DE2201633B2 - Verfahren zur herstellung von organischen verbindungen die eine mercaptoaethylgruppe enthalten - Google Patents

Description

»5

Es ist bekannt. Verbindungen, die eine Mercaptoäth >!gruppe enthalten, dadurch herzustellen, daß Äthylensulfid mit geeigneten nucleophilen Verbindungen wie z. B. Aminen, Alkoholen, Mercaptanen. Säuren und geeigneten Säurederivaten bei niederen oder ^ao auch "höheren Temperaturen mit oder ohne Lösungsmittel zur Reaktion gebracht wird (Houben Weyl, Methoden der organischen Chemie. Bd. 9, S. 160 bis 166: Chemical Abstracts, 54 [I960], S. 17 234c).

Das eingesetzt Äthylensulfid wird dabei in einem separaten Verfahren auf folgendem Wege hergestellt: Äthylenoxyd wird mit einer wäßrigen Lösung von Kaliuinrhodanid bei —5 bis —10 C umcesetzt (s. z. B. J. ehem. Soc. 1948. S. 1894). Zur Isolierung des Ätlnlensulfids muß dann zuerst von dem gebildeten Kaliumcyanat abgesaugt, die Äthylensulfidphase von der wäßrigen Phase getrennt und anschließend das Äthylensulfid_ destilliert werden. Die Polymerisationsneigung des Äthylensulfids erforüert bei jedem dieser Schritte ein sehr sorgfältiges Arbeiten unter Stickstoff. da bereits bei 0 C sehr leicht spontane Polymerisation des Äthylensulfids erfolgt. Die Aufarbeitung des Äthylensulfids ist daher bereits im Labormaßstab sehr verlustreich.

Hin/u kommt, daß Äthylenoxyd bei Temperaturen unter 12.5 C ein festes Hydrat bildet. Bei allen Umsetzungen des Äthylenoxyds, an denen Wasser beteiligt isi, soll daher nach Möglichkeit die Temperatur in den Gefäßen und Rohrleitungen nicht unter diese Temperatur sinken. Insbesondere gilt dies für *5 das Arbeiten mit größeren Mengen Äthylenoxid, da in solchen Fällen das Äthylenoxyd aus Sicherheitsgründen nicht gasförmig, sondern flüssig eingesetzt werden soll. Eine Übertragung des bekannten Verfahrens zur Herstellung von Äthylensulfid in den tech- 5" nischen Maßstab ist daher nicht möglich.

Dementsprechend ist auch die Herstellung von Verbindungen die eine Mercaptoäthylgruppe enthalten unter Verwendung von Äthylensulfid in einem technischen Maßstab nur unzureichend möglich.

Die Erfindung betrifft demgegenüber das, im Anspruch definierte Verfahren.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren werden die Nachteile und Schwierigkeiten, die bisher bei der Herstellung und weiteren Umsetzung des Äthylensulfids bestanden, beseitigt und diese Umsetzung erst im technischen und großtechnischen Maßstab ermöglicht. Darübcrhinaus werden mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hohe Ausbeuten erzielt. Diese sind beispielsweise erheblich höher als bei einer Umsetzung gemäß dem Stande der Technik.

Insbesondere eignet sich das erfindungsgemäße Verfahren auch für eine kontinuierliche Herstellunc.

Bei der wäßrigen Rhodanidlösung handelt es sich um die in Wasser leicht löslichen Salze der Rhodansäure mit Leichtmetallen wie z. B. mit Alkalimetallen (Natrium, Kalium, Lithium).

im allgemeinen verwendet man Kaliumrho-

danid.

Die wäßrige Rhodanidlösung enthält pro Mol Rhodanid mindestens 126 cm³ Wasser. Beispielsweise kann die Wassermenge zwischen 126 cm³ und 500 cm³ pro Mol Rhodanid liegen.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird im allgemeinen Äthylenoxyd von Raumtemperatur eingesetzt. Die Reaktion der Umsetzung des Äthylenoxyds mit dem Rhodanid wird zweckmäßig bei - 5 bis -50 C, insbesondere - 12,5 bis +50 C durchgeführt. Vorzugsweise wird das Äthylenoxid flüssig in das Reaktionsgefaß gegeben. Hierfür muß es jeweils unter einem solchen Druck stehen, daß es bei der jeweiligen Temperatur flüssig ist. Der Mindestdruck beträgt beispielsweise für 12,5 C 0,2 atü. Im allgemeinen liegt der Druck unici dciii das Aihvlcnoxyd eingeseift wird zwischen 0,5 bis 5,0 atü.

