HU201049B - Process for production of 3-formil-tetrahydro-tiopiranes - Google Patents

Description

A találmány tárgya eljárás 3-formil-tetrahidrotiopiránok előállítására 3-forn»il-5,6-dihidro-2H-tiopiránok hidrogénezésével, nikkel-, kobalt-, platina, réz és/vagy ezüsttartalmú katalizátorok jelenlétében. A 3-formil-5,6-dihidro-2H-tiopiránokat úgy állíthatjuk elő, hogy bisz(p-formil-etil)-szulfjdokat és/vagy 3-formil-4-hidroxi-tetrahidrotiopiránokat savas katalizátorok jelenlétében reagáltatunk, és a fenti bisz(p-formil-etil)-szulfidokat és/vagy 3-formil-4-hidroxi-tetrahidrotÍopiránokat úgy állíthatjuk eló, hogy akroleineket a) bázisos katalizátorok és oldószerként metilén-diklorid, aromás szénhidrogének és/vagy 1,1,2-triklór-etán jelenlétében és/vagy b) karbonsavamid jelenlétében hidrogénszulfiddal reagáltatunk.

Ismeretes, hogy a 3-formil-5,6-dihidro-2H-tiopirán akroleinból és hidrogén-szulfidból rézforgács cs trietil-amin jelenlétében -10 °C-on előállítható [Z. Lebensm. Unters. Forsch. 170,34-35 (1980)]. A 19.19.504. számú német szövetségi köztársasági nyilvánosságra hozatali irat egy két műveletben végzett előállítást ismertet: először akroleint és hidrogén-szulfidot reagáltatnak bázisok és oldószerek jelenlétében-10--1-150 °C hőmérsékleten, majd a reakcióterméket 60-160 °C hőmérsékleten erős savval reagáltatják. A példák nyomás alkalmazását, oldószerekként kloroform és metanol, bázisokként tercier aminok és savakként foszforsav, illetve kénsav használatát mutatják.

A telített aldehid, a 3-formil-tetrahidrotiopirán előállítását eddig csak az 1.479.916. számú brit szabadalmi eljárás ismertette. Eszerint először 3-klórpropionaldehid-dietilacetálból és nátrium-hidrogén-szulfidból 3-formil-5,6-dihidro-2H-tiopiránt állítanak elő, amit azután palládium/szén katalizátor jelenlétében hidrogénezve telített aldehiddé alakítanak. A példák azt mutatják, hogy nagymennyiségű katalizátorra van szükség, 3,2 g 3-formil-5,6-dihidro-2H-tiopiránhoz 1,5 g 10%-os palládium/szenet használnak.

Ismeretes, hogy telítetlen szulfidok palládium/faszén katalizátor jelenlétében hidrogénezve telített szulfidokká alakíthatók. Utalnak azonban arra, hogy a nehézfém-katalizátorok jelenlétében a szokásos körülmények között, tehát magas hőmérsékleten, nyomás alatt végzett hidrogénezés jelentős hidrogenolízist okoz [J. Chem. Soc., 2888-2890 (1958)].

Ismeretes továbbá, hogy az α,β-telítetlen aldehidek részleges hidrogénezéséhez telített aldehidekké előnyösen palládium-katalizátorokat használnak [Rylander: Catalytic Hydrogenation over Platinum Metals, Academic Press, New York, 1967, 107-108. oldal].

A 28.32.699 számú német szövetségi köztársasági nyilvánosságra hozatali irat katalizátorokat ismertet, amelyek palládiumból és egy ritka földfém vegyületeiból állnak és utal arra, hogy ezzel a kombinációval az érzékeny aldehidcsoport ellenére elkerülhető az olefinesen telítetlen aldehidek túlhidrogénezése a megfelelő telített alkoholokká. Az irodalom utal arra, hogy bár alifás telítetlen aldehidek platinakatalizátorok is számításba vehetők, a választás mégis minden esetben a palládiumra esik, mivel csak ezek a katalizátorok redukálják

B szelektíven, a karbonilcsoport jelentős redukciója nélkül az olefincsoportot. Példaképpen a citronellal redukcióját mutatják be, amelynél palládiumkatalizátorral az olefines kettős kötés, nikkelkatalizátorral viszont a karbonilcsoport redukálódik.

