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WO2009030649A2 - Verfahren zur herstellung von teda-derivaten - Google Patents

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Publication number
WO2009030649A2
WO2009030649A2 PCT/EP2008/061393 EP2008061393W WO2009030649A2 WO 2009030649 A2 WO2009030649 A2 WO 2009030649A2 EP 2008061393 W EP2008061393 W EP 2008061393W WO 2009030649 A2 WO2009030649 A2 WO 2009030649A2
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
alkyl
diazabicyclo
alkoxy
aryl
dihydropyrazine
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2008/061393
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
WO2009030649A3 (de
Inventor
Gunther Van Cauwenberge
Johann-Peter Melder
Joachim-Thierry Anders
Christoph Benisch
Rainer Klopsch
Gregor Daun
Christian Dully
Boris Buschhaus
Henning Boeckemeier
Evelyn Pox
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BASF SE
Original Assignee
BASF SE
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by BASF SE filed Critical BASF SE
Priority to CN200880114421A priority Critical patent/CN101842375A/zh
Priority to US12/676,254 priority patent/US20100204438A1/en
Priority to EP08803391A priority patent/EP2197882A2/de
Publication of WO2009030649A2 publication Critical patent/WO2009030649A2/de
Publication of WO2009030649A3 publication Critical patent/WO2009030649A3/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D487/00—Heterocyclic compounds containing nitrogen atoms as the only ring hetero atoms in the condensed system, not provided for by groups C07D451/00 - C07D477/00
    • C07D487/02—Heterocyclic compounds containing nitrogen atoms as the only ring hetero atoms in the condensed system, not provided for by groups C07D451/00 - C07D477/00 in which the condensed system contains two hetero rings
    • C07D487/08—Bridged systems

Definitions

  • the present invention relates to a process for the preparation of triethylenediamine (TEDA) derivatives starting from dihydropyrazines and olefins.
  • TEDA triethylenediamine
  • Exemplary TEDA derivatives which can be prepared by the process according to the invention correspond to the general formula (Ia) or (Ib)
  • the present invention also relates to a selection of novel TEDA derivatives according to the above-defined general formula (Ia) or (Ib) and their use as polyurethane catalysts, preferably as incorporable polyurethane catalysts.
  • TEDA triethylenediamine, also referred to as 1, 4-diazabicyclo [2.2.2] octane (DABCO)
  • DABCO 4-diazabicyclo [2.2.2] octane
  • WO 01/02404 describes a process for the preparation of TEDA using zeolite catalysts.
  • the educts of TEDA production are ethylenediamine (EDA) and piperazine (PIP).
  • TEDA is an important chemical raw material and is used, among other things, in the production of pharmaceuticals and plastics, in particular as a catalyst in the production of polyurethanes (PUR).
  • TEDA derivatives which have functional groups (for example an ester, ether or amino function) proves to be difficult with the processes described above.
  • Such TEDA derivatives with a functional group are only occasionally known.
  • the use of such substituted TEDA derivatives as PUR catalyst has not yet been described.
  • TEDA derivatives are described, for example, by T. Oishi et al., Tetrahedron Letters, Vol. 33 (5), pp. 639-642 (1992).
  • the corresponding TEDA derivatives are synthesized by reaction with 1, 2-dibromoethane in ethanol, which have two benzoxymethyl substituents in position 2 and 3 of TEDA.
  • the corresponding substituents may also have t-butyldimethylsilyl or t-butyldiphenylsilyl-containing ether substituents instead of benzyl.
  • WO 98/24790 relates to the preparation of TEDA derivatives in which TEDA is linked via a methyl ester bridge with a benzene fragment.
  • the compounds used as drugs are prepared by first reacting piperazine with 2,3-dibromopropionic acid ethyl ester to a TEDA derivative having an ethyl ester function in position 2. This TEDA derivative is then reduced with lithium aluminum hydride to 2-hydroxymethyl-TEDA, which is then reacted with the corresponding benzoic acid derivative to the target molecule.
  • DE-A 30 48 031 relates to a process for the preparation of substituted pyrazines.
  • Process dihydropyrazines are reacted with carbonyl derivatives in the presence of a base to substituted pyrazine.
  • Suitable carbonyl compounds include carbonyl compounds which contain a double bond, such as terpene aldehydes, unsaturated aliphatic aldehydes, unsaturated aliphatic ketones or furan aldehydes.
  • strong organic bases such as alkali metal alkoxides (alkoxide)
  • alkali metal hydrides or alkali metal amides no TEDA derivatives are obtained with the method described in DE-A 30 48 031. The reason for this difference in reactivity is to be found in a different reaction mechanism underlying the reaction described in DE-A 30 48 031.
  • the reaction described in DE-A 30 48 031 is based on the following mechanism: First, the strong base used, e.g. an alkoxide, a proton in the saturated position 5 of 5,6-dihydropyrazine, to give the corresponding acid, e.g. the corresponding alcohol. The resulting dihydropyrazine anion then nucleophilically attacks the carbonyl compound to form intermediately a 5- [V-hydroxy-1 '- (substituent) -methyl] -5,6-dihydropyrazine.
  • the strong base used e.g. an alkoxide
  • a proton in the saturated position 5 of 5,6-dihydropyrazine to give the corresponding acid, e.g. the corresponding alcohol.
  • the resulting dihydropyrazine anion then nucleophilically attacks the carbonyl compound to form intermediately a 5- [V-hydroxy-1 '- (substituent) -methyl] -5,6-dihydr
  • TEDA derivative unsubstituted TEDA is also encompassed by the term "TEDA derivative".
  • TEDA and TEDA derivatives By the method according to the invention can be advantageously prepared TEDA and TEDA derivatives, especially those TEDA derivatives containing substituents with functional groups.
  • Substituents with functional groups are to be understood as meaning those substituents which have at least one heteroatom, such as halogen, S, P, O or N.
  • TEDA derivatives with substituents which contain functional groups are particularly advantageously suitable as catalyst for the production of polyurethane (PUR catalyst).
  • PUR catalyst polyurethane
  • the polyurethanes produced in this way, in particular polyurethane foams, are distinguished by the fact that the catalysts used do not outgas from the polyurethane since they are chemically bound into the corresponding polyurethane, in particular in polyurethane foam, or because they have an increased vapor pressure feature.
  • step a the reaction of a dihydropyrazine with an olefin takes place, wherein in each case one carbon atom of the olefin double bond is linked by the reaction with one ring nitrogen atom of the dihydropyrazine.
  • dihydropyrazine and of olefin in principle there are no restrictions, both educts can be both unsubstituted and substituted.
  • These starting materials are commercially available or can be prepared by methods known to those skilled in the art. Details of the synthesis of the dihydropyrazine starting materials are described in more detail below.
  • the educt synthesis starting from (optionally substituted) ethylenediamine (s) and dicarbonyl compounds to the dihydropyrazines can be carried out in various solvents.
  • all organic solvents and water are suitable.
  • protic solvents e.g. 1, 2-propanediol or water
  • the reaction in these solvents leads to poorer dihydropyrazine selectivities and to an increased tendency to biopolymerize of polymers.
  • diethyl ether although chemically useful, but not recommended for safety reasons (low boiling point, auto-oxidizing) on an industrial scale.
  • MTBE tert-butyl methyl ether
  • This solvent has chemical properties similar to those of diethyl ether (solubility, polarity and mixing behavior with organic solvents or water) but with a higher boiling point and no autoxidisability, making it safer to handle.
  • MTBE tert-butyl methyl ether
  • This solvent has chemical properties similar to those of diethyl ether (solubility, polarity and mixing behavior with organic solvents or water) but with a higher boiling point and no autoxidisability, making it safer to handle.
  • MTBE tert-butyl methyl ether
  • Ethylenediamine or an EDA derivative is initially charged in a subset of MTBE and the dicarbonyl compound (equimolar) in MTBE is slowly added dropwise. It forms an insoluble intermediate which decomposes on subsequent heating to ambient temperature or above in product, EDA and water. The intermediate makes the uniform agitation very difficult, therefore, a relatively large amount of solvent is used. If the amount of solvent is too small, the mixture solidifies, forming lumps that still contain dicarbonyl compound. These lumps heat up a great deal and melt into a tough black mass. Therefore, you can not work solvent-free.
  • MTBE Tert-butyl methyl ether
  • the synthesis of Dihydropyrazine can be carried out between -80 0 C and 80 ° C.
  • the reaction between -20 0 C and 60 0 C, more preferably carried out between 0 ° C and 50 ° C.
  • the reaction pressure can be between 0.5 and 250 bar (absolute). Preference is given to working at atmospheric pressure.
  • the synthesis of the dihydropyrazines is particularly preferably carried out without an additionally added catalyst because the reactivity of the dicarbonyl compounds and the ethylenediamine derivatives is very high on its own.
  • Step a Reaction of dihvdropyrazine with the olefin
  • step a) TEDA derivatives are prepared which have a carbon-carbon double bond (unsaturated TEDA derivatives) in the TEDA skeleton.
  • step b) can be carried out, in which the product obtained in step a) is subjected to hydrogenation.
  • the reaction of the dihydropyrazine with the olefin can be carried out in various solvents.
  • solvents are methanol, 1, 2-propanediol, dioxane, tetrahydrofuran or MTBE.
  • a catalyst can be used.
  • step a) is carried out in the absence of bases. It is particularly preferred to work without the addition of a catalyst, since the reaction can also be controlled thermally.
  • the reaction can be carried out at temperatures of -50 0 C to 200 0 C.
  • the reaction is carried out at a reaction temperature between 0 ° C and 150 0 C.
  • the reaction temperature is particularly preferably 60 ° C. to 130 ° C.
  • the reaction pressure can be between 0.5 and 250 bar (absolute). Preference is given to working at atmospheric pressure.
  • the molar ratio of dihydropyrazine to olefin can be varied from 20: 1 to 1:20. Particularly advantageous is the use of equimolar amounts.
  • the reaction can be explained by the mechanism of a cycloaddition between a diene and a dienophile (Diels-Alder reaction) or as a Michael addition.
  • Diels-Alder reaction Diels-Alder reaction
  • the choice of substituents is therefore largely arbitrary, since especially the diene skeleton of dihydropyrazine and the olefinic double bond are involved in the reaction.
  • the rate of reaction and chemoselectivity of cycloadditions often depend on the electronic ratios of the two reactants.
  • the substituents on both reactants can be varied in their properties by introducing protective groups, derivatization and reversal, to achieve the desired reactivity.
  • the introduction of protective groups is known to the person skilled in the art.
  • Step b Hydrogenation of the reaction product from a)
  • step b) The hydrogenation according to step b) is carried out by methods known to those skilled in the art.
  • the hydrogenation can be carried out directly after step a) without isolation of the unsaturated TEDA derivative obtained in step a).
  • the products obtained in steps a) and b) can be purified and isolated by methods known to those skilled in the art.
  • step a If protected starting materials have been used in step a), the corresponding protective groups can be removed again after step a) or optionally following step b) by methods known to the person skilled in the art (deprotection step c)). Optionally, this deprotection can also be carried out together with the hydrogenation in step b).
  • Alkyl (Ci-Ci o alkyl; means this shortcut that the corresponding alkyl group having 1 to 10 carbon atoms) may be unsaturated either linear or branched, acyclic or cyclic and saturated or. This also applies if they are part of another group such as, for example, alkoxy groups (C 1 -C 10 -alkyl-O-), alkoxycarbonyl groups or aminoalkyl groups or if they are substituted. Accordingly, alkyl also includes alkylene radicals (- (CH 2 ) n -, with n, for example, 1 to 10). Thus, for example, alkylamino (C 1 -C 10 -alkoxy) means that a C 1 -C 10 -alkoxy radical is in turn substituted by an alkylamino radical.
  • alkyl groups are: methyl, ethyl, propyl, butyl, pentyl, hexyl, heptyl, octyl, nonyl or decyl.
  • both the n-isomers of these radicals and branched isomers such. Isopropyl, isobutyl, isopentyl, sec-butyl, tert-butyl, neophen tyl, 3,3-dimethylbutyl, 2-ethylhexyl, etc. included.
  • alkyl also includes alkyl radicals which are unsubstituted or optionally substituted by one or more further radicals, for example 1 to 10 identical or different radicals, such as, for example, hydroxyl, amino, alkylamino, dialkylamino, aryl, Heteroaryl, alkoxy or halogen.
  • the additional substituents can occur in any position of the alkyl radical.
  • alkyl also includes cycloalkyl and cycloalkyl-alkyl- (alkyl which in turn is substituted with cycloalkyl) wherein cycloalkyl has at least 3 carbon atoms.
  • cycloalkyl radicals are: cyclopropyl, cyclobutyl, cyclopentyl, cyclohexyl, cycloheptyl, cyclooctyl, cyclononyl and cyclodecyl. If appropriate, these may also be polycyclic ring systems, such as decalinyl, norbornanyl, bornanyl or adamantanyl.
  • the cycloalkyl radicals may be unsubstituted or optionally substituted by one or more further radicals, as exemplified above for the alkyl radicals.
  • Halogen is fluorine, chlorine, bromine or iodine.
  • Aryl is a 5- to 14-membered, aromatic, mono-, bi- or tricycle.
  • the radical aryl is thus derived from mono-, bi- or tricyclic aromatics which contain no ring heteroatoms. Unless they are monocyclic systems, the second or third ring may also be in the saturated or partially unsaturated form, as long as the particular forms are known and stable.
  • aryl may also be at least monosubstituted, for example with halogen, alkyl or alkoxy. Examples of aryl are: phenyl, naphthyl, indanyl, 1, 2-dihydro-naphthenyl or 1,2,3,4-tetrahydronaphthyl.
  • aryl is phenyl.
  • a preferred embodiment of the present invention relates to a process for the preparation of triethylenediamine (TEDA) derivatives of the general formulas (Ia) or (Ib)
  • All carbon atoms may be R- or S- or E- or Z-configured.
  • the representation shown in the structural formulas does not imply a representation of the absolute configuration (eg endo or exo position or an orientation up / down of a particular substituent) on a carbon atom or the absolute configuration of a double bond, the drawing is only to illustrate the To understand connectivity, ie on which C atom which substituents can be situated.
  • R1 to R10 are independently selected from
  • the groups R14 are independent of each other substituted residues R14 can thereby in any position of the (Ci-Ci o alkyl) - fragment is, the upper limit of the residues R14 by the number of hydrogen atoms in the corresponding (Ci-Ci O alkyl) fragment is fixed.
  • R 13 is H, hydroxy, amino, aryl, C 1 -C 10 -alkoxy, amino- (C 1 -C 10 -alkoxy), alkylamino (C 1 -C 10 -alkoxy), dialkylamino (C 1 -C 10 -alkoxy), amino (Ci -Ci 0 -alkyl), aminoaryl, -NH (C 1 -C 10 -alkyl), -N (C 1 -C 10 -alkyl) 2 , -NH-aryl, -N- (aryl) 2 , halogen, hydroxyaryl, -O- aryl or -O- (C r Cio-alkyl) -aryl;
  • R14 is hydroxy, amino, aryl, Ci-Ci 0 alkoxy, amino (Ci-Ci 0 alkoxy), alkylamino (d- Cio-alkoxy), dialkylamino (C r Cio-alkoxy), amino (C r is Cio-alkyl), -NH (C 1 -C 10 -alkyl), -N (C 1 -C 10 -alkyl) 2 , hydroxyaryl, aminoaryl, -NH-aryl, -N (aryl) 2 , halogen, -PH-aryl, -P (Aryl) 2 , -O-aryl or -O- (C 1 -C 10 -alkyl) -aryl,
  • A can be any anion, preferably A is selected from halogen, sulfate,
  • Halogen is especially chlorine.
  • At least one of the substituents R1 to R10 is selected from
  • R 13 and R 14 are each independently of the same hydroxy, C 1 -C 10 -alkoxy, -NH 2 , - NH (Ci-Cio-alkyl), -N (Ci-Ci o alkyl) 2, -O-aryl, or -O- (C r Ci 0 alkyl) -aryl, and u is from 0 to 10 degrees.
  • the dihydropyrazine (II) is particularly preferably selected from 2,3-dihydropyrazine, 2-methyl-5,6-dihydropyrazine, 2-ethyl-5,6-dihydropyrazine, 2-propyl-5,6-dihydropyrazine, 2,3- Dimethyl 5,6-dihydropyrazine, 2,3-diethyl-5,6-dihydropyrazine, 2-ethyl-3-methyl-5,6-dihydropyrazine, 2,5-dimethyl-5,6-dihydropyrazine, 2,6- Dimethyl 5,6-dihydropyrazine, 2,3,5-trimethyl-5,6-dihydropyrazine, 2-hydroxy-5,6-dihydropyrazine, 2-methyl-3-hydroxy-5,6-dihydropyrazine, 2-methyl 5-hydroxy-5,6-dihydropyrazine, 2-methyl-6-hydroxy-5,6-di
  • the olefin (III) is particularly preferably selected from ethylene, propylene, butylene, hydroxypropylene, hydroxybutylene, vinyl methyl ketone, acrylic acid, methyl acrylate, ethyl acrylate, propyl acrylate, vinyl methyl ether, (dimethylaminoethyl) vinyl ether, (2-hydroxyethyl) vinyl ether, (I -Hydroxyethyl) vinyl ethers, allylmethylketone, 3-hydroxybut-1-ene, 3-hydroxypent-1-ene, 3-hydroxyhex-1-ene, 4-hydroxybut-1-ene, 4-hydroxypent-1-ene, 4 Hydroxyhex-1-ene, 5-hydroxypent-1-ene, 5-hydroxyhex-1-ene, 6-hydroxyhex-1-ene, 4-hydroxypent-2-ene, 4-hydroxyhex-2-ene, 2-hydroxybutyl 3-ene, 4-hydroxypent-2-ene, 4-hydroxyhex-2-ene
  • the TEDA derivative (Ia) is a compound according to the formula (Ia1)
  • R 2, R 7 and R 8 independently of one another are H, -OH, - (C r C 3 -alkyl) -OH, (C 1 -C 3 -alkyl) -O- (C 1 -C 3 -alkyl), -CN, -O-phenyl, - (C 1 -C 3 -alkyl) -O-phenyl, C 1 -C 3 -alkoxy, - C (O) (-C 3 -alkoxy), -C (O) OH, -N (CH 3) 2, -NH (CH 3), -NH 2, - (C r C 3 alkyl) -N ( CH 3 ) 2 , - (C 1 -C 3 -alkyl) -NH (CH 3 ), - (C 1 -C 3 -alkyl) -NH 2 , or - (C 1 -C 3 -alkyl) -OC (O) (CrC 3 alkoxy
  • the TEDA derivative (Ib) is a compound according to formula (Ib1),
  • R 2, R 7 and R 8 independently of one another are H, -OH, - (C 1 -C 3 -alkyl) -OH, - (C 1 -C 3 -alkyl) -O- (C 1 -C 3 -alkyl), -CN, - O-phenyl, - (C r C 3 alkyl) -O-phenyl, C r C 3 alkoxy, - C (O) (-C 3 -alkoxy), -C (O) OH, -N (CH 3) 2 , -NH (CH 3 ), -NH 2 , - (C r C 3 -alkyl) -N (CH 3 ) 2 , - (dC 3 -alkyl) -NH (CH 3 ), - (Ci-C 3 -Alkyl) -NH 2 , or - (C 1 -C 3 -alkyl) -OC (O) (C 1 -C 3
  • R5 and R6 are independently H, C r C 3 alkyl, -C (O) OH, -C (O) (-C 3 -alkoxy), or - (Ci-C3 alkyl) -O- (CrC 3 alkyl ) are,
  • the dihydropyrazine (II) is prepared by reacting a dicarbonyl compound with ethylenediamine (EDA) or an EDA derivative.
