DE2628195B1 - Verfahren zur herstellung von amidosulfonsaeuren - Google Patents
Verfahren zur herstellung von amidosulfonsaeurenInfo
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- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C307/00—Amides of sulfuric acids, i.e. compounds having singly-bound oxygen atoms of sulfate groups replaced by nitrogen atoms, not being part of nitro or nitroso groups
- C07C307/02—Monoamides of sulfuric acids or esters thereof, e.g. sulfamic acids
Description
R1—N=C
R2
R3
(II)
worin R2 und R3 jeweils einen aliphatischen,
cycloaliphatischen Kohlenwasserstoffrest oder den Furylrest bezeichnen, R2 auch für ein Wasserstoffatom
stehen kann, mit Schwefeltrioxid umsetzt und die gebildete Additionsverbindung oder das die
gebildete Additionsverbindung enthaltende Reaktionsgemisch mit Wasser behandelt.
Es ist aus Houben — Weyl, Methoden der
Organischen Chemie, Band 11/2, Seiten 654 und 655, bekannt, daß Ν,Ν'-Dialkylharnstoffe durch Einwirkung
von Oleum zuerst sulfiert und dann zu Amidosulfonsäuren gespalten werden. Eine Arbeit im Journal of the
American Chemical Society, Band 75, Seite 1409—1412 (1953) zeigt ebenfalls die von Houben —Weyl
beschriebene Umsetzung mit Oleum ohne weitere Nachbehandlung; es wird ausdrücklich auf die Schwierigkeit
hingewiesen, bei der Reaktion ein Optimum an Ausbeute zu erzielen und insbesondere die Bildung von
Alkylammoniumsulfat zu unterdrücken oder zu verringern. Die Zeit der Zugabe der Ausgangsstoffe und die
Temperaturregelung der Reaktion spielen eine erhebliche Rolle. Bei der Aufarbeitung muß der Endstoff
mehrfach mit Äther gewaschen werden, enthält aber trotz dieser Reinigungsoperationen noch Sulfat und
kann nur durch Lösen in Methanol und Fällung durch Zugabe größerer Mengen an Äther gereinigt werden.
Die US-Patentschrift 35 55 081 beschreibt die Synthese von N-Cyclohexylamidosulfonsäure und zeigt ebenfalls,
daß die Verwendung von Schwefelsäure zu verunreinigten Endstoffen führt Nach ihrer Lehre (Spalte 3, Zeilen
45 bis 54) ist es entscheidend, daß keine Schwefelsäure im Reaktionsgemisch anwesend ist. Bei zweistufigen
Arbeitsweisen darf Schwefelsäure nur zusammen mit Schwefeltrioxid in Gestalt von Oleum im zweiten
Reaktionsschritt verwendet werden.
Es ist aus der deutschen Offenlegungsschrift 21 64 197 bekannt, daß man Isocyanate mit Schwefelsäure bei
erhöhter Temperatur in organischen Lösungsmitteln zu Amidosulfonsäuren umsetzt
Das Verfahren ist im Hinblick auf die toxischen und teilweise nur schwierig zugänglichen Ausgangsstoffe,
die schwierige Reaktionsführung und die mäßige Ausbeute unbefriedigend.
Es wurde nun das im Anspruch definierte Herstellungsverfahren gefunden.
Die beanspruchte Umsetzung kann für den Fall der Verwendung von Äthylidenisopropylamin durch die
folgenden Formeln wiedergegeben werden:
/CH3
+ SO3
H
CH3
H
CH3
H-C-N=C
CH3
CH3
CH3
CH3
H-C-H3C
-N=C
(III)
H2O
CH3H
H-C-N-SO3H + CH3-CHO
H-C-N-SO3H + CH3-CHO
CH3
Im Vergleich zu dem bekannten Verfahren liefert das Verfahren nach der Erfindung, ausgehend von leichter
zugänglichen Ausgangsstoffen, überraschend auf einfacherem und wirtschaftlicherem Wege Amidosulfonsäuren
in guter Ausbeute und Reinheit. Da die bei der Reaktion zurückgewonnenen Ketone und Aldehyde mit
den Aminen wieder in die Schiffschen Basen übergeführt werden können, liefert das erfindungsgemäße
Verfahren die Möglichkeit, auf dem Wege über Schiffsche Basen aus Aminen und SO3 Amidosulfonsäuren
herzustellen. Im Vergleich zu den Verfahren mit Isocyanaten als Ausgangsstoffen ist es außerdem
umweltfreundlicher und betriebssicherer.
