DE1200290B - Verfahren zur Herstellung unsymmetrischer Alkylester der Schwefelsaeure - Google Patents

Verfahren zur Herstellung unsymmetrischer Alkylester der Schwefelsaeure

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DE1200290B
DE1200290B DEV22746A DEV0022746A DE1200290B DE 1200290 B DE1200290 B DE 1200290B DE V22746 A DEV22746 A DE V22746A DE V0022746 A DEV0022746 A DE V0022746A DE 1200290 B DE1200290 B DE 1200290B
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Germany
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sulfuric acid
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reaction mixture
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DEV22746A
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English (en)
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Dipl-Chem Dr Wolfgan Lugenheim
Dr Ernst Carstens
Dr-Ing Habil Hans Fuerst
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AWD Pharma GmbH and Co KG
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Arzneimittelwerk Dresden GmbH
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C305/00Esters of sulfuric acids

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Description

  • Verfahren zur Herstellung unsymmetrischer Alkylester der Schwefelsäure Es ist bekannt, daß man symmetrische Ester der Schwefelsäure aus Alkylschwefelsäurechloriden und Dialkylsulfiten gewinnen kann, wofür folgende Gleichung gilt: RO-SO2-Cl + RO-SO-OR (vergl. )>Comptes rendus hebdomadaires des seances de l'académie des sciences«, Bd. 189[1929], S.465, Bd. 190 [1930] S. 54, Bd. 197 [1933], S. 648 und Bd. 200 [1935], S. 940; »Yournal of the American Chemical Society«, Bd. 56 [1934] S.1204, und Organic Synthese, Coll. Voll. 5. 111).
  • Die Beherrschung dieser Synthese hängt von der Gewinnung der als Ausgangsprodukte nötigen Alkylschwefelsäurechloride an, deren höhere Homologe so unbeständig sind, daß sie unmittelbar nach ihrer Bildung aus Fett-Dialkylsulfiten und Sulfurylchlorid, entsprechend der Gleichung RO-SO-OR + SO2Cl2 unter Abgabe von HCI in cyclische Oxyalkylsulfonsäureanhydride zerfallen (vgl. »Comptes rendus hebdo- madaires des seances de l'academie des sciences«, Bd. 189 [1929], S. 465, Bd. 190 [1930], S. 54, und Organic Syntheses, Coll. Vol. II S. 111).
  • Dieser Zerfall wird durch Einwirkung von Wärme und Licht beschleunigt, er entspricht folgender Gleichung: SO2-O-CH2-CH-R (III) Lediglich die Alkylschwefelsäurechloride mit kürzerer Alkylkette bis etwa C7 (Heptylschwefelsäurechlorid) sind noch halbwegs stabil, daß sie eine - wenn auch unbefriedigende - Isolierung erlauben (vgl.
  • »Berichte der deutschen chemischen Gesellschaft«, Bd. 85 [1952], S. 160).
  • Die Bildung der Alkylschwefelsäurechloride nach II geschieht bei den niederen Homologen (Cl bisC5) bei Zimmertemperatur praktisch momentan, während sie bei den höheren Homologen > C5 der Zuführung von Wärme bedarf, die aber den Zerfall der Reaktionsprodukte nach III beschleunigt.
  • Es wurde nun überraschenderweise festgestellt, daß die gebildeten Alkylschwefelsäurechloride durch die bei der Bildungsreaktion II als Nebenprodukt ent- stehenden Alkylschwefligsäurechloride so weit stabilisiert werden, daß eine sich sofort anschließende Umsetzung mit einem anderen Dialkylsulfit möglich wird, wobei unsymmetrische Ester der Schwefelsäure entstehen, ohne daß diese Alkylschwefligsäurechloride die gewünschte Hauptreaktion irgendwie behindern, sondern sie durch ihren stabilisierenden Effekt überhaupt erst möglich machen, besonders dann, wenn es sich um Derivate handelt, bei denen ein Alkylrest größer als C7 ist.
  • Dieser erfindungsgemäße Effekt hat deshalb besondere Bedeutung, da es sich experimentell zeigte, daß die Umsetzung der stabileren, isolierbaren kurzkettigen Alkylschwefelsäurechloride mit langkettigen Dialkylsulfiten im Höchstfalle Ausbeuten von 1801o der Theorie ermöglichen, während das umgekehrte, erfindungsgemäße Verfahren, nämlich die Umsetzung von längerkettigen Alkylschwefelsäurechloriden mit kurzkettigen Dialkylsulfiten Ausbeuten von etwa etwa 80 bis 850/» ergibt.
  • Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren gestaltet sich die Synthese der unsymmetrischen Schwefelsäureester nach folgender Gleichung, wobei R' die längerkettige Alkylgruppe und R" die kürzerkettige Alkylgruppe bedeutet.
  • Die Durchführung der Synthese geschieht nach dem erfindungsgemäßen Verfahren auf folgende Art und Weise: Zu 1 Mol des längerkettigen Dialkylsulfits wird unter guter Rührung langsam, bei Zimmertemperatur, 1 Mol SO2Cl2 zugetropft und das Reaktionsgemisch anschließend bis zur Beendigung der ersten Teilreaktion gemäß Formel IV, wozu je nach Art des zu synthetisierenden Alkylschwefelsäurechlorids und Ansatzgröße etwa 30 bis 60 Minuten oder auch längere Zeiten erforderlich sein können, bei 25 bis 45"C, vorzugsweise bei 35"C gerührt.
  • Während dieser Zeit läuft die Reaktion IV ab. Bei Unterschreitung des angegebenen Temperaturintervalles tritt die Reaktion IV nicht ein (soweit nicht Dialkylsulfite mit weniger als C6 zur Anwendung kommen), und bei Überschreitung des angegebenen Temperaturintervalls findet die Zersetzung der Reaktionsprodukte entsprechend III statt, so daß in beiden Fällen das gewünschte Syntheseziel nicht erreicht werden kann. Nach Ablauf dieses ersten Reaktionsschrittes (gemäß Formel IV) wird 1 Mol des kürzerkettigen Dialkylsulfits rasch zum Reaktionsgemisch zugetropft und dieses Umsetzungsgemisch bis zur Beendigung der zweiten Teilreaktion gemäß Formel V, wozu je Art des zu synthetisierenden Esters und Ansatzgröße etwa 60 bis 120 Minuten oder auch längere Zeiten erforderlich sein können, bei einer Temperatur zwischen 30 bis 60"C, vorzugsweise bei einer Temperatur zwischen 45 bis 48"C gerührt.
  • Die Einhaltung dieses Temperaturintervalls dient der möglichst schnellen Umsetzung der Reaktionspartner entsprechend der Gleichung V. Bei Unterschreitung dieses Temperaturintervalls benötigt die Umsetzung mehrere Stunden bis zu ihrer Vollendung, wobei trotz des stabilisierenden Effektes der Alkylschwefligsäurechloride eine fortlaufende Zersetzung der Alkylschwefelsäurechloride nach III nicht vermeidbar ist und deshalb Minderausbeuten entstehen, während bei Überschreitung des angegebenen Temperaturintervalls die Zersetzungsreaktion III schneller abläuft als die Synthesereaktion V, so daß zusätzlich, erschwert durch die schwierige Abtrennung der Nebenprodukte, nur geringe Ausbeuten zu erzielen sind. Nach beendeter Reaktionszeit wird das Reaktionsgemisch mit etwas Benzol, Toluol oder einem anderen geeigneten organischen Lösungsmittel verdünnt und diese Lösung mit gesättigter wäßriger Alkalibicarbonatlösung ausgeschüttelt. Bei diesem Ausschütteln werden die als Nebenprodukte auftretenden Alkylschwefligsäurechloride in die entsprechenden Alkylchloride und Schwefeldioxyd zerlegt. Eventuell auftretende Emulsionsbildung läßt sich durch Zugabe von Kochsalz leicht beseitigen. Die von der wäßrigen Schicht abgetrennte, getrocknete organische Phase wird anschlie-Bend im Vakuum vom Lösungsmittel befreit und destilliert.
  • Die unsymmetrischen Ester der Schwefelsäure finden z. B. Verwendung als Alkylierungs- und Quarternierungsmittel.
  • Folgende Beispiele sollen der Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens dienen: Aus 1 Mol langkettigem Dialkylsulfit ist durch Umsetzung mit 1 Mol Sulfurylchlorid und 1 Mol kurzkettigem Dialkylsulfit theoretisch 1 Mol unsymmetrisches Dialkylsulfat zu erwarten.
  • Beispiel 1 Methyl-äthylsulfat Zu 138 g Diäthylsulfit werden im Dreihalskolben bei Zimmertemperatur langsam 135 g Sulfurylchlorid zugetropft, und dieses Gemisch wird 30 Minuten bei 35"C gerührt. Danach werden 110g Dimethylsulfit rasch zugetropft und die Mischung 2 Stunden bei 45"C gerührt. Das kalte Reaktionsgemisch wird mit 200 ml Benzol verdünnt, mit kalt gesättigter Natriumbicarbonatlösung ausgeschüttelt, mit Wasser gewaschen, die organische Phase abgetrennt, mit Natriumsulfat getrocknet, das Benzol im Vakuum abgezogen und der Rückstand destilliert. Kp.l3 = 86 bis 87"C, Ausbeute: 112 g, entsprechend 79,60/0 der Theorie.
