DE2114788A1

DE2114788A1 - Verfahren zur Herstellung von Thionamiden

Info

Publication number: DE2114788A1
Application number: DE19712114788
Authority: DE
Inventors: Mikhail Milad Wellington Ontario Girgis (Kanada)
Original assignee: Uniroyal Ltd., Montreal, Quebec (Kanada)
Priority date: 1970-03-26
Filing date: 1971-03-26
Publication date: 1971-10-21
Also published as: GB1322625A; FR2085087A5; US3700664A

Description

PATENTANWÄLTE Duplikat	21H788
Dipi.-chem. Dr. D. ThoiTisen Dipi.-ing. H. Tiedtke DipJ.-Chem. G. BÜHUng Dipl.-Ing. R. ΚίΠΠΘ	MÖNCHEN 15 KAISER-LUDWIG-PLATZ β TEL. Uli/530211 530212 CABLES: THOPATENT TELEX: FOLQT
Dipi.-ing. W. We in kau ff	FRANKFURT (MAIN) SO FUCHSHOHL 71 TEL. 0611/514668

Antwort erbeten nach: Please reply to:

8000 Manchen 15 26. März 1971

Uniroyal Ltd.
Montreal, Canada

Verfahren zur Herstellung
von Thionamiden

Die Erfindung bezieht sich auf die Herstellung von Alkyl-, einschließlich CaKbcukaxyalkyl- , Aryl- und heterocyclischen Thionamiden und von Phenylacetothionamiden aus den entsprechenden Nitrilen und Schwefelwasserstoff gemäß der Gleichung

RCN +

Il

R-C-NH,

sowie auf eine neue Verbindung, nämlich N-Morpholinothionamid.

bei dieser Reaktion werden im wesentlichen gleiche molare Mengen des Nitrils und des Schwefelwasserstoffs· bei ' 80 bis 125°C in Anwesenheit eines basischen Katalysators erhitzt, wobei das molare Verhältnis des Katalysators zu plitril im bereich von etwa 1: 20 bis 1:100, vorzugsweise bei 1:80,

109843/1978

21H788

liegt. Die Verwendung einer solch minimalen Katalysatormenge verhindert die Zersetzung in umgekehrter Richtung.

Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens gegenüber dem Stand der Technik sind: (1) Das erfindungsgemäße Verfahren unter Verwendung aliphatischerNitrile findet statt, ohne daß irgendein internes (überschüssiges Nitril) oder externes (beispielsweise Alkohol oder Xylol) Lösungsmittel be-

ψ nötigt wird, wodurch nutzlose Kosten für überschüssiges Material oder geeignete Lösungsmittel, sowie die Notwendigkeit für besondere Arbeitsgänge zu deren Rückgewinnung fortfallen. Wenn jedoch Aryl- oder heterocyclische Nitrile umgesetzt v/erden, so ist die Verwendung eines geeigneten Lösungsmittels zu empfehlen. (2) Weil der Gehalt an Aminkatalysator beim erfindungsgemäßen Verfahren weniger als 1 Molprozent im Reaktionsgemisch beträgt und mehr als 90 % des Nitrils zum entsprechenden Thionamid umgewandelt werden, wenn das Ausgangsnitril

~ Acetonitril ist, findet man, daß das Reaktionsprodukt stabil ist. Dadurch fallen die bisherigen komplizierten Arbeitsgänge zur Gewinnung des Reaktionsproduktes fort. (3) Die Reaktion des erfindungsgemäßen Verfahrens wird vollständig in einem geschlossenen System durchgeführt, wodurch Substanzverluste —*

® fortfallen.
to

ίο
^ Die Bereitung der Thionamide wird zweckmäßig durchge-

führt, indem man einen Autoclaven mit der erforderlichen Menge ■»3

an Katalysator und Nitril beschickt und die notwenige Menge an Schwefelwasserstoff unter Druck einführt. Der Autoclav wird

auf eine Temperatur von 80 bis 125 C erhitzt, bei welcher sich ein Druck von 7 bis I^ kg/cm entwickelt. Die Erhitzungsdauer ändert sich mit dem Nitril, beträgt jedoch im allgemeinen 2 bis k Stunden. Am Ende der Reaktion wird der Autoclav gekühlt, der Druck aufgehoben und der Inhalt über ein Lösungsmittel entfernt und filtriert. Der Katalysator kann durch Waschen mit einem Lösungsmittel (beispielsweise Methylenchlorid, niedrig siedender Kohlenwasserstoff wie Benzol oder Xylol, oder ein Alkohol wie Isopropylalkohol) entfernt werden, obgleich beim Verwenden des Thionamids als Zwischenprodukt für die Synthese anderer Verbindungen, der Katalysator in so geringen Mengen vorliegt, daß er darin belassen v/erden kann.

