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Verfahren zur Herstellung von Amiden und Thioamiden Die Erfindung
betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Amiden durch Abänderung der Willgerodtschen
Reaktion, wobei an Stelle der bisher benutzten Ketone oder anderen Verbindungen
ein Acetal als Ausgangsstoff benutzt wird.
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Die Herstellung von Amiden aus Ketonen durch Oxydation eines Ketons
mit wäßrigem Ammoniumpolysulfid ist in der Technik als Willgerodtsche . Reaktion
bekannt und wurde von diesem zuerst im Jahre 1887 beschrieben. Nach dieser Reaktion
wird ein Keton mit einer wäßrigen Lösung von Ammoniumpolysulfid erhitzt, wodurch
ein Amid und das Ammoniumsalz der entsprechenden Säure erhalten wird. Es wurde später
gefunden, daß diese Reaktion auch zur Umwandlung von Aldehyden zu Amiden benutzt
werden kann, und es wurde auch gefunden, daß an Stelle von Ammoniumpolysulfid auch
ein Gemisch von Ammoniumhydroxyd und Schwefel oder gegebenenfalls auch ein primäres
oder sekundäres Amin in Mischung mit Schwefel als Ausgangsstoff Verwendung finden
kann. Wird bei der Reaktion ein Amin benutzt, so ist es üblich, diese in Abwesenheit
von Wasser durchzuführen, und das Reaktionsprodukt ist, wenn ein Amin benutzt wird,
nicht das Amid, sondern das Thioamid, das jedoch in gleicher Weise wie das Amid
hydrolysiert werden kann und die entsprechende Säure liefert.
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Es wurde nun gefunden, daß unsubstituierte und alkoxysubstituierte
Acetale trotz ihrer bekannten Stabilität in alkalischem Medium nach der Willgerodtschen
Reaktion leicht in Amide öder Thioamide übergeführt werden können, wenn lediglich
ein unsubstituiertes oder alkoxysubstituiertes
Acetal der nachstehend
genannten Art an Stelle des Ketons oder der sonstigen bisher bei der Reaktion verwendeten
Carbonylverbindung benutzt wird.
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Die Acetale, die zur Durchführung vorliegender Erfindung benutzt werden
können, können durch die folgende allgemeine Formel dargestellt werden:
In dieser bedeutet R einen Kohlenwasserstoffrest d. h. Alkyl, Cycloalkyl, Aryl oder
Alkaryl, der, falls R ein aliphatischer Kohlenwasserstoffrest ist, durch eine oder
mehrere Alkoxygruppen substituiert sein kann, wobei die Anzahl der an ein einzelnes
Kohlenstoffatom gebundenen Alkoxygruppen i beträgt, es sei denn, daß das genannte
Kohlenstoffatom endständig ist wie bei Acetalen von Dialdehyden, bei denen die Anzahl
der mit dem endständigen Kohlenstoffatom verbundenen Alkoxygruppen 2 beträgt. Die
Gruppen-O R1 bedeuten den Rest eines Alkohols, und da der Alkohol, der dem Rest-O
R1 entspricht, und auch der Alkohol, der dem an der Gruppe R, wenn diese Alkyl ist,
gegebenenfalls vorhandenen Alkoxysubstituenten entspricht, während der Reaktion
abgespalten werden, so ist es, vom praktischen Standpunkt betrachtet, zweckmäßig,
daß die Gruppe-ORl ein niedriger Alkoxyrest ist. Das Verfahren ist jedoch auch durchführbar,
wenn Acetäle höherer Alkohole benutzt werden. Beispiele von Aoetalen dieser Art,
die zur Durchführung vorliegender Erfindung benutzt werden können, sind Acetaldehyddimethylacetal,
Propionaldehyddimethylacetal, Butyraldehyddimethylacetal, Isobutyraldehyddimethylacetal,
Valeraldehyddimethylacetal, Heptaldehyddimethylacetal, Lauraldehyddimethylacetal,
Stearaldehyddimethylacetal, Benzaldehyddimethylacetal, Phenylacetaldehyddimethylacetal,
,B-Phenylpropionaldehyddimethylacetal, Hexahydrobenzaldehyddimethylacetal und Malonaldehydtetramethylacetal,
sowie die entsprechenden Diäthylacetale und Acetale niederer Alkohole, wie die Dibutylacetale
der vorstehend erwähnten Aldehyde oder die gemischten Acetale, wie Methyläthylacetal
von Acetaldehyd und Malonaldehydtriäthylmethylacetal. Einige Beispiele von alkoxysubstituierten
Acetalen aliphatischer Aldehyde, die zur Durchführung vorliegender Erfindung benutzt
werden können, sind 1, 1, 3-Trimethoxybutan, 1, 1, 3-Trimethoxyhexan, i-Methoxy-1,
3-diäthoxyhexan, i, i, 3-Triäthoxy-5, 5-dimethoxypentan, 1, 1, 3-Triäthoxy-5, 7,
7-trimethoxyheptan.
