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Verfahren zur Herstellung von Säureamiden durch Abbau a-substituierter
Carbonsäuren Nach einer von C. Willgerodt und Mitarbeitern angegebenen Methode (vgl.
z. B. M. Carmack und M. A. Spie 1 m a n rThe Willgerodt-Reaction «, Adams Organic
Reactions (19q6), Bd. III, S. 83 bis 107) können araliphatische Ketone bekanntlich
mit Polyammoniumsulfidlösungen in Säureamide übergeführt werden. Eine Übertragung
dieser Reaktion auf aliphatische und cycloaliphatische Ketone führt zu analogen
Ergebnissen, da auch hier die dem Ausgangsketon entsprechenden Säureamide mit gleichem
C-Atom-Gerüst entstehen.
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Es wurde gefunden, daß im Gegensatz hierzu Säureamide mit einem der
Ausgangsverbindung gegenüber um ein C-Atom verringerten C-Atom-Gerüst erhalten werden
können, wenn a-substituierte aliphatische, araliphatische, cycloaliphatische oder
heterocyclische Carbonsäuren mit wäßrigen Polyammoniumsulfidlösungen bei zgo bis
zjo° unter überatmosphärischem Druck, vorzugsweise in geschlossenen Druckgefäßen,
nach Willgerodt behandelt werden. Der während der Reaktion auftretende Druck beläuft
sich beispielsweise auf 2o bis 40 kg/qcm, kann aber auch erheblich höher sein. Die
erfindungsgemäße Abbaureaktion, die von der Ausgangssäure in einer Stufe zum nächsttieferen
Säureamid führt, ist mit verschiedenartig substituierten Säuren durchführbar. Man
kann auf diese
Weise-z. B. Carbonsäuren verarbeiten, die in a-Stellungeine
Aminö-, Brom-, Rhodan-, Mercapto- oder ähnliche Gruppe enthalten. Auch in a, a'-Stellung
doppelt substituierte Dicarbonsäuren, z. B. u, a'-Dithio-dicarbonsäuren, lassen
sich erfindungsgemäß-umsetzen.
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Die abzubauenden Carbonsäuren werden in 4 bis SRaumteilen einer wäßrigen
Ammoniumhydrogensulfidlösung, die zweckmäßig o,i bis 5 Mol Schwefelwasserstoff und
io bis 12 Mol Ammoniak enthält, gelöst und mit elementarem Schwefel bei 15o bis
25o° im verschlossenen Druckgefäß erhitzt. Das für die Abbaureaktion günstigste
molare Verhältnis zwischen Schwefel und a-substituierter Carbonsäure liegt bei 5
bis io. Mit steigendem Molverhältnis von Schwefel zur Ausgangssäure ergeben sich
in den meisten' Fällen verbesserte Ausbeuten an Säureamiden. Allgemein gültige optimale
Mengenverhältnisse müssen für jede abzubauende Carbonsäure vorher ermittelt werden.
Im allgemeinen lassen sich a-substituierte araliphatische Carbonsäuren besser umsetzen
als a-substituierte aliphatische Carbonsäuren. -Die Reaktionsmischung kann mit organischen
Lösungsmitteln, z. B. mit Alkohol, Dioxan oder Pyridin; vermischt werden. Hierbei
ergibt Pyridin meistens besonders gute Ausbeuten.
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Anderen Abbaumethoden gegenüber hat das erfindungsgemäße Verfahren
den Vorteil, daß man von a-substituierten Carbonsäuren in einer Stufe zu den um
ein C-Atom niedrigeren Säureamiden gelangen kann. Diese Säureamide sind gut kristallisierbar
und lassen sich durch Extraktion der Reaktionsmischung mit Lösungsmitteln leicht
in einer Reinheit isolieren, die für die meisten Verwendungszwecke der organischen
Chemie ausreicht. Die Säureamide lassen sich auf bekannte Weise in Carbonsäuren
überführen.
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Beispiel i Eine Mischung von 50 g a-Brolnbuttersäure, Zoo ccm
wäßriger Ammoniumhydrogensulfidlösung, die 3o g Schwefel gelöst enthielt, und ioo
ccm Pyridin wurde bei 175 bis 185° im zugeschmolzenen Bombenrohr erhitzt. Nach dem
Erkalten wurde das Rohr geöffnet und das erhaltene Reaktionsprodukt bis zur Trockene
eingedampft. Die trockene Masse wurde in heißem Wasser aufgenommen, mit etwas Aktivkohle
verrührt, filtriert und das sodaalkalische Filtrat im Extraktionsapparat nach Kutscher-Steudel
mit Äther ausgezogen. Durch Eindampfung konnte man aus der Ätherlösung 4 g Propionamid
gewinnen, das einen Schmelzpunkt von 77 bis 78° aufwies. Die Ausbeute belief sich
auf 18 °/o der Theorie.
