DE963519C

DE963519C - Verfahren zur Herstellung von N, N'-Dibenzyl-aethylendiamin

Info

Publication number: DE963519C
Application number: DED18490A
Authority: DE
Inventors: George Parker
Original assignee: Distillers Co Yeast Ltd
Current assignee: Distillers Co Yeast Ltd
Priority date: 1953-08-25
Filing date: 1954-08-21
Publication date: 1957-05-09

Description

AUSGEGEBEN AM 9. MAI 1957

D 18490 IVb j 12 q

Die Erfindung betrifft ein verbessertes Verfahren zur Herstellung von N, N'-Dibenzyl-äthylendiiamin, weiches ein wichtiges Zwischenprodukt bei der Herstellung von N, N'-Dibenzyl-äthylendiamindipenicillin ist.

Es ist bekannt, daß N, N'-Dibenzyl-äthylendiamin. durch Hydrierung von N, N'-Dibenzylidenäthylendiamin in Gegenwart von Platin als Katalysator hergestellt werden kann. Bei dieser Reaktion ist jedoch der Umsatz nicht sehr hoch, und die Ausbeuten sind daher entsprechend klein.

Die Erfindung bezweckt daher, die katalytische Hydrierung von N, N'-Dibenzyliden-äthylendiamin zu N, N'-Dibenzyl-äthylendiamin so zu verbessern, daß höhere Ausbeuten erhalten werden. Dieses Ziel wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Hydrierung in Gegenwart von auf einen Träger aufgebrachtem. Palladium als Katalysator und eines inerten Verdünnungsmittels durchgeführt wird und das Hydrierungsprodukt einer sauren Hydrolyse unterworfen wird. Überraschenderweise liegen die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erzielten Ausbeuten um 8o °/o der Theorie, während bei dem obengenannten bekannten Verfahren die Ausbeuten erheblich geringer sind (70%. der Theorie oder weniger). Außerdem ist die Lebensdauer des Palladiumkatalysators viel größer als die des Platinkatalysators.

Die Hydrierung kann bei normalem oder erhöhtem Druck und bei normalen oder erhöhten

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Temperaturen durchgeführt werden. Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, Drücke bis zu etwa 20kg/cm² zu verwenden, obwohl gegebenenfalls auch höhere Drücke verwendet werden können, und die Reaktionstemperatur auf etwa 20 bis 45° zu halten. Die Hydrierung wird in einem neutralen Verdünnungsmittel, wie Methanol oder Äthanol, durchgeführt, doch kann auch irgendein anderes inertes, vorzugsweise niedrigsiedendes Verdünnungsmittel, welches das Ausgangsprodukt löst, verwendet werden. Es hat sich als günstig erwiesen, die Reaktionsmischung kräftig zu rühren.

Der auf einem Träger niedergeschlagene Palladiumkatalysator kann aus Palladium in fein-^X5 zerteilter Form bestehen, das auf Tonerde, Holzkohle oder ähnlichen Katalysatorträgern niedergeschlagen ist, z. B. in einer Menge, daß ein Palladium-Tonerde-Katalysator mit 5 Gewichtsprozent Palladium erhalten wird. Die Menge des verwendeten Katalysators wird zweckmäßig so groß bemessen, daß, bezogen auf das eingesetzte N, N'-Dibenzyliden-äthylendiamin, etwa 0,25 bis 1 Gewichtsprozent Palladium vorhanden sind. Der Katalysator kann wiederholt bei der Hydrierung verwendet werden.

Das Hydrierungsprodukt enthält außer N, N'-Dibenzyl-äthylendiamin gewisse Mengen 1,3-Dibenzyl-2-phenyl-tetrahydroimidazol, welches durch saure Hydrolyse unter Abspaltung von Benzaldehyd in N, N'-Dibenzyl-äthylendiamin umgewandelt wird. Das Reaktionsprodukt wird daher einer sauren Hydrolyse, z. B. mit Schwefelsäure, Essigsäure oder einer anderen Säure, unterworfen, der entstandeneBenzaldehyd entfernt und das gebildete N, N'-Dibenzyl-äthylendiamin gewonnen.

Gegebenenfalls kann das so erhaltene N, N'-Dibenzyl-äthylendiaminsalz zur Freisetzung der Base mit Alkali behandelt, diese dann durch ein organisches Lösungsmittel, wie Butylacetat, extrahiert und gegebenenfalls mit Kohle entfärbt und schließlich der Extrakt mit derjenigen Säure, deren N, N'-Dibenzyl-äthylendiaminsalz man herstellen will, versetzt werden.

Es ist zwar bekannt, Dibenzyliden-äthylendiamin mittels Natriumamalgan zu reduzieren, doch werden für die Reduktion mehrere Tage benötigt, während die erfindungsgemäße Hydrierung nur wenige Stunden erfordert.