Zweckmäßig erfolgt das Einleiten sowie die Umsetzung des Äthylenoxyds unter einer Inertgasatmosphäre, vorzugsweise unter Stickstoff. Der Partialdruck des Stickstoffs während der Einleitung des Äthylenoxyds beträgt beispielsweise bei einer Temperatur von 15 C über 0,5 atü, bei einer Temperatur von 20 C über 0,8 atü, bei 30 C über 1,3 atü, bei 40 C über 2,2 atü und bei 50 C über 3,5 atü. Als obere Grenzen für den Partialdruck des Stickstoffs kommen beispielsweise in Betracht 3.5 bis 5 atü.

Die Temperatur im Reaktionsgefäß kann beispielsweise zwischen 12,5 und - 50 C liegen. Dabei ist es günstig während der Zugabe bzw. des Einleitens des Äthylenoxyds die Temperatur zwischen 12,5 und 30 C, insbesondere zwischen 15 und - 20 C zu halten. Gegen Ende der Reaktion empfiehlt es sich im allgemeinen die Temperatur auf beispielsweise - 40 oder auch - 50 C zu erhöhen.

Die Zugabe des Äthylenoxyds erfolgt unter guter Durchmischung, beispielsweise unter Rühren. Nach beendeter Zugabe des Äthylenoxyds wird die Mischung noch einige Zeit weiter in Bewegung gehalten, bzw. gerührt. Im allgemeinen beträgt die Nachrührzeit 1 bis 8 h bei einer Reaktionstemperatur die zwischen ■ 15 und · 50 C liegt. Beispielsweise kann 1 bis, 6 h bei 15 bis -30 C anschließend bis zu 2 h bei 30 bis 50 C nachgerührt werden oder es kann 4 h bei 20 C und dann I h bei · 40 C nachgerührt werden.

Die organische Phase, die das Äthylensulfid enthält, wird dann beispielsweise von der wäßrigen Phase abgetrennt und mehrfach mit Wasser gewaschen. Dabei ist es zweckmäßig zur Erleichterung der Phasentrennung dem Wasser einen Elektrolyten zuzusetzen. Als Elektrolytzusätze kommen beispielsweise in Frage: Leicht wasserlösliche Salze ein- oder mehrwertiger Kationen bzw. Anionen, insbesondere Salze der Alkali-, Erdalkali- odei Erdmetalle mit Halogenwasserstoffsäuren, Schwefelsäure oder Phosphorsäure. Beispiele hierfür sind Natriumchlorid, Kaliumchlorid, Calciumchlorid, Aluminiumchlorid und so weiter. Grundsätzlich kommen als Elektrolyte die zum Ausflocken von Emulsionen geeigneten und bekannten Elektrolyte in Betracht (s. z. B. Houben-Weyl, Methoden der organischen Chemie, Bd. 1/1, S. 218 und folgende). Gegebenenfalls kann ein Elektrolytzusatz bereits zur ersten Abtrennung der wäßrigen Phase erfolgen.

22 Ol 635

Das inerte organische Lösungsmittel darf mit Wasser nicht miscnbar sein. Das spezifische Gewicht des Lösungsmittels soll leichter als I sein. Beispielsweise kommen aromatische und aliphatisch Kohlenwasserstoffe mit Siedepunkten bis 250 C, insbesondere zwischen 50 und · 160 C in Frage. Beispiele hierfür sind: Aromaliische Kohlenwasserstoffe die ein- bis vierfach durr'i niedrigmolekulare aliphatische Alkylgruppen substituiert sein können wie Benzol, Toluol, Xylole, Cumol, Äthylbenzol, Propylbenzol, Trimethylbenzole (Mesitylen), Tetramethylbenzole, Prehnitol, Cymole, u-Miethyl-naphthalin oder andere alkylsubstiluierte Naphthaline, gerade oder verzweigte Kohlenwasserstoffe mit 6 bis 15 Kohlenstoffatomen (η-Hexan, n-Heptan, n-Oktan, η-Dekan, n-Dodekan, isooktan, 3,3-Dimethylpentan, 2-Methyl-hexan, 3-ÄthyIpentan usw.); mono- oder bicyclische cycloaliphatische Kohlenwasserstoffe aus 5 und 6 Gliedern wie Cyclopentan, Cyclohex^n, cis-Decalin, die auch durch niedere Alkylreste, insbesondere Methyl, Äthyl, Isonropylreste ein- oder mehrfach (bis vierfach) substituiert sein können, insbesondere Cyclohexane wie Methylcyclohexan, U-Dimethylcyclohexan, 1-Methyl-4-isopropylcydohexan, l-MethyI-3-Isopropylcyclohexan oder auch bicyclische Kohlenwasserstoffe von denen ein Ring aromatisch ist wie Tetrahydronaphthalinderivate, beispielsweise Tetralin.

