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Verfahren zur Herstellung von Thiosemicarbazonen Es ist bekannt, daB
I3ydrazinsalze, z. B. Hydrazinsulfat, mit rhodanwasserstoffsauren Salzen unter Bildung
von Hydrazinthiocyanat reagiert und daß dieser Stoff in wäßrigen Medien durch intramolekulare
Umlagerung Thiosemicarbazid bildet. Die Reaktion kann wie folgt dargestellt werden:
Es handelt sich dabei um eine Reaktion, die normalerweise nicht vollständig, sondern
nur bis zu einem Gleichgewicht verläuft. Ferner steht die Isothiocyansäure im Gleichgewicht
mit der Thiocyansäure. Auch die intramolekulare Umlagerung des Hydrazinthiocyanats
zum Thiosemicarbazid verläuft nur bis zum Gleichgewicht. Dieses Verfahren zur Herstellung
von Thiosemicarbazid,obgleich wahrscheinlich das beste bisher bekannte, hat also
den für alle Gleichgewichtsreaktionen charakteristischen Nachteil, daß die Ausgangsstoffe
ungenügend verwertet werden, weil eben die Reaktionen nur unvollständig verlaufen.
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Es ist ebenfalls bekannt, Thiosemicarbazid mit einfachen aliphatischen
Ketonen umzusetzen, wobei Thiosemicarbazone entstehen nach der Formel:
worin R -.eine niedere Alkylgruppe ist.
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Bisher wurden aromatische Thiosemicarbazone durch direkte Umsetzung
der aromatischen Aldehyde mit Thiosemicarbazid hergestellt. Dieses Verfahren ist
jedoch aus dem Grunde nachteilig, weil dazu das teure Thiosemicarbazid erforderlich
ist. Es ist auch vorgeschlagen worden, aromatische, im besonderen substituierte
aromatische Thiosemicarbazone stufenweise herzustellen. So wurde ein Hydrazinsalz.und
ein Thiocyanat umgesetzt, um eine wäßrige Hydrazinthiocyanatlösung zu erhalton,.
die- nach. erfolgter. intramolekularer Umlagerung zu Thiosemicarbazid gemäß der
obigen Formel (ä) uild Abtrennung von -Nebenprodukten mit einem einfachen niedermolekularen
Keton, z. B. Aceton, umgesetzt wurde. Das. Acetonthiosemicarbazon wurde dann von-
Neben=
| produkten befreit und mit einem aromatischen Aldehyd ':
CH 3 CH, |
| zum gewünschten Endprodukt umgesetzt, z. B. nach |
| den Formeln |
| NH, NH2- _- C = 0 + H@NNH2 -+- C = NNH2 -E- H20 |
| I I t |
| NH2 -E- KSCN NH2 +- I2KIS04 CH3 CH3 (f) |
| I |
| IH,S0, HSCN (c) |
| _ ._CI4_.-_ CH, CH3 - CH, |
| C=NNH2 -@- 0=C -#- C= N-N-C -(- 11,0 |
| NH2. @ N C- CH, @ i |
| C H3 CH, CH, C. H3 (g) s |
| NH CH, N H" CH,- Die Geschwindigkeit der Reaktion (f) ist selbst
in |
| _ 1_ . der Kälte sehr hoch und übersteigt die niedere Ge- |
| C = S -[- 0 = C S + H,0 schwindigkeit der intramolekularen
Umlagerung des |
| Hydrazinthiocyanats zu Thiosemicarbazid nach Glei- |
| NH2 C .H3 NH, Y -(d) chung (a) bei weitem. Man konnte
daher annehmen, 1 |
| daß eine Vereinigung -der -Reaktionen (c) "und (d) zu |
| Verlusten an Hydrazin durch Bildung des unerwünsch- |
| ten Acetonhydrazons nach Gleichung (f), wenn nicht |
| CH3 N= CH - sogar des Acetonketazins nach Gleichung (g) führen |
| würde. |
| Außerdem konnte man. annehmen, daß, selbst |
| N = C C H O N H C, H,3 (e) wenn das gewünschte Acetonthiosemicarbazon
nach |
| Gleichung (d) in genügender Menge anfällt, um das |
| N H C H3 + C,Hs @.. C = S in Gleichung (e) dargestellte Verfahren
ohne Isolierung |
| der Zwischenprodukte auszuführen, das Aceton- |
| C = S N H, + (C H3)2 C 0 - hydrazon der Gleichung (f),
welches in seinen Eigen- |
| schaften dem Acetonthiosemicarbazon nahe verwandt |
| N H2 ist und daher nur schwer von demselben getrennt |
| . werden kann, unter Bildung eines schwer abtrennbaren |
Dieses Verfahren zur Herstellung von 1 hipsemlcarbazonen der aromatischen Reihe
hat den Nachteil, daß es die Herstellung und Reinigung verschiedener Zwischenprodukte
erfordert, was die Kosten des Verfahrens erheblich erhöht, ohne den Wert, die Ausbeute
oder Beschaffenheit des Endproduktes zu verbessern. Es war jedoch zu- erwarten,,
daß eine, angestrebte Vereinfachung des oben beschriebenen Verfahrens durch Weglassen
der Reinigung oder Abtrennung "von Zwischenprodukten infolge von Nebenreaktionen
zur Verschwendung des teuren Ausgangsstoffes führen würde und daß außerdem vielleicht
noch unerwünschtere Verfahrensschwierigkeiten auftreten würden als dies beim bekannten
Verfahren der Fall ist.