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Wenn Ammoniumpolysulfid oder ein Gemisch von Ammoniumhydroxyd und
Schwefel als Oxydationsmittel benutzt wird, so wird die Reaktion im allgemeinen
in einer wäßrigen Lösung durchgeführt. Wenn andererseits, wie es bei der Willgerodtschen
Reaktion üblich ist, ein Gemisch aus einem primären oder sekundären Amin und Schwefel
benutzt wird, so wird die Reaktion zweckmäßig unter wasserfreien Bedingungen durchgeführt.
Die Amine, die zur Durchführung vorliegender Erfindung benutzt werden können, umfassen
primäre und sekundäre Alkyl-, Aryl- und heterocyclische Amine, wie beispielsweise
Methylamin, Dimethylamin, Äthylamin, Diäthylamin, Dibutylamin, Isopropylamin, Morpholin,
Piperidin, i- und 2-Naphthylamin, Anilin und Methylanilin.
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Die Reaktion verläuft leicht, wenn ein Gemisch der Ausgangsstoffe
erhitzt wird. Temperaturen von etwa 125 bis 23o° haben sich als brauchbar erwiesen,
und Temperaturen von i .5o bis 200° scheinen die besten zu sein. Falls der eine
oder andere oder mehrere der Ausgangsstoffe bei der Reaktionstemperatur flüchtig
sind, so wird die Reaktion vorzugsweise in einem geschlossenen Behälter unter Druck
durchgeführt, aber sie kann auch unter atmosphärischem Druck durchgeführt werden,
wenn die benutzten besonderen Ausgangsstoffe flüssig bleiben oder bei atmosphärischem
Druck unter Rückfluß erhitzt werden können. Es hat sich auch als vorteilhaft erwiesen,
obgleich nicht erforderlich, ein Lösungsmittel für die Ausgangsstoffe zu verwenden,
wie Dioxan, und insbesondere dann, wenn Acetale verhältnismäßig hohen Molekulargewichtes
als eine der Reaktionskomponenten benutzt werden.
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Die nach dem Verfahren vorliegender Erfindung erhaltenen Produkte
sind je nach dem besonderen benutzten Acetal Amide von ein-oder zweibasischen Säuren.
Bei Verwendung von unsubstituierten Acetalen wird das Amid der Säure erhalten, die
dem Aldehyd entspricht, dessen Acetal bei der Reaktion benutzt worden ist, während
im Falle von Acetalen alkoxysubstituierter aliphatischer Aldehyde außer den Acetalsubstituenten
auch der Alkoxvsubstituent oder die Alkoxysul)stituenten reduziert werden, so daß,
wenn ein Acetal eines alkoxysubstituierten aliphatischen Aldehydes benutzt wird,
das Amid der Säure erhalten wird, die dem unsubstituierten Aldehyd mit derselben
Anzahl von Kohlenstoffatomen entspricht. So werden \im Falle der Verwendung von
Acetalen der oben erwähnten alkoxysubstituierten Aldehyde die folgenden Produkte
erhalten
| Acetal Amid der |
| 1, 1, 3-Trimethoxybutan Buttersäure |
| 1, 1, 3-Trimethoxyhexan Capronsäure |
| 1, 3-Diäthoxy-i-methoxyhexan Capronsäure |
| i, i, 3-Triäthoxy-5, 5-dimethoxy- |
| pentan Glutarsäure |
| i, i, 3-Triäthoxy-5, 7, ; -trimetlioxv- |
| heptan Pimelinsäure |
Die Erfindung wird durch die nachstehenden Beispiele näher veranschaulicht. Die
Teile sind Gewichtsteile. Beispiel i Ein Gemisch aus 2 Teilen Butyraldehyddimethylacetal,
io Teilen Dioxan und einer Lösung von Ammoniumpolysulfid, die dadurch hergestellt
wurde, daß in io Teile konzentriertes Ammoniumhydroxyd und i Teil Schwefel Schwefelwasserstoff
bis zur
Lösung des Schwefels hindurchgeschickt wurde, wurde in ein
Cariusrohr gegeben. Das Rohr wurde verschlossen und dann 12 Stunden auf 16o° erhitzt.
Das Reaktionsgemisch wurde nach dem Herausnehmen aus dem Rohr auf einem Dampfbad
zur Trockne eingedampft, und es wurden dann dem Rückstand 2o Teile Wasser zugesetzt.