Das inerte Lösungsmittel wird z. B. in einer Menge von 0,5 bis 5 kg. bezogen auf I kg Rhodanid, verwendet. Die Menge an Äthylenoxyd beträgt etwa 1,0 bis 1,2 Mol bezogen auf 1 Mol Rhodanid.

Bei der Abtrennung der äthylensulfidenthaltenden organischen Phase \on der wäßrigen Phase ist sorgfältig darauf .tu achten, daß eine möglichst quantitative Abtrennung der wäßrigen Phase bzw. der Waschflüssigkeit erfolgt. Nach dem Waschen wird sofort die umzusetzende nucleophile Verbindung zugegeben, wobei die Reaktion beispielsweise zwischen Raumtemperatur und 180 C stattfindet. Die Reaktionszeit hängt dabei von der jeweiligen Temperatur ab. Sie ist um so kurzer, je höher die Reaktionstemperatur ist. Wird beispielsweise die Reaktion zwischen 60 und 120 C durchgeführt, so kann die Reaktionszeit zwischen 1 h und 24 h liegen. Liegt die Temperatur zwischen 80 und 140 C, so ist es gegebenenfalls möglich, daß die Reaktion bereits innerhalb 1 und 4 h abgeschlossen ist.

Die organische Reaktionskomponente, die mit dem Äthylensulfid umgesetzt wird, kann beispielsweise in einer Menge von 0,5 bis 1,2 Mol, bezogen auf ein Mol Rhodanid eingesetzt werden. Vorzugsweise verwendet man 0,75 bis 1,0 Mol. Falls sie fest und in dem inerten organischen Lösungsmittel schwer lösüch ist, soll die Umsetzung in möglichst feiner Suspension erfolgen.

Grundsätzlich können nach dem erfindungsgemäßen Verfahren alle mit Äthylensulfid reagierenden Verbindungen umgesetzt werden. Insbesondere handelt es sich um Verbindungen die primäre oder sekundäre Aminogruppen enthalten oder Verbindungen die freie Hydroxy- oder Mercaptogruppen enthalten, wie z. B. aliphatische, aromatische und heterocyclische Amine, Alkohole, Mercaptane und Säuren, sowie die entsprechenden Säurehalogenide und Säureanhydride.

Bei den Verbindungen, die Aminogruppen enthalten, handelt es sich vor allein um Ammoniak oder Amine der Formel NH₂R₁ bzw. NHR₁R₂, wobei R₁ und R₂ gleiche oder verschiedene Alkylgruppen von beispielswei*p 1 his 20 Kohlenstoffatomen insbesomK :ι· 1 his 10 Kohlenstoffatomen bedeuten, die gegebenenfalls auch durch eine oder mehrere andere Gruppen substituiert sein können. Als solche Gruppen kommen z. B. in Betracht: Cycloalkylgruppen (3 bis 8 C) Alkoxygruppen mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, Alkylthiogruppen mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, die Hydroxygruppe, die Mercaptogruppe, die Carboxygruppe, Carbalkoxygruppen mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, Halogene, Alkylaminogruppen mit 1 bis 6 Kohlen-

»° Stoffatomen, gegebenenfalls durch Hydroxygruppen, Carboxygruppen, niedere Alkylreste, niedere Alkoxyreste, Carbamidgruppen, Carbalkoxygruppen oder Halogenatome 1- bis 3fach substituierte Phenyl-, Phenoxy- oder Phenylaminogruppen oder gegebenenfalls substituierte heterocyclische Reste, die aus einem Ring oder aus 2 oder 3 kondensierten Ringen mit Einzelringen aus 5 oder 6 Gliedern bestehen und ein oder mehrere (bis zu 3) Heteroatome wie Sauerstoff, Stickstoff oder Schwefel enthalten. Beispiele für solche

ίο heterocyclischen Reste sind Reste, die sich vom Indol, Imidazol, Piperidin, Pyrrolidin, Piperazin, Homopiperazin oder Morpholin ableiten, wobei ein Stickstoffatom au:h durch eine Alkyl, eine Oxyjlkvl, eine Benzyl oder Alkylbenzylgruppe substituiert sein kann.

