Verfahren zur Herstellung von Sulfonamiden
Es ist bekannt, dass 2-Sulfanilamido-pyrimidine, die in 5-Stellung durch einen Alkoxyrest, vorzugsweise einen Methoxy- oder Athoxyrest substituiert sind, sehr gute, lang wirksame Sulfonamide sind. Zur Herstellung dieser Verbindungen bediente man sich bisher in erster Linie der klassischen Sulfonamidverfahren, nämlich der Umsetzung von reaktionsfähigen Derivaten von Benzolsulfon-, -sulfen- oder sulfinsäuren, die in p-Stellung eine Aminogruppe oder einen in diese überführbaren Rest tragen, insbesondere von den entsprechenden Chloriden oder Amiden dieser Säuren, mit 2-Chlor- oder 2-Amino-5-alkoxypyrimi dinen.
Es wurde auch schon vorgeschlagen, die 5 Alkoxy-sulfanilamidopyrimidine, insbesondere das 5 Methoxy-sulfanilamidopyrimidin von Sulfaguanidin ausgehend durch Kondensation mit entsprechenden, Methoxygruppen enthaltenden Kondensationspartnern, wie beispielsweise dem Methoxymalonester oder dem ss-Dimethylamino-a-methoxyacrolein, herzustellen.
Allen diesen Verfahren ist gemeinsam, dass man bei der Herstellung des Sulfanilamidopyrimidinrestes von Ausgangsmaterialien ausgeht, bei denen die Alkoxygruppe bereits enthalten ist. Diese Ausgangsmaterialien sind aber schwer zugänglich. Das 2 Amino-5-methoxy-pyrimidin wird beispielsweise durch Kondensation von Methoxymalonester mit Guanidincarbonat, Ringschluss mit Alkoholat und Austausch der zwei Hydroxylgruppen im 2-Amino 4,6- dihydroxy- 5- methoxy - pyrimidin durch Chlor durch Erhitzen mit Phosphoroxychlorid unter Bildung von 2-Amino-5-methoxy-4, 6-dichlorpyrimidin und Abspaltung des Chlors durch Erhitzen mit Zinkstaub in Gegenwart von Alkalihydroxyd erhalten. Es sind also eine Reihe von Zwischenstufen nötig, die das Verfahren wirtschaftlich stark belasten.
Auch bei der direkten Kondensation von Sulfaguanidin mit Methoxymalonester erhält man zuerst das 4,6-Dihy droxypyrimidinderivat, dessen OH-Gruppen durch Chloratome ausgetauscht und dann reduziert werden müssen. Schliesslich ist bei beiden Verfahren nicht zu übersehen, dass der Methoxymalonester nach der bestehenden Literatur nur umständlich und in schlechter Ausbeute zugänglich ist.
Verwendet man ss-Dimethylamino-a-methoxyacrolein als Kondensationspartner für Sulfaguanidin, so wird zwar der Umweg über das 4,6-Dioxy- und 6-Dichlorderivat vermieden, doch benötigt man zur Herstellung des ss- Dimethylamino-a-methoxyacroleins das nur unter grossem technischen Aufwand herstellbare Trimethoxyäthan als Ausgangsmaterial und macht die Kondensation zum Acroleinderivat die Verwendung des giftigen Phosgens erforderlich, so dass auch diesem Verfahren erhebliche Schwierigkeiten im Wege stehen.
Es konnte nun gefunden werden, dass sich 2 Sulfanilamido-5-alkoxy-pyrimidine wesentlich einfacher herstellen lassen, wenn man in Verbindungen, in denen das 2-Sulfanilamidopyrimidingerüst bereits vorhanden ist, den Alkoxyrest in 5-Stellung des Pyrimidinkernes einführt. Dies gelingt gemäss vorliegender Erfindung, wenn man 2-(4-Acylamino-benzolsulfonamido)-5-jod-pyrimidin mit Alkalialkoholaten bei erhöhter Temperatur in Gegenwart von geeigneten Katalysatoren umsetzt und die Acylgruppe anschliessend ohne Isolierung des Acylaminoproduktes abspaltet. Durch dieses neue Verfahren können nicht nur die bekannten 5-Alkoxy-pyrimidinsulfonamide, sondern auch neue 2-(Sulfanilamido)-pyrimidine, die in 5-Stellung durch einen Methylglykol-, Äthylglykoloder Propylglykolätherrest substituiert sind, erhalten werden, die ebenfalls als hochwirksame Sulfonamide sehr interessant sind.
