Verfahren zur Herstellung alkylsubstituierter Phenothiazine Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung alkylsubstituierter Phenothiazine der Formel
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worin R1 und R2 je eine gleiche Alkylgruppe mit 4 bis 8 Kohlenstoffatomen oder R, Wasserstoff und R2 einen Alkylrest mit 4 bis 8 Kohlenstoffatomen bedeuten, dadurch gekennzeichnet,
dass Phenothiazin mit einem 1- und/oder 2-Alkylen, das im Molekül die gleiche Anzahl Kohlenstoffatome aufweist wie der Rest R., in Gegenwart von Schwefelsäure, Phosphorsäure, einer organischen Sulfonsäure, einem Dialkylsulfat oder einem Gemisch aus zwei oder mehreren dieser Verbin dungen als Katalysator, umgesetzt wird.
Man verwendet dabei vorzugsweise reines Pheno- thiazin, das praktisch frei ist von freiem Schwefel und einen sehr geringen Jodgehalt aufweist.
Erfindungsgemäss verwendbare 1-Alkylene sind bei spielsweise 1-Buten, 1-Penten, 1-Hexen, 1-Hepten, 1-Octen, Isobutylen, 2-Methyl-l-buten, 2-Methyl- 1-penten und 2,4,4-Trimethyl-l-penten. Da sich im all gemeinen Gemische von isomeren 1- und 2-Alkylpheno- beispielsweise Diisobutylen,
zum gleichen Alkylpheno- thiazin umsetzen lassen, verwendet man in dem erfin- dungsgemässen Verfahren vorzugsweise Gemische aus einem 1- und einem 2-Alkylen, beispielsweise Isopen- ten (hauptsächlich bestehend aus 2-Methyl-l-buten), Diisobutylen (ein Gemisch aus 2,4,4-Trimethyl-l-pen- ten und 2,4,4-Trimethyl-2-penten),
und ein Propylen- Dimeres (im wesentlichen bestehend aus 2-Methyl- 1-penten).
Das Ausmass der Alkylierung des Phenothiazinmo- leküls hängt von dem Verhältnis von Phenothiazin zu Alkylen ab. Verwendet man äquimolare Mengen von Phenothiazin und Alkylen oder einen molaren über schuss an Phenothiazin,
so erhält man einen grösseren Anteil an Monoalkyl-phenothiazin und einen kleineren Anteil an Dialkyl-phenothiazin. Umgekehrt führt ein molarer Überschuss an Alkylen zu einem grösseren Anteil an Dialkyl-phenothiazin und einem kleineren Anteil an Monoalkyl-phenothiazin. Das Verhältnis von Alkylen zu Phenothiazin kann bei der Ausführung des erfindungsgemässen Verfahrens so eingestellt werden,
dass man jeden gewünschten Überschuss von Mono- oder Dialkyl-phenothiazin erhält; vorzugsweise werden jeweils 1 bis Mol Alkylen mit 1 Mol Phenothiazin umgesetzt.
Die als Katalysator verwendete Schwefelsäure kann beispielsweise konzentrierte Schwefelsäure, Oleum oder eine wässrige Lösung der Säure sein. Vorzugsweise verwendet man jedoch das Monohydrat der Schwefel säure, d. h. ein äquimolares Gemisch von H.,S04 und Wasser. Dient Phosphorsäure als Katalysator, so kann es sich beispielsweise um Ortho-Phosphorsäure oder um eine wässrige Lösung davon, beispielsweise ein äquimolares Gemisch von HsP04 und Wasser han deln.
Die als Katalysator verwendbare organische Sul- fonsäure ist vorzugsweise eine aliphatische, eine alicy- clische oder eine aromatische Sulfonsäure, wie beipiels- weise Methan- oder Äthansulfonsäure, Camphersulfon- säure, Benzolsulfonsäure, p-Toluolsulfonsäure, Naph- thalin-1,5-disulfonsäure, Napthalin-2,
7-disulfonsäure oder Napthalin-1,8-disulfonsäure. Die im erfindungsge- mässen Verfahren verwendbare organische Sulfonsäure kann die wasserfreie Verbindung oder das entspre chende Monohydrat sein. Wie erwähnt, wird das erfin- dungsgemässe Verfahren vorzugsweise mit reinem Phe- nothiazin durchgeführt. Verwendet man jedoch un reines Phenothiazin, das Schwefel oder Jod enthält, so wird vorteilhaft eine organische Sulfonsäure als Katalysator eingesetzt.