»6 Ein weiteres Beispiel für einen heterocyclischen Rest ist der Phenthiazinylrest oder der Azaphenthiazinvlrest (z. B. der 4-Aza-phenthiazinyialkyIrest; alkyl = 2 bis 5 C-Atome). Die Alkylgruppen R₁ und R₂ können außerdem ungesättigt sein und insbesondere eine Doppelbindung oder eine Dreifachbindung enthalten. Ebenso können sie gerade oder verzweigt sein und sie können mehrere der oben genannten Substituenten enthalten, beispielsweise 2 oder 3 und zwar gleiche oder verschiedene Substituenten. Weiterhin kommen als Reaktionskomponenten die Aminogruppen enthaltenden cyclischen Amine der Formel HNA in Frage, wobei A ein Alkylenrest ist, insbesondere aus 3 bis 6 Kohlenstoffatomen, der gegebenenfalls substituiert sein kann, wobei insbesondere Alkylreste mit I bis 6 Kohlenstoffatomen. Hydroxygruppen, Carboxygruppen, Phenylreste oder auch ein ankondensierter Piienylrest (z. B. Tetrahydrochinolin) in Frage kommt. Außerdem kann A ein anderes Heteroatom wie Sauerstoff, Schwefel oder ein gegebenenfalls substituiertes (insbesondere durch niedere Alkyl- oder Oxyalkylgruppen) Stickstoffatom enthalten. Weiterhin kommen als Verbindungen, die sich mit Äthylensulfid umsetzen lassen Alkaloide mit primären oder sekundären Stickstoffatomen in Frage, wie z. B. Piperidinalkaloide (Coniin), Tryptophanalkaloide (Abrin).

Einzelbeispiele für Verbindungen mit Aminogruppen, die für das erfindungsgemäße Verfahrer, in Betracht kommen, sind z. B.: Benzylamin, Phenyläthylamin, Benzedrin, Pervitin, Halogenalkylamine wie

Chloräthylamin, Bromäthylamin, Allylamin, F.phedrin, Äthylamin, Hexylamin. Decylamin, Diäthylamin, Diisobutylamin, Methyläthylamin, Tridecylamin, Vinylamin, Tyramin, Mezcalin, Glycin, Alanin, Valin Leucin, Isoleucin, Serin, Threonin, Cystein, Methionin Tryptophan, Tryptamin. Histamin. Serotonin sowk deren Alkylester ,-('-Aminoalkohole (-äthanole, -pro panole) Diphenylalkylamine (alkyl 2 his 6 Kohlenstoff atome), Xanthinylafkylamine (/.. B. Theophyllin- um Theobrominderivate) Pyrrolidin, Piperidin, Morpho lin, Pyrolin. Oxyprolin.

Es ist natürlich auch möglich, bei dem erfindungs gemäßen Verfahren bekannte Äthylensulfid-Stabili satoren bzw. bekannte Antioxydanlien (s. Ullmai

22 Ol 633

»Encyklopädie der technischen Chemie« [1963), Bd. 14, S. 47: Kirk-Othmer »Encyclopädie of Chemical Technology, 2. Ausg., Bd. 2, S. 558 bis 604) zuzusetzen. Insbesondere handelt es sich um Stabilisatoren, die zur Gruppe der ein- und mehrwertigen Phenole, Thiophenole, Aminophenole, Aminothiophenole sowie zur Gruppe der Phenylendiamine, der Phenylalkylmercaptane oder der Phenyluikylsulfide gehören, wobei diese Verbindungen gegebenenfalls auch durch niedere Alkylreste substituiert sein können. Ebenfalls kommen Thiazine, Phenothiazine, aliphatische Mercaptane oder aliphatische Thioäther in Betracht. Einzelbeispiele hierfür sind: Hydrochinon, Brenzkatechin, Phenothiazin, Benzylmercaptan, Butylmcrcaptan usw. Falls ein Stabilisator zugesetzt wird, empfiehlt sich im allgemeinen eine Menge von 2 bis 1000 ppm ( 0,002~ bis I "„), vorzugsweise 10 bis 1000 ppm (0.01 bis I "„) oder 100 bisiüOO ppm (O.i bis I "„). Es empfiehlt sich dabei, den Stabilisator gleich zu Anfang dem organischen Lösungsmittel zuzusetzen.

Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren herstellbaren organischen Schwefelverbindungen stellen wichtige Zwischenprodukte für die chemische Industrie, insbesondere für die Arzneimittelherstellung dar.

Das Verfahren gemäß der Erfindung wird weiterhin im folgenden an Hand von Fig. 1 unter Berücksichtigung vorteilhafter Ausfiihrungsformen beispielsweise für eine 25-l-Technikumsapparatur erläutert. Selbstverständlich kann das Verfahren auch in größeren Anlagen, sowie unter Verwendung anderer dem Fachmann bekannter Einbauten erfolgen.

