DE1933712C3

DE1933712C3 - Verfahren zur Herstellung von Selenalkylsulfonaten

Info

Publication number: DE1933712C3
Application number: DE19691933712
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dr 1000 Berlin Claiiß
Original assignee: Schering AG
Current assignee: Bayer Pharma AG
Filing date: 1969-06-28
Publication date: 1977-08-04

Description

R₃-C

(CH₂)„

(D

S H

mit Verbindungen der Formel II R₁-SeH

UD

oder deren Metallsalzen in einem Lösungsmittel, gegebenenfalls in Gegenwart einer Base, umsetzt

Die bisher bekanntgewordenen Verfahren zur Herstellung von organischen Selenverbindungen bedienen sich vorwiegend der Umsetzung von Halogenalkanen mit Aikaliselenverbindungen, z. B. Alkaliselenid. Diese Verfahren haben den Nachteil, daß die Verfahrensprodukte stets von dem bei der Reaktion entstehenden Alkalihalogenid befreit werden müssen. Zur Herstellung von Selenalkylsulfonsäuren bzw. deren Salzen sind diese Verfahren indessen nicht geeignet, da das als Nebenprodukt gebildete anorganische Salz, z. B. Kaliumbromid, nur sehr schwierig vom Reaktionsprodukt abgetrennt werden kann.

Der Gegenstand der Erfindung ist nun im Anspruch näher definiert.

Das Verfahren erlaubt — ausgehend von Selenverbindungen und den leicht zugänglichen Sultonen — in einer Verfahrensstufe die Herstellung der gewünschten Produkte.

Es vermeidet die Nachteile der bekannten Verfahren, da man bei der verfahrensgemäßen Umsetzung keine Nebenprodukte, sondern ausschließlich die Salze der gewünschten Selenalkylsulfonsäuren erhält. Die Verfahrensprodukte fallen dabei in sehr guter Ausbeute und Reinheit an und sind vor allem frei von anorganischen R₁-SeH + R₃-C

in der Ri Äthyl, Propyl, Phenoxyäthyl, Benzyl, Phenyl, Bromphenyl, p-Methoxyphenyl, Sulfolanyl, -CN₁-SO₃Me,-(CH₂)3-SO₃Me,-(CH2)₂-CO-OMe, R₂ und R₃ jeweils Wasserstoff oder Methyl, Me ein einwertiges Metalläquivalent und η die Zahlen 1 oder 2 darstellen, dadurch gekennzeichnet, daß man Verbindungen der Formel I

IO

15

(Base)

R₁-Se-CH-(CHA-CH-SO₃H

R₂

Die Reaktionspartner können hierbei in einem Molverhältnis von 1:1 zur Umsetzung kommen. Es empfiehlt sich jedoch, das verwendete Sultonderivat in einem leichten Überschuß einzusetzen.

Als Ausgangsmaterialien für die erfindungsgemäßen

Verfahren können Verwendung finden Selenole der Formel Ri-SeH, die bekannt sind und nach an sich bekannten Methoden hergestellt werden können.

Anstelle der freier. — SeH-Verbindungen lassen sich jedoch vorteilhafter deren Salze, zweckmäßigerweise

die Alkalisalze, wie das Natrium- und Kaliumsalz, verwenden, wobei ein weiterer Zusatz einer Base nicht erforderlich isi.

Sofern die freien Selenole verwendet werden, muß die Umsetzung in Gegenwart einer Base, vorzugsweise einer anorganischen Base, z. B. eines Alkali- oder Erdalkalicarbonates, wie Natriumcarbonat, Kaliumcarbonat, Magnesiumcarbonat oder eines entsprechenden Metalloxydes erfolgen, welches zweckmäßigerweise in geringem Überschuß zugegeben wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren arbeitet so spezifisch, daß eine besondere Reinheit der verwendeten Selenole nicht unbedingt erforderlich ist. So kann man auch deren Vorprodukte, z. B. die entsprechenden Selenocyanate, Selenosulfate oder Diselenide, einsetzen und diese in an sich bekannter Weise, wie z. B. in Houben-Weyl »Methoden der organischen Chemie« 9, S. 955—965, beschrieben ist, zu den Selenolen reduzieren. Ohne eine weitere Reinigungsoperation lassen sich die derart hergestellten Produkte dann sofort mit Sultonen nach der erfindungsgemäßen Methode umsetzen, wenn man darauf achtet, daß die so hergestellten Produkte nicht durch Alkalihalogenid, z. B. mit Natriumbromid oder Natriumjodid, sondern mit anorganischen Sulfaten, z. B. Natriumsulfat, verunreinigt sind.

Die benötigten Sultone sind ebenfalls bekannt und können nach an sich bekannten Verfahren hergestellt werden. Besondere Anforderungen an deren Reinheitsgrad brauchen ebenfalls nicht gestellt zu werden.

