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Benzoisulfonylharnstoffe und Verfahren zu ihrer Herstellung Benzolsulfonylharnstoffe
können nach verschiedenen Methoden hergestellt werden. Ein seit langem bekanntes
Verfahren besteht darin, daß man Benzolsulfonylisoharnstoffäther, beispielsweise
solche der allgemeinen Formel I
wobei R1 und R2 Wasserstoff, Alkyl, Aryl- oder Aralkylreste, Alk eine Alkyl- oder
Aralkylgruppe bedeuten, unter Abspaltung oln Halogenalkyl mit Ralogenwasserstoffen
behandelt (DRP 741 533).
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Die Benzolsulfonylisoharnstoffäther werden durch Umsetzung von Benzolsulfonsärechloriden
mit entsprechenden Isoharnstoffäthern erhalten. Später wurde gefunden, daß sich
Benzolsulfonylisoharnstoffäther der allgemeinen Formel II
(Bedeutung der Substituenten siehe oben) auch durch alkalische Hydrolyse in entsprechende
Benzolsulfonylharnstoffe überführen lassen (Japanisches Patent 272 556).
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Ein weiteres einschlägiges Verfahren zur Herstellung von Benzol sulfonylharnstoffen
geht aus von 2-Arylsulfonylimino-1,3-oxathiolanen
(III)
die mit verschiedenen Aminen (lber die Zwischenstufe eines Benzolsulfonylmercaptoäthylischarnstoffäthers
(IV)
zu Benzolsulfonylbarstoffen gespalten werden.
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Hierbei reagiert das Amin mit den Produkt der Formel IV unter Bildung
eines stark nukleophilen Mercaptidions, wonach Zerfall eintritt (Seigo Suzue und
Tutomu Irikuro, Chemisches und Pharmazeutisches Bulletin, Bd. 17, Nr. 8 (1969),
DOS 1 668 339).
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Es wurde nun gefunden, daß man ganz allgemein Benzolsulfonyisoharnstoffäther
der Formel V
durch Behandeln mit primären oder sekundären Aminen zu Benzolsulfonylharnstoffen
der Formel
spalten kann.
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In den Formeln bedeuten: R = niedriges Alkyl, niedriges Alkoxy, Halogen,
NH2, CF3, Acetyl
oder eine Acylaminoalkylgruppe, worin Acyl den
Rest einer aliphatischen, cycloaliphatischen, aromatischen oder einer heterocyclischen
Carbonsäure bzw. den Rest einer Carbaniinsäure darstellt und die Alkylgruppe 1 bis
4 C-Atome besitzt, R1 = niederes Alkyl, Cycloalkyl,- Cycloalkylalkyl und Cycloalkenyl,
die durch eine niedere Alkyl- oder Alkoxygruppe substituiert sein können, ferner
einen polycyclischen Rest, der über eine niedere Alkylgruppe an das Stickstoffatom
gebunden sein kann, R2 = H oder zusammen mit R1 und dem benachbarten N-Atom Teil
eines 5- bis 7-gliedrigen Ringes, der gegebenenfalls durch eine Endoallcylengruppe
oder durch eine niedere Alkylgruppe substituiert ist, R3 = Alkyl mit 1 bis 3 C-Atomen
In den vorstehenden und folgenden Definitionen steht ein niederes Alkyl bzw. niederes
Alkoxy stets für ein solches mit 1 bis 4 C-Atome in gerader oder verzweigter Kette
und Acyl für einen organischen Säurerest.
