DE2000880A1 - Thalliumtrifluoracetat und Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents
Thalliumtrifluoracetat und Verfahren zu seiner HerstellungInfo
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Description
" Thalliumtrifluoracetat und Verfahren zu seiner Herstellung "
Priorität: 21. Januar 1969, V.St.A., Nr. 792 765
Die Erfindung betrifft Thalliumtrifluoracetat und ein Verfahren zu seiner Herstellung.
Thalliumtrifluoracetat
Tl( OGOCF-z),, (I)
wird erfindungsgemäss durch Umsetzung von Thalliumoxid mit Trifluoressigsäure
hergestellt.
Das Thalliumoxid wird in Trifluoressigsäure durch Erhitzen unter Rückfluss gelöst. Nach dem Verdampfen der restlichen Trifluoressigsäure
unter vermindertem Druck hinterbleibt Thalliumtrifluoracetat. Das farblose, hygroskopische Produkt kann bei Raumtemperatur
in einer verschlossenen Flasche oder über PgOc aufbewahrt
werden.
009831/1911
— 2 —
Thalliumtrifluoracetat ist für die Herstellung vieler substitu-
Thalliumtrifluoracetat ist für die Herstellung vieler substitu-
1",
ierter aromatischer Verbindungen verwendbar. Es lässt sich ausgezeichnet
für die direkte Thallierung aromatischer Verbindungen anwenden, die sich danach in bekannte, substituierte, aromatiscne
Verbindungen verwandeln lassen.
Bei der Umsetzung einer aromatischen Verbindung mit Thalliumtrifluoracetat
entsteht als Zwischenprodukt ein Thalliumarylbis-trifluoracetat
(il)
Ar-Tl(OCOCP5)2
> Ar-Tl(X)2 > Ar-X
(II) (III) (IV)
Die Trifluoracetatgruppen lassen sich leicht gegen andere Gruppen
ersetzen und ergeben substituierte Thalliumarylverbindungen (III), die durch Zersetzung unter Verlust einer Thalliuraver-
bindung in substituierte aromatische Verbindungen überführt wer-
at
den (IV). Zur Substitution der Trifluoracet-^ruppen kann man die verschiedensten Anionen verwenden, darunter Jodid, Chlorid,
und Cyanid. Die Umsetzung mit einem. Jodid ist am günstigsten, da die entstehenden Thalliumaryldijodide sich spontan und in hoher Ausbeute zum entsprechenden aromatischen Jodid zersetzen.
den (IV). Zur Substitution der Trifluoracet-^ruppen kann man die verschiedensten Anionen verwenden, darunter Jodid, Chlorid,
und Cyanid. Die Umsetzung mit einem. Jodid ist am günstigsten, da die entstehenden Thalliumaryldijodide sich spontan und in hoher Ausbeute zum entsprechenden aromatischen Jodid zersetzen.
Die mit Thalliumtrifluoracetat^hergestellten substituierten
Thalliumarylverbindungen (III) sind Zwischenprodukte für die
Herstellung einer Reihe organischer Verbindungen. Auf synthetischem Weg können diese Verbindungen derzeit nur nach umständlichen mehrstufigen Verfahren gewonnen werden. Die Verbin-• dung der Erfindung ist somit ein wichtiges Zwischenprodukt zur Herstellung substituierter aromatischer Verbindungen.
Thalliumarylverbindungen (III) sind Zwischenprodukte für die
Herstellung einer Reihe organischer Verbindungen. Auf synthetischem Weg können diese Verbindungen derzeit nur nach umständlichen mehrstufigen Verfahren gewonnen werden. Die Verbin-• dung der Erfindung ist somit ein wichtiges Zwischenprodukt zur Herstellung substituierter aromatischer Verbindungen.
009831/1911
Thalliumtrifluoracetat kann als Peststoff oder in verschiedenen
Lösungsmitteln gelöst verwendet werden, z.B. in Trifluoressigsäure. Es wird durch 1-100-stündiges Rückflusskochen von
Thalliumoxid in Trifluoressigsäure hergestellt. Die Reaktionszeit kann in beträchtlichen Grenzen schwanken. Vorzugsweise beträgt
die Reaktionszeit 5-50 Stunden. Eine lösung von Thalliumtrifluoracetat in Trifluoressigsäure ist ein ausgezeichnetes
!halterungsmittel ,
Die Umsetzung von Thalliumtrifluoracetat mit elektrophil substi- ä
tuierbaren aromatischen Verbindungen lässt sieh im allgemeinen innerhalb weniger Minuten bei Bäumtemperatür durchführen.
