Contribution ir 1’6tude de la piphrazine et de ses dGriv6s. Obtention de la N.rnonomhthylpiphrazine (*)

M. M O R R E N , R. D E N A Y E R e t R. LlNZ (Bruxelles)

R ~ S I J M ~ - 0l)lention dc In TI ~nonoiui . t l i~l~~ipPrJzi i rc p i r 1i~tlrogi.- nation dil polytniw de m6thJ I&nepiptra/iiie.

Dans une pr6cCdeate communication i’) , noiis avons e u - minE l’action du phosgene sin- la pipfrazine et sur son dCriv6 N.monom6thyl6. Le chloriire de l - r n g t hylpipfrnzine-4-carbo- nvle, obtenu de celte manihre, permet la synthkse facile d’une s6rie de N.mS.thylpip~razine-N’.cnrl.)ox;;imides dont certainea prEsentent une valeur thhpeut ique.

L’ohtention de la ?V.monomdthyIpipPrazine, qui condi- Iioniic la prfparation de ces produits, n’est toiitefois pas a ide , par suite de la propension de la pipCrnzine h donner des dCri- v h symCtriqries.

En 1929, Moore, Boyle et Thorn (9 sont parvenus B prP- parer la N .monocarhEthouypip~rine qui esl fiicilement hydro- lysable. Ce d6riv6 fut alkyl6 en N’. Ces auteurs prfpadrent ninsi I n N.car~)~thouy-N’.6thylpip6razine et, aprbs hydrolJw, isolPrent In N.morioCthylpipi.razine.

Ce proc6db fut repris par Stewart et coll. ( 3 ) ainsi que par Albro, Raltzly et Philipps ( 4 ) qiii I’appliqui‘rent & l’obten- lion de la N.monom6thylpipPrazine.

En 1944, Raltzly, Buck, Lorz et Schiin (9 ont pu pr6parer

(*) Deinantlc dr Brevct helgr, no 383.378. ( I ) Ce journal, 58, 103-111 (1949). (9 T. S. MOORJ’:. !vr. R O Y I ~ ct V. hl. THORN, J . Chern . SOC., London,

(3) H. W. SIIWART ct coll., J . Or!/. Chernis fry , 13, 136 (1948). (*) L. P. ALRRO, R. RALTZI.Y ct, A . P. PHILIPPS, J . Org. Chemis try ,

(51 R. B~\LTZI.Y, J. BITK, E . L ~ R Z et W. S C R ~ ~ N , .T. A m . Chorn. Soc..

1929, 39-51.

14, 771-774 (1949).

66. 263-66 (19441.

224 11. MORRES, 1%. DENAYER ET R . LINZ

certaines N.benzyl-N'.alcoylpip6razines et, par debenzylaiion cntalyt ique de ces produits, ont isole les monoalcoylpipkrazines correspondantes.

Certnines N.monoalcoylpip6razines furent &dement prE- parCes d'une manihre d6tourn6e par Prelog et Stepan ('), d'apr&s le schema :

CHzCHzOH CHz CH2 X / /

\ \

/ IINO, \

-+ K-N R-NHo + R-N

cw:Fr2x O q d e d'6tliylAne

CHzCH:,O€I

C Hr C H 2 (:HZ CHr \ /

N-Cs H 4 NO (p.) N-CoHg --+ H-N / \

/ \

/ \ \

--+ 11-N

CH2CHz CHzCH?

CHzCH2

anlllrle

H=CHa, C 2 I J 5 , C3H7 \ H --3 H--N

/ X - - 1 , Br C'HpCH2

Ce prockd6 est long et dangereux du fait qu'il nbcessite la preparation de N .m&hyl-bis- (fLhalog6nohthyl) -nmine qui pr6sen te des propridt6s v6sicantes extr&mement violentes.

Rosdalsky ('), Lndenburg et I-Ierz (') , Van Dorp (') ont signal6 la formation d'un produit polymCris6 de formiile (C5HxeN2) pnr l'action d'une solution de formald6hyde siir un e x e s de pipkrazine, vers 40".

