DE1105866B - Process for the preparation of N, N'-substituted urea compounds - Google Patents
Process for the preparation of N, N'-substituted urea compoundsInfo
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- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
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Description
Verfahren zur Herstellung von N,N'-substituierten Harnstoffverbindungen Die Erfindung betrifft ein neues Verfahren zur Herstellung von N,N'-substituierten Harnstoffverbindungen aus primären und bzw. oder sekundären Aminen unter dem Einfluß von Kupferverbindungen. Erfindungsgemäß werden die substituierten Harnstoffverbindungen durch Umsetzen von Kohlenmonoxyd und Sauerstoff oder Sauerstoff enthaltenden Gasen, z. B. Luft, mit primären und bzw. oder sekundären Aminen in Gegenwart von Kupferverbindungen hergestellt. Process for the preparation of N, N'-substituted urea compounds The invention relates to a new process for the preparation of N, N'-substituted Urea compounds from primary and / or secondary amines under the influence of copper compounds. The substituted urea compounds are according to the invention by converting carbon monoxide and oxygen or gases containing oxygen, z. B. air, with primary and / or secondary amines in the presence of copper compounds manufactured.
Es ist bekannt (M.A.Jouve in Comptes Rendus Hebdomaires des Seances de I'academie des Sciences de Paris 128, S. 114 bis 115), aliphatische und aromatische Amine analog der Bildungsweise von Harnstoff durch Erhitzen einer Lösung von Kohlenmonoxyd in einer ammoniakalischen Kupfer(I)-chloridlösung für 5 bis 6 Stunden auf 1050 C in einem Autoklav in N,N'-substituierte Harnstoffverbindungen überzuführen. Bei dieser Reaktion scheidet sich metallisches Kupfer ab und hierdurch kommt die Reaktion zum Stillstand. It is known (M.A.Jouve in Comptes Rendus Hebdomaires des Seances de I'academie des Sciences de Paris 128, pp. 114 to 115), aliphatic and aromatic Amines analogous to the way urea is formed by heating a solution of carbon monoxide in an ammoniacal copper (I) chloride solution for 5 to 6 hours at 1050 ° C to be converted into N, N'-substituted urea compounds in an autoclave. at During this reaction, metallic copper is deposited and this is where the reaction occurs to a standstill.
Die Reaktion nach der Erfindung verläuft ziemlich rasch, wenn man als Amine Piperidin, Morpholin, Pyrrolidin, Dimethylamin und/oder Cyclohexylamin verwendet. Ausgehend von diesen Aminen kann man die Reaktion bequem bei Zimmertemperatur und Normaldruck durchführen. Mit Piperidin und Morpholin insbesondere verläuft die Reaktion sehr rasch. Derivate des Piperidins, Morpholins, Pyrrolidins und Cyclohexylamins sind ebenfalls sehr reaktionsfreudig, insbesondere wenn die Derivate Substituenten tragen, die nicht direkt an Kohlenstoffatomen haften, die ihrerseits mit dem Ringstickstoffatom verbunden sind. Andere als die gerade erwähnten Amine benötigen zur Umsetzung höhere Temperaturen und/oder höhere Drücke. The reaction according to the invention is fairly rapid if you as amines piperidine, morpholine, pyrrolidine, dimethylamine and / or cyclohexylamine used. Starting from these amines, the reaction can be carried out conveniently at room temperature and normal pressure. With piperidine and morpholine in particular, the Reaction very quickly. Derivatives of piperidine, morpholine, pyrrolidine and cyclohexylamine are also very reactive, especially if the derivatives have substituents that do not adhere directly to carbon atoms, which in turn connect to the ring nitrogen atom are connected. Amines other than those just mentioned require higher amounts to be converted Temperatures and / or higher pressures.
Geeignete Arbeitstemperaturen liegen im allgemeinen zwischen 0 und 1000 C, jedoch sind Temperaturen unterhalb 0 oder oberhalb 1000 C nicht ausgeschlossen. Suitable working temperatures are generally between 0 and 1000 C, but temperatures below 0 or above 1000 C are not excluded.
