Verfahren zur Herstellung von Carbonsäurechloriden der Thiazol- oder Oxazolreihe
Aus der belgischen Patentschrift Nr. 618 751 ist bekannt, dass man Carbonsäurehalogenide von Thiazolen, die in 2-Stellung ein Chloratom und in 4,5-Stellung einen aromatischen Rest ankondensiert enthalten, erhält, wenn man die entsprechenden Carbonsäuren, die in 2-Stellung eine Hydroxy-oder Mercaptogruppe enthalten, mit einem Phosphorsäurechlorid in Gegenwart von wenigstens 0,5 Äquivalenten, bezogen auf die Carbonsäure, eines Formamids bei wenigstens 900 C umsetzt.
Auf Seite 4 dieser Patentschrift ist ausgeführt, dass bei Verwendung von weniger als 0,5 Siquivalen- ten Dimethylformamid, bezogen auf die Carbonsäure, nicht das der Carbonsäure entsprechende, in 2-Stellung chlorierte Säurechlorid sondern das Dithiazolylsulfid- carbonsäurechlorid erhalten wird. Aus diesem Grund sollen wenigstens 1 oder mehr Äquivalente Dimethylformamid für die Herstellung der 2-Chlor-benzthiazolcarbonsäurechloride verwendet werden.
Es ist weiterhin bekannt, dass durch Umsetzung von 2-Mercaptoimidazolen, die am Stickstoff oder Kohlenstoff durch Alkyl- oder Arylreste substituiert sind, mit einer Lösung von Phosgen in einem inerten organischen Lösungsmittel die entsprechenden Bis [imidazyl-(2)]-disuffide erhalten werden (siehe DBP 960 279).
Es wurde nun überraschend gefunden, dass man Carbonsäurechloride der Thiazol-oder Oxazolreihe der Formel
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worin X Sauerstoff oder Schwefel und R und R' Wasserstoff oder einen aliphatischen, cycloaliphatischen, araliphatischen oder aromatischen Rest bedeuten, wobei wenigstens einer der beiden Reste eine Carbon säurechloridgruppe trägt, oder R und R' gemeinsam Glieder eines ankondensierten aromatischen Ringes sein können, der wenigstens eine Carbonsäurechloridgruppe trägt, erhält, wenn man 2-Mercaptothiazol-carbonsäuren oder 2-Mercaptooxazolcarbonsäuren der Formel
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worin R" und R"' Wasserstoff oder einen aliphatischen, cycloaliphatischen, araliphatischen oder aromatischen Rest bedeuten, wobei wenigstens einer der beiden Reste eine Carboxylgruppe trägt,
oder R" und R"' gemeinsam Glieder eines ankondensierten aromatischen Ringes sein können, der wenigstens eine Carboxylgruppe trägt, mit Phosgen bei Temperaturen zwischen etwa 20 und 1500 C in Gegenwart von wasserfreien, inerten Lösungs- und/oder Suspensionsmitteln und in Gegenwart von katalytischen Mengen eines N-disubstituierten Carbonsäureamids umsetzt, das Umsetzungsgemisch gegebenenfalls auf Temperaturen zwischen 60 und 150"C erwärmt und das gebildete Säurechlorid abtrennt.
Als Ausgangsstoffe sind beispielsweise geeignet 2-Mercapto-4-methyl-thiazol-5-carbonsäure, 2-Mercaptobenzthiazol-5-carbonsäure, 2-Mercapto-thiazol4-bzw. 5-carbonsäure, 2-Mercapto-benzthiazol-5- bzw.
6-carbonsäure, 2-Mercapto-benzoxazol-5- bzw. -6-car- bonsäure.
Die in der Formel I angegebenen Reste R und R' können gegebenenfalls auch durch eine oder mehrere, gleiche oder verschiedene, sich gegenüber Säurechloriden inert verhaltenden Gruppen substituiert sein. Solche Substituenten sind z. B. Chlor, Brom, Nitro-, Dialkylamino-, Alkoxy-, Carbalkoxy-, Acylamino- oder Alkylgruppen.
Als Katalysator verwendet man N-disubstituierte Carbonsäureamide, vorzugsweise in Mengen von 0,1 bis 5 Mol o/o bezogen auf die umzusetzende Mercaptocarbonsäure. Es lassen sich z. B. Dimethylformamid, Diäthylformamid, Dimethylacetamid, N-Methylpyrrolidon, N-Sithylenpyrrolidon verwenden.
