CH405328A

CH405328A - Verfahren zur Herstellung neuer Tetrahydrothiophenderivate

Info

Publication number: CH405328A
Application number: CH912060A
Authority: CH
Inventors: Peter Dr Liechti; Adolf-Emil Dr Siegrist; Max Dr Duennenberger; Erwin Dr Maeder
Original assignee: Ciba Geigy
Priority date: 1960-08-11
Filing date: 1960-08-11
Publication date: 1966-01-15
Also published as: GB990466A; SE317378B

Description

Verfahren zur Herstellung neuer Tetrahydrothiophenderivate Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung neuer, wertvoller Tetrahydrothiophen- derivate, die der Formel
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entsprechen, worin A einen gegebenenfalls weiter sub stituierten Phenylenrest darstellt und X für ein: Sauer stoff- oder Schwefelatom oder für die Gruppe
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steht, worin R ein Wasserstoffatom oder einen orga nischen Substituenten darstellt.

Die Erfindung betrifft demgemäss ein Verfahren zur Herstellung von z. B. 2,5-Di[-benzoxazolyl-(2')]-, 2,5-Di[-benzthiazolyl-(2')]- und 2,5-Di[-benzimidazyl- (2')]- tetrahydrothiophenverbindungen.

Zu den neuen Tetrahydrothiophenderivaten, die der angegebenen Formel (1) entsprechen, gelangt man erfindungsgemäss, wenn man o-Aminobenzole der Formel
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worin A einen gegebenenfalls substituierten Phenylen rest darstellt und X für ein Sauerstoff- oder Schwefel atom oder für die Gruppe
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steht, worin R ein Wasserstoffatom oder einen orga nischen Substituenten darstellt, bzw. ihre Salze bei höheren Temperaturen mit Tetrahydrothiophen-2,5- dicarbonsäure der Formel
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oder mit funktionellen Derivaten dieser Dicarbonsäure umsetzt.

Gemäss bevorzugter Ausführungsform wird die vorstehend beschriebene Umsetzung in Gegenwart von Katalysatoren durchgeführt. Es ist des weiteren mög lich, die so erhältlichen Kondensationsprodukte ge- gebenenfalls zu sulfonieren, bzw. im Falle der Bis- imidazyl-tetrahydrothiophene
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gegebenenfalls zu acylieren, alkylieren, alkenylieren, oxyalkylieren, aralkylieren und bzw. oder im Salze bzw. in quaternäre Ammoniumverbindungen überzuführen.

Die beiden Phenylenreste A in der oben angege benen Formel (1) können als Substituenten beispiels weise noch ein Halogenatom, insbesondere ein Chlora tom, eine niedrigmolekulare Alkyl- oder Alkoxygruppe mit 1-4 C-Atomen, insbesondere eine Methyl- oder Methoxygruppe, oder einen Phenylrest aufweisen. Die se Substituenten befinden sich vorzugsweise in 5- oder 6- Stellung des Benzoxazol-, Benzthiazol- oder Benz- imidazolrestes.

Im Falle der oben erwähnten Imidazolderivate, welche der Formel (1) entsprechen, worin X für die Gruppe
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entsprechen, worin Y für Wasserstoff, Chlor, eine niedrigmolekulare Alkyl- oder Alkoxygruppe mit höchstens 4 C-Atomen oder für einen Phenylrest steht, und Salze dieser Verbindungen, z. B. das 2,5 Di[-benzimidazyl-(2')]-tetrahydrothiophen und das
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entsprechen, worin Y für Wasserstoff, Chlor, eine niedrigmolekulare Alkyl- oder Alkoxygruppe mit höchstens 4 C-Atomen oder für einen Phenylrest steht, z. B. das 2,5-Di[-benzoxazolyl-(2')-tetrahydrothiophen und das 2,5-Di-[benzoxazolyl-(2') tetrahydrothiophen, welches je eine Methylgruppe an den beiden Benzol resten aufweist.

Als Ausgangsstoffe bei der Herstellung der neuen Tetrahydrothiopnenderivate der Formel (1) sind z. B. im Falle der Imidazyl-tetrahydrothiophenverbindun gen o-Diamine der Benzolreihe geeignet, deren eine Aminogruppe primär und deren andere Aminogruppe höchstens sekundär ist, z.

B. 1,2-Diaminobenzol, 1- Amino-2-monomethylamino-benzol, 1-Methyl-3,4- diaminobenzol, 1-Methoxy-3,4-diaminobenzol, Isopro- pyl-o-phenylendiamin oder 1-Chlor-3,4-diamino-ben- zol. Im Falle der Oxazol-tetrahydrothiophenderivate kommen als Ausgangsstoffe beispielsweise 1-Oxy-2-
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steht, stellt R ein Wasserstoffatom oder einen orga nischen Rest beliebiger Art dar, z.

