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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Das Verfahren gemäß der Erfindung hat eine Reihe wichtiger Vorteile.
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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.
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Das Verfahren gemäß der Erfindung wird zweckmäßig in inerten Lösungsmitteln
passenden Siedepunktes, wie Toluol, Xylol, Ligroin, durchgeführt.
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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.
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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.
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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°.
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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°.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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°.
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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°.
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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°.
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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.
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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.
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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°.