DE909097C - Verfahren zur Herstellung von Trithionen - Google Patents

Description

• Verfahren zur Herstellung von Trithionen Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Trithionen (bzw. gemäß der A-Nomenklatur Dithiacyclopententhionen oder nach einer anderen Nomenklatur 5-Thion-i, z-dithiolen) der allgemeinen Formel in der R und R' Wasserstoff oder gegenüber den Reagenzien bei den Reaktionsbedingungen inerte Substituenten, z. B. Alkylgruppen, Arylgruppen, Aralkyl-oder Alkylarylgruppen, oder substituierte Alkyl-, Aryl-, Aralkyl- oder Alkylarylgruppen u. a., bedeuten. R und R' können unter sich gleich oder verschieden sein. Sie können auch untereinander, einen Ring bildend, verbunden sein, so daß R und R' z. B. zusammen einen Tetramethylenrest darstellen.
• Trithione der obigen allgemeinen Formel wurden erstmalig durch Böttcher dargestellt (vgl. Böttcher und Lüttringhaus, Liebigs Annalen der Chemie 557, 89 [19q.7]; Lüttringhaus, König und Böttcher, ebenda 560, 201 [i948]). Die Bezifferung des Ringsystems dieser von Lüttringhaus als Trithione bezeichneten Stoffe beginnt bei dem den Schwefel tragenden Ringkohlenstoffatom und wird im Gegenzeigersinn gezählt.
• Die Gewinnung der bekannten Glieder der Gruppe geschah durch Einwirkung von Schwefel liefernden Stoffen in der Wärme auf Olefine, ungesättigte Mercaptane oder Disulfide oder durch Einwirkung von Schwefel und P4 Slo nacheinander oder gleichzeitig auf ungesättigte Ester oder durch thermische Zersetzung ungesättigter Trisulfide.
• Keines dieser Verfahren ist jedoch befriedigend; es treten unerwünschte Nebenreaktionen, z. B. Schwefelsubstitution des mittleren statt der beiden äußeren Kohlenstoffatome an dem als Ausgangsmaterial verwendeten Dreikohlenstoffsystem (vgl. die Isolierung von 2-Thiolen und Thiophenkörpern a. a. O.), zu Nebenprodukten ein, die die Gewinnung der Trithione erschweren und bei der Kristallisation stören; die Ausbeuten sind zudem unbefriedigend.
• Es wurde nun gefunden, daß Trithione (4, 5-Dithiacyclopententhione-(i) bzw. 5-Thion-i, 2-dithiole) der oben angegebenen allgemeinen Formel auf wirtschaftliche Weise ohne Komplikationen und mit guter Ausbeute dadurch gewonnen werden können, daß Ester (Carbonsäure- oder Thiocarbonsäureester), an deren ß-Kohlenstoffatom eine bevorzugte Austauschbarkeit gegenüber Schwefel besteht, insbesondere infolge Substituierung in ß-Stellung, vorzugsweise durch Sauerstoff oder Schwefel oder Sauerstoff bzw. Schwefel enthaltende Gruppen oder in Gegenwart von Schwefelwasserstoff durch eine Doppel- oder Dreifachbindung zwischen dem a- und ß-Kohlenstoffatom in der '\G'ärme, gegebenenfalls unter Druck, mit schwefelliefernden Stoffen, insbesondere P4 Slo, gegebenenfalls zusammen mit Schwefel, umgesetzt werden.
• Werden ß-Oxo-, ß-Oxy-, ß-Thiol- oder ß-Thionester mit P, S", vorzugsweise in Gegenwart von Schwefel, erwärmt, z. B. auf Temperaturen von etwa 120 bis i30°, so bilden sich, da der Ort der Substitution durch den Schwefel bereits durch den Sauerstoff- oder Schwefelsubstituenten definiert ist, leicht und mit guter Ausbeute die entsprechenden Trithione, ohne Herabdrücken der Ausbeute und wesentliche Verunreinigung des Reaktionsgemisches durch Nebenprodukte.