Forsee et Pollard (I0) ont BtudiE les produits de conden- sation obenus par action des aldChydes sur la piphrazine, leur attribuant la formule gCn6rale

I1 nous a sembl6 interessnnt de rechercher si, par hydro- genation de ces produits de condensation, on pouvait obtenir les monoalcoylpiphzines correspondantes et plus particulib-

(6 ) V. PREIKE e t V . STEPAN, Coll . Trav. Chim. Tchkcoslov., 7. 93-101

(') ROSDALSKY, J. Pr . Chem. (2), 53, 22. ('1 LADENBURG et HERZ, B. 30, 3043. (') VAN DmP. Rec. Trav. Chim. Pays-Bas, 28, 78. ( lo) FonsEE et POLLARD, J. Am. Ch.em. Soc., 57, 2363-64.

(19.75).

OB’TENTION DE LA N . M O N O M ~ T H Y L P I P ~ U I N E 225

rement si, par hydroghation du polymhre de m6thylhnepipb- razine, on pouvuit obtenir de la N.monomBthylpip6razine.

Par hydrog6nation du polymhre de m&hyl&nepipCrazine, on pouvait pr6voir l’obtention :

Soit d’un m&lange de piperazine et de N.N’.dimethylpipC- razine, suivant le schema

CHyCHy CHsCHr

\ CHI CH1

Nous avons constat6 que effectivement l’hydrogdnation du polymhre de mCthylhnepip6razine produit principalement de la N.monom6thylpipdrazine. On n’a pas observe la formation de methane mais il se forme en m&me temps un peu de pip& razine et de N.N’.dimP,thyIpiphxine. On peut rkduire la for- mation de ces derniers composes au minimum quand on effectue l’hydrogination dilns certaines conditions qui seront precisees ci-dessous.

Nous avons fait des essais d’hydroghation par diff6rentes methodes telles :

La r6duction par l’acide formique; La reduction par l’hydroghe naissant (Zn -t- HCl, Na +

alcool) ; La r6duction par l’hydroghne moltkulaire, avec ou sans

pression, en prEsence de catalyseurs comme le nickel de Raney ou le chromite de cuivre, dans diffhents milieux tels l’euu, les alcools, certains esters, le dioxane, etc.

De tous nos essais, il rdsulte qu’on obtient la N.mono- m6thylpipernzine avec un maximum de rendement (environ 85 %) en effectuant I’hydroghntion du polymhre de mkthy- Ibnepip6razine :

226 H . MORRPh, I%. I)ER.\IER ET R . LINZ

Soit par l’hydroghne sous pression, en milieu alcooliqi~c et en presence de N i de Raney, vers 100“;

Soit par l’hydroghe B la pression ordinaire, dans i’alcool butylique B 1’6bullition et en prCsence de nickel de Raney.

Nous avons constat6 que la vitesse d’hydrogholyse ne devient appreciable que qiiand la tempgrat lire du milieu de rCartion atteint 100”.

Les autres methodes d’hydroghation condriisent ilussi B l’ohiention de la N.monom6thylpiperazine mais les rendemmts obtenus sont moins inth-essants.

Des essais d’orientktion clue nous n‘avons ] ) i t s erl le loisir de poursuivre nous ont montr6 que la m6thode d’hydrogPna- tion qiie nous venons de d6crire s’appliqne egnlement pour lit pr6pnmtion d’autres monoalcoylpip@razines nolnnimenf de la N. propylpip6razine

PARTIE EXPERIMENTALE

Hydrog6nation du polym&re de mithylimepip6razine

de Ni de Raney par l’hydroghe ii la pression atmosphirique, en presence

97 g (0,6 MI de piperazine hexahydratc sont dissous dans 600 cc de hutanol normal. La solution est port& B 40° et on y introduit, sow bonnc agitation. 44 g (0,5 111’1 d’unc solution aqrieuse dc forniol ti 3 4 3 y,. La temperature du milieu s’Cliw par suite dr la formation du polymkrc de m6thy1bncpipCrazine qui apparait SOUP fornia d’unc suspension blanche.

