Procédé de préparation de thioalkane-sulfonates alcalins La présente invention a peur objet un nouveau procédé de préparation
<EMI ID=1.1>
<EMI ID=2.1>
dans laquelle
Me représente un métal alcalin et
n est un nombre entier de 2 à 6.
Ces composés sont utilisés en chimie des protéines comme réducteur des ponts disulfure (par exemple dans la. laine), en cosmétologie (ondulation permanente des cheveux) et aussi dans la domaine médical. Dans le dernier cas d'application cite, les sels diacides thioalkane-sulfoniques s'avèrent des agents mucolytiques puissants, peu toxiques, pratiquement inodores et de conservation excellente. Ils servent par exemple à fluidifier les sécrétions muqueuses stomacales, intestinales, vaginales, les expectorations, tout spécialement pour le traitement des affections des voies respiratoires (cf. brevet belge n[deg.] 680.486 au nom de la demanderesse).
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prépara le thioéthane-sulfonate de sodium à partir de dibromure d'éthylène et de sulfite de sodium, avec obtention intermédiaire de bromo-éthane-sulfonate
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le rendement n'atteint que 38% et d'après SCHRAMM et coll. (J.Am.chem.Soc.
(1955),6231-33) le produit obtenu serait impur.
<EMI ID=5.1>
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est d'au moins 70%, sans indiquer toutefois la pureté du produit obtenu. Or, suivant les propres expériences de la demanderesse, qui a reproduit l'exemple 1 de ce brevet, on constate ce qui suit:
1) le produit brut obtenu est accompagné de sulfite acide de sodium, de di-
<EMI ID=7.1>
poudre qui contient seulement environ 15% de la teneur théorique en groupement fonctionnel SH.
Suivant le 'brevet américain n[deg.] 2.694.723, on effectue la synthèse des mercaptoalkane-sulfonates alcalins en 5 étapes:
<EMI ID=8.1>
<EMI ID=9.1>
Me métal alcalin
R alkylène ayant 1 à 5 atomes de carbone
<EMI ID=10.1>
M cation solubilisant (sodium, ammonium, éthanol-
ammonium, etc.)
<EMI ID=11.1>
Suivant le brevet américain n[deg.] 2.695.310 (voir également SCHRAMM et coll., J.Am.chem.Soc.(1955),6231-33), on prépare l'acide 2-thioéthane-
<EMI ID=12.1>
rendement de 98% et
(4) conversion du 2-thio-éthane-sulfonate de guanidinium en acide 2-thio-
éthane-sulfonique avec un rendement de 96%,
<EMI ID=13.1>
convertir l'acide libre en sel alcalin, ce qui ne peut qu'abaisser encore le rendement.
Tous ces procédés présentent le défaut de former en même temps des sous-produits dont la mise au rebut peut soulever des problèmes écologiques. En outre, les rendements sont peu élevés. De plus, comme le groupe thio est instable et sujet à l'oxydation en milieu alcalin, il risque d'être dégradé chaque fois qu'il se présente à l'état libre en milieu basique, par exemple dans le brevet américain n[deg.] 2.694.723 au cours des stades (3) et (5) et dans le brevet américain n[deg.] 2.695.310 au cours du stade (3) et lcrs de la conversion finale de l'acide libre en son sel alcalin.
La fabrication des thio-alkane-sulfonates alcalins peut donc être encore perfectionnée (l) en ne formant pas de sous-produits de
<EMI ID=14.1>
les rendements actuels et (3) en choisissant des conditions opératoires non préjudiciables à la stabilité du groupe fonctionnel thio, notamment en évitant de mettre celui-ci au contact d'un milieu basique. C'est à ce problème que le procédé conforme à l'invention apporte une solution, techniquement et économiquement favorable.
Le procédé conforme à l'invention de préparation de thio-alkanesulfonates alcalins est caractérisé en ce que:
(1) on fait réagir du t-butyl-mercaptan avec un halo-alkane-sulfonate
alcalin en milieu alcoolique aqueux basique pour former du t-butyl-
<EMI ID=15.1>
<EMI ID=16.1>
<EMI ID=17.1>
alcalin désiré, selon l'équation:
<EMI ID=18.1>
<EMI ID=19.1>
de manière connue en soi avec de l'hydrogène sulfuré en t-butylmercaptan que l'on recycle au stade (1), selon l'équation:
<EMI ID=20.1>
dans ces équations X étant du chlore ou du brome,
<EMI ID=21.1>
M étant un métal alcalin.