Schwach desaktivierte aromatische Verbindungen, wie Halogenbenzole erfordern eine Reaktionszeit von 30 Minuten bei 70 G,
stärker desaktivierte aromatic Ve r V-indungen wie Benzoesäure
und Trifluormethylbenzol sind nach 21 bz.v, .-- . ,.,^den thalliert.
Im allgemeinen scheidet sich aus dem Reaktionsgemisch das
Thalliumaryl-bis-trifluoracetat in kristalliner Form ab.
Das Thalliumaryl—bis-trifluoracetat wird dann mit einer Verbin- λ
dung zur Umsetzung gebracht, die in nukleophiler Substitution die Trifluoracetatgruppe verdrängt, wie Kaliumiodid oder Jod,
wodurch man die jod— oder anderweitig substituierte aromatische
Verbindung erhält. Auch Hydroxylgruppen können als»Substituenten
in den aromatischen Kern eingeführt werden.
Bei säure-empfindlichen, aromatischen Verbindungen, wie Thiophen,
ist es zweckmässig, zur Thallierung festes Thalliumtrifluoracetat zu verwenden, um eine übermässige Zersetzung der eingesetzten
Verbindung zu vermeiden. Die Umwandlung des Thalliumderi-
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vats in die substituierte aromatische Verbindung wird wie vorstehend
beschrieben durchgeführt.
Eine grosse Anzahl aromatischer Verbindungen kann mittels Thalliumtrifluoracetat
substituiert werden, z.B. Benzol, substituierte Benzole, wie Fluorbenzol, Chlorbenzol, Toluol, Äthylbenzol,
m-Xylol, Anisol, Mesitylen, Benzoesäure und Trifluormethylbenzol,
sowie heterocyclische aromatische Verbindungen wie Thiophen und 2-Bromthiophen, und polycyclischen Verbindungen wie Naphthalin.
So wird z.B. Phenol häufig als Desinfektionsmittel verwendet, und p-Jodanisol ist ein brauchbares Zwischenprodukt für die Herstellung
von! Arzneistoffen mit hypocnolesterämischen Eigenschaften.
Thalliumtrifluoracetat ist auch für die Herstellung von Thiophenol
brauchbar, das in der chemischen Industrie als Polymerisationsaktivator, Antioxydationsmittel, Katalysator, Flotationsmittel und als Lösungsmittel in der Textilindustrie Anwendung
findet.
Zur Herstellung von Thiophenol wird eine Lösung von Thalliumtrifluoracetat
in einem Lösungsmittel, vorzugsweise Trifluoressigsäure, etwa 15 Stunden bei Raumtemperatur mit einer äquimolaren
Menge Benzol stehengelassen. Nach dem Aufarbeiten erhält man Phenylthallium-bis-trifluoracetat. Durch Behandlung dieser Verbindung
mit Natrium-NjN-dimethyldithiocarbamat erhält man Phenyl
thallium-bis-(N,N-dimethyldithiocarbamat), das bei der UV-Bestrahlung
Diphenyldisulfid ergibt. Diese Verbindung lässt sich ■quantitativ leicht zu Thiophenol reduzieren; vergl. USA.-Patentschrift
2 402 186.
00983 1/1911
Die Beispiele erläutern die Erfindung. Abwandlungen, die für Fachleute offensichtlich sind, sind als der Erfindung entsprechend
und daher beansprucht anzusehen. Zu derartigen Abwandlungen zählen die Thalliumsalze niederer Halogenfettsäuren,
wie Thalliumtrichloracetat, Thalliumdibromacetat, Thalliumtrichlorpropionat,
Thalliumfluoracetat und Thalliumdifluoracetat. Derartige Abwandlungen werden analog zu Thalliumtrifluoracetat
hergestellt, nämlich durch Erhitzen von Thalliumoxid und der entsprechenden Halogenfettsäure. Sie werden in der gleichen Weise
verwendet, wie Thalliumtrifluoracetat.
Eine gut gerührte Suspension von 20 g Thalliumoxid in 100 ml Trifluoressigsäure wurde 7 Stunden unter Rückfluss erwärmt.
Nach dem Abkühlen wurde die Suspension durch eine Glasfritte
filtriert und das Filtrat unter vermindertem Druck bei 400C eingedampft.