Die Alkylgruppen des in dem erfindungsgemässen Verfahren als Katalysator verwendbaren Dialkyl-sulfats weisen vorzugsweise ein bis vier Kohlenstoffatome auf. Beispiele solcher Katalysatoren sind Dimethylsulfat, Diäthylsulfat, Di-n-propylsulfat, Diisopropylsulfat oder Di-n-butylsulfat.
Die in dem erfindungsgemässen Verfahren verwendete Menge Katalysator kann stark variiert werden und richtet sich zumindest teilweise nach der Art des umzu setzenden Alkylens. Vorteilhaft liegt sie bei<B>0,01</B> bis 1,5 Mol Katalysator pro Mol Phenothiazin, wobei ein Ver hältnis von 0,1 bis 0,5 Mol Katalysator pro Mol Phe- nothiazin. bevorzugt wird.
Das erfindungsgemässe Verfahren wird vorzugs weise in einem Lösungsmittel durchgeführt, wie bei spielsweise in flüssigem Alkylen, das im 17berschuss über die zur Alkylierung des Phenothiazins benötigte stöchiometrische Menge eingesetzt wird oder in einem unter den Reaktionsbedingungen praktisch inerten Lösungsmittel, wie beispielsweise n-Heptan Isooctan,
Petroläther oder Tetrachloräthan. Das Verfahren kann gewünschtenfalls in einer inerten Atmosphäre, z. B. unter Stickstoff, durchgeführt werden. Der Druck kann eine Atmosphäre oder höher sein. Die Temperatur liegt vorzugsweise im Bereich von 50 bis 200 C und vorteilhaft zwischen 80 bis 150 C.
Statt das Alkylen dem Phenothiazin in Gegenwart eines Katalysators der vorstehend definierten Art bei zufügen, kann man es gewünschtenfalls auch in situ aus dem entsprechenden tertiären Alkanol herstellen.
Will man beispielsweise nach dem erfindungsgemässen Verfahren ein tertiäres Butyl-phenothiazin herstellen, so kann dem Reaktionsgemisch tertiäres Butanol als Ausgangsverbindung für das Isobutylen zugegeben werden, vorzugsweise in einer Menge von 2 Mol tert. Butanol pro Mol Phenothiazin. Man erhält so ein Pro dukt, das hauptsächlich aus Mono-tert.butylphenothia- zin besteht.
Das Mono- oder Dialkyl-phenothiazin kann aus dem Reaktionsprodukt des erfindungsgemässen Ver fahrens nach üblichen Methoden isoliert werden, bei spielsweise durch fraktionierte Kristallisation und an- schliessende Umkristallisierung. Man kann aber auch das nach dem erfindungsgemässen Verfahren erhält liche Rohprodukt, welches das Mono- und Dialkyl- phenothiazin sowie nicht umgesetztes Phenothiazin ent hält,
durch Abfiltrieren oder Abdestillieren der über schüssigen Reaktionspartner isolieren. Die erfindungs gemäss herstellbaren reinen Alkylphenothiazine oder das rohe Produktgemisch eignen sich sehr gut als Anti- oxydantien oder Zwischenprodukte für die Herstellung anderer heterocyclischer organischer Verbindungen. Die Alkylphenothiazine stellen ausserdem wertvolle Bestandteile von Schmiermitteln oder anderen Maschi nenflüssigkeiten, insbesondere von synthetischen, auf Esterbasis zubereiteten Stoffzusammenstellungen dar.
Die folgenden Beispiele dienen der näheren Erläu terung der Erfindung. Wenn nicht anders angegeben, beziehen sich darin Teile und Prozente auf das Ge wicht. Gewichtsteile verhalten sich zu Volumteilen wie Kilogramm zu Litern. Die Temperaturen sind in Celsius graden angegeben.
<I>Beispiel 1</I> In einem Reaktionsgefäss gibt man zu einem Ge misch aus 5,8 Teilen Monohydrat der Schwefelsäure und 99,6 Teilen Phenothiazin soviel Diisobutylen, dass eine Paste entsteht, die sich rühren lässt. Dann wird ein kontinuierlicher Stickstoffstrom in das Reaktions- gefäss eingeleitet, dessen Inhalt unter Rühren auf 106 erhitzt wird, während im Verlauf von 3 Stunden die Menge an Diisobutylen auf 224,4 Teile erhöht wird.
Das Reaktionsgemisch wird dann weitere 21 Stunden unter Rühren am Rückflusskühler gekocht, wobei die maximale Temperatur 116 beträgt. Bei dieser Tempe ratur wird ein überschuss von 10o/oiger wässriger Natriumhydroxydlösung beigefügt, wobei die Farbe des Reaktionsgemisches von einem tiefen Scharlachrot in Grün übergeht. Dann werden noch 224,4 Teile Diiso- butylen beigefügt. Das Gemisch wird weitere 15 Minu ten bei 85 gerührt und hierauf wird die wässrige Natriumhydroxydschicht entfernt.
