DD247221A1

DD247221A1 - Verfahren zur herstellung 2,5-disubstituierter 1,3,4-thiadiazolderivate mit trans-cyclohexanstrukturfragmenten

Info

Publication number: DD247221A1
Application number: DD28759286A
Authority: DD
Inventors: Dietrich Demus; Horst Kresse; Horst Zaschke; Wolfgang Schaefer; Ulrich Rosenfeld; Heiko Stettin
Original assignee: Univ Halle Wittenberg
Priority date: 1986-03-05
Filing date: 1986-03-05
Publication date: 1987-07-01

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung 2,5-disubstituierter 1,3,4-Thiadiazolderivate mit trans-Cyclohexanstrukturfragmenten der Strukturformeln die kristallin-fluessig sind und daher in elektrooptischen Bauelementen eingesetzt werden koennen. Ziel der Erfindung ist die Herstellung kristallin-fluessiger 2,5-disubstituierter 1,3,4-Thiadiazolderivate mit trans-Cyclohexanstrukturfragmenten in hohen Ausbeuten aus 4-n-Alkylcyclohexancarbonsaeurehydraziden. Es wurde gefunden, dass sich 2,5-disubstituierte 1,3,4-Thiadiazolderivate mit Cyclohexanstrukturfragmenten aus 4-n-Alkylcyclohexancarbonsaeurehydraziden durch Umsetzung mit substituierten Benzoesaeurechloriden bzw. Cyclohexancarbonsaeurechloriden und anschliessende Cyclisierung mit P4S10 in einem inerten Loesungsmittel bei Temperaturen von 60 bis 80C und Abtrennung der trans-Isomere durch fraktionierte Kristallisation herstellen lassen. Formel I und II

Description

Darlegung des Wesens der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von 2,5-disubstituierten 1,3,4-Thiadiazolderivaten mittrans-Cyclohexanstrukturfragmenten.

Es wurde gefunden, daß kristallin-flüssige 2,5-disubstituierte 1,3,4-Thiadiazolderivate mit trans-Cyclohexanstrukturfragmenten der allgemeinen Formeln I und Il durch Umsetzung von 4-n-Alkylcyclohexancarbonsäurehydraziden mit substituierten Benzoesäurechloriden bzw. substituierten Cyclohexancarbonsäurechloriden und anschließende Cyclisierung mit P₄Si₀ in Gegenwart von tertiären Stickstoffbasen, z.B. Pyridin, in einem inerten Lösungsmittel, vorzugsweise Benzen, bei Reaktionstemperaturen von 60 bis 80⁰C und Reaktionszeiten von 4 bis 6h herstellbar sind.

Durch fraktionierte Kristallisation aus Ethanol/Butanol ist das kristallin-flüssige trans-lsomere in hoher Reinheit aus dem Rohprodukt erhältlich.

Ausführungsbeispiele Beispiel 1

Herstellung von 2-(4-n-Butylphenyl)-5-(trans-4-n-hexylcyclohexyl)-1,3,4-thiadiazol 1 g 2,26g (0,01 Mol) 4-n-Hexylcyclohexancarbonsäurehydrazid werden in 30 bis 40ml Benzen-Pyridin-Gemisch (Verhältnis 7:1) gelöst und auf eine Temperatur zwischen 0 und 5°C abgekühlt.

In diesem Temperaturintervall tropft man langsam unter Rühren 1,97g (0,01 Mol) 4-n-Butylbenzoylchlorid zu, rührt weitere 45 bis 60 Minuten bei dieser Temperatur und anschließend nochmals 45 bis 60 Minuten bei Raumtemperatur. Danach wird das Reaktinsgemisch innerhalb einer Stunde auf etwa 80 bis 85⁰C erwärmt und drei Stunden bei dieser Temperatur gerührt. Nach dem Abkühlen auf Raumtemperatur wird der Ansatz mit 3,5g P4S10 versetzt. Nach dem Abkühlen der exothermen Reaktion erwärmt man innerhalb einer Stunde auf 50⁰C und rührt bei dieser Temperatur noch eine Stunde.

Das Reaktionsgemisch wird anschließend innerhalb von 30 bis 45 Minuten auf 8O⁰C erhitzt und unter diesen Bedingungen 4 bis 6 Stunden gerührt.

