DE1545811A1

DE1545811A1 - Verfahren zur Herstellung von substituierten Oxathiazol-2-onen

Info

Publication number: DE1545811A1
Application number: DE19651545811
Authority: DE
Inventors: Muehlbauer Dr Ernst; Weiss Dr Wolfgang
Original assignee: Bayer AG
Current assignee: Bayer AG
Priority date: 1965-05-07
Filing date: 1965-05-08
Publication date: 1969-11-20
Also published as: BE680301A; NL6606143A; CH482714A; BE680644A; BR6679309D0; ES326464A1; GB1138158A; DE1542685C3; FR1478878A; FR1478989A; DK125052B; US3323893A; DE1542685A1; SE335133B; AT261303B; GB1079348A; DE1542685B2

Description

FARBENFABRIKEN

P 1545 811.4 LEVERKUSEN-Btyiiwerk

Le A 942;> Pttent-AbteUun« 25.April 1969

Fy/Bi

Verfahren zur Herstellung von substituierten Qxathiasol-2-onen

Es wurde gefunden, daß man neuartige substituierte 1,3,4-0xathiazol-(2)-one erhält, wenn man Carbonylhalogensulfenylhalogenide der allgemeinen Formel

. Hal-CO-S-Hal

. in der

Hai für gleichartige oder verschiedene Halogenatome steht

mit Carbonsäureamiden der allgemeinen Formel

R-(CONH₂)_n

in der η - 1, 2 oder 3 bedeutet und worin R für einen gegebenenfalls substituierten Alkyl-, Cycloalkyl-, Alkylen-, Aryl-, Aralkyl- oder einen heterocyclischen Rest steht,

umsetzt.

Als derartige Reste R seien vorzugsweise genannt: Alkylreste mit 1 - 18 Kohlenstoffatomen, Cycloalkylreste mit 5 - oder 6 - Ringgliedern, Alkylenreste mit 1-8 Kohlenstoffatomen, Arylreste wie der Phenyl-.und Naphthylrest, Aralkylreste wie der Benzyl- und Menaphthylrest und heterocyclische Reste wie z. B. das Thiophen- und Furanringsystem.

Le A 9423 ' - 1 -

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iArt. 7 § \ Al». 2 Nr. l SattadwÄnöerune*... v. C9l

Als Substituenten für R seien beispielsweise genannt: Halogen- (wie Fluor, Chlor, Brom, Jod), Ilitro-, SuIfonsäure-, Carboxyl-, Alkylsulfonyl- (mit 1 - 18 Kohlenstoffatomen, wobei die Gesamtzahl von Kohlenstoffatomen für R höchstens 21 beträgt), Arylsulfonyl- (vorzugsweise Phenyl-, Naphthyl-), Sulfonsäureester- (Methyl-, Äthyl-, Butyl-), SuIfany1-, Phenyl-, Carbalkoxy- (Alkyl rait vorzugsweise 1-6 Kohlenstoffatomen), Carbaroxy- (vorzugsweise Phenyl- u. llaphthyl-), Cyan-, Alkoxy- (Alkyl mit 1-18 Kohlenstoffatomen, wobei die Gesamtzahl von Kohlenstoffatomen für R höchstens 21 beträgt), Aroxy- (vorzugsweise Phenyl- und Naphthyl-), Alkylmercapto-(mit 1-12 Kohlenstoffatomen, wobei die Gesamtzähl von Kohlenstoffatomen höchstens 15 beträgt), Arylmercapto-(vorzugsweise Phenyl-, Naphthyl-), Alkylsulfoxy- (Alkyl mit 1-12 Kohlenstoffatomen), Arylsulfoxy- (vorzugsweise Phenyl- und Naphthyl-) und Dialkylphosphonyl-Gruppen (vorzugsweise Methyl und Äthyl).