Wegen der Sauerstoffetnpfindlichkeit der Selenole empfiehlt es sich, die Umsetzung gegebenenfalls unter Schutzgasatmosphäre durchzuführen, wozu sich z, B. inerte Gase, wie Stickstoff, Edelgase oder auch Wasserstoff eignen.

Die Umsetzung wird unter Verwendung eines Lösungsmittels durchgeführt. Geeignete Lösungsmittel sind Wasser oder organische Lösungsmittel, wie

aliphatische Alkohole, z.B. Äthanol, Ketone, z.B. Beispiel 4

Aceton, Dimethylformamid und Tetrahydrofuran.

Die Umsetzung verläuft bereits bei Temperaturen Cyanselcno-methyl-propylsulfonsaures Kalium

von etwa 2O⁰C oder auch darunter, läßt sich jedoch bei

höheren Temperaturen erheblich steigern. Vorzugswei- 5 / CH₃ \

se arbeitet man in einem Temperaturbereich von etwa I

50 bis 100⁰C. VNCSeCHCH₂CH₂SO₃K)

Die Aufarbeitung des Reaktionsgemisches erfolgt in

an sich bekannter Weise dadurch, daß man vom 10,8 g (0,075 Mol) KSeCN werden in 100 ml Aceton

ausgefallenen Reaktionsprodukt absaugt oder die io gelöst und mit 10,2 g Methylpropansulton versetzt. Reaktionslösung bis zur Trockne einengt und anschlie- Nach einigen Minuten bildet sich ein weißer Niederßend erschöpfend mit einem geeigneten Lösungsmittel schlag. Anschließend wird das Reaktionsgemisch noch extrahiert. Wie bereits erwähnt, lassen sich die eine halbe Stunde am Rückfluß gekocht. Verfahrensprodukte frei von Nebenprodukten sowie in Ausbeute: 20,0 g = 95,5% der Theorie,

guter Ausbeute herstellen. 1₅

Die erfindungsgemäß erhältlichen sulfonsäuren Salze Beispiel 5

sind in der Regel weiße, mit neutraler Reaktion in „ ,. ,, , , „ _{v y}

Wasser lösliche Substanzen. Als Lösungsmittel eignen ^^'^ΙΤ^ΖΤί^^

sich weiterhin z. B. Methanol und Äthanol, wobei der (KO₃SSeCH₂CH₂CH₂SO₃K)

Löslichkeitsgrad jedoch je nach den einzelnen Verbin- 20 15,9 g (0,1 Mo!) Kaliumselenosulfat werden unter düngen variiert. So ist z. B. phenylselenpropylsulfonsau- Stickstoff in 50 ml Wasser und 50 ml Alkohol gelöst und res Kalium noch gut in heißem Methanol löslich, mit 12,2 g Propansulton versetzt und anschließend 1 während sich Bis-(kaliumsulfopropyl)-selenid demge- Stunde am Rückfluß gekocht. Nach dem Einengen genüber nur schwer löst erhält man durch Umfallen aus Wasser mit Aceton

Die Verfahrensprodukte eignen sich insbesondere als 25 23,9 g einer weißen, gut in Wasser löslichen Substanz. Inhibitoren für chemische Reduktionsbäder, z. B. chemi- Ausbeute: 85%.

sehe Kupfer- und Nickelbäder.

Beispiel 6

Beispiel 1 Bis-(Kaliumsulfopropyl)-selenid

³⁰ (KO₃SCH₂CH₂CH₂-Se-CH₂CH₂CH₂SO₃K)

Cyanselenopropylsulfonsaures Kalium ,, _o. , _rr . ... , _K7 ,„, .. _1λ

INfSpTH-TH ph Qn κ\ Unter Stickstoffatmosphare werden 15,7 g (0,1 Mol)

UN^e^li^M^H^U;,!^ ^^ ^ ^ ^ _Methan0, _{und 5Q m}, _{Wasser ge},_{öst und} J_n

21,6 g (0,15 Mol) KSeCN werden in 200 ml Aceton der Siedehitze mit 24,4 g (0,2 Mol) Propansulton gelöst und mit 18,3 g(=0,15 Mol) Propansulfon versetzt. 35 umgesetzt. Nach partiellem Einengen des Lösungsmit-Es fällt augenblicklich eine weiße kristalline Substanz tels und Absaugen des weißen Niederschlages werden aus. Zur Vervollständigung der Reaktion wird noch 38,0 g Bis-(Kaliumsulfopropyl)-selenid erhalten, was etwa '/2 Stunde am Rückfluß gekocht. Das erhaltene einer Ausbeute von 95% der Theorie entspricht. Die Salz ist sehr leicht in kaltem Wasser, sehr schwer in weiße kristalline Substanz ist fast unlöslich in Methanol, kaltem, gut in heißem Alkohol löslich. 40

Ausbeute: 36,0 {[=91% der Theorie.