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Beispiel 2 In gleicher Weise wie in Beispiel i wurde eine Mischung
aus 40 g a-Phenylbromessigsäure, Zoo ccm wäßriger Ammoniumhydrogensulfidlösung,
in der 30 g Schwefel gelöst waren, und roo ccm Pyridin umgesetzt und aufgearbeitet.
. - Aus dem sodaalkalischen Filtrat konnten 14,6 g Benzamid, d. h. 64 °/o der theoretisch
möglichen Ausbeute, gewonnen werden. Das Benzamid wies einen Schmelzpunkt von 126
bis 127° auf. Wenn das Filtrat mit Salzsäure angesäuert wurde, konnten durch Ätherextraktion
zusätzlich noch 3,4 9
Benzoesäure (15 °/.o der Theorie) mit einem Schmelzpunkt
von 120,5 bis i2i,o° gewonnen werden.
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Beispiel 3 In der aus Beispiel i ersichtlichen Weise wurde eine Mischung
aus 40 g Leucin, Zoo ccm wäßriger Ammo-@niumhydrogensulfidlösung, in der 40 g Schwefel
gelöst waren, und ioo ccm Pyridin behandelt und aufgearbeitet. Als Endprodukt ergaben
sich 5 g Isovaleramid (16 °/o der Theorie) mit einem Schmelzpunkt von 128 bis 13o°.
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Beispiel 4 Gemäß Beispiel i wurde eine Mischung aus 50 g Glutaminsäurehydrochlorid,
Zoo ccm wäßriger Aminöniumhydrögensulfidlösung, in der 65 g Schwefel gelöst waren,
und Zoo ccm Pyridin behandelt und aufgearbeitet: Die Mischung der entstandenen Säureamide
wurde mit 2o°/oigerNatronlauge verseift und nach dem Ansäuern durchfltherextraktion
nachKutscher-Steudel daraus 8 g Bernsteinsäure (25 °/o der Theorie) mit einem Schmelzpunkt
von 183,5 bis 185,o° gewonnen. Beispiel s In gleicher Weise wie in Beispiel i wurde
eine Mischung aus 40 g a-Amino-phenylessigsäure, 16o ccm wäßriger Ammoniumhydrogensulfidlösung,
in der 21 g Schwefel gelöst waren, und 8o ccm Pyridin behandelt und aufgearbeitet.
Aus dem sodaalkalischen Filtrat konnten 24 g Benzamid (75 °/ö der Theorie) mit einem
Schmelzpunkt von 126,5 bis 127,2° gewonnen werden. Beispiel 6 Gemäß Beispiel i wurde
eine Mischung von 4ö g Phenylalanin, Zoo ccm wäßriger Ammoniumhydrogensulfidlösung,
in der 38,7 g Schwefel gelöst waren, und ioo ccm Pyridin umgesetzt und aufgearbeitet.
Aus dem sodaalkalischen Filtrat konnten 10,5 g Phenylacetamid (32 °/a der
Theorie) mit einem Schmelzpunkt von 154,5 bis 156,o° gewonnen werden.
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Beispiel ? In der aus Beispiel i ersichtlichen Weise wurde eine Mischung
aus 50 g a-Mercapto-buttersäure, Zoo ccm wäßriger Ammoniumhydrogensulfidlösung,
in der 30 g Schwefel gelöst waren, und ioo ccm Pyridin behandelt und aufgearbeitet.
Aus dem sodaalkalischen Filtrat ließen sich 6 g (ig °/o der Theorie) Propionamid
vom Schmelzpunkt 77,o bis 78,5° gewinnen.
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Beispiel 8 Gemäß Beispiel i wurde eine Mischung aus 50 g a,
a'-Dithio-dibuttersäure, Zoo ccm wäßriger Ammoniumhydrogensulfidlösung, in der 6o
g Schwefel gelöst waren, und ioo ccm Pyridin behandelt und aufgearbeitet. Aus dem
sodaalkalischen Filtrat konnten io g Propionamid (32 °/o der Theorie) mit einem
Schmelzpunkt von 77,o bis 78,5° gewonnen werden.