A nikkelkatalizátorokat a kénvegyületek, például a tiofén gyorsan mérgezik [H.D. Hartough: Thiophene and Its Derivatives, Interscience Publishers, New York, 1952. 167-168. oldal]. Utalnak arra, hogy a nikkel- és kobaltkatalizátorok szerves vegyületek kéntelenítésére alkalmazhatók, miközben hidrogén-szulfid képződik. A platinakatalizátorokat a tiofén ugyancsak mérgezi. Tiofén-, valamint tiolánvegyületek réz-, platina- és nikkelkatalizátorok jelenlétében hidrogénezve hasíthatok. Az Angew. Makromol. Chem. 52, 63-70 (1976) cikke is arra utal, hogy a nikkelkatalizátorok hatásos kéntelenítő katalizátorok. Freifelder [Practical Catalytic Hydrogenation, Wiley Interscience, New York, 1971,153-154. oldal] ugyancsak palládiumkatalizátorokat ajánl telítetlen aldehidek hidrogénezéséhez, és kimutatja, hogy a platina- és nikkelkatalizátorok ehhez nem felelnek meg, illetve a nikkel-katalizátorok a túlhidrogénezést elősegítik.

A 19.19504. számú német szövetségi köztársasági nyilvánosságra hozatali irat leírja a 3-formiltetrahidrotiopirán (l-tiaciklo-Á³-hexenal /3/) előállítását akrolein és hidrogén-szulfid reakciójával, szerves bázisok jelenlétében és adott esetben szerves oldószerek jelenlétében, majd ezt követően a reakciótermék erős savval végzett utókezelésével. A példákban 658.613 Pa túlnyomást, oldószerként metanolt vagy kloroformot és bázisként tercier aminokat adnak meg. Először a hidrogén-szulfidot és a bázist keverik össze, majd az akroleint adják a keverékhez.

Azt találtuk, hogy az (I) általános képletű 3-formil-tetrahidrotiopiránokat — a képletben az egyes R¹ szimbólumok hidrogénatomot vagy 1-4 szénatomos alkilcsoportot jelentenek — előnyösen előállíthatjuk 3-formil-5,6-dihidro-2H-tiopiránok katalizátorok jelenlétében végzett hidrogénezésével, ha egy (II) általános képletű 3-formil-5,6-dihidro-2Htiopiránt — a képletben R¹ a fenti jelentésű — nikkel-, kobalt-, platina-, réz- és/vagy ezüsttartalmú katalizátorok jelenlétében hidrogénezünk.

A (II) általános képletű kiindulási vegyületet előállíthatjuk úgy, hogy egy (III) általános képletű bisz(p-formil-etil)-szulfidot — a képletben kR¹ a fenti jelentésű—és/vagy egy (IV) általános képletű

3-formil-4-hidroxi-tetrahidrotiopiránt — a képletben R¹ a fenti jelentésű — savas katalizátorok jelenlétében reagáltatunk.

A (II) általános képletű kiindulási vegyületet előállíthatjuk úgy is, hogy egy első műveletben egy (V) általános képletű akroleint — a képletben R a fenti jelentésű —

a) bázisos katalizátorok és oldószerként metilén-diklorid, aromás szénhidrogének és/vagy 1,1,2triklór-etán, és/vagy

b) karbonsavamidok jelenlétében hidrogénszulfiddal reagáltatunk, majd egy második műveletben egy (III) általános képletű bisz(O-formil-etil)szulfid — a képletben R¹ a fenti jelentésű — és egy (IV) általános képletű 3-formil-4-hidroxi-tetrahi-2HU 201049 Β drotiopirán — a képletben R¹ a fenti jelentésű — keverékét savas katalizátorok jelenlétében reagáltatjuk.

Azt találtuk továbbá, hogy az eljárást előnyösen végezhetjük, ha hidrogénező katalizátorokként bázisos oxidokat is tartalmazó nikkel-, kobalt-, platina-, réz- és/vagy ezüstkatalizátorokat alkalmazunk.

Akrolein és a három műveletből álló eljárás alkalmazása esetén a reakciókat az [A] reakcióvázlat szemlélteti.