Zu geeigneten Katalysatoren zählen Ammoniak, die niederen primären, sekundären und tertiären aliphatischen Alkylamine wie Methylamin, A'thylainin, Isopropylamin, n-Butylamin, see .-butylai.iin, Cyclojiexylamin, Benzylamin, Ä'thanolamin. Zu anderen Katalysatoren zählen Natriumsulfid, Kaliumsulfid, 'i'etramethylguanidin, Phenylguanidin, Piperidin und die sekundären Amine von Ueiderhauser (USA-Patentschrift 2 870 207).

V.enn auch die Erfindung besonders auf die Bereitung von Thionacetaiaid gerichtet ist, so ist sie doch allgemein anwendbar auf .die Bereitung höherer Thionamide, v/ie sie sich herleiten aus der Reaktion von Schwefelwasserstoff mit: (1) aliphatischen Nitrilen wie Propionitril, Butyronitril, Valeronitril oder Caprylonitril, (2) aromatischen Nitrilen wie Benzonitril, o-Tolunitril oder m-Tolunitril, (3) hetero-

109843/1978

-n-

cyclischen Nitrilen wie Nicotinonitril, Picolinonitril oder N-morpholinonitrilen, (^) Phenylacetonitrilen.

Beispiel 1

_% 164,2 g (4,0 Mol) Acetonitril und 3,7 g (0,05 Mol) Diäthylamin, werden in einen Einliterautoclaven aus rostfreiem Stahl gebracht, welcher mit Einlassen für Schwefelwasser- |i stoff und Stickstoff, einem Rührer, Druckmesser, Thermoelement und Aufzeichner zum Aufzeichnen und Steuern der Reaktionstemperatur ausgestattet ist. Der Autoclav wird verschlossen, zuerst mit Stickstoff gespült (obgleich solche Entfernung von Luft aus dem Reaktionsgefäß nicht wesentlich ist) und dann mit Schwefelwässerstoff gespült. Es wird dann Schwefelwasser-

p stoffgas hinzugesetzt, bis der Druck 10,5 kg/cm beträgt und diesen Druck hält man durch kontinuierlichen Zusatz von Schwefelwasserstoffgas 2 Stunden aufrecht, während man den Autoclaven bei 100 bis 105°C erhitzt. Dann kühlt man den Autoclaven ™ auf etv/a 10⁰C ab und hebt den Druck auf. Das Reaktionsprodukt wird als dicke Aufschlämmung in Toluol entfernt, filtriert, mit Chloroform gewaschen und unter Vakuum bei Raumtemperatur getrocknet. Das" so erhaltene Produkt ist etwas unrein und schmilzt bei 100 bis 115°C. Beim Umkristallisieren aus Xylol wird es in Form weißer Kristalle erhalten, Vielehe bei 112 bis 116°C schmelzen. Die Ausbeute beträgt 270 g Thionacetamid (90 %, bezogen auf Acetonitril).

109843/1978

21U788

Beispiel 2

Die Arbeitsweise des Beispiels 1 wird wiederholt mit der Ausnahme, daß man 3,6 S Diisopropylamin verwendet und den Autoklaven erhitzt und 2 Stunden bei 100 .bis 105°C und unter

ρ
einem. Druck von 17,6 kg/cm hält. Man erzielt eine Ausbeute von 294 g Thionaeetamid, welches bei 100 bis 105⁰C schmilzt (98 %y bezogen auf Acetonitril).

