DE1013653B - Process for the preparation of benzthiazolyl-2-sulfenemorpholide - Google Patents
Process for the preparation of benzthiazolyl-2-sulfenemorpholideInfo
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Description
Die Erfindung betrifft die Herstellung von Benzthiazolyl-2-sulfen-morpholid, das als Vulkanisationsbeschleuniger verwendbar ist und stellt eine weitere Ausbildung des Verfahrens nach Patent 950 465 dar.The invention relates to the preparation of benzthiazolyl-2-sulfen-morpholide, which can be used as a vulcanization accelerator and represents a further training of the method according to patent 950,465.
Gegenstand des Patentes 950 465 ist ein Verfahren zur Herstellung vonBenzthiazolyl-2-sulfen-morpholid, welches darin besteht, daß man N-Chlormorpholin mit 2-Mercapto-benzthiazol in einem inerten organischen Lösungsmittel in Gegenwart einer solchen Menge Morpholin umsetzt, die ausreichend ist, um den gebildeten Chlor- ίο wasserstoff zu neutralisieren, das entstandene Benzthiazolyl-2-sulfen-morpholid aus dem Reaktionsgemisch isoliert und zweckmäßig das als Nebenprodukt entstandene Morpholinhydrochlorid nach Überführung in das N-Chlormorpholin in den Prozeß zurückführt.The subject of patent 950 465 is a process for the preparation of benzothiazolyl-2-sulfenemorpholide, which consists in that N-chloromorpholine with 2-mercapto-benzothiazole in an inert organic solvent in the presence of such an amount of morpholine converts, which is sufficient to the formed chlorine ίο to neutralize hydrogen, the resulting benzothiazolyl-2-sulfen-morpholide isolated from the reaction mixture and expediently that formed as a by-product Morpholine hydrochloride returns to the process after conversion into the N-chloromorpholine.
Neuerdings haben Vulkanisationsbeschleuniger vom Sulfenamidtyp eine große Bedeutung erlangt und es wurden zahlreiche Methoden zu ihrer Herstellung vorgeschlagen. Jedoch war keine von diesen vollständig zufriedenstellend, besonders wenn sie auf die Herstellung von Benzthiazolyl-2-sulfen-morpholid angewandt wurde. Der Hauptnachteil dieser Methoden besteht darin, daß man das Produkt weder in guter Ausbeute noch besonders rein erhält.Recently, sulfenamide type vulcanization accelerators have gained great importance, and so has it numerous methods of making them have been proposed. However, none of these were completely satisfactory, especially when applied to the manufacture of benzothiazolyl-2-sulfenemorpholide. The main disadvantage of these methods is that the product is neither in good yield nor particularly pure receives.
Eine Methode zur Herstellung von Benzthiazolyl-2-sulfen-morpholid besteht beispielsweise in der Kondensation von N-Chlormorpholin mit 2-Mercapto-benzthiazol-Natrium unter alkalischen Bedingungen. Jedoch bilden sich bei diesem Verfahren als Nebenprodukt 2, 2'-Dibenzthiazolyldisulfid sowie verschiedene stark gefärbte Verunreinigungen unbekannter chemischer Konstitution. Man versuchte die Bildung dieser Nebenprodukte durch Verwendung eines wasserfreien organischen Lösungsmittels zu unterdrücken. Dadurch traten jedoch Schwierigkeiten beim Rühren auf; wenn das Lösungsmittel dann in hinreichender Menge angewandt wurde, um diese Nachteile zu beseitigen, so wurden derartige Verfahren wegen der erforderlichen großen Reaktionsgefäße unwirtschaftlich.A method for the preparation of Benzthiazolyl-2-sulfen-morpholide consists, for example, in the condensation of N-chloromorpholine with 2-mercapto-benzothiazole sodium under alkaline conditions. However, 2,2'-dibenzothiazolyl disulfide is formed as a by-product in this process as well as various strongly colored impurities of unknown chemical constitution. One tried the formation of these by-products by using an anhydrous organic solvent to suppress. However, this caused difficulties in stirring; if the solvent is then sufficient Amount has been used to overcome these drawbacks, such methods were used because of the required large reaction vessels uneconomical.