Die Umsetzung dieser Verbindungen mit Phosgen erfolgt in inerten, wasserfreien Lösungs- oder Verdünnungsmitteln, wie Dioxan, Benzol, Ligroin, Toluol, Chlorbenzol, Chloroform oder Tetrahydrofuran. Die Reaktionstemperatur kann zwischen etwa 20 und 1500 C variiert werden. Zweckmässig arbeitet man bei gewöhnlichem oder erhöhtem Druck. Die obere Temperaturgrenze ist meist durch die Siedetemperatur des Lösungsmittels gegeben.
Da bei der Umsetzung nur gasförmige Abfallprodukte entstehen, ist die Abtrennung der Endprodukte sehr einfach. Nach Entfernung des Lösungsmittels kann das Rohprodukt z. B. durch Destillation oder Kristallisation gereinigt werden. Für viele Zwecke kön- neu sie auch als Rohprodukte direkt weiterverwendet werden.
Die so hergestellten Verbindungen sind wertvolle Zwischenprodukte, insbesondere zur Herstellung von Farbstoffen.
Die in den Beispielen angegebenen Teile sind Gewichtsteile.
Beispiel 1
In eine Mischung von 17,5 Teilen 2-Mercapto4-methyl-thiazol-5-carbonsäure in 90 Teilen Benzol wird nach Zugabe von 0,1 Teilen Dimethylformamid bei 30 bis 350 C so lange Phosgen eingeleitet, bis der Ausgangsstoff in Lösung gegangen ist. Man erhitzt noch eine Stunde auf 60 C unter weiterem Phosgen- einleiten, entfernt den Phosgenüberschuss mit einem Stickstoffstrom und filtriert nach Zugabe von Tierkohle. Aus dem Filtrat wird das Lösungsmittel abdestilliert. Der Rückstand wird unter vermindertem Druck destilliert. Man erhält 18,5 Teile 2-Chlor-4-me thyl-thiazol-5-carbonsäurechlorid mit einem Siedepunkt von 96 bis 990 C bei 11 Torr. Die Ausbeute beträgt 94,4 O/o der Theorie, bezogen auf angewandte 2-Mercapto-4-methyl-thiazol-5-carbonsäure.
Analyse: C5H3C12NOS (196)
Berechnet: C1 36,20/o
Gefunden: C1 36,1 O/o
Beispiel 2
Eine Mischung von 25 Teilen 2-Mercapto-benzoxazol-5-carbonsäure, 150 Teilen Chloroform, 20 Teilen Phosgen und 0,3 Teilen Dimethylformamid wird 1 Stunde bei 0 bis 5 C gerührt. Unter Einleiten von trockenem Phosgen erhitzt man im Laufe einer halben Stunde auf Siedetemperatur und kocht unter ständigem Einleiten von Phosgen 8 Stunden unter Rückfluss.
Überschüssiges Phosgen und Chloroform vertreibt man mit Hilfe von trockenem Stickstoff und kocht den Rückstand mit insgesamt 700 Teilen Ligroin in 5 Portionen aus. Aus den vereinigten Ligroinfiltraten scheiden sich Kristalle ab, die abgesaugt und mit wenig Ligroin gewaschen werden. Es werden 24,6 Teile 2-Chlorbenthiazol-5-oarbonsäurechlorid vom Schmp.
114 bis 1150 C erhalten. Die Ausbeute beträgt 89 O/o der Theorie, bezogen auf angewandte 2-Mercapto-benzoxazol-5-carbonsäure.
Analyse: C8H3Cl2NO2 (216)
Berechnet: C1 32,90/0
Gefunden: C1 32, 0 /o.
In fleicher Weise erhält man das 2-Chlor-benzthi- azol-6-carbonsäurechlorid aus 2-Mercapto-benzthiazol6-carbonsäure.