Bevorzugte Ausgangsstoffe II und dementsprechend bevorzugte Endstoffe I sind solche, in deren Formeln R1
einen Alkylyrest mit 1 bis 20, vorzugsweise 1 bis 10 Kohlenstoffatomen oder einen Cycloalkylrest mit 4 bis 8
Kohlenstoffatomen bedeutet, R2 und R3 gleich oder verschieden sind und jeweils einen Alkylrest mit 1 bis 20,
vorzugsweise 1 bis 10 Kohlenstoffatomen oder einen Cycloalkylrest mit 4 bis 8 Kohlenstoffatomen oder einen
Furylrest bezeichnen, R2 auch für ein Wasserstoffatom stehen kann. Die vorgenannten Reste können noch
durch unter den Reaktionsbedingungen inerte Gruppen,
z. B. Alkylgruppen mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, substituiert sein.
Beispielsweise sind folgende Schiffsche Basen als Ausgangsstoffe II geeignet:
Methyl-, Äthyl-, n-Propyl-, Isopropyl-, n-Butyl-,
Isobutyl-, sek.-Butyl-, tert-Butyl-, Pentyl-,
PentyI-(2)-, Pentyl-(3)-, n-Hexyl-, n-Heptyl-,
Isobutyl-, sek.-Butyl-, tert-Butyl-, Pentyl-,
PentyI-(2)-, Pentyl-(3)-, n-Hexyl-, n-Heptyl-,
n-Octyl-, n-Nonyl-, n-Decyl-, 2-Äthylhexyl-,
^,ö-Trimethyl-n-heptyl-^-Äthylpentyl-,
3-Äthylpentyl-,2,3-Dimethyl-n-butyl-,
2,2-Dimethyl-n-butyl-,2-MethylpentyI-,
3-Methylpentyl-, Cyclobutyl-, Cyclopentyl-,
^,ö-Trimethyl-n-heptyl-^-Äthylpentyl-,
3-Äthylpentyl-,2,3-Dimethyl-n-butyl-,
2,2-Dimethyl-n-butyl-,2-MethylpentyI-,
3-Methylpentyl-, Cyclobutyl-, Cyclopentyl-,
Cyclohexyl-, Cycloheptyl-, Cyclooctyl-imin von
Acetaldehyd, Propionaldehyd, n-Butyraldehyd,
iso-Butyraldehyd,2-Methyl-butyraldehyd,
2-Äthyl-capronaldehyd,n-Valeraldehyd,
Acetaldehyd, Propionaldehyd, n-Butyraldehyd,
iso-Butyraldehyd,2-Methyl-butyraldehyd,
2-Äthyl-capronaldehyd,n-Valeraldehyd,
Isovaleraldehyd^^-Dimethyl-propionaldehyd,
n-Capronaldehyd, Isocapronaldehyd, 2-Methyl-valeraldehyd,3-Methyl-valeraIdehyd,
2-Äthyl-butyraldehyd,2,2-DimethylbutyraIdehyd,
2,3-Dimethylbutyraldehyd,
3,3-DimethylbutyraIdehyd,önanthaldehyd, 2-Methyl-capΓonaldehyd,3-Methyl-capΓonaIdehyd,
^Methyl-capronaldehyd.S-Methyl-capronaldehyd,
a-Äthylvaleraldehyd.a.a-Dimethylvaleraldehyd,
2,3-DimethylvaIeΓaldehyd,4-ÄthylvaleΓaldehyd,
4,4-DitnethyIvaIeraldehyd,
3,4-DimethylvaIeraldehyd,
2,4-Dimethylvaleraldehyd,
2-ÄthyI-2-methyl-butyraIdehyd, 2-ÄthyI-3-methyl-butyraldehyd, Aceton,
Methylethylketon, Methyl-n-propylketon,
Methyl-isopropylketon.Methyl-n-butylketon,
Methyl-isobutylketon, Methyl-selc-butylketon,
Methyl-tert-butylketon,Methyl-n-pentylketon, Methyl-pentyl-(2)-keton,MethyI-pentyl-(3)-keton,
Methyl-isoamylketon,
Methyl-(2-methyI)-butyIketon,
Methylol -methyl)-butylketon,
MethyI-(2-äthyl)-butylketon,
Methyl-(3-äthyl)-butyIketon,
