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Verfahren zur Herstellung von Sulfinsäuren Die Erfindung bezieht sich
auf ein Verfahren zur Herstellung von Sulfinsäuren durch alkalische Spaltung von
Sulfonen.
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Monosulfone zeichnen sich durch eine beachtliche Stabilität gegenüber
Säuren und Basen aus. So ist es nicht möglich, solche Sulfone unter gewöhnlichen
Bedingungen durch Alkali aufzuspalten (vgl. Houben-Weyl, »Methoden der organischen
Chemie, Bd. 9, 4. Auflage [1955], S. 244 und 293). Erst durch Einwirkung von geschmolzenem
Kaliumhydroxyd bei etwa 200"C oder von Natriummethylat bei 235"C kann eine Aufspaltung
von Sulfonen zu Sulfinsäuren erreicht werden (vgl. G. W. Fenton und C.K.Ingold,
»Journal of the Chemical Society«, 1928, S. 3127, und Bd. 1930, S. 705).
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Überraschenderweise wurde gefunden, daß man in einfacher Weise zu
Sulfinsäuren gelangt, wenn man auf - Sulfone der allgemeinen Formel R-CH2-CH2-SQ-X
wobei R eine freie oder veresterte Carboxylgruppe, Nitrilgruppe oder Säureamidgruppe
und X einen aliphatischen oder aromatischen Rest oder die Gruppe R - CH2 - CH2 worin
R die obige Bedeutung besitzt, darstellt, eine alkoholische Alkalialkoholatlösung
oder eine alkoholische oder wäßrige Alkalihydroxydlösung einwirken läßt. Die Ausbeuten
sind praktisch quantitativ.
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Die als Ausgangsverbindungen in Betracht kommenden Sulfone können
z. B. durch Umsetzung von Acrylsäure bzw. ihrer Derivate mit Formaldehydsulfoxylat
hergestellt werden (vgl. die deutsche Auslegeschrift 1097434). Beispielsweise seien
genannt Bis-[8-carboxyäthyl]-sulfon, Bis-[ß-carbalkoxyäthyl]-sulfone, insbesondere
solche mit niedrigmolekularen aliphatischen Alkoxyresten, wie Methoxy-, Äthoxy-,
Propoxy- und Butoxyresten, Bis- [ß-carboxamidoäthyl]-sulfone, die gegebenenfalls
am Stickstoffatom substituiert sein können, z. B. Bis-[N-Methyl- bzw. N-Äthylß-carboxamidoäthyl]-sulfon
und Bis- [N-Dimethylß-carboxamidoäthyl]-sulfon, und Bis- [ß-cyanäthyl]-sulfon. Als
unsymmetrische Sulfone kommen solche Sulfone der obigen Formeln in Betracht, in
denen X z. B. eine Methyl-, Äthyl-, Propyl-, Butyl-, Phenyl-oder Tolylgruppe bedeutet.
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Die erfindungsgemäße Umsetzung ist aus dem folgenden Reaktionsschema
ersichtlich: R-CH2-CH2-5O2-X
| verdünntes |
| verdünntes> R-CH = CH2 + X-SQNa |
| Alkali |
Als alkalisches Agens kommen alkoholische Lösungen von Alkalialkoholaten, z. B.
methanolisches Natrium- und Kaliummethylat und äthanolisches Natrium- und Kaliumäthylat,
sowie alkoholische und wäßrige bzw. wäßrig-alkoholische Alkalihydroxydlösungen,
z. B. wäßrige Kalilauge und methanolische Natronlauge, in Frage.
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Die Reaktion läßt sich bereits bei Zimmertemperatur durchführen,
wobei auch unter diesen milden Bedingungen mit sehr kurzen Reaktionszeiten gearbeitet
werden kann. Man kann die Umsetzung jedoch auch bei erhöhten Temperaturen, z. B.
durch Erhitzen des Reaktionsgemisches auf dem Wasserbad, vornehmen.
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Das Verfahren gemäß der Erfindung wird zweckmäßig in der Weise durchgeführt,
daß man das zu spaltende Sulfon in die Lösung eines Alkalimetalls oder Alkalihydroxyds
in Alkohol einträgt und das gebildete Alkalisalz der Sulfinsäure, gegebenenfalls
nach Einengen der Lösung, vorzugsweise unter vermindertem Druck, mit einem mit Wasser
mischbaren Lösungsmittel ausfällt, in dem aber das Alkalisalz der Sulfinsäure unlöslich
ist, z. B. Aceton.
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Man kann aber auch so vorgehen, daß man das Sulfon einer wäßrigen
Alkalihydroxydlösung zusetzt und zweckmäßig nach Zugabe eines mit der Lösung mischbaren
Alkohols das Alkalisalz der Sulfinsäure z. B. mit Aceton ausfällt.
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Aus der wäßrigen Lösung ist die Isolierung der sulfinsauren Salze
infolge ihrer sehr großen Löslichkeit etwas schwieriger. Dieses Verfahren ist aber
dann von Vorteil, wenn auf die Isolierung verzichtet werden kann und die wäßrige
Lösung der Sulfinsäure direkt weiterverarbeitet werden soll.