  • EDA ethylenediamine
  • the carbonyl compound is a diketo compound.
  • Preferred diketo compounds are selected from 2,3-pentanedione, 2,3-butanedione, glyoxal, methylglyoxal.
  • Preferred EDA derivatives are EDA, 1,2-propanediamine, 1,2-butanediamine, 2,3-butanediamine, 1,2-pentanediamine, 2,3-pentanediamine, 1,2-hexanediamine, 2,3-hexanediamine, 3 , 4-hexanediamine.
  • reaction is carried out in organic solvents, for example ethers, esters, alcohols or alkanes.
  • organic solvents for example ethers, esters, alcohols or alkanes.
  • the reaction is carried out in a moderately polar but water-immiscible solvent.
  • Tert-butyl methyl ether (MTBE) is particularly preferably used as the solvent and, in addition, it is worked under N 2 as protective gas.
  • the synthesis of Dihydropyrazine can be carried out between -80 0 C and 80 0 C.
  • the reaction between -20 ° C and 60 0 C, more preferably carried out between 0 ° C and 50 ° C.
  • the reaction pressure can be between 0.5 and 250 bar (abs.). Preference is given to working at atmospheric pressure.
  • Another object of the present invention are novel triethylenediamine derivatives which can be prepared by the process according to the invention.
  • These TEDA derivatives according to the invention contain substituents with functional groups, in particular substituents, which have at least one heteroatom, such as halogen, O, P, S or N, preferably O or N.
  • substituents with functional groups in particular substituents, which have at least one heteroatom, such as halogen, O, P, S or N, preferably O or N.
  • isolated TEDA derivatives are already known.
  • These already known TEDA derivatives are not the subject of the present invention with regard to the TEDA derivatives as such.
  • the TEDA derivatives of the invention thus do not include those disclosed in the aforementioned documents by T. Oishi et al., L. Street et al., E. Shiskhin et al. as well as in WO 98/24790 and DE-A 30 48 031 described TEDA derivatives.
  • the TEDA derivatives according to the invention correspond to the general formula (Ia) or (Ib),
  • radicals R 1 to R 12 have the above meanings and wherein at least one of the substituents R 1 to R 10 contains at least one heteroatom selected from halogen, O, P, S or N, preferably O or N, or at least one of R 1 to R 10 contains -OH or -NH 2 , provided that not one of R 1 to R 12 is -C (O) OH, -C (O) OCH 3 , -C (O) OC 2 H 5 , -CH 2 -OH, -CH 2 -O-benzyl or -CH 2 -OC (O) -CH 3 when the other radicals from R 1 to R 12 are hydrogen, and not two adjacent radicals R 1 to R 12 equals -CH 2 -O-benzyl when the other radicals from R 1 to R 12 are hydrogen.
  • Adjacent remainder is understood to mean that the respective radicals are bonded to 2 different carbon atoms of the TEDA derivatives according to the invention and these
  • Another object of the present invention is the use of the inventive TEDA derivatives for the production of polyurethanes.
  • the TEDA derivatives according to the invention are preferably used as catalyst, in particular in the production of polyurethane foams.
  • Such processes for the preparation of polyurethanes are known to the person skilled in the art.
  • a further subject of the present invention are thus also polyurethanes comprising at least one TEDA derivative according to the invention.
  • Such polyurethanes, preferably polyurethane foams are distinguished by the fact that the TEDA derivatives used do not outgas because they chemically enter the corresponding polyurethanes. are involved. In this way, low-odor or odorless polyurethanes can be produced.
  • the TEDA derivative according to the invention may preferably be used in its capacity as a polyurethane catalyst as a gel catalyst for the crosslinking reaction or as a blowing catalyst for the release of CO 2 with the aid of water.
  • the TEDA derivative according to the invention is particularly preferably used as a gel catalyst which promotes the crosslinking reaction between polyisocyanate and polyol component.
  • Example 2 Butanedione (52.9 g, 615 mmol, 1 eq.) Is initially charged in 1,2-propanediol (50 g) and EDA (73.8 g, 1.23 mol, 2 eq.) Is added with ice-cooling. The temperature rises to about 40 0 C. The solution turns yellow to black.
  • GC analysis on a 30m RTX-5 amine column shows that the product mixture of 14.7% EDA, 81.5% 1, 2-propanediol and 0.61% 2,3-dimethyl-5,6 -dihydropyrazine composed (solvent-free: 79.5% EDA, 3.29% 2,3-dimethyl-5,6-dihydropyrazine).
  • Example 4 EDA (5:58 g, 92 mmol) in MeOH submitted (20 mL) at 0 0 C. Butanedione (4.00 g, 46.4 mmol, 1 eq.) Is dissolved in MeOH (40 ml) and added dropwise very slowly over 2 h to the EDA solution and stirred vigorously. The temperature of the mixture does not rise above 0 ° C. The resulting white solid is filtered off and washed with cold MeOH. The solid is converted on removal of the solvent at 30 0 C in 2,3-dimethyl-5,6-dihydropyrazine (brown oil).
  • Example 6 Work is carried out under N 2 .
  • EDA (2.79 g, 46.4 mmol, 2 eq.) Is initially charged in MTBE (60 mL) at 0 ° C.
  • Butanedione (4.00 g, 46.4 mmol) in MTBE (6 mL) is added dropwise (over 40 min). Due to the white precipitate, the approach is very firm, it is therefore strongly stirred. It is then heated quickly to 50 0 C to dissolve the precipitate. There are two phases. The mixture is then immediately cooled to 0 ° C to avoid polymerization. The organic phase is fractionally distilled. The desired product boils at 28 mbar / 95 ° C and is collected in the cold trap.
  • the product is obtained at 7 mbar / 105 ° C (bottom) / 40 ° C (top).
  • GC analysis on a 30 m RTX-5 amine column shows that the product mixture consists of 83.1% MTBE, 16.5% 2,3-dimethyl-5,6-dihydropyrazine and 0.44% other ( solvent-free: 97.6% 2,3-dimethyl-5,6-dihydropyrazine, 2.60% other).
  • Butanedione (172 g, 2 mol, 1 eq.) Is initially charged in MTBE and EDA (120 g, 2 mol, 1 eq. In 120 ml of MTBE) is slowly added dropwise. The batch is heated to 30 ° C and the aqueous extracted phase with 3 x 100 ml_ MTBE. The combined organic phases are dried with MgSO 4 and MTBE removed on a rotary evaporator at 55 ° C as far as possible. The residue is fractionally distilled via the rotating band column. The temperature rises during the dropping in the flask to about 35 ° C, since the reaction mixture solidified in places. The dropping is stopped immediately and it is waited until the reaction subsides. The solution does not turn dark. Apparent short-term heating above 30 0 C has no further effects on the course of the reaction.
  • 2,3-dihydropyrazine shows a strong tendency to dimerization and polymerization, which is why it should be preferred to work at low temperatures. After the synthesis of dihydropyrazine, the next stage should be started as soon as possible.
  • Glyoxal (5.8 g, 0.1 mol, 1 eq., 14.5 g 40% solution in H 2 O) is so conces- dropwise such that the temperature does not rise above 0 0 C.
  • the heat development of the reaction is much lower than that with the use of methylglyoxal or butanedione.
  • the aqueous phase is almost colorless.
  • the desired product is detected by GC-MS but not isolated. After 1 h at ambient temperature, the discharge becomes rubbery.
  • the gas chromatogram of the reaction mixture (30 m RTX 5 amines) shows the following composition: (in GC fl.%) 74.5% ethylenediamine, 14.6% 2,3-dihydropyrazine, 10.9% unknown compounds, water content not taken into account.
  • the EDA (4.5 g, 75 mmol, 3 eq.) Is dissolved in MTBE (40 mL), cooled to 0 ° C. and methylglyoxal (1.8 g, 25 mmol, 1 eq., 4.5 g 40% solution in H 2 O ) (30 min).
  • the batch is warmed overnight to ambient temperature.
  • the organic phase is colorless, the watery tan colored.
  • the aqueous phase contains mainly 3 main products.
  • the desired product is detected in both phases by GC-MS, but not isolated.
  • Example 20 2-Ethyl-3-methyl-5,6-dihvdropyrazine To a solution consisting of one part of ethylenediamine in part 1, 2-propanediol, a solution of one part of 2,3-pentanedione is dissolved in part 1 , 2-propanediol added slowly. There is an exothermic reaction.
  • the gas chromatogram of the reaction mixture (30 m RTX 5 amines) has the following composition: (in GC-FI%) 25.28% ethylenediamine, 56.76% 1, 2-propanediol, 16.62% 2-ethyl-3-methyl -5,6-dihydropyrazine, 0.77% Other.
  • Example 21 A portion of the discharge from Example 1 (2,3-dimethyl-5,6-dihydropyrazine 77%) is initially charged, 1 g of ethyl acrylate is added. At room temperature, there is no reaction. The reaction vessel is heated to 100 ° C. for a few minutes. GC analysis (30 m RTX-5 amines) of the reaction effluent shows the following composition: 0.17% EDA, 4.24% ethyl acrylate,
  • the gas chromatogram of the reaction mixture (30 m RTX 5 amines) shows after 90 min the following composition: (in GC-FI%) 69.9% methanol, 1, 59% ethylenediamine, 11, 3% 2,3-dimethyl-5, 6-dihydropyrazine, 3.79% 2-hydroxyethylpiperazine, 2.23% N-acetyl-EDA, 0.71% N, N-bis [2 '- (ethoxycarbonyl) ethyl] ethylenediamine, 10.5% Other.
  • the gas chromatogram of the reaction mixture (30 m RTX 5 amines) shows after 30 min the following composition: (in GC-FI%) 0.94% ethylenediamine, 81, 5% 1, 2-propanediol, 7.10% 2,3- Dimethyl-5,6-dihydropyrazine, 1.18% N-acetyl-EDA, 0.08% 2-ethoxycarbonyl-5,6-dimethyl-1,4-diazabicyclo [2.2.2] oct-5-ene (product) , 9,20% Other.
  • the gas chromatogram of the reaction mixture (30 m RTX 5 amines) shows after 90 min the following composition: (in GC-FI%) 1, 28% ethylenediamine, 84.9% 1, 2-propanediol, 0.25% piperazine, 4, 12% 2,3-dimethyl-5,6-dihydropyrazine, 0.31% N-acetyl-EDA, 0.04% 2-ethoxycarbonyl-5,6-dimethyl-1,4-diazabicyclo [2.2.2] octane 5-s (product), 9,10% Other.
  • Solvent-free 8.48% ethylenediamine, 1.66% piperazine, 27.3% 2,3-dimethyl-5,6-dihydropyrazine, 2.05% N-acetyl-EDA, 0.26% 2-ethoxycarbonyl-5,6-dimethyl-1,4-diazabicyclo [2.2.2] oct-5-ene (product), 60.36% Other.
  • Example 24 2,3-dimethyl-5,6-dihydropyrazine (approx. 12 mmol in 20 mL 1, 2-propanediol, 1 eq) and 1, 2- propanediol (30 ml) are heated to 60 0 C. At this temperature, ethyl acrylate (6.0 g, 60 mmol, 0.5 eq. Dissolved in 2.0 ml. 1,2-propanediol) is added dropwise under N 2 (10 min.) And the mixture is subsequently heated rapidly to 100 ° C. The reaction solution is left for 5 min at this temperature. The gas chromatogram of the reaction mixture (30 m RTX 5 amines) showed the following composition: (in GC-FI%)
  • 2,3-Dimethyl-5,6-dihydropyrazine is purified by distillation before the experiment. (Example 9). As a high-boiling, largely inert solvent dioxane is selected. The acrylic acid ester is used only in slight excess (1.2 equivalents).
  • 2,3-Dimethyl-5,6-dihydropyrazine (1.778 g, 16.16 mmol, 1 eq.) Is dissolved under N 2 in dioxane (25 mL) and heated to 80 ° C.
  • Ethyl acrylate (1939 g, 19.39 mmol, 1.2 eq.) Is dissolved in dioxane (8 mL) and slowly added dropwise (15 min).
  • the mixture is brought to reflux for 4 h at 95 ° C, allowed to stand overnight at 20 0 C and heated again for 4 h.
  • the yield of the desired product can be significantly increased.
  • the gas chromatogram of the reaction mixture (30 m RTX 5 amines) shows the following composition: (in GC-FI%)
  • Example 27 EDA (. 6.0 g, 0.1 mol, 1 eq) (10 g) were charged and slowly added dropwise butadione (8.6 g, 0.1 mol, 1 eq.) In dioxane (2.0 g) at 0 0 C in dioxane. There are added 12 g of dioxane and the mixture stirred for 15 min. The apparatus is rendered inert with N 2 and treated with ethyl acrylate (10 g, 0.1 mol, 1 eq.). The solution is heated to boiling (95 ° C) and left at this temperature for 3 h. The desired product can be detected by GC-MS.
  • the gas chromatogram of the reaction mixture (30 m RTX 5 amines) has the following composition: (in GC-FI%) 65.8% dioxane, 11.1% 2,3-dimethyl-5,6-dihydropyrazine, 10.1 % 2-ethoxycarbonyl-5,6-dimethyl-1,4-diazabicyclo [2.2.2] oct-5-ene (product), 13.0% Other.
  • Solvent-free 32.5% 2,3-dimethyl-5,6-dihydropyrazine, 29.5% 2-ethoxycarbonyl-5,6-dimethyl-1,4-diazabicyclo [2.2.2] oct-5-ene (Product), 38.0% Other.
  • the gas chromatogram of the reaction mixture (30 m RTX 5 amines) has the following composition: (in GC-FI%) 34.1% dioxane, 11.5% 2,3-dimethyl-5,6-dihydropyrazine, 27.0 % 2-ethoxycarbonyl-5,6-dimethyl-1,4-diazabicyclo [2.2.2] oct-5-ene (product), 5.40% + 12.2% addition products of the major product plus further equivalents of acrylic acid ester, 9.80 % Other.
  • Solvent-free 2.26% ethyl acrylate, 25.0% 2,3-dimethyl-5,6-dihydropyrazine, 48.0% 2-ethoxycarbonyl-5,6-dimethyl-1,4-diazabicyclo [2.2.2] oct -5-ene (product), 7.60% + 16.5% addition products of the major product plus further equivalents of acrylic acid ester, 0.69% Other.
  • This result corresponds to a conversion of 50.3% with respect to dimethyldihydropyrazine or 95.4% with respect to ethyl acrylate and a selectivity of dimethyldihydropyrazine to the desired product of about 90%.
  • 2,3-Dimethyldihydropyrazine (141 g, 1.28 mol, 1 eq. 196 g of a ca. 72% solution in MTBE) and ethyl acrylate (128 g, 1, 28 mol, 1 eq.) are heated together to 82 ° C and stirred at this temperature for a total of 11.5 h until no acrylic acid ester can be detected in the GC.
  • the gas chromatogram of the reaction mixture (30 m RTX 5 amines) has the following composition: (in GC-FI%) 7.70% MTBE, 16.9% 2,3-dimethyl-5,6-dihydropyrazine, 46.2% 2 -Ethoxycarbonyl-5,6-dimethyl-1,4-diazabicyclo [2.2.2] oct-5-ene (product), 8.92% + 17.3% addition products of the major product plus further equivalents of acrylic acid ester, 2.98% Other , Solvent-free: 18.3% 2,3-dimethyl-5,6-dihydropyrazine, 50.1% 2-ethoxycarbonyl-5,6-dimethyl-1,4-diazabicyclo [2.2.2] oct-5-ene (product ), 9.67% + 18.7% addition products of the major product plus further equivalents of acrylic acid ester, 3.23% other.
  • This result corresponds to a conversion of 65.1% with respect to dimethyldi- hydropyrazine or 100% with respect to ethyl acrylate and a selectivity of the dimethyldihydropyrazine to the desired product of 76.1%.
  • Solvent-free 10.0% ethyl acrylate, 24.8% 2,3-dimethyl-5,6-dihydropyrazine, 42.6% 2-ethoxycarbonyl-5,6-dimethyl-1,4-diazabicyclo [2.2.2] oct -5-ene (product), 7.79% + 12.5% addition products of the main product plus further equivalents of acrylic esters, 2.26% others.
  • This result corresponds to a conversion of 52.6% with respect to dimethyldihydropyrazine and 79% with respect to ethyl acrylate and a selectivity of dimethyldihydropyrazine to the desired product of 81.0%.
  • the gas chromatogram of the reaction mixture (30 m RTX 5 amines) shows the following composition: (in GC-FI%) 3.40% MeOH, 19.1% acetone, 8.46% 2,3-dimethyl-5,6-dihydropyrazine , 1, 51% diethyl maleate, 40.26% 2,3-bis (ethoxycarbonyl) -5,6-dimethyl-1,4-diazabicyclo [2.2.2] oct-5-ene (product), 19 , 5% other.
  • Solvent-free 10.95% 2,3-dimethyl-5,6-dihydropyrazine, 1.95% diethyl maleate, 52.13% 2,3-bis (ethoxycarbonyl) -5,6-dimethyl-1, 4- diazabicyclo [2.2.2] oct-5-ene (product), 25.25% Other.
  • 2,3-Dimethyldihydropyrazin (. 5.5 g, 50 mmol, 1 eq) is dissolved in MTBE (30 ml_) and at about - 30 0 C cooled (ice, dry ice and NaCl).
  • Dimethyl maleate (7.2 g, 50 mmol, 1 eq.) Is slowly added dropwise so that the temperature does not change significantly. The batch is stirred overnight and slowly warmed to ambient temperature. It is allowed to stand for 10 days at ambient temperature, the contents becoming increasingly dark brown but not tenacious as in Example 31.
  • the gas chromatogram of the reaction mixture (30 m RTX 5 amines) shows the following composition: (in GC-FI%) 0.31% MeOH, 70.1% MTBE, 3.84% 2,3-dimethyl-5,6-dihydropyrazine , 11.1% diethyl maleate, 11.6% 2,3-bis (ethoxycarbonyl) -5,6-dimethyl-1,4-diazabicyclo [2.2.2] oct-5-ene (product), 3 , 05% Other.
  • 2,3-dihydropyrazine from Example 16 is mixed with ethyl acrylate and heated to 80 0 C for a few minutes. There is little product formed (3.4%), which is detected by GC-MS.
  • the reaction conditions are not yet optimized and therefore not yet adapted to the high reactivity of 2,3-dihydropyrazine.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Triethylendiamin- (TEDA)-Derivaten umfassend die folgenden Schritte: a) Reaktion eines Dihydropyrazins mit einem Olefin, b) gegebenenfalls eine Hydrierung in Anschluss an Schritt a). Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung auch neue TEDA-Derivate als solche sowie deren Verwendung als einbaubare Polyurethan-Katalysatoren.