Az ismert eljárásokkal összehasonlítva a találmány szerinti eljárással a 3-formil-tetrahidrotiopiránok egyszerűbb és gazdaságosabb úton, jobb kitermeléssel és tisztasággal állíthatók elő. Ezek az előnyös eredmények a technika állását tekintve meglepőek. így nem volt várható, hogy a 3-formil5,6-dihidro-2H-tiopiránok hidrogénezésénél a palládiumkatalizátorok gyorsan mérgeződnek (6. összehasonlító példa), míg a találmány szerinti katalizátorok, főképpen a nikkelkatalizátorok igen szelektíven hidrogéneznek és említésre méltó aktivitáscsökkenés nélkül újra felhasználhatók. Hartough tanulmánya alapján (lásd fent) a találmány szerint nikkelkatalizátorok gyors mérgeződése lett volna várható, az, hogy a tiopiránoknál nem megy végbe jelentős túlhidrogénezés a megfelelő alkoholokká, főképpen a 28.32.699. számú német szövetségi köztársasági nyilvánosságra hozatali irattal és Freifelder munkájával (lásd fent) kapcsolatban meglepő. Ezeket az ismertetéseket, továbbá Hartough munkáját (lásd fent) és az Angewandten Makromolekularen Chemie cikkét (lásd fent) tekintve, a katalizátor jelentős aktivitáscsökkenésével, a tiopirángyűrű felhasadásával, hidrogén-szulfid képződésével és számos hasadási és melléktermék heterogén keverékével kellett volna számolni.

Az akroleinek és a kénhidrogén reakciója a (III) általános képletű bisz(0-formil-etil)-szulfidok és a (IV) általános képletű 3-formil-4-hidroxi-tetrahidrotiopiránok keverékévé tercier aminok jelenlétében, a 19.19.504 . számú német szövetségi köztársasági nyilvánosságra hozatali iratot tekintve meglepő módon megy végbe, akár az akroleint előkészítve és a hidrogén-szulfidot hozzávezetve, akár célszerűbben az akrolein és hidrogén-szulfid egyidejű bevezetésével a reakciótérbe, nyomás alkalmazása nélkül, 10-60 °C hőmérsékleten. A fenti tanulmányokat tekintve ugyancsak nem volt várható, hogy oldószerként metilén-diklorid, aromás szénhidrogének és előnyösen 1,1,2-triklór-etán alkalmazhatók, míg az alkoholok hosszabb eredményeket adnak, és hogy 1,1,1-triklór-etánnal az izomer 1,1,2-triklór-etánnal ellentétben meglepő módon nem kapunk jelentős mennyiségű (III) és (IV) általános képletű kiindulási anyagot, hanem csak nemkívánt polimer termékeket (3. összehasonlító példa).

A reakció (hidrogénezés) hidrogénnel elvégezhető sztöchiometrikus mennyiségben vagy célszerűen feleslegben alkalmazott, előnyösen 1-50, elsősorban 1-10 mól hidrogénnel 1 mól (II) általános képletű kiindulási anyagra. Előnyös (II) általános képletű kiindulási anyagok, (III), (IV) és (V) általános képletű anyagok és ezeknek megfelelően előnyös (I) általános képletű végtermékek azok a vegyületek, amelyek képletében az egyes R¹ csoportok jelentése hidrogénatom vagy 1-4 szénatomos alkilcsoport.

így például (II) általános képletű kiindulási anyagokként használhatók a következő tiopiránok: a 2-metil-, 2-etil-, 2-pr9pil-, 2-izopropil-, 2-butil-, 2-izobutil-, 2-szek-butil- és 2-terc-butil-3-formil5.6- dihidro-2H-tiopirán; az előbbi csoportokkal a 2-helyzet helyett a 6-helyzetben szubsztituált 3-formil-5,6-dihidro-2H-tiopiránok; az előbbi csoportokkal a 2- és 6-helyzetben diszubsztituált 3-formil5.6- dihidro-2H-tiopiránok, előnyösen a 3-formil5.6- dihidro-2H-tiopirán.