Nach dem Abkühlen werden 20ml Ethanol zugesetzt, die Lösung in etwa 250 ml Eiswassergegossen und mit wäßriger 10%iger Natriumhydroxidlösung neutralisiert. Das Reaktionsprodukt wird abgesaugt, mit viel Wasser gewaschen und getrocknet. Das Rohprodukt wird aus viel Ethanol/Butanol (Verhältnis 8; 1) unter Zusatz von Aktivkohle umkristallisiert. Die Trennung der cis/trans-lsomere erfolgt durch fraktionierte Kristallisation, da die trans-lsomere fest sind, während die flüssigen cis-lsomere im Lösungsmittel gelöst sind.

Ausbeute: 75 % Rohprodukt

36%trans-Produkt

K58S_A117N151I

Beispiel 2

Herstellung von 2-(3-Brom-4-n-nonyloxyphenyl)-5-(trans-4-n-butylcyclohexyl)-1,3,4-thiadiazol 1 m 1,98g (0,01 Mol) 4-n-Butylcyclohexancarbonsäurehydrazid werden in 50ml Benzen-Pyridin-Gemisch (Verhältnis 7:1) gelöst und durch Eiskühlung auf 0 bis 5⁰C abgekühlt.

Danach tropft man 3,62 g (0,01 Mol) З-Вгот-4-n-nonyloxybenzoylchlorid zu und rührt 90 Minuten bei dieser Temperatur und anschließend nochmals 90 Minuten bei etwa 25°C bis 30°C. Anschließend erwärmt'man das Reaktionsgemisch innerhalb einer Stunde auf etwa 8O⁰C und rührt vier Stunden bei dieser Temperatur. Nach dem Abkühlen auf Raumtemperatur wird der Ansatz mit 3,5g P4S10 versetzt, nach dem Abklingen der exothermen Reaktion erwärmt man innerhalb einer Stunde auf 50⁰C und rührt bei dieser Temperatur etwa 90 Minuten. Nun wird das Reaktionsgemisch auf eine Temperatur zwischen 70 und 8O⁰C erwärmt, und es wird innerhalb dieses Temperaturintervalls 4 bis 6 Stunden gerührt.

Nach dem Abkühlen auf Raumtemperatur werden 25ml Ethanol zugesetzt, die Lösung wird in etwa 250ml Eiswassergegossen und mit 10%iger Natronlauge neutralisiert. Das Produkt wird abgesaugt, mit 2I Wasser (25°C) gewaschen, anschließend getrocknet und aus Ethanol/Butanol (Verhältnis 6:1) mit Aktivkohle umkristallisiert. Die Trennung des cis/trans-lsomeren-Gemisches erfolgt durch fraktionierte Kristallisation analog Beispiel 1.

Ausbeute: 80% Rohprodukt

40%trans-Produkt

K81S_A113,5N117I

Beispiel 3

Herstellung von 2,5-Bis-(trans-4-n-butylcyclohexyl)-1,3,4-thiadiazol 2e

1,98g (0,01 Mol) 4-n-Butylcyclohexancarbonsäurehydrazid werden in 50m! Benzen-Pyridin-Gemisch (Verhältnis8:1—verrührt und durch Eiskühlung auf eine Temperatur von etwa 5⁰C eingestellt. Danach tropft man 2,02 g (0,01 Mol) 4-n-Butylcyclohexancarbonsäurechloridzu, rührt eine Stunde bei dieser Temperatur und anschließend noch 30 Minuten bei Raumtemperatur. Danach wird das Reaktionsgemisch innerhalb von 30 Minuten auf 80°C erwärmt und 6 Stunden bei dieser Temperatur gerührt. Nach dem Abkühlen auf Raumtemperatur setzt man langsam 3,5g P₄SiO zu.

Nachdem Abklingen der exothermen Reaktion wird das Reaktionsgemisch innerhalb von einer Stunde auf 5O⁰C erwärmt und bei dieser Temperatur eine Stunde gerührt. Anschließend erhitzt man auf 70 bis80°C und rührt bei dieser Temperatur etwa 6 Stunden. Der Ansatz wird auf Raumtemperatur abgekühlt und mit 30 ml Ethanol versetzt. Die Lösung wird in 300 ml Eiswasser gegossen und mit 10%iger Natronlauge neutralisiert. Das Rohprodukt wird abgesaugt, mit viel Wasser (25°C) gewaschen, getrocknet und anschließend aus Ethanol/Aktivkohle umkristallisiert.