Beispiel 7

Beispiel 2 Bis-(Kaliumsulfopropyl)-selenid

(KO₃SCH₂CH₂CH₂-Se-CH₂CH₂CH₂SO₃K)

Cyanselenopropylsulfonsaures Natrium 45 ^ ^^ ^^ ^ ^

(NLöeLH₂LH₂LH₂i>U₃Na) lenpropylsulfonsaures Kalium in 100 ml Wasser und

19,2 g (0,15 Mol) NaSeCN werden in 200 ml Methanol 50 ml Methanol gelöst, das 6 g konzentrierte Schwefelgelöst und unter Stickstoffatmosphäre mit 18,3 g (0,15 säure enthält. Zu dieser Lösung werden 6,5 g (0,1 Mol) Mol) Propansulton versetzt Zur Vervollständigung der 50 Zink-Pulver gegeben und so lange gekocht, bis sich eine Reaktion wurde noch eine Stunde am Rückfluß gekocht. klare Lösung gebildet hat. Anschließend wird mit etwa Nach Einengen des Methanols wurde ein weißes 8 g Kaliumhydroxyd alkalisch gemacht und mit 18,3 g Kristallpulver erhalten. (0,15 Mol) Propansulton versetzt und eine Stunde am

Ausbeute: 35,6 g=95% der Theorie. Rückfluß gekocht. Nach beendeter Reaktion wird bis

55 zur Trockne eingeengt und erschöpfend am Soxhlet mit

Methanol extrahiert. Das aus Methanol ausfallende

Beispiel 3 Reaktionsprodukt kann aus wenig Wasser umkristalli-

^CTr?r?Ä^U?HⁿrTtin^KK^l!^Um ^aXu^ 16,0g = 56% der Theorie, bezogen auf

(NLJeLH₂LH₂LH₂LH₂^₃K) _{6o eingesetztes} cyanselenopropylsulfonsaures Kalium.

10,8 g (0,075 Mol) KSeCN werden in 100 ml Aceton

gelöst und mit 10,2 gButansulton versetzt. Nach einigen Beispiel 8

Minuten bildet sich ein weißer Niederschlag. Zur Äthylselenopropylsulfonsaures Natrium

Vervollständigung der Reaktion wird noch 1,5 Stunden /_r _M _c„_pu γη ph <?n lsM

am Rückfluß gekocht. Die weiße kristalline Substanz ist 65 ^{l 2 5} *~n*,n^n&vind)

leicht in kaltem Wasser und schwer in kaltem Alkohol Unter Stickstoffalmosphäre werden 13,5 g 0,1 Mol

löslich. Äthylselenocyanat in 50 ml Alkohol und 10 ml Wasser

Ausbeute: 19,0 g=90,5% der Theorie. gelöst und mit 5 ml konzentrierter Schwefelsäure

versetzt. Zu dieser Lösung werden vorsichtig in der Siedehitze 9,8 g Zinkstaub gegeben. Nachdem sich das gesamte Zink aufgelöst hat und die Losung farblos geworden ist, wird Natronlauge zugegeben, bis sich der gebildete Niederschlag von Zinkhydroxyd wieder aufgelöst hat. Zu diesem Reaktionsgemisch werden 13,4 g(0,l 1 Mol) Propansulton gegeben und eine Stunde am Rückfluß gekocht. Die gesamte Reaktionslösung wurde bis zur Trockne eingeengt und der Rückstand mit Methanol extrahiert. Das Reaktionsprodukt scheidet sich in weißen Blättchen aus Methanol aus.

Ausbeute: 10,0g = 39,5% der Theorie, bezogen auf Äthylselenocyanat.

B e ispi e I 9

Propylselenopropylsulfonsaures Kalium
(CH₃(CH₂J₂SeCH₂CH₂CH₂SO₃K)

Unter Stickstoffatmosphäre werden 12,3 g (0,1 Mol) Propylselenol in 100 ml Methanol, das 0,1 Mol Kaliumhydroxyd enthält, aufgelöst. In der Siedehitze wird 0,1 Mol Propansulton zugetropft. Es wird noch eine Stunde zur Vervollständigung der Reaktion nachgerührt und der Alkohol weitgehend eingeengt. In der Kälte kristallisiert das weiße Reaktionsprodukt aus. Ausbeute: 25,9 g = 95% der Theorie.