Die als Ausgangsmaterial verwendeten p-Acylamino-benzolsulfonamido-5-jod-pyrimidine können in einem einzigen Verfahrensgang aus dem wohlfeilen 2 Sulfanilamido-pyrimidin durch Acylierung, beispielsweise mit Acetanhydrid, in Eisessig und unmittelbar anschliessender Jodierung in guter Ausbeute erhalten werden, so dass die 5-Alkoxypyrimidin-sulfonamide nunmehr in nur 2stufiger Reaktion aus einem handelsüblichen Produkt erhalten werden können.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist demnach ein Verfahren zur Herstellung von Sulfonamiden der Formel I
EMI2.1
in der R einen Methyl-, Äthyl-, Methoxyäthyl-, Athoxyäthyl- oder Propoxyäthylrest bedeutet, das dadurch gekennzeichnet ist, dass ein am Stickstoffatom in p-Stellung acyliertes 2-Sulfanilamido-5-jod-pyrimi- din mit einem Alkoholat der Formel Me-OR in der Me ein Alkalimetall bedeutet und R wie oben definiert ist, in Gegenwart von Kupfer und/oder dessen Verbindungen, wie Oxyde und/oder Salze, bei erhöhter Temperatur umgesetzt und die Acylaminogruppe anschliessend durch Einwirkung von verseifenden Agentien, vorzugsweise wässrigen Alkalihydroxyden, gespaltet wird.
Als Katalysator für die erfindungsgemässe Umsetzung sind metallisches Kupfer in Form von Kupferpulver, Kupfersalze wie Kupfersulfat, Kupferacetat, 2-(N4-Acetylsulfanilamido)-5jodpyrimidin-Kup- fersalz und das Kupfersalz der p-Toluolsulfinsäure, Kupfer-II-oxyd oder Kupferoxydul geeignet. Sowohl das Kupfer als auch die Kupferverbindungen können entweder einzeln oder im Gemisch untereinander eingesetzt werden. In manchen Fällen hat es sich als zweckmässig erwiesen, dem Katalysator ausserdem Eisen-III-oxyd zuzusetzen. Es hat sich gezeigt, dass die Verwendung von Katalysatoren auf Basis Kupfer oxydul besondere Vorteile bringt, da das Produkt reiner anfällt als bei Einsatz von Kupfer oder anderen Kupferverbindungen.
Die Menge an Katalysator kann in weiten Grenzen variieren und hängt auch vom Verteilungsgrad des Katalysators ab. Allgemein kann gesagt werden, dass eine Erhöhung der Katalysatormenge bei gleichbleibender Rührgeschwindigkeit eine Erhöhung der Reaktionsgeschwindigkeit mit sich bringt. Zweckmässigerweise verwendet man bei normalem Verteilungsgrad etwa 5-8 g Kupfer bzw. Kupferverbindungen pro 0,1 Mol Sulfonamid. Bei höherem Verteilungsgrad und höherer Rührgeschwindigkeit, welche letztere ebenfalls die Reaktionsgeschwindigkeit positiv beeinflusst, findet man schon mit etwa t/10 der Katalysatormenge das Auslangen. Die Menge an Kupfer bzw. Kupferverbindungen verringert sich um den entsprechenden Anteil, wenn dem Katalysator Eisen-IIIoxyd beigegeben wird.
Die Reaktion wird bei ausreichend intensiver Rührung und bei Verwendung der oben angeführten Katalysatormengen vorzugsweise bei Temperaturen von 130-1350 C vorgenommen, wobei sich besonders bei der Herstellung des 5-Methoxy- bzw. 5 Äthoxy-pyrimidinsulfonamids der Formel I die Anwendung von erhöhtem Druck, beispielsweise von 8-10 atü, bewährt hat. Unter Einhaltung dieser Bedingungen wird ein Arbeiten im gewöhnlichen Druckkessel unter Dampfbeheizung möglich und der Einsatz von Autoklaven entbehrlich, was bei grösseren Ansätzen und Arbeiten in technischem Massstab als besonderer Vorteil gewertet werden muss.
Für die Umsetzung des Methyl-, Äthyl- und Propylglykolates mit dem N4 - acylierten 2 - (Sulfanil- amido)-5-jodpyrimidin genügt schon ein einfaches Kochen am Rückfluss, wobei Reaktionszeiten von 3-5 Stunden ausreichen. Als geeignete Acylester zur Blockierung der Aminogruppe in 4-Stellung des Sulfonamidringes sind vor allem der Acetylrest und der Carboxyäthylrest zu nennen.