Die folgenden Beispiele veranschaulichen das erfkidungsgemäße Verfahren. Die angegebenen Prozente sind, soweit nichts anderes angegeben wird, Gewichtsprozente.

Beispiel 1

4,5 kg eines 5°/oigen Palladium-Tonerde-Katalysators wurden in 4,5 1 Methanol aufgeschlämmt und die Aufschlämmung in das Hydrierungsgefäß gegeben, worauf 45,5 kg N, N'-Dibenzylidenäthylendiamin in 1801 Methanol zugegeben wurden. Die Reaktionsmischung wurde gerührt und Wasserstoff bis zu einem Druck von 3,4 at eingeleitet, wobei das ReaMonsgefäß gekühlt wurde, um die Reaktionstemperatur zwischen etwa 30 und 45⁰ zu halten. Als die Wasserstoffaufnahme aufhörte, wurde die Mischung 15 Minuten auf 6o° erhitzt und dann heiß filtriert. Das Filtrat wurde dann zur Entfernung des Methanols unter verringertem Druck destilliert und der Rückstand mit iovohimprozenftiger Schwefelsäure bis zu einem p_H-Wert von 2 versetzt und 30 Minuten gekocht. Das Produkt wurde dann abgekühlt, wobei N, N'-Dibenzy!- äthylendiaminsulfat auskristallisierte. Das kristalline Produkt wurde abgetrennt, mit Butylacetat gewaschen, um etwaigen Benzaldehyd zu entfernen, und so kristallines N, N'-Dibenzyl-äthylendiaminsulfat erhalten.

Das Sulfat wurde mit 20⁰/oiger wäßriger Natriumhydroxydlösung auf einem pjj-Wert von 10 alkalisch gestellt, die freie Base mit Butylacetat extrahiert, der Extrakt mit 0,5⁰Zo Kohle entfärbt, die Kohle abfiltriert, das Filtrat getrocknet und dann mit Eisessig bis zu einem pjj-Wert von 4,5 versetzt, wobei N, N'-Dibenzyl-äthylendiammdiaoetat ausfiel. Das Salz wird kristallin erhalten, wenn man die Mischung zur Lösung des Acetats auf 6o° erhitzt und dann langsam auf 5⁰ abkühlt.

Wenn die Hydrierung in anderen inerten Lösungsmitteln, wie z. B. Methanol, durchgeführt wird, werden praktisch die gleichen Resultate erhalten. . Beispiel 2

5 kg eines 5%igen Palladium-Tonerde-Katälysators wurden in 5 1 Methanol aiufgeschlämmt und die Aufschlämmung in ein Hydrierungsgefäß, das 50 kg N, N'-Dibenzyliden-äthylendiamin in 2001 Methanol enthielt, gegeben. Die Reaktionsmischung wurde gerührt und dann bis zu einem Druck von 3,4 at Wasserstoff eingeleitet, wobei das Reaktionsgefäß zur Aufrechterhaltung der Reaktionstemperatur auf etwa 30 und 45° gekühlt wurde. Als die ioo Wasserstoffaufnahme aufhörte, wurde die Mischung 15 Minuten auf 6o° erhitzt und dann heiß filtriert. Das Filtrat wurde dann zur Entfernung des Methanols unter verringertem Druck destilliert, der Rückstand mit Eisessig bis zu einem p_H-Wert von 3 \-ersetzt und 30 Minuten gekocht. Beim Abkühlen kristallisierte N, N'-Dibenzyl-äthylendiamin-diacetat aus der Lösung aus, das durch Filtration abgetrennt wurde.

Ersetzt man den Palladium-Tonerde-Katalysator durch einen Pallad'ium-Holzkohle-Katalysator, so wird N, N'-Dibenzyl-äthylendiamin als Diacetat ebenfalls in befriedigender Ausbeute erhalten.

Beispiel 3

50 Gewichtsteile N, N'-Dibenzyliden-äthylendiamin in 200 Volumteilen Methanol wurden in einem geschlossenen Reaktionsgefäß aus rostfreiem Stahl, das Wasserstoff unter einem Druck von 3,5 atü enthielt, 3 Stunden mit 5 Gewichtsteilen 5°/oigem Palladium-Tonerde-Katalysator behandelt. Die Mischung wurde während der gesamten Hydrierung gerührt. Die Reaktionsmischung wurde dann auf 6o° erhitzt, zur Entfernung des Katalysators filtriert und zur Abtrennung des Methanols destilliert. Der Rückstand wurde anschließend mit

150 Vohimteilen iovoliumprozentigeir Schwefelsäure versetzt, 20 Minuten unter Rückfluß erhitzt, abgekühlt und 10 Minuten mit 150 Volumteilen Äther gerührt. Das ausgeschiedene N, N'-Dibenzyläthylendiaminsulfat wurde abfiltriert, mit Äther gewaschen und getrocknet. Aus Tabelle 1 sind die Ergebnisse einiger typischer Ansätze zu ersehen, wobei auch Versuche angegeben sind, die die Verwendbarkeit einer einzigen Katalysatorprobe zur Hydrierung mehrerer Ansätze von N, N'-Dibenzyliden-äthylendiamin unter den obigen Bedingungen bestätigen.