011 ajoute environ 10 g de Ri de Raney r t fait passer dans la su3- pension fortenicnt agit6e un rapide courant d’hydrogene finement diuisd. 1,e rnilicii reactionnel est chauff6 tle faron i maintenir Ie reflux du sol- vant.

On voit, la suspension prise devenir de plus en plus noire par suitc de la tlisparition progressive d u prCcipit6 hlanc de polpmhre de mCtliy- 16ncpipCrazine.

Aprbs quclqum heures, la rBduction cst termintie. On filtrc la nickel de Raney et ajoute au filtrat 57 g de sulfure de carbone. 0 1 1

agite pendant qiiclques minutes. Dans ces conditions, il se formc tin pr6cipilP cristalliri constitue par un mClange dcs composes d’additictir dc In pipPrazine et de la N.monom6thylpipCrazine avcc le CS,

(:Ht--CHt H (:H2-CH2 11 / \/ / \ /

\ /\ \ /\ N-CS-S-N N-CS-S-N

CHP-CH~ CH:< CHg-CHp H

Dans IF filtrat, on a pu mettre en Bvidence la prCsrnce de la Nh”.di- m6thylpipCrazine. P. Ell. 129-131O (litt. 131-132O).

IJBlERTION DR LA N.B.IONOM6THYLPIPfiR kZJSE 227 Analysc Calcril6 pour C,H,,N, Les composes d’addition pr6c0dcmmeiit recueillis sont trait& par

100 cc d’HC1 conc. h l’kbullition. On distille le CS, lib@rC ct kvapore a11 vide l’eau et I’exchs d’HC1

On obticnt ainsi un magma cristallin constituk par u n m6lange tle dichlorhydrates dc N.monom6thylpipirazine et de piperazine.

Ce melange est chauff6 h reflux pendant 1 heure avec 200 cc de m6thanol. Le dichlorhydrate de mkthylpipkrazine est soluble dans le methanol bouillant. On filtre i clinud ct recucille ainsi lc dichlorhydrate d r a pipfrazine insoluble.

y, K trouv6 : 23,94. % N = 24,5.

Obtenu iiprks dessiccation : 2,Fj g. Adnalyse Calcule pour C,H,,N2.2 HCl

Ce produit a 616 caractkris6 par transformation cn dihenaoylpip~raziiie de P. F. 1900.

1.a fractiou dissoutp d a m lr mi.tlinnol est cortcentree B petit volume et on laisse cristalliser.

Le procluit s6parC cst recristallis6 encore une fois dans le nrCthano1. Fiiralr*ment 011 si‘che 1e produit filtrE, au vide ct A 100’ pcndaiit plu- sieurs heures.

Obtenu : 7 3 g dc dichlorhydratc dt, in6thjlpipErazine piir (rendc- rnent : 85 %).

Analyse CalculE pour C,HI2N,.2 HCI Ce produit a 6t6 caracterisk par transformation en chlorhydrate de

N.mPthyl-N’.benzoylpip6razine dc P. F. 240O. A partir d u dichlorhydrate de N.morroniPtliylpip6razine, on obtient

facilemcnt la base libre, avec u n rendement de 80 ?A, en traitant le dichlorhydriite en suspension [lam le mCthanol, par line solution methy- lique de mkthylatc de Na. AprPs filtration du NaCl form@, le filtrat est soipnrusemcnt rwtifi6 et OTI wcueille l a N.inonom&hqlpipErazine P. Eh. 1:35-137O/760 Inm.

X N trouvi. = 17,36 %, C1 t row6 = 4 4 3 % R = 17,6 % C1 = 44,7.

y, N trouvF = 18,26 %, C1 trouvi. = 40,52. % N = 16,18 7; C1 = 41,O.

UNION CHIMIQUE BELGE,

Labor*atoirc clc Rcclzcrchr pharmaccr t f iq i i~ .