Eine Äthylcnoxyd-Flasche /// mit Doppelventil (T\p Degesch) steht auf einer Tacho-Waage IV und ist über das crüne Druckmittel-Ventil ! über eir.cn Edelstahl-Metallschlauch 51 an die SiickMoff-Flasche / angeschlossen. Der Anschluß ist über das Reduzierventil 4, das Veniii 3 und die Rückschlagklappe 2 abs.^Te«'c!iert und enthält die Manomeier PI₁ und Ph. /wischen Ventil 3 und der Rückschlagklappe 2 führt eine Zweigleitung 52 zu einem Sicherheitsventil 5 von 10 atü mit Umgehungsventil 6 zum Spülen der Abgasleitung 53, an deren Ausgang über Dach eine Flammenrückschlagsicherung 8 angebracht ist. Die Zweigleitung 52 enthält außerdem das Manometer Pl₃ mit Ventil 9 und das Ventil 10. Die Äth\leno\>d-Flasche ist über das Gas-Ventil 11. einen Edelstahl-Metallschlauch 54, eine Rückschlagkappe 12, ein Feinreguiierventil 13 and ein Einlettungsrohr 55 mit dem Reaktionskessel 56 (z. B. 25 I Inhalt) verbunden. An dieser Leitung für das flüssige Äthylenoxyd befindet sich außerdem das seitliche Ventil 14 zum Leerblasen der Leitung und das Manometer /Y₄. Die Reaktionsapparatur besteht aus dem kuhlbaren (z. B. mit Wasser) and heizbaren (z. B. mit Wasserdampf) Reaktionskessel 56, der außer dem Einleitungsrohr 55 eine Einföllöffnung 57, ein Auslaßventil 15, beispielsweise einen Rührer 58, einen Temperalurmeßfühler mit Anzeige nod Schreiber TlR₉ und den Gaseinlaß der Gasleitung 59 enthält. Der Gaseinlaß 59 ist über das Reduzierventil H» and Ventil 17 mit der Stickstoff-Rasche // verbanden and wird über die Manometer P/₅ und PI₉ kontrolliert. An der Gasleitung 59 befindet ach außerdem das Ventil IS zum Vakuumsaugen mit ier Vakuumpumpe 60, das Sicherheitsventil 19 mit Umgehungsventil 20 sowie das Monameter Pi- mit /oreeschaJtetem Ventil 21 .Die Ventile 21 und 9 dienen jeweils zum Abschließen der Druckmanometcr PI- bzw. PL₁ falls Vakuum angelegt wird.

Zunächst werden in der Anlage alle Ventile geschlossen. Dann wird die Stickstoff-Flasche / geöffnet (Anzeige von beispielsweise etwa 200 aiii N., bei Pl_x ) und das Reduzierventil 4 auf 5 atü eingestellt (Anzeige bei Pl₂). Die gefüllte Äthylcnoxyd-Flasche (sie soll nur den Bedarf eines Ansatzes, also im vorliegenden Fall etwa 2,5 kg Äthylenoxyd.. enthüllen) wird auf die

ίο Tacho-Waage IV gestellt, dann wird über Venlil 3 und 10 ein schwacher Stickstoff-Strom zum Spülen der Leitungen 51 und 54 mit den Metall-Schläuchen eingestellt, und bei strömendem Stickstoff werden die Metall-Schläuche an die geschlossenen Ventile 1 und Il

J5 angeschlossen. Dabei ist streng darauf zu achten, daß das Druckmittel-Ventil 1 auf der Stickstoff-Seile und das Gas-Ventil Il auf der Reaktor-Seile angeschlossen wird. Nach dem Anschluß der Äthylcnoxyd-Flasche baut sich in der Leitung von Flasche / bis zu den Ventilen 1, 11 und 13 ein Druck von 5 atü auf. Durch Schließen von Ventil 3 kann an den Manometern PI₃ und PI_x die Dichtigkeit der Leitungen kontrolliert werden. Dann spült man nach Öffnen von Ventil 3 durch kurzes Öffnen von Ventil 6 Leitung 53 sonic deren Abzweigungen und schließt Ventil 10. Damit sind die Vorbereitungen auf der Äthylenoxyd-Seite abgeschlossen.

Nun öffnet man die Stickstoff-Flasche // worauf das Manometer /7₅ beispielsweise etwa 200 atü Druck anzeigt und stellt beispielsweise mit Ventil 16 bei /V₆ einen Druck von 0,5 atü ein. Über Ventil 18 wird irr, Rcaktionsraum Vakuum gesaugt, dann über Ventil 17 0,5 atü Stickstoff aufgegeben, nochmals Vakuum gesaugt und Stickstoff aufgegeben. Dann wird über Ver.iii 20 die Abgasleitung 53 mit Stickstoff gespült. die Ventile 210 und 17 geschlossen und nach geringem Öffnen von 17 unter leichtem Stickstoff-Strom durch das Einfüllrohr zuerst die wäßrige Rhodanid-Lösung und sodar.n das inerte organische Lösungsmittel, das gegebenenfalls einen Stabilisator enthält, eingefüllt.

