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Verfahren zur Herstellung Schwefel- und stickstoffhaltiger salzartiger
Verbindungen Es wurde ein Verfahren zur Herstellung Schwefel und Stickstoff enthaltender
salzartiger Verbindungen der allgemeinen Formel
in der R, einen aliphatischen, cycloaliphatischen, araliphatischen, aromatischen
oder heterocyclischen Rest, R2 und R3 gleiche oder verschiedene Aralkyl-oder Alkylreste
und R4 Wasserstoff oder einen Aralkylrest und XG ein Anion bedeutet, gefunden, das
dadurch gekennzeichnet ist, daß man Nitrile der Formel RICN worin Ri die zuvor genannte
Bedeutung hat, mit Oxosulfoniumyliden der allgemeinen Formel
worin R2, R3 und 114 die oben angegebene Bedeutung haben, gegebenenfalls in Gegenwart
eines inerten Lösungsmittels umsetzt und das Umsetzungsgemisch in Gegenwart des
Anions XID und eines Protonendonators aufarbeitet.
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Als Ausgangsstoff für diese neuartige Reaktion kann man Nitrile verwenden,
die sich von aliphatischen, cycloaliphatischen, araliphatischen, aromatischen oder
heterocyclischen Carbonsäuren ableiten. Dabei können eine oder mehrere Nitrilgruppen
im Molekül vorhanden sein. Die genannten Nitrile können z. B. folgende Substituenten
enthalten: die Carbonamid-, Carbohydrazid-, Ester-, Äther-, Thioäther-, Sulfon-,
Sulfoxyd-, Amino-oder Hydrazinogruppen sowie Halogenatome. Enthalten die als Ausgangsstoffe
verwendeten Nitrile außer den genannten Substituenten auch solche, die ihrerseits
ebenfalls mit einem Oxosulfoniumylid in Reaktion treten können, z. B. Carbonylgruppen,
Carboxy-, Sulfonsäure- oder phenolische Hydroxylgruppen, so läßt sich die Reaktion
nach der Erfindung ebenfalls durchführen. In diesen Fällen muß mit einem entsprechenden
Uberschuß an Oxosulfoniumyliden gearbeitet werden.
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Bevorzugte Ausgangsnitrile sind aromatische Nitrile, z. B. Benzonitril,
p-Tolunitril, p-Chlorbenzonitril, m-Methoxybenzonitril, p-Phenylsulfonylbenzonitril,
p-Cyclohexylbenzonitril, ß-Naphthonitril und Terephthalsäuredinitril. Weitere bevorzugte
Ausgangsnitrile leiten sich von heterocyclischen Carbonsäuren ab, wobei der heterocyclische
Rest insbesondere fünf bis sieben Ringglieder und gegebenenfalls bis zu 3 Halogenatome
enthalten kann. Solche Nitrile sind beispielsweise 2 - Cyanobenzofuran, 2,4,6 -
Tricyano -1,3,5 - triazin, 2 - Cyanobenzthiazol, 5-Cyanobenzoxazol, 4- oder 2-Cyanopyridin,
Nicotinsäurenitril, 4-Cyanochinolin, e-Cyanocaprolactam und 4-Cyanoimidazol.
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Die als Ausgangsstoffe verwendeten Oxosulfoniumylide lassen sich durch
die allgemeine Formel 11
wiedergeben. Sie lassen sich auf einfache, hier nicht
beanspruchte Weise, z. B. durch Umsetzung von Oxosulfoniumsalzen mit starken Basen
herstellen. So erhält man bekanntlich Dimethyloxosulfoniummethylid aus Trimethyloxosulfoniumjodid
und Natriumhydrid (J. Am. Chem. Soc., 84 [1962]; S. 867). Durch Alkylierung dieses
Ylids, z. B. mit Benzylchlorid, erhält man das entsprechende Dimethylß-phenyläthyl-oxosulfoniumsalz,
das sich seinerseits mit einer starken Base, z. B. Natriumhydrid, in ein Ylid überführen
läßt.
Als Anionen XG können. sowohl solche anorganischer als auch
organischer Natur verwendet werden. So kann man z. B. die Anionen von Metall-Sauerstoffsäuren,
wie Wolframat-, Vanadat- und Aluminationen, benutzen. Bevorzugte anorganische Anionen
leiten sich von den Sauerstoffsäuren des Bors, Phosphors, Schwefels oder Stickstoffs
sowie der Halogene ab. Ferner eignen sich die Halogenidionen. Die bevorzugten anorganischen
Anionen. leiten sich von Carbonsäuren ab, z. B. von Essigsäure, Buttersäure, Oxalsäure,
Adipinsäure, Ulsäure, Stearinsäure, Palmitinsäure, Benzoesäure, Phthalsäure, Nicotinsäure,
Milchsäure, Phenylessigsäure oder Cyclohexancarbonsäure.