Nach Waschen mit Wasser wird die organische Schicht unter Rühren ge kühlt.
Das sich abscheidende Produkt, 3,7-Di-tert.octyl- phenothiazin, wird abfiltriert und mit Methanol verrie ben. Man erhält .so<B>127</B> Teile der Verbindung in Form graugrüner Kristalle, die einen Schmelzpunkt von 163 bis 165 besitzen und einer Ausbeute von 60 % der Theorie entsprechen.
Nach Umkristallisieren aus Petroläther (Siedepunkt l00 bis 120 ) besitzt das ge reinigte Produkt einen Schmelzpunkt von 167-168 .
Wiederholt man das in vorstehendem Beispiel be schriebene Verfahren, verwendet jedoch unter sonst gleichen Reaktionsbedingungen und Aufarbeitungsme- thoden anstelle von Diisobutylen je eines der folgenden Alkylene, so erhält man die entsprechenden 3,7-Dial- kylphenothiazine: Isobutylen, 2-Methyl-l-buten, 2- Methyl-l-penten und 2,4,4-Trimethyl-l-penten.
<I>Beispiel 2</I> In dem in Beispiel 1 beschriebenen Verfahren wer den 99,6 Teile Phenothiazin, 4,9 Teile konzentrierte Schwefelsäure (spez. Gew. 1,84 und 224,4 Teile Diisobutylen eingesetzt. Zunächst werden 50 Teile des Diisobutylens in einem Reaktionsgefäss einem Gemisch aus Phenothiazin und konzentrierter Schwefelsäure zugegeben, so dass eine Paste entsteht, die sich rühren lässt.
Das erhaltene Gemisch wird unter Stickstoff am Rückflusskühler zum Sieden erhitzt, und im Verlauf von 612 Stunden wird das übrige Diisobutylen beige fügt, während der Inhalt des Reaktionsgefässes auf <B>108-111'</B> gehalten wird. Das Gemisch wird anschlies- send weitere 171/2 Stunden unter Rückfluss gekocht. Nach dieser Zeit beträgt die Temperatur 118 .
Bei die ser Temperatur werden 200 Volumteile l0o/oige wäss rige Natriumhydroxydlösung und 224,4 Teile Diisobu- tylen beigefügt. Die Mischung wird gerührt und auf 85 erhitzt und die untere wässrige Schicht entfernt. Die organische Schicht wird bei 85 mit Wasser gewa schen, dann gerührt und gekühlt.
Das sich in Form feiner Kristalle abscheidende Produkt wird abfiltriert und mit Methanol gewaschen. Man erhält so 140 Teile 3,7-Di-tert.octyl-phenothiazin, das einen Schmelzpunkt von 163-165 aufweist und einer Ausbeute von 66 % der Theorie entspricht. Nach Umkristallisieren aus Petroläther (Siedepunkt 100 bis 120 )
erhöht sich der Schmelzpunkt auf 167-168 .
<I>Beispiel 3</I> Ein Gemisch aus 99,6 Teilen Phenothiazin, <B>11,6</B> Tei len Monohydrat der Schwefelsäure und 22,4 Teilen Diisobutylen wird 24 Stunden unter Rückfluss erhitzt. Zu Ende der Reaktion beträgt die Temperatur 110 . Bei dieser Temperatur wird eine weitere Menge von 224,4 Teilen Diisobutylen zugefügt und das Reaktions gemisch bei 80 bis 85 mit Wasser, dann mit 100 Teilen 3o/oigem wässrigem Natriumcarbonat und schliesslich wiederum mit Wasser gewaschen.
Aus der gewaschenen Diisobutylenlösung scheidet sich beim Kühlen das Pro dukt in Form feiner Kristalle ab, die filtriert, mit Methanol gewaschen und dann im Ofen getrocknet werden. Man erhält so 153,2 Teile 3,7-Di-tert.octyl- phenothiazin mit einem Schmelzpunkt von 166 bis 167 , was einer Ausbeute von 72,4 % der Theorie ent- spricht.
<I>Beispiel 4</I> Ein Gemisch aus 99,6 Teilen Phenothiazin, 224,4 Teilen Diisobutylen und 11,6 Teilen Ortho-Phosphor- säure wird 24 Stunden unter Rückfluss erhitzt. Nach dieser Zeit lässt sich anhand der Dünnschichtchroma- tographie ein Gemisch aus 3-Mono-tert.octyl-pheno- thiazin, 3,7-Di-tert.octyl-phenothiazin und einer gerin gen Menge nicht umgesetztem Phenothiazin nachwei sen.
