DE952084C - Verfahren zur Herstellung von organischen Isothiocyanaten - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von organischen Isothiocyanaten

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DE952084C
DE952084C DEF13770A DEF0013770A DE952084C DE 952084 C DE952084 C DE 952084C DE F13770 A DEF13770 A DE F13770A DE F0013770 A DEF0013770 A DE F0013770A DE 952084 C DE952084 C DE 952084C
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methylene chloride
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isothiocyanates
isothiocyanate
moles
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Expired
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DEF13770A
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English (en)
Inventor
Dr Fritz Moosmueller
Dr Erich Schmidt
Dr Robert Schnegg
Dipl-Chem Franz Zaller
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Bayer AG
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Bayer AG
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C331/00Derivatives of thiocyanic acid or of isothiocyanic acid
    • C07C331/16Isothiocyanates

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Description

  • Verfahren zur Herstellung von organischen Isothiocyanaten Nach den bisher bekannten Methoden können aliphatische Isothiocyanate dargestellt werden durch Umlagerung von Thiocyansäureestern der Formel R 5 C N, aus N-monosubstituierten Alkyldithiocarbaminaten der Formel durch Behandlung mit Schwermetallsalzen. Eine andere Darstellungsweise von Isothiocyanaten benutzt die Einwirkung von Thiophosgen auf Amine.
  • Aromatische Isothiocyanate können auch aus Thiocarbaniliden durch Einwirkung von z. B. konzentrierter Salzsäure gewonnen werden. Ein weiterer Weg führt über die Isonitrile, aus denen durch Anlagerung von Schwefel Isothiocyanate entstehen.
  • Ferner ist es bekannt, daß Dithiocarbaminate durch Behandlung mit Oxydationsmitteln in Gegenwart von Schwermetallsalzen in Senföle übergehen. Bei diesem Verfahren gestaltet sich die Aufarbeitung von Isothiocyanaten schon wegen der Anwesenheit des Schwermetallsalzes schwierig. Es ist weiterhin bekannt, daß Senföle unter Verwendung von Dithiocarbaminaten und Chlorcyan hergestellt werden können. Dieses Verfahren eignet sich wenig für die groß technische Anwendung, da Chlorcyan außerordentlich giftig ist. Man kann auch Senföle dadurch herstellen, daß Thioharnstoffe mit Schwefelkohlenstoff unter Druck bei erhöhter Temperatur umgesetzt werden. Technisch hat dieses Verfahren den Nachteil, daß es sich nicht kontinuierlich ausführen läßt, da die Reaktionsbedingungen und die Umsetzungszeiten dies nicht zulassen.
  • Alle diese bekannten Verfahren haben bedeutende Nachteile, sei es die schwierige Darstellung der Ausgangsstoffe oder die schlechten Ausbeuten der Umsetzung, so daß sich die Isothiocyanate in der chemischen Technik bisher wenig eingeführt haben, obwohl sie durch ihre'physiologischen Eigenschaften für pharmazeutische Zwecke sowie auf Grund des hohen Reaktionsvermögens ihrer kumulierten Doppelbindungen zur Darstellung von Kunststoffen, Farbstoffen oder Zwischenprodukten von erheblicher Bedeutung sein könnten.
  • Das Verfahren gemäß der Erfindung zeichnet sich sowohl durch seine Einfachheit, die leichte Zugänglichkeit der Ausgangsstoffe als auch durch die erzielbaren hohen Ausbeuten aus und macht so die Isothiocyanate für die Groß technik zugänglich. Das Verfahren besteht darin, daß man N-monosubstituierte Dithiocarbamidsäuren bzw. deren Salze in Gegenwart eines Lösungsmittels, vorzugsweise eines Halogenkohlenwasserstoffs mit einer Dichte größer als I, bei Temperaturen unter 70 mit der etwa vierfachen molaren Menge einer wäßrigen alkalischen Lösung von Hypohalogeniten behandelt. Die Umsetzung verläuft nach folgendem Schema Zweckmäßig wird die Umsetzung so ausgeführt, daß man zu einer Lösung oder Emulsion des Dithiocarbaminates in Wasser in Gegenwart eines organischen Lösungsmittels, welches zweckmäßig schwerer als Wasser ist, wie eines chlorierten Kohlenwasserstoffs von der Art des Methylenchlorids oder des Tetrachlorkohlenstoffs, eine alkalische Hypohalogenitlösung langsam unter Rühren derart einlaufen läßt, daß die Temperatur der Reaktionsmischung 70 nicht übersteigt. Das gebildete organische Isothiocyanat geht dann in die Methylenchloridphase über, aus welcher es nach dem Abtrennen des Wassers und Abdestillieren des Lösungsmittels aufbereitet werden kann.