Beim Verfahren des Patents 950 465 zur Herstellung von Benzthiazolyl-2-sulf en-morpholid sind diese Schwierigkeiten zum Teil behoben. Dieses Verfahren liefert zwar ein Produkt von großer Reinheit in ausgezeichneter Ausbeute, es erfordert jedoch notwendigerweise die Anwesenheit einer Substanz, gewöhnlich eines Amins, als chlorwasserstoffbindendes Mittel. Obwohl die Bildung von Aminhydrochlorid als solche die Ausbeute oder die Qualität des Verfahrensproduktes nicht beeinträchtigt, so nehmen die erzeugten Aminhydrochloride durch ihre verhältnismäßig großen Volumen einen beträchtlichen Raum ein und vermindern dementsprechend die Kapazität einer bestimmten Betriebsanlage.These difficulties are present in the process of patent 950,465 for the preparation of benzthiazolyl-2-sulfene-morpholide partially resolved. Although this process gives a product of great purity in excellent yield, however, it necessarily requires the presence of a substance, usually an amine, as the hydrogen chloride scavenger Middle. Although the formation of amine hydrochloride as such increases the yield or the Quality of the process product is not impaired, so take the amine hydrochloride produced by their relatively large volumes take up a considerable amount of space and accordingly reduce the capacity a specific facility.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Verbesserung des Verfahrens des Patentes 950 465, indem die
Bildung des als Nebenprodukt auftretenden Aminhydro-Verfahren zur Herstellung
von Benzthiazolyl-2-sulfen-morpholidThe subject of the present invention is the improvement of the process of the patent 950,465 by the formation of the amine hydro process occurring as a by-product for the production
of benzthiazolyl-2-sulfene-morpholide
Zusatz zum Patent 950 465Addendum to patent 950 465
Anmelder:Applicant:
American Cyanamid Company,
New York, N. Y. (V. St. A.)American Cyanamid Company,
New York, NY (V. St. A.)
Vertreter: Dr. F. Zumstein, Patentanwalt,
München 2, Bräuhausstr. 4Representative: Dr. F. Zumstein, patent attorney,
Munich 2, Bräuhausstr. 4th
Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 12. Dezember 1352Claimed priority:
V. St. v. America 12 December 1352
Robert Chalk Kinstler, Dunellen, N. J. (V. St. A.),
ist als Erfinder genannt wordenRobert Chalk Kinstler, Dunellen, NJ (V. St. A.),
has been named as the inventor
chlorids wesentlich vermindert wird, während die ausgezeichneten Merkmale des Patentes 950 465 bestehen bleiben.chloride is substantially reduced, while the excellent Features of patent 950,465 remain.
Das erfindungsgemäße Verfahren besteht darin, daß man 2, 2'-Dibenzthiazolyl-disulfid in einem inerten organischen Lösungsmittel mit wenigstens je einem Moläquivalent N-Chlormorpholin und Morpholin in Gegenwart eines säurebindenden Mittels, vorzugsweise eines Amins, behandelt. Die Kondensation erfolgt leicht, sie kann jedoch durch gelindes Erwärmen gegebenenfalls weiter erleichtert werden. Bei Beendigung der Reaktion wird das als Nebenprodukt auftretende feste Aminhydrochlorid abgetrennt und das Reaktionsprodukt Benzthiazolyl-2-sulfen-morpholid, aus dem Lösungsmittel gewonnen. The inventive method consists in that 2, 2'-dibenzothiazolyl disulfide in an inert organic Solvent with at least one molar equivalent each of N-chloromorpholine and morpholine in the presence an acid binding agent, preferably an amine, treated. Condensation is easy to them however, this can be further facilitated if necessary by gentle heating. At the end of the reaction the solid amine hydrochloride occurring as a by-product is separated off and the reaction product benzthiazolyl-2-sulfen-morpholide, obtained from the solvent.
