DE810394C - Process for the preparation of camphane-2-spiro-hydantoin - Google Patents

Description

Verfahren zur Herstellung des Camphan-2-spiro-hydantoins Es ist eine Anzahl von Verfahren bekannt, ausgehend von Carbonylverbindungen, in 5-Stellung substituierte Hydantoine herzustellen. So läßt beispielsweise Th. B u c h e r e r (J. prakt. Chem. [N.F.] 141,5 [I934]) auf die aus Carbonylver'bindungen hergestellten Oxynitrile Ammoniak und Kohlensäure einwirken.Process for the preparation of the camphane-2-spiro-hydantoin It is a A number of processes are known, starting from carbonyl compounds in the 5-position to produce substituted hydantoins. For example, Th. B u c h e r e r (J. Prakt. Chem. [N.F.] 141.5 [1934]) to those produced from carbonyl compounds Oxynitrile ammonia and carbonic acid act.

Nach H. Bergs, Deutsche Patentschrift 566o9.1, geht man direkt von den Carbonylverbindungen aus. Die Hydantoinbildung vollzieht sich in diesem Falle so, daß man das Oxynitril sich im Reaktionsgemisch bilden und, ohne es zu isolieren, gleich zum Hydantoin #,veiterreagieren läßt.According to H. Bergs, German patent specification 566o9.1, one goes directly from the carbonyl compounds. The hydantoin formation takes place in this case so that the oxynitrile is formed in the reaction mixture and, without isolating it, immediately to hydantoin #, lets react further.

Nach heiden Verfahren ist es bisher nicht gelungen, das Camplran-2-spiro-hydantoin herzustellen. Das Verfahren von B u c h e r e r versagt, weil das Cyanhydrin des Camphers nicht herstellbar ist. Auch die Methode von B e r g s , bei der stöchiometrische Mengen von Carbonylverbindungen, Cyaniden und Ammoniumcarbonat, gegebenenfalls unter CO z-Druck, zur Anwendung kommen, führt nicht zum Ziel, worauf besonders Tiffeneau und B e a u v a 1 1 e t hinweisen (Chem. Zentralblatt [Verlag Chemie] 1947 1I, Seite 321; Presse medicale 1945, Seite 417; Bulletin Soc. chim. France Mem 5/14 [1947] Seiten 445 bis 45o).It has not yet been possible to produce Camplran-2-spiro-hydantoin using either of these methods. Bucherer's process fails because the cyanohydrin in camphor cannot be produced. The method of Bergs, in which stoichiometric amounts of carbonyl compounds, cyanides and ammonium carbonate, if necessary under CO 2 pressure, are used, does not achieve the goal, as especially Tiffeneau and B eauva 11 et point out (Chem. Zentralblatt [Verlag Chemie] 1947 11, page 321; Presse medicale 1945, page 417; Bulletin Soc. Chim. France Mem 5/14 [1947] pages 445 to 45o).

Es wurde nun überraschenderweise gefunden, daß es trotzdem gelingt, das bisher noch unbekannte Camphan-2-spiro-hydantoin herzustellen, wenn man Campher, Ammoniumcarbonat und überschüssiges Cyanid unter CO.-Druck bei Temperaturen von über 12o° miteinander zur Umsetzung bringt. Unter Cyanid ist ganz allgemein ein Salz der Cyanwasserstoffsäure zu verstehen, beispielsweise ein Alkalisalz. Der Überschuß des Cyanids wird vorzugsweise so bemessen, daß mindestens 2 Mol Cyanid auf i Mol Campher zur Anwendung kommen. Die Umsetzung wird vorteilhafterweise in einem wasserlöslichen Alkohol, zum Beispiel Methanol oder Äthanol, vorgenommen. An Stelle von Ammoniumcarbonat kann Kohlendioxyd und Ammoniak unter Zusatz von Wasser verwandt werden.It has now been found, surprisingly, that it nevertheless succeeds to produce the previously unknown camphane-2-spiro-hydantoin, if you use camphor, Ammonium carbonate and excess Cyanide under CO. Pressure at temperatures of over 12o ° with each other. Under cyanide is very general to understand a salt of hydrocyanic acid, for example an alkali salt. Of the Excess of the cyanide is preferably measured so that at least 2 moles of cyanide be used on 1 mole of camphor. The implementation is advantageously carried out in a water-soluble alcohol, for example methanol or ethanol, made. Instead of ammonium carbonate, carbon dioxide and ammonia can be used with the addition of water be used.