Als für das Verfahren Verwendung findende Carbonsäureamide seien beispielsweise genannt: Acetamid, Cyanacetamid, Trimethylacetamid, Propionsäureamjd, Buttersäureamid, Isobutyramid, tert. Butylacetamid, Stearinsäureamid, Cyclopentancarbonsäureamid, Cyclohexancarbonsäureamid, Tetralincarbonsäureamid, Dekalincarbonsäureamid, Bernsteinsäurediamid, Benzamid, Naphthalincarbonsäureamid, Phenylessigsäureamid, Naphthylessigsäureamid, Thiophencarbonsäureamid, Furancarbonsäureamid, Chloracetamid, Dichloracetamid, Trichloracetamid, Chlorpropionsäureamid, Dichlorpropionsäureamid, Bromacetamid, Jodacetamid» Fluoracetamid, TrifluoraGetamid, Succinamidsäure, Cyanacetamid, Oxalesteramid, 4-Diäthylphosphonobutyramid, p-Nitrobenzaraid, p-Chlorbenzamid, m-Chlorbenzamid, p-Methylbenzamid, 4-Methoxybenzamid, 4-Äthoxybenzamid, S-Phenylthioglykolsäureamid, Phenoxyessigsäureamid, 3-(Phenylsulfonyl)-propionsäureamid, Methoxypropionsäureamid, 3-(Methylmercapto)-propionsäureamid, -3-(Athylsulfonyl)-propionsäureamid,

- 2 - ■■*■'■

903347/109A

Als Halogenatome in den Carbonylhalogensulfenylhalogeniden seien vorzugsweise Chlor und Brom genannt. Die für das Verfahren Verwendung findenden Carbonylhalogensulfenylhalogenide können gemäß einem eigenen älteren Vorschlag erhalten werden. Ihre Herstellung sei am Beispiel des vorzugsweise verwendeten Carbonylchlorsulfenylchlorids erläutert:

210 ml konz. H₂SO^, 18 g Wasser und 186 g (1 Mol) Trichlormethylsulfenylchlorid werden unter starkem Rühren auf 45 50° erhitzt. Nach 1 - 1,5 Std. sind fast 2 Mol HCl abgespalten und die HCl-Entwicklung läßt nach. Man trennt die beiden Schichten des Reaktionsgutes im Scheidetrichter. Die leichte Phase stellt das Rohprodukt dar, das bereits eine hohe Reinheit hat. Durch Destillation kann es noch weiter gereinigt werden.

Das Carbonylchlorsulfenylchlorid siedet bei Kp 98°C /760 Torr; n£⁰·⁵ = 1,5158.

Das Verfahren sei am Beispiel der Umsetzung von Benzamid mit Carbonylchlorsulfenylchlorid erläutert:

+ Cl-CO-SCl > P" Tf ^N' +2 HCl

Die Molverhältnisse der Reaktionskomponenten werden vorzugsweise so bemessen, daß pro Äquivalent Carbonsäureamid ein Äquivalent Carbonylhalogensulfenylhalogenid zur Verfügung steht. Das Verfahren kann jedoch auch unter Verwendung eines Überschusses an einer der beiden Komponenten durchgeführt werden.

BAD ORfOINAL Le A 9423 - 5 -

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Die Durchführung der Reaktion erfolgt bei Temperaturen von etwa 0 - etwa 180°C, vorzugsweise bei 60 - 120⁰C. Es ist dabei gleichgültig, ob das Carbonsäureamid zum Carbonylhalogensulfenylhalogenid gegeben wird, oder ob in umgekehrter Reihenfolge gearbeitet wird. Der Ausschluß der Luftfeuchtigkeit ist jedoch von Vorteil. Die Reaktionsdauer beträgt je nach Reaktionsfähigkeit des verwendeten Car.bonamids und der Temperatur etwa 30 Minuten bis zu etwa 24 Stunden, beim Arbeiten im Temperaturbereich von etwa 70 - etwa 100⁰C vorzugsweise etwa 3-8 Stunden.