Überraschenderweise wurde festgestellt, daß es durch das erfindungsgemäße Verfahren möglich ist, die Bildung des als Nebenprodukt auftretenden Aminhydrochlorids auf die Hälfte herabzusetzen, während alle anderen vorteilhaften Merkmale des Verfahrens gemäß Patent 950 465 erhalten bleiben. Diese Ergebnisse werden durch die Verwendung von 2,2'-Dibenzthiazolyl-disulfid an Stelle von 2-Mercapto-benzthiazol erzielt. Der technische Erfolg des erfindungsgemäßen Verfahrens ist besondersSurprisingly, it has been found that the process according to the invention enables the formation of the amine hydrochloride occurring as a by-product by half, while all others advantageous features of the method according to patent 950,465 are retained. These results are through the use of 2,2'-dibenzothiazolyl disulfide in place of 2-mercapto-benzothiazole achieved. The technical The method according to the invention is particularly successful
709 657/413709 657/413
überraschend",' ää'"sich bisher die Verwendung des entsprechenden Disulfide bp.''Yers_chiegeiieq -Verfahren als nicht günstig erwies und zwar deshalb, weil nur die Hälfte des Disulfidmoleküls zur Bildung der Sulfenamidverbindung ausgenutzt wurde, während die andere Hälfte zu der.entsprechenden Mercaptid-Verbindung als Nebenprodukt führte. Irn Gegensatz hierzu werden bei dem vorliegenden Verfahren fast quantitative Ausbeuten an Benzthiazolyl-2-sulfen-morpholid erzielt und das bei den beka^ritejxlArbeitsweisen für die Abtrennung des Verfahrensproduktes von dem Nebenprodukt Benzthiazolylmercaptid notwendige schwierige Verfahren wird überflüssig, isurprisingly, ", 'ää'" has so far been the use of the appropriate Disulfide bp. '' Yers_chiegeiieq method as did not prove beneficial because only half of the disulfide molecule is used to form the sulfenamide compound was exploited, while the other half to the corresponding mercaptide compound as a by-product led. In contrast to this, almost quantitative yields are obtained in the present process Benzthiazolyl-2-sulfen-morpholide achieved and that in the well-known working methods for the separation of the process product difficult processes necessary for the by-product benzthiazolyl mercaptide become superfluous, i
Die beim erfindungsgemäßen Verfahren stattfindende Reaktion kann durch die folgende Gleichung wiedergegeben werden, worin X den Säureakzeptor bedeutet:The reaction taking place in the process of the present invention can be represented by the following equation where X is the acid acceptor:
c ς ς c ς ς
+ ei—n + ei — n
H2 H2 H 2 H 2
H2 H2 H 2 H 2
H2 H2
H2. H2 .H 2 H 2
H 2 . H 2 .
HoHo
:o + x-Hci: o + x-Hci
C-CC-C
Es werden dieselben Produkte; nämlich Benzthiazolyl-2-sulfen-morpholid und das als Nebenprodukt auftretende Aminhydrochlorid wie nach dem Verfahren des Patents 950 465,erhalterj;. Wie jedoch aus der Gleichung ersichtlich ist, wird für jedes Mol 2-Benzthiazolyl-2-sulfen-morpholid nur ein halbes Mol Aminhydrochlorid erzeugt, während, wenn von dem entsprechenden freien Mercaptan ausgegangen wird, das Verhältnis von Reaktionsprodukt zu Nebenprodukt' 1:1 beträgt.It will be the same products; namely benzthiazolyl-2-sulfenemorpholide and by-product amine hydrochloride as in the patent process 950 465, maintainerj ;. However, as can be seen from the equation is, for every mole of 2-benzothiazolyl-2-sulfenemorpholide only half a mole of amine hydrochloride is produced, while when starting from the corresponding free mercaptan is, the ratio of reaction product to by-product 'is 1: 1.
Die Reduzierung auf die Hälfte des als Nebenprodukt entstehenden Amrnhydrochlorids hat den technischen Vorteil, daß die Produktionskapazität irgendeiner gegebenen Vorrichtung verdoppelt wird. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die Menge an N-Chlormorpholin, die zur Erzeugung einer bestimmten Menge Benzthiazolyl-2-sulfen-morpholid erforderlich ist, nur die Hälfte derjenigen Menge beträgt, welche notwendig wäre, wenn von dem freien Mercaptan ausgegangen wird. Da das ganze Disulfidmolekül bei der Bildung des Sulfen-amids ausgenutzt wird, so wird das Problem, auf das oben bei der Beschreibung der bisherigen Verwendung des Disulfide hingewiesen wurde, nämlich der Abtrennung des Reäktionsproduktes von dem als Nebenprodukt auftretenden Benzthiazolyl-mercaptid, ausgeschaltet.The reduction to half of the amine hydrochloride formed as a by-product has the technical effect Advantage that the production capacity of any given Device is doubled. Another advantage is that the amount of N-chloromorpholine, those used to generate a certain amount of benzthiazolyl-2-sulfenemorpholide is required, is only half the amount that would be necessary if of the free mercaptan is run out. Because the whole disulfide molecule is used in the formation of the sulfenamide If the problem is addressed above in the description of the previous use of the disulfide was pointed out, namely the separation of the reaction product by the benzothiazolyl mercaptide occurring as a by-product, switched off.