<I>Beispiel</I> S Ein Gemisch aus 99,6 Teilen Phenothiazin von hohem Reinheitsgrad, 224,4 Teilen Diisobutylen und 19,0 Teilen Monohydrat der p-Toluolsulfonsäure wird 10 Stunden unter Rückfluss erhitzt. Die Rückflusstem- peratur beträgt zu Beginn 99 und zu Ende der Reak tion maximal 115 .
Bei dieser Temperatur wird eine weitere Menge von 336,6 Teilen Diisobutylen dem Reaktionsgemisch beigefügt, das dann bei<B>85'</B> mit 100 Teilen Wasser, 100 Teilen 3%igem wässrigem Natri- umhydroxyd und schliesslich mit 100 Teilen Wasser gewaschen wird. Aus dem gewaschenen Reaktionsge misch scheidet sich beim Abkühlen das Produkt in Form feiner Kristalle ab, die filtriert, zweimal mit 40 Teilen Diisobutylen gewaschen und im Ofen getrocknet werden.
Man erhält so 165 Teile 3,7-Di-tert.-octyl- phenothiazin, die einen Schmelzpunkt von 167-168 besitzen und einer Ausbeute von 77,9 % der Theorie entsprechen.
<I>Beispiel 6</I> Ein Gemisch aus 79,7 Teilen Phenothiazin, das 0,3-0,4 % Jod enthält, 179;5 Teilen Diisobutylen und 15,2 Teilen Monohydrat der p-Toluolsulfonsäure wird 10 Stunden unter Rückfluss erhitzt. Die Rückflusstem- peratur beträgt 97 und steigt bis zu einer Endtempe- ratur von 114 . Im übrigen verfährt man, wie in Bei spiel 1 beschrieben.
Man erhält so 122 Teile 3,7-Di- tert.octyl-phenothiazin mit einem Schmelzpunkt von 167-168 , was einer Ausbeute von 72 % der Theorie entspricht.
<I>Beispiel 7</I> Ein Gemisch aus 79,7 Teilen Phenothiazin von hohem Reinheitsgrad, 179,5 Teilen Diisobutylen, 7,6 Teilen Monohydrat der p-Toluolsulfonsäure und 4,6 Teilen Monohydrat der Schwefelsäure wird 10 Stunden unter Rückfluss erhitzt. Die Rückflusstemperatur be trägt zu Beginn 100 und steigt bis auf eine Endtempe- ratur von 115 . Im übrigen verfährt man, wie in Bei spiel 1 beschrieben.
Man erhält so 132 Teile 3,7-Di- tert.octyl-phenothiazin vom Schmelzpunkt 167-l68 , entsprechend einer Ausbeute von 78 % der Theorie. <I>Beispiel 8</I> Ein Gemisch aus 39,8 Teilen Phenothiazin von hohem Reinheitsgrad, 89,6 Teilen Diisobutylen und 6,3 Teilen Benzolsulfonsäure wird 6 Stunden unter Rückfluss erhitzt.
Die anfängliche Rückflusstemperatur beträgt 99 und steigt bis zum Ende der Reaktion auf maximal 110 . Das Reaktionsgemisch wird gekühlt, in Äther aufgenommen und mit wässriger Natriumhydro- xydlösung und anschliessend mit Wasser gewaschen, bis Lackmuspapier neutrale Reaktion anzeigt. Nach dem Trocknen über Natriumsulfat wird die Ätherlö sung filtriert und das Lösungsmittel abgedampft. Beim Kühlen scheidet sich das Produkt in Form feiner Kri stalle ab, die abfiltriert und zweimal mit Diisobutylen gewaschen werden.
Man erhält so 43 Teile 3,7-Di-tert. octyl-phenothiazin mit einem Schmelzpunkt von 167 bis 168', entsprechend einer Ausbeute von 50,8 % der Theorie.
<I>Beispiel 9</I> Man verfährt, wie in Beispiel 8 beschrieben, ersetzt jedoch die Benzolsulfonsäure durch 3,8 Teile Methan- sulfonsäure. Auf diese Weise erhält man 43 Teile 3,7-Di-tert.octyl-phenothiazin, entsprechend einer Aus- beute von 50,8 % der Theorie. <I>Beispiel 10</I> Man verfährt, wie in Beispiel 8 beschrieben,
ver wendet jedoch anstelle von Benzolsulfonsäure 20 Teile D-Camphersulfonsäure. Die gesamte Reaktionszeit be trägt 24 Stunden, die Temperatur zu Ende der Reak- tions 110 .