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Die Alkalisalze der hier in Betracht kommenden Sulfinsäuren sind
relativ stabil. Zum Beispiel nimmt
der Reduktionswert einer wäßrigen
Lösung von NC - CH2 - CH2 - SO2Na auch unter Luftzutritt selbst nach mehrtägigem
Stehen bei Zimmertemperatur kaum ab. Die freien Säuren sind wesentlich weniger stabil,
obwohl selbst dabei der Reduktionswert nach 6tägigem Stehen an Luft nur um etwa
250/o abnimmt.
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Die Verfahrenserzeugnisse dienen als Zwischenprodukte zur Herstellung
von Pharmazeutika.
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Beispiel 1 Eine Lösung von 6,5 g Natiium in 100 ccm Methanol wird
mit 58 g Bis-[j5-carbomethoxyäthyl]-sulfon versetzt. Die Umsetzung tritt bereits
bei Zimmertemperatur ein, wobei ein Teil des Natriumsalzes der B-Carbo methoxyäthylsulfinsäure
ausfällt. Der Reaktionsansatz wird etwa 1 Stunde auf 60"C erhitzt, wobei der anfänglich
gebildete Niederschlag in Lösung geht. Die Lösung wird sodann unter vermindertem
Druck auf etwa ein Drittel ihres Volumens eingeengt, wobei das Endprodukt auszufallen
beginnt. Nach Kühlung wird mit der fünffachen Menge Aceton versetzt, der ausgefallene
Niederschlag abfiltriert, mit Aceton gewaschen und im Vakuum bei 500 C getrocknet.
Die Ausbeute an p-carbomethoxyäthylsulfinsaurem Natrium beträgt 42,5 g. Das Salz
kristallisiert aus Alkohol in farblosen Nadeln vom F. = 198 bis 200"C unter teilweiser
Zersetzung.
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Analyse: C4H7O4 SNa.
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Berechnet . . . Na 13,20°/o; gefunden . . . Na l3,420/o.
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Das sulfinsaure Salz ist leicht löslich in Wasser und Methanol, etwas
weniger gut löslich in Äthanol, sehr schwer Iöslich in Aceton.
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Beispiel 2 12 g Natriumhydroxyd werden in 100 ccm Methanol gelöst.
Zu dieser Lösung werden 50 g Bis-[#-cyanäthyl]-sulfon gegeben und die Mischung auf
dem Wasserbad langsam erwärmt, bis eine Temperatur von etwa 60"C erreicht ist, wobei
das Sulfon in Lösung geht. Beim Abkühlen fällt bereits ein Teil des Endproduktes
aus. Die Fällung wird durch Zugabe der 3- bis Sfachen Menge Aceton vervollständigt.
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Die Ausbeute an ,B-cyanäthylsulfinsaurem Natrium beträgt 40,5 g (entsprechend
99 O/o der Theorie). Aus Alkohol oder Alkohol-Aceton kristallisiert die Verbindung
in farblosen Nadeln vom F. = 189 bis 190°C.
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Analyse: C3H4NO2SNa.
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Berechnet ... Na 16,29 01o; gefunden . . . Na 16,20 O/o.
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Verwendet man an Stelle von Natriumhydroxyd 16,5g Kaliumhydroxyd,
so erhält man in analoger Weise das jB-cyanäthylsulfinsaure Kalium ebenfalls in
praktisch quantitativer Ausbeute.
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Beispiel 3 12g Natriumhydroxyd werden in 60ccm Wasser gelöst und
zu der Lösung 21 g Bis-[ß-carboxyäthyl]-sulfon hinzugefügt, wobei die Säure sofort
in Lösung geht. Nach stündigem Stehen bei Raumtemperatur wird die Lösung mit 20
ccm Methanol und sodann mit Aceton versetzt, wobei das Dinatriumsalz der Formel
NaOOC- CH2 - CH2- SO2Na auskristallisiert. Sollten bei Versetzen mit Aceton zwei
nicht miteinander mischbare Phasen auftreten, so muß die Lösung entweder etwas erwärmt
oder noch etwas Methanol zugefügt werden.
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Das ausgefällte Produkt ist nicht völlig rein, sondern enthält meist
noch etwas Na2 CO 3.
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Die Ausbeute beträgt rund 22 g.
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Beispiel 4 Zu einer aus 0,5 g Natrium und 8 g Methanol bereiteten
Methylatlösung gibt man bei Raumtemperatur eine Lösung von 3,9 g p-Cyanäthylphenylsulfon
in 15 g Aceton. Das Natriumsalz der Benzolsulfinsäure kristallisiert sofort in Form
von Blättchen aus. Durch Zugabe von etwa 20 g Aceton kann die Ausbeute erhöht werden.
Man erhält 3,18 g (entsprechend 97 0/o der Theorie) des genannten Natriumsalzes,
das sich durch Behandeln mit Säuren in die freie Benzolsulfinsäure vom F. = 83 bis
84O C überführen läßt.