On voit que l'on utilise dans le procédé conforme à l'invention deux matières premières organiques, à savoir du t-butyl-mercaptan et un halo-alkane-sulfonate alcalin. En réalité, si on le désire, on peut
<EMI ID=22.1>
dernier au stade (1); ceci ramène donc le nombre de matières premières à une seule unité, l'halo-alkane-sulfonate alcalin, car il n'y a plus qu'à compenser les pertes relativement réduites en t-butyl-mercaptan encourues au stade (2) par un apport frais de cette matière première.
Le t-butyl-mercaptan est une matière aisément procurable, dont la fabrication a fait l'objet de nombreux brevets, en particulier à partir
<EMI ID=23.1>
D.R.P. 681.078 et 708.261, etc.).
Il en va de même pour les halo-alkane-sulfonatea alcalins qui sont des matières premières abondantes. On peut notamment les préparer par réaction d'alpha, oméga-dihaloalkanes avec du sulfite de sodium
<EMI ID=24.1>
-propane-, -butane-, -pentane- et -hexane- sulfonates de sodium ou de potassium.
Le stade (1) du procédé conforme à l'invention consiste à condenser
<EMI ID=25.1>
chauffe le mélange de réactbn a reflux pendant plusieurs heures. Ou bien, le milieu basique peut être constitué par dissolution d'un équivalent de métal alcalin dans de l'ammoniac liquide, en laissant alors la réaction se
<EMI ID=26.1>
On effectue de préférence l'hydrolyse à l'aide d'un acide volatil, par <EMI ID=27.1>
<EMI ID=28.1>
<EMI ID=29.1>
<EMI ID=30.1>
<EMI ID=31.1>
( disparition du pic correspondant au singulet des groupes méthyle). On évapore ensuite le mélange de réaction à siccité et on le sèche de manière connue en
<EMI ID=32.1>
lavage à l'éther éthylique. Il convient d'éliminer aussi complètement que possible l'acide chlorhydrique si l'on veut obtenir le sel de métal alcalin de l'acide thio-alkane-sulfonique; ceci est nécessaire notamment pour l'obtention d'un acide thio-alkane-sulfonique destiné aux usages pharmaceutiques, alors que
<EMI ID=33.1>
l'acide ne nuit pas, par exemple dans le domaine textile ou cosmétique, ladite élimination complète de l'acide chlorhydrique revêt moins d'importance. Le rendement du stade (2) dépasse 96% de la valeur théorique et est donc pratiquement quantitatif. De plus, l'analyse iodométrique montre que le produit obtenu contient au moins 95% de la quantité de groupes SH libres prévue théoriquement.
<EMI ID=34.1>
Si par exemple l'installation de fabrication des thiosulfonates est de dimension modeste, il peut s'avérer plus rationnel de se débarrasser de
<EMI ID=35.1>
de ce dernier en t-butyl-mercaptan que l'on recycle au stade (1) du procédé de l'invention; cette reconversion peut notamment se faire par les procédés cités dans la liste de brevets donnée précédemment, dans lesquels on atteint
<EMI ID=36.1>
leurs anhydrides).
Les avantages du procédé conforme à l'invention sont nombreux et importants:
a) le rendement global du procédé est supérieur à ceux des procédés de l'état de la technique; b) le produit obtenu est de qualité excellente et contient pratiquement sa teneur intégrale en groupes SH, c) les matières premières sont d'un approvisionnement aise et d'un coût relativement faible, d) les produits intermédiaires et finaJ.s sont facilement purifiables par cristallisation; e) le groupe t-butyle protège efficacement le groupe thiol contre <EMI ID=37.1> f) le procédé n'est pas polluant, g) le procédé est réalisable en continu.
Les exemples qui vont suivre illustrent l'invention sans la limiter.
<EMI ID=38.1>
sodium, on chauffe le mélange de réaction à reflux durant une nuit et on le concentre ensuite jusqu'à début de cristallisation, laquelle s'accentue au refroidissement. On filtre le précipité et on le lave avec environ
50 ml d'eau froide.
Le produit peut être cristallisé par évaporation progressive de l'eau.
Une recristallisation dans de l'isopropanol permet d'obtenir un produit quasi exempt de chlore (moins de 0,5% en poids). Le rendement en poids
en produit brut est de 80% et celui en produit recristallisé est de 70% en poids.
