbindungen entstehen, verwendet werden. Andererseits
ist es auch möglich, bei Einsatz von nicht-carbonylhaltogen Kobaltverbindungen einen
sogenannten Präformierschritt, d.h. eine gezielte Vorbehandlung der Kobaltverbindung
zur Erzeugung der katalytisch aktiven Verbindung, der eigentlichen Umsetzung voranzustellen.
Bevorzugt eingesetzte Kobaltverbindung ist das Dikobaltcarbonyl, Co2 (CO)8. Es ist
zweckmäßig, die Kobaltcarbonyl-komplexe in solchen Mengen einzusetzen, daß pro g-Atom
Kobalt etwa 1 bis 200 Mol Substrat, bevorzugt 10 bis 100 Mol Substrat vorliegen.
Besonders vorteilhaft sind Substrat:Kobalt-Verhältnisse von 15 bis 75:1.
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Für das erfindungsgemäße Verfahren kann es gegebenenfalls von Vorteil
sein, die Umsetzung in Gegenwart von tertiären Stickstoffbasen, vorzugsweise aromatischen
tertiären Stickstoffbasen, deren pKAWert bei etwa 3 bis 10, bevorzugt bei etwa 4
bis 9 liegt, durchzuführen. Die Gegenwart einer oder mehrerer derartiger Stickstoffbasen
kann gegebenenfalls die Selektivität der unterschiedlich derivatisierten, in 2-Stellung
substituierten Bernsteinsäuren erhöhen. Ob eine Selektivitätsverbesserung durch
Zusatz derartiger tertiärer Stickstoffbasen zu erzielen ist, läßt sich leicht in
einigen Vorversuchen ermitteln.
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Als Stickstoffbasen kommen insbesondere N-heterocyclische Stickstoffverbindungen,
die in ortho-Stellung zum Heteroatom nicht substituiert sind, in Betracht. Beispielsweise
können eingesetzt werden: Pyridin, Isochinolin, B-Picolin, f,-Picolin, 3,5-Lutidin,
4-Ethylpyridin und/oder 4-Benzylpyridin, bevorzugt Pyridin, t-Picolin und/oder Isochinolin.
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Die einzusetzenden Basen können neben Stickstoffatomen auch andere
Heteroatome, z.B. Sauerstoff oder Chlor, enthalten.
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Üblicherweise werden die Stickstoffbasen, die sowohl einzeln als auch
im Gemisch untereinander eingesetzt werden können, und die ungesättigten Carbonsäurederivate,
das Substrat, in einem Molverhältnis von etwa 0,001 : 1 bis 1:1, bevorzugt in einem
Molverhältnis von etwa 0,01 :1 bis 0,2:1.
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Höhere Basenkonzentrationen bringen wirtschaftlich keine Vorteile.
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Die Reaktion wird bei einer Temperatur von etwa 90 bis 2200C, vorzugsweise
von 120 bis 1900C durchgeführt. Je nachdem, welche gemischt derivatisierte, in 2-Stellung
substituierte Bernsteinsäure synthetisiert werden soll, ist die Festlegung einer
oberen Reaktionstemperatur sinnvoll, um Folgereaktionen des Bernsteinsäurederivates,
z.B. Ringschlußreaktionen, zu verhindern. Die für die jeweilige Umsetzung optimale
Reaktionstemperatur läßt sich in einigen Vorversuchen leicht ermitteln.
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Die Durchführung der Reaktion kann sowohl kontinuierlich als auch
diskontinuierlich erfolgen.
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Das erfindungsgemäße Verfahren sei am Beispiel der Umsetzung von Crotonsäurediethylamid
mit Kohlenmonoxid und Methanol wie folgt formelmäßig dargestellt:
| 0 |
| II + CO + CH30H Co |
| CH3-CH=CH-C-NEt2 + CO + CH3OH N-Base |
Das erfindungsgemäße Verfahren kann allgemein wie folgt durchgeführt werden: Ein
mit Stickstoff oder Argon gespülter Autoklav wird z.B. mit dem Alkohol, Ammoniak
oder dem Amin, gegebenenfalls der oder den tertiären Stickstoffbase(n), dem Kobaltkatalysator,
dem ungesättigten Carbonsäurederivat und gegebenenfalls dem inerten Lösungs- und/oder
Verdünnungsmitte beschickt.
