СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГАЛОИДАНГИДРИДОВ Ы-ЗАМЕЩЕННОЙ АЦИЛКАРБАМИНОВОЙ КИСЛОТЫ Советский патент 1971 года по МПК C07C125/03 

Изобретение относится к новому способу получения галоидангидридов N-замещенной ацилкарбаминовой кислоты общей формулы

RiCO-N-COHal,

R

замещенный алкил, аралкил, алкеиил, циклоалкил или арил, алкил или алкенил, который может иметь в качестве заместителя галоид, алкокси- или карбоксигруппу, галоид,

которые могут найти применение в качестве иромежуточных соединений в синтезе физиологически активных веществ и искусственных материалов.

Известен способ получения хлорангидрида М-ю-хлоралкил-Ы-ацетилкарбаминозой кислоты, путем взаимодействия 2-метил-А2-оксазолина или -дигидрооксазолина с фосгеном вереде органического растворителя. Существенным недостатком такого способа является необходимость исиользования сильнотоксичного фосгена.

Предложенный способ иолучения галоидангидридов N-замещенной ацилкарбаминовой кислоты заключается в том, что галоидангидрид карбоновой кислоты общей формулы

RiCOHal, где Ri и Hal имеют вышеуказанные значения, подвергают взаимодействию с изоцианатом общей формулы , где R2 имеет вышеуказанное значение, в присутствии в качестве катализатора галогенида одного из следующих металлов Си, Zn, Hg, Ti, Sn, Sb или веществ, которые в процессе реакции могут быть переведены в указанные галогениды. Процесс ведут в среде растворителя ири темиературе от -100 до -1-150°С.

Процесс согласно изобретению ироходит по следующему уравнению:

RiCOHal + R2-N С О -V RI - СО - N - COHal,

R

где Ri, R-2 и Hal имеют вьпиеприведсиные значения.

20

Причем, в том случае, когда Ri является алкилом, он содержит до 18 атомов углерода, преимущественно 1-6. Когда Ri представляет собой аралкил или арил, он может иметь в качестве заместителя метил, метокси или нитрогруппу. В качестве катализаторов, используемых согласно данному способу, могут быть названы такие, например, как CuCl, HgClg, SnCb, SnCU, SbCls, ИСЦ, ZnCla, CiiBr , ZnBra. Однако кроме названных, в качестве катализатора могут служить также и другие неорганические соединения этих элементов или органические соли, например (/г С4Нц-СН-COO)2Sn или же металлические порошки, например цинковый, которые в реакционной смеси, по крайней мере частично, могут переводиться в галогениды. Катализаторы применяются в количествах, составляющих приблизительио 0,01 -10 вес. % от количества реакционной смеси, предпочтительно 0,5-3 вес. %. В качестве кислотных галогеиидов карбоиовых кислот, пригодными для проведения реакции, являются галогениды, в частности хлорангидриды и бромаигидриды замещенных алифатических, циклоалифатических либо аралифатических, а также ароматических и гетероциклических карбоновых кислот. Особенно предпочтительными являются гало1ениды алканкарбоновой и алкенкарбоновой кислот. В качестве примеров таких кислотных галогенидов могут быть названы следующие: хлористый ацетил, бромистый ацетил, хлорангидриды пропионовой, масляной, изовалериановой, акриловой, метакриловой, фенилуксусной, 4-толилуксусной, гексагидроОензойной, 4-толуиловой, З-нитро-4-толуиловой и З-нитро-4-метоксибензойной кислот. Могут также применяться дигалогениды дикарбоновой кислоты, например хлористый сукцинил, дихлорангидрид фталевой кислоты и дихлорангидрид терефталевой кислоты. При использовании перечисленных хлорангидридов кислоты реагируют оба атома галогена. В качестве изоцианатов, пригодных для проведения реакции согласно изобретению, могут применяться алифатические, при необходимости замещенные изоцианаты, например метил-, этил-, пропил-, аллил-, 2-хлорэтил-, метоксиметил- и гексадецилизоцианат, которые являются известными соединениями. В качестве растворителей могут использоваться такие растворители, которые не вступают в реакцию ни с применяющимся хлорангидридом кислоты, ни с изоцианатом, например замещенные галоидгруппой либо нитрогруппой углеводороды, простые эфиры, сложные эфиры, нитрилы, сульфоны, эфиры сульфоновой кислоты или жидкая двуокись серы. В простейщем случае способ может проводиться без давления и при комнатной температуре или чуть выше нее путем перемешиваЛИЯ реакционных компонентов и катализатора без применения растворителя с отводом тепла, выделяющегося в процессе реакции. Однако при работе с более низкими температурами или с использованием давления может возникнуть необходимость в применении летучего при комнатной температуре растворителя, например двуокиси серы. Как правило, работают в температурных границах примерно от -100 до -f , предпочтительно от -50 до +80°С. При проведении способа хлорангидриды кислоты и изоцианаты применяются предпочтительно в эквимолярных количествах. При этом возможно избыточное количество хлорангидрида кислоты, примерно до десятикратного молярного количества. Последовательность проведения добавок обоих компонентов реакции не является сама по себе решающей. Однако при использовании легко тримеризируюп его изоцианата целесообразнее его вводить по каплям в приготовленный заранее раствор или суспензию катализатора в хлорангидриде кислоты, причем хлорангидрид может примепяться в избыточном количестве. При определенных условиях является также целесообразным раствор катализатора (в случае необходимости одновременно вместе с изоцианатом) вводить по каплям в х.лорангидрид кислоты. До начала разделения смеси может оказаться целесообразным удалить или же дезактивировать применяемый катализатор. Это может быть достигнуто, нанример, путем введения добавок безводного карбоната натрия или ацетата натрия и, в случае необходимости, путем отсасывания. Разделение, соответственно очистка продуктов реакции осуществляется обычным способом, например путем дестилляции или кристаллизации и отсасывания. Способ может нроводиться также непрерывно. Пример 1. В раствор, приготовленный из 2,3 г тетрахлорида олова и 250 г хлористого ацетила, при охлаждении при температуре 20°С в течение 15 мин из двух капельных воронок одновременно добавляют но каплям 171,2 г метилизоциапата и затем еще 7 г тетрахлорида олова. Затем после пятиадцатиминутного перемешивания при температуре 20С добавляют 15 г безводного карбоната натрия, при давленнн 12 мм рт. ст. производят отгонку всех (при температуре ванны ) летучих веществ, удаляют путем отсасывания имеющиеся соли и фильтрат разделяют на фракции в вакууме, полученном с помощью масляного насоса. В результате получено 357 г (88% выход) хлорангндрида К-ацетил-К-метилкарбаминовой кислоты формулы СНз I СНзСО -- N - СОС1 с т. кип. 27°С (0,4 мм рт. ст.), соответственно (12 мм рт. ст.)- nfj 1,4670.