Es kann in An- oder Abwesenheit von Lösungsmitteln gearbeitet werden. Beim Arbeiten mit Lösungsmitteln finden vorzugsweise solche Verwendung, die mit beiden Reaktionspartnern nicht oder nur langsam reagieren. Als derartige Lösungsmittel seien beispielsweise genannt: Kohlenwasserstoffe wie Petroläther, Leichtbenzin, Pentan, Hexan, Isooctan, Benzol, Toluol, Xylol, chlorierte Kohlenwasserstoffe wie Methylenchlorid, Dichloräthan, Chloroform Tetrachlorkohlenstoff, Chlorbenzol, Dichlorbenzol, Äther wie Tetrahydrofuran, Dibutyläther, Dioxan oder Diphenyläther, ferner beliebige Gemische aus den genannten Lösungsmitteln.

Auch ein Überschuß eines der Ausgangsstoffe kann als Lösungsmittel dienen. Ein Zusatz von Halogenwasserstoff abfangenden Substanzen ist in der Regel nicht notwendig. Die Umsetzung erfolgt im allgemeinen ohne Zusatz von Katalysatoren. Ein Zusatz von Katalysatoren vom Typ der Lewissäuren, beispielsweise an'Aluminiumchlorid oder Zinkchlorid kann jedoch in verschiedenen Fällen Vorteile hinsichtlich der Ausbeuten oder durch Erniedrigung der Reaktionstemperatur bringen.

Das Verfahren wird in der Regel bei Normaldruck durchgeführt. Carbonamide, die sich bei 70 - 150⁰C und 1 ~ 500 Torr leicht verdampfen lassen, können mit Carbonylhalogensulfenylhalogeniden auch in der Gasphase und gegebenenfalls kontinuierlich umgesetzt werden.

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Die Aufarbeitung der Ansätze erfolgt auf übliche Weise. Die verfahrensgemäß herstellbaren substituierten 1,3,4-Oxathiazol-(2)-one sind neu und können als Zwischenprodukte zur Herstellung von Pharmazeutika und Kunststoffhilfsprodukten verwendet werden.

Beispiel 1;

In einer l-Ltr.~Rührapparatur (Rückflußkühler, Thermometer und Tropftrichter) werden 28 g (0,5 Mol) Acetamid in 300 ml Chloroform gelöst. Unter Feuchtigkeitsausschluß tropft man dann bei 40 - 50⁰C unter Rühren langsam 65,5 g (0,5 Mol) Carbonylchlorsulfenylchlorid zu, was gelegentliches Kühlen erfordert. Anschließend wird noch 4 Stunden am Rückfluß gekocht. Dann läßt man erkalten, nutscht von einem geringen kristallinen Niederschlag ab und engt das Filtrat im Vakuum ein. Der verbleibende Rückstand liefert bei der fraktionierten Vakuumdestillation 5-Methyl-l,3,4-oxathiazol-(2)-on der

^Formel 0 -C=O

Ii
CH^-C_v S Kp. 60⁰C / 12 Torr

Die Ausbeute beträgt 34,4 g = 58,75 % d. Th. C₃H₃O₂NS Molekulargewicht 117,13

Ber. C 30,76 H 2,58 0 27,32 N 11,96 S 27,38 Gef. 30,16 2,54 27,25 11,87 27,40

Molekulargewichti Gef. 118 (Kryoskop. in Dioxan) Beispiel .2;

In einen 500-ccm-Dreihalskolben, der mit Rührer, Rückflußkühler, Tropftrichter und Thermometer ausgestattet ist, wird unter Feuchtigkeitsausschluß das Gemisch von 46,76 g (0,5 Mol)

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-Honochloracetaraid, 65,50 g (0,5 Mol) Carbonylchlorsulfenylchlorid und 250 ml Toluol unter Rühren langsam erwärmt, bis Abspaltung von Chlorwasserstoff eintritt, was bei 70 - 8O⁰C der Fall ist. Mach 4-stündigern Rühren bei dieser Temperatur erv/ärmt man im Verlauf von 2 Stunden bis auf eine Heizbadtemperatur von- 130⁰C und destilliert die Hauptmenge des Toluols vorsichtig ab. Den Rest des Toluols entfernt man durch fraktionierte Destillation im Vakuum. Nach einem Vorlauf von Toluol erhält man bei 78⁰C /4,5 Torr das 5-Chlormethyl-l,3,4-oxathiazol-(2)-on der Formel