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Dann wird bei Raumtemperatur Kohlenmonoxid, welches die notwendige
Menge Wasserstoff enthält, aufgepreßt, und zwar soviel, daß bei der gewünschten
Reaktionstemperatur der vorgegebene Reaktionsdruck aufgebaut wird. Anschließend
wird der Autoklaveninhalt auf Reaktionstemperatur aufgeheizt und unter Rühren die
vorgegebene Zeit
bei dieser Temperatur (+ 30C) gehalten. Der Reaktionsdruck
wird während der Reaktion durch sukzessive Nachspeisung des Reaktionsgases in einem
Bereich von - 5 bar konstant gehalten. Anschließend wird das Produktgemisch abgekühlt,
der Autoklav entspannt und das erhaltene Reaktionsgemisch, je nach Erfordernis nach
Zusatz eines Lösungsmittels, gaschromatographisch analysiert. Das Produktgemisch
kann durch Destillation bzw. Kristallisation in jeweils üblicher Weise aufgearbeitet
werden.
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Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich z.B.
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2-Alkylbernsteinsäure-1 -alkylester-4-amide, 2-Alkylbernsteinsäure-1
-cycloalkylester-4-amide, 2-Alkylbernsteinsäure-1 -aralkylester-4-amide, 2-Alkylbernsteinsäure-1
-arylester-4-amide und 2-Alkylbersteinsäure-1 -amid-4-amide (mit unterschiedlichen
Amidresten) in einem Reaktionsschritt synthetisieren.
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Bei den mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens synthetisierten
unterschiedlich derivatisierten, in 2-Stellung substituierten Bernsteinsäuren handelt
es sich größtenteils um neue Verbindungen. Zum Beispiel werden genannt: 2-Methylbernsteinsäure-1-phenylester-4-diethylamid,
2-Methylbernsteinsäure-1 -ethylester-4-diethylamid, 2-Methylbernsteinsäure-1-cyclohexylester-4-diethylamid,
2-Methylbernsteinsäure-1-(3,5-dichloranilid)-4-diethylamid, 2-Methylbernsteinsäure-1-N-methylanilid-4-amid
und 2-Ethylbernsteinsäure-1 -ethylester-4-diethylamid.
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Ihre Charakterisierung erfolgte durch Elementaranalyse und/oder IR-
und/oder Protonen-Kernresonanz-Spektrometrie.
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Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhaltenen unterschiedlich
derivatisierten, in 2-Stellung substituierten Bernsteinsäuren eignen sich als Antioxidantien
sowie als Stabilisatoren in Polymerwerkstoffen. Desweiteren können sie als Vorprodukte
für die Synthese von Insektiziden, Fungiziden, Herbiziden und von Akariziden sowie
von pharmakologischen und physiologischen Wirkstoffen dienen.
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Beispiel 1 In einem mit Stickstoff gespülten 0,25 1 Schüttelautoklaven
wurden 56,5 g Crotonsäurediethylamid, 56,5 g Phenol, 6,33 g Pyridin und 2,74 g Co2(CO)8
vorgelegt.
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Nach dem Verschließen des Autoklavens wurde soviel Kohlenmonoxid,
welches ca. 2 Vol.-% Wasserstoff enthielt, aufgepreßt, daß bei Erreichen der Reaktionstemperatur
der Gesamtgasdruck 150 bar betrug. Anschließend wurde der Autoklav mittels einer
elektrischen Heizung auf 1700C aufgeheizt und 45 Minuten unter Fortsetzung der Schüttelung
bei dieser Temperatur gehalten.