<EMI ID=39.1>
2,3 g de sodium dans 50 ml d'ammoniac liquide, en présence d'une atmosphère inerte d'azote. La réaction dure environ 2 heures. Après l'évaporation du
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b) Thio-éthane-sulfonate de sodium.
A 11 g du t-butyl-thio-éthane de sodium obtenu à l'exemple a.l) on ajoute 50 ml d'acide chlorhydrique 6 N distillé exempt de chlore et l'on chauffe
<EMI ID=41.1> on sèche le résidu obtenu en exsiccateur, puis on le lave à l'éthanol et
<EMI ID=42.1>
dans ces conditions.
Process for preparing alkali thioalkane sulfonates The present invention relates to a new process for preparing
<EMI ID = 1.1>
<EMI ID = 2.1>
in which
Me represents an alkali metal and
n is an integer from 2 to 6.
These compounds are used in protein chemistry as a reducer of disulfide bonds (for example in wool), in cosmetology (permanent waving of the hair) and also in the medical field. In the last case of application cited, thioalkanesulfonic diacid salts prove to be powerful mucolytic agents, not very toxic, practically odorless and of excellent preservation. They are used, for example, to thin the mucous secretions of the stomach, intestines and vagina and sputum, most especially for the treatment of affections of the respiratory tract (cf. Belgian patent no. [Deg.] 680,486 in the name of the applicant).
<EMI ID = 3.1>
prepared sodium thioethanesulphonate from ethylene dibromide and sodium sulphite, with intermediate obtaining of bromo-ethane-sulphonate
<EMI ID = 4.1>
the yield is only 38% and according to SCHRAMM et al. (J.Am.chem.Soc.
(1955), 6231-33) the product obtained would be impure.
<EMI ID = 5.1>
<EMI ID = 6.1>
is at least 70%, without however indicating the purity of the product obtained. However, according to the applicant's own experiences, which reproduced Example 1 of this patent, the following can be seen:
1) the crude product obtained is accompanied by sodium acid sulphite, di-
<EMI ID = 7.1>
powder which contains only about 15% of the theoretical content of SH functional group.
According to US Patent No. [deg.] 2,694,723, the synthesis of alkaline mercaptoalkane sulfonates is carried out in 5 steps:
<EMI ID = 8.1>
<EMI ID = 9.1>
Me alkali metal
R alkylene having 1 to 5 carbon atoms
<EMI ID = 10.1>
Solubilizing cation (sodium, ammonium, ethanol-
ammonium, etc.)
<EMI ID = 11.1>
According to US Pat. No. 2,695,310 (see also SCHRAMM et al., J.Am.chem.Soc. (1955), 6231-33), 2-thioethane acid is prepared.
<EMI ID = 12.1>
98% efficiency and
(4) conversion of guanidinium 2-thio-ethanesulfonate to 2-thio- acid
ethanesulphonic with a yield of 96%,
<EMI ID = 13.1>
converting the free acid into an alkali salt, which can only lower the yield further.
All of these processes have the defect of simultaneously forming by-products, the disposal of which can give rise to ecological problems. In addition, the yields are low. In addition, as the thio group is unstable and subject to oxidation in an alkaline medium, it risks being degraded each time it occurs in the free state in a basic medium, for example in US patent no. .] 2,694,723 during stages (3) and (5) and in US Patent No. [deg.] 2,695,310 during stage (3) and lcrs of the final conversion of the free acid into its salt alkaline.
The manufacture of alkali thio-alkanesulphonates can therefore be further improved (1) by not forming any by-products of
<EMI ID = 14.1>
the current yields and (3) by choosing operating conditions which are not detrimental to the stability of the thio functional group, in particular by avoiding bringing the latter into contact with a basic medium. It is to this problem that the process according to the invention provides a technically and economically favorable solution.
The process according to the invention for the preparation of alkaline thio-alkanesulfonates is characterized in that:
(1) t-butyl-mercaptan is reacted with a halo-alkanesulfonate
alkaline in a basic aqueous alcoholic medium to form t-butyl-
<EMI ID = 15.1>
<EMI ID = 16.1>
<EMI ID = 17.1>
desired alkali, according to the equation:
<EMI ID = 18.1>
<EMI ID = 19.1>
in a manner known per se with hydrogen sulfide to t-butylmercaptan which is recycled in stage (1), according to the equation:
<EMI ID = 20.1>
in these equations X being chlorine or bromine,
<EMI ID = 21.1>
M being an alkali metal.