Das aus der erfindungsgemässen Umsetzung des N4-acylierten 2-Sulfanilamido-5-jodpyrimidins mit Alkoholaten anfallende 2-(4'-Acylamino-benzolsulfonamido)-5-alkoxypyrimidin muss anschliessend durch Verseifung in die freie N4-Aminoverbindung übergeführt werden, was am besten durch Einwirkung von Alkalien, vorzugsweise von Natronlauge unter Rückflusskochen, gelingt. Für die Verseifung ist es nicht nötig, die Acylaminoverbindung zu isolieren, vielmehr werden die besten Resultate erzielt, wenn man die Reaktionsmischung, gegebenenfalls nach Abfiltrieren von Kupfer mit starker Natronlauge alkalisch macht und erhitzt. Aus der alkalischen Verseifungslösung wird dann das Sulfonamid durch Ansäuern gewonnen. Es kann durch Lösen in Alkalien, Entfärben mit Tierkohle und Fällen mit Säure weiter gereinigt werden.
Es ist schon seit längerer Zeit bekannt, dass das ebenfalls als lang wirkende Sulfonamid bekannte 6 Sulfanilamido-3-methoxy-pyridazin aus 6-Sulfanilamido-3-chlor-pyridazin durch Umsatz mit Alkalimethylat ohne Katalysator hergestellt werden kann.
Es war jedoch keinesfalls zu erwarten, dass sich diese Reaktionsweise auf die Herstellung von 2-Sulfanilamido-5-alkoxy-pyrimidinen anwenden lässt, da be kannt war, dass Halogene in 5-Stellung des Pyrimidinkernes wesentlich reaktionsträger sind als solche in 3-Stellung des Pyridazinkernes. Tatsächlich war es auch nicht möglich, bei Versuchen zum Austausch von Jod, Brom oder Chlor in 2-Sulfanilamido-5-halogen-pyrimidinen nach den am 6-Sulfanilamido-3chlor-pyridazin beschriebenen Bedingungen auch nur Spuren eines Umsatzes zu erzielen.
Erst die Auffindung der erfindungsgemässen Verfahrensbedingungen, die sich erheblich von dem am Pyridazinsulfonamid bekannten Verfahren unterscheiden und die Wahl von N4-acylierten 2-Sulfanilamido-5-jodpyrimi- dinen als Ausgangsmaterial ermöglichten die direkte Einführung von Alkoxygruppen in das Sulfanilamidopyrimidingerüst.
Die in den Beispielen angegebenen Teile sind Gewichtsteile.
Beispiel 1 :
42 Teile 2-(4'-Acetylaminobenzolsulfonamido)-5jodpyrimidin (hergestellt aus 2-Sulfanilamidopyrimidin durch Behandeln mit Acetanhydrid in Eisessig, Weiterreaktion im gleichen Gefäss mit Jod in Gegenwart von Katalysatoren und anschliessende Isolierung als schwer lösliches Natriumsalz) werden in einem SAS4-Drehstahlautoklaven mit einer Methylatlösung aus 400 Volumteilen Methanol und 7 Teilen Natrium in Gegenwart von 8 Teilen Kupfer-(II)-oxyd 6 Stunden bei 160-1650 C umgesetzt. Anschliessend wird der Katalysator abfiltriert und das Methanol abdestilliert, der Rückstand in 200 Volumteilen 100/obiger Natronlauge aufgenommen und 45 Minuten am Wasserbad auf Temperaturen von 90-100" C erhitzt.
Nach Zusatz von Entfärbungskohle wird die alkalische Lösung abfiltriert und im Filtrat durch Zusatz von Essigsäure das Sulfonamid gefällt. Man erhält so 23 Teile rohes 2-Sulfanilamido-5-methoxypyrimidin, das sind 82,3 O/o der Theorie. Das rohe Sulfonamid kann durch Umfällen aus Natronlauge/Essigsäure gereinigt werden und man erhält 15 Teile Reinprodukt vom Schmelzpunkt 211-2120 C, das entspricht einer Ausbeute von 53,5 O/o der Theorie.
Beispiel 2:
251 Teile 2-(4'-Acetylaminobenzolsulfonamido)5-jod-pyrimidin werden im SAS-Druckgefäss mit einer Lösung von 42,8 Teilen Natrium in 2400 Volumteilen Methanol in Gegenwart von 25 Teilen Kupfer-(II)-oxyd und 25 Teilen Kupferpulver als Katalysator drei Stunden bei 1300 C umgesetzt. Nach Abtrennung des Katalysators und Abdestillieren des Methanols wird der Rückstand mit 2000 Volumteilen 50/oiger Natronlauge 45 Minuten gekocht und das rohe Sulfonamid nach Filtration mit Tierkohle durch Fällen mit Essigsäure gewonnen. Man erhält 128 Teile, das sind 76,4 O/o der Theorie. Nach Umfällen aus Natronlauge 1 Essigsäure erhält man 115 Teile reines 2-Sulfanilamido-5-methoxy-pyrimidin vom Schmelzpunkt 212-2130 C, das entspricht einer Ausbeute von 68,5 O/o der Theorie.
