DE2019249A1 - Verfahren zur Herstellung von bis-(Merkaptophenyl)-aethern - Google Patents

Description

DR. ALFRED SCHÖN · 8 MÖNCHEN 22 · WIDENMAYERSTRASSE 49/1

Sch/Gl * 02 571

INVENTA AG für Forschung und Patentverwertung Zürich, Zürich / Schweiz

Verfahren zur Herstellung von bis-(Merkaptophenyl)-

äthern

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von bis-(Merkaptophenyl)-äthera.

Es ist bekannt, dass Diaryläther mit einer Lösung von Natrium In flUeeigem Ammoniak oder durch Erhitzen mit Alkalimetallen in Gegenwart von Pyridin nach kurzer Reaktionszeit und in Ausbeuten von Über 90 # der Eheorie gespalten werden können (vergleiche Prey, Chem.Ber. 76, 156 (1943); Houben-Weyl 6,5, Seite 169). Auch Arylalkylthioäther lassen sich bekanntlich

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unter diesen Beaktionsbedingungen gut spalten (Tergleiche Hughes, J.Pr.Soc. (H.S.ffales) 83, 269 (1949)). Ähnliches gilt auch für Alkylbensjylsulfide (vergleiche Schorigin, Ghem.Ber.58, 2028 (1925)).

Es wurde nun gefunden» dass man in guten Ausheuten bis-(Herkapto* phenyl )-äther der Formel X

herstellen kann, in dem man einen "bis-(substituierten-Merkaptophenyl)-äther der Formel II

in der S₁ und Rg unabhängig voneinander je einen niederen Alkyl-, einen Cycloalkyl- oder einen Aralkylrest bedeuten und wobei die Ringe A und B noch weitere Substituenten enthalten können, mittels eines Alkali- oder Erdalkalimetalle in Gegenwart von flüssigem Ammoniak oder eines Amins, oder mittels eines Alkalimetalles oder -hydride oder -amids in Gegenwart eines N-haltigen Heterocyolus spaltet.

Als Amine eignen eich Monoamine, wie Methyl-, Äthyl-, Propyl-, Isopropyl- oder Butylamin, oder Diamine, insbesondere Alkylendiamin, wie Äthylendiamin, oder N-haltige Heterocyclen, wie Pyridin und Chinolin, sowie deren Homologe (vergleiche R.I.

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Augußtin, »Reduction¹¹, Marcel Dekker Inc., N.Y. 1968, S. 126 und Truce, J.Am.Ghem.Soc, 82» 2872 (1969))· Da, wie "bereits erwähnt» Arylalkylthioäther, Diary lather und Diarylthioäther nach derselben Methode sehr gut unter Bildung der entsprechenden Thiole bzw. Phenole gespalten werden können» war das Verhalten der bisher noch nicht untersuchten bis-(substituierten-Merkaptophenyl)-Äther der formel XI unter diesen Reaktionsbedingungen nicht voraussehbar. Vielmehr stand zu erwarten» dass aus bis-(substituierten Merkaptophenyl)-äthera durch Spaltung mit Natrium ein Gemisch von etwa gleichen Seilen aller möglichen Spaltprodukte entstehen wtirde» da 3a die Spaltung an allen drei Stellen a), b) und c) (in Formel II) βtattfin- | den könnte,

überraschenderweise wurde nun gefunden, dass die Spaltung von bia-(eubstltuierten-Merkaptopheayl)-äthern der Formel IX mit Alkalimetall in flüssigem Ammoniak oder in Aminen oder mit Natrium oder Alkalihydriden und -amiden in N-haltigen Hetero- * cyolen» wie Py rid in, Chinolin etc. in Überwiegendem Ausmaß an der Stelle a) eintritt, so dass die gewünschten bie-(Merkaptophenyl)-äther in ausgezeichneter Ausbeute erhalten werden ^v-"' .j.

In den Verbindungen der Formel II bedeuten R₁ und E₂ als niedere Alkylreste vorzugsweise den Hethylreet, als Cycloalkyl beispielsweise den Cyclohexylrest und als Aralkyl z.B. den Benzylrest, ™ Die Gruppen R₁-S- und Rg-S- stehen vorzugsweise in p-Stellung zum Äthersauerstoff. Als weitere Substituenten in den Ringen A und B seien niedere Alkylgruppen» die Nitrogruppe oder eine CarbonsSureamid-Gruppe genannt* Vorteilhaft sind in den Ringen A und B keine weiteren Substituenten erhalten. Demnach kommt als Verbindung der Formel Il vornehmlich bi8-(4-Methylmerkaptophenyl)~ äther in Präge.