Tabelle

	Zahl der Verwendungen des Katalysators	Ν, N'-Dibenzyl-äthylendiaminsulfat	Feuchtigkeit in%	Reinheit in°/.
Ansatz Nr.	einmal	Ausbeute in Gewichtsprozent, unter Berücksichtigung des nebenstehenden Reinheitsgrades, bezogen auf Dibenzyliden- äthylendiamin	0,33	93.2
I	einmal	81	0,29	9²,5
2	erste Verwendung	81	0,52	89,0
3	zweite Verwendung	77	0,29	95.7
4	dritte Verwendung	83	o,6i	93,i
5	vierte Verwendung	87	0,41	92.3
6	67

Wurde das Palladium durch' einen 5°/oigen folgenden Ausbeuten erhalten. Die anderen Men- go Platin-Tonerde-Katalysator ersetzt, so wurden die gen und Bedingungen waren die gleichen wie oben.

Tabelle

	Reaktionsbedingung	Zahl d.er Verwendungen	Nj N'-Dibenzyl-äthylendiaminsulfat	Feuchtigkeit in °/„	Reinheit in %
		des Katalysators	Ausbeute in
			Gewichtsprozent,
Ansatz			unter Berücksichti
Nr.	Standard, wie oben beschrieben		gung des neben stehenden Reinheits	0,47	92,4
	Standard, desgl.	einmal	grades, bezogen auf	0,68	87,6
	Standard, desgl.	einmal	Dibenzyliden-	0,50	92,6
	Standard, desgl.	erste Verwendung	äthylendiamin	0,71	I3.4
I	6 Stunden mit 10 Gewichtsteilen	zweite Verwendung	21,0
2	Katalysator hydriert		38,0	0,54 ·	9!.3
3		einmal	25,0
4		1,1
5
	56,0

Beispiel 4

Etwa 101,5 kg N, N'-Dibenzyliden-äthylendiamin in etwa 60 1 Methanol wurden in einem geschlossenen Reaktionsgefäß mit 10 kg eines 5°/oigen Palladium-Tonende-Katalysators versetzt. Das Reaktionsgefäß wurde dann evakuiert, mit Stickstoff gespült und erneut evakuiert. Das Gemisch wurde dann kräftig gerührt und Wasserstoff in das Gefäß eingeleitet, um den Druck auf Normaldruck zu halten. Die Temperatur wurde dabei auf 28⁰ gehalten. Sobald bei diesem Druck keine weitere Aufnahme mehr erfolgte, wurde der Druck innerhalb von 30 Minuten auf etwa 2,5 atü erhöht, wobei jedoch praktisch keine weitere Absorption mehr stattfand. Die Reaktionsmischung wurde dann, wie 11g im Beispiel 1 beschrieben, aufgearbeitet, mit der Ausnahme, daß der durch die saure Hydrolyse freigesetzte Benzaldehyd durch Destillation unter vermindertem Druck entfernt wurde. Es war dann nicht notwendig, das N, N'-Dibenzyl-äthylendiaminsulfat zu isolieren; vielmehr wurde die Reaktionsmiechung gleich alkalisch gestellt und das " N, N'-Dibenzyl-äthylendiamin durch Extraktion mit Butylaoetat entfernt.

Die Ausbeute an N, N'-Dibenzyl-äthylendiamindiacetat betrug etwa 113V4 kg, was einer Ausbeute

von 71%, bezogen auf Dibenzyliden-äthylendiamin, entsprach.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. Verfahren zur Herstellung von N, N'-Dibenzyl-äthylendiamin durch katalytische Hydrierung von N, N'-Dibenzyliden-äthylendiamin, dadurch gekennzeichnet, daß man N, N'-Dibenzyliden-äthylendiamin in Gegenwart eines auf einem Träger niedergeschlagenen Palladiumkatalysators und eines inerten Verdünnungsmittels hydriert und das Hydrierungsgemisch einer sauren Hydrolyse unterwirft.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Hydrierung bei einer Temperatur zwischen Zimmertemperatur und etwa 45° durchführt.

3. Verfahren nachAnspruch ι und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man Katalysatoren verwendet, die etwa 5 Gewichtsprozent Palladium enthalten.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man etwa 0,25 bis 1 Gewichtsprozent Palladium, bezogen auf das eingesetzte N, N'-Dibenzyliden-äthylendiamin, verwendet.

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man als Träger für das Palladium Tonerde verwendet.

In Betnacht gezogene Druckschriften: '
Chemical Abstracts, 47 (1953), S. 3850;
Recueil des Travaux Chimiques _v des Pays Bas, (1935), S. 94, 96.