Beispiel 3

Die Arbeitsweise des Beispiels 1 wird wiederholt mit der Ausnahme, daß man 7,2 g Diisopropylamin verwendet und den Autoklaven bei 100 bis 105°C erhitzt und für 4 Stunden bei

p
einem Druck von 7,0 kg/cm hält. Man erhält eine quantitative Ausbeute an rohem Thionacetamid mit einem Schmelzpunkt von 100 bis 105⁰C

Beispiel 4

Die Arbeitsweise des Beispiels 1 wird wiederholt mit

der Ausnahme, daß man 14,6 g (0,2 Mol) Diäthylamin verwendet,

p und der Druck des Schwefelwasserstoffgases 6,3 kg/cm beträgt.

Die Temperatur des Systems hält man 3 Stunden zwischen 85 bis 90⁰C. Die Ausbeute an Produkt vom Schmelzpunkt 105 bis 108°C beträgt 73 %_t bezogen auf verwendetes Acetonitril.

109843/1978 ·

Beispiel 5

Der Arbeitsgang des Beispiels 4 wird wiederholt. 82 g (2 Mol) Acetonitril setzt man mit Schwefelwasserstoffgas unter

einem Druck von 6,3 kg/cm in Anwesenheit von 14,6 g (0,2 Mol) Diäthylamin um. Das Reaktionsgeinisch hält man 3 Stunden bei 80 bis 90°C. Die Ausbeute beträgt 82 g, das sind 55 %» bezogen auf die Menge verwendeten Acetonitrils.

Die Beispiele 4 und 5 demonstrieren, daß beim Steigern des molaren Verhältnisses von Amin zu aliphatischen! Nitril auf über 1:80, die Ausbeute des gewünschten Produktes drastisch abfällt. In Beispiel 4 beträgt das molare Verhältnis 1:20 und in Beispiel 5 1:10.

Beispiel 6

In einen Einliterautoclaven aus rostfreiem Stahl, welcher, wie in Beispiel 1 angegeben, ausgerüstet ist, gibt man 390 g (9,5 Mol) Acetonitril zusammen mit 7,1 g (0,12 Mol) Äthanolamin. Der Autoclav wird abgedichtet, mit Stickstoff und dann mit Schwefelwasserstoff gespült, und dann setzt man 198 g (5,8 Mol) Schwefelwasserstoff zu dem Reaktor bei etwa 5 bis 100⁰C hinzu. Das Reaktionsgemisch erhitzt man allmählich für 15 Minuten auf 125°C, kühlt auf 8O⁰C ab und hält 2 Stunden bei dieser Temperatur. Der Autoclav wird auf 10⁰C abgekühlt, geöffnet und das Reaktionsprodukt als dicke Aufschlämmung in Acetonitril entfernt. Es wird filtriert, mit Acetonitril ge-

1Q98A3/1978

21U788-

waschen und bei Raumtemperatur im Vakuum getrocknet. Dies ergibt 398 g weißes, kristallienes Thionacetamid als Rückstand. Weitere 2¹I g werden gewonnen, indem man das nichtumgesetzte Nitril destilliert. Die Gesamtausbeute beträgt 93 %» bezogen auf die Menge verwendeten Schwefelwasserstoffs. Der Schmelzpunkt, des Produkts beträgt IO8 bis 111°C.

Beispiel 7

Unter Anwendung der Arbeitsweise von Beispiel 1 werden 6¹IjS g (0,9¹I Mol) Butyronitril mit Schwefelwasserstoffgas bei

einem Druck von 17,6 kg/cm in Anwesenheit von 3,6 g (0,035 Mol) Diisopropylan.in bei 100 bis 105°C etwa 3 Stunden umgesetzt. Der Autoclav wird auf 10⁰C abgekühlt und der Druck aufgehoben. Das Reaktionsprodukt gewinnt man als rot-gelbe ölige Flüssigkeit, welche sich beim Destillieren zersetzt. Die Ausbeute an Butyrothionamid beträgt 70 g, was 72 % der Theorie, bezogen auf verwendetes Nitril, entspricht.