две полосы карбонила: при 1725 слг-i и 1765 еж-; спектр ядерного резонанса состоит из двух полос метила: при 2,45 и 3,37 ррт.

В результате обработки аммиаком получают N-ацетилмочевипу с т. пл. 219°С.

Пример 2. В результате серии опытов из 83 г хлористого ацетила и 57 г метилизоцианата, аналогично тому, как это описано Б примере 1, с применением различных катализаторов получен хлорангидрид Н-ацетил-К-метилкарбаминовой кислоты.

Результаты опытов приводятся Б табл. 1.

П р и м е р 3. Аналогично описанному в примере 1 проводят реакцию между метилизоцианатомирядом хлорангидридов кислоты в присутствии тетрахлорида олова.

В табл. 2 показаны полученные хлорангидриды N-aцeтил-N-мeтилкapбaминoвo кислоты R-со-N-СОС1. I

сн.

т а б л 11 ц а 1

П р и м е ч а н и о. Твердые катализаторы применялись ti порошкообразном виде в качество о.1норазовои добавки; SnCb может быть заменен

СгН,

СН-СОО

Sn; n-QH,-/,

иннковый порошок также отлнчастея хорошей эффекТ11имость о. Для улучшения растворнмоети CuCl в реак|ришлось использовать добавку 100 мл

LUIOHHOH смеси CH.3CN.

Таблица 2

Примечание. В этом опыте в качестве pacTROpjMiM; кажды моль хлорапгндрида питрокоричноп кислоты.

П р И .М е р 4.. В раствор, приготовленный из 6,7 г SnCb и 575 г хлористого сукцинила, при температуре 25-30°С при охлаждении по каплям добавляют одновременно из двух капельных воронок 425 г метилизоцианата и 6,7 г SnCU. Затем в течение следующих 4 час добавляют еще 13,5 г SnCU. Приблизительно

добавляли ириблг|3ительно 80 .мл бензола на

через 15 час застывший продукт реакции растворяют скачала со смесью бензола и циклогексана, а затем с холодным ацетонигрилом и снова отсасывают. В результате получено 625 г (63% от теории) хлорангидрида сукцинил-бис-К -метилкарбамиповой кислоты формулыСН, I СНз-CO N-COCl I CHa-CO-N-COCl5 Температура плавления полученного вещества 100-103°С (с разлол-сением), причем она не 10 повышалась нри перекристаллизации из ацетонитрила с добавками трехкратного количества эфира. Пример 5. В смесь, состоящую из 215,б г 15 З-нитро-4-метоксибензоилхлорида, 60 г метилизоцианата и 200 мл жидкой двуокиси серы, в течение 48 час нри температуре -20°С по каплям добавляют 18 г тетрахлорида олова. После выпаривания двуокиси серы продукт реак- 20 ции растворяют в 1,5 л бензола, отфильтровывают и снова выпаривают. Остаток (220 г, 78% от теории) нерекристаллизовывают из бензола нри добавках нетролейного эфира. Полученный хлорангидрид М-(3-нитро-4-ме- 25 токси-беизоил) -N-метилкарбаминовой кислоты формулы VCO-N-COCI имеет т. пл. 108°С. Примечание. Твердые катализаторы добавлялись в