Description

Verfahren zur Herstellung von TEDA-Derivaten
Beschreibung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Triethylendiamin (TEDA)-Derivaten, ausgehend von Dihydropyrazinen und Olefinen. Beispielhafte TE- DA-Derivate, die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt werden können, entsprechen der allgemeinen Formel (Ia) oder (Ib)
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wobei die Substituenten R1 bis R12 im nachfolgenden Text definiert sind. Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung auch eine Auswahl an neuen TEDA-Derivaten gemäß der vorstehend definierten allgemeinen Formel (Ia) oder (Ib) sowie deren Verwendung als Polyurethan-Katalysatoren, bevorzugt als einbaubare Polyurethan-Katalysatoren.
Verfahren zur Herstellung von TEDA (Triethylendiamin, auch als 1 ,4-Diaza- bicyclo[2.2.2]octan (DABCO) bezeichnet) oder Derivaten von TEDA sind bekannt. So beschreibt beispielsweise WO 01/02404 ein Verfahren zur Herstellung von TEDA unter Verwendung von Zeolith-Katalysatoren. Als Edukte der TEDA-Herstellung werden Ethylendiamin (EDA) sowie Piperazin (PIP) eingesetzt. TEDA ist ein wichtiger chemischer Grundstoff und findet unter anderem Verwendung bei der Herstellung von Phar- mazeutika und Kunststoffen, insbesondere als Katalysator bei der Herstellung von Polyurethanen (PUR).
Ein alternatives Verfahren zur Herstellung von TEDA bzw. TEDA-Derivaten wird in US- A 6,147,185 beschrieben. Dieses Verfahren betrifft insbesondere die Herstellung von TEDA-Derivaten, an die ein bzw. zwei kohlenwasserstoffhaltige Ringe ankondensiert sind. So wird beispielsweise zunächst 6-Methylchinoxalin zu 6-Methyldeca- hydrochinoxalin hydriert, das anschließend mit Ethylenoxid reagiert. Das dabei erhaltene Zwischenprodukt, das an einem Ring-Stickstoffatom einen Hydroxyethyl- Substituenten aufweist, wird abschließend in Anwesenheit eines Phosphatkatalysators bei 3400C unter Ringschluss zum entsprechenden TEDA-Derivat (hier 6- Methylcyclohexodiazabicyclo-2.2.2-octan) umgesetzt. Die in US-A 6,147,185 beschriebenen Verbindungen eignen sich ebenfalls als PUR-Katalysatoren.
Insbesondere die Synthese von TEDA-Derivaten, die funktionelle Gruppen (beispiels- weise eine Ester-, Ether- oder Aminofunktion) aufweisen, erweist sich mit den vorstehend beschriebenen Verfahren als schwierig. Solche TEDA-Derivate mit einer funktionellen Gruppe sind bis jetzt nur vereinzelt bekannt. Die Verwendung solcher substituierten TEDA-Derivate als PUR-Katalysator ist bis jetzt noch nicht beschrieben worden.
Weitere TEDA-Derivate werden beispielsweise von T. Oishi et al., Tetrahedron Letters, Band 33 (5), Seiten 639 bis 642 (1992) beschrieben. Ausgehend vom entsprechenden Piperazin-Derivat werden durch Umsetzung mit 1 ,2-Dibromethan in Ethanol die entsprechenden TEDA-Derivate synthetisiert, die zwei Benzoxymethyl-Substituenten in Position 2 und 3 von TEDA aufweisen. Alternativ können die entsprechenden Substi- tuenten anstelle von Benzyl auch t-Butyldimethylsilyl oder t-Butyldiphenylsilyl-haltige Ethersubstituenten aufweisen.
WO 98/24790 betrifft die Herstellung von TEDA-Derivaten, in denen TEDA über eine Methyl-Ester-Brücke mit einem Benzolfragment verknüpft ist. Die Verbindungen, die als Arzneimittel verwendet werden, werden hergestellt, indem zunächst Piperazin mit 2,3- Dibrompropionsäureethylester zu einem TEDA-Derivat, das in Position 2 eine Ethyl- ester-Funktion aufweist, umgesetzt wird. Dieses TEDA-Derivat wird anschließend mit Lithiumaluminiumhydrid zu 2-Hydroxymethyl-TEDA reduziert, welches anschließend mit dem entsprechenden Benzoesäure-Derivat zum Zielmolekül umgesetzt wird.
In L. Street et al., J. Med. Chem., 33 (1990), Seiten 2690 bis 2697 wird ein mit 2-Ethyl- carboxy substituiertes TEDA sinngemäß zu WO 98/24790 hergestellt und anschließend unter Ringschluss zum entsprechenden 1 ,2,4-Oxadiazol-TEDA-Derivat umgesetzt.
G. Shishkin et al., Chem. Heterocycl. Com., 1980, Seiten 1069 bis 1072 beschreiben die Reduktion von TEDA-Derivaten, die mit Carboxy, Methylcarboxy oder Benzoxy- methyl substituiert sind, mit Lithiumaluminiumhydrid bzw. eine Hydrolyse zu 2-Hydro- xymethyl-TEDA. 2-Hydroxymethyl-TEDA kann anschließend mit Essigsäureanhydrid zum entsprechenden Acetat umgesetzt werden.
DE-A 30 48 031 betrifft ein Verfahren zur Herstellung substituierter Pyrazine. In diesem
Verfahren werden Dihydropyrazine mit Carbonylderivaten in Gegenwart einer Base zu substituiertem Pyrazin umgesetzt. Als Carbonylverbindungen eignen sich unter ande- rem auch Carbonylverbindungen, die eine Doppelbindung enthalten, wie Terpen- aldehyde, ungesättigte aliphatische Aldehyde, ungesättigte aliphatische Ketone oder Furanaldehyde. Insbesondere aufgrund der Verwendung von starken organischen Basen wie Alkalimetallalkoxiden (Alkoholat), Alkalimetallhydriden oder Alkalimetallamiden werden mit dem in DE-A 30 48 031 beschriebenen Verfahren keine TEDA-Derivate erhalten. Der Grund für diese unterschiedliche Reaktivität ist in einem unterschiedlichen Reaktionsmechanismus, der der in DE-A 30 48 031 beschriebenen Reaktion zugrundeliegt, zu suchen.
Die in DE-A 30 48 031 beschriebene Reaktion basiert auf folgendem Mechanismus: Zunächst abstrahiert die verwendete starke Base, z.B. ein Alkoholat, ein Proton in der gesättigten Position 5 des 5,6-Dihydropyrazins, unter Bildung der korrespondierenden Säure, z.B. des entsprechenden Alkohols. Das dabei gebildete Dihydropyrazin-Anion greift dann nucleophil die Carbonylverbindung an und bildet so intermediär ein 5-[V- Hydroxy-1 '-(Substituent)-methyl]-5,6-dihydropyrazin. Dieses kann Wasser eliminieren und bildet intermediär ein am exocyclischen Kohlenstoffatom 1 '-substituiertes 5-[V- (Substituent)methyliden]-5,6-dihydropyrazin. Dieses wiederum lagert unter Aromatisie- rung über eine 1 ,3-H-shift-Umlagerung zum Endprodukt, einem 5-[V- (Substituent)methyl]pyrazin, um.
Dass die Reaktion über eine Deprotonierung des Dihydropyrazins erfolgt und nicht umgekehrt, also über eine Bildung eines Enolats aus der Carbonylverbindung erfolgt, wird durch die Tatsache bewiesen, dass auch Aldehyde eingesetzt werden können, die kein Proton am zur Carbonylgruppe benachbarten Kohlenstoffatom besitzen, zum Beispiel Benzaldehyd, und deswegen kein Enolat bilden können. Die in DE-A 30 48 031 beschriebene Reaktion von Dihydropyrazinen mit Carbonylverbindungen, ggf. auch ungesättigten Carbonylverbindungen, führt demzufolge zu Produkten, bei denen die Atome der vormaligen Carbonylverbindung nicht mit den Stickstoffatomen des Dihydropyrazins verknüpft werden.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht somit in der Bereitstellung eines neuen, vereinfachten Verfahrens zur Herstellung von TEDA-Derivaten. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird auch unsubstituiertes TEDA vom Begriff "TEDA-Derivat" umfasst.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung von Triethylendiamin (TEDA)-Derivaten umfassend die folgenden Schritte:
a) Reaktion eines Dihydropyrazins mit einem Olefin b) gegebenenfalls eine Hydrierung in Anschluss an Schritt a). Im Gegensatz zu dem in DE-A 30 48 031 beschriebenen Verfahren erfolgt im erfindungsgemäßen Verfahren ein zusätzlicher Ringschluss ("Brückenbildung"), wobei die beiden Kohlenstoffatome der Olefin-Doppelbindung durch die Reaktion mit den beiden Ring-Stickstoffatomen des Dihydropyrazins verknüpft werden.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren lassen sich in vorteilhafter Weise TEDA sowie TEDA-Derivate herstellen, insbesondere solche TEDA-Derivate, die Substituenten mit funktionellen Gruppen enthalten. Als Substituenten mit funktionellen Gruppen sollen solche Substituenten verstanden werden, die mindestens ein Heteroatom wie Halogen, S, P, O oder N aufweisen. TEDA-Derivate mit Substituenten, die funktionelle Gruppen enthalten, eignen sich in besonders vorteilhafter Weise als Katalysator für die Polyurethan-Herstellung (PUR-Katalysator). Die auf diese Weise hergestellten Polyurethane, insbesondere Polyurethan-Schäume, zeichnen sich dadurch aus, dass die eingesetzten Katalysatoren aus dem Polyurethan nicht ausgasen, da sie in das entsprechende Polyurethan, insbesondere in Polyurethan-Schaum, chemisch eingebunden sind oder weil sie über einen erhöhten Dampfdruck verfügen.
Weiterhin ist es vorteilhaft, dass zur Erzeugung eines solchen Polyurethans bzw. Polyurethanschaums keine größeren oder nicht wesentlich größere Mengen an PUR- Katalysator benötigt werden als bei bisher bereits etablierten Systemen, insbesondere unsubstituiertem TEDA, üblich.
Nachfolgend wird das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von TEDA- Derivaten näher charakterisiert.
In Schritt a) erfolgt die Reaktion eines Dihydropyrazins mit einem Olefin, wobei jeweils ein Kohlenstoffatom der Olefin-Doppelbindung durch die Reaktion mit jeweils einem Ring-Stickstoffatom des Dihydropyrazins verknüpft wird. Hinsichtlich der Auswahl an Dihydropyrazin und an Olefin bestehen prinzipiell keine Einschränkungen, beide Eduk- te können sowohl unsubstituiert als auch substituiert sein. Diese Edukte sind kommerziell erhältlich oder können nach dem Fachmann bekannten Methoden hergestellt werden. Details zur Synthese der Dihydropyrazin-Edukte werden nachfolgend näher beschrieben.
Synthese der Dihvdropyrazine
Verfahren zur Herstellung von Dihydropyrazine sind dem Fachmann bekannt. Eine gute Übersicht über die Herstellung substituierter Dihydropyrazine wird in Flament, I., Stoll, M., Helvetica Chimica Acta 1967, Vol. 50 (7), No. 180, Seiten 1754-1758 gegeben. Weiterhin ist die Synthese von Dihydropyrazinen auch in DE 103 21 565 A1 be- schrieben (allerdings mit dem Ziel, diese anschließend zu den entsprechenden Pyrazi- nen zu dehydrieren).
Die Eduktsynthese ausgehend von (gegebenenfalls substituierten) Ethylendiamin(en) und Dicarbonylverbindungen zu den Dihydropyrazinen kann in verschiedenen Lösungsmitteln durchgeführt werden. Theoretisch sind alle organischen Lösungsmittel und Wasser geeignet. Weniger bevorzugt ist die Verwendung protischer Lösungsmittel, wie z.B. 1 ,2-Propandiol oder Wasser, weil die Reaktion in diesen Lösungsmitteln zu schlechteren Dihydropyrazin-Selektivitäten und zu einer verstärkten Tendenz zur BiI- düng von Polymeren führt. Weiterhin ist die Verwendung von Diethylether zwar chemisch sinnvoll, aber aus Sicherheitsgründen (niedriger Siedepunkt, Autoxidierbarkeit) im technischen Maßstab nicht anzuraten.
Optimaler Umsatz und Selektivität wurden dadurch erreicht, dass die Reaktion in ei- nem mäßig polaren, aber mit Wasser nicht mischbaren Lösungsmittel durchgeführt wird. Zusätzlich sollte unter N2 als Schutzgas gearbeitet werden.
Besonders bevorzugt als optimales Lösungsmittel ist tert-Butylmethylether (MTBE). Dieses Lösungsmittel verfügt über ähnliche chemische Eigenschaften wie Diethylether (Lösungsvermögen, Polarität und Mischverhalten mit organischen Lösungsmitteln bzw. Wasser), aber über einen höheren Siedepunkt und über keine Autoxidierbarkeit und lässt sich somit sicherer handhaben. Außerdem werden in MTBE durch die geringe Mischbarkeit mit Wasser Vorteile erhalten, weil sich das bei der Reaktion gebildete Wasser als zweite Phase abscheidet und dieses so die Reaktion nicht mehr stört und weil sich zudem fast alle Nebenprodukte und Reste an Ethylendiamin in der wässrigen Phase befinden und nach Reaktionsende sehr leicht abgetrennt werden können.
Ethylendiamin oder ein EDA-Derivat wird in einer Teilmenge MTBE vorgelegt und die Dicarbonylverbindung (äquimolar) in MTBE langsam zugetropft. Es bildet sich dabei ein unlösliches Zwischenprodukt, das bei anschließendem Erwärmen auf Umgebungstemperatur oder darüber in Produkt, EDA und Wasser zerfällt. Das Zwischenprodukt erschwert das gleichmäßige Rühren sehr, daher wird eine verhältnismäßig große Menge Lösungsmittel verwendet. Bei zu geringer Lösungsmittelmenge wird der Ansatz fest, es bilden sich Klumpen, die noch Dicarbonylverbindung enthalten. Diese Klumpen er- hitzen sich stark und zerlaufen zu einer zähen schwarzen Masse. Daher kann nicht lösungsmittelfrei gearbeitet werden.
Zu hohe Temperatur und das sich bildende Wasser fördern die Polymerisation des
Produktes. tert-Butylmethylether (MTBE) erwies sich als ideal, da sich das Wasser als zweite Phase abscheidet und mit den Nebenprodukten zusammen abgetrennt werden kann. Die farblose etherische Phase wird getrocknet, im Vakuum eingeengt und das Produktgemisch anschließend im Vakuum fraktioniert destilliert. Das Produkt ist bei -200C luftstabil, polymerisiert aber bei Umgebungstemperatur in Anwesenheit von Sauerstoff.
Besonders positiv ist bei dieser Reaktionsführung die Tatsache zu bewerten, dass man mit äquimolaren Mengen EDA (oder EDA-Derivat) zu Dicarbonylverbindung arbeiten kann, weil sich ein Überschuss an EDA(-Derivat) in der Folgestufe störend auswirken kann. Beispielsweise kann EDA(-Derivat), wenn die Folgestufe die Reaktion mit einem Acrylsäurederivat ist, gleichfalls eine 1 ,4-Addition am Olefin durchführen und so unerwünschte Nebenprodukte bilden. Besonders bevorzugt wird daher mit äquimolaren Mengen EDA-Derivat zu Dicarbonylverbindung gearbeitet. Es kann auch ein Reaktand im Überschuss von 1 :20 bis 20:1 eingesetzt werden, dieses Vorgehen ist jedoch nur dann vorteilhaft, wenn der im Überschuss vorliegende Reaktand anschließend abge- trennt werden kann, z.B. durch Destillation, Fällung oder andere dem Fachmann bekannte Methoden. Da jedoch Dihydropyrazine unter thermischer Belastung polymeri- sieren können, ist es besonders vorteilhaft, wenn die Abtrennung wegen der Verwendung äquimolarer Mengen entfallen kann.
Die Abtrennung eines etwaigen Restes an EDA oder EDA-Derivat über eine sich bildende zweite, wässrige Phase ist besonders vorteilhaft. Diese Abtrennbarkeit ist durch die besonders vorteilhafte Verwendung eines mäßig polaren, aprotischen, mit Wasser nicht mischbaren Lösungsmittels, wie z.B. MTBE, gegeben. Besonders bevorzugt wird daher die Synthese der Dihydropyrazine in MTBE durchgeführt.
Die Synthese der Dihydropyrazine kann zwischen -800C und 80°C durchgeführt werden. Bevorzugt wird die Reaktion zwischen -200C und 600C, besonders bevorzugt zwischen 0°C und 50°C durchgeführt.
Der Reaktionsdruck kann zwischen 0,5 und 250 bar (absolut) betragen. Bevorzugt wird bei Normaldruck gearbeitet.
Besonders bevorzugt wird bei der Synthese der Dihydropyrazine ohne einen zusätzlich hinzugefügten Katalysator gearbeitet, weil die Reaktivität der Dicarbonylverbindungen und der Ethylendiaminderivate aus sich heraus sehr hoch ist.
Schritt a: Reaktion des Dihvdropyrazins mit dem Olefin
In Schritt a) werden TEDA-Derivate hergestellt, die im TEDA-Grundgerüst eine Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung (ungesättigte TEDA-Derivate) aufweisen. Um TEDA-Derivate zu erhalten, die ein vollständig gesättigtes TEDA-Grundgerüst aufwei- sen, kann gegebenenfalls ein Schritt b) durchgeführt werden, in dem das in Schritt a) erhaltene Produkt einer Hydrierung unterzogen wird.
Die Reaktion des Dihydropyrazins mit dem Olefin kann in verschiedenen Lösungs- mittein durchgeführt werden. Theoretisch sind alle organischen Lösungsmittel und Wasser geeignet. Beispiele für geeignete Lösungsmittel sind Methanol, 1 ,2-Propandiol, Dioxan, Tetrahydrofuran oder MTBE.
Vorteilhaft ist die Verwendung desselben Lösungsmittels, das in der Synthese der Di- hydropyrazine eingesetzt wird (z.B. von MTBE), weil dann kein Lösungsmittelwechsel nach der Synthese der Dihydropyrazine erforderlich ist. Besonders vorteilhaft ist die
Verwendung von höhersiedenden, aprotischen Lösungsmitteln, weil darin auch höhere
Reaktionstemperaturen, kürzere Reaktionszeiten und somit eine wirtschaftlichere
Raum-Zeit-Ausbeute möglich sind. Die besten Ergebnisse diesbezüglich werden mit Dioxan als Lösungsmittel erhalten.
Ein Katalysator kann eingesetzt werden. Vorzugsweise wird Schritt a) in Abwesenheit von Basen durchgeführt. Besonders bevorzugt wird ohne Zusatz eines Katalysators gearbeitet, da sich die Reaktion auch thermisch steuern lässt.
Die Reaktion kann bei Temperaturen von -500C bis 2000C durchgeführt werden. Bevorzugt wird die Reaktion bei einer Reaktionstemperatur zwischen 0°C und 1500C durchgeführt. Besonders bevorzugt beträgt die Reaktionstemperatur 600C bis 1300C.
Der Reaktionsdruck kann zwischen 0,5 und 250 bar (absolut) betragen. Bevorzugt wird bei Normaldruck gearbeitet.