Man erhält so 49 Teile 3,7-Di-tert.octyl- phenothiazin mit einem Schmelzpunkt von 167-168 , was einer Ausbeute von 58,8 % der Theorie entspricht. <I>Beispiel 11</I> Ein Gemisch aus 39,8 Teilen Phenothiazin, 29,6 Teilen tert. Butylalkohol und 63,
3 Teilen Benzolsul- fonsäure wird 5 Stunden unter Rühren am Rückfluss- kühler gekocht, dann mit heisser 10%iger Natriumhy- droxydlösung und mit heissem Wasser gewaschen und durch Destillation vom Lösungsmittel befreit.
Der feste Rückstand wird aus Petroläther (Siedepunkt 60 bis 80 ) und anschliessend aus Äthanol umkristallisiert und ergibt 26 Teile 3-Mono-tert.butyl-phenothiazin vom Schmelzpunkt 155 , was einer Ausbeute von 50,9 % der Theorie entspricht. Das Produkt hat fol- gende Elementaranalyse (Gewichtsprozent):
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Gefunden <SEP> Berechnet <SEP> (C1oH17NS)
<tb> Kohlenstoff <SEP> 75,271/o <SEP> 75,27%
<tb> Wasserstoff <SEP> <B>6,790/9</B> <SEP> 6;71 <SEP> %
<tb> Stickstoff <SEP> 5,3211/o <SEP> 5,491/o
<tb> Schwefel <SEP> 12,78% <SEP> 12,53 <SEP> 0/0 <I>Beispiel 12</I> Ein Gemisch von 99,6 Teilen Phenothiazin, 224,4 Teilen Diisobutylen und 12,6 Teilen Dimethylsulfat wird 12 Stunden unter Rückfluss erhitzt. Zu Ende die ser Zeit beträgt die Reaktionstemperatur 110 .
Bei die ser Temperatur wird eine weitere Menge von 224,4 Teilen Diisobutylen beigefügt und das Reaktionsge misch anschliessend bei 80 bis 85 mit Wasser, 100 Teilen 2-n. wässriger Natriumhydroxydlösung und schliesslich wiederum mit Wasser gewaschen. Aus der gewaschenen Diisobutylenlösung scheidet sich beim Abkühlen das Produkt in Form feiner Kristalle ab, die abfiltriert, mit 50 warmem Petroläther gewaschen und im Ofen getrocknet werden.
Man erhält so 70 Teile 3,7-Di-tert.octyl-phenothiazin vom Schmelzpunkt 167 , entsprechend einer Ausbeute von 33,3 % der Theorie.
Wiederholt man das im vorstehenden Beispiel be schriebene Verfahren, verwendet jedoch anstelle von Dimethylsulfat Diäthylsulfat, Di-n-propylsulfat, Diiso- propylsulfat oder Di-n-butylsulfat, während die Reak- tionsbedingungen und Aufarbeitungsmethoden ansonst im wesentlichen gleich bleiben, so .erhält man 3,
7-Di- tert.octyl-phenothiazin in ähnlicher Ausbeute.
Process for the preparation of alkyl-substituted phenothiazines The present invention relates to a process for the preparation of alkyl-substituted phenothiazines of the formula
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wherein R1 and R2 each represent an identical alkyl group with 4 to 8 carbon atoms or R, hydrogen and R2 an alkyl radical with 4 to 8 carbon atoms, characterized in that
that phenothiazine with a 1- and / or 2-alkylene, which has the same number of carbon atoms in the molecule as the radical R., in the presence of sulfuric acid, phosphoric acid, an organic sulfonic acid, a dialkyl sulfate or a mixture of two or more of these compounds as a catalyst.
Pure phenothiazine, which is practically free from free sulfur and has a very low iodine content, is preferably used.
1-alkylenes which can be used according to the invention are, for example, 1-butene, 1-pentene, 1-hexene, 1-heptene, 1-octene, isobutylene, 2-methyl-1-butene, 2-methyl-1-pentene and 2,4, 4-trimethyl-1-pentene. Since in all common mixtures of isomeric 1- and 2-alkylpheno- for example diisobutylene,
allow to react to the same alkylphenothiazine, one uses in the inventive method preferably mixtures of a 1- and a 2-alkylene, for example isopten (mainly consisting of 2-methyl-1-butene), diisobutylene (a mixture of 2,4,4-trimethyl-1-pentene and 2,4,4-trimethyl-2-pentene),
and a propylene dimer (consisting essentially of 2-methyl-1-pentene).