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Verbrauchtes Reaktionsgas wurde durch sukzessive Nachspeisung von
frischem Reaktionsgas ersetzt, so daß der Reaktionsdruck bei 150 bar (- 5 bar) konstant
gehalten wurde. Nach dem Abkühlen des Reaktionsgemisches wurde der Autoklav entspannt
und das Produktgemisch gaschromatographisch analysiert. Die Analyse zeigte, daß
bezogen auf einen Umsatz an Crotonsäurediethylamid von 91,5 Mol-% 56,9 Mol-% unterschiedlich
derivatisierte C5-Dicarbonsäurederivate entstanden waren, wovon 87,7 % 2-Methylbernsteinsäure1-phenylester-4-diethylamid
und 12,3 % Glutarsäure-phenylester-diethylamid waren.
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2-Methylbernsteinsåure-1-phenylester-4-diethylamid Kp0,3 = 1550C nD°
= 1,5069
Elementaranalyse: gef.: 68,23 % C, 8,10 % H, 5,24 % N,
ber.: 68,41 % C, 8,04 % H, 5,32 % N, IR: γ c=0 (Ester) = 1758 cm 1; vc=o (Amid)
= 1641 cm 1 H-NMR: Ù = 1,15 ppm (q, 6H); &= 1,39 ppm (d, 3H), Ù = = 2,57 ppm,
2,81 ppm (2d, 2H); a = 3,14 ppm (m, 1H), Ù = 3,39 ppm (m, 4H); g = 7,28 ppm (m,
5H).
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Beispiel 2 Analog Beispiel 1 werden 56,5 g Crotonsäurediethylamid,
36,9 g Ethanol, 1,27 g Pyridin und 2,74 g Co2(CO)8 1,5 Stunden bei 1700C unter 150
bar Kohlenmonoxid (+ ca.
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2 Vol.-% Wasserstoff) umgesetzt. Die Analyse ergab, daß sich 99,6
Mol-% des eingesetzten Crotonsäurediethylamids umgesetzt hatten. Darauf bezogen
waren mit einer Selektivität von 97,4 Mol-% gemisch derivatisierte C5-Dicarbonsäurederivate
entstanden; der Anteil des 2-Methylbernsteinsäure-1 -ethylester-4-diethylamids betrug
davon 93,6 %. Darüber hinaus hatten sich mit Selektivitäten von 1,2 Mol-% bzw. 0,4
Mol-% Buttersäurediethylamid bzw. But-3-ensäurediethylamid gebildet.
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2-Methylbernsteinsäure-1-phenylester-4-diethylamid Kp0,4 = 89-910C;
nD = 1,4507
1H-NMR: f'= 1,14 ppm (q, 6H); 6= = 1,22 ppm (d, 3H);
d = 1,26 ppm (tr, 3H); $ = 2,39 ppm, 2,68 ppm (2d, 2H); Ù = 3,03 ppm (m, 1H) ; Ù
= 3,38 ppm (dq, 4H); Ù = 4,13 ppm (q, 2H).
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Beispiele 3 bis 6 Analog Beispiel 2 wurden die in Tabelle 1 aufgelisteten
Resultate unter den gleichfalls dort aufgeführten Bedingungen erhalten. Als Substrat
wurde jeweils 56,5 g (# 0,4 Mol) Crotonsäurediethylamid eingesetzt, die Reaktionszeit
betrug jeweils 1,5 Stunden, der Reaktionsdruck jeweils 150 bar. Es werden hier und
desweiteren folgende Definitionen benutzt: Mole umgesetztes Substrat Umsatz U (Mol-%)
= ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ . 100 % Mole eingesetztes Substrat Mole gemische Dicarbon-Selektivität
S (Mol-%) = säurederivate . 100 % Mole umgesetztes Substrat I1 kennzeichnet den
prozentualen Anteil der unterschiedlich derivatisierten, in 2-Stellung substituierten
Bernsteinsäure an den insgesamt erhaltenen gemischt derivatisierten Dicarbonsäuren.