Das Molverhältnis von Dihydropyrazin zu Olefin kann von 20:1 bis 1 : 20 variiert werden. Besonders vorteilhaft ist die Verwendung äquimolarer Mengen.
Die Reaktion kann nach dem Mechanismus einer Cycloaddition zwischen einem Dien und einem Dienophil (Diels-Alder-Reaktion) oder als Michael-Addition erklärt werden. Die Wahl der Substituenten ist daher weitgehend beliebig, da vor allem das Diengerüst des Dihydropyrazins und die olefinische Doppelbindung an der Reaktion beteiligt sind. Jedoch ist die Reaktionsgeschwindigkeit und Chemoselektivität von Cycloadditionen oft von den elektronischen Verhältnissen bei den beiden Reaktanden abhängig.
Als Beispiel, das den Umfang der Erfindung nicht einschränkt, sei die Reaktion von
2,3-Dimethyl-5,6-dihydropyrazin mit Acrylsäureethylester genannt. Diese verläuft be- sonders vorteilhaft, weil das Acrylat als elektronenarmes Dienophil zu dem verwende- ten Dien gut passt. Gleiches gilt beispielsweise für Maleinsäureester. Für dasselbe Dihydropyrazin sind hingegen elektronenreichere Dienophile (z.B. Methylvinylether) als Reaktionspartner weniger gut geeignet und reagieren daher schlechter, langsamer oder unselektiver miteinander. Umgekehrt können, wie dem Fachmann bekannt ist, elektronenreiche Dienophile gut mit dem Dihydropyrazin reagieren, wenn die elektronischen Verhältnisse durch passende Substituenten angepasst werden.
Falls erforderlich, können die Substituenten an beiden Reaktionspartnern in ihren Eigenschaften durch Einführung von Schutzgruppen, Derivatisierung und Umpolung vari- iert werden, um die gewünschte Reaktivität zu erzielen. Die Einführung von Schutzgruppen ist dem Fachmann bekannt.
Schritt b: Hydrierung des Reaktionsprodukts aus a)
Die Hydrierung gemäß Schritt b) erfolgt nach dem Fachmann bekannten Methoden. So kann die Hydrierung beispielsweise direkt im Anschluss an Schritt a) ohne Isolierung des in Schritt a) erhaltenen ungesättigten TEDA-Derivates durchgeführt werden. Die in den Schritten a) sowie b) erhaltenen Produkte können nach dem Fachmann bekannten Methoden aufgereinigt sowie isoliert werden.
Sofern in Schritt a) geschützte Edukte eingesetzt worden sind, können die entsprechenden Schutzgruppen im Anschluss an Schritt a) oder gegebenenfalls im Anschluss an Schritt b) nach dem Fachmann bekannten Methoden wieder entfernt werden (Entschützungsschritt c)). Gegebenenfalls kann diese Entschützung auch gemeinsam mit der Hydrierung gemäß Schritt b) durchgeführt werden.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung gilt - sofern nicht anders aufgeführt - weiterhin für alle eingesetzten Edukte sowie alle erhaltenen Produkte folgendes:
Alkylreste (Ci-CiO-Alkyl; diese Abkürzung bedeutet, dass der entsprechende Alkylrest 1 bis 10 C-Atome aufweist) können entweder linear oder verzweigt, acyclisch oder cyclisch sowie gesättigt oder ungesättigt sein. Dies trifft auch zu, sofern sie Teil einer anderen Gruppe wie beispielsweise Alkoxygruppen (Ci-Cio-Alkyl-0-), Alkoxycarbo- nylgruppen oder Aminoalkylgruppen sind oder wenn sie substituiert sind. Alkyl umfasst demzufolge auch Alkylenreste (-(CH2)n-, mit n beispielsweise 1 bis 10). So bedeutet beispielsweise Alkylamino-(Ci-Cio-alkoxy), dass ein Ci-Cio-Alkoxy-Rest wiederum mit einem Alkylamino-Rest substituiert ist.
Beispiele für Alkylgruppen sind: Methyl, Ethyl, Propyl, Butyl, Pentyl, Hexyl, Heptyl, Oc- tyl, Nonyl oder Decyl. Dabei sind sowohl die n-lsomere dieser Reste als auch ver- zweigte Isomere wie z. B. Isopropyl, Isobutyl, Isopentyl, sec-Butyl, tert-Butyl, Neopen- tyl, 3,3-Dimethylbutyl, 2-Ethylhexyl usw. mit umfasst. Sofern nicht anders beschrieben, beinhaltet der Begriff Alkyl darüber hinaus auch Alkylreste, die unsubstituiert oder gegebenenfalls mit einem oder mehreren weiteren Resten substituiert sind, beispielsweise 1 bis 10 identische oder unterschiedliche Reste, wie beispielsweise Hydroxy, Ami- no, Alkylamino, Dialkylamino, Aryl, Heteroaryl, Alkoxy oder Halogen. Dabei können die zusätzlichen Substituenten in jeder beliebigen Position des Alkylrestes auftreten. Weiterhin umfasst der Begriff Alkyl auch Cycloalkyl sowie Cycloalkyl-alkyl- (Alkyl, das wiederum mit Cycloalkyl substituiert ist), wobei Cycloalkyl mindestens 3 Kohlenstoffatome aufweist. Beispiele für Cycloalkylreste sind: Cyclopropyl, Cyclobutyl, Cyclopentyl, Cyc- lohexyl, Cycloheptyl, Cyclooctyl, Cyclononyl und Cyclodecyl. Gegebenenfalls kann es sich auch um polycyclische Ringsysteme handeln, wie Decalinyl, Norbornanyl, Borna- nyl oder Adamantanyl. Die Cycloalkylreste können unsubstituiert oder gegebenenfalls mit einem oder mehreren weiteren Resten substituiert sein, wie vorstehend bei den Alkylresten beispielhaft aufgeführt.
Halogen ist Fluor, Chlor, Brom oder Jod.
Aryl ist ein 5- bis 14-gliedriger, aromatischer, Mono-, Bi- oder Tricyclus. Der Rest Aryl ist somit von mono-, bi- oder tricyclischen Aromaten abgeleitet, die keine Ringheteroatome enthalten. Sofern es sich nicht um monocyclische Systeme handelt, kann der zweite oder dritte Ring auch in der gesättigten oder in der teilweise ungesättigten Form vorliegen, sofern die jeweiligen Formen bekannt und stabil sind. Gegebenenfalls kann Aryl auch wiederum zumindest mono-substituiert sein, beispielsweise mit Halogen, Alkyl oder Alkoxy. Beispiele für Aryl sind: Phenyl, Naphthyl, Indanyl, 1 ,2-Dihydro- naphthenyl oder 1 ,2,3,4-Tetrahydronaphthyl. Vorzugsweise ist Aryl gleich Phenyl.
Eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Triethylendiamin (TEDA)-Derivaten der allgemeinen Formeln (Ia) oder (Ib)
Figure imgf000010_0001
umfassend die folgenden Schritte: a) Reaktion eines Dihydropyrazins (II) mit einem Olefin (III) unter Erhalt des TEDA- Derivates (Ia)
Figure imgf000011_0001
(") (HD
b) gegebenenfalls Hydrierung des TEDA-Derivats (Ia) unter Erhalt des TEDA- Derivats (Ib).
wobei in den Formeln (I) bis (III) gilt:
Alle Kohlenstoffatome können R- oder S- beziehungsweise E- oder Z-konfiguriert sein. Die in den Strukturformeln gezeigte Darstellung impliziert nicht eine Darstellung der absoluten Konfiguration (z.B. endo- oder exo-Stellung bzw. eine Orientierung nach oben/unten eines bestimmten Substituenten) an einem Kohlenstoffatom oder die absolute Konfiguration einer Doppelbindung, die Zeichnung ist nur als Erläuterung der Konnektivität zu verstehen, d.h. an welchem C-Atom welche Substituenten situiert sein können.
R1 bis R10 sind unabhängig voneinander ausgewählt aus
H, Halogen, -(CrCio-Alkyl)-(R14)u, -C(O)-RI 3, -CN, -O-Aryl-(R14)U, -(Ci-Cio-Alkyl)-O-
C(O)R14, -O-[(C1-C10-Alkyl)-(R14)u]pHq, -N-[(C1-C10-Alkyl)-(R14)u]pHqAr!
-P-[(CrCio-Alkyl)-(R14JJpH1A oder -S-[(Ci-Cio-Alkyl)-(R14)u]pHq; u ist 0 bis 10. Sofern u = 0 ist, bedeutet dies, dass das entsprechende (Ci-CiO-Alkyl)- Fragment der Substituenten R1 bis R10 unsubstituiert ist. Sofern u > 1 ist, ist das entsprechende (CrCio-Alkyl)-Fragment mit der u-fachen Anzahl an R14 substituiert, wobei im Fall von u > 1 die jeweiligen Reste R14 unabhängig voneinander substituiert sind. Die Reste R14 können sich dabei in jeder beliebigen Position des (Ci-CiO-Alkyl)- Fragments befinden, wobei die Obergrenze an Resten R14 durch die Anzahl der Was- serstoffatome im entsprechenden (Ci-CiO-Alkyl)-Fragment festgelegt ist.
Falls ein Produkt gemäß Formel (Ib) aus der Hydrierung eines Produkts gemäß der Formel (Ia) hervorgegangen ist, so sind üblicherweise die Substituenten R11 und R12 gleich H. Gegebenenfalls können die Substituenten R1 1 und R12 im Anschluss an die Hydrierung nach dem Fachmann bekannten Methoden gemäß den Definitionen von R1 bis R10 modifiziert werden.
R13 ist H, Hydroxy, Amino, Aryl, Ci-Cio-Alkoxy, Amino-(Ci-Cio-alkoxy), Alkylamino-(Cr Cio-alkoxy), Dialkylamino-(Ci-Ci0-alkoxy), Amino-(Ci-Ci0-alkyl), Aminoaryl, -NH(Ci-Cio- Alkyl), -N(Ci-Cio-Alkyl)2, -NH-Aryl, -N-(Aryl)2, Halogen, Hydroxyaryl, -O-Aryl oder -O- (CrCio-Alkyl)-Aryl;
R14 ist Hydroxy, Amino, Aryl, Ci-Ci0-Alkoxy, Amino-(Ci-Ci0-alkoxy), Alkylamino-(d- Cio-alkoxy), Dialkylamino-(CrCio-alkoxy), Amino-(CrCio-alkyl), -NH(Ci-Cio-Alkyl), -N(CrCio-Alkyl)2, Hydroxyaryl, Aminoaryl, -NH-Aryl, -N(Aryl)2, Halogen, -PH-Aryl, -P(Aryl)2, -O-Aryl oder -O-(Ci-Ci0-Alkyl)-Aryl,
Für p gilt, falls der Rest [(Ci-CiO-Alkyl)-(R14)u] an Stickstoff oder Phosphor verknüpft ist: p beträgt 0 bis 3, wobei q ebenfalls 0 bis 3 betragen kann. Für die Summe von p + q gilt:
Falls p gleich 0 ist, so ist q gleich 2 oder 3.
Falls p gleich 1 ist, so ist q gleich 1 oder 2. Falls p gleich 2 ist, so ist q gleich 0 oder 1.
Falls die Summe von p und q gleich 2 ist, so ist das Heteroatom neutral, daher ist kein
Gegen-Anion A vorhanden und somit r=0.
Falls die Summe von p und q gleich 3 ist, so ist das Heteroatom mit einer positiven
Ladung versehen, daher ist ein Gegen-Anion A vorhanden und somit r=1. Das ent- sprechende TEDA-Derivat liegt dann als Salz vor. Vorzugsweise liegen jedoch die TE-
DA-Derivate als neutrales Molekül vor, das heißt, r ist gleich 0.
A kann jedes beliebige Anion sein, vorzugsweise ist A ausgewählt aus Halogen, Sulfat,
Sulfit, Nitrat, Nitrit, Phosphat, Phosphit, Hypophosphit, Formiat, Acetat, Propionat, Oxalat und Citrat. Halogen ist insbesondere Chlor.
Für p gilt, falls der Rest [(Ci-CiO-Alkyl)-(R14)u] an Sauerstoff oder Schwefel verknüpft ist: p beträgt 0 oder 1.
Falls p gleich 0 ist, so ist q gleich 1. Falls p gleich 1 ist, so ist q gleich 0.
Vorzugsweise ist im Dihydropyrazin (II) oder im Olefin (III) mindestens einer der Substi- tuenten R1 bis R10 ausgewählt aus
-[(CrC10-Alkyl)-(R14)u], -O-[(CrC10-Alkyl)-(R14)u], -N[(CrC10-Alkyl)-(R14)u]2, -NH[(Ci-Cio-Alkyl)-(R14)u], -C(O)-RI 3 und -CN, wobei R13 und R14 unabhängig voneinander gleich Hydroxy, Ci-Ci0-Alkoxy, -NH2, -NH(Ci-Cio-Alkyl), -N(Ci-CiO-Alkyl)2, -O-Aryl oder -O-(CrCi0-Alkyl)-Aryl sind, und u ist 0 bis 10.
Besonders bevorzugt ist das Dihydropyrazin (II) ausgewählt aus 2,3-Dihydropyrazin, 2-Methyl-5,6-dihydropyrazin, 2-Ethyl-5,6-dihydropyrazin, 2-Propyl-5,6-dihydropyrazin, 2,3-Dimethyl-5,6-dihydropyrazin, 2,3-Diethyl-5,6-dihydropyrazin, 2-Ethyl-3-methyl-5,6- dihydropyrazin, 2,5-Dimethyl-5,6-dihydropyrazin, 2,6-Dimethyl-5,6-dihydropyrazin, 2,3,5-Trimethyl-5,6-dihydropyrazin, 2-Hydroxy-5,6-dihydropyrazin, 2-Methyl-3-hydroxy- 5,6-dihydropyrazin, 2-Methyl-5-hydroxy-5,6-dihydropyrazin, 2-Methyl-6-hydroxy-5,6- dihydropyrazin, 2-Dimethylamino-5,6-dihydropyrazin, 5-Dimethylamino-5,6-dihydro- pyrazin oder 2-Methyl-3-dimethylamino-5,6-dihydropyrazin.
Besonders bevorzugt ist das Olefin (III) ausgewählt aus Ethylen, Propylen, Butylen, Hydroxypropylen, Hydroxybutylen, Vinylmethylketon, Acrylsäure, Acrylsäuremethyl- ester, Acrylsäureethylester, Acrylsäurepropylester, Vinylmethylether, (Dimethylami- noethyl)vinylether, (2-Hydroxyethyl)vinylether, (I-Hydroxyethyl)vinylether, Allylmethyl- keton, 3-Hydroxybut-1-en, 3-Hydroxypent-1-en, 3-Hydroxyhex-1-en, 4-Hydroxybut-1- en, 4-Hydroxypent-1-en, 4-Hydroxyhex-1-en, 5-Hydroxypent-1-en, 5-Hydroxyhex-1-en, 6-Hydroxyhex-1-en, 4-Hydroxypent-2-en, 4-Hydroxyhex-2-en, 2-Hydroxybut-3-en, 4- Hydroxypent-2-en, 4-Hydroxyhex-2-en, 5-Hydroxypent-2-en, 5-Hydroxyhex-2-en, 6- Hydroxyhex-2-en, Essigsäureallylester, Maleinsäure, Maleinsäuredimethylester, Ma- leinsäurediethylester, Maleinsäuremonomethylestermonoethylester, Maleinsäurean- hydrid, Fumarsäure, Fumarsäuredimethylester, Fumarsäurediethylester, Fumarsäure- monomethylestermonoethylester oder Fumarsäureanhydrid.
Vorzugsweise ist das TEDA-Derivat (Ia) eine Verbindung gemäß der Formel (Ia1 )
Figure imgf000013_0001
wobei R2, R7 und R8 unabhängig voneinander H, -OH, -(CrC3-Alkyl)-OH, -(Ci-C3-Alkyl)-O-(Ci-C3-Alkyl), -CN, -O-Phenyl, -(Ci-C3-Alkyl)-O-Phenyl, Ci-C3-Alkoxy, - C(O)(CrC3-AIkOXy), -C(O)OH, -N(CH3)2, -NH(CH3), -NH2, -(CrC3-Alkyl)-N(CH3)2, -(d-C3-Alkyl)-NH(CH3), -(Ci-C3-Alkyl)-NH2, oder -(Ci-C3-Alkyl)-O-C(O)(CrC3-Alkoxy) sind, R5 und R6 unabhängig voneinander H, CrC3-Alkyl, -C(O)OH, -C(O)(CrC3-AIkOXy) oder -(Ci-C3-Alkyl)-O-(CrC3-Alkyl) sind,
und mindestens einer der Substituenten R2, R7 und R8 nicht H ist.