Methyl-(2,2-dimethyI)-butylketon, Methyl-(2,3-dimethyl)-butylketon,
Methyl-(3,3-diniethyl)-butylketon;
entsprechend unsymmetrischen Ketonen, die anstelle der Methylgruppe die
Äthyl-, n-Pentyl-, Isopropyl-, η-Butyl-, Isobutyl-,
selc-Butyl-, terL-Butyl-, n-Pentyl-, Pentyl-(2)-,
Pentyl-(3)-, Isoamyl-, (2-Methyl)-butyl-,
(1 -Methyl)-butyl-, (2-Äthyl)-butyh (3-Äthyl)-butyl-,
(2^-Dimethyl)-butyl-,(2>3-Dimethyl)-butyl-,
(3,3-Dimethyl)-butyl-Gruppe tragen; Diäthylketon, Di-n-propylketon,
Di-iso-propylketon, Di-n-butylketon, Di-iso-butylketon.Di-sek.-butylketon,
Di-tert-butylketon, Di-n-pentylketon, Dipentyl-(2)-keton,Dipentyl-(3)-keton,
Diisoamylketon,Di-(2-methyl)-butylketon,
Di-( 1 -methyl)-butylketon, Di-(2-äthyl)-butyIketon, Di-(3-äthyl)-butyIketon,
Di-(2,2-dimethyl)-butylketon,
Di-(2,3-dimethyl)-butylketon,
Di-(33-dimethyl)-butylketon, Cyclohexyl-,
Cyclopentylaldehyd, Dicyclopentylketon,
Dicyciohexylketon; Furfurol;
bevorzugt sind die in den Beispielen aufgeführten Schiffschen Basen.
Die Umsetzung wird zweckmäßig im ersten Schritt mit 0,8 bis 1,5, vorzugsweise 0,95 bis 1,1 Mol
Schwefeltrioxid und im zweiten Schritt mit 1 bis 10, vorzugsweise 1 bis 2 Mol Wasser je Mol Ausgangsstoff
II durchgeführt. Schwefeltrioxid kann in fester Form oder zweckmäßig in flüssiger Form oder als Gas zur
Anwendung gelangen; vorteilhaft kommt lOOprozentiges Schwefeltrioxid in Frage, gegebenenfalls kann es
auch mit Inertgas wie Kohlendioxid verdünnt sein. Man kann aber auch Stoffe, die unter den Reaktionsbedingungen
Schwefeltrioxid abgeben, verwenden, beispielsweise Additionsverbindungen von Schwefeltrioxid, z. B.
mit Äthern wie Tetrahydrofuran, Di-(/?-chloräthyI)-äther,
1,4-Dioxan; Ν,Ν-disubstituierten Carbonsäureamiden wie Ν,Ν-Dimethylformamid; mit tertiären
Aminen, z. B.
Pyridin, Triäthylamin, Trimethylamin, Tributylamin, Chinolin, Chinaldin, Dimethylanilin, Triphenylamin,
N-Methylmorpholin, N-Äthylmorpholin,
N-Methylpiperidin, N-Äthylimidazol,
N-Methyläthylenimin,
N-Äthylpentamethylenimin;
N-Methylpiperidin, N-Äthylimidazol,
N-Methyläthylenimin,
N-Äthylpentamethylenimin;
oder Additionsverbindungen von Chlorsulfonsäure mit vorgenannten Aminen, insbesondere Pyridin; oder
entsprechende Gemische. Stoffe, die Schwefelsäure enthalten, z. B. Oleum, kommen nicht anstelle von
Schwefeltrioxid in Betracht. Bezüglich der Definition von lOOprozentigern Schwefeltrioxid wird auf Ullmanns
Encyklopädie der technischen Chemie, Band 15, Seiten
465 bis 467 und bezüglich der Herstellung von Additionsverbindungen suf Houben — Weyl,
(loccit) B3nd VI/2, Seiten 455 bis 457 und Band IX,
Seiten 503 bis 508, verwiesen.