Der Hydantoinring kann mit dem Camphanring im Sinne einer Borneol-Isoborneol-Isomerie auf zweierlei Weise verknüpft sein, so daß entweder die dem Camphanring benachbarte CO-Gruppe des Hydantoinringes I oder die ihr entsprechende NH-Gruppe I1 auf der Seite der Camphanbrücke liegt. Geht man bei der Hydantoinierung von synthetischem dl-Campher aus, so erhält man, da die d- und 1-Form je zwei stereoisomere Formen liefert, ein Gemisch von vier Stereoisomeren. Geht man von natürlichem d-Campher aus, so erhält man ein Gemisch der zu erwartenden zwei Stereoisomeren. Das Gemisch läßt sich auf Grund der verschiedenen Löslichkeiten und der verschiedenen Kristallformen leicht in die Komponenten zerlegen.The hydantoin ring can be linked to the camphane ring in the sense of a borneol-isoborneol isomerism in two ways, so that either the CO group of the hydantoin ring I adjacent to the camphane ring or the NH group I1 corresponding to it is on the side of the camphane bridge. If synthetic dl-camphor is used as the starting point for the hydantoination, a mixture of four stereoisomers is obtained, since the d- and 1-form each give two stereoisomeric forms. If you start from natural d-camphor, you get a mixture of the two expected stereoisomers. The mixture can easily be broken down into its components due to the different solubilities and the different crystal forms.

Das Camphan-2-spiro-hydantoin ist in saurem Milieu eine sehr beständige Verbindung. Es löst sich beispielsweise ohne Zersetzung in heißer konzentrierter Salpetersäure unter Bildung des beim Abkühlen der Lösung in, prächtigen farblosen Nadeln auskristallisierenden Nitrats.Camphan-2-spiro-hydantoin is very stable in an acidic environment Link. For example, it dissolves without decomposition in hotter concentrated Nitric acid, with the formation of the splendid colorless when the solution cools down Nitrate crystallizing needles.

Es löst sich in verdünnten Alikalien und kann durch Ausfällen mit Säuren unverändert zurückerhalten werden. Beim Erwärmen mit starken Alkalien, wie Natronlauge, Kalilauge oder Kalkmilch, tritt Aufspaltung des Hydantoinringes ein.It dissolves in dilute chemicals and can precipitate with Acids are recovered unchanged. When heating with strong alkalis, such as Sodium hydroxide, potassium hydroxide or milk of lime, the hydantoin ring splits.

Das Camphan-2-spiro-hydantoin zeigt alle typischen Eigenschaften eines Hydantoins. Es läßt sich acylieren, alkylieren und durch Behandeln mit Formalin in eine Methylolverbindung überführen.The Camphan-2-spiro-hydantoin shows all typical properties of a Hydantoins. It can be acylated, alkylated and treated with formalin convert into a methylol compound.

Das Camphan-2-spiro-hydantoin stellt ein wertvolles Ausgangsmaterial zur Gewinnung von in 2-Stellung substituierten Camphanderivaten dar. Es besitzt ferner pharmakologisches Interesse.Camphan-2-spiro-hydantoin is a valuable starting material for the production of camphane derivatives substituted in the 2-position. It has also pharmacological interest.

Beispiel i Man erhitzt in einem Druckgefäß 38 Gewichtsteile synthetischen dl-Campher, 49 Gewichtsteile NaCN, 14 Gewichtsteile (N H4)2, CO, und i5oGewichtsteileMethanol unter io atü C 02 Druck 5 Stunden auf 12o bis 15o°. Nach dem Erkalten wird mit Salzsäure kongosauer gemacht. Das ausgefallene Rohprodukt wird abgesaugt, mit Wasser gewaschen und mit etwa Zoo Gewichtsteilen ioo/oiger Natronlauge und Äther behandelt.EXAMPLE i 38 parts by weight of synthetic dl-camphor, 49 parts by weight of NaCN, 14 parts by weight of (N H4) 2, CO, and 150 parts by weight of methanol are heated in a pressure vessel under 10 atmospheric pressure for 5 hours at 12o to 15o °. After cooling, it is made Congo sour with hydrochloric acid. The precipitated crude product is filtered off with suction, washed with water and treated with about 100 parts by weight of 100% sodium hydroxide solution and ether.

Das Hydantoin geht als lösliches Na-Salz in die wäßrige, der nicht in Reaktion getretene Campher in die Ätherphase. Aus der alkalisch-wäßrigen Lösung wird das Hydantoin durch Ansäuern abgeschieden, abgesaugt, mit Wasser gewaschen und getrocknet; Ausbeute 25 bis 3o Teile Rohprodukt. Aus der Ätherlösung wird nach dem Abtreiben des Äthers der nicht umgesetzte Campher unverändert zurückgewonnen. Durch Umkristallisieren des Rohhydantoins aus Alkohol oder Essigsäure erhält man das reine Camphan-2-spiro-hydantoin in farblosen, zu charakteristischen Kristallbüscheln vereinigten Nadeln, F. = 262 bis 265°, Kp78o etwa 35o°', unter ganz geringer Zersetzung.The hydantoin goes as a soluble Na salt in the aqueous, which does not camphor reacted into the ether phase. From the alkaline-aqueous solution the hydantoin is deposited by acidification, filtered off with suction, washed with water and dried; Yield 25 to 30 parts of crude product. The ethereal solution becomes after the unreacted camphor was recovered unchanged after the ether was driven off. Recrystallizing the raw hydantoin from alcohol or acetic acid gives the pure camphan-2-spiro-hydantoin in colorless, characteristic crystal clusters combined needles, F. = 262 to 265 °, Kp78o about 35o ° ', with very little decomposition.

