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O ne-Pot Preparation o f o-Xylylene D iam ine and its Related Am ines

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Notizen 985

O ne-Pot Preparation o f o-Xylylene D iam ine and its Related Am ines

S h u n -ic h i K a w a h a r a a n d T a d a fu m i U c h im a ru *

D epartm ent of Physical Chemistry, National Institute of M aterials and Chemical Research, Agency of Industrial Science and Technology, M ITI, Tsukuba Science City 305-8565, Japan R eprint request to Dr. T. Uchimaru.

Fax: +81-298-61-4487.

E-mail: t_uchimaru@home.nimc.go.jp Z. Naturforsch. 55 b, 985-987 (2000);

received May 18, 2000

Amines, Halides, Staudinger Reaction

A m ethod for one-pot preparation of o-xyly- lene diamine, 1,8-diaminomethylnaphthalene, and l,2,4,5-tetrakis(am inom ethyl)benzene has been developed. The procedure is simpler and the yield of the reaction is higher than by the conven­

tional m ethod.

o -X y ly le n e d ia m in e is a n im p o r ta n t c o m p o u n d as a lig a n d a n d th e s ta rtin g m a te r ia l o f lig a n d s [1]. O n

th e o th e r h a n d , S a a d y et al. u se d it as tw o b e n z y l p r o te c te d a m in o g ro u p s in c h a ra c te ris tic n u c le o tid e a n a lo g u e sy n th e sis [2]. T h e G a b rie l r e a c tio n is f r e ­ q u e n tly u se d fo r th e p r e p a ra tio n o f o -x y ly le n e d i­

am ine. W hile it is an e ffec tiv e m e th o d , th e o p e r a tio n is com p lex ; fo r e x a m p le , d ip h th a lim id a te , w h ich is an in te rm e d ia te o f o -x y ly le n e d ia m in e , is h e a te d in re flu x e d a q u e o u s h y d ra z in e in a se a le d tu b e [1,3].

T h e re a re so m e o th e r m e th o d s fo r p r e p a ra tio n o f o -x y ly le n e d ia m in e : h y d ro g e n o ly sis [4] o r e le c ­ tro ly sis [5] o f p h th a la z in e , h y d ro g e n o ly sis o f p h th a lo n itrile [6], ac id ic c lea v ag e o f tert-b u to x y - c a rb o n y l d e riv a tiv e s [7], a n d a lk y la tio n o f u r e a fo l­

lo w e d b y h y d ro ly sis [8]. H o w e v e r, e a c h m e th o d d e s c rib e d a b o v e h a s in h e re n t sh o rtc o m in g s, in te rm s o f yield , c o m p le x o p e r a tio n , g e n e ra lity fo r th e p r e p a r a tio n o f sim ila r c o m p o u n d s, a v a ila b ility o f th e s ta rtin g m a te ria ls, a n d so o n . N o t o n ly o- xyly len e d ia m in e , b u t also in g e n e ra l, a ro m a tic c o m p o u n d s h a v in g tw o o r m o re clo sely lo c a te d a m in o m e th y l g ro u p s w o u ld b e im p o r ta n t a n d u s e ­ ful as a s ta rtin g m a te ria l o f lig a n d . T hus, a n e w m e th o d fo r ea sy a n d e ffic ie n t p r e p a ra tio n o f su c h a ro m a tic a m in e s h a s b e e n hig h ly d e m a n d e d .

Br NaNq

Br 2.0 equiv

N, PPh,

N3 2.0 equiv

^ P P h 3

N cone. HCI

PPh,

as above

2HCI

2HBr

Br' Br>

f Y

Br as above H2N ^ '

T T

n h2

h2n^ ,n h2

8 (71 %)

•4HBr

Scheme 1.

0932 - 0776/2000/1000- 0985 $06.00 © 1999 Verlag der Zeitschrift für Naturforschung, Tübingen • www.znaturforsch.com D

This work has been digitalized and published in 2013 by Verlag Zeitschrift für Naturforschung in cooperation with the Max Planck Society for the Advancement of Science under a Creative Commons Attribution-NoDerivs 3.0 Germany License.

On 01.01.2015 it is planned to change the License Conditions (the removal of the Creative Commons License condition “no derivative works”). This is to allow reuse in the area of future scientific usage.

Dieses Werk wurde im Jahr 2013 vom Verlag Zeitschrift für Naturforschung in Zusammenarbeit mit der Max-Planck-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften e.V. digitalisiert und unter folgender Lizenz veröffentlicht:

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(2)

986 Notizen H e re , w e r e p o r t a m e th o d fo r o n e - p o t p r e p a r a ­

tio n o f o -x y ly le n e d ia m in e , 1 ,8 -d ia m in o m e th y l- n a p h th a le n e , a n d l,2 ,4 ,5 -te tra k is (a m in o m e th y l)- b e n z e n e u sin g th e S ta u d in g e r r e a c tio n (S c h e m e 1) [9, 10], s ta rtin g fro m th e c o rre s p o n d in g b ro m o - m e th y l c o m p o u n d s. A n a n a ly tic a lly p u re c o m ­ p o u n d as d ih y d ro h a lid e w as o b ta in e d a f te r re c ry s ­ ta lliz a tio n . TTius, th is m e th o d is c o n v e n ie n t fo r p r e p a ra tio n o f a ro m a tic c o m p o u n d s, h a v in g closely lo c a te d a m in o m e th y l g ro u p s, o n a la b o r a ­ to ry scale.