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Zum Beispiel könnte man der Literatur entnehmen, daß ein:. Versuch,
die in den Gleichungen (c) und (d) dargestellten Arbeitsverfahren zu kombinieren,
nicht -zur -Bildung der gewünschten Reaktionsprodukte führen würde aus folgenden
Gründen: Das Hydrazin könnte in der wäßrigen Reaktionsmischung, in der Aceton, Thiocyanatanionen,
Wasserstoffionen enthalten sind, Nebenreaktionen der folgenden Art eingehen: Nebenproduktes
reagieren würde:
Daraus ergibt sich, daß man nicht annehmen konnte, daß die Zusammenlegung
von zwei oder mehreren der unter (c), (d) und (e) dargestellten Verfahrensstufen
zu einer einzigen, sich als brauchbare Verfahren zur Herstellung der Thiosemicarbazone
mit guter Ausbeute erweisen würde.
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Es wurde nun gefunden, daß Thiosemicarbazone der aromatischen Reihe
sich in guter Reinheit und mit guter Ausbeute herstellen lassen durch Einwirkung
von Hydrazinthiocyanat auf einen aromatischen-Aldehyd in einem wäßrigen, vorzugsweise
wäßrig-alkoholischen, sauren Lösungs- oder Verdünnungsmittel.
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Das Hydrazinthiocyanat erhält man durch Mischen hsißer Lösungen eines
Hydrazinsalzes, z. B. Hydrazinsulfat, mit einem geeigneten wasserlöslichen Thiocyanat,
vorzugswaise Alkalithiocyanat, z. B. Kaliumthiocyanat. Fällt aus der Lösung ein
Salz aus, so kann die übersteh3nde Flüssigkeit nach dem Erkalten abdskantiert oder
abgesaugt werden. Unbedingt erforderlich ist diese Maßnahme aber nicht.
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Die Umsetzung erfolgt zweckmäßigerweise in wäßriger Essigsäure, der
gegebenenfalls ein niederer aliphatischer Alkohol, z. B. Äthanol, zugesetzt ist.
Das Verfahren wird bei Temperaturen zwischen Zimmertemparatur und darüber bis ungefähr
zum Siedepunkt der Lösung durchgeführt, vorzugsweise zwischen 8o und ioo'. Das Verfahren
eignet sich besonders zur Herstellung von Thiosemicarbazonen solcher aromatischerAldehyde,
die als Substituenten im aromatischen Ring funktionelle Gruppen, wie Aminogruppen,
acylierte Aminogruppen, Nitro-, Alkyl-, Aralkyl-, Alkoxy-, Arylalkoxy-, Aryl-, Acyloxy-,
Halogen-, Sulfon-, Sulfonamid-, N Acylsulfonamid- u. dgl. Gruppen enthalten. Beispiel
i 24,1 Gewichtsteile p-Oxybenzaldehyd, 5o Gewichtsteile Eisessig und ioo Gewichtsteile
Äthanol werden in einem geeigneten, mit Rückflußkühler versehenen Reaktionsgefäß
gerührt und auf 8o bis 85' erhitzt. Dann wird eine Lösung aus36 Gewichtsteilen Hydrazinthiocyanat
in 6o Gewichtsteilen Wasser zugesetzt und die Temperatur etwa 21/4 Stunden bei 8o
bis 85' gehalten. Während dieser Zeit wird die Mischung ab und zu durchgerührt,
damit sie homogen bleibt. Das Reaktionsgemisch wird dann auf io' abgekühlt, wobei
das Reaktionsprodukt sich als eine gelbe Kristallmasse abscheidet, die abfiltriert
und mit 5o Gewichtsteilen Methanol gewaschen und bei 6o' getrocknet wird. Das p-Oxybenzalthiosemicarbazon
zeigt einen Schmelzpunkt von 2z8 bis 233' und ergab nach dem Umkristallisieren aus
Äthanol eine analytisch reine Substanz.