  • Es ist bemerkenswert, daß die Ausbeuten auch bei großen Ansätzen unverändert sind. Nach dem Verfahren der vorliegenden Erfindung können neue Isothiocyanate hergestellt werden, die im organischen Rest Substituenten mit saurer oder basischer Funktion enthalten. Als Substituenten mit basischer Funktion seien beispielsweise Dialkylaminalkylreste, als Substituenten mit saurer Funktion, z. B. Sulfonamid-, Sulfosäure- oder Carboxylgruppen genannt, die sich beispielsweise von der p-Aminobenzoesäure oder dem Sulfanilamid ableiten.
  • Die Isothiocyanate fallen erfindungsgemäß in der Methylenchloridlösung in so weitgehend reinem Zustand an, daß in vielen Fällen eine Isolierung und Reinigung nicht notwendig ist. Vielmehr können die Rohlösungen direkt zu weiteren Synthesen, z. B. zur Umsetzung mit Verbindungen mit reaktionsfähigen Wasserstoffatomen, wie Aminen, Alkoholen usw., verwendet werden.
  • Da die Umsetzung der Dithiocarbaminate mit Natriumhypochlorit sehr schnell und mit hohen Ausbeuten vor sich geht, eignet sich das Verfahren gut zur kontinuierlichen Durchführung. Dies ist für eine lohnende Darstellung der Isothiocyanate in der Technik von besonderer Bedeutung.
  • Beispiel I I Mol n-Butylamin wird in einem dreifach tubulierten Rundkolben, der mit einem Tropftrichter, Rührer und Rückflußkühler versehen und mit Eiskochsalzgemisch gekühlt ist, in die Suspension von I,25 Mol Schwefelkohlenstoff und 2,2I Mol (= I66 ccm) 250/oigem wäßrigem Ammoniak im Verlauf I Stunde -eingetropft. Nach beendeter Zugabe des n-Butylamins wird das breiige Reaktionsgemisch noch 4 Stunden gerührt und alsdann 12 Stunden bei Raumtemperatur aufbewahrt.
  • Der Kolbeninhalt wird dann mit 1 1 Wasser in eine Weithalsflasche von 6 1 Inhalt gespült und nach Zugabe von 600 ccm Methylenchlorid mit Eiskochsalzgemisch auf oO abgekühlt. Die wäßrige Lösung enthält das Ammoniumsalz der N-Butyldithiocarbamidsäure.
  • Darauf werden in die gerührte Suspension 2 1 eisgekühlte wäßrige Natriumhypochloritlösung, die 297,8 g (4 Mol) Hypochlorit und 4 Mol Natriumhydroxyd enthält, so langsam eingetropft, daß die Temperatur des Reaktionsgemisches + 70 nicht übersteigt. Hierbei wird alsbald die Abscheidung von Schwefel beobachtet.
  • Nach beendeter Zugabe des Hypochlorits wird noch 1/2 Stunde gerührt und dann die Methylenchloridschicht im Scheidetrichter von der wäßrigen Schicht getrennt. Die wäßrige Schicht wird dreimal mit 100 ccm Methylenchlorid ausgeschüttelt.
  • Die vereinigten Methylenchloridlösungen werden mit 200 ccm Wasser gewaschen, das Wasser abgetrennt und mit je 50 ccm Methylenchlorid dreimal ausgeschüttelt. Die vereinigte Methylenchloridlösung wird über frisch geglühtem, gepulvertem Magnesiumsulfat getrocknet. Zur Isolierung des Butylisothiocyanats wird das Methylenchlorid über eine kurze Widmerspirale abdestilliert und das zurückbleibende, dunkelgefärbte Isothiocyanat im Vakuum bei steigender Ölbadtemperatur von einem dunkelgefärbten Rückstand vollständig in eine eisgekühlte Vorlage abdestilliert. Das gelbgefärbte Butylisothiocyanat siedet bei nochmaliger Rektifikation einheitlich bei 58 bis 590/9 mm. Es ist farblos. Die Ausbeute beträgt 9I,3 g = 7g,2°/o der Theorie.