Beispiel 8

103 E (1 Mol) Benzonitril, 3,7 g (0,05 Mol) Diäthylamin und 200 cm·^ absolutes Äthanol, werden in das Reaktionsgefäß aus rostfreiem Stahl von Beispiel 1 gebracht. Dann gibt man 3^ G C¹ Mol) Schwefelwasserstoff zu dem Reaktionsgemisch bei Raumtemperatur hinzu und man erhitzt das Reaktionsgefäß 2 Stunden auf 100 C. Am Ende der Reaktion wird der Autoclav auf 10°C abgekühlt und das Produkt gewonnen, indem man den

Alkohol auf einem Dampfbad unter vermindertem Druck entfernt. Die Ausbeute an Benzothionamid vom Schmelzpunkt 113 bis 115°C beträgt 133 S beziehungsweise 98 % der Theorie, bezogen auf das verwendete Nitril.

Beispiel 9

Unter Anwendung der Arbeitsweise von Beispiel 8, läßt * man 87,8 g (0,75 Mo!) m-Tolunitril mit 25,5 S (0,75 Mol) Schwefelwasserstoffgas in Anwesenheit von 3,7 g (0,05 Mol) Diäthylarnin und 200 ciir Äthanol bei 100⁰C für 2 Stunden reagieren. Die Ausbeute an m-Toluthionamid vom Schmelzpunkt 82 bis 8'I⁰C beträgt 52 g.

Beispiel 10

Unter Anwendung der Arbeitsweise von Beispiel 9 läßt man 53 g (0,5 Mol) Nicotinonitril mit 17 g (0,5 Mo!) Schwefelwasserstoff gas in Anwesenheit von 1,8 g (0,02 Mol) Diäthylarnin und 200 cnr Äthanol bei 100⁰C für 2 Stunden reagieren. Die Ausbeute an Nicotinonithionamid vom Schmelzpunkt 190 bis 193°C beträgt 65 g bzw. 93 % der Theorie, bezogen auf die Menge an verv/endetem Nicotinonitril.

Beispiel 11

Die Arbeitsweise des Beispiels 10 wird wiederholt mit 109843/1978

21H788

- Q —

der Ausnahme, daß man anstelle des Nicotinonitrils 53 E (0,5 Mol) Picolinonitril verwendet. Die Ausbeute an Picolinothionamid vom Schmelzpunkt 139 bis IiJl⁰C beträgt 6l g bzw. 87 % der Theorie, bezogen auf das bei der Reaktion verwendete Nitril.

Beispiel 12

50 g (0,45 Mol) N-Morpholinonitril und 7,2 g (0,07 Mol) Diisopropylamin, werden mit 200 cm' Dimethylformamid (DMP) in einen Einliterautoclaven aus rostfreiem Stahl (ausgerüstet wie in Beispiel 1 angegeben) gebracht. Man setzt zu dem Reaktionsgemisch bei Raumtemperatur 17 g (0,5 Mol) Schwefelwasserstoffgas hinzu. Dann erhitzt man den Reaktor für 1 1/2 Stunden auf 80⁰C. Am Ende der Reaktionszeit kühlt man den Autoclaven auf 10 C ab und gewinnt das Produkt, indem man den größten Teil des Lösungsmittels (DMP) auf einem Dampfbad unter vermindertem Druck entfernt. Die Ausbeute an N-Morpholinothionamid vom Schmelzpunkt I60 bis l6l°C beträgt 50 g, was 77 % des Theorie, bezogen auf das verwendete Nitril, entspricht. Analyse berechnet auf C₅H₁₀N₃OS: C, 141,1; H, 6,8; N, 19,2; gefunden: C, 41,3; H, 6,5; N, 19,3. Das Produkt dieses Beispiels ist eine neue Verbindung.

Beispiel 13

101 g (0,86 Mol) Phenylacetonitril, 7,3 g (0,1 Mol) Diäthylamin und 200 cm⁵ Äthanol bringt man in das Reaktionsgefäß aus rostfreiem Stahl von Beispiel 1. Das Reaktionsgemisch

109843/1978

21H788

- ίο -

erhitzt man auf 80 C und bei dieser Temperatur setzt man Schwefelwasserstoffes hinzu, so daß der Reaktionsdruck von 17,6 kg/cm aufrechterhalten wird. Dann wird die Temperatur auf 120⁰C eingestellt und für 2 Stunden aufrechterhalten. Das Thionamid wird isoliert, indem man das Reaktionsgemisch auf einem Dampfbad unter Vakuum eindampft. Die Ausbeute an Phenyl-

acetothionamid vom Schmelzpunkt 95 bis 98°C beträgt 93 g bzw. 72 % der Theorie, bezogen auf verwendetes Nitril.