Die Umsetzung in beiden Schritten wird im 3llgemeinen bei einer Temperstur von — 300C bis
+ 1500C, im ersten Schritt zweckmäßig von —30 bis
+ 100, vorzugsweise von —20 bis +300C, im zweiten
Schritt zweckmäßig von —20 bis +1500C, vorzugsweise
— 10 bis +1000C, drucklos oder unter Druck,
kontinuierlich oder diskontinuierlich durchgeführt. Man verwendet in beiden Schritten vorteilhaft unter den
Reaktionsbedingungen inerte organische Lösungsmittel, wobei vorteilhaft die Gesamtmenge an organischem
Lösungsmittel schon dem ersten Reaktionsschritt zugegeben wird. Als Lösungsmittel kommen z. B. in
Frage:
Halogenkohlenwasserstoffe,
insbesondere Chlorkohlenwasserstoffe,
z. B. Tetrachloräthylen, Amylchlorid,
insbesondere Chlorkohlenwasserstoffe,
z. B. Tetrachloräthylen, Amylchlorid,
Methylenchlorid, Dichlorbutan, Isopropylbromid,
n-Propylbromid, Butylbromid, Chloroform,
Chlornaphthalin, Dichlornaphthalin,
Tetrachlorkohlenstoff, Tetrachloräthan,
Trichloräthan, Trichloräthylen, Pentachloräthan,
Trichlorfluormethan, cis-Dichloräthylen, o-, m-,
p-Difluorber zol, 1,2-Dichloräthan,
1,1 -Dichloräthan, n-Propylchlorid,
1,2-cis-Dichloräthylen, n-Butylchlorid, 2-, 3- und
iso-Butylchlorid, Chlorbenzol, Fluorbenzol,
Brombenzol, Jodbenzol, o-, p- und
m-DichlorbenzoI, o-, p-, m-DibrombenzoI, o-, m-,
p-Chlortoluol, 1,2,4-Trichlorbenzol,
1,10-Dibromdekan, 1,4-Dibrombutan;
n-Propylbromid, Butylbromid, Chloroform,
Chlornaphthalin, Dichlornaphthalin,
Tetrachlorkohlenstoff, Tetrachloräthan,
Trichloräthan, Trichloräthylen, Pentachloräthan,
Trichlorfluormethan, cis-Dichloräthylen, o-, m-,
p-Difluorber zol, 1,2-Dichloräthan,
1,1 -Dichloräthan, n-Propylchlorid,
1,2-cis-Dichloräthylen, n-Butylchlorid, 2-, 3- und
iso-Butylchlorid, Chlorbenzol, Fluorbenzol,
Brombenzol, Jodbenzol, o-, p- und
m-DichlorbenzoI, o-, p-, m-DibrombenzoI, o-, m-,
p-Chlortoluol, 1,2,4-Trichlorbenzol,
1,10-Dibromdekan, 1,4-Dibrombutan;
aliphatische oder cycloaliphatische Kohlenwasserstoffe,
z. B. Heptan, Pinan, Nonan, Benzinfraktionen innerhalb des Siedepunktintervalls von 70 bis 1900C, Cyclohexan,
Methylcyclohexan, Petroläther, Dekalin, Pentan, Hexan, Ligroin, 2,2,4-Trimethylpentan, 2,2,3-TrimethyIpentan,
2,3,3-Trimethylpentan, Octan; und entsprechende Gemische.
Zweckmäßig verwendet man das Lösungsmittel in einer Menge von 100 bis 10 000 Gewichtsprozent,
vorzugsweise von 100 bis 1000 Gewichtsprozent, bezogen auf Ausgangsstoff I.