• Ebenso verhalten sich a, ß-Olefinester oder a, ß-Acetylenester. Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden solche Ester zusammen mit Schwefelwasserstoff und z. B. P4 S1, erhitzt. Hierbei bilden sich zuerst die entsprechenden, in ß-Stellung durch Schwefel substituierten Ester, die dann mit guter Ausbeute in die entsprechenden Trithione umgewandelt werden.
• Das Verfahren gemäß der Erfindung hat eine Reihe wichtiger Vorteile.
• Die Trithionbildung geht bei niedrigeren Temperaturen, als sie bisher benötigt wurden, vor sich, was an sich erwünscht ist und die Verwendung von Substituenten, z. B. Dialkylaminogruppen, gestattet, die den bisher erforderlichen hohen Temperaturen nicht standhielten bzw. zu unerwünschten Nebenprodukten führten. Die höheren Ausbeuten machen die Herstellung der Trithione wirtschaftlich bzw. wirtschaftlicher. Außerdem lassen sich nach dem Verfahren der Erfindung Trithione herstellen, die mittels der bisher bekannten Verfahren gar nicht oder nur sehr schwierig darstellbar sind, sei es, daß die Ausgangsmaterialien, z. B. kompliziert substituierte Olefine, nur in vielstufigen Reaktionen zu gewinnen sind, sei es, daß sie sich nicht zu einem Trithion umsetzen. Während z. B. das Tetramethylentrithion entgegen der Erwartung aus i-Methylcyclohexen nicht erhältlich ist, entsteht es leicht aus einem leicht zugänglichen Cyclohexanoncarbonsäureester bei dem Verfahren der Erfindung. Auch das 3-Methyltrithion (3-Methyl-4, 5-dithia-cyclopenten- (2) -thion- (i) bzw. 5-Thion-3-methyl-i, 2-dithiol) war nach keiner der bisher bekannten Methoden zu gewinnen, ist jedoch nach der Erfindung leicht herstellbar.
• Das Verfahren gemäß der Erfindung wird zweckmäßig in inerten Lösungsmitteln passenden Siedepunktes, wie Toluol, Xylol, Ligroin, durchgeführt.
• Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird als Lösungsmittel Schwefelkohlenstoff, in dem P4 Slo ein hinreichendes Lösungsvermögen besitzt, verwendet und die Reaktion unter Druck durchgeführt.
• Die gewonnenen Trithione (sie erhalten bis über 70 ojo Schwefel) sind pharmakologisch wirksam. Sie bewirken z. B. kräftige Cholerese sowie eine starke Erhöhung der Harnstoffausscheidung. Sie können als Therapeutika bzw. Zwischenprodukte für die Herstellung von therapeutischen Produkten, als Sparbeizen u. a. verwendet werden.
• Beispiele i. 2-n-Propyl-3-methyl-trithion (2-n-Propyl-3-methyl-4, 5-dithiacyclopenten-(2)-thion-(i) bzw. 5-Thion-4-n-propyl-3-methyl-i, 2-dithiol) 6o g a-n-Propyl-acetessigester, 8o g P4 S10, 20 g Schwefel und ioo g Sand werden in 8oo ccm Schwefelkohlenstoff unter schnellem Rühren im Autoklav i Stunde auf i25° erhitzt und filtriert. Die Lösung wird abgedampft und der Rückstand bei i25° und 12 mm Druck sublimiert. Das Sublimat liefert aus Leichtpetroläther (Tiefkühlung) 31,5 g der obigen (neuen) Verbindung C,HloS3 in langen, gelborange gefärbten Nadeln vom Schmelzpunkt 5i,5°.