Besonders bevorzugte TEDA-Derivate (Ia) sind in einer Ausführungsform ausgewählt aus
2-Hydroxy-1 ,4-diazabicyclo[2.2.2]oct-5-en, 2-Carboxy-1 ,4-diazabicyclo[2.2.2]oct-5-en, 2-Hydroxycarbonyl-1 ,4-diazabicyclo[2.2.2]oct-5-en, 2-Formyloxy-1 ,4-diaza- bicyclo[2.2.2]oct-5-en, 2-Acetoxy-1 ,4-diazabicyclo[2.2.2]oct-5-en, 2-Propionyloxy-1 ,4- diazabicyclo[2.2.2]oct-5-en, 2-Hydroxy-5-methyl-1 ,4-diazabicyclo[2.2.2]oct-5-en, 2- Carboxy-5-methyl-1 ,4-diazabicyclo[2.2.2]oct-5-en, 2-Hydroxycarbonyl-5-methyl-1 ,4- diazabicyclo[2.2.2]oct-5-en, 2-Formyloxy-5-methyl-1 ,4-diazabicyclo[2.2.2]oct-5-en, 2- Acetoxy-5-methyl-1 ,4-diazabicyclo[2.2.2]oct-5-en, 2-Propionyloxy-5-methyl-1 ,4-diaza- bicyclo[2.2.2]oct-5-en, 2-Hydroxy-6-methyl-1 ,4-diazabicyclo[2.2.2]oct-5-en, 2-Carboxy- 6-methyl-1 ,4-diazabicyclo[2.2.2]oct-5-en, 2-Hydroxycarbonyl-6-methyl-1 ,4-diaza- bicyclo[2.2.2]oct-5-en, 2-Formyloxy-6-methyl-1 ,4-diazabicyclo[2.2.2]oct-5-en, 2- Acetoxy-6-methyl-1 ,4-diazabicyclo[2.2.2]oct-5-en, 2-Propionyloxy-6-methyl-1 ,4-diaza- bicyclo[2.2.2]oct-5-en, 2-Hydroxy-5,6-dimethyl-1 ,4-diazabicyclo[2.2.2]oct-5-en, 2- Carboxy-5,6-dimethyl-1 ,4-diazabicyclo[2.2.2]oct-5-en, 2-Hydroxycarbonyl-5,6-dimethyl- 1 ,4-diazabicyclo[2.2.2]oct-5-en, 2-Formyloxy-5,6-dimethyl-1 ,4-diazabicyclo[2.2.2]oct-5- en, 2-Acetoxy-5,6-dimethyl-1 ,4-diazabicyclo[2.2.2]oct-5-en, 2-Propionyloxy-5,6- dimethyl-1 ,4-diazabicyclo[2.2.2]oct-5-en, 2-Hydroxymethyl-1 ,4-diazabicyclo[2.2.2]oct-5- en, 2-Hydroxymethyl-5-methyl-1 ,4-diazabicyclo[2.2.2]oct-5-en, 2-Hydroxymethyl-6- methyl-1 ,4-diazabicyclo[2.2.2]oct-5-en, 2-Hydroxymethyl-5,6-dimethyl-1 ,4-diaza- bicyclo[2.2.2]oct-5-en, 2-(1 '-Hydroxyethyl)-1 ,4-diazabicyclo[2.2.2]oct-5-en, 2-(1 '- Hydroxyethyl)-5-methyl-1 ,4-diazabicyclo[2.2.2]oct-5-en, 2-(1 '-Hydroxyethyl)-6-methyl- 1 ,4-diazabicyclo[2.2.2]oct-5-en, 2-(1 '-Hydroxyethyl)-5,6-dimethyl-1 ,4-diazabicyclo-
[2.2.2]oct-5-en, 2-(2'-Hydroxyethyl)-1 ,4-diazabicyclo[2.2.2]oct-5-en, 2-(2'-Hydroxy- ethyl)-5-methyl-1 ,4-diazabicyclo[2.2.2]oct-5-en, 2-(2'-Hydroxyethyl)-6-methyl-1 ,4-di- azabicyclo[2.2.2]oct-5-en, 2-(2'-Hydroxyethyl)-5,6-dimethyl-1 ,4-diazabicyclo[2.2.2]oct- 5-en, 2-Methoxycarbonyl-1 ,4-diazabicyclo[2.2.2]oct-5-en, 2-Methoxycarbonyl-5-methyl- 1 ,4-diazabicyclo[2.2.2]oct-5-en, 2-Methoxycarbonyl-6-methyl-1 ,4-diaza- bicyclo[2.2.2]oct-5-en, 2-Methoxycarbonyl-5,6-dimethyl-1 ,4-diazabicyclo[2.2.2]oct-5-en, 2-Methoxycarbonyl-5-methyl-6-ethyl-1 ,4-diazabicyclo[2.2.2]oct-5-en, 2-Methoxycarbo- nyl-5-ethyl-6-methyl-1 ,4-diazabicyclo[2.2.2]oct-5-en, 2-Ethoxycarbonyl-1 ,4-diazabi- cyclo[2.2.2]oct-5-en, 2-Ethoxycarbonyl-5-methyl-1 ,4-diazabicyclo[2.2.2]oct-5-en, 2- Ethoxycarbonyl-6-methyl-1 ,4-diazabicyclo[2.2.2]oct-5-en, 2-Ethoxycarbonyl-5,6- dimethyl-1 ,4-diazabicyclo[2.2.2]oct-5-en, 2-Ethoxycarbonyl-5-methyl-6-ethyl-1 ,4-diaza- bicyclo[2.2.2]oct-5-en, 2-Ethoxycarbonyl-5-ethyl-6-methyl-1 ,4-diazabicyclo[2.2.2]oct-5- en, 2-Acetoxymethyl-1 ,4-diazabicyclo[2.2.2]oct-5-en, 2-Acetoxymethyl-5-methyl-1 ,4- diazabicyclo[2.2.2]oct-5-en, 2-Acetoxymethyl-6-methyl-1 ,4-diazabicyclo[2.2.2]oct-5-en, 2-Acetoxymethyl-5,6-dimethyl-1 ,4-diazabicyclo[2.2.2]oct-5-en, 2-(Dimethylamino)-1 ,4- diazabicyclo[2.2.2]oct-5-en, 2-(Dimethylamino)-5-methyl-1 ,4-diazabicyclo[2.2.2]oct-5- en, 2-(Dimethylamino)-6-methyl-1 ,4-diazabicyclo[2.2.2]oct-5-en, 2-(Dimethylamino)- 5,6-dimethyl-1 ,4-diazabicyclo[2.2.2]oct-5-en, 2-(Dimethylaminomethyl)-1 ,4-diaza- bicyclo[2.2.2]oct-5-en, 2-(Dimethylaminomethyl)-5-methyl-1 ,4-diazabicyclo[2.2.2]oct-5- en, 2-(Dimethylaminomethyl)-6-methyl-1 ,4-diazabicyclo[2.2.2]oct-5-en, 2-(Dimethyl- aminomethyO-S.Θ-dimethyl-i ^-diazabicycloP^^oct-S-en, 2-(Dimethylaminoethoxy)- 1 ,4-diazabicyclo[2.2.2]oct-5-en, 2-(Dimethylaminoethoxy)-5-methyl-1 ,4-diaza- bicyclo[2.2.2]oct-5-en, 2-(Dimethylaminoethoxy)-6-methyl-1 ,4-diazabicyclo[2.2.2]oct-5- en, 2-(Dimethylaminoethoxy)-5,6-dimethyl-1 ,4-diazabicyclo[2.2.2]oct-5-en, 2-[(Di- methylaminoethoxy)carbonyl]-1 ,4-diazabicyclo[2.2.2]oct-5-en, 2-[(Dimethylamino- ethoxy)carbonyl]-5-methyl-1 ,4-diazabicyclo[2.2.2]oct-5-en, 2-[(Dimethylaminoetho- xy)carbonyl]-6-methyl-1 ,4-diazabicyclo[2.2.2]oct-5-en, 2-[(Dimethylaminoethoxy)car- bonyl]-5,6-dimethyl-1 ,4-diazabicyclo[2.2.2]oct-5-en, 2-(1 '-Hydroxypropyl)-1 ,4- diazabicyclo[2.2.2]oct-5-en, 2-(1 '-Hydroxypropyl)-5-methyl-1 ,4-diazabicyclo[2.2.2]oct-5- en, 2-(1 '-Hydroxypropyl)-6-methyl-1 ,4-diazabicyclo[2.2.2]oct-5-en, 2-(1 '-Hydroxy- propyl)-5,6-dimethyl-1 ,4-diazabicyclo[2.2.2]oct-5-en, 2-(2'-Hydroxypropyl)-1 ,4- diazabicyclo[2.2.2]oct-5-en, 2-(2'-Hydroxypropyl)-5-methyl-1 ,4-diazabicyclo[2.2.2]oct-5- en, 2-(2'-Hydroxypropyl)-6-methyl-1 ,4-diazabicyclo[2.2.2]oct-5-en, 2-(2'-Hydroxy- propyl)-5,6-dimethyl-1 ,4-diazabicyclo[2.2.2]oct-5-en, 2-(3'-Hydroxypropyl)-1 ,4-diazabi- cyclo[2.2.2]oct-5-en, 2-(3'-Hydroxypropyl)-5-methyl-1 ,4-diazabicyclo[2.2.2]oct-5-en, 2- (S'-HydroxypropyO-θ-methyl-i ^-diazabicycloP^^Joct-S-en, 2-(3'-Hydroxypropyl)-5,6- dimethyl-1 ,4-diazabicyclo[2.2.2]oct-5-en, 2,3-Bis(hydroxymethyl)-1 ,4-diaza- bicyclo[2.2.2]oct-5-en, 2,3-Bis(hydroxymethyl)-5-methyl-1 ,4-diazabicyclo[2.2.2]oct-5- en, 2,3-Bis(hydroxymethyl)-6-methyl-1 ,4-diazabicyclo[2.2.2]oct-5-en, 2,3-Bis(hydro- xymethyl)-5,6-dimethyl-1 ,4-diazabicyclo[2.2.2]oct-5-en, 2,3-Bis(ethoxycarbonyl)-1 ,4- diazabicyclo[2.2.2]oct-5-en, 2,3-Bis(ethoxycarbonyl)-5-methyl-1 ,4-diazabicyclo[2.2.2]- oct-5-en, 2,3-Bis(ethoxycarbonyl)-6-methyl-1 ,4-diazabicyclo[2.2.2]oct-5-en und 2,3- Bis(ethoxycarbonyl)-5,6-dimethyl-1 ,4-diazabicyclo[2.2.2]oct-5-en.
Vorzugsweise ist das TEDA-Derivat (Ib) eine Verbindung gemäß Formel (Ib1 ),
Figure imgf000016_0001
wobei R2, R7 und R8 unabhängig voneinander H, -OH, -(Ci-C3-Alkyl)-OH, -(Ci-C3-Alkyl)-O-(Ci-C3-Alkyl), -CN, -O-Phenyl, -(CrC3-Alkyl)-O-Phenyl, CrC3-Alkoxy, - C(O)(CrC3-AIkOXy), -C(O)OH, -N(CH3)2, -NH(CH3), -NH2, -(CrC3-Alkyl)-N(CH3)2, -(d-C3-Alkyl)-NH(CH3), -(Ci-C3-Alkyl)-NH2, oder -(Ci-C3-Alkyl)-O-C(O)(CrC3-Alkoxy) sind,
R5 und R6 unabhängig voneinander H, CrC3-Alkyl, -C(O)OH, -C(O)(CrC3-AIkOXy) oder -(Ci-C3-Alkyl)-O-(CrC3-Alkyl) sind,
und mindestens einer der Substituenten R2, R7 und R8 nicht H ist.
Besonders bevorzugte TEDA-Derivate (Ib) sind in einer Ausführungsform ausgewählt aus
2-Hydroxy-1 ,4-diazabicyclo[2.2.2]octan, 2-Carboxy-1 ,4-diazabicyclo[2.2.2]octan, 2- Hydroxycarbonyl-1 ,4-diazabicyclo[2.2.2]octan, 2-Formyloxy-1 ,4-diaza- bicyclo[2.2.2]octan, 2-Acetoxy-1 ,4-diazabicyclo[2.2.2]octan, 2-Propionyloxy-1 ,4-diaza- bicyclo[2.2.2]octan, 2-Hydroxy-5-methyl-1 ,4-diazabicyclo[2.2.2]octan, 2-Carboxy-5- methyl-1 ,4-diazabicyclo[2.2.2]octan, 2-Hydroxycarbonyl-5-methyl-1 ,4-diazabi- cyclo[2.2.2]octan, 2-Formyloxy-5-methyl-1 ,4-diazabicyclo[2.2.2]octan, 2-Acetoxy-5- methyl-1 ,4-diazabicyclo[2.2.2]octan, 2-Propionyloxy-5-methyl-1 ,4-diaza- bicyclo[2.2.2]octan, 2-Hydroxy-6-methyl-1 ,4-diazabicyclo[2.2.2]octan, 2-Carboxy-6- methyl-1 ,4-diazabicyclo[2.2.2]octan, 2-Hydroxycarbonyl-6-methyl-1 ,4-diaza- bicyclo[2.2.2]octan, 2-Formyloxy-6-methyl-1 ,4-diazabicyclo[2.2.2]octan, 2-Acetoxy-6- methyl-1 ,4-diazabicyclo[2.2.2]octan, 2-Propionyloxy-6-methyl-1 ,4-diaza- bicyclo[2.2.2]octan, 2-Hydroxy-5,6-dimethyl-1 ,4-diazabicyclo[2.2.2]octan, 2-Carboxy- 5,6-dimethyl-1 ,4-diazabicyclo[2.2.2]octan, 2-Hydroxycarbonyl-5,6-dimethyl-1 ,4- diazabicyclo[2.2.2]octan, 2-Formyloxy-5,6-dimethyl-1 ,4-diazabicyclo[2.2.2]octan, 2- Acetoxy-5,6-dimethyl-1 ,4-diazabicyclo[2.2.2]octan, 2-Propionyloxy-5,6-dimethyl-1 ,4- diazabicyclo[2.2.2]octan, 2-Hydroxymethyl-1 ,4-diazabicyclo[2.2.2]octan, 2-
Hydroxymethyl-5-methyl-1 ,4-diazabicyclo[2.2.2]octan, 2-Hydroxymethyl-6-methyl-1 ,4- diazabicyclo[2.2.2]octan, 2-Hydroxymethyl-5,6-dimethyl-1 ,4-diazabicyclo[2.2.2]octan, 2-(1 '-Hydroxyethyl)-1 ,4-diazabicyclo[2.2.2]octan, 2-(1 '-Hydroxyethyl)-5-methyl-1 ,4- diazabicyclo[2.2.2]octan, 2-(1 '-Hydroxyethyl)-6-methyl-1 ,4-diazabicyclo[2.2.2]octan, 2- (1 '-Hydroxyethyl)-5,6-dimethyl-1 ,4-diazabicyclo[2.2.2]octan, 2-(2'-Hydroxyethyl)-1 ,4- diazabicyclo[2.2.2]octan, 2-(2'-Hydroxyethyl)-5-methyl-1 ,4-diazabicyclo[2.2.2]octan, 2- (2'-Hydroxyethyl)-6-methyl-1 ,4-diazabicyclo[2.2.2]octan! 2-(2'-Hydroxyethyl)-5,6- dimethyl-1 ,4-diazabicyclo[2.2.2]octan, 2-Methoxycarbonyl-1 ,4-diazabicyclo[2.2.2]octan, 2-Methoxycarbonyl-5-methyl-1 ,4-diazabicyclo[2.2.2]octan, 2-Methoxycarbonyl-6- methyl-1 ,4-diazabicyclo[2.2.2]octan, 2-Methoxycarbonyl-5,6-dimethyl-1 ,4-diazabi- cyclo[2.2.2]octan, 2-Methoxycarbonyl-5-methyl-6-ethyl-1 ,4-diazabicyclo[2.2.2]octan, 2- Methoxycarbonyl-5-ethyl-6-methyl-1 ,4-diazabicyclo[2.2.2]octan, 2-Ethoxycarbonyl-1 ,4- diazabicyclo[2.2.2]octan, 2-Ethoxycarbonyl-5-methyl-1 ,4-diazabicyclo[2.2.2]octan, 2- Ethoxycarbonyl-6-methyl-1 ,4-diazabicyclo[2.2.2]octan, 2-Ethoxycarbonyl-5,6-dimethyl- 1 ,4-diazabicyclo[2.2.2]octan, 2-Ethoxycarbonyl-5-methyl-6-ethyl-1 ,4-diaza- bicyclo[2.2.2]octan, 2-Ethoxycarbonyl-5-ethyl-6-methyl-1 ,4-diazabicyclo[2.2.2]octan, 2- Acetoxymethyl-1 ,4-diazabicyclo[2.2.2]octan, 2-Acetoxymethyl-5-methyl-1 ,4-diaza- bicyclo[2.2.2]octan, 2-Acetoxymethyl-6-methyl-1 ,4-diazabicyclo[2.2.2]octan, 2- Acetoxymethyl-5,6-dimethyl-1 ,4-diazabicyclo[2.2.2]octan, 2-(Dimethylamino)-1 ,4-diaza- bicyclo[2.2.2]octan, 2-(Dimethylamino)-5-methyl-1 ,4-diazabicyclo[2.2.2]octan, 2- (Dimethylamino)-6-methyl-1 ,4-diazabicyclo[2.2.2]octan, 2-(Dimethylamino)-5,6- dimethyl-1 ,4-diazabicyclo[2.2.2]octan, 2-(Dimethylaminomethyl)-1 ,4-diaza- bicyclo[2.2.2]octan, 2-(Dimethylaminomethyl)-5-methyl-1 ,4-diazabicyclo[2.2.2]octan, 2- (Dimethylaminomethyl)-6-methyl-1 ,4-diazabicyclo[2.2.2]octan, 2-(Dimethylamino- methyl)-5,6-dimethyl-1 ,4-diazabicyclo[2.2.2]octan, 2-(Dimethylaminoethoxy)-1 ,4-diaza- bicyclo[2.2.2]octan, 2-(Dimethylaminoethoxy)-5-methyl-1 ,4-diazabicyclo[2.2.2]octan, 2- (Dimethylaminoethoxy)-6-methyl-1 ,4-diazabicyclo[2.2.2]octan, 2-(Dimethylamino- ethoxy)-5,6-dimethyl-1 ,4-diazabicyclo[2.2.2]octan, 2-[(Dimethylaminoethoxy)carbonyl]- 1 ,4-diazabicyclo[2.2.2]octan, 2-[(Dimethylaminoethoxy)carbonyl]-5-methyl-1 ,4-diaza- bicyclo[2.2.2]octan, 2-[(Dimethylaminoethoxy)carbonyl]-6-methyl-1 ,4-diazabi- cyclo[2.2.2]octan, 2-[(Dimethylaminoethoxy)carbonyl]-5,6-dimethyl-1 ,4- diazabicyclo[2.2.2]octan, 2-(1 '-Hydroxypropyl)-1 ,4-diazabicyclo[2.2.2]octan, 2-(1 '- Hydroxypropyl)-5-methyl-1 ,4-diazabicyclo[2.2.2]octan, 2-(1 '-Hydroxypropyl)-6-methyl- 1 ,4-diazabicyclo[2.2.2]octan, 2-(1 '-Hydroxypropyl)-5,6-dimethyl-1 ,4-diaza- bicyclo[2.2.2]octan, 2-(2'-Hydroxypropyl)-1 ,4-diazabicyclo[2.2.2]octan, 2-(2'-
Hydroxypropyl)-5-methyl-1 ,4-diazabicyclo[2.2.2]octan, 2-(2'-Hydroxypropyl)-6-methyl- 1 ,4-diazabicyclo[2.2.2]octan, 2-(2'-Hydroxypropyl)-5,6-dimethyl-1 ,4-diazabi- cyclo[2.2.2]octan, 2-(3'-Hydroxypropyl)-1 ,4-diazabicyclo[2.2.2]octan, 2-(3'- Hydroxypropyl)-5-methyl-1 ,4-diazabicyclo[2.2.2]octan, 2-(3'-Hydroxypropyl)-6-methyl- 1 ,4-diazabicyclo[2.2.2]octan, 2-(3'-Hydroxypropyl)-5,6-dimethyl-1 ,4-diazabi- cyclo[2.2.2]octan, 2,3-Bis(hydroxymethyl)-1 ,4-diazabicyclo[2.2.2]octan, 2,3-
Bis(hydroxymethyl)-5-methyl-1 ,4-diazabicyclo[2.2.2]octan, 2,3-Bis(hydroxymethyl)-6- methyl-1 ,4-diazabicyclo[2.2.2]octan, 2,3-Bis(hydroxymethyl)-5,6-dimethyl-1 ,4-diaza- bicyclo[2.2.2]octan, 2,3-Bis(ethoxycarbonyl)-1 ,4-diazabicyclo[2.2.2]octan! 2,3- Bis(ethoxycarbonyl)-5-methyl-1 ,4-diazabicyclo[2.2.2]octan, 2,3-Bis(ethoxycarbonyl)-6- methyl-1 ,4-diazabicyclo[2.2.2]octan und 2,3-Bis(ethoxycarbonyl)-5,6-dimethyl-1 ,4- diazabicyclo[2.2.2]octan.