Man kann nach dem ersten Schritt die Additionsverbindung aus dem Reaktionsgemisch abtrennen, z. B.
durch Filtration oder Entfernen des Lösungsmittels, und dann die Additionsverbindung erneut dem zweiten
Schritt zuführen. Im allgemeinen wird man aber schon aus wirtschaftlichen und betrieblichen Gründen die
Umsetzung beider Schritte ohne Abtrennung der Additionsverbindung nacheinander durchführen und
somit das Reaktionsgemisch des ersten Schrittes direkt mit Wasser behandeln.
Die Reaktion kann wie folgt durchgeführt werden: Ein Gemisch von Ausgangsstoff II, gegebenenfalls
organischem Lösungsmittel, und Schwefeltrioxid wird während 0,2 bis 3 Stunden bei der Reaktionstemperatur
gehalten. Vorteilhaft wird Schwefeltrioxid zuerst in einem Lösungsmittel vorgelegt und der Ausgangsstoff II
unter guter Durchmischung zugegeben. Dann wird Wasser zugesetzt und das Gemisch im zweiten
Reaktionsschritt während 0,5 bis 2 Stunden bei der Reaktionstemperatur gehalten. Nun wird aus dem
Reaktionsgemisch der Endstoff in üblicher Weise, z. B. durch Filtration, abgetrennt.
Die nach dem Verfahren der Erfindung herstellbaren Verbindungen sind Süßstoffe, insbesondere die Cyclohexylamidosulfonsäure
bzw. deren Calcium-, Natrium- und Kaliumsalze, und wertvolle Ausgangsstoffe für die
Herstellung von Süßstoffen, Farbstoffen und Schädlingsbekämpfungsmitteln. Beispielsweise können durch
Chlorierung, z. B. mit Thionylchlorid, die entsprechenden Sulfonsäurechloride, z. B. Isopropylaminosulfonylchlorid,
hergestellt werden; aus ihnen kann man durch Umsetzung mit Anthranilsäure oder ihren Salzen
die in der deutschen Offenlegungsschrift 21 04 682 beschriebenen o-Sulfamidobenzoesäuren herstellen.
Durch Cyclisierung dieser Stoffe, z. B. nach dem in der deutschen Offenlegungsschrift 21 05 687 beschriebenen
Verfahren, gelangt man zu den 2,l,3-Benzothiadiazin-4-on-2,2-dioxiden,
deren Verwendung für Pflanzenschutzmittel und Pharmazeutika in derselben Patentschrift
beschrieben ist. Bezüglich der Verwendung wird auf die vorgenannten Veröffentlichungen und auf DAS
11 20 456, DP 12 42 627 und DOS 15 42 836 verwiesen.
Die in den folgenden Beispielen aufgeführten Teile bedeuten Gewichtsteile.
80 Teile SO3 werden in 120 Teilen Dichloräthan gelöst
und auf -200C gekühlt. Man gibt 113 Teile Isobutylidenisopropylamin
in 100 Teilen Dichloräthan während 20 Minuten zu; die Temperatur steigt langsam auf 00C an.
Man läßt eine Stunde nachrühren und gibt dann während 10 Minuten bei 00C 18 Teile Wasser zu. Nach
einstündigem Nachrühren saugt man das Gemisch ab und erhält nach dem Trocknen 136 Teile (98,5% der
Theorie) Isopropylamidosulfonsäure vom Fp. 1710C.
Isobutyraldehyd wurde aus dem Filtrat durch Destillation abgetrennt und mit frischem Isopropylamin in die
Schiffsche Base übergeführt.
80 Teile SO3 werden in 100 Teilen Dichloräthan bei
— 100C vorgelegt. Man gibt bei dieser Temperatur während 30 Minuten 99 Teile Isopropylidenisopropylamin
in 100 Teilen Dichloräthan zu. Anschließend fügt man während 10 Minuten bei 100C 18 Teile Wasser zu.
Man saugt nun den gebildeten Endstoff ab und erhält nach dem Trocknen 131 Teile (95% der Theorie)
Isopropylamidosulfonsäure vom Fp. 1700C.