Eine Temperaturerhöhung, z. B. von 30 auf 60° C, hat eine beträchtliche Erhöhung der Reaktionsgeschwindigkeit zur Folge. Auch eine Steigerung des Kohlenmonoxyddruckes wirkt sich günstig auf die Reaktionsgeschwindigkeit aus.An increase in temperature, e.g. B. from 30 to 60 ° C, has a considerable Increase the reaction speed result. Also an increase in carbon monoxide pressure has a positive effect on the reaction speed.
Die Amine sollten entweder als solche flüssig oder in einem inerten
Lösungsmittel, z. B. einem Kohlen-
Das Kohlenmonoxyd und das Sauerstoff enthaltende Gas kann gegebenenfalls in Form einer Mischung in Be rührung mit der Reaktionsflüssigkeit gebracht werden. wasserstoff, gelöst sein. Die Reaktion wird vorzugsweise in Abwesenheit oder in Gegenwart nur einer geringen Menge Wasser durchgeführt. The carbon monoxide and oxygen-containing gas can optionally be brought into contact with the reaction liquid in the form of a mixture. hydrogen, be dissolved. The reaction is preferably carried out in the absence or in The presence of only a small amount of water.
Sehr günstige Ergebnisse werden erhalten, wenn man als Kupferverbindung Kupfer(II)-chlorid verwendet. Very favorable results are obtained when using as a copper compound Copper (II) chloride is used.
Gegebenenfalls kann man diese Verbindung in Form des Dihydrates zugeben. Auch viele andere Kupfersalze eignen sich für die Zwecke der Erfindung.If necessary, this compound can be added in the form of the dihydrate. Many other copper salts are also suitable for the purposes of the invention.
Im Falle des Piperidins verläuft das Verfahren sehr wahrscheinlich nach folgender Reaktionsgleichung. Voraus geht eine Komplesbildung der Kupferverbindung mit dem Amin und eine Reduktion des Kupfer(II)-amin-Komplexes zum Kupfer(I) -amin-Komplex. In the case of piperidine, the process is very likely according to the following reaction equation. This is preceded by a complete formation of the copper connection with the amine and a reduction of the copper (II) amine complex to the copper (I) amine complex.
Der Kupfer(I)-amin-Komplex reagiert dann mit Kohlenmonoxyd nach folgender Gleichung: Cu+l-Komplex + CO = Cu+'-CO-Komplex Hierauf reagiert das Amin mit dem Kupfer(I)-Komplex wie folgt: In diesem Falle zieht man es vor, den Partialdruck des Sauerstoffes in der Gasmischung sehr niedrig zu halten. The copper (I) amine complex then reacts with carbon monoxide according to the following Equation: Cu + 1 complex + CO = Cu + '- CO complex. The amine then reacts with the Copper (I) complex as follows: In this case one prefers the partial pressure to keep the oxygen in the gas mixture very low.
Man kann das Kohlenmonoxyd und den Sauerstoff mit der Flüssigkeit auf verschiedene Weise umsetzen: Ein Strom von Kohlenmonoxyd und Sauerstoff oder Luft 109 579/427 kann darch die Flüssigkeit geleitet oder die Flüssigkeit kann in einer Kohlenmonoxyd-Sauerstoff2Atmosphäre fein zerteilt, z. B. versprüht werden, oder man kann die Flüssigkeit in Berührung mit einer Kohlenmonoxyd-Sauerstoff-Atmosphäre schütteln oder rühren. You can get carbon monoxide and oxygen with the liquid implement in different ways: a stream of carbon monoxide and oxygen or Air 109 579/427 the liquid or the liquid can be passed into it can be finely divided in a carbon monoxide-oxygen2 atmosphere, e.g. B. sprayed or the liquid can be in contact with a carbon monoxide-oxygen atmosphere Shake or stir.