In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird das Dihydropyrazin (II) hergestellt durch Umsetzung einer Dicarbonylverbindung mit Ethylendiamin (EDA) oder einem EDA-Derivat. Vorzugsweise ist die Carbonylverbindung eine Diketoverbin- dung. Bevorzugte Diketoverbindungen sind ausgewählt aus 2,3-Pentandion, 2,3- Butandion, Glyoxal, Methylglyoxal. Bevorzugte EDA-Derivate sind EDA, 1 ,2- Propandiamin, 1 ,2-Butandiamin, 2,3-Butandiamin, 1 ,2-Pentandiamin, 2,3- Pentandiamin, 1 ,2-Hexandiamin, 2,3-Hexandiamin, 3,4-Hexandiamin. Besonders bevorzugt sind die Reaktionen von Butandion mit Ethylendiamin zu 2,3-Dimethyl-5,6- dihydropyrazin, von Methylglyoxal mit Ethylendiamin zu 2-Methyl-5,6-dihydropyrazin und von Glyoxal und Ethylendiamin zu 2,3-Dihydropyrazin. Die Reaktion wird in orga- nischen Lösungsmitteln, zum Beispiel Ethern, Estern, Alkoholen oder Alkanen durchgeführt. Bevorzugt wird die Reaktion in einem mäßig polaren, aber mit Wasser nicht mischbaren Lösungsmittel durchgeführt. Besonders bevorzugt wird tert- Butylmethylether (MTBE) als Lösungsmittel verwendet und zusätzlich unter N2 als Schutzgas gearbeitet.
Die Synthese der Dihydropyrazine kann zwischen -800C und 800C durchgeführt werden. Bevorzugt wird die Reaktion zwischen -20°C und 600C, besonders bevorzugt zwischen 0°C und 50°C durchgeführt.
Der Reaktionsdruck kann zwischen 0,5 und 250 bar (abs.) betragen. Bevorzugt wird bei Normaldruck gearbeitet.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind neue Triethylendiamin- Derivate, die durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestellt werden können. Die- se erfindungsgemäßen TEDA-Derivate enthalten Substituenten mit funktionellen Gruppen, insbesondere Substituenten, die mindestens ein Heteroatom wie Halogen, O, P, S oder N, vorzugsweise O oder N aufweisen. Wie vorstehend bereits aufgeführt, sind vereinzelte TEDA-Derivate bereits bekannt. Diese bereits bekannten TEDA-Derivate sind nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung hinsichtlich der TEDA-Derivate als solche. Die erfindungsgemäßen TEDA-Derivate als solche umfassen somit nicht die in den vorgenannten Dokumenten von T. Oishi et al., L. Street et al., E. Shiskhin et al. sowie in WO 98/24790 und DE-A 30 48 031 beschriebenen TEDA-Derivate.
Die erfindungsgemäßen TEDA-Derivate entsprechen der allgemeinen Formel (Ia) oder (Ib),
Figure imgf000019_0001
herstellbar nach dem erfindungsgemäßen Verfahren, wobei die Reste R1 bis R12 die vorstehenden Bedeutungen haben und wobei mindestens einer der Substituenten R1 bis R10 mindestens ein Heteroatom ausgewählt aus Halogen, O, P, S oder N, vorzugsweise O oder N, enthält, oder dass mindestens einer der Reste R1 bis R10 -OH oder -NH2 enthält, unter der Voraussetzung, dass nicht einer der Reste R1 bis R12 gleich -C(O)OH, - C(O)OCH3, -C(O)OC2H5, -CH2-OH, -CH2-O-Benzyl oder -CH2-O-C(O)-CH3 ist, wenn die anderen Reste von R1 bis R12 gleich Wasserstoff sind, und dass nicht zwei benachbarte Reste R1 bis R12 gleich -CH2-O-Benzyl sind, wenn die anderen Reste von R1 bis R12 gleich Wasserstoff sind. Unter benachbartem Rest wird verstanden, dass die jeweiligen Reste an 2 verschiedene Kohlenstoffatome der erfindungsgemäßen TEDA- Derivate gebunden sind und diese beiden Kohlenstoffatome wiederum selber miteinander verbunden sind.
Hinsichtlich der bevorzugten und besonders bevorzugten erfindungsgemäßen TEDA- Derivate wird auf die entsprechenden Definitionen des erfindungsgemäßen Verfahrens verwiesen unter Berücksichtigung der vorstehenden Einschränkungen bezüglich der TEDA-Derivate als solche.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Verwendung der erfin- dungsgemäßen TEDA-Derivate zur Herstellung von Polyurethanen. Vorzugsweise werden die erfindungsgemäßen TEDA-Derivate als Katalysator eingesetzt, insbesondere bei der Herstellung von Polyurethan-Schäumen. Solche Verfahren zur Herstellung von Polyurethanen sind dem Fachmann bekannt. Hinsichtlich der Auswahl der bei der Polyurethan-Herstellung verwendeten Edukte bestehen prinzipiell keine Einschränkun- gen. Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind somit auch Polyurethane enthaltend mindestens ein erfindungsgemäßes TEDA-Derivat. Solche Polyurethane, vorzugsweise Polyurethan-Schäume, zeichnen sich dadurch aus, dass die eingesetzten TEDA-Derivate nicht ausgasen, weil sie chemisch in das entsprechende Polyu- rethan eingebunden sind. Auf diese Weise lassen sich geruchsarme bzw. geruchslose Polyurethane herstellen.
Bevorzugt kann das erfindungsgemäße TEDA-Derivat in seiner Eigenschaft als Polyu- rethan-Katalysator als Gel-Katalysator für die Vernetzungsreaktion oder als Treibkatalysator für die CO2-Freisetzung mit Hilfe von Wasser eingesetzt werden. Besonders bevorzugt wird das erfindungsgemäße TEDA-Derivat als Gel-Katalysator eingesetzt, der die Vernetzungsreaktion zwischen Polyisocyanat und Polyol-Komponente fördert.
Die Erfindung soll anhand der nachfolgenden Beispiele näher erläutert werden:
Beispiele
Beispiele 1-12: Darstellung von 2,3-Dimethyl-5,6-dihvdropyrazin
Beispiel 1 :
1 g 2,3-Butandion werden in Substanz vorgelegt. 4 ml einer zuvor angesetzten Lösung von 10g Ethylendiamin in 30g H2O werden tropfenweise zudosiert, die Reaktion ist exotherm. Die Reaktionslösung verändert die Farbe während der Reaktion von gelb nach dunkelbraun. 2,3-Butandion wird pur vorgelegt, da in Wasser eine Emulsion entsteht. GC-Analyse: [GC-FI. %] 10,28% EDA, 76,94% 2,3-Dimethyl-5,6-dihydropyrazin, 12,78% Sonstige.
Beispiel 2: Butandion (52.9 g, 615 mmol, 1 Äq.) wird in 1 ,2-Propandiol (50 g) vorgelegt und EDA (73.8 g, 1.23 mol, 2 Äq.) unter Eiskühlung zugegeben. Die Temperatur steigt auf ca. 400C an. Die Lösung verfärbt sich über gelb nach schwarz. Die GC-Analyse an einer 30 m RTX-5-Amine-Säule ergibt, dass das Produktgemisch aus 14,7% EDA, 81 ,5% 1 ,2-Propandiol und 0,61 % 2,3-Dimethyl-5,6-dihydropyrazin besteht (lösungsmittelfrei gerechnet: 79,5% EDA, 3,29% 2,3-Dimethyl-5,6-dihydropyrazin).
Beispiel 3:
EDA (5.58 g, 92 mmol) wird in 1 ,2-Propandiol (20 mL) bei 00C vorgelegt und Butandion (4.00 g, 46.4 mmol, 1 Äq.) in 1 ,2-Propandiol gelöst (20 mL) sehr langsam über 2,5 h zugetropft und stark gerührt. Die Temperatur des Ansatzes steigt dabei nicht über 5°C. Zwischenzeitlich fällt ein feiner weißer Niederschlag aus, der sich beim Erwärmen auf Raumtemperatur langsam auflöst. Die leicht gelbliche Lösung wird bei - 200C aufbewahrt. Die GC-Analyse an einer 30 m RTX-5-Amine-Säule ergibt, dass das Produktgemisch aus 5,83% EDA, 79,4% 1 ,2-Propandiol und 13,6% 2,3-Dimethyl-5,6- dihydropyrazin besteht (lösungsmittelfrei gerechnet: 28,2% EDA, 66,0% 2,3-Dimethyl- 5,6-dihydropyrazin).
Beispiel 4: EDA (5.58 g, 92 mmol) wird in MeOH (20 ml_) bei 00C vorgelegt. Butandion (4.00 g, 46.4 mmol, 1 Äq.) wird in MeOH gelöst (40 ml_) und sehr langsam über 2 h zu der EDA-Lösung zugetropft und stark gerührt. Die Temperatur des Ansatzes steigt dabei nicht über 00C. Der entstehende weiße Feststoff wird abfiltriert und mit kaltem MeOH gewaschen. Der Feststoff wandelt sich beim Abziehen des Lösungsmittels bei 300C in 2,3-Dimethyl-5,6-dihydropyrazin um (braunes Öl). Die GC-Analyse an einer 30 m RTX- 5-Amine-Säule ergibt, dass das Produktgemisch aus 74,2% MeOH, 7,12% EDA und 18,2% 2,3-Dimethyl-5,6-dihydropyrazin besteht (lösungsmittelfrei gerechnet: 27,6% EDA, 70,5% 2,3-Dimethyl-5,6-dihydropyrazin).
Beispiel 5:
EDA (16.7 g, 278 mmol, 2 Äq.) wird in 1 ,2-Propandiol (150 ml_) bei 0°C vorgelegt. Butandion (12.0 g, 139 mmol) in 1 ,2-Propandiol (60 ml_) wird zugetropft (über 1.5 h) und dabei stark gerührt. Es wird 30 min bei 00C nachgerührt und die Lösung über Nacht bei - 200C aufbewahrt. Die GC-Analyse an einer 30 m RTX-5-Amine-Säule ergibt, dass das Produktgemisch aus 3,66% EDA, 86,0% 1 ,2-Propandiol und 9,90% 2,3-Dimethyl- 5,6-dihydropyrazin besteht (lösungsmittelfrei gerechnet: 26,1% EDA, 70,7% 2,3- Dimethyl-5,6-dihydropyrazin).
Beispiel 6: Es wird unter N2 gearbeitet. EDA (2.79 g,46.4 mmol, 2 Äq.) wird in MTBE (60 mL) bei 0°C vorgelegt. Butandion (4.00 g, 46.4 mmol) in MTBE (6 mL) wird zugetropft (über 40 min). Durch den weißen Niederschlag wird der Ansatz sehr fest, es wird daher stark gerührt. Es wird anschließend schnell auf 500C erhitzt, um den Niederschlag aufzulösen. Es bilden sich zwei Phasen. Der Ansatz wird sofort danach auf 0°C gekühlt um Polymerisation zu vermeiden. Die organische Phase wird fraktioniert destilliert. Das gewünschte Produkt siedet bei 28 mbar/95°C und wird in der Kühlfalle aufgefangen. Die GC-Analyse der Phasen ergibt, dass die etherische Phase nahezu nur Produkt enthält, während die wässrige alle Verunreinigungen und einen Teil des Produktes enthält. Das Produkt kann durch Ausschütteln mit tert-Butylmethylether (MTBE) extra- hiert werden, ohne die Nebenprodukte mitzuziehen. Die GC-Analyse an einer 30 m RTX-5-Amine-Säule ergibt, dass die organische Phase aus 0,03% EDA, 88,2% MTBE und 1 1 ,5% 2,3-Dimethyl-5,6-dihydropyrazin besteht (lösungsmittelfrei gerechnet: 0,25% EDA, 97,5% 2,3-Dimethyl-5,6-dihydropyrazin). Beispiel 7:
EDA (13.9 g, 232 mmol, 1 Äq.) wird in MTBE (125 ml_) bei O0C vorgelegt. Butandion (20.0 g, 232 mmol) in MTBE (30 ml_) wird zugetropft (über 1.5 h). Es wird anschließend bei 00C 15 min nachgerührt, dann auf Umgebungstemperatur erwärmt und gerührt, bis sich zwei Phasen bilden. Die entstandenen Phasen werden getrennt und die wässrige Phase mit MTBE (3 x 25 ml_) ausgeschüttelt. Die etherischen Phasen werden vereint und über MgSO4 getrocknet. Der Ether wird bei 50°C/613 mbar entfernt. Das Produkt wird bei 7 mbar/105°C (Sumpf)/40°C (Kopf) erhalten. Die GC-Analyse an einer 30 m RTX-5-Amine-Säule ergibt, dass das Produktgemisch aus 83,1 % MTBE, 16,5% 2,3- Dimethyl-5,6-dihydropyrazin und 0,44% Sonstigen besteht (lösungsmittelfrei gerechnet: 97,6% 2,3-Dimethyl-5,6-dihydropyrazin, 2,60% Sonstige).
Beispiel 8:
EDA (25.51 g, 425 mmol, 1 Äq.) wird in MTBE (130 ml_) bei 00C vorgelegt. Butandion (36.56 g, 425 mmol) in MTBE (20 ml_) wird zugetropft (über 2 h). Der Ansatz wird 50 h bei -200C aufbewahrt, dann auf 400C erwärmt und die wässrige Phase abgetrennt. Diese wird mit MTBE (3 x 25 ml_) ausgeschüttelt. Die etherischen Phasen werden vereint und über MgSO4 getrocknet. Der Ether wird bei 30°C/395 mbar entfernt und der Rückstand fraktioniert destilliert (Drehbandkolonne).
Beispiel 9:
EDA (20.0 g, 232 mmol, 1 Äq.) wird in MTBE (125 ml_) bei 00C vorgelegt. Butandion (13.9 g, 232 mmol) in MTBE (30 ml_) wird zugetropft (über 1.5 h). Der Ansatz wird auf 35°C erwärmt und die wässrige Phase abgetrennt. Diese wird mit MTBE (3 x 15 ml_) ausgeschüttelt. Die etherischen Phasen werden vereint und über MgSO4 getrocknet. Der Ether wird bei 33°C/410 mbar entfernt. Der Rückstand wird mit dem Rückstand aus Experiment 15 vereinigt und fraktioniert destilliert. Das Produkt wird bei 43 mbar/100°C (Sumpf)/72.2°C (Kopf) erhalten. Die isolierte molare Ausbeute beträgt 66.2%, die Reinheit des destillierten Produkts nach GC 99.1 %.
Beispiel 10:
Das EDA (60 g, 1 mol, 1 Äq.) wird in 350 ml_ MTBE vorgelegt und das Butandion (86 g, 1 mol, 1 Äq.) bei 00C zugetropft. Der Ansatz wird stellenweise fest und erwärmt sich kurzfristig auf 35°C. Es werden 50 ml_ MTBE zugegeben und auf das Abklingen der Reaktion gewartet. Die Lösung wird 55 h bei -200C aufgewahrt, dann auf 400C erwärmt und die beiden Phasen getrennt.
Beispiel 11 :
Butandion (172 g, 2 mol, 1Äq.) wird in MTBE vorgelegt und EDA (120 g, 2 mol, 1 Äq. in 120 ml_ MTBE) langsam zugetropft. Der Ansatz wird auf 30°C erwärmt und die wässri- ge Phase mit 3 x 100 ml_ MTBE extrahiert. Die vereinigten organischen Phasen werden mit MgSO4 getrocknet und MTBE am Rotationsverdampfer bei 55°C so weit wie möglich entfernt. Der Rückstand wird über die Drehbandkolonne fraktioniert destilliert. Die Temperatur steigt während des Zutropfens im Kolben auf ca. 35°C, da sich das Reaktionsgemisch stellenweise verfestigt. Das Zutropfen wird sofort unterbrochen und es wird gewartet, bis die Reaktion abgeklingt. Die Lösung verfärbt sich nicht dunkel. Anscheinend hat kurzfristiges Erwärmen über 300C keine weiteren Auswirkungen auf den Reaktionsverlauf.
Beispiel 12:
EDA (240 g, 4 mol, 1 Äq.) wird in 750 ml_ MTBE vorgelegt und Butandion (320 g, 3.72 mol, 0.93 Äq.) gelöst in 200 ml_ MTBE bei 100C zugetropft. Der Ansatz wird über Nacht (14 h) bei Umgebungstemperatur gerührt. Die Phasen werden getrennt, die wässrige Schicht mit 3 x 50 ml_ MTBE ausgeschüttelt und die vereinigten organischen Phasen mit MgSO4 getrocknet. Der Ether wird bei 400C am Rotationsverdampfer entfernt. Das Rohprodukt wird nicht weiter aufgearbeitet, da der noch enthaltene MTBE andere Reaktionen nicht stört. Die GC-Analyse an einer 30 m RTX-5-Amine-Säule ergibt, dass das Produktgemisch aus 25,6% MTBE, 0,14% EDA, 71 ,9% 2,3-Dimethyl-5,6- dihydropyrazin und 2,36% Sonstigen besteht (lösungsmittelfrei gerechnet: 0,19% EDA, 96,6% 2,3-Dimethyl-5,6-dihydropyrazin, 3,17% Sonstige).
Beispiele 13-17: Darstellung von 2,3-Dihvdropyrazin
2,3-Dihydropyrazin zeigt eine starke Tendenz zur Dimerisierung und Polymerisation, weswegen bevorzugt bei tiefen Temperaturen gearbeitet werden sollte. Nach der Syn- these des Dihydropyrazins sollte möglichst sofort mit der Folgestufe begonnen werden.
Beispiel 13:
Das Ethylendiamin ( 6.0 g, 0.1 mol, 1 Äq.) wird in MTBE ( 40 ml_) gelöst und auf 0°C gekühlt. Glyoxal (5.8 g, 0.1 mol, 1 Äq., 14.5 g 40%ige Lösung in H2O) wird so zuge- tropft, dass die Temperatur nicht über 00C steigt. Die Wärmeentwicklung der Reaktion ist viel geringer als die bei der Verwendung von Methylglyoxal oder Butandion. Die wässrige Phase ist nahezu farblos. Das gewünschte Produkt wird per GC-MS nachgewiesen, aber nicht isoliert. Nach 1 h bei Umgebungstemperatur wird der Austrag gummiartig fest.
Beispiel 14:
30g [0,5mol] Ethylendiamin und 30g [1 ,67mol] Wasser werden vorgelegt. Dann wird der warmen Lösung tropfenweise 18,2g 40%ige wässrige Glyoxallösung [0,125mol Glyoxal] zugefügt. Es erfolgt eine exotherme Reaktion. GC-Analyse: 75,53% EDA, 15,36% 2,3-Dihydropyrazin, 9% Unbekannte, (52,69% H2O) Beispiel 15:
In einem Reagenzglas wird 50%ige EDA-Lösung in Wasser vorgelegt und Glyoxal (40%ige Lösung in Wasser) tropfenweise zugegeben. Es findet eine exotherme Reak- tion statt. Das Gaschromatogramm des Reaktionsgemischs (30 m RTX 5 Amine) zeigt folgende Zusammensetzung: (in GC-FI%.)
50,93% Ethylendiamin, 2,11 % Monoethylenglykol, 26,1 1% 2,3-Dihydropyrazin, 20,85% Sonstige. Das gewünschte Produkt wird durch GC-MS bestätigt.