Anschließend gibt man über Ventil 17 dreimal 0,5 atü Stickstoff auf und bläst ihn über Ventil 20 wieder ab. dann prüft man durch Aufgabe von 0.5 atü Stickstoff und Schließen aller Ventile die Dichtigkeit der Anlage. Zum Anfahren wird Ventil 17 wieder geöffnet.

Vor dem Anfahren der Anlage sind also folgende Ventile geöffnet: 3, 4. 16 und 17. Geschlossen sind: 6, 1, 11, 10, 13, 20. 18 und 15.

Die Manometer zeigen beispielsweise an:

200 atü: PI₁, PI_S 5 atü: PI₉, PI₃, PI_t 0.5 atü: PI*. PI₁

Nun steBt man die Rührung so ein, daS eine kräftige Durchmischung gewährleistet ist, und kontrolliert mit der Kühlung die Innentemperatur, so daß sie sich in einem Beneich von +15 bis +20⁰C befindet. Dann gibt man durch ölfnen von Ventil 1 den Stickstoff-Druck von beispielsweise S atü auf dss Äthylenoxyd, öffnet Ventil 11 and vorsichtig danach Ventil 13, so daß ein gleichmäßiger Äthylenoxyd-Ffciß in das Reaktionsgefäß erfolgt. Dabei steigt der Druck bei Pl₁ zunächst an, er sinkt aber bei guter Aufnahme wieder ab.

Für eine ordnungsgemäße Reaktion bestehen folgende Kontrollen:

22 Ol 633

1. Gewichtsabnahme an der Tacho-Waagc.

2. Druckschwankungen an Pl₇. z. B. zwischen 0,5 und 1,0 a.

3. Tcmperalurschvvankmngen an TIR_n bedingt durch Reaktion und zweitweiligc Kühlung.

4. Nach etwa 30 min steigt der pH-Wert der Lösung von anfangs ungefähr 6,0 auf über 12.0; danach läuft die Reaktion etwas rascher ab.

Nach Aufnahme der entsprechenden Menge Äthylenoxyd ist die Einleitung beendet. Dabei muß man den Totraum der Leitung von Ventil 11 bis zum Reaktionsgefäß berücksichtigen, da sich nicht das gesamte Äthylenoxyd aus der Leitung herausblasen läßt. Man schließt Ventil 1 und 11. öffnet Ventil 10 und vorsichtig Ventil 13, wobei über die Umgehungsleitung mit Stickstoff von beispielsweise 5 atü das restliche Äthylenoxyd aus der Leitung geblasen wird. Sobald durch Anstieg des Manometers Pl- angezeigt wird, daß durch Ventil 13 Stickstoff in die Apparatur gelangt (bei dem angegebenen Drücken Anstieg auf über I atü) schließt man die Ventile 10 und 13.

Anschließend rührt man einige Zeit zweckmäßig bei gleicher Temperatur nach. Dabei sind die folgenden Ventile geschlossen: 13. 20, 18 und 15: geöffnet sind die Ventile: 16 und 17. Der Druck von Pl- Üegl beispielsweise zwischen 0.5 und 1.0 atü.

Sobald dieses Nscln uhren beendet ist. werden die Ventile ib und 17 geschlossen und Ventil 20 geöffnet. Damit ist der Druck in der Apparatur aufgehoben. Nun erhöht man die Temperatur (maximal bis -^l 50⁰C) und rührt einige Zeit bei der höheren Temperatur. Anschließend spült man mit Stickstoff und kühlt wieder auf + 20⁰C. Unter leichtem Stickstoff-Strom über die Ventile 16, 17 und 20 läßt man durch vorsichtiges Öffnen des Auslaßventiis 15 die untere wäßrige Phase ab und gibt durch den Einfüllstutzen mehrmals Wasser oder eine wäßrige Salzlösung, rührt jeweils I min kräftig durch und läßt über 15 ab. Arn Schluß trennt man sorgfältig ab. es darf kein Wasser in der Apparatur bleiben. Dann füllt man unter Rühren die Verbindung ein, die mit dem Athylensulfid reagieren soll (gegebenenfalls in einem inerten organischen Lösungsmittel wie beispielsweise auf S. 5'6 angegeben), schließt die Einfüllöffnung, spült mehrmals mit Stickstoff, läßt dann den Überdruck ab und schließt die Anlage bei Ventil 20 und rührt längere Zeit, wobei man gegebenfalls die Temperatur erhöht. Gegebenenfalls kühlt man anschiieBend und läßt den Druck über Ventil 20 ab. Ist die Anlage zur Destillation geeignet, so kann man unmittelbar aus dem Reaktionsgefäß abdestillieren.