Die Reaktionsmischung kann mit Kohlenmonoxyd und Sauerstoff abwechselnd oder die Gase können gleichzeitig, z. B. in Form einer Mischung, in Berührung mit der Reaktionsflüssigkeit zusammengebracht werden. The reaction mixture can alternate with carbon monoxide and oxygen or the gases can be simultaneously, z. B. in the form of a mixture, in contact with the reaction liquid are brought together.
Es wurde festgestellt, daß der Kupfer (I)-Komplex durch Sauerstoff
oder sauerstoffhaltige Gase, z. B. Luft, wieder zum Kupfer(II)-Komplex reoxydiert
wird nach folgender Gleichung:
Infolge der Tatsache, daß die Umwandlung des Kupfer (I)-Komplexes in den Kupfer(II)-Komplex mittels Sauerstoff viel schneller verläuft als die Bildung des Kupfer(I)-kohlenmonoxyd-Komplexes, würde eine hohe Sauerstoffkonzentration eine niedrige Konzentration an Kupfer (1) -kohlenmonoxyd-Komplex und infolgedessen eine niedrigere Reaktionsgeschwindigkeit zur Folge haben. Due to the fact that the conversion of the copper (I) complex in the copper (II) complex by means of oxygen proceeds much faster than the formation of the copper (I) carbon monoxide complex, a high oxygen concentration would be a low concentration of copper (1) carbon monoxide complex and consequently a result in a slower reaction rate.
Die Verwendung einer niedrigen Sauerstoffkonzentration hat weiterhin den Vorteil, daß die unerwiinschte katalytische Oxvdation des Amins und auch die Explosionsgefahr unterdrückt wird.The use of a low concentration of oxygen has continued the advantage that the undesired catalytic oxidation of the amine and also the The risk of explosion is suppressed.
Gute Ergebnisse werden bei einer Konzentration von Sauerstoff in der Gasmischung, die in direkter Berührung mit der Reaktionsflüssigkeit steht, bei 5 Molprozent erhalten. Good results are obtained with a concentration of oxygen in the gas mixture which is in direct contact with the reaction liquid 5 mole percent obtained.
Wird die Reaktionsmischung gleichzeitig mit Kohlenmonoxyd und Sauerstoff
zusammengebracht, so läßt sich die Gesamtreaktion durch folgende Gleichung wiedergeben:
Das bei der Reaktion gebildete Wasser kann zu einer Nebenreaktion, nämlich der Bildung von Carbamaten, Anlaß geben und damit die Ausbeute an Harnstoffderivat vermindern. The water formed during the reaction can lead to a side reaction, namely give rise to the formation of carbamates and thus the yield of urea derivative Reduce.
Bei der Verwendung von Piperidin als Amin und unter Auslassung spezieller Vorsichtsmaßnahmen werden etwa 65 öle des absorbierten Kohlenmonoxyds in das Dipiperidinocarbonyl umgewandelt. Der Rest wird zur Hauptsache in ein Carbamat der Formel (CsHlNCOO-) (C5HloNH2+) umgewandelt. Zugabe von mehr Wasser zur Reaktionsmischung erhöht die Carbamatausbeute auf Kosten der Harnstoffverbindung. Gibt man andererseits ein Trockenmittel zu, das selektiv das Wasser bindet, z. B. Lindes Molekularsieb 4 A, so wird das Kohlenmonoxyd praktisch quantitativ in die Harnstoffverbindung umgewandelt. When using piperidine as an amine and omitting special Precautions are about 65 oils of the absorbed carbon monoxide into the dipiperidinocarbonyl converted. The rest is mainly converted into a carbamate of the formula (CsHlNCOO-) (C5HloNH2 +) converted. Adding more water to the reaction mixture increases this Carbamate yield at the expense of the urea compound. On the other hand, you give a desiccant to that selectively binds the water, e.g. B. Linde's molecular sieve 4 A, this is how it is Carbon monoxide converted practically quantitatively into the urea compound.