Beispiel 16:
In einem 250-ml-Kolben mit Magnetrührer, Tropftrichter und Mini-Trennkolonne werden 60 g [1 mol] Ethylendiamin und 60 g [3,33 mol] Wasser vorgelegt. Nachdem das Gemisch (Erwärmung auf 500C durch Mischungswärme) auf 38°C abgekühlt ist, werden innerhalb 15 Minuten 36,3 g einer 40%igen wässrigen Glyoxallösung [0,25 mol Glyo- xal] zugetropft, wobei sich der Ansatz auf 62°C erwärmt. Das Gaschromatogramm des Reaktionsgemischs (30 m RTX 5 Amine) zeigt folgende Zusammensetzung: (in GC- Fl%.) 74,5% Ethylendiamin, 14,6% 2,3-Dihydropyrazin, 10,9% unbekannte Verbindungen, Wassergehalt nicht berücksichtigt.
Beispiel 17:
30 g [0,5 mol] Ethylendiamin und 30 g [1 ,67 mol] Wasser werden vorgelegt. Dann wird der warmen EDA-Lösung tropfenweise 18,2 g 40%ige wässrige Glyoxallösung [0,125 mol Glyoxal] zugefügt. Das Gaschromatogramm des Reaktionsgemischs (30 m RTX 5 Amine) zeigt folgende Zusammensetzung: (in GC-FI%.): 77,3% Ethylendiamin, 12,7% 2,3-Dihydropyrazin, 10,0% unbekannte Verbindungen, Wassergehalt nicht berücksichtigt.
Beispiele 18- 20: Darstellung weiterer Dihvdropyrazine
Beispiel 18: 2-Methyl-5,6-dihvdropyrazin
EDA ( 6.0 g, 0.1 mol, 1 Äq.) wird in MTBE ( 40 mL) gelöst und auf 00C gekühlt. Me- thylglyoxal (7.2 g, 0.1 mol, 1 Äq., 18 g 40%ige Lösung in H2O) wird so zugetropft, dass die Temperatur nicht über 5°C steigt. Die Lösung färbt sich gelblich. Nach Erwärmen auf Umgebungstemperatur trennen sich die Phasen und die wässrige nimmt eine schwarze Färbung an. Für eine GC-Probe wird ein Teil der wässrigen Phase mit Aceton stark verdünnt. Das gewünschte Produkt wird per GC-MS nachgewiesen, aber nicht isoliert. Beispiel 19: 2-Methyl-5,6-dihvdropyrazin
Das EDA (4.5 g, 75 mmol, 3 Äq.) wird in MTBE (40 ml_) gelöst, auf O0C gekühlt und Methylglyoxal (1.8 g, 25 mmol, 1 Äq., 4.5 g 40%ige Lösung in H2O) zugetropft (30 min). Der Ansatz wird über Nacht auf Umgebungstemperatur aufgewärmt. Die organische Phase ist farblos, die wässrige hellbraun gefärbt. Die wässrige Phase enthält hauptsächlich 3 Hauptprodukte. Das gewünschte Produkt wird in beiden Phasen per GC-MS nachgewiesen, aber nicht isoliert.
Beispiel 20: 2-Ethyl-3-methyl-5,6-dihvdropyrazin Zu einer Lösung, bestehend aus einem Teil Ethylendiamin in einem Teil 1 ,2- Propandiol, wird eine Lösung von einem Teil 2,3-Pentandion gelöst in einem Teil 1 ,2- Propandiol langsam zugegeben. Es findet eine exotherme Reaktion statt. Das Gaschromatogramm des Reaktionsgemischs (30 m RTX 5 Amine) zeigt folgende Zusammensetzung: (in GC-FI%.) 25,28% Ethylendiamin, 56,76% 1 ,2-Propandiol, 16,62% 2-Ethyl-3-methyl-5,6- dihydropyrazin, 0,77% Sonstige.
Lösungsmittelfrei gerechnet: 58,46% Ethylendiamin, 38,42% 2-Ethyl-3-methyl-5,6- dihydropyrazin, 3,12% Sonstige. Das gewünschte Produkt wird durch GC-MS bestätigt.
Herstellung der TEDA-Derivate (Ia)
Beispiele 21-33: 2-Ethoxycarbonyl-5,6-dimethyl-1 ,4-diazabicvclo[2.2.21oct-5-en
Beispiel 21 : Eine Portion des Austrage aus Beispiel 1 (2,3-Dimethyl-5,6-dihydropyrazin 77%ig) wird vorgelegt, 1 g Acrylsäureethylester wird zugegeben. Bei Raumtemperatur erfolgt keine Reaktion. Das Reaktionsgefäß wird für wenige Minuten auf 1000C erhitzt. Die GC- Analyse (30 m RTX-5 Amine) des Reaktionsaustrags zeigt folgende Zusammensetzung: 0,17% EDA, 4,24% Acrylsäureethylester,
46,91 % 2,3-Dimethyl-5,6-dihydropyrazin, 1 ,03% N-Acetyl-EDA,
10,67% 2-Ethoxycarbonyl-5,6-dimethyl-1 ,4-diazabicyclo[2.2.2]oct-5-en (Produkt),
17,51% N,N-Bis[2'-(ethoxycarbonyl)ethyl]ethylendiamin, 18,09% Sonstige.
Beispiel 22:
2,3-Dimethyl-5,6-dihydropyrazin aus Beispiel 4 (ca. 23 mmol, gelöst in 40 mL MeOH, 1 Äq.) und Acrylsäureethylester (2.50 g, 25 mmol, 1.1 Äq.) werden unter N2 auf 65°C (Rückfluss) erhitzt. Nach 30 min, 1 , 1.5, 2 und 3 h wird eine Probe für die GC entnommen, um den Reaktionsverlauf zu überwachen. Das Gaschromatogramm des Reakti- onsgemischs (30 m RTX 5 Amine) zeigt nach 30 min folgende Zusammensetzung (in GC-FI%.):
74,8% Methanol, 1 ,43% Ethylendiamin, 9,80% 2,3-Dimethyl-5,6-dihydropyrazin, 2,31 % 2-Hydroxyethylpiperazin, 3,04% N-Acetyl-EDA,
1 ,93% N,N-Bis[2'-(ethoxycarbonyl)ethyl]ethylendiamin, 6,69% Sonstige.
Das Gaschromatogramm des Reaktionsgemischs (30 m RTX 5 Amine) zeigt nach 90 min folgende Zusammensetzung: (in GC-FI%.) 69,9% Methanol, 1 ,59% Ethylendiamin, 11 ,3% 2,3-Dimethyl-5,6-dihydropyrazin, 3,79% 2-Hydroxyethylpiperazin, 2,23% N-Acetyl-EDA, 0,71 % N,N-Bis[2'-(ethoxycarbo- nyl)ethyl]ethylendiamin, 10,5% Sonstige.
Das Gaschromatogramm des Reaktionsgemischs (30 m RTX 5 Amine) zeigt nach 180 min folgende Zusammensetzung: (in GC-FI%.)
68,0% Methanol, 1 ,49% Ethylendiamin, 1 1 ,6% 2,3-Dimethyl-5,6-dihydropyrazin,
4,21 % 2-Hydroxyethylpiperazin, 1 ,08% N-Acetyl-EDA,
0,17% N,N-Bis[2'-(ethoxycarbonyl)ethyl]ethylendiamin, 13,5% Sonstige.
Lösungsmittelfrei gerechnet: 4,66% Ethylendiamin, 36,3% 2,3-Dimethyl-5,6- dihydropyrazin, 13,2% 2-Hydroxyethylpiperazin, 3,38% N-Acetyl-EDA,
0,53% N,N-Bis[2'-(ethoxycarbonyl)ethyl]ethylendiamin, 42,2% Sonstige.
Beispiel 23:
2,3-Dimethyl-5,6-dihydropyrazin aus Beispiel 3 (ca. 23 mmol in 40 ml_ 1 ,2-Propandiol, 1 Äq.) und Acrylsäureethylester (2.50 g, 25 mmol, 1.1 Äq.) werden unter N2 auf 1000C erhitzt. Nach 30 min, 1 h und 1.5 h wird eine Probe für die GC entnommen, um den Reaktionsverlauf zu überwachen. Das Gaschromatogramm des Reaktionsgemischs (30 m RTX 5 Amine) zeigt nach 30 min folgende Zusammensetzung: (in GC-FI%.) 0,94% Ethylendiamin, 81 ,5% 1 ,2-Propandiol, 7,10% 2,3-Dimethyl-5,6-dihydropyrazin, 1 ,18% N-Acetyl-EDA, 0,08% 2-Ethoxycarbonyl-5,6-dimethyl-1 ,4-diazabicyclo[2.2.2]oct- 5-en (Produkt), 9,20% Sonstige.
Das Gaschromatogramm des Reaktionsgemischs (30 m RTX 5 Amine) zeigt nach 90 min folgende Zusammensetzung: (in GC-FI%.) 1 ,28% Ethylendiamin, 84,9% 1 ,2-Propandiol, 0,25% Piperazin, 4,12% 2,3-Dimethyl- 5,6-dihydropyrazin, 0,31% N-Acetyl-EDA, 0,04% 2-Ethoxycarbonyl-5,6-dimethyl-1 ,4- diazabicyclo[2.2.2]oct-5-en (Produkt), 9,10% Sonstige.
Lösungsmittelfrei gerechnet: 8,48% Ethylendiamin, 1 ,66% Piperazin, 27,3% 2,3- Dimethyl-5,6-dihydropyrazin, 2,05% N-Acetyl-EDA, 0,26% 2-Ethoxycarbonyl-5,6-dimethyl-1 ,4-diazabicyclo[2.2.2]oct-5-en (Produkt), 60,36% Sonstige.
Beispiel 24: 2,3-Dimethyl-5,6-dihydropyrazin (ca. 12 mmol in 20 ml_ 1 ,2-Propandiol, 1 Äq.) und 1 ,2- Propandiol (30 ml_) werden auf 600C erhitzt. Bei dieser Temperatur wird Acrylsäure- ethylester (6.0 g, 60 mmol, 0.5 Äq. gelöst in 2.0 ml_ 1 ,2-Propandiol) unter N2 zugetropft (10 min) und der Ansatz anschließend schnell auf 1000C erhitzt. Die Reaktionslösung wird 5 min bei dieser Temperatur belassen. Das Gaschromatogramm des Reaktions- gemischs (30 m RTX 5 Amine) zeigte folgende Zusammensetzung: (in GC-FI%.)
91 ,0% 1 ,2-Propandiol, 1 ,67% 2,3-Dimethyl-5,6-dihydropyrazin, 0,03% N-Acetyl-EDA,
1 ,06% 2-Ethoxycarbonyl-5,6-dimethyl-1 ,4-diazabicyclo[2.2.2]oct-5-en (Produkt), 6,24%
Sonstige.
Lösungsmittelfrei gerechnet: 18,6% 2,3-Dimethyl-5,6-dihydropyrazin, 0,33% N-Acetyl- EDA, 1 1 ,8% 2-Ethoxycarbonyl-5,6-dimethyl-1 ,4-diazabicyclo[2.2.2]oct-5-en (Produkt), 69,3% Sonstige.
Beispiel 25:
2,3-Dimethyl-5,6-dihydropyrazin (ca. 15 mmol in 20 ml_ 1 ,2-Propandiol, 1 Äq.) und Ac- rylsäureethylester (15 g, 0.15 mmol, 10 Äq.) werden unter N2 auf 1000C erhitzt. Die Reaktionslösung wird 22 min bei dieser Temperatur belassen und färbt sich dabei rotbraun. Die Ausbeute kann durch einen massiven Überschuss an Acrylsäureester nicht optimiert werden.
Beispiel 26:
2,3-Dimethyl-5,6-dihydropyrazin wird vor dem Experiment destillativ gereinigt. (Beispiel 9). Als hochsiedendes, weitgehend inertes Lösungsmittel wird Dioxan gewählt. Der Acrylsäureester wird nur in geringem Überschuss (1.2 Äquivalente) eingesetzt. 2,3- Dimethyl-5,6-dihydropyrazin (1.778 g, 16.16 mmol, 1 Äq.) wird unter N2 in Dioxan (25 mL) gelöst und auf 80°C erhitzt. Acrylsäureethylester (1.939 g, 19.39 mmol, 1.2 Äq.) wird in Dioxan (8 mL) gelöst und langsam (15 min) zugetropft. Das Gemisch wird 4 h bei 95°C zum Rückfluss gebracht, über Nacht bei 200C stehen gelassen und erneut 4 h erhitzt. Die Ausbeute an gewünschtem Produkt kann wesentlich gesteigert werden. Das Gaschromatogramm des Reaktionsgemischs (30 m RTX 5 Amine) zeigt folgende Zusammensetzung: (in GC-FI%.)
95,2% Dioxan, 0,61 % 2,3-Dimethyl-5,6-dihydropyrazin, 1 ,26% 2-Ethoxycarbonyl-5,6- dimethyl-1 ,4-diazabicyclo[2.2.2]oct-5-en (Produkt), 0,64% + 0,35% Additionsprodukte des Hauptprodukts plus weitere Äquivalente Acrylsäureester, 1 ,94% Sonstige. Lösungsmittelfrei gerechnet: 12,7% 2,3-Dimethyl-5,6-dihydropyrazin, 26,3% 2- Ethoxycarbonyl-5,6-dimethyl-1 ,4-diazabicyclo[2.2.2]oct-5-en (Produkt), 13,3% + 7,29% Additionsprodukte des Hauptprodukts plus weitere Äquivalente Acrylsäureester, 40,4% Sonstige.
Beispiel 27: EDA (6.0 g, 0.1 mol, 1 Äq.) wird bei 00C in Dioxan (10 g) vorgelegt und Butadion (8.6 g, 0.1 mol, 1 Äq.) in Dioxan (2.0 g) langsam zugetropft. Es werden 12 g Dioxan zugegeben und der Ansatz 15 min nachgerührt. Die Apparatur wird mit N2 inertisiert und mit Acrylsäureethylester (10 g, 0.1 mol, 1 Äq.) versetzt. Die Lösung wird zum Sieden (95°C) erhitzt und bei dieser Temperatur 3 h belassen. Das gewünschte Produkt kann per GC-MS nachgewiesen werden.
Beispiel 28:
Destilliertes 2,3-Dimethyl-5,6-dihydropyrazin (11 g, 0.1 mol, 1 Äq., Beispiel 9) wird in
Dioxan (75 ml_) unter N2 auf 800C erhitzt und Acrylsäureethylester (12 g, 0.12 mol, 1.2 Äq.) zugegeben. Das Gemisch wird 3.5 h zum Rückfluss erhitzt (97°C), für 14 h auf -200C gekühlt und wieder 2 h zum Rückfluss erhitzt. Das Gaschromatogramm des Re- aktionsgemischs (30 m RTX 5 Amine) zeigt folgende Zusammensetzung: (in GC-FI%.) 65,8% Dioxan, 11 ,1 % 2,3-Dimethyl-5,6-dihydropyrazin, 10,1% 2-Ethoxycarbonyl-5,6- dimethyl-1 ,4-diazabicyclo[2.2.2]oct-5-en (Produkt), 13,0% Sonstige. Lösungsmittelfrei gerechnet: 32,5% 2,3-Dimethyl-5,6-dihydropyrazin, 29,5% 2-Ethoxy- carbonyl-5,6-dimethyl-1 ,4-diazabicyclo[2.2.2]oct-5-en (Produkt), 38,0% Sonstige.
Beispiel 29:
Destilliertes 2,3-Dimethyl-5,6-dihydropyrazin (34.3 g, 0.321 mol, 1 Äq., Beispiel 9) wird in Dioxan (50 mL) unter N2 auf 88°C erhitzt, dazu wird Acrylsäureethylester (44.9 g, 0.499 mol, 1.55 Äq.) gegeben. Das Gemisch wird 4 h auf 1050C erhitzt, für 14 h auf - 200C gekühlt und wieder 2 h auf 1050C erhitzt. Das Gaschromatogramm des Reakti- onsgemischs (30 m RTX 5 Amine) zeigt folgende Zusammensetzung: (in GC-FI%.) 34,1% Dioxan, 11 ,5% 2,3-Dimethyl-5,6-dihydropyrazin, 27,0% 2-Ethoxycarbonyl-5,6- dimethyl-1 ,4-diazabicyclo[2.2.2]oct-5-en (Produkt), 5,40% + 12,2% Additionsprodukte des Hauptprodukts plus weitere Äquivalente Acrylsäureester, 9,80% Sonstige. Lösungsmittelfrei gerechnet: 17,5% 2,3-Dimethyl-5,6-dihydropyrazin, 41 ,0% 2- Ethoxycarbonyl-5,6-dimethyl-1 ,4-diazabicyclo[2.2.2]oct-5-en (Produkt), 8,19% + 18,5% Additionsprodukte des Hauptprodukts plus weitere Äquivalente Acrylsäureester, 14,9% Sonstige. Dieses Ergebnis entspricht einem Umsatz von 59,5% bezüglich Dimethyldi- hydropyrazin und einer Selektivität des Dimethyldihydropyrazins zum gewünschten Produkt von 79,0%. Beispiel 30:
2,3-Dimethyl-5,6-dihydropyrazin (40.3 g, 0.367 mol, 1 Äq., Beispiel 9) und Acrylsäure- ethylester (39.6 g, 0.396 mol, 1.2 Äq.) werden in Dioxan (100 ml_) unter N2 auf 98°C erhitzt und 4.5 h gerührt. Der Ansatz wird über Nacht (14 h) bei -200C aufbewahrt. Die entstandenen Kristalle werden mittels GC untersucht, sie haben dieselbe Zusammensetzung wie die Reaktionslösung. Die Reaktion wird 8 h bei 93°C fortgesetzt. Das Gaschromatogramm des Reaktionsgemischs (30 m RTX 5 Amine) zeigt folgende Zusammensetzung: (in GC-FI%.) 1 ,34% Acrylsäureethylester, 40,8% Dioxan, 14,8% 2,3-Dimethyl-5,6-dihydropyrazin, 28,4% 2-Ethoxycarbonyl-5,6-dimethyl-1 ,4-diazabicyclo[2.2.2]oct-5-en (Produkt), 4,50% + 9,75% Additionsprodukte des Hauptprodukts plus weitere Äquivalente Acrylsäurees- ter, 0,41 % Sonstige.
Lösungsmittelfrei gerechnet: 2,26% Acrylsäureethylester, 25,0% 2,3-Dimethyl-5,6- dihydropyrazin, 48,0% 2-Ethoxycarbonyl-5,6-dimethyl-1 ,4-diazabicyclo[2.2.2]oct-5-en (Produkt), 7,60% + 16,5% Additionsprodukte des Hauptprodukts plus weitere Äquivalente Acrylsäureester, 0,69% Sonstige. Dieses Ergebnis entspricht einem Umsatz von 50,3% bezüglich Dimethyldihydropyrazin bzw. 95,4% bezüglich Acrylsäureethylester und einer Selektivität des Dimethyldihydropyrazins zum gewünschten Produkt von ca. 90%.
Beispiel 31 :
2,3-Dimethyl-5,6-dihydropyrazin (11 g, 0.1 mol, 1 Äq.) und Acrylsäureethylester (10 g, 0.1 mol, 1 Äq.) werden in 20 ml_ THF gelöst und unter 80 bar H2 auf 99°C erhitzt. Es wird H2 bis auf 200 bar nachgepresst und insgesamt 7 h gerührt. Das Gaschroma- togramm des Reaktionsgemischs (30 m RTX 5 Amine) zeigt folgende Zusammensetzung: (in GC-FI%.)