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Di© Herstellung der Ausgangsverbindiragen der Pormel II kann naoh einer dor bekannten Methoden erfolgen. Vorzugsweise erhält man sie jedoch durch Umsetzung der entsprechenden (eubBt.Merkapto)-phenolate mit deji entsprechenden (subst.Merit ap to )-halogenaryl-Verbindungen.

Von den Spaltungsmitteln wird metallisches Natrium in flüssigem Ammoniak oder in Pyridin bevorsugt. Im allgemeinen werden die genannten Alkali- baw. Erdalkalimetalle in diesen Lösungsmitteln gelöst.

Die Umsetzungsbedingungen sind je nach der Wahl der Reaktionspartner verschieden. Die Eeakti ons tempera türen liegen bei -77°0 bis-iS37^oC, insbesondere bei ca. -50 bis ~22°C bssw. +90 bis 115°G, je nachdem, ob in Ammoniak oder in Pyridin gearbeitet wird. Die Umsetaung kann in Gegenwart inerter organischer Lösungsmittel, wie vor allem Äther, es.B. tetrahydrofuran, Dloxan, Diäthy läther oder 1,2-Dimethoxyäthan, durchgeführt werden (vergleiche R.L.Augustin, lit.cit.). Gegebenenfalls kann man dem Realctionsgemisoh weitere Protonendonatoren Bugeben, wie Ammoniumchlorid, oder niedere aliphatisch^ Alkohole, wie Äthanol, tert.-Butanol etc. (vergleiche Augustin lit.cit,)· Es ist empfehlenswert, die Umsetzung unter Ausschluss von Feuchtigkeit durchlauf Uhren. Der Gehalt der Reaktionslösung an Übergangametallen, vor allem an Bisen, ist gering zu halten, da sonst die Nebenreaktion

Me

> 1/2 Hg + NHg + Me

auftritt (vergleiche flryden, J.Org.Ohem.26, 3237 (1961)). Spuren von Sauerstoff katalysieren die erfindungsgemässe Reaktion, fördern allerdings auoh obige Nebenreaktion. Da diese Nebenreaktion rater Wasserstoffabspaltung erfolgt, kann sie in vielen Fällen durch Zugabe von Alkoacydanionen zurttckgedüinrat

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werden, ohne dass die Hauptreaktion beeinträchtigt wird (vergleiche Eastham, J.Am.Soc. 81, 3652 (1959)).

Die günstigste Reihenfolge der Zusammengabe der Reaktionsteilnehmer hängt von der Art der Kombination der Reaktionspartner ab. Die zu spaltende Verbindung kann als Lösung in Alkoholen oder Äther als Protonendonätoren zur Lösung von Natrium in Ammoniak zudosiert werden. Es kann auch zu einem Gemisch von Auegangsstoff, Ammoniak und eventuell Alkohol (als Protonendonator) (mit oder ohne Lösungsmittel) das Alkalimetall (eventuell durch Extraktion mittels flüssigem Ammoniak: am Rückfluss) oder zur Lösung von Ausgangsstoff, Alkallmetall und Ammoniak und Alkohol als Protonendonator gegeben werden (vergleiche Hüokel et al; Chem.Ber. 99, 1388 (1966)).

Die Reaktion kann sowohl kontinuierlich als auch diskontinuierlich durchgeführt werden.

Die folgenden Beispiele veranschaulichen die Erfindung.

Beispiel 1

Xn einem 3-Halsrundkolben, versehen mit Rührer, Thermometer und Rückflusskühler, werden 20 ml Pyridin vorgelegt und dazu ™ 5 g frisch geschnittenes Natrium gegeben. 10 g bis~(4-Methylmerkaptophenyl)-*äther (hergestellt durch Kondensation von 4-Methylmezkaptophenol und 4-Methylmerkapto-1~bromb©nzol) werden in 40 ml Pyridin gelöst, in den Kolben eingetragen und Stunden am Rückfluss gekocht. Im Laufe der Zeit bildet sich eine pastenartige Masse, zu der nooh 35 ml Pyridin zugefügt worden. Zur Aufarbeitung wird die Lösung mit etwas Methanol versetzt und diese Lösung auf 200,g Eis und 150 ml konzen-

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trierte Salzsäure gegossen. Der Niederschlag wird abgerutscht und in 100 ml Bensol gelöst. Das IiItrat wird mit Efmaol auege» schüttelt. Die beiden Benzolfraktionen warden vereinigt imd getrocknet, worauf das Bsnisol abgetrieben wird. Man erhält 7,7 g einer Substanz mit einem Schmelzpunkt von 95 - 97°G.

Die weitere Reinigung und Identifizierung dieaer Substanz wird in Beispiel 2 näher beschrieben.