Mit Morpholin wurde das Dimorpholinocarbonyl in praktisch quantitativer Ausbeute ohne Anwendung von Molekularsieben erhalten. C. A. Weisel, H. S. Mosher und J. C. Whitmore, J. Am. Chem. Soc., 67, 5. 1055 (1945), beschrieben ein auf andere Weise erhaltenes Produkt, das sie als das Hydrat des Dimorpholinocarbonyls ansprechen. Es wurde jedoch festgestellt, daß die von diesen Autoren isolierte Substanz das Carbamat (OC4H8NCOO-) (oC4H8NH2+) darstellt. With morpholine the dimorpholinocarbonyl became practically quantitative Yield obtained without the use of molecular sieves. C. A. Weisel, H. S. Mosher and J. C. Whitmore, J. Am. Chem. Soc., 67, 05.1055 (1945), described one upon another Wise obtained product that they refer to as the hydrate of dimorpholinocarbonyl. However, it was found that the substance isolated by these authors was the Represents carbamate (OC4H8NCOO-) (oC4H8NH2 +).
Unsymmetrische Harnstoffverbindungen können durch gleichzeitige Reaktion
von Kohlenmonoxyd mit zwei verschiedenen Aminen hergestellt werden. Ist neben einem
Amin ein Alkohol in der Reaktionsmischung anwesend, so werden auch Urethane gebildet.
Im Falle des Piperidins und Methanols verläuft das Verfahren sehr wahrscheinlich
gemäß folgender Gleichung:
Beispiel 1 4 mMol CuCl2 .2 H20 wurden in 30 ml Piperidin gelöst. Das Reaktionsgefäß wurde evakuiert und mit einer Mischung von Kohlenmonoxyd und Sauerstoff gefüllt, die 5 Molprozent Sauerstoff enthielt. Die Flüssigkeit wurde gerührt. Im Laufe der bei 45° C durchgeführten Reaktion wurde langsam eine Mischung von Kohlenmonoxyd und Sauerstoff im Slolverhältnis 2:1 zugeführt. Example 1 4 mmol of CuCl2 .2 H20 were dissolved in 30 ml of piperidine. The reaction vessel was evacuated and filled with a mixture of carbon monoxide and Oxygen filled containing 5 mole percent oxygen. The liquid was touched. In the course of the reaction carried out at 45 ° C, it slowly became a mixture of carbon monoxide and oxygen in a slol ratio of 2: 1.
Darüber hinaus wurde ein geringer tberschuß an Sauerstoff getrennt dem Gefäß zugeleitet. Nach 18 Stunden wurde die Reaktion abgebrochen. Die Gesamtmenge an absorbiertem Kohlenmonoxyd und Sauerstoff betrug 3425 mol (142,9 mMol) bzw. 1735 ml (72,4 mMol). Die Menge an während der Reaktion gebildeten Oxydations- produkten des Pyperidins war gering, was aus der verhältnismäßig hellen Farbe der Reaktionsmischung sowie der geringen Menge Sauerstoff hervorging, die über die Menge verbraucht wurde, die der Kohlenmonoxvdaufnahme entsprach. Die Reaktionsmischung wurde zu 50 ml 250/0im Ammoniak in 150 ml Wasser in einen Scheidetrichter gegossen und dreimal mit je 30 ml Pentan extrahiert. Nach dem Eindampfen des Extraktes ließ man den Rückstand über Nacht in einem Exsiccator über Schwefelsäure und Ätzkaliplätzchen zur Entfernung von Ammoniak, Piperidin und Wasser stehen. Das Produkt wurde in Form einer hellen gelbbraunen Kristallmasse erhalten. Ausbeute 63,9 01,, bezogen auf Kohlenmonoxyd.In addition, a small excess of oxygen was separated fed to the vessel. The reaction was terminated after 18 hours. The total amount of absorbed carbon monoxide and oxygen were 3425 mol (142.9 mmol) and 1735, respectively ml (72.4 mmol). The amount of oxidation formed during the reaction products the pyperidine was low, as evidenced by the relatively light color of the reaction mixture as well as the small amount of oxygen that was consumed over the amount which corresponded to the carbon monoxide intake. The reaction mixture became 50 ml 250/0im Ammonia in 150 ml of water is poured into a separating funnel and three times with 30 ml of pentane extracted. After evaporation of the extract, the residue was left over Night in a desiccator over sulfuric acid and caustic potash for removal of ammonia, piperidine and water. The product was in the form of a bright yellow-brown crystal mass obtained. Yield 63.9 01 ,, based on carbon monoxide.