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Bei Verwendung von komplexen Anionen, wie Tetraphenylboranat, Tetrafluorborat
und Hexacyanoferrat-(II), kristallisieren die nach der Erfindung herstellbaren Stoffe
im allgemeinen besonders gut.
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Als Protonendonatoren verwendet man in der Regel Wasser, Alkohole
oder schwach sauer reagierende Stoffe, wie verdünnte Essigsäure oder Kohlensäure.
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Die Umsetzung des Oxosulfoniumylids mit dem Nitril kann, sofern z.
B. das Nitril flüssig ist, im Gemisch der Reaktionspartner allein und bzw. oder
in Gegenwart eines unter den. Reaktionsbedingungen inerten Lösungsmittels, z. B.
eines Äthers, Kohlenwasserstoffs, Chlorkohlenwasserstoffs, eines N,N-disubstituierten
Säureamids oder eines Sulfoxyds erfolgen. In einigen Fällen ist es zweckmäßig, unter
Ausschluß von Luft und Feuchtigkeit zu arbeiten, um störende Nebenreaktionen zu
vermeiden.
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Die Reaktionstemperatur kann zwischen dem Gefrierpunkt des Lösungsmittels
und der Zersetzungstemperatur der Reaktionsteilnehmer liegen. Die Reaktionstemperatur
liegt im allgemeinen zwischen -30 und 200°C. Ein bevorzugter Temperaturbereich liegt
zwischen 15 und 70°C. Die Ausgangsstoffe können im stöchiometrischen Verhältnis
angewandt werden. Man kann aber auch den einen oder den anderen Reaktionsteilnehmer
im Uberschuß, z. B. bis zum 10fachen Uberschuß, verwenden. Verwendet man das umzusetzende
Nitril gleichzeitig als Lösungsmittel, so kann der Uberschuß z. B. bis zu der 100fachen
Menge betragen.
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Die Aufarbeitung der Reaktionsgemische erfolgt meist durch Aufgießen
auf Eis oder Wasser, wobei sich in der Regel die kristallinen Stoffe abscheiden.
Man kann aber auch dem Reaktionsgemisch einen Protonendonator zusetzen und das Lösungsmittel
gegebenenfalls unter vermindertem Druck abdestillieren.
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Die neuen Stoffe des Verfahrens nach der Erfindung sind wertvolle
Zwischenprodukte zur Herstellung von Pharmazeutika, Farbstoffen und Schädlingsbekämpfungsmitteln.
Sie zeigen selbst bereits eine ausgeprägte antirheumatische Wirkung. _ Die in den
Beispielen genannten Teile bedeuten Gewichtsteile. Gewichtsteile verhalten sich
zu Raumteilen wie Gramm zu Kubikzentimeter.
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Beispiel 1 In einem Rührkolben werden unter trockener Stickstoffatmosphäre
66,0 Teile Trimethyl-oxo-sulfoniumjodid und 8,00 Teile 90%iges Natriumhydrid in
600 Raumteilen Dimethylsulfoxyd gelöst. Die klare Lösung wird nach Abklingen der
Gasentwicklung mit 35,2 Teilen p=Tolunitril versetzt und 24 Stunden bei 40°C gerührt.
Man gießt auf Eis, saugt die alkalische Lösung ab und löst den gefällten Festkörper
aus siedendem Wasser um. Man erhält 64,9 Teile ß-(p-Tolyl)-ß-amino-vinyl-dimethyl-oxosulfoniumjodid
entsprechend 64% der Theorie, bezogen auf angewandtes p-Tolunitril, als farblose
Kristalle mit Zersetzungspunkt 164°C.
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Analyse: C11H17ONSJ (Molgewicht 338,2). Berechnet C 39,1, H 5,1, O
4,7, N 4,1, S 9,5, J 37,5%; gefunden C 39,4, H 5,0, O 4,5, N 4,2, S 9,4, J 37,5%.