Beispiel 1

Unter Verwendung der vorstehend beschriebenen 25 1-Apparatur wird nach den angegebenen Vorbereitungen und Verfahrensbedingungen in das Reaktionsgefäß zuerst eine Lösung von 3,88 kg Kaliumrhodanid (40 Mol) in 5,5 1 Wasser und sodann 8 1 Toluol, die 20 g Butyimercaptan enthalten, eingefüllt. Nun wird unter kräftigem Rühren ein gleichmäßiger Äthylenoxydgasstrom eingeleitet. Dabei sieigt der Druck zunächst am Manometer PI₇ an (höher als 0.5 atü) sinkt jedoch bei guter Aufnahme bis auf etwa 0.7 atü wieder ab. Dosierung des Äthylenoxyds \2 kg/h. Nach Aufnahme von 1,936 kg (44 Mol) Äthylenoxyd ist die Einleitung beendet.

Anschließend rührt man 4 h bei -{■ 20 C nach. An dem Manometer Pl- liegt ein Druck zwischen 0,5 und I atü. Nach den 4 h werden die Ventile 16 und 17 geschlossen und das Ventil 20 geöffnet. Nun heizt man auf 40 C an und rührt I h bei dieser Temperatur. Anschließend spült man mit Stickstoff und kühlt wieder auf i 20^üC ab. Unter leichtem Stickstoffstrom läßt man über das Auslaßventil 15 die untere wäßrige Phase ab und wäscht anschließend 6 mal mit je 8 1

ίο 5"„iger Kochsalzlösung, die durch den Einfüllstutzen zugegeben wird, wobei jeweils 1 min kräftig durchgerührt wird. Die wäßrige Phase wird jeweils über das Ventil 15 abgelassen. Nach der letzten Wäsche wird sehr sorgfältig abgetrennt, so daß kein Wasser in der Apparatur bleibt. Dann werden unter Rühren 2,784 kg (32 Mol) Morpholin druch die Einfüllöffnung A zugegeben und letztere geschlossen. Es wird mehrmals mit Stickstoff gespült, dann wird der Überdruck abgelassen und die Anlage bei Ventil 20 geschlossen. Nun wird vorsichtig innerhalb von 30 min auf M00 C angeheizt und 2 h bei dieser Temperatur gerührt. Dabei stellt sich ein Druck von etwa 1.0 atü ein. Anschließend läßt man den Druck über Ven'i! 20 ab. Das Reaktionsprodukt wird destilliert, wobei bei Kp₈ 93 bis 99 C 4.37 kg Morpholinoälhylmercaptan übergehen. Dies entspricht einer Ausbeute von 74.4°,, der Theorie. berechnet auf eingesetztes Kaliumrhodanid und 93.2 "_o der Theorie berechnet auf eingesetztes Morpholin.

Beispiel 2

Arbeitet man wie in Beispiel 1 unter Verwendung von 2.74 kg (32 Mol) Piperidin an Stelle von Morpholin. so erhält man in einer Ausbeute von 88.2°„ (bezogen auf Piperidin) Piperidinoäthylmercaptan. Kp_li(:87 bis 89 C.

Beispiel 3

Arbeitet man wie in Beispiel 1 unter Verwendung von 4.13 kg (32 Mol) Dibutylamin an Stelle von Morpholin. so erhält man in einer Ausbeute von 84.4"„ (bezogen auf Dibutylamin) Dibutylaminoäthylmercaptan. Kp^: 137 bis 140 C.

Beispiel 4

Arbeitet man wie in Beispiel 1, setzt jedoch an Stelle von Morpholin ein Gemisch aus 3.33 kg (32 Mol) Amylmercaptan. 2.18 kg (32 Mol) Natriumäthyiat und 10 kg Benzol ein. so erhält man nach Neutralisation mit wäßriger Salzsäure in einer Ausbeute von 55 \ (bezogen auf Amylmercaptan) Amylmercaptoäthylmercaptan. Kp₅: 103 bis 107X neben 20^o„ Amylmercaptoäthylmercapto-äthylmercaptan, Kp₅: 154 bis 158^CC

Beispiel 5 Arbeitet man wie in Beispiel 1 unter Verwendung

von 3,3 kg (32 Mol) Glycin-äthylester, so erhält man in einer Ausbeute von 61 °„. bezogen auf Glycin äthylester, N-(ß-Mercaptoäthyl)-glycin-äthyJester, Kp_g: 74 bis 76⁰C.