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Als Beispiele für den Substituenten R seien genannt: CH3-, C1-, CH30-,
NH2-, CH3CO und die Acylaminoalkylgruppe, worin die Alkylgruppe vorzugsweise eine
Dimethylengruppe der Formel -CH2-CH2 - darstellt. Demnach kommen als Acylaminoalkyigruppen
beispielsweise in Betracht CH3-CO-NH-CH2-CH2-,
Von den für den Substituenten R1 infrage kommenden Bedeutungen seien beispielsweise
genannt: -CH2-CH2-CH3, -CH2-CH2-CH2-CH3, CH3 -CH2-CH CH3
Als heterocyclische Ringe, die R2 mit R1 und dem benachbarten Stickstoffatom bilden
kann, seien beispielsweise genannt:
Als Amine können bei der Isoharnstoffätherspaltung fungieren: niedrigmolekulare
primäre aliphatische und cycloaliphatische und ar-aliphatische Amine sowie vorzugsweise
sekundäre cyclische Amine, wie z.B.
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Dieser Befund ist überraschend.
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Nach Literaturangaben (niederländische Patentanmeldung 6500013, Chem.
Abstr. 64, 2007 (1966)) erhält man durch Umsetzung von N-Benzyl-N'-methyl-ischarnstoffmethyläthern
mit Medthylamin 1-Benzyl-2,3-Dimethyl-guanidin. Somit war bei der entsprechenden
Umsetzung von Benzolsulfonylisoharnstoffäthern mit Aminen die Bildung von Benzolsulfonylguanidinen
zu erwarten.
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Nach Robert F. Meyer Journ. Org. Chemistry 28, Seite 2902 (1963) wurde
aus p-Toly is ulfony limi doäthy lc arbnat und Pyrroli din im Molverhältnis 1 :
-2 nur N-/4-Methylbenzolsulfonyl-N'-N'-tetramethylenisoharflstoffäthyläther erhalten.
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Die verfahrensgemäße Erfindung ist auch unerwartet im Hinblick auf
die Reaktion nach Seigo Suzue und Tutomu Irikura. Hier liegen besondere Verhältnisse
vor. Wie bereits angeführt, reagiert hier das Amin mit einer speziellen Verbindung,
nämlich mit einem stark nukleophilen Mercaptidions das in Äthylensulfid und Sulfonylharnstoff
zerfällt.
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Überraschend ist ferner, daß die Umsetzung von Benzolsulfonylisoharnstoffäthern
der Formel V insbesondere mit sekundären cyclischen Aminen außerordentlich leicht,
schonend und mit sehr guten Ausbeuten verläuft. So kann die Umsetzung beispielsweise
mit Piperidin in einfacher Weise so erfolgen, daß man den N-4-Methyl-benzolsulfonyl-N'-cyclohexyl-isoharnstoff-methyl-äther
in trockenem Piperidin löst und die Lösung über Nacht stehen läßt. Nach Verdünnen
mit
Wasser und Ansäuern erhalt man sofort ein Fristallisat von N-4-Methy lbenzolsulfonyl-N'-cyclohexyi-harnstoff
in annähernd quantiüativer Ausbeute.
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Man kann aber auch zuin gleichen Ergebnis gelangen, wenn man die Reaktionskomponenten
kurz auf dem Dampfbad erhitzt.
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Daß es sich bei der Reaktion um ein neuartiges Verfahren handelt,
geht daraus hervor, daß beiss-ielsweise bei der Umsetzung von N-4-Methyl-benzolsulfonal-N'-cyclohexyl-isoharnstoff-methyläther
mit Piperidin die (annähernd quantitative) Bildung einer tertiären Base (N-Nethy
lpiperidin) nachgewiesen werden konnte.
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Es hat somit eine Transniethylierung stattgefunden.
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In Einklang damit steht die Beobachtung, daß eine Umsetzung von Benzolsulfonylisoharnstoffäthern
mit tertiären Aminen (beispielsweise mit N-Äthylpiperidin) unter den genannten Versuchsbedingungen
nicht gelingt. Übrigens erfolgt hier auch dann keine Spaltung, wenn man nur unter
Wasserzusatz im Hinblick auf eine Hydrolyse arbeitet.
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Die beanspruchte Reaktion kann ohne besondere Lösungsmittel mit einem
Überschuß an Amin aber auch unter Zuhilfenahme von Lösungsmitteln durchgeführt werden,
wobei mit Wasser mischbare wie Alkohol, Dioxan, Dimethylformamid bevorzugt sind.