Die Struktur der Verbindung ergibt sich aus der sauren Verseifung zu p-Methylacetophenon,
der basischen Hydrolyse zu p-Methylbenzoesäure und den ultrarot- sowie kernresonanzspektroskopischen
Daten. Beispiel 2 22 Teile Trimethyl-oxo-sulfoniumjodid werden in 150 Teilen Benzonitril
suspendiert und mit 2,65 Teilen Natriumhydrid 48 Stunden bei 25°C gerührt. Die leicht
rotgefärbte Suspension wird abgesaugt, der Niederschlag mit Äther gewaschen und
dann mit Eiswasser verrührt. Nach Umlösen aus Wasser werden 25,2 Teile ß-Phenyl-ß-amino-vinyl-dimethyloxo-sulfoniumjodid
entsprechend 78% der Theorie, bezogen auf angewandtes Trimethyl-oxo-sulfoniumjodid;
als farblose Kristalle mit Fp.146,5°C unter Zersetzung erhalten.
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Analyse: C1oH1sNOSJ (Molgewicht 322,3). Berechnet C 37,3, H 4,1, O
5,0, N 4,4, S 10,0, J 39,401o; gefunden C 37,3, H 4,2, O 5,0, N 4,3, S 9,8, J 39,3%.
Die Struktur des Produktes ergibt sich aus der Verseifung zu Benzoesäure mittels
Alkali bzw. Acetophenon mittels Säure, der Aufnahme eines Äquivalents H2 unter milden
Hydrierbedingungen und den spektroskopischen Daten. Beispiel 3 Verwendet man an
Stelle der 35,2 Teile p-Tolunitril im Beispiel l 39,0 Teile p-Chlorbenzonitril und
arbeitet sonst wie dort angegeben, so erhält man 72,1.Teile ß-(p-Chlorphenyl)-ß-amino-vinyl-dimethyl-oxo-sulfoniumjodid
entsprechend 77% der Theorie, bezogen auf angewandtes p-Chlorbenzonitril, als farblose
Kristalle vom Zersetzungspunkt 160° C.
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Analyse: C10H120NSJCI (Molgewicht 357,7). Berechnet C 33,0, H 3,4,
N 3,6, O 6,6, Cl 10,1, S 8,8, J 34,80%; gefunden ' C 33,4, H 3,4, N 3,9, O 6,1,
Cl 10,0, S 8,9, J 34,7%. Die Struktur ergibt sich aus der Hydrolyse zu p-Chlorbenzoesäure
sowie p-Chloracetophenon, die wiederum in Ausbeuten um 75% isoliert wurden, sowie
die spektroskopischen Daten.
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Beispiel 4 Beispiel 1 wird mit 31,2 Teilen 3-Cyanopyridin als Nitrilkomponente
an Stelle des p-Tolunitrils durchgeführt. Die Aufarbeitung erfolgt in Abweichung
von
Beispiel 1 durch Abziehen des Lösungsmittels unter einem Druck von 1 Torr und Umlösen
des Rückstandes aus einem n-Butanol-Cyclohexan-Gemisch (-1 : 1). Man erhält 71,1
Teile ß-(3-Pyridino)-ß - amino - vinyl - dimethyl - oxo - sulfoniumjodid entsprechend
73% der Theorie, bezogen auf angewandtes 3-Cyanopyridin. Es ist leicht gelb gefärbt
und hat einen Zersetzungspunkt von 139°C.
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Analyse: C9H13N20JS (Molgewicht 324,2). Berechnet C 33,4, H 4,0, N
8,6, O 4,9, S 9,9, J 39,1%; gefunden C 33,6, H 4,2, N 8,2, O 4,7, S 9,4, J 38,8%.
Mit Natrium-tetraphenyl-boranat läßt sich in wäßriger Lösung das Anion austauschen.
Das schwerlösliche Salz kristallisiert aus verdünntem Methanol aus und hat einen
Zersetzungspunkt von 157°C. Analyse: Ca3H33N20SB (Molgewicht 504,5).
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Berechnet . . . C 76,4, H 6,6, N 5,6, S 6,4%; gefunden ... C 76,5,
H 6,5, N 5,2, S 6,4%. Beispiel 5 Man verfährt analog Beispiel 4, verwendet jedoch
4-Cyanopyridin an Stelle des 3-Cyanopyridins als Nitrilkomponente. Die Aufarbeitung
erfolgt wie im Beispiel 4 beschrieben. Man erhält 56,5 Teile ß-(4.-Pyridino)-ß-amino-vinyl-dimethyl-oxo-sulfoniumjodid
in Form eines leicht gelben Niederschlages mit Zersetzungspunkt 154°C, Ausbeute
58% der Theorie.