  • Beispiel 2 Zur Herstellung des Ammoniumcyclohexyldithiocarbaminates wird 1 Mol Cyclohexylamin in I66 ccm (= 2,2I Mol) 250/oigem wäßrigem Ammoniak gelöst und in 95,2 g (= I,25 Mol) mit Sole gekühlten Schwefelkohlenstoff innerhalb 1 Stunde eingetropft. Das Reaktionsgemisch, welches das Ammoniumsalz der Cyclohexyldithiocarbamidsäure enthält, wird, wie im Beispiel I beschrieben, in eine Weithalsflasche übergeführt und unter Kühlung nach Zugabe von 600 ccm Methylenchlorid eine Lösung von 4 Mol Natriumhypochlorit und 4 Mol Natriumhydroxyd langsam eintropfen gelassen. Die Aufarbeitung durch Abtrennung der Methylenchloridphase und Destillation erfolgt wie im Beispiel I. Es werden II6,3 g (82,40/0 der Theorie) farbloses Cyclohexylisothiocyanat vom Kp.> 94 bis 950 erhalten.
  • Beispiel 3 Aus Ammoniumphenyldithiocarbamat, welches aus 93,1 g (I Mol) Anilin analog dem Ammoniumbutyldithiocarbamat gemäß Beispiel 1 hergestellt ist, werden nach der Arbeitsweise der vorhergehenden Beispiele IIgg (88,IO/o'der Theorie) Phenylisothiocyanat erhalten, welches bei 89 bis goO/g mm als farbloses Öl destilliert.
  • Beispiel 4 Die Lösung von 1 Mol I-Amino-3-dimethylaminopropan in 500 ccm Methylenchlorid wird zu der mechanisch gerührten, mit Eis gekühlten Lösung von 95,2 g (= I,25 Mol) Schwefelkohlenstoff in 100 ccm Methylenchlorid getropft. Es scheidet sich alsbald das Ammoniumsalz der 3-Dimethylaminopropancarbamidsäure aus. Das Reaktionsgemisch wird noch Ist/2 Stunden nachgerührt und, wie in den vorhergehenden Beispielen beschrieben, bei etwa oO mit einer wäßrigen Lösung von 4 Mol Natriumhypochlorit und Natriumhydroxyd langsam versetzt.
  • Zur Aufarbeitung der Methylenchloridphase wird bis zur Ölbadtemperatur von 800 unter gewöhnlichem Druck das restliche Methylenchlorid unter vermindertem Druck abdestilliert. Aus dem dunkelgefärbten Kolbeninhalt wird bei gewöhnlicher Temperatur dreimal mit je I50 ccm getrocknetem Petroläther das Isothiocyanat gelöst. Diese Lösungen werden von Ungelöstem abgegossen, da das Ungelöste die Destillation des Isothiocyanats erschwert und dessen Ausbeute vermindert. Die über geglühtem Magnesiumsulfat getrocknete Lösung wird dann nach Abtreiben des Petroläthers bei Io mm Druck bei 91 bis 920 destilliert. Man erhält 103 g (7I,40/o der Theorie) an Isothiocyanat als farblose, basisch reagierende Verbindung, welche in Wasser wenig löslich ist und aus ihren Lösungen in verdünnten wäßrigen Säuren.durch Alkalien abgeschieden wird.
  • Das Isothiocyanat bildet mit Picrinsäure in warmem Alkohol ein Pikrat vom Schmelzpunkt Io8 bis IogO, welches in gelben Blättchen kristallisiert.
  • Beispiel 5 Die Lösung von I58,2g (= 1 Mol) I-Diäthylamino-4-aminopentan in 300 ccm getrocknetem Petroläther wird zu der mechanisch gerührten, eisgekühlten Lösung von 95,2 g (= 1,25 Mol) Schwefelkohlenstoff in 100 ccm Petroläther innerhalb 2 Stunden getropft. Es scheidet sich alsbald das Ammoniumsalz der N-Diäthylamino-pentan-dithiocarbamidsäure-(4) ab. Das Reaktionsgemisch wir.d noch I1/2 Stunden gerührt und der Petroläther von dem feinverteilten gelblichen Dithiocarbaminat abgegossen. Dasselbe wird, ebenso wie in den vorhergehenden Beispielen beschrieben, in eine 6-1-Flasche überspült und nach Zugabe von 600 ccm Methylenchlorid gekühlt; unter Rühren werden 4 Mol Natriumhypochlorit und 4 Mol Natriumhydroxyd in wäßriger Lösung langsam zugesetzt. Es werden I58,7 g (79,3 0/o der Theorie) gelbgefärbtes I-Diäthylaminopentan-isothiocyanat-(4) erhalten, welches, über 0,5 g Natriumhydroxyd 48 Stunden aufbewahrt, bei I24 bis I260 und g mm Druck destilliert, ein fast farbloses, basisch reagierendes 01 bildet, welches in Wasser wenig löslich ist. Aus ihren Lösungen in verdünnten wäßrigen Säuren wird die Base durch Alkalien abgeschieden.
  • Beispiel 6 Für die kontinuierliche Durchführung des Verfahrens eignet sich eine Vorrichtung, wie sie in der deutschen Patentschrift 823 445 beschrieben ist.
  • Für die Darstellung von z. B. Isopropylisothiocyanat wird dabei eine Lösung von Isopropyldithiocarbaminat in Methylenchlorid im Gegenstrom mit einer Natriumhypochloritlösung geführt, die zweckmäßig gekühlt ist. Das sich am unteren Ende des Gegenstromapparates ansammelnde Methylenchlorid enthält das gebildete Isopropylisothiocyanat.