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Tabelle 1 Beispiel molares Einsatzverh. von Temp. U S I1 Substrat
: EtOH : Pyridin : Co (°C) (Mol-%) (%) 3 25 50 5 1 170 95,3 92,2 91,5 4 25 50 0
1 170 99,5 96,4 94,0 5 25 50 5 1 150 40,7 63,2 92,6 6 50 100 1 1 170 99,6 83,7 92,1
Beispiel
7 70,6 g Crotonsäurediethylamid, 32,0 g Methanol, 7,9 g Pyridin und 3,42 g Co2(CO)8
wurden gemäß Beispiel 1 1,5 Stunden bei 1700C unter 150 bar CO(+ 2 % H2) umgesetzt.
Bei einem 58,9 Mol-%igen Umsatz an Crotonsäurediethylamid waren mit einer Selektivität
von 85,6 Mol-% gemischte C5-Dicarbonsäurederivate entstanden, der Anteil I1 an 2-Methylbernsteinsäure-1-methylester-4-diethylamid
betrug 91,5 %.
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2-Methylbernsteinsäure-1-methylester-4-diethylamid Kp0,3 = 84°C; nD20
= 1,4527 1H-NMR: ( = 1,14 ppm (q, 6H); Ù = 1,23 ppm (d, 3H); Ù = = 2,41 ppm, 2,68
ppm (2d, 2H); g = 2,99 ppm (m, 1H); & = 3,34 ppm (dq, 4H); J= 3,69 (s, 3H) Beispiel
8 Analog Beispiel 1 wurden 56,5 g Crotonsäurediethylamid, 36,6 g Glykolmonomethylether,
1,27 g Pyridin und 2,74 g Co2(CO)8 1 Stunde bei 1700C unter 150 bar CO ( + 2 % H2)
umgesetzt. Bei vollständigem Substratumsatz hatten sich 84,4 Mol-% C5-Dicarbonsäure-ß-methoxyethylester-diethylamide
gebildet, wovon 91,6 % 2-Methylbernsteinsäure-1-B-methoxyethylester-4-diethylamid
waren.
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2-Methylbernsteinsäure-1-ß-methoxyethylester-4-diethylamid Kp1 = 125°C;
nD20 = 1,4548 1H-NMR: # = 1,15 ppm (q, 6H); # = 1,24 ppm (d, 3H); # = 2,42 ppm,
2,69 ppm (2d, 2H); # = 3,03 ppm (m, 1H); # = 3,36 ppm (dq, 4H); # = 3,41 ppm (s,
3H); (# = 3,60 ppm (tr, 2H); # = 4,26 ppm (tr, 2H) Beispiel 9 Beispiel 8 wurde wiederholt
mit den Ausnahmen, daß 45,7 g Glykolmonomethylether und 6,33 g Pyridin eingesetzt
und die Umsetzung 2 Stunden bei 1600C durchgeführt wurden.
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Dabei setzten sich 42,8 Mol-% des Crotonsäurediethylamids um. Darauf
bezogen wurden 65,4 Mol-% unterschiedlich derivatisierte C5-Dicarbonsäuren gebildet,
der Anteil Ii betrug 90,7 %.
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Beispiel 10 Beispiel 8 wurde wiederholt mit den Ausnahmen, daß anstelle
des Glykolmonomethylethers 48,1 g Cyclohexanol eingesetzt wurden. Die Reaktionszeit
betrug 0,5 Stunden. Die Analyse zeigte, daß der Umsatz des Crotonsäurediethylamids
99,7 Mol-% betrug, die Selektivität an gemischten Dicarbonsäurederivaten 82,8 Mol-%
und der Anteil I1 des 2-Methylbernsteinsäure-1-cyclohexylesters-4-diethylamids 92,1
%.
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2-Methylbernsteinsäure-1-cyclohexylester-4-diethylamid Kp0 = 138°C;
nD20 = 1,4715 1H-NMR: Ù = 1,15 ppm (q, 6H); d 1,21 ppm (d, 3H); = = 1,62 ppm (m,
lOH); Ù = 2,38 ppm, 2,68 ppm (2d, 2H); &= 3,03 ppm (m, 1H); Ù = 3,35 ppm (dq,
4H) ; Ù = 4,77 ppm (m, 1H) Beispiel 11 Beispiel 10 wurde wiederholt mit der Ausnahme,
daß anstelle des Cyclohexanols 51,9 g Benzylalkohol eingesetzt wurden. Die Reaktionstemperatur
betrug 1500C. Nach 30 Minuten hatten sich von den 98,2 Mol-% umgesetzten Crotonsäurediethylamid
73,9 Mol-% C5-Dicarbonsäurebenzylester-diethylamide gebildet, wovon 92,0 Mol-% 2-Methylbernsteinsäure-1-benzylester-4-diethylamid
waren.