The extent of alkylation of the phenothiazine molecule depends on the ratio of phenothiazine to alkylene. If equimolar amounts of phenothiazine and alkylene or a molar excess of phenothiazine are used,
in this way a larger proportion of monoalkylphenothiazine and a smaller proportion of dialkylphenothiazine are obtained. Conversely, a molar excess of alkylene leads to a larger proportion of dialkylphenothiazine and a smaller proportion of monoalkylphenothiazine. The ratio of alkylene to phenothiazine can be adjusted when carrying out the process according to the invention so that
that any desired excess of mono- or dialkyl-phenothiazine is obtained; preferably in each case from 1 to mol of alkylene are reacted with 1 mol of phenothiazine.
The sulfuric acid used as a catalyst can be, for example, concentrated sulfuric acid, oleum or an aqueous solution of the acid. Preferably, however, the monohydrate of sulfuric acid is used, d. H. an equimolar mixture of H., SO4 and water. If phosphoric acid is used as the catalyst, it can be, for example, orthophosphoric acid or an aqueous solution thereof, for example an equimolar mixture of HsP04 and water.
The organic sulfonic acid which can be used as a catalyst is preferably an aliphatic, an alicyclic or an aromatic sulfonic acid, such as, for example, methane or ethanesulfonic acid, camphorsulfonic acid, benzenesulfonic acid, p-toluenesulfonic acid, naphthalene-1,5-disulfonic acid , Naphthalene-2,
7-disulfonic acid or naphthalene-1,8-disulfonic acid. The organic sulfonic acid which can be used in the process according to the invention can be the anhydrous compound or the corresponding monohydrate. As mentioned, the method according to the invention is preferably carried out with pure phenothiazine. However, if un pure phenothiazine containing sulfur or iodine is used, an organic sulfonic acid is advantageously used as a catalyst.
The alkyl groups of the dialkyl sulfate which can be used as catalyst in the process according to the invention preferably have one to four carbon atoms. Examples of such catalysts are dimethyl sulfate, diethyl sulfate, di-n-propyl sulfate, diisopropyl sulfate or di-n-butyl sulfate.
The amount of catalyst used in the process according to the invention can be varied widely and depends at least in part on the type of alkylene to be converted. It is advantageously from 0.01 to 1.5 mol of catalyst per mole of phenothiazine, with a ratio of 0.1 to 0.5 mol of catalyst per mole of phenothiazine. is preferred.
The inventive method is preferably carried out in a solvent, such as, for example, in liquid alkylene, which is used in excess of the stoichiometric amount required for the alkylation of the phenothiazine, or in a solvent that is practically inert under the reaction conditions, such as n-heptane isooctane,
Petroleum ether or tetrachloroethane. The process may, if desired, be carried out in an inert atmosphere, e.g. B. under nitrogen. The pressure can be one atmosphere or higher. The temperature is preferably in the range from 50 to 200 C and advantageously between 80 to 150 C.
Instead of adding the alkylene to the phenothiazine in the presence of a catalyst of the type defined above, it can, if desired, also be prepared in situ from the corresponding tertiary alkanol.
If, for example, a tertiary butylphenothiazine is to be prepared by the process according to the invention, tertiary butanol can be added to the reaction mixture as the starting compound for the isobutylene, preferably in an amount of 2 mol tert. Butanol per mole of phenothiazine. This gives a product which mainly consists of mono-tert-butylphenothiazine.
The mono- or dialkyl-phenothiazine can be isolated from the reaction product of the process according to the invention by customary methods, for example by fractional crystallization and subsequent recrystallization. However, the crude product obtained by the process according to the invention, which contains the mono- and dialkylphenothiazine and unreacted phenothiazine, can also be used,
isolate by filtering off or distilling off the excess reactants. The pure alkylphenothiazines which can be prepared according to the invention or the crude product mixture are very suitable as antioxidants or intermediates for the preparation of other heterocyclic organic compounds. The alkylphenothiazines are also valuable components of lubricants or other machine fluids, especially of synthetic, ester-based compositions of substances.
The following examples serve to explain the invention in greater detail. Unless otherwise stated, parts and percentages are based on weight. Parts by weight are related to parts by volume as kilograms are to liters. The temperatures are given in degrees Celsius.