Als Reaktionstemperatur kommen Temperaturen zwischen Raumtemperatur und ca.
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15006 in Frage.
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Im Gegensatz zur Spaltung von Sulfonylisoharnstoffäthern mit konzentrierten
HCl nach Haack (DRP 741 533) ist das Verfahren gemäß
der Erfindung
technisch leicht durchführbar, wohingegen das Handhaben größeren Mengen der genannten
Isoharnstoffäther mit konzentrierter Salzsäure technisch nicht Vorteilhaft sein
diirfte Die Verfahrensprodukte finden Anwendung als Pharmaka zur Senkung des ßlutzuckerspieg;els.
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Belapiel 1 N-[4-Methykl-benzolisulfonyl]-N'-cyclohexyl-harnstoff 1,0
g N-[4-Methyl-benzolsulfohyl]-N'-cyclohexyl-isocharnstoffmethyläther Fp. 114 bis
115°C (aus Isopropanol) werden in 10 ml trockenem Piperidin gelöst. Man läßt 2 Tage
stehen. Unbeschadet einer beim Schätteln beobachteten Kristallbilding, (Piperidinsalz
ven [4-Methyl-benzolsulfohyl]-N'-cyclohexyl-hernstoff) verdünnt man mit Wasser und
säuert die erhaltene Lösung an. J1an erhält in annähernd quantitativer Ausbeute
eine kristalline Fällung von [4-Methyl-benzolsulfohyl]-N' -cyclohexy lharnstoff.
Nach dem Absaugen, Waschen mit Wasser und Trocknen wird das Produkt aus Methanol
umkristallisiert. Fp. 172 bis 1730C. Zum gleichen Produkt ebenfalls in annähernd
quantitativer Ausbeute gelangt man wenn man die genannten Reaktionskomponenten 30
Minuten auf dem Dampfbad erhitzt und die erkaltete Reaktionslösung anschließend
in der beschriebenen Weise aufarbeitet.
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ln analoger Weise erbält man aus N-[4-Methyl-benzolsulfohyl]-N'-nbutyl-isoharnstofftethyläther
(Fp. 790C) und Piperidin N-[4-Methyl-benzolsulfohyl]-N'-n-butyl-harnstoff vom Fp.
127 bis 0 129 c (aus Essigester) Beispiel 2 N-[4-Methyl-benzolsulfohyl]-N'-cyclohexyl-harnstoff
3,1 g N-[4-Methyl-benzolsulfohyl]-N'-cyclohexyl-isoharnstoffmethyl äther (1/100
Mol) mit 4,3 g abs. Piperidin (5/100 Mol) werden kurz auf dem Dampfbad ernitzt.
Die erhaltene Lösung läßt man über Nacht stehen. Es trit Kristallausscheidung ein.
Man erhitzt erneut auf deri Dampfbad löst das Kristallisat in Wasser und behandelt
mit verd. Salzsäure. Der entstandene N-[4-Methyl-benzolsulfohyl]-N'-cyleohexyl-barnstofff
wird durch Absaugen vom Filtrat (1) getrennt.
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Er wird durch Auflösen in verd- wäßrigem Ammoniak, Wiederausfällen
mit verd. Säure, Absaugen und Trocknen in annähernd quantitativer Ausbeute erhalten.
(Fp. nach dem Umkristallisieren aus llethanol-172 bis 173°C).
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Das Filtrat I wird eingeengt und das erhaltene Kristallisat mit P
205 im Exsikkator getrocknet. Durch Titration mit HC104 i.n Eisessig unter Zusatz
von Hg Acetat-zur Bindung der Cl-Ionen wurde in einer Probe ein Gesamt-Basen-Stickstoff
von 8,54 %> ein tert. Basenstickstoff von 1,58 % entsprechend 42,2 % (Mol 85)
Piperidin ( 11,2 % (Mol 99) N-Methylpiperi-din ermittelt.