E x p e r im e n ta l S e c tio n

o -X y ly le n e d ia m in e (4): o -X y ly le n e d ib ro m id e (1, 2.63 g, 10 m m o l) w as d isso lv ed in T H F - E tO H - w a te r (40 + 30 + 10 m l). S o d iu m az id e (1.39 g, 20 m m o l) in w a te r (20 m l) w as a d d e d , th e n th e s o ­ lu tio n w as re flu x e d fo r 1 h [11]. I t w as n o t n e c e s ­ sa ry to c a rry o u t th e r e a c tio n in th e d a r k o n this tim e scale. A f te r c o o lin g th e s o lu tio n to r. t., tri- p h e n y lp h o s p h in e (5.25 g, 20 m m o l) w as g ra d u a lly a d d e d to th e so lu tio n . E x o th e rm ic n itro g e n e v o lu ­ tio n s ta r te d instan tly . A f t e r th e n itro g e n e v o lu tio n fin ish e d , th e so lu tio n w as h e a te d to re flu x fo r 0.5 h. T h e n 3 5 % aq. h y d ro c h lo ric ac id (20 m l) w as a d d e d , th e n h e a te d to re flu x fo r 2 h. T h e r e a c tio n m ix tu re w as c o n c e n tr a te d to a b o u t 20 m l in vacuo.

T h e p r e c ip ita te o f tr ip h e n y lp h o s p h in e o x id e w as re m o v e d b y filtra tio n . T h e f iltr a te w as w a sh e d w ith C H C 13 (20 m l) th r e e tim e s to r e m o v e th e r e ­ m a in in g p h o s p h in e o x id e. T h e n , th e a q u e o u s la y e r w as c o n c e n tra te d to a b o u t 5 m l in v a c u o, w ith a h o t-w a te r b a th (a b o u t 5 0 - 6 0 °C ). C o o lin g to r. t.

gave c o lo rle ss n e e d le s o f 4. R e c ry s ta lliz a tio n fro m h o t w a te r g av e c o lo rle ss p rism s o f 4 (1.89 g, 8 4 % ).

F re e o -x y ly le n e d ia m in e w as p r e p a r e d as follow s:

4 (1.05 g, 5 m m o l) w as d isso lv ed in aq . so d iu m hy- d o x id e (5 mol/1, 5 m l). T h e re s id u e w as e x tra c te d w ith e t h e r (5 x 10 m l). T h e o rg a n ic la y e r w as d rie d o v e r so d iu m su lfa te , th e n e v a p o r a tio n in va cu o gave a c o lo rle ss oil o f 4 (0.84 g, 6 2 % ). S p e c tra l d a ta fo r o -x y ly le n e d ia m in e in th is p r o c e d u re w as in g o o d a g re e m e n t w ith th e lit e r a tu r e [2].

o -X y ly le n e d ia m in e d ih y d r o c h lo r id e h e m ih y - drate ( 4 - 2 H C l - 0 .5 H 20 ) : M . p. 2 6 1 - 2 6 7 °C (dec.). - I R (K B r): v = 3 1 0 0 -2 0 0 0 , 1935, 1641, 1 5 8 5 ,1 4 9 5 c m - 1. - *H N M R (300 M H z , D 20 ) : (3 = 4.35 (s, 4 H , C / / 2N H 3+), 4.82 (s, 6 H , C H 2NH 3+), 7 .5 0 -7 .6 0 (m . 4 H , A r ) . - 13C N M R (75 M H z, D 20 ) : (5 = 39.4 ( C H 2), 130.2, 130.3 (A r, 3, 4, 5 a n d 6), 131.4 (A r, 1 a n d 2). - C 8H 15C l2N 2O 0 5 (218.13):

calcd. C 44.05, H 6.93, N 12.84; fo u n d C 44.24, H 6.91, N 12.57.

o -X y ly le n e d ia m in e (4, fr e e fo r m ): ’H N M R (300 M H z, C D C I3): d = 1.65 (s, 4 H , C H2N / / 2), 3.91 (s, 4 H , C H 2N H 2), 7 .2 3 -7 .3 3 (m , 4 H . A r). - 13C N M R (75 M H z. D20 ) : (3 = 44.0 ( C H 2), 127.4 (A r, 3 a n d 6), 128.6 (A r, 4 a n d 5), 141.1 (A r. 1 a n d 2). T h e !H N M R ch e m ic a l sh ifts o f N H2 p r o to n s a re hig h ly d e p e n d e n t o n th e c o n d itio n s, i. e., te m p e r a tu r e , c o n c e n tra tio n , tra c e a m o u n t o f w a te r in so lu tio n , a n d so on.