Die Trennung der cis/trans-lsomere erfolgt durch fraktionierte Kristallisation analog Beispiel 1.

Ausbeute: 85% Rohprodukt

41 %trans-Produkt K 65,5 S₈1621

Beispiel 4

Herstellung von 2-(trans-4-n-Butylcyclohexyl)-5-(trans-4-n-heptylcyclohexyl)-1,3,4-thiadiazol2f 1,98g (0,01 Mol) 4-n-Butylcyciohexancarbonsäurehydrazid werden in 100ml Benzen-Pyridin-Gemisch (Verhältnis 8:1) verrührt und auf eine Temperatur zwischen 10°C und 15⁰C abgekühlt. Innerhalb dieses Temperaturintervalls tropft man langsam 2,45g (0,01 Mol) 4-n-Heptylcyclohexancarbonsäurechlorid zu und rührt 90 Minuten bei dieser Temperatur. Anschließend wird das Reaktionsgemisch auf 80⁰C erwärmt und 5 Stunden bei dieser Temperatur gerührt. Nach dem Abkühlen auf Raumtemperatur wird der Ansatz mit 3,5g P₄S₁O versetzt. Nach dem Abklingen der leicht exothermen Reaktion erwärmt man innerhalb von einer Stunde auf 6O⁰C und rührt bei dieser Temperatur noch 1,5 Stunden.

Dann wird das Reaktionsgemisch auf 8O⁰C erhitzt und 6 Stunden bei dieser Temperatur gerührt. Nach dem Abkühlen werden etwa 30 ml Ethanol zugesetzt, die Lösung in 300 ml Eiswasser eingerührt und mit 10%iger wäßriger NaOH-Lösung neutralisiert.

Das Rohprodukt wird abgesaugt, mit viel kaltem Wasser gewaschen und in Diethylether aufgenommen. Die etherische Lösung wird zweimal mit je 400 ml kaltem Wasser gewaschen und anschließend über Na₂SO₄ getrocknet. Der Diethylether wird am Rotationsverdampfer abdestilliert und das Rohprodukt aus Ethanol/Aktivkohle umkristallisiert.

Die Trennung der cis/trans-lsomeren erfolgt durch fraktionierte Kristallisation.

Ausbeute: 84% Rohprodukt

38%trans-Produkt K¹⁾S_B174I

¹¹ Kristallisiert nach 10 Tagen bei 30 °C nicht aus

Analog den Beispielen 1-4 wurden folgende 2,5-disubstituierte 1,3,4-Thiadiazole synthetisiert (Tabelle 1 und 2).

Tabelle 1:

°n^H2n+1

R¹

Sa

1a 1b 1c 1d 1e 1f

C₄Hg-	H-
C₄Hg-	H-
C₄Hg-	H-
C₄Hg-	H-
C₆H₁₃-	H-
C₆H₁₃-	H-
C₆Hi₃-	H-
C₆H₁₃-	H-
C₆Hi₃-	H-
-CN	H-
-CH	H-
C₉Hi₉O-	Br-

3 4 5 6 2 3 4 5 6 4 6 4

• 96 •120 •115 •117

• 77 •126 •133 •146 •145

•169 •113,5

•150 •146 •136

• 151

• 115 •146 •139

• 150

•202 •199 •117

Tabelle 2:

^Сп^Н2п+1

^Cm^H2rn+1

2a	2	2	•118
2b	3	3	•126	•143
2c	3	4	•1)	•159
2d	3	8	•1)	•172
2e	4	4	• 65,5	•162
2f	4	7	•1)	•174
2g	5	5	• 49	• 180
2h	6	6	• 55	•180
2І	6	8	•1)	•181

-144

¹¹ Kristallisiert nach 10 Tagen bei -30°C nicht aus.