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2-Methylbernsteinsäure-1-benzylester-4-diethylamid Kp0 = 171°C; nD20
= 1,5054 1H-NMR: Ù = 1,11 ppm (q, 6H) ; Ù = 1,23 ppm (d, 3H) ; Ù = 2,41 ppm, 2,69
ppm (2d, 2H) ; Ù = 3,01 ppm (m, 1H); Ù = 3,32 ppm (m, 4H); Ù = 5,15 ppm (d, 2H);
Ù = 7,37 ppm (s, 5H)
Beispiel 12 Analog Beispiel 10 wurde Crotonsäurediethylamid
mit 64,9 g p-Kresol umgesetzt. Nach 30 Minuten betrug der Substratumsatz 99,4 Mol-%,
die Selektivität S an gemischten C5-Dicarbonsäurederivaten 76,6 Mol-% und der Anteil
11 an 2-Methylbernsteinsäure-1 -p-kresylester-4-diethylamid 91,6 %.
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2-Methylbernsteinsäure-1-2-kresylester-4-diethylamid Kp0,35 = 163°C;
nD20 = 1,5056 1H-NMR: = 1,15 ppm (q, 6H); J = 1,38 ppm (d, 3H); Ù = = 2,38 ppm (s,
3H); Ù = 2,53 ppm, 2,78 ppm (2d, 2H); C = 3,12 ppm (m, 1H); J = 3,37 ppm (m, 4H);
Ù = 7,12 ppm (m, 4H) Beispiel 13 42,4 g Crotonsäurediethylamid, 72,9 g 3,5-Dichloranilin,
4,75 g Pyridin, 2,05 g Co2 (CO)8 und 43,2 g Tetrahydrofuran wurden gemäß Beispiel
1 75 Minuten bei 1500C unter 150 bar CO (+ ca. 2 Vol.-% H2) umgesetzt.
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Bei einem Umsatz an Crotonsäurediethylamid von 95,1 Mol-% hatten sich
mit einer Selektivität S von 68,8 Mol-% offenkettige, gemischt derivatisierte C5-Dicarbonsäuren
gebildet, wovon 90,1 % 2-Methylbernsteinsäure-1-(3,5-dichlor-
anilid)-4-diethylamid
waren. Als weiteres Hydrocarboxylierungsprodukt waren 8,0 Mol-% N-(3,5-Dichlorphenyl)-2-methylbernsteinsäureimid
entstanden.
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2-Methylbernsteinsäure-1-(3 5-dichloranilid)-4-diethylamid F = 124
- 1250C (Petrolether/Ethanol 10:1) 1H-NMR: Ù = 1,14 ppm, 1,27 ppm (2tr, 6H); d=
= 1,23 ppm (d, 3H); Ù = 2,43 ppm, 2,87 ppm (2d, 2H); 3,16 ppm (m, 1H); &= 3,40
ppm (dq, 4H); g = 6,92 ppm (tr, 1H); Ù = 7,46 ppm (d, 2H); J= 9,88 ppm (Offset,
br, 1H) Beispiel 14 Beispiel 13 wurde wiederholt mit den Ausnahmen, daß 58,3 g 3,5-Dichloranilin
und 0,95 g Pyridin eingesetzt und die Umsetzung bei 1700C durchgeführt wurde. Der
Substratumsatz betrug 99,8 Mol-%, die Selektivitäten an C5-Dicarbonsäure-3,5-dichloranilid-diethylamiden
67,8 Mol-% (I1 = 85,8 %) und an N-(3,5-Dichlorphenyl)-2-methylbernsteinsäureimid
23,4 Mol-%.