B. einen Acylrest; insbesondere handelt es sich dabei um einen aliphati schen oder araliphatischen Rest und vorzugsweise um einen niedrigmolekularen Alkyl-, Alkenyl- oder Oxyal- kylrest, wie z. B. den Methyl-, Aethyl-, Isopropyl-, Allyl- oder Oxyäthylrest.

Die Salze der neuen Imidazyl-tetrahydrothiophen- derivate können sich von beliebigen anorganischen oder organischen Säuren ableiten, z. B. von der Schwefelsäure, Salz- oder Phosphorsäure, ausserdem auch von Arylsulfonsäuren, z. B. der p-Toluolsulfon- säure.

Unter den Imidazolverbindungen sind beispiels weise diejenigen besonders wertvoll, welche der Formel 2,5-Di[-benzimidazyl-(2')-tetrahydrothiophen, welches je eine Methylgruppe an den beiden Benzolresten auf weist, und unter den Oxazolverbindungen diejenigen, welche der Formel aminobenzol und 1-Oxy-2-amino-methylbenzole wie 1-Oxy-2-amino-4- oder -5-methylbenzol, ferner 1-Ami- no-2-oxy-5-methoxy-benzol, 1-Amino-2-oxy-5-tertiär- butylbenzol und 1-Amino-2-oxy-5-chlorbenzol, und im Falle der Thiazol-tetrahydrothiophenderivate, z. B. 1-Amino-2-mercaptobenzol in Betracht.

Als weitere Ausgangsstoffe für das vorliegende Ver fahren werden Tetrahydrothiophen-2,5-dicarbonsäure oder funktionelle Derivate dieser Dicarbonsäure, z. B. Ester oder Säuredihalogenide, verwendet. Für die Um setzung können sowohl die einzelnen stereoisomeren Formen als auch Gemische von verschiedenen stereo someren Formen der Tetrahydrothiophen-2,5-dicar- bonsäure bzw. der funktionellen Derivate herangezo gen werden.

Unter den Estern dieser Dicarbonsäure kommen insbesondere solche mit niedrigmolekularen alip'hatischen Alkoholen in Frage, beispielsweise der Dimethylester oder Diäthylester. Vorteilhaft werden die jeweiligen beiden Ausgangs stoffe, nämlich die Aminobenzole der oben angegebe nen Formel (2) und die Tetrahydrothiophen-2,5-dicar- bonsäure bzw. die funktionellen Derivate dieser Dicar- bonsäure, mindestens angenähert im theoretisch richti gen Mengenverhältnis miteinander zur Umsetzung ge bracht, d. h.

auf 1 Mol Dicarbonsäure verwendet man 2 Mol eines Aminobenzols der Formel (2) oder eine nur wenig hiervon abweichende Menge. Die Umset zung zwischen den jeweiligen beiden Komponenten erfolgt durch Erhitzen auf höhere Temperaturen, bei spielsweise auf etwa 90 bis 260 , gegebenenfalls in einem Inertgas, z. B. in einem Stickstoffstrom. Die Reaktion wird vorzugsweise in Gegenwart eines Kata- lysators durchgeführt. Geeignete Katalysatoren sind z. B. Borsäure, Sulfonsäure der Benzolreihe, wie p-Toluolsulfonsäure, ferner Polyphosphorsäuren ein- schliesslich Pyrophosphorsäure sowie Zinkchlorid. Die Umsetzung wird vorteilhaft derart geleitet, dass un mittelbar Verbindungen der Formel (1) entstehen, d. h.

dass die Acylierung der o-Amino-verbindungen und der Ringschluss zum betreffenden Azolring in einem Arbeitsgang erfolgen.

Arbeitet man mit Borsäure als Katalysator, so ver wendet man diese vorteilhaft in einer Menge von etwa 0,5 bis 5%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Reaktionsmasse.

Bei Verwendung von Borsäure oder beispielsweise p-Toluolsulfonsäure benützt man mit Vorteil ein iner- tes hochsiedendes Lösungsmittel, z. B. Substitutions produkte des Benzols, wie Monochlorbenzol, o-Di- chlorbenzol, Trichlorbenzol, oder höhersiedende Koh lenwasserstoffe der Benzolreihe wie Toluol, Xylole oder p-Cymol. Zweckmässig arbeitet man bei Siede temperatur in einem der erwähnten Lösungsmittel, trennt das Reaktionswasser mit Hilfe eines Wasserab- scheiders vom destillierten Lösungsmittel ab und führt das entwässerte Lösungsmittel wieder dem Reak tionsgemisch zu.

Zu den Tetrahydrothiophenderivaten der Formel (1) kann man auch durch blosses Zusam menschmelzen der beiden Ausgangsstoffe in einer Zinkchloridschmelze oder in Gegenwart von Borsäure gelangen.