Die Herstellung des N-Chlormorpholins bildet keinen Teil der vorliegenden Erfindung. Eine Methode, welche jedoch als sehr zufriedenstellend befunden wurde, besteht darin, das Morpholin in situ in demselben Lösungsmittel, das für die Kondensation verwendet werden soll, zu chlorieren. Es kann jedoch offensichtlich jede andere geeignete Methode angewandt werden.The production of N-chloromorpholine does not produce any Part of the present invention. One method, however, has been found to be very satisfactory therein, the morpholine in situ in the same solvent that is to be used for the condensation, to chlorinate. Obviously, however, any other suitable method can be used.
Die Auswahl des Lösungsmittels, in dem die Kondensation durchgeführt wird, wird lediglich durch das Erfordernis beschränkt, daß es gegenüber den Reaktionsteilnehmern unter den milden Reaktionsbedingungen inert sein soll. Beispielsweise können als geeignete Lösungsmittel folgende angeführt werden: chlorierte aliphatische Kohlenwasserstoffe, wie Tetrachlorkohlenstoff und Trichloräthylen; Benzol und seine Homologen und deren halogeniert^ Derivate, Thiophen und Nitrobenzol. Die Kohlenwasserstoffe und halogenieren Kohlenwasserstoffe der Benzolreihe, besonders Toluol und MonochlorbenzoL haben sich als besonders geeignete Lösungsmittel erwiesen. The selection of the solvent in which the condensation is only limited by the requirement that it be inert to the reactants under the mild reaction conditions should be. For example, the following can be cited as suitable solvents: chlorinated aliphatic Hydrocarbons such as carbon tetrachloride and trichlorethylene; Benzene and its homologues and theirs halogenated ^ derivatives, thiophene and nitrobenzene. The hydrocarbons and halogenate hydrocarbons the benzene series, especially toluene and monochlorobenzene, have proven to be particularly suitable solvents.
Zur Entfernung des während der Kondensations?
reaktion entwickelten Chlorwasserstoffs können bekannte basische Stoffe verwendet werden. Es wurde jedoch festgestellt,
daß Amine und besonders tertiäre Amine am wirksamsten sind. Unter den Aminen, welche verwendet
werden können, sind z. B. folgende zu nennen: Triäthylamin, N-Äthylmorpholin, Dimethylbenzylarnin, Tributylämin,
Pyridin und N-Methyl-piperidin. Morpholin selbst ist ein wirksames und zur Verwendung für diesen Zweck
besonders geeignetes Amin. Wenn Morpholin als chlorwasserstoff
bindendes Mittel verwendet wird, so werden bei dem Verfahren notwendigerweise wenigstens 2 Mol
Morpholin benötigt.
Nach Beendigung der Umsetzung, bei welcher man gegebenenfalls gelinde erhitzt hat, wird das als Nebenprodukt
auftretende feste Aminhydrochlorid abgetrennt. Dies kann beispielsweise durch Filtrieren oder durch
irgendein anderes geeignetes mechanisches Verfahren erfolgen. Das Reaktionsprodukt, Benzthiazolyl-2-sulfenmorpholid,
bleibt in Lösung. Es kann auf irgendeine geeignete Weise gewonnen werden, z. B. durch Verdampfen
des Lösungsmittels oder Wasserdampfdestillation der Lösung.
Ein deutlicher Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß das als säurebindendes Mittel verwendete
Amin, sei es Morpholin oder ein anderes Amin, zweckmäßig in einer leicht wiederverwendbaren Form
gewonnen werden kann. Dies wird dadurch erreicht, daß das Amrnhydrochlorid in einem wasserfreien inerten
Lösungsmittel aufgeschlämmt und die Aufschlämmung mit Ammoniak behandelt wird. Die Neutralisation erfolgt
rasch unter Freisetzung des Amins und Bildung von Ammoniumchlorid. Das letztere wird durch Filtrieren
oder andere geeignete Mittel entfernt, wobei das Amin in reiner Form in Lösung zurückbleibt. Bei Verwendung von
Morpholin kann in dieser Lösung direkt chloriert und das N-Chlormorpholin zur Wiederverwendung zurückgeführt
werden. Gegebenenfalls kann die Gewinnung des Amins in situ nach der Beendigung der Reaktion erfolgen.To remove the during condensation? known basic substances can be used. However, it has been found that amines, and especially tertiary amines, are most effective. Among the amines which can be used are e.g. B. to mention the following: triethylamine, N-ethylmorpholine, dimethylbenzylamine, tributylamine, pyridine and N-methylpiperidine. Morpholine itself is an effective amine and particularly suitable for use for this purpose. If morpholine is used as the hydrogen chloride binding agent, the process necessarily requires at least 2 moles of morpholine.