1.8- D ia m in o m e th y ln a p h th a le n e d ih y d r o b ro m ­ ide (6) w as p r e p a re d fro m 1,8-d ib ro m o m e th y l- n a p h th a le n e (5) by th e s a m e p r o c e d u re , e x c e p t th a t 47% aq. h y d ro b ro m ic ac id w as u s e d in s te a d o f h y d ro c h lo ric acid, b e c a u s e th e re s u ltin g d ih y ­ d r o b ro m id e w as m u c h e a s ie r to cry sta lliz e , c o m ­ p a r e d w ith th e c o rre s p o n d in g d ih y d ro c h lo rid e . S ta rtin g fro m 500 m g o f 5 (1.6 m m o l), 440 m g (7 9 % ) c o lo rless n e e d le s o f 6 w e re o b ta in e d .

1.8 -D ia m in o m e th y ln a p h th a le n e d ih y d r o b r o m id e (6): I R (K B r): v = 3 1 0 0 -2 0 0 0 , 1579, 1477, 1375 c m - 1. - l H N M R (300 M H z , D20 ) : <3 = 4.72 (s, 4 H , C H 2N H 3+), 4.75 (s, 6H , C H 2NH 3+), 7 .5 6 -7 .6 5 , 8 .0 2 -8 .0 5 (m , 6H , A r) . - 13C N M R (75 M H z , D20 ) : (3 = 43.8 ( C H 2), 126.0 (A r , 3 a n d 6), 127.8 (A r, 2 a n d 7), 130.5 (A r, 4 a n d 5), 131.9 (A r, 1 a n d 8), 133.6 (A r, 10), 135.7 (A r, 9). - C12H16B r2N2 (348.08): calcd. C 41.41, H 4.63, N 8.05; fo u n d C 41.22, H 4.60, N 7.94.

1.2 .4 .5 -T e tra k is (a m in o m e th y l)b e n z e n e te tr a h y - d ro c h lo rid e (

8

) w as p r e p a re d fro m 1 ,2 ,4 ,5 -te trak is- (b ro m o m e th y l)b e n z e n e (7) b y th e sa m e p r o ­ c e d u re , e x c e p t th a t i) e q u iv a le n t a m o u n ts o f so d iu m az id e a n d tr ip h e n y lp h o s p h in e (4.0 e q u iv ) w e re a p p lie d , a n d ii) h y d r o b ro m ic ac id w as u se d in ste a d o f h y d ro c h lo ric acid. A f t e r ac id ic h y d ro ly ­ sis o f th e p h o s p h a z e n e , th e r e a c tio n m ix tu re w as d a rk ly c o lo re d . T hus, u sin g th e p r o p e r q u a n tity o f c h a rc o a l is r e c o m m e n d e d fo r d e c o lo ra tio n . S ta r t­

ing fro m 900 m g o f 7 (2.0 m m o l) g av e 735 m g (7 1 % ) c o lo rless p rism s o f 8. F re e 1 ,2 ,4 ,5 -te trak is- (a m in o m e th y l)b e n z e n e w as n o t e x tra c te d fro m a l­

k a lin e (p H >14) w a te r b y C H C 13.

1.2.4.5-T etrakis (a m in o m e th y l) b e n z e n e tetrahy- d ro b ro m id e (8): I R (K B r): v = 3 1 0 0 - 2 0 0 0 , 1993, 1578, 1508, 1484 c m" 1 - *H N M R (300 M H z , D20 ) : (3 = 4.39 (s, 8H , C H2N H 3+), 4.72 (s, 12H , C H2NH 3+), 7.68 (m , 2 H ). - 13C N M R (75 M H z , D zO ): <3 = 39.1 ( C H 2), 132.0 (A r, 3 a n d 6), 133.6 (A r, 1, 2, 4 a n d 5). - C10H22B r4N4 (517.93): calcd.

C 23.19, H 4.28, N 10.82; fo u n d C 23.49, H 4.35, N 11.06.

(3)

N otizen 987 [1] R. C. Brasted, T. D. O ’Brien, W. L. Heino, Inorg.

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Sterk, T. Kappe, Liebigs Ann. Chem. 1225 (1991).

[10] Catalytic hydrogenolysis of azides is an alternative method for preparation of the amines: J. H. Boyer, F. C. Canter, Chem. Rev. 54, 1 (1954).

[11] o-Xylylene diazide (2) can be isolated, but it is b et­

ter to treat the reaction mixture with phosphine without isolation and purification of o-xylylene di­

azide, considering the stability of azide compounds.

o-Xylylene diazide (2): JH NM R (300 MHz, CDC13): d = 4.23 (s, 4H, CH 2N3), 7.25-7.35 (m, 4H, Ar). - 13 CNMR (75 MHz, CDC13): ö = 52.2 (CH2N3), 129.1, 130.2 (Ar, 3, 4, 5 and 6) 133.9 (Ar, 1 and 2).

Referenzen

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