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Beispiel 3 N-[4-Methyl-benzolsulfohyl]-N'-cyclohexyl-harnstoff 31
g (1/10 Mol) N-[4-Methyl-benzolsulfohyl]-N'-cycloexyl-isoharnstoff-methyläther werden
mit 43 g (5/10 Mol) Piperidin durch Erwärmen auf dem Dampfbad zur Lösung gebracht.
Nach ca.
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1 Stunde beobachtet man Kristallausscheidung. Man läßt über Nacht
stehen und erhitzt dann noch kurz auf dem Dampfbad. (Durch Abpressen auf Ton und*Umkristallisation
aus Essigester isoliert man eine Probe des Kristallisats vom Fp. 151 bis 1520C.
Die Substanz ist nach Schmelzpunkt und Mischschmelzpunkt identisch mit dem Piperidinsalz
des N-[4-Methyl-benzolsulfohyl]-N'-cyclohexyl-harnstoffs, erhalten durch Behandeln
des Harnstoffs mit Piperidin).
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Die Hauptmenge des Ansatzes wird unter Rühren mit Wasser und verdünnter
Salzsäure bis zu kongosauren Reaktion versetzt, Man saugt das auf diese Weise erhaltene
Kristallisat von N-OI-Methyl-benzolsulfonyl]-N'-cyclohexyl-harstoff ab, wäscht mit
Wasser und trocknet. Die Ausbeute an Rohsubstanz ist'annähernd quantitativ. Nach
dem Umkristallisieren in Methanol schmilzt der Sulfonylharnstoff bei 172 bis 173
C.
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Die nach Isolierung des N-[4-Methyl-benzolsulfohyl]-N'-cyclohexylharnstoffs
erhaltene wäßrige salzsaure Lösung wird eingeengt. Es tritt Krïstallausscheidung
ein. Durch Absaugen isoliert man 11,5 g Piperidin-hydrochlorid. Die Mutterlauge
versetzt man mit konz.
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Natronlauge und äthert wiederholt aus. Die Ätherlösung wird mit Kaliumcarbonat
getrocknet und eingeengt.
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Durch Destillation erhält- man ein Basengemisch, indem sich im Massenspektrogramm
N-Methyl-piperidin neben Piperidin nachweisen läßt.
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Beispiel 14 N-[4-Methyl-benzolsulfonyl]-N'-cyclohexyl-barnstoff Ein
Gemisch von i g N-[4-Methyl-benzolsulfonyl]-N'-cyclohexylisonarnstoff-methyläther
und 10 ml Pyrrolidin wird 30 Minuten auf dem Dampfoad erhitzt. Die erbaltene Lösung
wird mit Wasser verdüant und m,it verd. Salzsäure angesäuert. Durch Absaugen des
Kristallisats isoliert man in annähernd quantitativer Ausbeute N-[4-Methylbenzolsulfonyl]-N'-cyclohexyl-harnstoff
vom Fp. 172 bis 173°C nach Umkristallisation aus Methanol.
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In analoger weise erhält inan aus dem gleichen Ausgangsmaterial das
geleiche Endprodukt, wenn amn anstelle von Pyrrolidin N-Benzylpiperazin der Cyclohexy
lamin einsetzt.
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Beispiel 5 N-Benzolsulfonyl-N'-isobutyl-barnstoff Ein Gemisch von
1 g N-Benzolsulfonyl-N'-isobutyl-sicharnstoffmethyläther (Pp. 75 bis 76 0C) und
10 ml Morpholin wird 30 Minuten auf den Dampbad erhitzt. 'jlan verdünnt mit Wasser,
säuert mit verd.
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Salzsaure an und isoliert den ausgefallenen Niederschlag durch Absaugen.