• 2. 3-Phenyl-trithion. (3-Phenyl-4, 5-dithiacyclopenten-(2)-thion-(i) bzw. 5-Thion-3-phenyl-i, 2-dithiol Zu einer Mischung von 50 g Phenylpropiolsäureäthylester, ioo ccm Xylol, io g Schwefel, etwa ioo g Sand, 35 g P4510 und o,6 ccm Piperidin im Autoklav wird eine 25 g Schwefelwasserstoff enthaltende Ampulle zugegeben; die Ampulle wird nach Schließen des Autoklavs zertrümmert. Es wird während 2 Stunden auf i30° unter kräftigem. Rühren erhitzt; nach dem Erkalten und Abblasen wird abgegossen; der Rückstand wird mit Benzol ausgewaschen. Zu den vereinigten Filtraten wird eine Lösung von 30 g Sublimat in 70 ccm Methanol zugefügt und kurz aufgekocht. Nach dem Erkalten wird das Sublimataddukt abfiltriert, mit Schwefelkohlenstoff und Methanol gewaschen und seine Lösung in 8o ccm Pyridin durch Einleiten von Schwefelwasserstoff bei 6o bis 8o° zerlegt. Aus dem Filtrat von Hg S wird das Pyridin durch Destillation unter vermindertem Druck zurückgewonnen. Der Rückstand liefert, aus Butylacetat umkristallisiert, 18,2 g der bereits bekannten obigen Verbindung C,HBS3, als orangefarbene, flache Nadeln vom Schmelzpunkt 126°.
• 3. 2-Phenyl-trithion. (2-Phenyl-4, 5-dithiacyclopenten-(2)-thion-(i) bzw. 5-Thion-4-phenyl-i, 2-dithiol) 30 g Tropasäureäthylester (von Braun, Ber. der D. Chem. Ges. 53, 14o9), 40 g P,Sla, etwa 8o g Sand und 14 g Schwefel erhitzt man im Rührautoklav in 350 ccm Schwefelkohlenstoff i Stunde auf 95° und eine weitere auf 14o°. Nach dem Erkalten filtriert man, dampft ab, zieht den Rückstand mit kochendem Aceton aus und erhält nach Einengen und Abkühlen 17,4 g der bereits bekannten obigen Verbindung vom Schmelzpunkt 123° als tieforangefarbene Blätter. Das durch vierstündiges Kochen mit Hydroxylaminacetat in absolutem Alkohol bereitete gelbe Oxim vom Schmelzpunkt 175° ist ebenfalls mit dem Oxim der bekannten Verbindung identisch.
• 4. 3-Methyl-trithion (3-Methyl-4, 5-dithiacyclopenten-(2)-thion-(i) bzw. 5-Thion-3-methyl-i, 2-dithiol) 30 g ß-Mercaptobuttersäureäthylester (B. Holmberg und C. Schjanberg, Chem. Zentralblatt 1941, 1I. 2554), 22 g P4Sl" 50 g Sand und i2 g Schwefel in 250 ccm Schwefelkohlenstoff werden im Autoklav 2 Stunden bei 13o° gerührt. Man gießt nach dem Erkalten und Abblasen ab und destilliert den Rückstand der Schwefelkohlenstofflösung im Vakuum. Die bei i mm Druck zwischen ioo und 13o° übergehende Fraktion kristallisiert nach Zugabe von wenig Äther bei Tiefkühlung. Aus Methanol unter Tiefkühlung erhält man orangegelbe Tafeln vom Schmelzpunkt 33° der neuen Verbindung C.H4S3, Ausbeute = io,i g an Reinprodukt.
• Das gleiche Trithion entsteht analog Beispiel 2 bei Verwendung von Crotonsäure-äthylester und Schwefelwasserstoff sowie analog Beispiel i aus Acetessigester mit 17- bzw. 23o/oiger Ausbeute, während es nach den bisher bekannten Verfahren überhaupt nicht erhältlich war.
• 5. 3-Benzyl-2-phenyl-trithion (3-Benzyl-2-phenyl-4, 5-dithiacyclopenten-(2)-thion-(i) bzw. 5-Thion-4-phenyl-3-benzyl-i, 2-dithiol) Es entsteht aus Phenacetyl-phenylessigester, 2 Teilen P4 S", 1/2 Teil Schwefel und 4 Teilen Sand bei dreistündigem Kochen in 15 Teilen Xylol unter schnellem Rühren. Die Isolierung geschieht zweckmäßig über das Quecksilberchloridaddukt analog Beispiel 2. Die neue Verbindung Cl8H12S3 wird als orangebraune Nadeln aus Butanol vom Schmelzpunkt 84° in 27°/oiger Ausbeute erhalten.