Beispiel 10

Benzylselenopropylsulfonsaures Kalium
(C₆H₅CH₂SeCH₂CH₂CH₂SO₃K)

8,6 g (0,05 Mol) Benzylselenol werden unter Stickstoffatmosphäre in Äthanol, das 0,1 Mol Kaliumhydroxyd enthält, aufgelöst. In der Siedehitze werden 6,1 g (0,05 Mol) Propunsulton zugetropft. Zur Vervollständigung der Reaktion wird noch eine Stunde am Rückfluß gekocht, der Alkohol weitgehend eingeengt. Es kristallisiert das Reaktionsprodukt in weißen Blättchen aus.

Ausbeute: 14,0 g = 92,8% der Theorie.

Beispiel 11

Phenoxyäthylselenopropylsulfonsaures Kalium
(C₆H₅OCH₂CH₂SeCH₂CH₂CH₂SO₃K)

15,9 g (0,05 Mol) phenoxyäthylselenosulfonsaures Kalium werden unter Stickstoff atmosphäre in 100 ml Wasser, das 8,4 g Kaliumhydroxyd enthält, gespalten. In der Siedehitze werden 12,2 g (0,1 Mol) Propansulton, das in 100 ml Alkohol gelöst ist, 15 Minuten gekocht. Nach dem Einengen bis zur Trockne wird der Rückstand mit Methanol extrahiert.

Ausbeute: 10,5g = 80,7% der Theorie, bezogen auf eingesetztes Phenoxyäthylselenosulfonat.

Beispiel 12

Kaliumcarboxyäthylselenopropylsulfonsaures Kalium (KOOCCH₂CH₂SeCH₂CH₂CH₂SO₃K)

15,3 g (0,1 Mol) Carboxyälhylselenol werden unter Stickstoff in 100 ml Methanol, das 0,2 Mol Kaliumhydroxyd enthält, gelöst und in der Siedehitze mit 12,2 g (0,1

40

45 Mol) Propansulton umgesetzt. In der Kälte fällt fast quantitativ ein weißes Salz aus, welches das gewünschte Reaktionsprodukt darstellt.
Ausbeute: 32,4 g = 91,9% der Theorie.

Beispiel 13

Phenylselenopropylsulfonsaures Natrium
(C₆H₅SeCH₂CH₂CH₂SO₄Na)

15.7 g (0,086 Mol) Phenylselenocyanat werden in einem Gemisch von 50 ml Alkohol, 10 ml Wasser und 5 ml konzentrierter Schwefelsäure gelöst und in der Siedehitze mit 6,8 g (0,1 Mol) Zinkstaub zu dem entsprechenden Selenol gespalten. Mit Natriumhydroxyd wird das Reaktionsgemisch alkalisch gemacht und anschließend mit 12,2 g (0,1 Mol) Propansulton unter Schulzgasatmosphäre in der Siedehitze umgesetzt. Nach dem Einengen bis zur Trockne wird die Selenoverbindung mit Alkohol extrahiert.

Ausbeute: 22,4 g = 86,8% der Theorie, bezogen auf eingesetztes Selenocyanat.

Beispiel 14

p-Bromphenylselenopropylsulfonsaures Kalium
(BrC₆H₄SeCH₂CH₂CH₂SO₃K)

11.8 g (0,05 Mol) p-Bromphenylselenol werden in 100 ml Methanol, das 0,1 Mol Kaliumhydroxyd enthält, gelöst und mit 6,1 g (0,05 Mol) Propansulton in der Siedehitze unter Stickstoffatmosphäre umgesetzt.

Ausbeute: 17,7 g (weiße Kristalle) = 89% der Theorie.

Beispiel 15

p-Methoxyphenylselenopropylsulfonsaures Kalium
CH₃OC₆H₄SeCH₂CH₂CH₂SO₃K

9,4 g (0,05 Mol) p-Methoxyphenylselenol werden unter Stickstoffatmosphäre in Äthanol, das 0,05 Mol Kaliumhydroxyd enthält, gelöst und in der Siedehitze mit 6,1 g(0,05 Mol) Propansulton umgesetzt.

Ausbeute: 15,9 g = 91% der Theorie.

Beispiel 16
Sulfolanselenopropylsulfonsaures Kalium

H,

H₂

SeCH₂CH₂CH₂SO₃K

55

H₂

9,2 g (0,05 Mol) Sulfolanselenol werden in Methanol ge'öst, das 0,05 Mol Kaliumhydroxyd enthält, und mit 6,2 g (0,05 Mol) Propansulton unter Stickstoffatmosphäre umgesetzt.

Ausbeute: 13,8 g = 80% der Theorie.

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zur Herstellung von Selenalkylsulfonaten der Formel

R₁-Se-CH-(CH₂J_n-CH-SO₃Me

Salzen. Das erfindungsgemäße Verfahren wird durch das folgende Reaktionsschema erläutert.