Die Umsetzung der o-Diaminobenzole mit der Te- trahydrothiophen-2,5-dicarbonsäure bzw. dem funktio nellen Derivat dieser Dicarbonsäure zu Imidazol- tetrahydrothiophenverbindungen der Formel (1) kann vorteilhaft auch durch Erhitzen der beiden Ausgangs stoffe in wässerigen Mineralsäuren, wie Salzsäure oder Phosphorsäure, und insbesondere in wässeriger Schwefelsäure, auf höhere Temperaturen, z. B. auf etwa 90 bis 110 C, durchgeführt werden.

Die erfindungsgemäss erhältlichen Imidazoltetra- hydrothiophenderivate der Formel (1), in welcher X die Gruppe
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darstellt, können gegebenenfalls acyliert, alkyliert, alkenyliert, oxyalkyliert oder aral- kyliert werden. Die Acylierung kann nach an sich be- kannten Methoden durchgeführt werden, z. B. durch Behandeln der letztgenannten Tetrahydrothiophende- rivate mit Carbonsäurechloriden, wie Acetyl- oder Benzoylchlorid, in einem wasserfreien inerten organi schen Lösungsmittel. Die Alkylierung, Alkenylierung, Oxyalkylierung oder Aralkylierung kann ebenfalls in üblicher Weise erfolgen, z.

B. durch Behandeln mit Alkylhalogeniden wie Aethylchlorid, Alkenylhaloge- niden wie Allylbromid, Alkylenhalogenhydrinen, bei spielsweise Aethylen- oder Propylenchlorhydrin, oder , mit Aralkylhalogeniden wie Benzylchlorid, zweckmäs- sig unter Zusatz von säurebindenden Mitteln. Auch Dialkylsulfate, wie Dimethylsulfat, können für die Alkylierung herangezogen werden.

Zu den quarternären Ammoniumsalzen der Imi- dazoltetrahydrothiophenderivate der Formel (1), ge langt man z. B. wenn man die Imidazoltetrahydrothio- phenderivate oder die Salze dieser Derivate mit Ver bindungen umsetzt, die ein Imidazolstickstoffatom zu quaternisieren vermögen. Als solche Verbindungen kommen in erster Linie die üblichen Alkykerungs- und Aralkylierungsmittel in Betracht. Genannt seien beispielsweise: Methyljodid, Aethylbromid, Isopropylchlorid, sek. Butylbromid, Dodecylbromid, Epichlorhydrin, Dime- thylsulfat, Benzylhalogenide und im Kern z.

B. durch Halogen, Alkyl- oder Alkoxygruppen substituierten Benzylhalogenide, wie Benzylchlorid, p-Chlorbenzyl- chlorid, ferner Menaphthylchlorid, Toluolsulfonsäure- ester, Arylsulfonsäurealkylester, insbesondere solche der Benzolreihe mit niedrigmolekularen Alkylgruppen, wie Toluolsulfonsäureäthyl- oder methylester, weiter hin Verbindungen, die eine wasserlöslichmachende Gruppe enthalten, wie Halogenalkyl- oder Aralkylsul- fonsäuren, z. B.

Bromäthansulfonsäure, Benzylchlorid- disufonsäure. Sofern von Salzen der Diimidazole aus gegangen wird, können auch Alkylenoxyde, wie Aethylenoxyd, Propylenoxyd oder Glycid zur Quater- nisierung herangezogen werden, oder schliesslich niedrigmolekulare aliphatische Alkohole, wie Metha nol oder Aethanol. Die Quaternisierung kann unter den für eine solche Reaktion üblichen Bedingungen erfolgen, zweckmässig durch Erhitzen der Komponen ten auf :höhere Temperatur, z. B. 50 bis 200 , gege benenfalls unter Druck. Die Mitverwendung von iner- ten Lösungsmitteln wie Alkoholen, z. B.

Methanol, Aethylalkohol, Dioxan, Glykol, Monomethylglykol, Benzol, Toluol, Nitrobenzol oder Gemischen von sol chen Lösungsmitteln, kann vorteilhaft sein. Gegebenen falls kann es günstig sein, einen Überschuss an Qua- ternisierungSmittel anzuwenden.

Zur Sulfonierung der Tetrahydrothiophenderivate, kann man die Verbindungen der Formel (1) in üblicher Weise, z. B. mit Schwefelsäure oder mit Schwefeltrioxyd enthaltender Schwefelsäure, gegebe nenfalls in der Wärme, behandelt.

Die neuen, erfindungsgemäss erhältlichen Tetra hydrothiophenderivate der eingangs umschriebenen Zusammensetzung können als Zwischenprodukte, z. B. zur Herstellung von Textilhilfsstoffen oder Farbstoffen, verwendet werden.