Claims (2)

  1. Diese Lösung wird kontinuierlich vom Methylenchlorid getrennt und das zurückbleibende Isopropylisothiocyanat notfalls einer Reinfraktionierung unterworfen. Das reine Isopropylisothiocyanat, das in einer Ausbeute von rund 8o 0/o der Theorie erhalten wird, siedet unter einem Druck von 10 mm bei 29 bis 300 PATENTANSPRUCHE: I. Verfahren zur Herstellung von organischen Isothiocyanaten, dadurch gekennzeichnet, daß man N-monosubstituierte Dithiocarbamidsäuren bzw. degen-Salze in Gegenwart eines Lösungsmittels, vorzugsweise eines Halogenkohlenwasserstoffs mit einer Dichte größer als I, bei Temperaturen unter 70 mit der etwa vierfachen molaren Menge einer wäßrigen alkalischen Lösung von Hypohalogeniten behandelt.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß man das Verfahren im ununterbrochenen Betrieb, vorzugsweise im Gegenstrom, durchführt.
    In Betracht gezogene Druckschriften: Britische Patentschrift Nr. 495 5Io; französische Patentschrift Nr. 870 652; USA.-Patentschrift Nr. 2 548 741.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB495510A (en) * 1936-11-24 1938-11-15 Stefan Goldschmidt Process for the preparation of aromatic isothiocyanates
FR870652A (fr) * 1940-11-22 1942-03-20 Francolor Sa Procédé de préparation de sénévols
US2548741A (en) * 1948-03-12 1951-04-10 American Cyanamid Co Preparation of esters of isothiocyanic acid

Patent Citations (3)

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