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Beispiel 15 Beispiel 8 wurde wiederholt, jedoch wurden anstelle des
Glykolmonomethylethers 51,5 g N-Methylanilin eingesetzt.
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Bei einem Crotonsäurediethylamid-Umsatz von 60,7 Mol-% wurden darauf
bezogen 68,7 Mol-% gemischte C5-Dicarbonsäurederivate gebildet, wovon der Anteil
I1 des 2-Methylbernsteinsäure-1-N-methylanilid-4-diethylamids 89,7 % betrug.
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2-Methylbernsteinsäure-1-N-methylanilid-4-diethylamid Kp0,7 = 158
- 160°C; nD20 = 1,5242 1H-NMR: Ù = 1,05 ppm (q, 6H); Ù Ù = 1,22 ppm (d, 3H); 6=
= 2,19 ppm, 2,82 ppm (2d, 2H); = 3,04 ppm (m, 1H); = 3,27 ppm (s, 3H); Ù = 3,32
ppm (m, 4H); Ù = 7,42 ppm (m, 5H) Beispiel 16 77,6 g Pent-3-ensäurediethylamid,
32,2 g Ethanol, 1,58 g Pyridin sowie 3,42 g Co2 (CO)8 wurden, wie in Beispiel 1
beschrieben, 1 Stunde bei 1700C unter 150 bar Kohlenmonoxid (+ ca. 2 Vol.-% H2)
umgesetzt. Nach dem Abkühlen zeigte die Analyse einen Umsatz an Pent-3-ensäurediethylamid
von 47,3 Mol-% an. Darauf bezogen hatten sich 61,5 Mol-% C6-Dicarbonsäure-ethylesterdiethylamide
gebildet, die sich wie folgt zusammensetzten: 64,6 % (= I1) 2-Ethylbernsteinsäure-1-ethylester-4-diethylamid,
29,2 % 2-Methylglutarsäure-1-ethylester-5-diethylamid sowie 6,2 % Adipinsäure-ethylesterdiethylamid.
Desweiteren entstanden neben Penten-
säurediethylamid-Isomeren
mit Selektivitäten von 1,7 Mol-% bzw. 1,1 Mol-% n-Pentansäurediethylamid bzw. C6-Dicarbonsäure-bisdiethylamide
(3 Isomere).
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2-Ethylbernsteinsäure-1-ethylester-4-diethylamid Kp1 = 117°C; nD20
= 1,4516 1H-NMR: # = 0,96 ppm (tr, 3H); # = 1,15 ppm (q, 6H); # = 1,28 ppm (tr,
3H); # = 1,64 ppm (m, 2H); 2,42 ppm, 2,66 ppm (2d, 2H); Ù = 2,92 ppm (m, 1H); 6'=
3,36 ppm (q, 4H); Ù = 4,16 ppm (q, 2H) Beispiel 17 Beispiel 16 wurde wiederholt
mit den Ausnahmen, daß 4,75 g Pyridin eingesetzt wurden und die Reaktionszeit 4
Stunden betrug. Es wurde ein Substratumsatz von 55,5 Mol-% erzielt; die Selektivität
S an gemischten C6-Dicarbonsäurederivaten lag bei 42,2 Mol-% (I1 = 62,8 %).
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Beispiel 18 Analog Beispiel 16 wurde die Umsetzung in Abwesenheit
des Pyridins durchgeführt. Es setzten sich 99,7 Mol-% Pent-3-ensäurediethylamid
um. Die Selektivität S an C6-Dicarbonsäure-ethylester-diethylamiden betrug 71,5
Mol-% (I1 = 62,9 %).
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Beispiel 19 52,6 g Pent-3-ensäureanilid, 19,2 g Methanol, 4,75 g Pyridin
und 2,05 g Co2 (CO)8 wurden analog Beispiel 1 1,5 Stunden bei 1700C umgesetzt. Bei
einem Pentensäureanilid-Umsatz von 58,3 Mol-% wurden mit einer Selektivität S von
37,5 Mol-% C6-Dicarbonsäure-methylesteranilide gebildet (I1 = 65,3 %).