It can be seen that two organic raw materials are used in the process according to the invention, namely t-butyl-mercaptan and an alkali halo-alkanesulphonate. In reality, if we want, we can
<EMI ID = 22.1>
last at stage (1); this therefore reduces the number of raw materials to a single unit, the alkaline halo-alkane-sulfonate, because all that is left is to compensate for the relatively small losses in t-butyl-mercaptan incurred in stage (2) by a fresh intake of this raw material.
T-Butyl-mercaptan is a readily available material, the manufacture of which has been the subject of numerous patents, in particular from
<EMI ID = 23.1>
D.R.P. 681.078 and 708.261, etc.).
The same goes for the alkali halo-alkane-sulfonatea which are abundant raw materials. They can in particular be prepared by reaction of alpha, omega-dihaloalkanes with sodium sulfite
<EMI ID = 24.1>
-propane-, -butane-, -pentane- and -hexane- sodium or potassium sulfonates.
Stage (1) of the process according to the invention consists in condensing
<EMI ID = 25.1>
reflux the reaction mixture for several hours. Or, the basic medium can be constituted by dissolving an equivalent of alkali metal in liquid ammonia, then allowing the reaction to proceed.
<EMI ID = 26.1>
The hydrolysis is preferably carried out using a volatile acid, by <EMI ID = 27.1>
<EMI ID = 28.1>
<EMI ID = 29.1>
<EMI ID = 30.1>
<EMI ID = 31.1>
(disappearance of the peak corresponding to the singlet of the methyl groups). The reaction mixture is then evaporated to dryness and dried in a known manner in
<EMI ID = 32.1>
washing with ethyl ether. Hydrochloric acid should be removed as completely as possible if the alkali metal salt of thio-alkanesulphonic acid is to be obtained; this is necessary in particular for obtaining a thio-alkanesulfonic acid intended for pharmaceutical uses, while
<EMI ID = 33.1>
the acid is not harmful, for example in the textile or cosmetic field, said complete elimination of hydrochloric acid is of less importance. The yield of stage (2) exceeds 96% of the theoretical value and is therefore practically quantitative. In addition, iodometric analysis shows that the product obtained contains at least 95% of the amount of free SH groups theoretically expected.
<EMI ID = 34.1>
If, for example, the thiosulfonate plant is small, it may be more rational to get rid of
<EMI ID = 35.1>
of the latter to t-butyl-mercaptan which is recycled in stage (1) of the process of the invention; this reconversion can in particular be carried out by the methods mentioned in the list of patents given previously, in which one reaches
<EMI ID = 36.1>
their anhydrides).
The advantages of the process according to the invention are numerous and important:
a) the overall yield of the process is greater than those of the processes of the state of the art; b) the product obtained is of excellent quality and contains practically its entire content of SH groups, c) the raw materials are readily available and relatively inexpensive, d) the intermediate and final products are easily purified by crystallization; e) the t-butyl group effectively protects the thiol group against <EMI ID = 37.1> f) the process is not polluting, g) the process can be carried out continuously.
The examples which follow illustrate the invention without limiting it.
<EMI ID = 38.1>
sodium, the reaction mixture is heated to reflux overnight and then concentrated until crystallization begins, which is accentuated on cooling. The precipitate is filtered off and washed with approximately
50 ml of cold water.
The product can be crystallized by gradual evaporation of water.
Recrystallization from isopropanol makes it possible to obtain a product which is virtually free of chlorine (less than 0.5% by weight). Weight yield
in crude product is 80% and that in recrystallized product is 70% by weight.
<EMI ID = 39.1>
2.3 g of sodium in 50 ml of liquid ammonia, in the presence of an inert atmosphere of nitrogen. The reaction lasts about 2 hours. After evaporation of
<EMI ID = 40.1>
b) Sodium thio-ethanesulfonate.
To 11 g of sodium t-butyl-thio-ethane obtained in example a.l), 50 ml of distilled 6N hydrochloric acid free of chlorine are added and the mixture is heated.
<EMI ID = 41.1> the residue obtained is dried in an exsiccator, then washed with ethanol and
<EMI ID = 42.1>
in these conditions.