Beispiel 3
Man bereitet unter Rühren bei 0 C eine Mischung von 10 Teilen 2-Mercaptobenzthiazol-5-carbonsäure, 75 Teilen Chloroform sowie 10 Teilen Phosgen und setzt 0,2 Teile Dimethylformamid zu. Es wird 1 Stunde bei 0 bis 50 C gerührt, dann heizt man in einer Stunde unter ständigem Einleiten eines schwachen Phosgenstromes auf Siedetemperatur und kocht 7 Stunden unter weiterem Phosgeneinleiten unter Rückfluss. Nach Abkühlen auf Raumtemperatur wird das Chloroform zusammen mit noch vorhandenem Phosgen mit trockenem Stickstoff abgetrieben. Der feste weisse Rückstand wird mehrmals mit jeweils 100 Teilen Ligroin ausgekocht. Aus den vereinigten Ligroinfiltraten scheiden sich beim Abkühlen weisse Kristalle ab, die abgesaugt und mit wenig Ligroin gewaschen werden.
Man erhält 8,8 Teile 2-Chlor-benzthiazol-5-carbonsäurechlorid vom Schmelzpunkt 1310 C. Die Ausbeute beträgt 80 O/o der Theorie, bezogen auf angewandte 2-Mercaptobenzthiazol-5-carbonsäure.
Analyse: C8H3C12NOS (220)
Berechnet: C1 32,30/o
Gefunden: C1 31, 9 /o.
Durch Einengen der Ligroinmutterlaugen erhält man weitere 1,1 Teile 2-Chlor-benzthiazol-5-carbonsäurechlorid vom Schmelzpunkt 127 bis 1290 C. In gleicher Weise erhält man aus 2-Mercapto-benzthiazol6-carbonsäure 2-Chlor-benzthiazol-6-carbonsäurechlo- rid.
Process for the preparation of carboxylic acid chlorides of the thiazole or oxazole series
It is known from Belgian patent specification No. 618 751 that carboxylic acid halides of thiazoles which contain a chlorine atom fused in the 2-position and an aromatic radical in the 4,5-position are obtained if the corresponding carboxylic acids which are in the 2-position contain a hydroxyl or mercapto group, with a phosphoric acid chloride in the presence of at least 0.5 equivalent, based on the carboxylic acid, of a formamide at at least 900.degree.
On page 4 of this patent it is stated that when using less than 0.5 siquivalents of dimethylformamide, based on the carboxylic acid, not the acid chloride corresponding to the carboxylic acid and chlorinated in the 2-position but the dithiazolylsulfide carboxylic acid chloride is obtained. For this reason, at least 1 or more equivalents of dimethylformamide should be used for the preparation of the 2-chloro-benzothiazolecarboxylic acid chlorides.
It is also known that by reacting 2-mercaptoimidazoles, which are substituted on the nitrogen or carbon by alkyl or aryl radicals, with a solution of phosgene in an inert organic solvent, the corresponding bis [imidazyl- (2)] disuffides are obtained (see DBP 960 279).
It has now surprisingly been found that carboxylic acid chlorides of the thiazole or oxazole series of the formula
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wherein X is oxygen or sulfur and R and R 'are hydrogen or an aliphatic, cycloaliphatic, araliphatic or aromatic radical, where at least one of the two radicals carries a carboxylic acid chloride group, or R and R' together can be members of a fused aromatic ring which has at least carries a carboxylic acid chloride group when 2-mercaptothiazole-carboxylic acids or 2-mercaptooxazole-carboxylic acids of the formula are obtained
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where R "and R" 'are hydrogen or an aliphatic, cycloaliphatic, araliphatic or aromatic radical, at least one of the two radicals bearing a carboxyl group,
or R "and R" 'together can be members of a fused aromatic ring bearing at least one carboxyl group, with phosgene at temperatures between about 20 and 1500 C in the presence of anhydrous, inert solvents and / or suspending agents and in the presence of catalytic amounts of an N-disubstituted carboxamide, the reaction mixture is optionally heated to temperatures between 60 and 150 ° C. and the acid chloride formed is separated off.
Suitable starting materials are, for example, 2-mercapto-4-methyl-thiazole-5-carboxylic acid, 2-mercaptobenzothiazole-5-carboxylic acid, 2-mercapto-thiazole-4 or. 5-carboxylic acid, 2-mercapto-benzothiazole-5- or
6-carboxylic acid, 2-mercapto-benzoxazole-5- or -6-carboxylic acid.
The radicals R and R ′ given in formula I can optionally also be substituted by one or more, identical or different groups which are inert towards acid chlorides. Such substituents are e.g. B. chlorine, bromine, nitro, dialkylamino, alkoxy, carbalkoxy, acylamino or alkyl groups.