0 C=O

I .1
ClCH₉-C. S

Ausbeute 66,5 g =73 % d. Th. über.. C₅H₂O₂NSCl Molekulargewicht 151,58

Ber. C 23,77 H 1,33 0 21,11 N 9,24 S 21,15 Cl 23,39 Gef. 23,94 1,43 20,97 9,48 21,15 23,40

Molekulargewichtsbestimmung: Gef. 149 (Kryoskop. in Dioxan)

Beispiel 3:

In einer 1-Ltr.-Rührapparatur, die mit Rückflußkühler, Thermometer und CaClg-Rohr ausgestattet ist, werden 50 g (0,43 Mol) Bernsteinsäurediamid mit 300 ml Toluol und 113 g (0,86 Mol) Carbonylchlorsulfenylchlorid unter Rühren aufgeheizt, bis die Chlorwasserstoffentwicklung kräftig einsetzt, was bei 80 - 100⁰C der Fall ist. Das Säureamid geht dabei langsam in Lösung. Sobald die HCl-Entwicklung nachläßt (nach ca. 3 Stunden), erwärmt man zum Sieden und kocht noch 8 Stunden am Rückfluß. Anschließend wird das Toluol im Vakuum (12 - 15 mm Hg) größtenteils abgedampft.

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Aus dem verbleibenden. Rückstand kristallisiert das 5,5^l-Äthylen-di-l,3,4-oxathiazol-(2)-on der Formel

O=C 0 0 C=O

I I . I I

S_v ,C-CHo-CH₀-C^. ^S

N -N

in Form von bräunlichen Kristallen. Ausbeute 60 g = 61 % d.Th. Diese 60 g können aus etwa 2,5 Ltr. Xylol umkristallisiert werden und schmelzen dann bei 167°C unter Zersetzung.

C₆H₄O₄M₂N₂ Molekulargewicht 232,25

Ber. C 31,03 H 1,74 0 27,56 N 12,06 S 27,61 Gef. 31,07 2,17 27,28 12,20 26,97

Beispiel 4:

In einem 1-Ltr.-Dreihalskolben, der mit Rührer, Rückflußkühler und Thermometer versehen ist, wird ein Gemisch von 60,50g (0,5 Mol) Benzamid, 250 ecm Toluol und 65,50 g (0,5 Mol) Carbonylchlorsulfenylchlorid unter Rühren vorsichtig auf 60 - 90⁰C erhitzt, wobei Chlorwasserstoffentwicklung eintritt. Gegen Ende der Reaktion, nach etwa 2 Stunden, erwärmt man auf 100 - HO⁰C und rührt noch 1 Stunde bei dieser Temperatur. Dann wird das Reaktionsprodukt im Vakuum fraktioniert destilliert. Bei 120 - 125⁰C /2,5 Torr destilliert das 5-Phenyl-l,3,4-oxathiazolon-(2) der Formel

C=O

analysenrein über und erstarrt in der Vorlage. Die blaßgelbe kristalline Substanz schmilzt bei 67⁰C. Die Ausbeute beträgt 72 .g = 80,5 ⁰Zo d. Th.

C₈H₅O₂NS Molekulargewicht 179,20

9098Γ7ΪΤΟΘ4 bad original

Ber. C 53,62 H 2,81 O 17,86 N 7,82 S 17,89 Gef. 53,27 2,72 17,85 8,08 17,90

Molekulargewichtsbestirraung: Berechnet 179,20

Gefunden 178/179 (Osmot.in Aceton)

Beispiel 5?