In den nachfolgenden Beispielen bedeuten Teile Gewichtsteile, die Prozente Gewichtsprozente, und die Temperaturen sind in Celsiusgraden angegeben.

Beispiel 1 35,2 Teile eines Gemisches von cis- und trans-Te- trahydrothiophen-2,5-dicarbonsäure und 43,2 Teile 1,2-Diaminobenzol werden bei Raumtemperatur (etwa
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als kristallines, hellgraues Pulver, das sich oberhalb 150 langsam zersetzt.

Durch Umkristallisieren aus heisser 5%iger Schwefelsäure unter Entfärben mit Aktivkohle erhält man farblose, hygroskopische Kri stalle, die sich oberhalb 193 langsam zersetzen und folgende Analysendaten zeigen: C 1$ H 1$ O 4 N 4 S 2
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berechnet: <SEP> C <SEP> 51,66 <SEP> H <SEP> 4,34 <SEP> N <SEP> 13,39 <SEP> S <SEP> 15,32
<tb> gefunden: <SEP> C <SEP> 51,27 <SEP> H <SEP> 4,58 <SEP> N <SEP> 13,08 <SEP> S <SEP> 15,98.

Beispiel 2 7,0 Teile eines Gemisches von cis- und trans-Tetra- hydrothiophen-2,5--dicarbonsäure und 8,4 Teile 1- Amino-2-hydroxybenzol werden in 100 Teilen Pyro- phosphorsäure durch Erwärmen gelöst, unter Aus- schluss von Feuchtigkeit und unter Rühren innerhalb von 3 Stunden von 120 auf1901 erwärmt und an schliessend während 2 Stunden bei 190-l95 weiter gerührt.

Man kühlt dann auf Raumtemperatur (etwa 20 ) ab, rührt mit 200 Teilen Wasser gut durch, putscht den voluminösen dunkelbraunen Niederschlag ab und wäscht mit Wasser neutral. Das Rohprodukt wird in 50 Volumteilen Dimethylformamid gelöst, mit 300 Vo- lumteilen Aethylalkohol verdünnt, mit Wasser bis zur bleibenden Trübung versetzt, die Trübung durch Er wärmen wieder gelöst, die Lösung mit Aktivkohle be handelt und auf etwa 250 Volumteile eingeengt. Nach mehrtägigem Stehenlassen erhält man etwa 1,27 Teile bräunliche Kristalle.

Durch weiteres Einengen der Mutterlauge erhöht sich die Ausbeute an Verbindung der Formel
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auf 2,27 Teile.

Die Sublimation im Hochvakuum bei 200 gibt farblose Kristalle vom Schmelzpunkt 131-135 . Das 20 ) mit einer Lösung von 72 Teilen konzentrierte Schwefelsäure in 48 Teilen Wasser vermischt und in einer Stickstoffatmosphäre während 20 Stunden bei 100 gerührt. Beim Abkühlen erstarrt die dunkel braune Lösung zu einer graubraunen Paste, die man dann mit 400 Teilen Wasser verrührt und anschliessend putscht.

Nach dem Neutralwaschen mit Wasser (Kon gorot als Indikator) und Trocknen im Wasserstrahl vakuum bei 90 bis zur Gewichtskonstanz erhält man etwa 68,9 Teile der Verbindung der Formel Gemisch von cis- und trans-2,5-Di-[benzoxazolyl-(2')]- tetrahydrothiophen ergibt folgende Analysenwerte: C18 H14 02 N25. V H20
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berechnet: <SEP> C <SEP> 66,24 <SEP> H <SEP> 4,28 <SEP> N <SEP> 8,59
<tb> gefunden: <SEP> C <SEP> 66,32 <SEP> H <SEP> 4,42 <SEP> N <SEP> 8,64

Claims

PATENTANSPRUCH Verfahren zur Herstellung von neuen Tetrahydro- thiophenderivaten der Formel EMI0004.0044 worin A einen gegebenenfalls substituierten Phenylen- rest darstellt und X für ein Sauerstoff- oder Schwefel atom oder für die Gruppe EMI0004.0048 steht, worin R ein Wasserstoffatom oder einen orga- nischen Substituenten darstellt, dadurch gekennzeich net, dass man Aminobenzole der Formel bzw.

ihre Salze bei höheren Temperaturen mit Tetra- hydrothiophen-2,5-dicarbonsäure der Formel EMI0004.0056 oder deren funktionellen Derivaten umsetzt. UNTERANSPRÜCHE 1. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass man die Umsetzung bei Tempera turen von etwa 90 bis 260 C durchführt. 2. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass man die Kondensation in wäss- riger Schwefelsäure durchführt. 3. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass man die Kondensation in Pyrophos- phorsäure durchführt. 4.

Verfahren nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass man o-Oxyamine der Benzolreihe als Ausgangsstoffe verwendet.