  • Beispiel 2 Methyl-butylsulfat Zu 97 g Dibutylsulfit werden in einem Dreihalskolben bei Zimmertemperatur langsam 67,5 g Sulfurylchlorid zugetropft, und dieses Gemisch wird 60 Minuten bei 35"C gerührt. Danach werden 55 g Dimethylsulfit rasch zugetropft und das Reaktionsgemisch 2 Stunden bei 45"C gerührt. Nach dem Abkühlen auf Zimmertemperatur wird das Reaktionsgemisch in 150 ml Benzol gelöst, mit 150 ml kalt gesättigter Natriumbicarbonatlösung ausgeschüttelt, mit Wasser gewaschen, die organische Phase abgetrennt, mit Natriumsulfat getrocknet, das Benzol im Vakuum abgezogen und das Reaktionsprodukt destilliert.
  • Kr.12 = 111 bis 115"C; Ausbeute: 71 g, entsprechend 84,50/, der Theorie.
  • Beispiel 3 Methyl-octylsulfat Zu 62 g Dioctylsulfit werden in einem Dreihalskolben bei Zimmertemperatur langsam 27 g Sulfurylchlorid zugetropft. Dieses Gemisch wird 60 Minuten bei 35" C gerührt, danach werden 22 g Dimethylsulfit rasch zugetropft und das Reaktionsgemisch 2 Stunden bei 450 C gerührt. Nach dem Abkühlen auf Zimmertemperatur wird das Reaktionsgemisch in 150ml Benzol gelöst, mit 150 ml kalt gesättigter Natriumbicarbonatlösung ausgeschüttelt, mit Wasser gewaschen, die organische Phase abgetrennt, mit Natriumsulfat getrocknet, das Benzol im Vakuum abgezogen und das Reaktionsprodukt destilliert. Kp.l = 109 bis 111"C; Ausbeute: 37 g, entsprechend 82,10/» der Theorie.
  • Beispiel 4 Butyl-octylsulfat Zu 62 g Dioctylsulfit werden in einem Dreihalskolben bei Zimmertemperatur langsam 28 g Sulfurylchlorid zugetropft. Dieses Gemisch wird 60 Minuten bei 35"C gerührt, danach werden 39 g Dibutylsulfit rasch zugetropft und das Reaktionsgemisch 2 Stunden bei 45"C gerührt. Nach dem Abkühlen auf Zimmertemperatur wird das Reaktionsgemisch in 150 ml Benzol gelöst, mit 150 ml kalt gesättigter Natriumbicarbonatlösung ausgeschüttelt, mit Wasser gewaschen, die organische Phase abgetrennt, mit Natriumsulfat getrocknet, das Benzol im Vakuum abgezogen und das Reaktionsprodukt destilliert. Kp.l = 146 bis 149°C, Ausbeute: 32 g, entsprechend 60,10/, der Theorie.
  • Beispiel 5 Octyl-dodecylsulfat Zu 84 g Didodecylsulfit werden in einem Dreihalskolben bei Zimmertemperatur langsam 27 g Sulfurylchlorid zugetropft. Dieses Gemisch wird 60 Minuten bei 135"C gerührt, danach werden 62 g Dioctylsulfit rasch zugetropft und das Reaktionsgemisch 2 Stunden bei 45"C gerührt. Nach dem Abkühlen auf Zimmertemperatur wird das Reaktionsgemisch in 150 ml Benzol gelöst, mit 150 ml kalt gesättigter Natriumbicarbonatlösung ausgeschüttelt, mit Wasser gewaschen, die organische Phase abgetrennt, mit Natriumsulfat getrocknet, das Benzol im Vakuum abgezogen.
  • Aus dem verbleibenden Rückstand wird das Octylchlorid und das Dodecylchlorid im Ölbad bei 1 mm Hg ausdestilliert.
  • (Dodecylchlorid: Kp.l = 116°C). Diese Ausdestillation muß sehr vorsichtig und bei gutem Vakuum ausgeführt werden, da sonst leicht Zersetzung des gebildeten Esters auftritt. Gegen Ende der Ausdestillation tritt stets Zersetzung ein, noch ehe alle Chloride restlos herausdestilliert sind, was sich am Abfallen des Vakuums bemerkbar macht. Zu diesem Zeitpunkt wird die Destillation sofort abgebrochen. Das zurückbleibende schwarze Ö1 wird in etwa 500 ml Methanol unter Zusatz von 10 g Aktivkohle unter Erwärmung gelöst, klar filtriert und im Eisschrank der Kristallisation übergeben. F. = 24 bis 25"C; Ausbeute: 39 g, entsprechend der Theorie. (Die relativ niedrige Ausbeute erklärt sich aus der bei der Ausdestillation der Chloride nicht ganz vermeidbaren Zersetzung des Esters).

Claims (1)

  1. Patentanspruch: Verfahren zur Herstellung unsymmetrischer Alkylester der Schwefelsäure der allgemeinen Formel R'O - 502 - OR" worin R' eine längerkettige und R" eine kürzerkettige Alkylgruppe bedeutet, d a d u r c h g e -kennzeichnet, daß man zu 1Mol eines längerkettigen symmetrischen Dialkylsulfits bei Zimmertemperatur langsam 1 Mol Sulfurylchlorid zutropft, bis zur Beendigung der Reaktion bei 25 bis 45"C nachrührt und dem erhaltenen Umsetzungsgemisch anschließend sofort 1 Mol eines kurzkettigen symmetrischen Dialkylsulfits rasch zutropft und das Umsetzungsgemisch bis zur Beendigung der Reaktion bei 30 bis 60"C nachrührt.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6379294B1 (en) 1999-07-29 2002-04-30 Akzo Nobel N.V. Process for preparing esterquats

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