• 6. 3-Methyl-2-benzyl-trithion (3-Methyl-2-benzyl-4, 5-dithiacyclopenten-(2)-thion-(i) bzw. 5-Thion-4-benzy1-3-methyl-i, 2-dithiol Es entsteht aus a-Benzylacetessigester und 2 Teilen P, S" mit 3 Teilen Sand in 12 Teilen Schwefelkohlenstoff im Rührautoklav bei einstündigem Erhitzen auf 12o bis i25°. Der Rückstand der abgegossenen Lösung wird im Hochvakuum bei i2o bis 13o° sublimiert. Die neue Verbindung C11 Hlo S3 bildet aus wenig Schwefelkohlenstoff und aus Aceton orangegelbe Kristalle vom Schmelzpunkt 72°.
• 7. 2, 3-Dimethyl-trithion (2, 3-Dimethyl-4, 5-dithiacyclopenten-(2)-thion-(i) bzw. 5-Thion-3, 4-dimethyli, 2-dithiol) ioo g a-Methylacetessigester werden in 6oo ccm Schwefelkohlenstoff mit 120 g feingepulvertem P,S,o, 30 g Schwefel und etwa i5o g trockenem Sand 8o Minuten bei 125° im Autoklav kräftig gerührt. Man filtriert, gewinnt das Lösungsmittel durch Destillation zurück, sublimiert den Rückstand bei 14 mm und go bis ioo° und erhält aus Methanol orangegelbe Nadeln der Verbindung C6 HB S3 vom Schmelzpunkt 96°. Die Ausbeute beträgt 41 °/o. Der Stoff entsteht nach früheren Verfahren aus Isopren oder Amylen in einer unter io °/o liegenden Ausbeute. Das Oxim kristallisiert aus Butylacetat in hellgelben Nadeln vom Schmelzpunkt i8o°.
• B. 3-p-Dimethylaminophenyl-trithion (3-(p-Dimethylamino)-4, 5-dithiacyclopenten-(2)-thion-(i) bzw. 5-Thion-3-p-dimethylaminophenyl-i, 2-dithiol) 18 g p-Dimethylaminobenzoylessigester, 20 g P4 Slo (feingepulvert), 4 g Schwefel und etwa 40 g Sand werden in 2oo.ccm Schwefelkohlenstoff in einem kleinen Schüttelautoklav unter heftigem Schütteln auf 125° erhitzt und noch io Minuten bei dieserTemperatur geschüttelt. Man gießt den Schwefelkohlenstoff ab. Den festen Rückstand schüttelt man mehrmals je 5 Minuten mit einer wäßrigen Pottaschelösung und Tetrachlorkohlenstoff. Den vereinigten CC14 Auszügen entzieht man das Trithion mit wäßriger Salzsäure, fällt es durch Sodalösung und erhält die obige neue Verbindung C11H11NSs in einer Rohausbeute von nahezu 40 %. Sie bildet aus Butvlacetat rote Nadeln vom Schmelzpunkt 2o8°.
• 9. Tetramethylen-trithion (2, 3-Tetramethylen-4, 5-dithiacyclopenten-(2)-thion-(i) bzw. 5-Thion-3, 4-tetramethylen-i, 2-dithiol) 35 g Cyclohexanonorthocarbonsäureäthylester erhitzt man mit 50 g P,Slo, io g Schwefel und 70 g Sand in 700 ccm Schwefelkohlenstoff unter kräftigem Rühren im Autoklav auf 135° und hält noch 2o Minuten auf dieser Temperatur. Den Rückstand der Lösung kocht man mit Aceton aus, filtriert den 300 ccm betragenden Auszug zimmerwarm, sublimiert seinen Rückstand bei 14 mm und 130' und erhält aus Alkohol orangefarbige Blättchen der Verbindung C7 Ha S3 vom Schmelzpunkt io2° in einer Ausbeute von 37 0;o. Der Stoff war bisher nicht zugänglich. Seine Konstitution wird dadurch bewiesen, daß beim Kochen mit butanolischer Kalilauge gemäß der für Trithione charakteristischen Säurespaltung Pimelinsäure entsteht.