135,16 g (1 KoI) p-Methy!benzamid werden in 400 ml Toluol suspendiert und nach Zugabe von 131,0 g (1 Mol) Carbonylchlorsulfenylchlorid unter Rühren und Feuchtigkeitsausschlu:: auf 60 - 80⁰C erwärmt, bis die Chlorwasserstoffentwicklung kräftig einsetzt. Nach Abklingen der Reaktion (nach ca. 4 Stunden), wird noch 3 Stunden unter Rühren am Rückfluß gekocht. Dann destilliert man im Vakuum (12 - 15 mm Hg) den; Toluol ab und kristallisiert das Rohprodukt aus Cyclohezan (Α-Kohle) um. Man erhält 184 g = 95,3 % d. Th. reines 5-(p-Methylphenyl)-l,3,A-oxathiazo¹.-(2)-on der Formel

0 C=O

Der Schmelzpunkt der Verbindung liegt bei 89⁰C. C₉H₇O₂NS Molekulargewicht 193,23

Ber. C 55,94 H 3,65 0 16,56 N 7,25 Gef. 54,93 3,58 16,33 7,13

Molekulargewicht: Gef. 194 (Osmot. in Aceton) BeisOJel 6;

Entsprechend Beispiel 2 werden 77,7 g (0,5 Mol) 4-Chlorbenz amid und 65,5 g (0,5 Mol) Carbonylchlorsulfenylchlorid in 200 ml Toluol bei 70 - 8O⁰C umgesetzt. Nach 4-stündigem

- 8 909847/1094

BAD ORIGINAL

15Λ5811

Rühren bei 70 - 80⁰C kocht man noch S Stunden an Rückfluß, wobei das Rühren fortgesetzt wird. Dann v/ird das Lösungsmittel im Vakuum (1?. - 15 ram Hg) abdestilliert und der verbleibende Rückstand aus Aceton untar Zusatz von Aktivkohle umkristallisiert. Die Ausbeute des so erhaltenen reinen 5-(p~Chlorphenyl)-l,>,4-oxathiazol-(2)-ons der Formel

0 C=O

beträgt 62 g = 53 % d. Th. Der Schmelzpunkt der Verbindung liegt bei 127,5⁰C

C₈H^O₂NSCl Molekulargewicht 215,65

Ber. C 44,97 H 1,89 0 14,98 N 6,5β S 15,01 Cl 16,60" Gef. 44,35 2,12 14,88 6,77 15,04 16,20

Molekulargewicht: Gef. 213 (Osmot. in Aceton) Beispiel 7?

In einem 500-ml-Dreihalskolben, der mit Rührer, Rückflußkühler und Thermometer ausgestattet ist, wird unter Feuchtigkeitsausschluß ein Gemisch von 83 g (0,5 Mol) 4-Nitrobenzamid, 150 ml Toluol und 65,50 g (0,5 MoI)' Carbonylchlorsulfenylchlorid unter Rühren bis auf etwa 100 - HO⁰C erhitzt. Man rührt bei dieser Temperatur so lange, bis die Abspaltung von Chlorwasserstoff merklich nachgelassen hat, was nach ca. 8 Stunden der Fall ist. Beim Abkühlen der Reaktionslösung kristallisiert das 5~(4'-Nitrophenyl)-l,3,4-oxathiazol der Formel

0 C=O

_ 9 „- ^ßAD

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mit einer Ausbeute von 104 g = 93 % d. Th. nahezu farblos aus. Es kann aus Toluol unter Zusatz von Aktivkohle umkristallisiert werden und schmilzt dann bei 163 - 164°C.

CgH^O^MgS Molekulargewicht 224,20

Ber. C 42,86 H 1,79 0 28,55 N 12,50 S 14,50 Gef. 43,28 1,79 28,62 12,65 13,55

Molekulargewicht: Gef. 221 (Osnot. in Aceton) BeisOJel 8; · ' -

40 g (0,36 Mol) Brenzschleimsäureamid werden in 100 ml Chlorbenzol mit 47,3 g (0,36 Mol) Carbonylchlorsulfenylchlorid unter Rühren und Ausschluß von Luftfeuchtigkeit auf 80 bis 90⁰C erwärmt. Nach Beendigung der HCl-Abspaltung (etwa 4 Stunden) destilliert man das Lösungsmittel in WasserStrahlvakuum ab. Der feste Rückstand besteht aus 5-(2'-Furyl)-l,3,4-oxathiazolon-2 der Formel q q^

s ^s

Nach Umkristallisieren aus Toluol. F.: 109 bis 110°C. Die Ausbeute an Reinsubstanz beträgt 38 g (62,5 % der Theorie).