Beispiel 2

Zu 50 ml Pyridin und 1,95 g Natrium werden 10 g bis-(4-Methyl~ merkaptophenyl)-äther (2,2 Mol Ha pro Mol dieses Äthers) zugegeben. Der genannte Äther wird in Form seiner Lösung in 40 ml Pyridin der Natrium-Pyridin-Iiösung zugegeben. Dann wird das Ganze 5 Stunden am Rückfluss gekocht.

Die Aufarbeitung erfolgt wie im Beispiel 1. Man erhält 8 g einer Substanz mit einem Schmelzpunkt von 95 - 97°0.

15,5 g der Substanz aus Beispiel 1 und 2 werden destilliert. Bei einer Xempexatnr von 158 - i64^aC (0,15 mm Hg) gehen 10,7 g der Substanz Über mit einem Selimelzpunkt von 97°C. Dies entspricht einer Ausbeute von 60 $, bezogen auf den eingesetzten Äther. Die Reinheit des angefallenen bis~(4-Merkaptophenyl)~ äthers wird durch Titration mit 0,1n Matronlauge bestimmt. Sie beträgt 95 fi.

Durch zweimaliges Umkristallisieren des Destillate» aus Petroläther wird mit einer Ausbeute von 02 $> bis-(4~Wex'kapbophenyl)~ äther in Porra weiaoer Schuppen (die sich an der luft rasch gelblich färben) mit einem Schmelzpunkt von 102 - 103⁰G (korrigiert) isoliert. Der Schmelzpunkt beträgt naoh Suter (vergleiche J.Am.

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Qheitt.Soc. 58, 54 (1936)) 103 - 104°ö. »er Misehßchmelapunkt
mit der Vergleichssiibstana Ms~(4~Merkaptophenyl)~ätlier zeigt keine Depression. Beide Substanzen weisen im Dünnschiehtchromatogramni den gleichen B.„-Wert auf und seigen die für die Shiolgruppe charakteristische Eigenschaft "beim Sichtbarmachen mit Jod.

Beispiel 3

Dieses Beispiel zeigt, dass nach einer Reaktionszeit von 1 Stunde die Spaltung noch unvollständig ist. Die Spaltung wird wie in Versuch 2 ausgeführt. Hach 1 Stunde Reaktionedauer werden 7,4 g einer Substanz isoliert (3?. 59 - 60°0). "

Hach der titrimetrischen Methode wird gefunden, dass nur 57 ί> der !Dhiolgruppen freigesetzt werden. Das Dünnschichtchromatogramm sieigt dann auch neben bis-(4-Merkaptophenyl)-äther den 4-(Methylmerkapto)-4'-*merkapto('lpheaylather als Hauptkomponente und Spuren vom AusgangsmateriaX.

Beispiel $

Die Spaltung wird wie bei Beispiel 2 mit oiner Reaktionsdauer von 2,5 Stunden ausgeführt. Man isoliert 7,8 g einer Substanz mit einem Schmelzpunkt von 87 - 89°C. Das Dünnschichtchromatogramm zeigt als Hauptkomponente bis-(4-Merkaptophenyl)-äther_o Das während der Spaltung entweichende Geb wird aufgefangen und gaschromatographisch untersucht. Bs kann nur Methan nachgewie« sen werden.

Beispiel ^ ·

Die Ausführuni? des Versuches entspricht dem Beispiel 2 mit einer JReaktionsdauer von 4 Stunden und 40 Minuten. Man isoliert 8,1 g

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einer Substanz mit einem Schinelsspunkt von 92 '- 93°C. Star weiteren Reinigung wird öie Substanz in Benaol gelöst und mit Alkali ausgeschüttelt. Der neutralteil beträgt 12,5 $ und der alkalilösliehe Anteil 87,5 $>% An welchem ä&rmschichtchromato·™ graphisch nur bis~(4-Merkaptophenyl)~äther nachgewiesen werden kann. Dies entspricht einer Ausbeute an bis~(4-Merkaptophenyl)-äther von 80 $. Die Substanz wird aus Petroläther umkrietal~ lisiert und zeigt einen Schmelzpunkt von 101 - 102°0 (korrigiertX

Beispiel^,

10 g bis-(4-Methylmerkaptophenyl)-äther werden in 90 ml Eyridin gelöst und mit 4 g einer 50 ^igen Suspension von Uatriumhydrid versetzt (pro Mol "Ither" 2,2 Mol Hatriumhydrid). Man kocht während 2 Stunden und 45 Minuten am Rückfluss und arbeitet wie gewohnt auf.