Zu 80 Teilen SO3 in 100 Teilen Chloroform gibt man
während 30 Minuten bei 00C 101 Teile Pivalinaldehydisopropylamin
in 100 Teilen Chloroform. Man erhält analog Beispiel 1 120 Teile (87% der Theorie)
Isopropylamidosulfonsäure.
Zu 19,25 Teilen SO3 in 50 Teilen Dichloräthan gibt
man während 15 Minuten bei -100C 20,4 Teile
Äthylidenisopropylamin. Nach einstündigem Nachrühren behandelt man das Gemisch bei 5° C mit 4,5 Teilen
Wasser. Nach Filtration und Trocknung erhält man 28,3 Teile (85,5% der Theorie) Isopropylamidosulfonsäure
vom Fp. 1700C.
Zu 19,25 Teilen SO3 in 100 Teilen Dichloräthan gibt
man bei —10° C 45,4 Teile Isobutylidencyclohexylamin
innerhalb von 30 Minuten. Anschließend wird das Gemisch eine Stunde bei 00C nachgerührt und dann mit
4,5 Teilen Wasser während 5 Minuten bei 00C
behandelt Die gebildete Suspension wird nach l,5stündiger Nachrührzeit filtriert und die Mutterlauge unter
40mbar eingedampft Der Rückstand wird mit dem Filtergut vereinigt und getrocknet. Man erhält 42,0 Teile
Cyclohexylamidosulfonsäure (97,5% der Theorie) vom Fp. 169°C.
Zu 19,25 Teilen SO3 in 100 Teilen Dichloräthan gibt
man während 15 Minuten bei -100C 32,8 Teile Furfurylidenisopropylamin. Die Reaktionslösung färbt
sich zu Beginn der Zugabe rotviolett und hellt sich gegen Ende der Zugabe "wieder auf. Man rührt das
Gemisch noch während 1,5 Stunden bei -100C. Dann
wird es bei dieser Temperatur mit 4,5 Teilen Wasser versetzt Der sich nach 30 Minuten bildende gelbe
Niederschlag wird abfiltriert und getrocknet. Man erhält 23,6 Teile (78% der Theorie) Isopropylamidosulfonsäure
vom Fp. 167°C.
Zu 21,5 Teilen SO3 in 150 Teilen 1,2-Dichloräthan gibt
man während 15 Minuten 64,5 Teile Isobutylidendodecylamin
in 100 Teilen Dichloräthan bei -100C. Man erhitzt die Lösung während einer Stunde auf 00C und
fügt schnell 4,9 Teile Wasser zu. Nach weiteren 15 Minuten entsteht ein feinkristalliner Niederschlag.
Durch Filtrieren und Trocknung erhält man 65 Teile Dodecylamidosulfonsäure vom Fp. 160° C (unter Zersetzung).
a) 31 Teile SO3 werden in 70 Teilen CCl4 vorgelegt.
Man gibt nun bei — 100C innerhalb von 40 Minuten 43,8
Teile Isobutylidenisopropylamin in 100 Teilen CCl4 zu. Nach Beendigung der Zugabe wird das Gemisch
abfiltriert und getrocknet Man erhält als Filtergut 74,5 Teile Additionsverbindung der Formel
CH3 H
I e I
HC-N=C-
I I
CH3SCf
CH,
CH3
(IV)
vom Fp. 72° C (unter Zersetzung).
b) 50 Teile der vorgenannten Additionsverbindung werden in 100 Teilen Chloroform bei — 100C aufgeschlämmt
und 4,7 Teile Wasser zugegeben. Man rührt bei - 100C15 Minuten, filtriert und trocknet Man erhält
35 Teile Isopropylamidosulfonsäure vom Fp. 1710C.
Claims (1)
- Patentanspruch:Verfahren zur Herstellung von Amidosulfonsäuren der Formelworin R1 einen aliphatischen oder cycloaliphatischen Kohlenwasserstoffrest bedeutet, dadurch gekennzeichnet, daß man Schiffsche Basen der Formel
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