48,7% THF, 1 ,04% Acrylsäureethylester, 10,6% 2,3-Dimethyl-5,6-dihydropyrazin, 23,0% 2-Ethoxycarbonyl-5,6-dimethyl-1 ,4-diazabicyclo[2.2.2]oct-5-en (Produkt), 5,66% + 9,70% Additionsprodukte des Hauptprodukts plus weitere Äquivalente Acrylsäurees- ter, 1 ,30% Sonstige.
Lösungsmittelfrei gerechnet: 2,03% Acrylsäureethylester, 20,7% 2,3-Dimethyl-5,6- dihydropyrazin, 44,8% 2-Ethoxycarbonyl-5,6-dimethyl-1 ,4-diazabicyclo[2.2.2]oct-5-en (Produkt), 1 1 ,0% + 18,9% Additionsprodukte des Hauptprodukts plus weitere Äquivalente Acrylsäureester, 2,53% Sonstige. Dieses Ergebnis entspricht einem Umsatz von 60,5% bezüglich Dimethyldihydropyrazin bzw. 95,7% bezüglich Acrylsäureethylester und einer Selektivität des Dimethyldihydropyrazins zum gewünschten Produkt von 74%. Beispiel 32:
2,3-Dimethyldihydropyrazin (141 g, 1.28 mol, 1 Äq. 196 g einer ca. 72%igen Lösung in MTBE) und Acrylsäureethylester (128 g, 1 ,28 mol, 1 Äq.) werden zusammen auf 82°C erhitzt und bei dieser Temperatur insgesamt 11.5 h gerührt, bis im GC kein Acrylsäu- reester mehr nachzuweisen ist. Das Gaschromatogramm des Reaktionsgemischs (30 m RTX 5 Amine) zeigt folgende Zusammensetzung: (in GC-FI%.) 7,70% MTBE, 16,9% 2,3-Dimethyl-5,6-dihydropyrazin, 46,2% 2-Ethoxycarbonyl-5,6- dimethyl-1 ,4-diazabicyclo[2.2.2]oct-5-en (Produkt), 8,92% + 17,3% Additionsprodukte des Hauptprodukts plus weitere Äquivalente Acrylsäureester, 2,98% Sonstige. Lösungsmittelfrei gerechnet: 18,3% 2,3-Dimethyl-5,6-dihydropyrazin, 50,1% 2- Ethoxycarbonyl-5,6-dimethyl-1 ,4-diazabicyclo[2.2.2]oct-5-en (Produkt), 9,67% + 18,7% Additionsprodukte des Hauptprodukts plus weitere Äquivalente Acrylsäureester, 3,23% Sonstige. Dieses Ergebnis entspricht einem Umsatz von 65,1 % bezüglich Dimethyldi- hydropyrazin bzw. 100% bezüglich Acrylsäureethylester und einer Selektivität des Di- methyldihydropyrazins zum gewünschten Produkt von 76,1%.
Beispiel 33:
2,3-Dimethyldihydropyrazin (112 g, 1.02 mol, 1 Äq. 156 g einer ca. 72%igen Lösung in
MTBE) und Acrylsäureethylester (102 g, 1 ,02 mol, 1 Äq.) werden zusammen auf 82°C erhitz und bei dieser Temperatur insgesamt 6 h gerührt. Das Gaschromatogramm des Reaktionsgemischs (30 m RTX 5 Amine) zeigt folgende Zusammensetzung: (in GC- Fl%.)
19,4% MTBE, 8,10% Acrylsäureethylester, 20,0% 2,3-Dimethyl-5,6-dihydropyrazin, 34,3% 2-Ethoxycarbonyl-5,6-dimethyl-1 ,4-diazabicyclo[2.2.2]oct-5-en (Produkt), 6,28% + 10,1 % Additionsprodukte des Hauptprodukts plus weitere Äquivalente Acrylsäureester, 1 ,82% Sonstige.
Lösungsmittelfrei gerechnet: 10,0% Acrylsäureethylester, 24,8% 2,3-Dimethyl-5,6- dihydropyrazin, 42,6% 2-Ethoxycarbonyl-5,6-dimethyl-1 ,4-diazabicyclo[2.2.2]oct-5-en (Produkt), 7,79% + 12,5% Additionsprodukte des Hauptprodukts plus weitere Äquiva- lente Acrylsäureester, 2,26% Sonstige. Dieses Ergebnis entspricht einem Umsatz von 52,6% bezüglich Dimethyldihydropyrazin bzw. 79% bezüglich Acrylsäureethylester und einer Selektivität des Dimethyldihydropyrazins zum gewünschten Produkt von 81 ,0%.
Beispiele 34-35: 2,3-Bis(ethoxvcarbonvl)-5,6-dimethyl-1 ,4-diazabicyclo[2.2.21oct-5-en
Beispiel 34:
Das Experiment wird unter N2 als Schutzgas durchgeführt. 2,3-Dimethyldihydropyrazin
(1 1 g, 0.1 mol, 1 Äq.) wird vorgelegt und Maleinsäuredimethylester (14.4 g, 0.1 mol,
1 Äq.) zu 1/3 zugetropft. Es tritt sofort eine leichte Trübung ein, dann verfärbt sich der Ansatz rötlich. Der restliche Ester wird zugegeben und 3 h gerührt. Dann wird 1 h auf 85°C erhitzt. Der Ansatz wird sehr zäh, beim Abkühlen bilden sich Kristalle im Hals des Kolbens und der Inhalt erstarrt. Eine Probe wird mit Aceton verdünnt und gaschroma- tographisch analysiert. Das Gaschromatogramm des Reaktionsgemischs (30 m RTX 5 Amine) zeigt folgende Zusammensetzung: (in GC-FI%.) 3,40% MeOH, 19,1% Aceton, 8,46% 2,3-Dimethyl-5,6-dihydropyrazin, 1 ,51% Malein- säurediethylester, 40,26% 2,3-Bis(ethoxycarbonyl)-5,6-dimethyl-1 ,4-diazabi- cyclo[2.2.2]oct-5-en (Produkt), 19,5% Sonstige.
Lösungsmittelfrei gerechnet: 10,95% 2,3-Dimethyl-5,6-dihydropyrazin, 1 ,95% Malein- säurediethylester, 52,13% 2,3-Bis(ethoxycarbonyl)-5,6-dimethyl-1 ,4-diazabi- cyclo[2.2.2]oct-5-en (Produkt), 25,25% Sonstige.
Dieses Ergebnis entspricht einem Umsatz von 74,7% bezüglich Dimethyldihydropyra- zin bzw. 96,5% bezüglich Maleinsäurediethylester und einer Selektivität des Dimethyl- dihydropyrazins zum gewünschten Produkt von 63,3%.
Beispiel 35:
2,3-Dimethyldihydropyrazin (5.5 g, 50 mmol, 1 Äq.) wird in MTBE (30 ml_) gelöst und auf ca. - 300C abgekühlt (Eis, Trockeneis und NaCI). Maleinsäuredimethylester (7.2 g, 50 mmol, 1 Äq.) wird langsam zugetropft, so dass sich die Temperatur nicht wesentlich verändert. Der Ansatz wird über Nacht gerührt und dabei langsam auf Umgebungs- temperatur aufgewärmt. Er wird 10 Tage bei Umgebungstemperatur stehen gelassen, wobei sich der Inhalt zunehmend dunkelbraun verfärbt, aber nicht zäh wie in Beispiel 31 wird. Das Gaschromatogramm des Reaktionsgemischs (30 m RTX 5 Amine) zeigt folgende Zusammensetzung: (in GC-FI%.) 0,31 % MeOH, 70,1 % MTBE, 3,84% 2,3-Dimethyl-5,6-dihydropyrazin, 11 ,1 % Malein- säurediethylester, 11 ,6% 2,3-Bis(ethoxycarbonyl)-5,6-dimethyl-1 ,4-diazabi- cyclo[2.2.2]oct-5-en (Produkt), 3,05% Sonstige.
Lösungsmittelfrei gerechnet: 13,0% 2,3-Dimethyl-5,6-dihydropyrazin, 37,5% Maleinsäurediethylester, 39,2% 2,3-Bis(ethoxycarbonyl)-5,6-dimethyl-1 ,4-diazabicyclo- [2.2.2]oct-5-en (Produkt), 10,3% Sonstige. Dieses Ergebnis entspricht einem Umsatz von 70,0% bezüglich Dimethyldihydropyra- zin bzw. 33,9% bezüglich Maleinsäurediethylester und einer Selektivität des Dimethyl- dihydropyrazins zum gewünschten Produkt von 50,9%.
Beispiele 36-38: Weitere Diazabicvclooctene 2-Hydroxymethyl-5,6-dimethyl-1 ,4-diazabicyclo[2.2.2]oct-5-en
Beispiel 36:
2,3-Dimethyldihydropyrazin (5.50 g, 50 mmol, 1 Äq.) wird in MTBE (30 mL) gelöst und
Allylalkohol (5.00 g, 50 mmol, 5.39 mL, 1 Äq.) zugegeben. Es wird 4 h bei 62°C im Rückfluss gekocht, dann 65 h bei Umgebungstemperatur gerührt. Es bildet sich wenig Produkt (2.83 %), das per GC-MS nachgewiesen wurde.
2-Ethoxycarbonyl-5-methyl-6-ethyl-1 ,4-diazabicyclo[2.2.2]oct-5-en bzw. 2-Ethoxycarbonyl-5-ethyl-6-methyl-1 ,4-diazabicyclo[2.2.2]oct-5-en,
Beispiel 37:
Zu 2 Teilen der Reaktionslösung aus Beispiel 20 (2-Ethyl-3-methyl-5,6-dihydropyrazin) wird 1 Teil Acrylsäureethylester gegeben und für wenige Minuten auf 1000C erwärmt. Das Gaschromatogramm des Reaktionsgemischs (30 m RTX 5 Amine) zeigt folgende Zusammensetzung: (in GC-FI%.)
3,63% Ethanol, 1 ,53% Acrylsäureethylester, 43,92% 1 ,2-Propandiol, 7,39% 2-Ethyl-3- methyl-5,6-dihydropyrazin, 7,32% 2-Ethoxycarbonyl-5-methyl-6-ethyl-1 ,4-diaza- bicyclo[2.2.2]oct-5-en, 36,21% Sonstige, v.a. Additionsprodukte EDA+Acrylsäureester. Die Identität des Produkts wurde durch GC-MS bestätigt, über die Regioselektivität zwischen den beiden möglichen Reaktionsprodukten 2-Ethoxycarbonyl-5-methyl-6- ethyl-1 ,4-diazabicyclo[2.2.2]oct-5-en bzw. 2-Ethoxycarbonyl-5-ethyl-6-methyl-1 ,4- diazabicyclo[2.2.2]oct-5-en kann keine Aussage gemacht werden.
Beispiel 38:
2,3-Dihydropyrazin aus Beispiel 16 wird mit Acrylsäureethylester vermischt und für wenige Minuten auf 800C erwärmt. Es bildet sich wenig Produkt (3,4 %), das per GC- MS nachgewiesen wird Die Reaktionsbedingungen werden noch nicht optimiert und demnach noch nicht an die hohe Reaktivität von 2,3-Dihydropyrazin angepasst.
Herstellung der TEDA-Derivate (Ib)
Die Hydrierung der Esterfunktion und der Doppelbindung erfolgt nach dem Fachmann bekannten Methoden, z.B. mit LiAIH4 nach der Literaturbeschreibung von G. Shishkin et al., Chem. Heterocycl. Com., 1980, Seiten 1069 bis 1072, oder mit Wasserstoff an homogenen oder heterogenen Katalysatoren.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung von Triethylendiamin (TEDA)-Derivaten umfassend die folgenden Schritte:
a) Reaktion eines Dihydropyrazins mit einem Olefin, b) gegebenenfalls eine Hydrierung in Anschluss an Schritt a).
2. Verfahren gemäß Anspruch 1 zur Herstellung von Triethylendiamin (TEDA)- Derivaten der allgemeinen Formeln (Ia) oder (Ib)
Figure imgf000033_0001
umfassend die folgenden Schritte:
a) Reaktion eines Dihydropyrazins (II) mit einem Olefin (III) unter Erhalt des TEDA-Derivates (Ia)
Figure imgf000033_0002
(H) (IN)
b) gegebenenfalls Hydrierung des TEDA-Derivats (Ia) unter Erhalt des TEDA- Derivats (Ib).
wobei in den Formeln (I) bis (III) gilt:
R1 bis R10 sind unabhängig voneinander ausgewählt aus
H, Halogen, -(CrCio-Alkyl)-(R14)U! -C(O)-R13, -CN, -O-Aryl-(R14)U, .-(C1-C10-
Alkyl)-0-C(0)R14! -0-[(C1-C10-Alkyl)-(R14)u]pHq! -N-[(C1-C1o-Alkyl)-(R14)u]pHqAr! -P-[(CrCio-Alkyl)-(R14JJpH1A oder -S-[(Ci-Cio-Alkyl)-(R14)u]pHq; u ist O bis 10;
R1 1 und R12 sind gleich H;
R13 ist H, Hydroxy, Amino, Aryl, Ci-Ci0-Alkoxy, Amino-(CrCio-alkoxy), Alkylami- no-(Ci-Cio-alkoxy), Dialkylamino-(CrCio-alkoxy), Amino-(CrCio-alkyl), Amino- aryl, -NH(Ci-CiO-Alkyl), -N(Ci-CiO-Alkyl)2, -NH-Aryl, -N-(Aryl)2, Halogen, Hydroxy- aryl, -O-Aryl oder -O-(CrCi0-Alkyl)-Aryl;
R14 ist Hydroxy, Amino, Aryl, Ci-Cio-Alkoxy, Amino-(CrCio-alkoxy), Alkylamino- (d-Cio-alkoxy), Dialkylamino-(CrCio-alkoxy), Amino-(CrCio-alkyl), -NH(Ci-Ci0- Alkyl), -N(CrCio-Alkyl)2, Hydroxyaryl, Aminoaryl, -NH-Aryl, -N(Aryl)2, Halogen, -PH-Aryl, -P(Aryl)2, -O-Aryl oder -0-(CrCio-Alkyl)-Aryl;
q ist 0 bis 3, r ist 0 oder 1 ,
p beträgt 0 bis 3 in N- oder P-haltigen Substituenten, mit p + q = 2 oder 3,
p beträgt 0 oder 1 in O- oder S-haltigen Substituenten, mit p + q = 1 ,
A ist ein Anion.
3. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Dihydro- pyrazin (II) oder im Olefin (III) mindestens einer der Substituenten R1 bis R10 ausgewählt ist aus
-[(Ci-Cio-AlkylHR14)u], -0-[(Ci-Cio-Alkyl)-(R14)u], -N[(Ci-Cio-Alkyl)-(R14)u]2, -NH[(Ci-Cio-Alkyl) -(R14)u]-C(0)-R13 und -CN, wobei R13 und R14 unabhängig voneinander gleich Hydroxy, Ci-Cio-Alkoxy, -NH2, -NH(CrCio-Alkyl), -N(CrCio-Alkyl)2, -O-Aryl oder -0-(CrCio-Alkyl)-Aryl sind, und u ist 0 bis 10.
4. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das TEDA-Derivat (Ia) eine Verbindung gemäß der Formel (Ia1 ) ist
Figure imgf000035_0001
wobei R2, R7 und R8 unabhängig voneinander H, -OH, -(Ci-C3-Alkyl)-OH, -(Ci-C3-Alkyl)-O-(Ci-C3-Alkyl), -CN, -O-Phenyl, -(CrC3-Alkyl)-O-Phenyl, CrC3-
Alkoxy, -C(O)(Ci-C3-Alkoxy), -C(O)OH, -N(CH3)2, -NH(CH3), -NH2, -(Ci-C3-Alkyl)- N(CH3)2, -(CrC3-Alkyl)-NH(CH3), -(d-C3-Alkyl)-NH2, oder -(Ci-C3-Alkyl)-O-C(O)(CrC3-Alkoxy) sind, R5 und R6 unabhängig voneinander H, CrC3-Alkyl, -C(O)OH, -C(O)(CrC3-
Alkoxy) oder -(Ci-C3-Alkyl)-O-(CrC3-Alkyl) sind,
und mindestens einer der Substituenten R2, R7 und R8 nicht H ist, und
das TEDA-Derivat (Ib) eine Verbindung gemäß Formel (Ib1 ) ist
Figure imgf000035_0002
wobei R2, R7 und R8 unabhängig voneinander H, -OH, -(CrC3-Alkyl)-OH, -(Ci-C3-Alkyl)-O-(CrC3-Alkyl), -CN, -O-Phenyl, -(CrC3-Alkyl)-O-Phenyl, CrC3-
Alkoxy, -C(O)(CrC3-AIkOXy), -C(O)OH, -N(CH3)2, -NH(CH3), -NH2, -(d-C3-Alkyl)-
N(CH3)2, -(CrC3-Alkyl)-NH(CH3),
-(d-C3-Alkyl)-NH2, oder
-(Ci-C3-Alkyl)-O-C(O)(CrC3-Alkoxy) sind, R5 und R6 unabhängig voneinander H, CrC3-Alkyl, -C(O)OH, -C(O)(CrC3-
Alkoxy) oder -(Ci-C3-Alkyl)-O-(CrC3-Alkyl) sind,
und mindestens einer der Substituenten R2, R7 und R8 nicht H ist.
5. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass Schritt a) in Abwesenheit von Basen durchgeführt wird.
6. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Dihydropyrazin (II) hergestellt wird durch Umsetzung einer Dicarbonylverbin- dung mit Ethylendiamin (EDA) oder einem EDA-Derivat.
7. Verfahren gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Umsetzung in einem mäßig polaren, aber mit Wasser nicht mischbaren Lösungsmittel, insbe- sondere in tert-Butylmethylether, und unter Verwendung äquimolarer Mengen an
EDA-Derivat zu Dicarbonylverbindung erfolgt.
8. Triethylendiamin-(TEDA)-Derivate der allgemeinen Formel (Ia) oder (Ib)
Figure imgf000036_0001
herstellbar nach einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei mindestens einer der Substituenten R1 bis R10 mindestens ein Heteroatom ausgewählt aus Halogen, O, P, S oder N, vorzugsweise O oder N enthält, oder dass mindestens einer der Reste R1 bis R10 -OH oder -NH2 enthält,
unter der Voraussetzung, dass nicht einer der Reste R1 bis R12 gleich -C(O)OH, -C(O)OCH3, -C(O)OC2H5, -CH2-OH, -CH2-O-Benzyl oder -CH2-O-C(O)-CH3 ist, wenn die anderen Reste von R1 bis R12 gleich Wasserstoff sind, und dass nicht zwei benachbarte Reste R1 bis R12 gleich -CH2-O-Benzyl sind, wenn die anderen Reste von R1 bis R12 gleich Wasserstoff sind.
9. Verwendung eines Triethylendiamin-Derivats gemäß Anspruch 8 zur Herstellung von Polyurethanen.
10. Polyurethane enthaltend mindestens ein Triethylendiamin-Derivat gemäß Anspruch 8.
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