Das Camphan-2-spiro-Hydantoin ist ziemlich leicht löslich in heißem Methanol, Äthanol und Nitrobenzol, schwer löslich in Benzol, Äther, Chloroform und ähnlichen Lösungsmitteln. Die Acetylverbindung bildet aus Alkohol umkristallisiert farblose Nadeln vom F. = 171'.The camphan-2-spiro-hydantoin is quite easily soluble in hot Methanol, ethanol and nitrobenzene, sparingly soluble in benzene, ether, chloroform and similar solvents. The acetyl compound forms recrystallized from alcohol colorless needles of F. = 171 '.

Beim Erwärmen mit überschüssigem, wäßrigem Formaldehyd geht das Hydantoin in Lösung. Beim Abkühlen kristallisiert die Methylolverbindung in schönen farblosen Nadeln vom F. = 153 bis 155° aus. Beispiel e Setzt man unter den im Beispiel i angegebenen Bedingungen natürlichen d-Campher zur Hydantoinbildung ein, so erhält man in derselben Ausbeute ein Rohhydantoin, bestehend aus dem Gemisch der zwei möglichen Stereoisomeren. Zur Trennung löst man das Reaktionsprodukt in Methanol und läßt die Lösung langsam eindunsten. Dabei scheidet sich zunächst die schwerer lösliche Form, a-Form, und später die leichter lösliche Form, ß-Form genannt, aus.When heated with excess, aqueous formaldehyde, the hydantoin goes in solution. On cooling, the methylol compound crystallizes in beautiful, colorless ones Needles from F. = 153 to 155 °. Example e Put under those given in example i Conditions of natural d-camphor for hydantoin formation are obtained in the same Yield of a crude hydantoin consisting of the mixture of the two possible stereoisomers. For separation, the reaction product is dissolved in methanol and the solution is left slowly evaporate. The less soluble form, a-form, and is initially separated later the more soluble form, called ß-form, from.

Die a-Form kristallisiert in farblosen kleinen, federartig verwachsenen Kristallen, F. = 255 bis 256°. ioo Gewichtsteile Methanol lösen bei 20° 2,6 g; [a] 2 = + 15,7° (Eisessig C = 5).The a-shape crystallizes in colorless small, feather-like fused ones Crystals, m.p. = 255 to 256 °. 100 parts by weight of methanol dissolve 2.6 g at 20 °; [a] 2 = + 15.7 ° (glacial acetic acid C = 5).

Die Acetylverbindung kristallisiert aus verdünntem Methanol in farblosen rechteckigen Platten, F. = 168°. Die Methylolverbindung bildet farblose Plättchen, F. = 153° (Sintern).The acetyl compound crystallizes from dilute methanol as colorless rectangular plates, F. = 168 °. The methylol compound forms colorless platelets, F. = 153 ° (sintering).

Die ß-Form wird in wunderbar ausgebildeten farblosen wasserklaren Prismen erhalten, F. = 255 bis 256°. ioo Gewichtsteile Methanol lösen bei 20° 4,4 g; (a] ö = + 34,6° (Eisessig C = 5).The ß-form is preserved in wonderfully developed, colorless, water-clear prisms, F. = 255 to 256 °. 100 parts by weight of methanol dissolve 4.4 g at 20 °; (a] ö = + 34.6 ° (glacial acetic acid C = 5).

Die Acetylverbindung bildet aus Alkohol wasserklare sechseckige Platten, F. = i85°. Die Methylolverbindung, farblose Plättchen, schmilzt bei i49° (Sintern). Die a- und f-Form geben im Gemisch eine erhebliche Schmelzpunktsdepression.The acetyl compound forms water-clear from alcohol hexagonal Plates, m.p. = i85 °. The methylol compound, colorless platelets, melts at 149 ° (Sintering). The a- and f-forms give a considerable melting point depression when mixed.

Claims (1)

PATENTANSPRUCH: Verfahren zur Herstellung von Camphan-2-spiro-hydantoin, dadurch gekennzeichnet, daß man Campher, überschüssiges Cyanid und Ammoniumcarbonat unter Kohlendioxyddruck bei Temperaturen über 12o°, vorzugsweise in einem wasserlöslichen Alkohol, aufeinander einwirken läßt, wobei -der Cyanidüberschuß vorzugsweise mindestens 2 Mol beträgt, und an Stelle des Ammoniumcarbonats auch Kohlendioxyd und Ammoniak unter Zusatz von Wasser verwandt werden kann. PATENT CLAIM: Process for the production of camphane-2-spiro-hydantoin, characterized in that camphor, excess cyanide and ammonium carbonate are allowed to act on one another under carbon dioxide pressure at temperatures above 120 °, preferably in a water-soluble alcohol, with the cyanide excess preferably at least 2 Mol, and instead of ammonium carbonate, carbon dioxide and ammonia can be used with the addition of water.