Der Rückstand wurde unter vermindertem Druck über P0O,. getrocknet. Man erhielt 17,6 g Thalliumtrifluoracetat in
Form eines amorphen, weissen Feststoffes vom F. 190 - 195 G (Zersetzung). Die Verbindung zeigt im Infrarotabsorptionsspektrum
(KBr) eine Absorption bei 1670 (s, scharf), 1430 (m,6charf), 1050-1270 (s,breit), 835 (s,scharf),
805 (s,scharf) und 722 cm (s,scharf).
Eine brauchbare Thallierungsmischung lässt sich durch Lösung von
nicht isoliertem Thalliumtrifluoracetat in Trifluoressigsäure in. folgender Weise herstellen:
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50 g Thalliumoxid werden in 200 ml Trifluoressigsäure 26 Stunden
gerührt und unter Rückfluss gekocht. Das heisse Reaktionsgemisch wird durch Kieselgur filtriert, das Filtrat mit Trifluoressigsäure
auf 250 ml verdünnt. Die Menge des gebildeten Thalliumtrifluoracetats wird durch Umsetzung von 5 ml Benzol mit 20 ml
der Thallierungsmischung und anschliessende Umsetzung mit KaIiumjodid-Lösung
gemäss Beispiel 2 bestimmt. Das erhaltene Jodbenzol wird isoliert und gewogen. Dies ergibt den Minimalwert der
vorhandenen Menge an Thalliumtrifluoracetat (Mol Jodbenzol = Mol Thalliumtrifluoracetat in 20 ml Lösung).
Die Lösung kann auch durch Lösen von Thalliumtrifluoracetat in Trifluoressigsäure hergestellt werden.
Der Schmelzpunkt des Thalliumtrifluoracetats liegt nicht eindeutig
fest und hängt von den Umständen ab, unter denen er bestimmt wurde. Wird das Schmelzpunktröhrchen bei Raumtemperatur in den
Schmelzpunktapparat eingetaucht und dann die Temperatur langsam erhöht, so erweicht die Verbindung bei etwa 100 - 110 C, bleibt
aber bis 180 - 182 C fast weiss, wird dann braun und sintert.
Bei 190 - 191°C ist sie erheblich gesintert, und bei 195 - 1970C
ist sie fast schwarz und schmilzt.
Führt man die Probe in ein vorgeheiztes Bad bei 185 C ein, so
schmilzt die Verbindung sofort und wird schwarz.
Führt man sie in ein vorgeheiztes Bad bei 175°C ein, so wird
sie bräunlich, sintert etwas, schmilzt aber dann erst bei etwa
1900C.
009831/1911
Die Verbindung schmilzt in jedem Fall völlig unter 200 C.
Man kann die Verbindung auch an der gelben Farbe einer Lösung
in Trifluoressigsaure beim Mischen mit Benzol erkennen.
0,86 g (0,0072 Mol) Mesitylen werden zu 20 ml einer Lösung von Thalliumtrifluoracetat in Trifluoressigsäure (nach dem Verfahren
von Beispiel 1 gewonnen) gegeben, und die Reaktionsmischung wird 1 Stunde bei Raumtemperatur stehengelassen. Dann setzt man eine
Lösung von 8,3 g Kaliumiodid in 25 ml Wasser zu, rührt die Mischung
etwa 15 Minuten bei Raumtemperatur, setzt etwa 1 g Ka2S2Oc hinzu, und rührt die blauschwarze Mischung ,einige Minuten,
bis die Farbe nach Gelb umschlägt. Dann kühlt man die Mischung, die mit Natronlauge alkalisch gemacht wurde, und extrahiert
mit Äther. Die Ätherextrakte werden getrocknet, das Lösungsmittel wird unter vermindertem Druck abdestilliert. Man erhält
1,66 g (94 i> der Theorie) reines Jodmesitylen in Form farbloser
Kristalle vom F. 29 - 3O°C.