In analoger Weise wird das 2- Sulfanilamido -5- äthoxypyrimidin vom Schmelzpunkt 204-2050 C erhalten.
Beispiel 3:
4,2 Teile 2-(4'-Acetylaminobenzolsulfonamido) 5-jod-pyrimidin werden analog Beispiel 1 in Gegenwart von 0,2 Teilen Kupfer-(II)-oxyd und 0,17 Teilen Eisen-(III)-oxyd mit einer Methylatlösung aus 60 Volumteilen Methanol und 0,7 Teilen Natrium umgesetzt und wie in Beispiel 1 beschrieben aufgearbeitet. Man erhält so 2,4 Teile rohes 2-Sulfanilamido-5methoxypyrimidin, aus dem durch Umfällen 1,7 Teile reines 2- Sulfanilamido -5- methoxypyrimidin vom Schmelzpunkt 211-2120 C erhalten werden. Aus beute 61 O/o der Theorie.
Beispiel 4:
251 Teile 2-(4'-Acetylaminobenzolsulfonamido)5-jod-pyrimidin werden analog Beispiel 2 in Gegenwart von 50 Teilen gelbem Kupferoxydul mit einer Methylatlösung aus 2400 Volumteilen Methanol und 42,8 Teilen Natrium umgesetzt und wie in Beispiel 2 beschrieben aufgearbeitet. Man erhält so 145 Teile rohes 2-Sulfanilamido-5-methoxypyrimidin, aus dem durch Umfällen mit Natronlauge und Essigsäure 91 Teile reines Sulfonamid vom Schmelzpunkt 211 bis 213 C erhalten werden. Ausbeute an Reinprodukt 54,2 /o der Theorie. Die gleiche Umsetzung mit rotem Kupferoxydul anstelle von gelbem liefert reines 2-Sulfanilamido-5-methoxypyrimidin vom Schmelzpunkt 212-213" C in einer Ausbeute von 57 O/o der Theorie.
Beispiel 5:
251 Teile 2-(4'-Acetylaminobenzolsulfonamido)5-jod-pyrimidin werden analog Beispiel 2 in Gegenwart von 25 Teilen Kupferoxydul und 25 Teilen Kupferoxyd mit einer Methylatlösung aus 2400 Volumteilen Methanol und 42,8 Teilen Natrium umge setzt und wie in Beispiel 2 beschrieben aufgearbeitet.
Man erhält so 147 Teile rohes Sulfonamid, aus dem durch Umfällen 90 Teile reines 2-Sulfanilamido-5methoxypyrimidin vom Schmelzpunkt 210-2110 C erhalten werden. Ausbeute an Reinprodukt 53,6 O/o der Theorie.
Beispiel 6:
251 Teile 2-(4'-Acetylaminobenzolsulfonamido) 5jod-pyrimidin werden analog Beispiel 2 in Gegenwart von 15 Teilen Kupferpulver, 15 Teilen Kupferoxyd und 15 Teilen Kupferoxydul mit einer Methylatlösung aus 2400 Volumteilen Methanol und 42,8 Teilen Natrium umgesetzt und analog Beispiel 2 aufgearbeitet. Man erhält so 149 Teile rohes Sulfonamid, aus dem durch Umfällen 114 Teile reines 2-Sulfanilamido-5-methoxypyrimidin vom Schmelzpunkt 207 bis 2090 C erhalten werden. Ausbeute an Reinprodukt 67,8 O/o der Theorie.
Beispiel 7:
84 g 2-(4'-Acetylaminobenzolsulfonamido)-5-jodpyrimidin und 2 g Kupfersulfat (wasserfrei, bei 1200 Celsius getrocknet), werden in einer aus 14 g Natrium in 1,4 1 Methanol bereiteten Methylatlösung 3 Stunden unter Stickstoffatmosphäre auf 1600 C erhitzt.