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Analyse: C9H13N20JS (Molgewicht 324,2). Berechnet C 33,34, H 4,04,
N 8,64, O 4,94, S 9,89, J 39,15%; gefunden C 33,6, H 4,1, N 8,3, O 5,0, S 9,7, J
38,7%. Beispiel 6 22 Teile Trimethyl-oxo-sulfoniumjodid werden in 100 Teilen Acetonitril
suspendiert und mit 2,65 Teilen Natriumhydrid 48 Stunden bei 50°C gerührt. Man destilliert
das überschüssige Lösungsmittel ab, digeriert den festen Rückstand mit 100 Teilen
kaltem Methanol, filtriert und engt die Methanolphase stark ein. Nach Abkühlen mit
Eis saugt man 13,8 Teile kristallines farbloses ß-Methyl-ß-amino-vinyl-dimethyl-oxo-sulfoniumjodid
ab, das entspricht 53% der Theorie. Die Verbindung schmilzt bei 136°C unter Zersetzung
und wird durch ihre spektralen und analytischen Daten charakterisiert.
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Analyse: CsH12NOSJ (Molgewicht 261,1). Berechnet C 23,0, H 4,6, N
5,4, S 12,3, O 6,2, J 48,5%; gefunden C 22,8, H 4,7, N 5,7, S 12,0, O 6,6,J 48,2%.
Beispiel 7 22 Teile Trimethyl-oxo-sulfoniumjodid werden in 400 Teilen Dimethylformamid
suspendiert und mit 2,56 Teilen 90%igem Natriumhydrid zu Dimethyloxo-sulfoniummethylid
umgesetzt. Durch Zutropfen von 6,3 Teilen Benzylchlorid bereitet man das Phenyl-äthyl-dimethyl-oxo-sulfoniumsalz,
das durch das überschüssige Dimethyl-oxo-sulfoniummethylid gleich in das entsprechende
Ylid übergeführt wird. Nach Zugabe von 5,15 Teilen Benzonitril rührt man das Gemisch
48 Stunden bei 25°C, gießt dann auf Eis und filtriert 10,1 Teile farblosen
Niederschlag ab. Nach Umlösen aus Äthanol erhält man ein Produkt mit Schmelzpunkt
102 bis 107°C, das nach den spektroskopischen Daten ein Gemisch aus (ß-Aminoß-phenyl
- a-benzyl) -vinyl -dimethyl - oxo - sulfoniumjodid und (ß-Amino-ß-phenyl)-vinylmethyl-benzyloxo-sulfoniumjodid
darstellt.
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Analyse: C12H2oNSOJ (Molgewicht 413,32). Berechnet C 49,7, H 4,9,
N 3,4, S 7,8, J 30,7%; gefunden C 49,3, H 5,2, N 3,8, S 8,3, J 31,1%. Beispiel 8
Beispiel 6 wird mit dem Unterschied wiederholt, daß an Stelle von 100 Teilen Acetonitril
100 Teile Butyronitril verwendet werden. Man erhält in 48% Ausbeute ß - Butyl -
ß - amino - vinyl - dimethyl - oxosulfoniumjodid, F. 124°C.
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Analyse: C7H1sJNOS (Molgewicht 289,2). Berechnet C 29,3, H 5,6, J
43,8, O 5,5, S 11,1%; gefunden C 28,9, H 5,3, J 44,3, O 5,2, S 11,5%. Beispiel 9
Arbeitet man analog Beispiel 6, verwendet jedoch an Stelle von Acetonitril Hexahydrobenzonitril,
so erhält man ß-Cyclohexyl-ß-amino-vinyl-dimethyl-oxosulfoniumjodid, Ausbeute 39%,
F. 119°C.
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Analyse: C10H2oJNOS (Molgewicht 329,3). Berechnet C 36,5, H 6,1, J
38,6, N 4,3,O 4,9, S 9,7%; gefunden C 36,9, H 6,4, J 38,2, N 4,6, O 5,3, S 10,1%.
Beispiel 10 Verwendet man an Stelle von Acetonitril ß-Phenylpropionitril, so erhält
man analog Beispiel 6 ß-Phenyläthyl-ß-amino-vinyl-dimethyl-oxo-sulfoniumjodid, Ausbeute
20%, F. 127°C.
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Analyse: C12H1sJNOS (Molgewicht 351,3). Berechnet C 41,2, H 5,2, J
36,2, N 4,0, O 4,6, S 9,2% ; gefunden C 40,9, H 4,9,J 35,8, N 3,8, O 5,0, S 9,6%.