Analyse: CgH₅O₅NS (Molekulargewicht 169,16)

C ' H ON S

Ber.: 42,60 % 1,79 % 28,40 % 8,28 # 18,96%

Gef.: 42,88 % 2,10 % 28,62 % 8,55 % 19,10 %

- 10 -

_BAD

Beispiel 9:

Wie in Beispiel 4 beschrieben, v/erden 63 > 6 g (0,25 Mol) 2,4,5-Trichlorphenoxyessigßäureonid in 150 ml Toluol mit 32·,8 g (0,25 Hol) Carbonylchlorsulfenylchlorid etwa 8 Stunden erhitzt. Anschließend destilliert man das Toluol im Vakuum (etwa 12 Torr) ab und kristallisiert den festen Rückstand (75 g) zweimal aus Toluol unter Verwendung von /-Kohle ur.i. Die Ausbeute an reinem 5-(2',4',5'-?richlorphenoxymethyl)-

1-2 der Formel

Cl 0 C

Cl-/" Vo-CH₂-C ν S Cl

buträgt 59 g (75,6 % der Theorie); F.: 06⁰C

Analyse: C₉H^O₃IJSCl₇ (Molekulargewicht: 312,58)

C H 0 -N S Cl Ber.: 34,58% 1,29% 15,36% 4,48% 10,2655 54,03% Gef.: 35,09% 2,09% 14,62% 4,63% 10,15% 33,90%

Molgewicht: gef. 311 (osmot. in Aceton) Beis-piel 10:

Die Suspension von 85,6 g (0,5 Mo"¹) 1-Naphthoesäureamid in 200 ml getrocknetem Tetrachlorkohlenstoff wird mit 65,5 g (0,5 Mol) Carbonylchlorsulfenylchlorid versetzt und unter Rühren und Feuchtigkeitsausschluß 6 bis 8 Stunden zum Sieden erhitzt. Mach Beendigung der Chlorwasserstoffabspaltung destilliert man das Lösungsmittel ab und kristallisiert das entstandene 5-(l-Naphthyl)-l,3,4-oxathiazolon-2 der Formel

BAD ORIGINAL

- 11 909847/1094

,Or

aus Toluol um. Die Ausbeute der bei 97 C schmelzenden reinen Substanz beträgt 56 g (48,7*0 der Theorie).

Analyse:

(Molekulargewicht: 229,26)

	62	C	3	H	N	S	,9955	0
Ber.	62	,86?5	3	,08-5	6,1155	13	,5555	13,9655
Gef.	,5855	,3555	6,1855	13

Ie Λ 9423

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Claims

Patentanspruchs:

1. Verfahren zur Herstellung von substituierten 1,3,4-0xathiazol-(2)-onen, dadurch gekennzeichnet, daß man Carbonyllialogensulfenylhalogenide der allgemeinen Formel

Hal-CO-S-Hal

in der

Hai für gleichartige oder verschiedene Halogenatome steht

mit Carbonsäureamiden der allgemeinen Formel

R-

in der η = 1, 2 oder 3 bedeutet und worin R für einen gegebenenfalls substituierten Alkyl-, Cycloalkyl-, Alkylen-, Aryl-, Aralkyl- oder einen heterocyclischen Rest steht, gegebenenfalls in Anwesenheit eines inerten organischen Lösungsmittels, im Temperaturbereich von etwa 0 bis etwa 180⁰C umsetzt.

2. Substituierte l,3,4-0xathiazol-(2)-one der allgemeinen Formel

0 C=O

in der η = 1, 2 oder 3 bedeutet und worin R für einen gegebenenfalls substituierten Alkyl-, Cycloalkyl-, Alkylen-, Aryl-, Aralkyl- oder einen heterocyclischen Rest steht.

BAD ORIGINAL·

Le-A 9423 - 13 -

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