Nach Abkühlen und Abdestillieren des Methanols, von dem der grösste Teil zurückgewonnen wird, nimmt man in etwa 200 ml Wasser auf und verseift nach Zugabe von so viel 400/oiger Natronlauge, dass der Gehalt an freiem NaOH 10 o/o beträgt, 2 Stunden bei 95" C. Nach Behandeln mit Entfärbungskohle und Filtration wird durch Zugabe von Salzsäure zum Filtrat unter Kühlung bei 5-10" C und gutem Rühren das 2-Sulfanilamido-5-methoxypyrimidin ausge fällt, durch Lösen in 100/obiger Salzsäure, Entfärbung und Rückpufferung mit Natriumacetat werden 40 g an Rohprodukt vom Schmelzpunkt 193-2040 C erhalten. Das sind 71,5 O/o der Theorie.
Durch Umfällen oder Umkristallisieren aus Wasser wird reines 2 Sulfanilamido - 5- methoxypyrimidin vom Schmelzpunkt 210-211" C erhalten.
Ein gleiches Ergebnis resultiert, wenn 2-(4'-Carb äthoxyaminobenzolsulfonamido)-5jod-pyrimidin statt 2- (4'-Acetylaminobenzolsulfonamido)-5-jod-pyrimidin eingesetzt wird.
Beispiel 8:
7,4 g 2-(4'-Acetylaminobenzolsulfonamido)-5 jod- pyrimidin werden zusammen mit 1,1 g 2-(4'-Acetyl aminobenzolsulfonamido) - 5-jod-pyrimidin-Kupfersalz in Methylatlösung aus 1,4 g Natrium und Methanol aufgenommen, mit 120 ml trockenem Methylglykol äther versetzt, das Methanol abdestilliert und anschliessend 4,5 Stunden am Rückiluss gekocht, wobei die festen Anteile schon nach 21/2 Stunden in Lösung gehen. Anschliessend wird das Methylglykol im Vakuum abdestilliert, der Rückstand in Wasser aufgenommen, mit der 10fachen Menge an 105/obiger Natronlauge 2 Stunden gekocht und nach Entfärben mit Tierkohle und Filtration durch Säurezugabe auf pH 6 eingestellt.
Es werden 4,3 g rohes 5-Methylglykol äther-2-sulfanilamido-pyrimidin vom Schmelzpunkt 192-198" C erhalten. Durch Umfällen oder Umlösen aus Aceton steigt der Schmelzpunkt auf 200 bis 2030 C.
Beispiel 9: 7,4 g 2-(4'-Acetylaminobenzolsulfonamido)-5-jodpyrimidin, 1,1 g Kupfersalz, Natriummethylat aus 1,4 g Natrium und Methanol und 120 ml Athylgly- koläther liefern unter ganz analogen Bedingungen zu den vorliegenden Beispielen 4,8 g rohes 5-Sithylgly- koläther-2-sulfanilamidopyrimidin vom Schmelzpunkt 162-171" C, das sind 71 6/6 der Theorie. Nach Umkristallisieren aus Isopropylalkohol steigt der Schmelzpunkt auf 170-172" C.
Auf analoge Weise wird das 5-n-Propylglykol äther-2- sulfanilamidopyrimidin vom Schmelzpunkt 1771800 C erhalten.
Beispiel 10:
28 Teile 2-(4'-Acetylaminobenzolsulfonamido)-5jod-pyrimidin werden analog Beispiel 1 in Gegenwart von 1,4 Teilen Kupferpulver und 1,2 Teilen Eisen (ffi)-oxyd mit einer Methylatlösung aus 400 Volumteilen Methanol und 5 Teilen Natrium umgesetzt und wie in Beispiel 1 beschrieben aufgearbeitet. Man erhält so 16,1 Teile rohes Sulfonamid, aus dem durch Umfällen 9 Teile reines 2-Sulfanilamido-5-methoxypyrimidin vom Schmelzpunkt 212-2130 C erhalten werden. Ausbeute an Reinprodukt 48 /o der Theorie.
Beispiel 11 :
66 Teile 2-(4'-Acetylaminobenzolsulfonamido)-5 jod-pyrimidin werden analog Beispiel 1 in Gegenwart von 2 Teilen Kupferpulver und 2 Teilen p-toluolsulfinsaurem Kupfer mit einer Methylatlösung aus 750 Volumteilen Methanol und 7,5 Teilen Natrium umgesetzt und wie in Beispiel 1 beschrieben aufgearbeitet. Man erhält so 26 Teile rohes Sulfonamid, aus dem durch Umfällen 13 Teile reines 2-Sulfanilamido5 -methoxypyrimidin vom Schmelzpunkt 212-213" Celsius erhalten werden. Ausbeute an Reinprodukt 46,4 /o der Theorie.