Der in sehr guter Ausbeute erhaltene N-Benzolsulfonyl-N'-isobutyl-harnstoff schmilzt
nach dem Umkristallisieren aus Methanol bei 132 bis 133 0c In analoger Weise erhält
man N-Benzolsulfonyl-N'-isobutyl-harnstoff aus de eingangs erwähnten Isoharnstoffäther
bei Verwendung von Piperidin anstelle von torpnolin. Anstatt die Reaktionskomponenten
auf dein Dampfbad zu erhitzen, kann man ihr Gemisch einige Tage bei Zimmertemperatur
stehenlassen und den entstandenen N-BEnzolsulfonyl-N'-isobutyl-harstoff in der genannten
Weise isolieren.
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Beispiel 6 N-[4-(ß-N'-Methyl-N'-2-pyridyl-ureidoäthyl)-benzolsulfonyl]-N'
-cyclohexyl-harnstoff 1 g N-[4-(ß-N'-Methyl-N'-2-pyridyl-ureidoäthyl)-benzolsulfonyl]-N'-cyclohexyl-isoharnstoff-methyläther
(Fp. 117 bis 1180C aus Isopropanol) wird in 20 ml trockenem Piperidin gelöst. Nach
Stehen über Nacht bei Raurntemperatur verdünnt man mit Wasser und säuert die erhaltene
Lösung mit Essigsäure an. Das gefällte Produkt wird in sehr verd. wäßrigem Ammoniak
gelöst. Man säuert wiederum mit Essigsäure an und isoliert den in annähernd quantitativer
Ausbeute erhaltenen N-[4-(ß-N'-Methyl-N'-2-pyridyl-ureidoäthyl)-benzolsulfonyl]-benzolsulfonyl]-N'-cyclohexyl-harnstoff
durch Absaugen. Die Substanz schmilzt nach dem Umkristallisieren aus Methanol bei
167 bis 169 0C.
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Beispiel 7 N-t\-(ß- 2 5-Chlor-2-methoxy-benzamido 7-äthyl)-benzolsulfonyl7-N'-cyclohexyl.
harnstoff 1 g N-[4-(ß-<5-Chlor-2-methyoxy-benzamido>-äthyl)-benzolsulfonyl]-N'-cyclohexyl-isoharnstoff-methylkäther
(Fp. 99 bis 101°C aus Methanol) wird in 10 ml reinem Piperidin gelöst. Man läßt
über Nacht stehen, erhitzt dann noch 10 Minuten auf dem Dampfbad. Man beobachtet
eine Kristallausscheidung. (Die isolierten Kristalle erwiesen sich als das Piperidinsalz
von N--(ß-C5-Chlor-2-methoxy-benzamido>-äthyl)-benzolsulfonyl]-N'-cyclohexyl-harnstoff
Fp. 105 bis 1080C (aus Essigester).) Nach Verdünnen mit Wasser erhält man durch
Ansäuern der entstandenen Lösung in annähernd quantitativer Ausbeute den N-[4-(ß-<5-Chlor-2-methyoxy-benzamido>-äthyl)-benzolsulfonyl]-N'-cyclohexyl.
harnstoff, der nach dem Lösen in sehr verd. wäßrigem Ammoniak, Wiederausfällen mit
Salzsäure, Absaugen und Umkristallisieren aus.Methanol bei 172 bis 1740C schmilzt.
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In analoger Weise erhält man .aus dem gleichen Ausgengematerial den
genannten Sulfonylbarnstoff unter Verwendung von Pyrrolidon (wobei das Pyrrolidins
alz von M-[4- (ß- t 5-Chlor-2-methoxy-benzamido>-äthyl)-benzolsulfonyl]-N'-cyclohexyl-harnstoff,
Fp.