Beispiel 14

Dieses beispiel demonstriert die Brauchbarkeit von Thionacetamid.

Eine Aufschlämmung von 18,7 g (0,25 Mol) Thionacetamid in 200 cm Acetonitril, bringt man in einen 500 cm -Dreihalskolben. Der Kolben ist mit Rührer, Thermometer und Rückflußkühler versehen. Es werden 5¹J g (0,25 Mol) / -Chloracetoacetanilid hinzugesetzt und die Temperatur des Systems wird unter Rühren 20 Minuten zwischen 65 bis 70°C gehalten. Das Reaktionsgemische kühlt man in einem Eisbad auf etwa 5°C ab. Das Reaktionsprodukt entfernt man als Aufschlämmung in Acetonitril, filtriert, wäscht mit kaltem Wasser und trocknet. Die· Ausbeute beträgt 64 g (95 % der Theorie, bezogen auf verwendetes Thionamid). Das Produkt, 5-Carboxanilido-2.4-dimethylthiazolhydrochlorid, ist ein hellrosa kristallines Material vom Schmelzpunkt 212 bis 214°. Dies ist ein neues Produkt mit breiter mikrobiocidaler Wirksamkeit, welches in den britischen

109643/1978

21U788

Patentschriften 1 211 889 und 1 211 89O beschrieben ist. Analysen berechnet auf: ^C ₁₂ ^H13^{C1 H}2^{0S: C} ^3,6 %\ H 4,8 %; N 10,4 %; S 11,9 %; gefunden: C 53,59; H ^,77; N 10,i5j S 11,87.

Beispiel 15

Dieses Beispiel zeigt die ausgesprochene biologische Wirksamkeit des N-Morpholinothionamids.

Acht Tomatenpflanzen, welche mit frühem Tomatenmehltau infiziert sind, werden isoliert und in der folgenden V/eise behandelt:

Zwei Pflanzen werden bis zum Ablaufen mit einer Lösung besprüht, welche 2000 Teile je Million N-Morpholinothionamid enthält, zwei Pflanzen werden bis zum Ablaufen mit einer Lösung besprüht, welche 500 Teile je Million 11-Morpholinothionamid enthält und vier Pflanzen werden als Kontrolle gehalten. Die erzielten Ergebnisse werden gemessen als Prozentsatz der Steuerung des frühen Tomatenmehltaus im Vergleich zu den vier Kontrollpflanzen.

Teile je Million N-Morpholino- Prozentsatz der thionamid Steuerung

2000 90 %

500 85 %

109843/1978

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Herstellung eines Alkyl-, Carbalkoxyalkyl-, Aryl-, heterocyclischen oder Phenylacetothxonamids, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Alkyl-, Carbalkoxyalkyl-, Aryl-, heterocyclisches oder Phenylacetonxtril mit einer im wesentlichen äquimolaren Menge Schwefelwasserstoff in einem geschlossenen Reaktionsgefäß bei erhöhter Temperatur in Anwe-

ψ senheit eines basischen Katalysators reagieren läßt, wobei das Molverhältnis des Katalysators zum Nitril im Bereich von 1:20 bis 1:100, vorzugsweise bei 1:80, liegt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Nitril Acetonitril und als Katalysator Diäthylamin verwendet.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Nitril Acetonitril und als Katalysator Diisopropylamin verwendet.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Nitril Acetonitril und als Katalysator Ethanolamin verwendet.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Reaktion unter einem Druck von 7 bis 1Ί kg/cm durchführt.

1 09843/19'/8

21U788

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Nitril ein Arylnitril verwendet, welches unter Benzonitril und den Tolunitrilen ausgewählt ist.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Nitril Nicotinonitril verwendet.

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurchggekennzeichnet, daß man als Nitril Picolinonitril verwendet.

9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Nitril N-Morpholinonitril verwendet.

109843/1978