After the end of the reaction, during which the heating was optionally carried out gently, the solid amine hydrochloride occurring as a by-product is separated off. This can be done, for example, by filtration or by any other suitable mechanical method. The reaction product, benzthiazolyl-2-sulfenmorpholide, remains in solution. It can be obtained in any suitable manner, e.g. B. by evaporation of the solvent or steam distillation of the solution.
A distinct advantage of the present invention is that the amine used as the acid-binding agent, be it morpholine or another amine, can conveniently be recovered in an easily reusable form. This is accomplished by slurrying the amine hydrochloride in an anhydrous inert solvent and treating the slurry with ammonia. The neutralization takes place rapidly with liberation of the amine and formation of ammonium chloride. The latter is removed by filtration or other suitable means, leaving the amine in solution in pure form. When using morpholine, chlorination can be carried out directly in this solution and the N-chloromorpholine can be recycled for reuse. The amine can optionally be obtained in situ after the reaction has ended.
Nach der Entfernung des Ammoniumehlorids können dasAfter removing the ammonium chloride, you can
Reaktionsprodukt und das als säurebindendes Mittel verwendete, regenerierte Amin leicht abgetrennt werden. Die folgenden Beispiele sollen die Erfindung näher erläutern. Alle Teile bedeuten Gewichtsteile, wenn nichts anderes angegeben ist.Reaction product and the regenerated amine used as an acid-binding agent can easily be separated off. The following examples are intended to explain the invention in more detail. All parts mean parts by weight, if nothing other is indicated.
Zu einer Mischung von 122 Teilen N-ChlormorphoUn und 174 Teilen Morpholin in 1000 Teilen Toluol werden 332 Teile 2, 2'-Dibenzthiazolyl-disulfid gegeben. Die Reaktionsmischung wird gerührt und gekühlt, so daß die Temperatur bei 30 bis 45° gehalten wird. Die Umsetzung ist in etwa 1 Stunde beendet. Die entstandene Mischung wird mit wasserfreiem Ammoniak gesättigt und das so erzeugte feste Ammoniumchlorid abgetrennt. Die toluolische Lösung wird dann mit Wasser zur Entfernung von Morpholin extrahiert und zur Entfernung von Toluol mit Wasserdampf destilliert. Das Benzthiazolyl-2-sulfenmorpholid wird in fast quantitativer Ausbeute erhalten.To a mixture of 122 parts of N-chloromorphon and 174 parts of morpholine in 1000 parts of toluene are given 332 parts of 2,2'-dibenzothiazolyl disulfide. The reaction mixture is stirred and cooled so that the temperature is kept at 30 to 45 °. The implementation finished in about 1 hour. The resulting mixture is saturated with anhydrous ammonia and that way generated solid ammonium chloride separated. The toluene solution is then mixed with water for removal extracted from morpholine and distilled with steam to remove toluene. Benzthiazolyl-2-sulfenmorpholide is obtained in almost quantitative yield.
2020th
Zu einer Mischung von 142 Teilen N-Chlormorpholin und 224 Teilen Morpholin in 1000 Teilen Monochlorbenzol werden 385 Teile 2, 2'-Dibenzthiazolyl-disulfid gegeben. Die Reaktionsmischung wird gerührt und gekühlt, so daß die Temperatur bei 38 bis 40° gehalten wird. Nach 30 Minuten ist die Umsetzung beendet und die Mischung wird mit wasserfreiem Ammoniak gesättigt. Das feste Ammoniumchlorid wird abfiltriert. Die entstandene Lösung wird zur Entfernung des Morpholine mit Wasser extrahiert und zur Entfernung des Lösungsmittels mit Wasserdampf destilliert. Man erhält 570 Teile Produkt (entsprechend 98% der Theorie).To a mixture of 142 parts of N-chloromorpholine and 224 parts of morpholine in 1000 parts of monochlorobenzene are given 385 parts of 2,2'-dibenzothiazolyl disulfide. The reaction mixture is stirred and cooled so that the temperature is kept at 38 to 40 °. To The reaction is complete for 30 minutes and the mixture is saturated with anhydrous ammonia. The solid Ammonium chloride is filtered off. The resulting solution is used to remove the morpholine with water extracted and distilled with steam to remove the solvent. 570 parts of product are obtained (corresponding to 98% of theory).
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