<I> Example 1 </I> In a reaction vessel, sufficient diisobutylene is added to a mixture of 5.8 parts of monohydrate of sulfuric acid and 99.6 parts of phenothiazine to produce a paste that can be stirred. A continuous stream of nitrogen is then passed into the reaction vessel, the contents of which are heated to 106 with stirring, while the amount of diisobutylene is increased to 224.4 parts over the course of 3 hours.
The reaction mixture is then boiled for a further 21 hours on the reflux condenser with stirring, the maximum temperature being 116. At this temperature, an excess of 10% aqueous sodium hydroxide solution is added, the color of the reaction mixture changing from a deep scarlet red to green. Then 224.4 parts of diisobutylene are added. The mixture is stirred for a further 15 minutes at 85 and the aqueous sodium hydroxide layer is then removed.
After washing with water, the organic layer is cooled while stirring.
The product which separates out, 3,7-di-tert.octylphenothiazine, is filtered off and triturated with methanol. Thus 127 parts of the compound are obtained in the form of gray-green crystals which have a melting point of 163 to 165 and a yield of 60% of theory.
After recrystallization from petroleum ether (boiling point 100 to 120) the purified product has a melting point of 167-168.
If the process described in the above example is repeated, but using one of the following alkylenes instead of diisobutylene under otherwise identical reaction conditions and work-up methods, the corresponding 3,7-dialkylphenothiazines are obtained: isobutylene, 2-methyl-1- butene, 2-methyl-1-pentene and 2,4,4-trimethyl-1-pentene.
<I> Example 2 </I> In the process described in Example 1, 99.6 parts of phenothiazine, 4.9 parts of concentrated sulfuric acid (specific weight 1.84 and 224.4 parts of diisobutylene are used. 50 parts are first used of the diisobutylene is added to a mixture of phenothiazine and concentrated sulfuric acid in a reaction vessel, so that a paste is formed that can be stirred.
The mixture obtained is heated to the boil under nitrogen on a reflux condenser, and the remaining diisobutylene is added over the course of 612 hours while the contents of the reaction vessel are kept at 108-111 '. The mixture is then refluxed for a further 171/2 hours. After this time the temperature is 118.
At this temperature, 200 parts by volume of 10% aqueous sodium hydroxide solution and 224.4 parts of diisobutylene are added. The mixture is stirred and heated to 85 and the lower aqueous layer removed. The organic layer is washed with water at 85, then stirred and cooled.
The product which separates out in the form of fine crystals is filtered off and washed with methanol. 140 parts of 3,7-di-tert-octylphenothiazine, which has a melting point of 163-165 and a yield of 66% of theory, are obtained in this way. After recrystallization from petroleum ether (boiling point 100 to 120)
the melting point increases to 167-168.
<I> Example 3 </I> A mixture of 99.6 parts of phenothiazine, 11.6 parts of sulfuric acid monohydrate and 22.4 parts of diisobutylene is refluxed for 24 hours. At the end of the reaction, the temperature is 110. At this temperature, a further amount of 224.4 parts of diisobutylene is added and the reaction mixture is washed at 80 to 85 with water, then with 100 parts of 3o /% aqueous sodium carbonate and finally again with water.
From the washed diisobutylene solution, the product separates out on cooling in the form of fine crystals, which are filtered, washed with methanol and then dried in the oven. This gives 153.2 parts of 3,7-di-tert-octylphenothiazine with a melting point of 166 to 167, which corresponds to a yield of 72.4% of theory.
<I> Example 4 </I> A mixture of 99.6 parts of phenothiazine, 224.4 parts of diisobutylene and 11.6 parts of orthophosphoric acid is refluxed for 24 hours. After this time, a mixture of 3-mono-tert-octyl-phenothiazine, 3,7-di-tert-octyl-phenothiazine and a small amount of unconverted phenothiazine can be detected using thin-layer chromatography.
<I> Example </I> S A mixture of 99.6 parts of phenothiazine of high purity, 224.4 parts of diisobutylene and 19.0 parts of monohydrate of p-toluenesulfonic acid is refluxed for 10 hours. The reflux temperature is 99 at the beginning and 115 at the end of the reaction.
At this temperature, a further amount of 336.6 parts of diisobutylene is added to the reaction mixture, which is then washed at 85 with 100 parts of water, 100 parts of 3% aqueous sodium hydroxide and finally with 100 parts of water becomes. On cooling, the product separates out of the washed reaction mixture in the form of fine crystals, which are filtered, washed twice with 40 parts of diisobutylene and dried in the oven.
165 parts of 3,7-di-tert-octylphenothiazine, which have a melting point of 167-168 and a yield of 77.9% of theory, are obtained in this way.