Nachdem das Gemisch, um den nicht in Reaktion getretenen Schwefel zu entfernen,
filtriert worden war, wurde es wieder zur Trockne eingedampft und das Butyramid
aus Benzol umkristallisiert, wodurch rohes Butyramid in 8o%iger Ausbeute erhalten
wurde. Durch nochmalige Umkristallisation aus Benzol wurde ein Produkt mit dem Schmelzpunkt
115 bis 116° erhalten.
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Analyse: berechnet für C4H90N: C = 55i4%; H - io,41°Jo; gefunden:
C = 55,099c'; H - 1o,55%. Beispiel e Es wurde dieselbe Arbeitsweise wie im Beispiel
i benutzt, aber an Stelle der 2 Teile Butyraldehyddimethylacetal wurden 3 Teile
Benzaldehyddimethylacetal verwendet und das Produkt wurde aus Wasser umkristallisiert.
Es wurde eine Ausheute an Benzamid von 75% erhalten; Schmelz-punkt 128 bis
i29°.
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Beispiel 3 Ein Gemisch aus 2 Teilen Butyraldehyddimethylacetal, 1o
Teilen konzentriertem Ammoniumhydroxyd, 6Teilen Schwefel und ioTeilen Dioxan wurde
in ein Cariusrohr gegeben. Nach dem Verschließen des Reaktionsbehälters wurde das
Gemisch 12 Stunden auf 16o° erhitzt. Das Reaktionsgemisch wurde dann aus dem Rohr
entfernt und auf einem Dampfbad zur Trockne eingedampft. Durch Umkristallisation
des Reaktionsproduktes aus Benzol wurde eine Ausbeute an Butyramid zu 64c/c erhalten;
Schmelzpunkt 114 bis 115°.
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Beispiel 4 Wird die in Beispiel 3 angegebene Arbeitsweise benutzt,
das Butyraldehyddimethylacetal durch 3 Teile Benzaldehyddimethylacetal ersetzt und
das erhaltene Produkt aus Wasser umkristallisiert, so wird eine Ausbeute an Benzamid
von 63% erhalten; Schmelzpunkt 125 bis 127°.
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Beispiel s Ein Gemisch aus 76 Teilen Benzaldehyddimethylacetal, 32
Teilen Schwefel und 87 Teilen Morpholin wurde unter Rühren io Stunden auf Rückflußtemperatur
(125 bis 14o°) erhitzt. Während des Erhitzens wurde Schwefelwasserstoff entwickelt.
Der feuchte, feste Rückstand, der sich beim Abkühlen des Reaktionsgemisches bildete,
wurde aus Äthylalkohol umkristallisiert, und es wurden 5o Teile 4-Thiobenzoylmorpholin
mit dem Schmelzpunkt 134 bis i38° erhalten.
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Beispiel 6 Ein Gemisch aus 3 Teilen 1, 1, 3-Trimethoxybutan, 1o Teilen
Dioxan und einer Ammoniumpolysulfidlösung, die dadurch hergestellt wurde, daß in
io Teile konzentriertes Ammoniumhydroxyd und i Teil Schwefel Schwefelwasserstoff
bis zur Lösung des Schwefels hindurchgeschicktwurde, wurde in ein Cariusrohr eingefüllt.
Das Rohr wurde verschlossen und dann 12 Stunden auf 16o° erhitzt. Nach dem Herausnehmen
aus dem Rohr wurde das Reaktionsgemisch auf einem Dampfbad zur Trockne eingedampft,
und es wurden dem Rückstand 2o Teile Wasser zugesetzt. Nachdem das Gemisch zwecks
Entfernung des nicht in Reaktion getretenen Schwefels filtriert worden war, wurde
es wieder zur Trockne eingedampft und das Butyrami-d aus Benzol umkristallisiert.
Die Ausbeute an Butyramid betrug 8o% ;Schmelzpunkt 115 bis 116°. Beispiel 7 Ein
Gemisch aus 44 Teilen i, i', 3-Triäthoxy-5, 5'-dimethoxypentan, ioTeilen Dioxan
und einer Ammoniumpolysulfidlösung, die dadurch hergestellt wurde, daß in 22o Teile
konzentriertes Ammoniumhydroxyd und 22 Teile Schwefel Schwefelwasserstoff bis zur
Lösung des Schwefels hindurchgeschickt wurde, wurde in einem Druckbehälter 4 Stunden
erhitzt. Das Reaktionsgemisch wurde so zur Trockne verdampft, so daß rohes Glutaramid
erhalten wurde.