Es werden 9,4 g einer Substanz mit einem Schmelepunkt von 66 - 68⁰O isoliert. Nach der Titration mit 0,1 η Natronlauge zeigt sich, dass 54 $ der Merkaptogruppen freigesetzt werden. Im Dtinnschichtchromatogramm werden neben Spuren des Ausgangs-Produktes 4-(Methylmerkapto)-4'-merkaptodiphenylather als Hauptprodukt und bis~(4-Merkaptophenyl)-äther nachgewiesen.

Beispiel 7

10 g bis~(4-Methylmerkaptophenyl)-ather werden in einen 4-Halsrundkolben, versehen mit Rührer, Thermometer, Rückflusskühler und (raseinleitungsrohr, gegeben. Durch äussere Kühlung mit Mßthanol/TrockeneiB verflüssigt man 100 - 120 ml durch WaOH-Plätzohen getrockneten Ammoniak und fügt bei einer Temperatur von -50 bis -40°0 kleine Portionen Natrium au, bis die blaue Farbe 30 Minuten bestehen bleibt. Der Verbrauch an Natrium

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Btf>

—. Q —

"betrögt 4 g und die Zugabe dauert.1 Stunde. Das Überschüssige iTatritun wird durch Zugabe von Ammonchlorid vernichtet, der Animoninlc abgedampft und daß Reaktionggoraisch mit Methanol. versetzt.

Die methanolische Lösung wird in 4 η Salzsäure gegossen, der Niederschlag abgezmtscht und mit Benzol aufgenommen. Das JiItrat wird mit Eenzol ausgeschüttelt. Die vereinigten Bensolfraktionen werden mit Alkali ausgeschüttelt. Aus dem Neutralteil werden 1 g Ausgangssubstanz und aus der alkalilöslichen Praktion 6,3 g biB-(4-Merkaptophenyl)~äther mit einem Schmelzpunkt von 97 -.98°0 und einer Reinheit von 93 > 5 ί> isoliert. Dies entspricht einer Ausbeute von 66 56, bezogen auf den eingesetzten Äther.

Beispiel 8

Die Ausführung erfolgt nach der in Beispiel 7 beschriebenen Weise. Da sich nur ein kleiner Teil des bis~(4-Methylmerkaptophenyl)-äthers in Ammoniak löst, wird dieser "Äther" vor der Zugabe fein verrieben. Der Natriumbedarf betragt 4,5 g. Eb werden 8,6 g einer Substanz isoliert (F, 97 - 98«G). Davon werden 5 ί> ale Neutralteil abgetrennt und es verbleiben 8,1 g bis-(4-Merkaptophenyl)-äther mit einer Reinheit von 94 $>. Dies entspricht einer Ausbeute von 86 56. Nach dem Urakristallisieren aus Petrοlather zeigt das Produkt einen Schmelzpunkt von 101 - 1O2^eG (korrigiert).

Beispiel 9

Die Versucheanordnung entspricht dem Beispiel 7» mit den Unterschied, dans der bie-(4-Methylmerkaptophanj'l)-äther in 35 ml Tetrahydrofuran gelöst wird..

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ZU I Ό

Bei der Kondenöatiomstemperatur des Ammcmißks fällt tem die Sutetans wieder aua_s so dass gegenüber Beispiel 8 kein wesentlicher Vorteil su sehen ist. Es werden 7»5 β eixier Substanz mit einem Schmelzpunkt von 95 - 98⁰O xmä oiwer Reinheit von 90,7 # Isoliert. Diee eatsprioht einer Ausbeute von 76 # an

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Claims (4)

1. Paten tansprtiche

   i/ Verfahren zur Herstellung von bis-(Merkaptophenyl)-äthern der Formel I

   H S

   S-A-Ή

   (D

   dadurch gekennzeichnet, dass man einen Ms-(subs t.Merkap tophenyl)~äther der Formel II

   R₁ — S

   (II)

   in der B. und R„ unabhängig voneinander ^e einen niederen kyl-, einen Gycloalkyl- oder einen Aralkylrest "bedeuten, wobei die Ringe A und B noch weitere Substituenten enthalten können, mittels eines Alkali- oder Erdalkalimetalles in &«*₆«»λ·» wart von flüssigem Ammoniak oder eines Amins, oder mittels eines Alkalimetalles oder -hydride oder -araids in Gegenwart eines N-haltigen Heterocyclus spaltet,
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man als bis-(subst.Merkaptophenyl)-äther der ITormel II einen Ms-(4-Alkylmerkaptopheny1)-äther verwende t.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 und Z₉ dadurch gekennzeichnet, dass man die Spaltung mittels metallischem Natrium in flüssigem Ammoniak durchführt.

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4. 4. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, daänsroh gekennzeichnet, dass man dia Spaltung mittels metalliscliem natrium in Pyridin durchführt.

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