Die Umwandlung des Piperidins in das Harnstoffderivat verlief zu 60,2 O/o. Die auf Spuren von Piperidinoxydationsprodukten beruhende Färbung konnte durch Destillation des Produktes bei vermindertem Druck entfernt werden. Fp. des gereinigten Produktes 42 bis 43" C, Kp. 152 bis 1540 CJ13 bis 14 mm Hg.The conversion of the piperidine to the urea derivative was 60.2 O / o. The staining based on traces of piperidine oxidation products could pass through Distillation of the product under reduced pressure removed. Mp. Of the purified product 42 to 43 "C, bp 152 to 1540 CJ13 to 14 mm Hg.
In einer Anzahl von anderen auf die gleiche Weise durchgeführten Versuchen, jedoch bei Reaktionszeiten von 22, 23 und 94 Stunden, wurden Ausbeuten von 65,4, 65,1 bzw. 65,1 01o erzielt. Bei zwei anderen Versuchen, bei denen einmal 2 ml Wasser, das andere Mal 10 g Lindes Molekularsieb 4A der Reaktionsmischung zugesetzt wurden, fiel das Dipiperidinocarbonyl in einer Ausbeute von 29,9 bzw. 99,1 0/o, bezogen auf eingesetztes Kohlenmonoxyd, an. Die Umwandlung des Piperidins in das Harnstoffderivat betrug bei Verwendung des Molekularsiebes 77,4 0/o. Performed in the same way in a number of others Attempts, however, with reaction times of 22, 23 and 94 hours, resulted in yields of 65.4, 65.1 and 65.1 01o, respectively. Two other attempts, one of which 2 ml of water, the other time 10 g of Lindes molecular sieve 4A were added to the reaction mixture were, the dipiperidinocarbonyl fell in a yield of 29.9 or 99.1 0 / o, based on the carbon monoxide used. The conversion of the piperidine into the Urea derivative was 77.4% when using the molecular sieve.
In den meisten Fällen wurde auch die in der Reaktionsmischung anwesende Menge an Carbamat bestimmt. Zu diesem Zweck wurde die Reaktionsmischung mit 30 ml Äther verdünnt und 25 Minuten bei 10 C aufbewahrt. In most cases, that was also present in the reaction mixture Amount of carbamate determined. For this purpose, the reaction mixture was 30 ml Ether diluted and stored at 10 C for 25 minutes.
Die kristalline Fällung, die aus dem Carbamat und einer geringen Menge an Piperidin-Chlorhydrat bestand, wurde abfiltriert und der Carbamatgehalt durch potentiometrische Titration mit Salzsäure gemäß folgender Gleichung bestimmt: Nach einer anderen Methode wurde die Fällung gewogen, der Gehalt an Piperidin-Chlorhydrat durch Bestimmung des Chlorids nach Volhardt festgestellt und der Carbamatgehalt berechnet.The crystalline precipitate, which consisted of the carbamate and a small amount of piperidine chlorohydrate, was filtered off and the carbamate content was determined by potentiometric titration with hydrochloric acid according to the following equation: According to another method, the precipitate was weighed, the piperidine chlorohydrate content was determined by determining the chloride according to Volhardt, and the carbamate content was calculated.
Es wurde gefunden, daß in den obenerwähnten Versuchen, bei denen kein Wasser oder Molekularsiebe der Reaktionsmischung zugesetzt wurden, etwa 15ovo des Kohlenmonoxyds und etwa 200!o des Piperidins in das Carbamat umgewandelt wurden. It was found that in the above-mentioned experiments in which no water or molecular sieves were added to the reaction mixture, about 15ovo of the carbon monoxide and about 200% of the piperidine were converted into the carbamate.