• io. Trimethylen-trithion (2, 3-Trimethylen-4, 5-dithiacyclopenten-(2)-thion-(i) bzw. 5-Thion-3, 4-trimethylen-i, 2-dithiol) Es entsteht völlig analog bei Verwendung von Cyclopentanonorthocarbonsäureäthylester. Der nach Abdestillieren des Schwefelkohlenstoffs hinterbleibende Rückstand wird bei 0,05 mm destilliert. Die zwischen iio und 140' übergehende Fraktion liefert aus Methanol die Verbindung C, H, S3, in orangegelben Kristallen vom Schmelzpunkt 123' in einer Ausbeute von über 35 °/o der Theorie.
• I I. 3-Methyl-2-(ß-diäthylaminoäthyl)-trithion (3-Methyl-2-(ß-diäthylaminoäthyl)-4, 5-dithiacyclopenten-(2)-thion-(i)) 15 g a-Diäthylaminomethylacetessigester, 25 g P4 Slo, 4 g Schwefel und 40 g Sand werden in einem Schüttelautoklav unter heftigem Schütteln io =Minuten auf 13o° erhitzt. Man gießt den Schwefelkohlenstoff ab und arbeitet nach Beispiel ä weiter. Die vereinigten Salzsäureauszüge dampft man im Vakuum ein und wäscht den Rückstand mit Aceton. Man erhält 3,7 g des im Wasser leicht löslichen Chlorhydrates vom Schmelzpunkt 202' (zerr.). Das Perchlorat ist in Wasser schwerer löslich und bildet gelbe Nadeln vom Schmelzpunkt i51°.

Claims (5)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Herstellung von Trithionen (4, 5-Dithiacyclopententhionen-(i) bzw. 5-Thioni, 2-dithiolen) der allgemeinen Formel in der R und R' Wasserstoff oder inerte Substituenten bedeuten, dadurch gekennzeichnet, daß Carbonsäure- bzw. Thiocarbonsäureester, an deren ß-Kohlenstoffatom eine bevorzugte Austauschbarkeit gegenüber Schwefel besteht, insbesondere in ß-Stellung, vorzugsweise durch Sauerstoff oder Schwefel oder Sauerstoff bzw. Schwefel enthaltende Gruppen, substituierte Ester oder in Gegenwart von Schwefelwasserstoff Ester mit einer Doppelbindung oder Dreifachbindung zwischen dem w-und ß-Kohlenstoffatom, in der Wärme mit Schwefel liefernden Stoffen, z. B. Tetraphosphordekasulfid, gegebenenfalls zusammen mit Schwefel, umgesetzt werden.
2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Umsetzung der Ester mit Tetraphosphordekasulfid und gegebenenfalls Schwefel bei verhältnismäßig niedriger Temperatur, z. B. im Bereich von etwa i2o bis i30°, und in Gegenwart inerter Lösungsmittel vorgenommen wird.
3. 3. Verfahren nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Schwefelkohlenstoff als Lösungsmittel verwendet und die Umsetzung unter Druck vorgenommen wird.
4. 4. Verfahren nach Anspruch i, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herstellung von Trithionen der allgemeinen Formel des Anspruchs i, bei denen R und R' ringbildend untereinander verbunden sind, Ester cyclischer Carbonsäuren, vorzugsweise mit einer CO-Gruppe in ortho-Stellung zu dem die Säuregruppe tragenden Kohlenstoffatom im Ring, als Ausgangsstoffe verwendet werden.
5. 5. Verfahren nach Anspruch i bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Ester als Ausgangsstoffe verwendet werden, die mit Substituenten versehene Aminogruppen enthalten.