The catalyst used is N-disubstituted carboxamides, preferably in amounts of 0.1 to 5 mol o / o based on the mercaptocarboxylic acid to be reacted. It can be z. B. use dimethylformamide, diethylformamide, dimethylacetamide, N-methylpyrrolidone, N-sithylenepyrrolidone.
These compounds are reacted with phosgene in inert, anhydrous solvents or diluents such as dioxane, benzene, ligroin, toluene, chlorobenzene, chloroform or tetrahydrofuran. The reaction temperature can be varied between about 20 and 1500.degree. It is best to work with normal or increased pressure. The upper temperature limit is usually given by the boiling point of the solvent.
Since only gaseous waste products are produced during the conversion, the separation of the end products is very easy. After removing the solvent, the crude product can e.g. B. be purified by distillation or crystallization. For many purposes they can now also be used directly as raw products.
The compounds produced in this way are valuable intermediates, especially for the production of dyes.
The parts given in the examples are parts by weight.
example 1
In a mixture of 17.5 parts of 2-mercapto4-methyl-thiazole-5-carboxylic acid in 90 parts of benzene, after addition of 0.1 part of dimethylformamide, phosgene is passed at 30 to 350 ° C. until the starting material has dissolved. The mixture is heated for a further hour at 60 ° C. while further passing in phosgene, the excess phosgene is removed with a stream of nitrogen and, after the addition of animal charcoal, it is filtered. The solvent is distilled off from the filtrate. The residue is distilled under reduced pressure. 18.5 parts of 2-chloro-4-methylthiazole-5-carboxylic acid chloride with a boiling point of 96 to 990 ° C. at 11 torr are obtained. The yield is 94.4% of theory, based on the 2-mercapto-4-methyl-thiazole-5-carboxylic acid used.
Analysis: C5H3C12NOS (196)
Calculated: C1 36.20 / o
Found: C1 36.1 O / o
Example 2
A mixture of 25 parts of 2-mercapto-benzoxazole-5-carboxylic acid, 150 parts of chloroform, 20 parts of phosgene and 0.3 part of dimethylformamide is stirred at 0 to 5 ° C. for 1 hour. While passing in dry phosgene, the mixture is heated to boiling temperature over the course of half an hour and refluxed for 8 hours with constant passing in of phosgene.
Excess phosgene and chloroform are driven off with the aid of dry nitrogen and the residue is boiled with a total of 700 parts of ligroin in 5 portions. Crystals separate from the combined ligroin filtrates, which are filtered off with suction and washed with a little ligroin. There are 24.6 parts of 2-chlorobenthiazole-5-oarboxylic acid chloride of mp.
114 to 1150 C. The yield is 89% of theory, based on the 2-mercapto-benzoxazole-5-carboxylic acid used.
Analysis: C8H3Cl2NO2 (216)
Calculated: C1 32.90 / 0
Found: C1 32.0 / o.
The 2-chloro-benzothiazole-6-carboxylic acid chloride is obtained in a similar manner from 2-mercapto-benzothiazole-6-carboxylic acid.
Example 3
A mixture of 10 parts of 2-mercaptobenzothiazole-5-carboxylic acid, 75 parts of chloroform and 10 parts of phosgene is prepared with stirring at 0 ° C. and 0.2 part of dimethylformamide is added. The mixture is stirred at 0 ° to 50 ° C. for 1 hour, then heated to boiling temperature in one hour with the constant introduction of a weak stream of phosgene and refluxed for 7 hours with further introduction of phosgene. After cooling to room temperature, the chloroform, together with any phosgene still present, is driven off with dry nitrogen. The solid white residue is boiled several times with 100 parts of ligroin each time. White crystals separate out from the combined ligroin filtrates on cooling, which are filtered off with suction and washed with a little ligroin.
8.8 parts of 2-chloro-benzothiazole-5-carboxylic acid chloride with a melting point of 1310 ° C. are obtained. The yield is 80% of theory, based on the 2-mercaptobenzothiazole-5-carboxylic acid used.
Analysis: C8H3C12NOS (220)
Calculated: C1 32.30 / o
Found: C1 31.9 / o.
Concentration of the ligroin mother liquors gives a further 1.1 parts of 2-chloro-benzothiazole-5-carboxylic acid chloride with a melting point of 127 to 1290 C. In the same way, 2-chloro-benzothiazole-6-carboxylic acid chloride is obtained from 2-mercapto-benzthiazole-6-carboxylic acid. rid.