Aus dem Filtrat der kristallinen Fällung konnte das Dipiperidionocarbonyl durch Aufarbeiten in der oben beschriebenen Weise isoliert werden. The dipiperidionocarbonyl could from the filtrate of the crystalline precipitation can be isolated by working up in the manner described above.
Beispiel 2 4 mMol Cu Cl2 2 H2 0, in 30 ml Morpholin (344 mMol) gelöst, wurden mit einer Mischung von Kohlenmonoxyd und Sauerstoff auf die im Beispiel 1 beschriebene Weise zusammengebracht. Die Reaktionstemperatur betrug 800 C, und innerhalb 24 Stunden wurden 129 mMol Kohlenmonoxyd und 75,3 mMol Sauerstoff absorbiert. Example 2 4 mmol Cu Cl2 2 H2 0, dissolved in 30 ml morpholine (344 mmol), were with a mixture of carbon monoxide and oxygen on the in Example 1 described way brought together. The reaction temperature was 800 C, and within For 24 hours, 129 mmoles of carbon monoxide and 75.3 mmoles of oxygen were absorbed.
Nach dem Aufarbeiten der Reaktionsmischung fielen 24,8 g Dimorpholinocarbonyl (124,1 mMol) vom Schmelzpunkt 1430 C an. Ausbeute 96,3010, bezogen auf Kohlenmonoxyd. Nur einige wenige Prozente des Kohlenmonoxvds wurden in das Carbamat verwandelt.After the reaction mixture had been worked up, 24.8 g of dimorpholinocarbonyl fell (124.1 mmol) from melting point 1430 ° C. Yield 96.3010 based on carbon monoxide. Only a few percent of the carbon monoxide was converted to the carbamate.
PATENTAXSPHLCHE 1. Verfahren zur Herstellung von N,N'-substituierten Harnstoffverbindungen aus primären und/oder sekundären Aminen unter dem Einfluß von Kupferverbin- dungen, dadurch gekennzeichnet, daß man die Reaktionsmischung außer mit Kohlenmonoxyd noch mit Sauerstoff zusammenbringt. PATENTAX SPHERE 1. Process for the preparation of N, N'-substituted Urea compounds from primary and / or secondary amines under the influence of copper compounds dungen, characterized in that the reaction mixture except with carbon monoxide or with oxygen.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DES64576A DE1105866B (en) | 1959-08-24 | 1959-08-24 | Process for the preparation of N, N'-substituted urea compounds |
Applications Claiming Priority (1)
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DES64576A DE1105866B (en) | 1959-08-24 | 1959-08-24 | Process for the preparation of N, N'-substituted urea compounds |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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DE1105866B true DE1105866B (en) | 1961-05-04 |
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ID=7497297
Family Applications (1)
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DES64576A Pending DE1105866B (en) | 1959-08-24 | 1959-08-24 | Process for the preparation of N, N'-substituted urea compounds |
Country Status (1)
Country | Link |
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DE (1) | DE1105866B (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4239904A (en) * | 1979-06-06 | 1980-12-16 | Atlantic Richfield Company | Process for the preparation of urethanes |
US5414083A (en) * | 1993-01-22 | 1995-05-09 | Chemie Linz Gesellschaft M.B.H. | Method for the production of N-cyclic and N,N'-dicyclic ureas and their use as chemical solvents |
AT400566B (en) * | 1993-01-22 | 1996-01-25 | Chemie Linz Gmbh | Use and process for the preparation of N-cyclic and N,N'- dicyclic ureas |
-
1959
- 1959-08-24 DE DES64576A patent/DE1105866B/en active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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AT400566B (en) * | 1993-01-22 | 1996-01-25 | Chemie Linz Gmbh | Use and process for the preparation of N-cyclic and N,N'- dicyclic ureas |
US5597917A (en) * | 1993-01-22 | 1997-01-28 | Dsm Chemie Linz Gmbh | Method for the production of N-cyclic and N,N'-dicyclic ureas and their use as chemical solvents |
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