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100 bis 1020C als Zwischenprodukt entsteht) und unter Verwendung vori
Aerphelin (über das Morpholinsalz des N-[4-(ß-<-5-Chlor-2-methoxy-benzamido>-äthyl)-benzolsulfonyl)
N' -cyclohexyl-harnstoff Beispiel 8 N-[4-Methyl-benzolsulfonyl]-N'-cyclohexyl-harstoff
1 g N-[4-Methyl-benzolsulfonyl]-N'-cyclohexyl-ischarnstoff-methyläther, 5 g Piperazin
und 5 ml Dimethylofrmamid werden 1 Stunde auf dem Dampfbad erhitzt, Man verdünnt
mit Wasser und säuert die klare Lösung an. Der erhaltene Niederschlag wird abfiltriert;
in verd. Ammoniak gelöst. Durch Ansäuern mit verd. Salzsäure erhält man in vorzüglicher
Ausbeute eine Fällung von praktisch reinem N-[4-Methyl-benzolsulfenyl]-N'-cyclohexyl-harnstoff.
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Man saugt ab und trocknet. iXach Umkristallisieren aus Methanol schmilzt
das Produkt bei 172 bis 17300.
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Beispiel 9 N-[4-Chlor-benzolsulfonyl]-N'-n-propy-harnstoff (Chlorpropamid)
1,45 g N-[4-Chlor-benzolsulfonyl]-N'-n-propyl-isobarnstofff-methyläther (Fp. 75
bis 770C aus Isopropanol) werden in 15 ml Piperidin gelöst. titan läßt 2 Tage bei
Raumtemperatur stehen. Durch Antreiben erhält man ein Kristallisat, das man absaugt
und mit Äther nachwäscht. Fp. 137 bis 139°C (Mach Umkristallisation aus Essigester.
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Fp. 137 bis 139°C) Es handelt sich um das Piperidinsalz des Chlorpropalnids.
(Identifizierung durch Fp. und MIschschmelzpunkt mit einer aus Chlorpropamid und
Piperidin erhaltenen Probe vom Fp. 137 bis 1930C). Man löst das erhaltene Piperidinsalz
des Chlorproparnids
in Wasser. Durch Ansäuern erhält man in sehr
guter Ausbeute N'[4-Chlor-benzolsulfenyl]-N'-n-propyl-harnstoff vom Fp. 12900 (aus
wäßr. Äthanol) Beispiel 10 N-[4-Methyl-benzolsulfonyl]-N'-cyclohexyl-harnstoff Ein
Gemisch von 1 g N-[4-Methyl-benzolsulfonyl]-N'-cyclohexylischarnstoff-äthyläther
(Fp. 75 bis 76°C, aus Äthanol) und 10 ml Piperidin wird 2 Stunden auf d3em Dampfbad
erhitzt. Nach dem Verdünnen mit Wasser und Filtrieren unter Kohlezusatz wird mit
verd. Salzsäure angesäuert. Der dabei ausgefällte N-[4-Methylbenzolsulfonyl]-N'-cyclonexyl-harnstoff
wird abgesaugt und schmilzt nach dem Umkristallisieren aus Methanol bei 172 bis
17300, Beispiel 11 N-[4-Methyl-benzolsulfonyl]-N',N'-tetramethylch-harnatoff 1 g
N-[4-Methyl-benzolsulfonyl]-N',N'-tetramethylen-ischarnstoffäthyläther und 10 ml
Pyrrolidin werden 30 Minuten auf dem Dampfbad erhitzt. Nach dem Verdünnen mit Wasser
und Filtrieren wird mit verd. Salzsäure angesäuert. Der allmählich auskristallisierende
N-[4-Methyl-benzolsulfonyl]-N',N'-tetramethylen-harnstoff wird abfiltriert und schmilzt
nach dem :Umkristallisieren aus Äthanol bei 212 bis 214°C.
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In analoger Weise erhält man aus N-[4-Methyl-benzolsulfonyl]-N',N'-pentamethylen-ischarnstoffäthyläther
mit Piperidin den N-[4-Methyl-benzolsulfonyl]-N',N'-pentamethylen-harnstoff vom
Fp. 149 bis 151°C (aus Methanol) aus N-t'4-Methyl-benzolsulfonyV-N' -butyl-isoharnstoff-äthyläther
mit Piperidin den N-[4-Methyl-benzolsulfonyl]-N'-butyl-harstoff vom Fp. 127 bis
129°C (aus ?:4ethanol)