Пример 8. В смесь, состоящую из 203 г хлористого терефталила и 143 г метилизоцианата, в течение 6 час отдельными порциями при перемешивании добавляют 16 г SnCU. Путем охлаждения температуру реакции поддерживают постоянно максимально 30°С. После выпадения кристаллов продукта реакции добавляют 400 мл бензола с тем, чтобы смесь можно было перемещивать. Через 7 час реакционный продукт отсасывают, промывают холодным бензолом и высушивают в вакуум. Выход хлорангидрида терефталилбис-(N-метилкарбаминовой кислоты) составляет 288 г (91% от теории) с т. пл. 157-158°С (из бензола)

СН,

сн.

ci-co-N-

Пример 9. В раствор, приготовленный из 53,5 г гексадецилизоцианата и 110 г хлористого ацетила, в течение 15 мин по каплям добавляют 12 г SnCU, при этом температура реакции постепенно повышается с 20 до 27°С, а затем снова падает. Спустя 2 час производят отсасывание и фильтрат выпаривают нри температуре 30°С и давлении 10 мм рт. ст. Остаток растворяют в 150 лл петролейного эфира и из раствора путем охлаждения до температуры -40°С осаждают продукт реакции. В результате получают хлорангидрид Nацетил-Ы-/г-гексадецилкарбаминовой кислоты формулы

п-С,бНзз-N-со-С1 Аналогичным образом получены следующие соединения с т. нл. 69 и 76°С соответственно: СНз f V-CON-COCl CON-COCl Пример 6. 26 г бромистого ацетила нагревают с 0,2 г цинкового порошка в течение 10 лшн до температуры 30°С, затем при температуре 30-35°С в течение 15 мин но каплям добавляют 11,4 г метилизоциапата. Еще приблизительно через 30 мин производят отгонку в вакууме при добавке 0,1 г NaoCOs. В результате при температуре 28°С и давлении 0,4 мм рт. ст. получено 10,6 г (29% «т теории) бромида М-ацетил-Ы-метилкарбаминовой кислоты с 1,5030. Пример 7. Ааналогичпо тому, как это описано в примере 1, согласно уравнению СНзСОС + RNCO- СНзСО-N-СОС1 осуществляют реакцию между некоторы.ми изоцианатами и хлористым ацетилом. Результаты указанных реакций приводятся в табл.3. Таблица 3 реакционную смесь отдельными порциями. Выход продукта составляет 20 г (29% от теории) ; т. пл. 40°С. Пример 10. В смесь, состоящую из 181 г хлорангидрида сорбиновой кислоты и 115 г аллилизоцианата, в течение 2 час при небольшом охлаждении по каплям добавляют 6 мл SnCU. Затем перемешивают в течение 1 час и смесь разбавляют 1 л эфира, фильтруют и концентрируют в вакууме. В результате отгонки остатка, производимой с помощью пленочного выпарного аппарата, получают 134 г (45% от теории) хлорангидрида Ы-сорбил- аллилкарбаминовой кислоты формулы СНз-СН : СН-СН СН СН2 СН-СНо- N -со СОС1 т. кип. 90°С (0,1 лш /7г. ст.); п|° 1,5555. Пример 11. В смесь, состоящую из 15,2 г фтористого пропионила и 14 г метилизоцианата, в течение 1 час при температуре 35-40°С по каплям добавляют 1 м.л SnCU. После окончания экзотермической реакции полученную смесь сливают в 200 мл эфира и раствор после фильтрации подвергают отгонке по фракциям. В результате получают 17,2 г (65% от теории) фторангидрида Ы-пропионил-Н-метилкарбаминовой кислоты формулы СНз-СНг-СО-N-СОР т. кип. 47°С (И мм рт. ст.); ng 1,4183. Предмет изобретения Способ получения галоидангидридов N-замещенной ацилкарбаминовой кислоты общей формулы RI-СО-N-COHal, где Ri - замещенный алкил, аралкил, алкенил, циклоалкил или арил, R2 - алкил или алкенпл, который может быть замещен галоидом, алкоксиилн карбоксигруппой, Hal - галоид, отличающийся тем, что галоидангидрид карбоновой кислоты RiCOHal, где RI и Hal имеют вышеуказанные значения, подвергают взаимодействию с изоцианатом общей формулы RiNCO, где Ro имеет вышеуказанное значение, в среде растворителя при температуре от -100 до -f 150°С в присутствии в качестве катализатора галогенида одного из следующих металлов Си, Zn, Hg, Ti, Sn, Sb или веществ, которые в процессе реакции могут быть переведены в указанные галогениды.