Beispiel 6

Man arbeitet wie in Beispiel 1 unter Verwendung von 3,62 kg (32 Mol) Chloracetylchlorid an Stelle vor Morpholin und erhält 62% (bezogen auf Chloracetylchlorid) Chlorthioessigsäurechloräthylester. Kp₃: 8: bis 85⁼C.

609 531 /49

22 Ol 633

Beispiel 7

Kontinuierliche Durchführung der Herstellung von ß-Morpholinoäthylmercaptan (s. Fig. 2).

Die Anlage zur kontinuierlichen Synthese besteht aus einer Kaskade von drei Reaktionsgefäßen Bl b\sB3 mit Kühlmantel 100. Rührer 101, Stiekstoffzulcitung 102 und je einem Auslaufrohr 105. An dem Gefäß B\ befindet sich das Einleitungsrohr 103 für das Äthylen-Oxid, sowie das Einleitungsrohr 104 für die KSCN-Lösung mit der Zweigleitung 104'. durch die das Toluol lugeführt wird. An das Gefäß 53 schließen sich ein Kühler ein Abscheider S4, eine Extraktionskolonne ti und ein Scheibenreaktor S5 an. Die Reaktionsiefäße BX bis B3 werden während des Betriebs aus icherheitsgründen unter einem Stickstoffdruck von 3 atü gehalten, in das Gefäß Bl werden je Stunde durch die Leitung 104 und die Leitung 104' je eine Lösung von 3,88 kg Kaliumrhodanid in 5,5 I Wasser towie 8,0 I Toluol enthaltend 20 g Butylinercaptan und durch die Leitung 103 1,94 kg Äthylenoxyd (ebenfalls pro Stunde) eingepumpt. Unter Rühren und Kühlen auf i-20 C wird das Gefäß Bl so weit gefüllt, daß die mittlere Verweilzeit etwa 1 h beträgt. Das Reaktionsgemisch wird dabei durch die Leitungen 105 in das Gefäß Bl. anschließend in Gefäß 53 und dann in den Kühler 111 und von dort durch die Leitung 106 in den Phasenteiler j34 gepumpt. In den Gefäßen Bl und ß3 beträgt die mittlere Verweilzeit ebenfalls je 1 h, die Temperatur wird beispielsweise in Bl auf ■) 30 C in B3 auf !40 C gehalten. In dem Kühler IVl wird das Reaktionsgemisch auf I 15 C gekühlt, und in Ö4 erfolgt die kontinuierliche Trennung der wäßrigen Phase von der Toluol-Phase. Die Toluol-Losung wird durch die Leitung 107 in die Extraktionskolonne FA eingepumpt und durch entgegenströmende 5",,ige wäßrige Kochsalzlösung die durch die Leitung 108

ίο zugeführt wird, gewaschen. Dabei wird der Inhalt von £1 zweckmäßig durch eine Pulsaiionspumpe P in Bewegung gehalten., was den Stoffaustausch bei dei Extraktion begünstigt. Die Kochsalzlösung Hießt durch die Leitung 109 ab und kann beispielsweise mit der wäßrigen Phase von ,84, die durch die Leitung 11t abfließt, zusammengeführt werden. Anschließend wird die Toluollösung durch die Leitung 111 in den Reaktor B5 (ζ. B. Scheibenreaktor) mit dem Rührer 1IJ eingepumpt, liier wird die Toluollösung mit M or· pholin das laufend durch die Leitung 112 zugeführ wird (2,78 kg/h) gemischt. Der Reaktor B wird dabe beispielsweise mit Dampf von 0,3 atü auf 100 bi: 110" C geheizt. Die mittlere Verweilzeit in S5 betrag im allgemeinen 2 h. Das heiße Reaktionsgemiscl wird anschließend durch die Leitung 114 der Destiila lion zugeführt. Die Ausbeuten entsprechen der diskon tinuieriiehen Ausführung, d. h. es werden je Stund: etwa 4,35 kg Morpholinäthylmercaptan hergestellt

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. 22 Ol

   Patentanspruch:

   Verfahren zur Herstellung von organischen Verbindungen, die eine Mercaptoäthylgruppe enthalten durch Umsetzung einer polaren organischen Verbindung mit Äthylensulfid in einem Lösungsmittel, dadurch gekennzeichnet, daß man eine aus einer wäßrigen Rhodanidlösung in Anwesenheit eines inerten, mit Wasser nicht mischbaren organischen Lösungsmittels und Äthylenoxyd erhaltene Äthylensulfidlösung direkt verwendet.