Das Verfahren von Beispiel 2 wird mit folgenden Verbindungen unter den nachstehend angegebenen Bedingungen wiederholt. Man
erhält die in der Tabelle angeführten Endprodukte:
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Zeit Std. |
» | Tempe ratur, 0C |
- 8 | - | Endprodukt | 2000880 | Kt | 11$ o) | |
Ausgangs verbindung |
16 | 22 | Aus beute, |
Jodbenzol | 23$ o) | ||||
Benzol | 16 | 22 | 96 | Pluorjodbenzol | o) | ||||
Pluorbenzol | 0, | 5 | 70 | 70 | Chlorjodbenzol | (89$ p; | 5$ o) | ||
Chlorbenzol | 1 | 22 | 80 | Jodtoluol (91$ | (77$ p; | ||||
Toluol | 0, | 8 | 22 | 69 | Äthyljodbenzol | p; 9 $ | o) | ||
Äthylbenzol | o, | 8 | 22 | 86 | 4-Jod-m-xylol | (95$ p; | 5$ m) | ||
m-Xylol | 0, | 25 | 22 | 100 | Jodanisol (8?$ | Jod-trifluormethylbenzol (8196 m: 16* d: 3* o) |
|||
Anisol | 21 | 70 | 75 | Jodbenzoesäure | p; 17$ | ||||
Benzoesäure | Trifluormethy1-98 benzol |
. - — | ::-7o | 76 | (95$ o; | ||||
54 |
2-Bromthiophen 0,33 22 81 2-Brom-5-jodthiophen
Herstellung von Thiophenol
(a) Phenylthalliura-bis-trifluoracetat
(a) Phenylthalliura-bis-trifluoracetat
Eine Lösung von 19,5 ml (0,22 Mol) Benzol in 250 ml Trifluoressigsäure,
die 119,1 g (0,219 Mol) Thalliumtrifluoracetat enthält, wurde etwa 15 Stunden bei Raumtemperatur gerührt. Überschüssige
Trifluoressigsäure wurde unter vermindertem Druck abdestilliert, der Rückstand in einer kleinen Menge Diäthyläther
gelöst und mit 25 ml 1,2-Dichloräthan versetzt. Die Mischung wurde
unter vermindertem. Druck zur Trockne ~ eingedampft und-, der Vor-
gang zweimal wiederholt, um alle Trifluoressigsäure zu entfernen. Der verbleibende farblose Peststoff wurde aus 1,2-Dichloräthan
umkristallisiert. Ausbeute 81,8 g (74$ der Theorie) Phenylthallium-bis-trifluoracetat
vom P. 203 - 204°C (Zersetzung) nach 24-stündigem Trocknen unter vermindertem Druck bei 67 C.
009831 /1911
(b) Thiophenol
3,0 g Phenylthallium-bis-trifluoracetat wurden in 50 ml ,Wasser
mit 2,8 g (30 $ Überschuss) Natrium-NjN-dimethyldithiocarbamatdihydrat
versetzt. Es scheiden fast augenblicklich gelbe Kristalle des Phenylthallium-bis-CNjN-dimethyldithiocarbamat) ab.
Ausbeute 3,0 g (97 $ der Theorie). Nach Umkristallisation aus
einem Gemisch von Chloroform und Methanol wurden gelbe Prismen vom P. 176,- 184°C erhalten.
Eine Lösung aus 4,5 g Phenylthallium-bis-(N,li-dimethyldithiocarbamat)
in 450 ml Aceton wurde 4 Stunden bestrahlt (Rayonet-Reaktor, 253 mu Lampen). Während der Bestrahlungszeit
wurde das Reaktionsgemisch auf 45 - 50 C erwärmt. Die Mischung wurde dann filtriert. Es hinterbleiben 1,9 g eines grauen Niederschlags
von Thallium-NjN-dimethyldithiocarbamat. Das Filtrat
wurde unter vermindertem Druck zu einem braunen Öl eingedampft. Dieses Öl wurde in einer kleinen Menge Chloroform gelöst, von
weiteren 0,7 g Thallium-NjN-dimethyldithiocarbamat abfiltriert
und wieder eingedampft und dann auf einer Kieselgelkolonne chromatographiert. Als Eluierungsmittel wurde ein Gemisch aus
Chloroform und Hexan (3 : 7) verwendet. Nach Verdampfen des Eluats erhielt man 600 mg (64 i° der Theorie) Diphenyldisulfid
als öl, das sich beim Stehen verfestigte; F. 58,5 - 59,50C.
Ein Vergleich mit einer authentischen Diphenyldisulfidprobe bestätigte die Identität des Endproduktes. Die quantative Reduktion
dieser Verbindung zu Thiophenol wird nach dem in der USA.-Patentschrift 2 402 186 beschriebenen Verfahren durchgeführt.
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Claims (3)
- - ίο -Patentansprüche Thalliumtrifluoracetat.
- 2. Verfahren zur Herstellung von Thalliumtrifluoracetat, dadurch gekennzeichnet, dass man Thalliumoxid in Trifluoressigsäure 1 - 100 Stunden erhitzt.
- 3. Verwendung von Thalliumtrifluoracetat zur Umsetzung mit aromatischen Verbindungen.009831/191 1
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