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Die Hydrazinthiocyanatlösung, die bei diesem Verfahren verwendet wird,
kann erhalten werden durch Umsetzen von 48,5 Gewichtsteilen Kaliumthiocyanat mit
42,5 Gewichtsteilen Dihydrazinsulfat in 6o Gewichtsteilen Wasser. Zweckmäßig wird
die Mischung auf 95' erhitzt, um die vollständige Lösung der Reaktionsteilnehmer
sowie die Bildung des Hydrazinthiocyanats zu erleichtern. Die Mischung wird auf
io gekühlt und vom abgeschiedenen Kaliumsulfat dekantiert oder abfiltriert.
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Beispiel 2 32,6 Gewichtsteile p-Acetylaminobenzaldehyd und 95 Gewichtsteile
Essigsäure werden in einem geeigneten Reaktionsgefäß auf 75' erwärmt. Eine Lösung
aus 36 Gewichtsteilen Hydrazinthiocyanat in 6o Gewichtsteilen Wasser wird zugefügt.
Die Hydrazinthiocyanatlösung kann wie in Beispiel i beschrieben hergestellt werden.
Die Temperatur der Reaktionsmischung wird dann auf 85' erhöht, wobei der dicke gelbe
Niederschlag, der beim Zusatz der Hydrazinthiocyanatlösung entsteht, dünner wird.
Das Reaktionsgemisch wird ungefähr eine Stunde auf dieser erhöhten Temperatur gehalten,
dann wird auf io' abgekühlt, wobei sich das Reaktionsprodukt, das p-Acetylaminobenzalthiosemicarbazon,
abscheidet. Der Rückstand wird mit ioo Gewichtsteilen Methanol gewaschen, wobei
38,5 Gewichtsteile eines hellgelben Produktes erhalten werden, welches unter Zersetzung
bei 234 bis 236' schmilzt. Durch Umkristallisieren aus wäßrigem Methanol erhält
man farblose Kristalle. Beispiel 3 In ein geeignetes Reaktionsgefäß werden 32,6
Gewichtsteile p-Acetylaminobenzaldehyd und etwa 157 Gewichtsteile Essigsäure eingeführt.
Die Mischung wird auf- ioo' erhitzt, dann werden 8o Gewichtsteile einer wäßrigen
Hydrazinthiocyanatlösung zugefügt. Diese Lösung wird erhalten durch Vermischen von
485 Gewichtsteilen Kaliumthiocyanat mit q.25 Gewichtsteilen Dihydrazinsulfat (95
°,!o) in einem Liter Wasser und Erwärmen auf 95', Abkühlen auf io' und Abtrennen
des ausgefällten Kaliumsulfats. Die Mischung wird etwas über i Stunde auf 9o bis
ioo' erhitzt, dann auf io' abgekühlt, wobei sich das Reaktionsprodukt, das p-Acetylaminobenzalthiosemicarbazon,
abscheidet. Das Reaktionsprodukt wird abfiltriert, mit Wasser gewaschen und im Vakuum
bei 6o' getrocknet. Ausbeute 40,5 Gewichtsteile. Beispiel 4 In einem geeigneten
Reaktionsgefäß werden 28,5 Gewichtsteile p-Dimethylaminobenzaldehyd und 157 Gewichtsteile
Essigsäure auf ioo ° erhitzt. Zu der Mischung werden 95 Gewichtsteile einer Hydrazinthiocyanatlösung
gegeben, die wie in Beispiel 3 beschrieben hergestellt wird. Die Mischung wird über
i Stunde auf 9o bis ioo' erhitzt, dann auf Zimmertemperatur abgekühlt, wobei ein
hellroter Niederschlag entsteht, der abfiltriert wird. Dieses Produkt, das p-Dimethylaminobenzalthiosemicarbazon,
wird mit Zoo Gewichtsteilen Methanol und 5oo Gewichtsteilen Wasser gewaschen, wobei
41,2 Gewichtsteile des Endproduktes erhalten werden, das bei 211, bis 214' schmilzt
und fast vollkommen rein ist. Beispiel 5 4,o Gewichtsteile p-Nitrobenzaldehyd und
26,5 Gewichtsteile Essigsäure werden in einem geeigneten Reaktionsgefäß gemischt
und auf ioo° erhitzt. Dann werden 25 Gewichtsteile einer Hydrazinthiocyanatlösung,
die
wie in Beispiel 3 beschrieben hergestellt wurde, zugefügt. Das Gemisch, das nunmehr
einen gelben Niederschlag enthält, wird ungefähr i Stunde auf ioo° gehalten, dann
abgekühlt. Der Niederschlag wird abfiltriert und erst mit Methanol, dann mit Wasser
gewaschen. Ausbeute 4,7 Gewichtsteile p-Nitrobenzalthiosemicarbazon. Das Produkt
schmilzt unter Zersetzung bei 247 bis 2q.9°. Nach dem Umkristallisieren aus 12 Gewichtsteilen
Formamid schmilzt die gereinigte Substanz bei 254 bis 255°- unter Zersetzung.