<I> Example 6 </I> A mixture of 79.7 parts of phenothiazine containing 0.3-0.4% iodine, 179; 5 parts of diisobutylene and 15.2 parts of the monohydrate of p-toluenesulfonic acid is refluxed for 10 hours heated. The reflux temperature is 97 and rises to a final temperature of 114. Otherwise, the procedure is as described in Example 1.
122 parts of 3,7-di-tert-octyl-phenothiazine with a melting point of 167-168 are obtained, which corresponds to a yield of 72% of theory.
<I> Example 7 </I> A mixture of 79.7 parts of phenothiazine of a high degree of purity, 179.5 parts of diisobutylene, 7.6 parts of the monohydrate of p-toluenesulfonic acid and 4.6 parts of the monohydrate of sulfuric acid is refluxed for 10 hours . The reflux temperature is 100 at the beginning and rises to a final temperature of 115. Otherwise, the procedure is as described in Example 1.
132 parts of 3,7-di-tert-octyl-phenothiazine with a melting point of 167-168 are obtained in this way, corresponding to a yield of 78% of theory. <I> Example 8 </I> A mixture of 39.8 parts of phenothiazine of high purity, 89.6 parts of diisobutylene and 6.3 parts of benzenesulfonic acid is refluxed for 6 hours.
The initial reflux temperature is 99 and increases to a maximum of 110 by the end of the reaction. The reaction mixture is cooled, taken up in ether and washed with aqueous sodium hydroxide solution and then with water until litmus paper shows a neutral reaction. After drying over sodium sulphate, the ether solution is filtered and the solvent is evaporated off. On cooling, the product separates out in the form of fine crystals, which are filtered off and washed twice with diisobutylene.
43 parts of 3,7-di-tert are obtained in this way. octyl-phenothiazine with a melting point of 167 to 168 ', corresponding to a yield of 50.8% of theory.
<I> Example 9 </I> The procedure is as described in Example 8, but replacing the benzenesulfonic acid with 3.8 parts of methanesulfonic acid. In this way, 43 parts of 3,7-di-tert-octyl-phenothiazine are obtained, corresponding to a yield of 50.8% of theory. <I> Example 10 </I> Proceed as described in Example 8,
however, instead of benzenesulfonic acid, ver uses 20 parts of D-camphorsulfonic acid. The total reaction time is 24 hours, the temperature at the end of the reaction is 110.
49 parts of 3,7-di-tert-octylphenothiazine with a melting point of 167-168 are obtained, which corresponds to a yield of 58.8% of theory. <I> Example 11 </I> A mixture of 39.8 parts of phenothiazine, 29.6 parts of tert. Butyl alcohol and 63,
3 parts of benzenesulfonic acid are boiled for 5 hours with stirring on the reflux condenser, then washed with hot 10% strength sodium hydroxide solution and with hot water and freed from the solvent by distillation.
The solid residue is recrystallized from petroleum ether (boiling point 60 to 80) and then from ethanol and gives 26 parts of 3-mono-tert-butylphenothiazine with a melting point of 155, which corresponds to a yield of 50.9% of theory. The product has the following elemental analysis (percent by weight):
EMI0003.0179
Found <SEP> Calculated <SEP> (C1oH17NS)
<tb> carbon <SEP> 75.271 / o <SEP> 75.27%
<tb> Hydrogen <SEP> <B> 6,790 / 9 </B> <SEP> 6; 71 <SEP>%
<tb> nitrogen <SEP> 5,3211 / o <SEP> 5,491 / o
<tb> Sulfur <SEP> 12.78% <SEP> 12.53 <SEP> 0/0 <I> Example 12 </I> A mixture of 99.6 parts of phenothiazine, 224.4 parts of diisobutylene and 12.6 Parts of dimethyl sulfate are refluxed for 12 hours. At the end of this time, the reaction temperature is 110.
At this temperature, a further amount of 224.4 parts of diisobutylene is added and the reaction mixture is then mixed at 80 to 85 with water, 100 parts of 2-n. aqueous sodium hydroxide solution and finally washed again with water. On cooling, the product separates out of the washed diisobutylene solution in the form of fine crystals, which are filtered off, washed with warm petroleum ether and dried in the oven.
This gives 70 parts of 3,7-di-tert-octylphenothiazine with a melting point of 167, corresponding to a yield of 33.3% of theory.
If the process described in the preceding example is repeated, but using diethyl sulfate, di-n-propyl sulfate, diisopropyl sulfate or di-n-butyl sulfate instead of dimethyl sulfate, while the reaction conditions and work-up methods otherwise remain essentially the same, you get 3,
7-Di-tert.octyl-phenothiazine in similar yield.