Claims

Erfindungsanspruch:

Verfahren zur Herstellung von 2,5-disubstituierter 1,3,4-Thiadiazolderivate mittrans-Cyclohexanstrukturfragmenten der allgemeinen Formeln

^Cm^H2rn+1

wobei R¹ = C_nH_{2n + 1}-,C_nH_{2n + 1}O-,CN

R² = Br, CH₃, CN
mit n = Ibis 12

m=1bis12

bedeuten,

aus Carbonsäurehydraziden und Cyclisierung mit P₄S₁₀, gekennzeichnet dadurch, daß 4-n-Alkylcyclohexancarbonsäurehydrazide mit substituierten Benzoesäurechloriden bzw. Cyciohexancarbonsäurechloriden umgesetzt, anschließend in einem inerten Lösungsmittel, vorzugsweise in Benzen, bei 60 bis 80⁰C in Gegenwart von tertiären Stickstoffbasen, ζ. B. Pyridin, cyclisiert und die trans-lsomeren durch fraktionierte Kristallisation aus Ethanol/Butanol abgetrennt werden.

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung 2,5-disubstituierter 1,3,4-Thiadizolderivate mit trans-Cyclohexanstrukturfragmenten der allgemeinen Formel

^Cn^H2n+1

°n^H2n₊₁-< ^H

^Gm^H2rn+1

wboei R¹ = C_nH_{2n +} ,-,C_nH_{2n + 1}O-, CN

R²= Br, CH₃, CN
mit n = Ibis 12

m = Ibis 12

bedeutet.

Die Substanzen sind kristallin-flüssig und können daher in elektrooptischen Bauelementen genutzt werden.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Die wichtigsten Synthesen subst. 1,3,4-Thiadiazole basieren auf einem Zweistickstoff-Fragment als Ausgangsverbindungen.

Stolle beschreibt die Umsetzung von Dibenzoylhydraziden mit P₄S₁₀ bei 250°C durch trockenes Erhitzen. (R. Stolle et al. J. prakt.

Chemie 2 69,158 [1904], 70,424 [1904]).

Eine weitere Methode besteht in derThioacylierung eines Thiohydrazides (K.A.Jansen, C. Petersen, Acta ehem. Scand.

15,1124 [1961]) bzw. ausgehend von Thiobenzoesäurehydraziden durch Umsetzung mit Imidsäureesterhydrochloriden sowie durch Oxydation von Thiobenzhydrazonen des Benzaldehyds mit Eisen-lll-chlorid oder Kaliumpersulfat (H.Weidinger, J. Kranz, Chem. Ber. 96,1059 [1963], B. Holmberg, Ark. Kemi. Mineral, o. Geol. 25, A, Nr. 18 [1947], Ark. Kemi. 9,65 [1956]).

Eine andere Methode ist die Umsetzung von Aldehyd, Hydrazinhydrat und Schwefel in einem inerten Lösungsmittel bei 60-120⁰C, die jedoch nur symmetrische 1,3,4-Thiadiazole und — das gilt für alle bisher aufgezählten Methoden — schlechte Ausbeuten liefert (H.Hagen, F.Becke, Ger.2.132.019 Jan. [1973] C. A. 78 97665).

Eine weitaus günstigere Variante ist die Umsetzung von Ν,Ν'-Dibenzoylhydraziden in Gegenwart einer tertiären Stickstoff base, ζ. B. Pyridin, mit P₄Si₀ unter Rückflußbedingungen. Die Vorteile dieser Reaktion bestehen in der Darstellung unsymm irischer 1,3,4-Thiadiazole und in der Möglichkeit, die Acylierung des Carbonsäurehydrazides und die anschließende Cyclisierung als Eintopfreaktion durchzuführen. (A. E. Siegrist, E. Maeder, M. Dünneberger, P. Liecht; CH-P 411.906, CH-P 390.924, CH-P 426.848,

C. A. 68,690029 [1968]). Patentiert ist die Herstellung von 1,3,4-Thiadiazolen aus aliphatischen, araliphatischen, heterocyclischen

oder vorzugsweise aromatischen Acylhydraziden. Diese Methode ist jedoch nicht geeignet zur Herstellung von cyclohexylsubstituierten Thiadiazolen, da nur dunkelbraune Öle erhalten werden, aus denen sich die trans-lsomeren nicht isolieren lassen.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht in der Herstellung 2,5-disubstituierter 1,3,4-Thiadiazolderivate mittrans-Cyclohexanstrukturfragmenten in guten Ausbeuten aus leicht zugänglichen Ausgangsprodukten.