A reakciót (hidrogénezést) általában 10-180 °C, előnyösen 50-150 °C hőmérsékleten, nyomás nélkül, csökkentett nyomáson vagy előnyösen túlnyomáson, célszerűen 1-300 bar, előnyösen 1-205 bar, még előnyösebben 1-155 bar, legelőnyösebben 1100 bar, elsősorban 5-50 bar nyomáson, folyamatosan vagy szakaszosan végezzük. Célszerűen a reakciókörülmények között iners szerves oldószereket használunk. Oldószerként számításba vehetők például az éterek, így az etil-propil-éter, metil-terc-butil-éter, n-butil-etil-éter, di-n-butil-éter, diizobutiléter, diizopropil-éter, dietil-éter, dietilén-glikol-dimetil-éter, tetrahidrofurán és dioxán; alkanolok és cikloalkanolok, így etanol, metanol, n-butanol, izobutanol, ter-cbutanol, glikol, 3-metoxi-propanol, szek-butanol, n-propanol, izopropanol, ciklohexanol, etilén-glikol-monoetiléter, 2-etil-hexanol, metil-glikol, n-hexanol, izohexilalkohol, izoheptilalkohol, n-heptanol, etil-butanol, nonilalkohol, dodecilalkohol, metil-ciklohexanol, elsősorban az 1-4 szénatomos alkanolok; tercier aminok, így N-metilpiperidin, N-metil-morfolin; karbonsavamidok, így Ν,Ν-dimetil-benzamid, Ν,Ν-dimetil-formamid, Ν,Ν-dimetil-acetamid, Ν,Ν-dimetil-fenil-acetamid, Ν,Ν-dimetil-ciklohexán-karbonsavamid, Ν,Ν-dimetil-propionsavamid és homológ N-metilkarbonsav-piperidídidek, N-metil-karbonsav-pirrolididek; a megfelelő Ν,Ν-dietil-, Ν,Ν-dipropil-, Ν,Ν-diizopropil-, Ν,Ν-düzobutil-, Ν,Ν-dibenzil-, Ν,Ν-difenil-, Ν-metil-N-fenil-, N-ciklohexil-N-metil-, N-etil-N-terc-butil-vegyülctek; N-metil-formanilid, N-etil-piperidon-(6), N-metil-pirrolidon, tetrametil-karbamid; előnyösen észterek, így metilacetát, etil-acetát, n-propil-acetát, izobutil-formiát, metil-propionát, n-butil-acetát, n-propil-acetát, izobutil-formiát, metil-propionát, n-butil-acetát, etil-formiát, ftálsav-metilészter, benzoesav-metilészter, fenil-acetát; és a megfelelő keverékek. A (II) általános képletű kiindulási anyagra az oldószert célszerűen 10-10.000 tömeg%, előnyösen 101.000 tömeg% mennyiségben használjuk.

A találmány szerinti eljárás hidrogénezéséhez szükséges katalizátorok előállításához a következő fémek használhatók: nikkel, kobalt, platina, réz és ezüst. A katalizátorok lehetnek hordozó nélküliek, mint például a Raney-nikkel, Raney-kobalt vagy hordozóra felvitt katalizátorok. A hordozó nélküli katalizátorok lehetnek a találmány szerinti eljárásban használható fémek vegyületei, előnyösen oxidjai is. Hordozóként megfelel a szén, kovasav, alumínium-szilikát vagy alumínium-oxid. Az ilyen hordozóra felvitt katalizátorok előállítását tetszőleges

-3HU 201049 Β módon végezhetjük, például a hordozót átitatjuk a fémsók megfelelő oldataivaí^vagy a komponenseket őrléssel összegyúrjuk, illetve összekeverjük. A katalizátorok, főképpen a hordozóra felvitt katalizátorok előállításának vonatkozó részletei az irodalomból ismertek [Houben-jWeyl: Methoden dér Organischea’Chemie, 4/2 léptet, 137. oldaltól]. A hordozóra felvitt katalizátoroknál a katalizátor fémtartalma a hordozóanyag mennyiségére általában 0,05-19,5 tömeg%, előnyösen 0,5-15 tömeg%. A hidrogénező katalizátor találmány szerinti féméit (Ni, Co, Cu, Ft, Ag) a (II) általános képletű kiindulási anyagra általában Ο,ΚΙΟΟ, főképpen 0,5-20 tömeg%-bao alkalmazzuk.

A találmány szerinti eljárás egy előnyös kiviteli alakjánál a találmány szerinti fémek, illetve fémvegyületek mellett még bázisos oxidokat, általában a periódusos rendszer Ila, Illa csoportjaiba tartozó fémek bázisos oxidjait, előnyösen a kalcium, magnézium és/vagy a ritka földfémek, elsősorban a prazeodimium és cérium oxidjait használjuk. A fenti csoportok felépítését tekintve hivatkozunk a D’Ans-Lax: Taschenbuch für Chemiker und Physiker (Sringer, Berlin, 1967) irodalmi helyre. A katalizátorok bázisos fémoxid-tartalma célszerűen 0,590 tömeg%, előnyösen 0,5-30 tömeg%, a katalizátorra, illetve a hordozóra felvitt katalizátorra vonatkoztatva, emellett a bázisos fémoxid, például a magnézium-oxid maga képezheti a hordozót vagy a hordozó egy részét.

A katalizátort, illetve a hordozóra felvitt katalizátort (folyamatos vagy szakaszos munkamódszerrel) célszerűen extrudált formában vagy por alakjában használjuk.

A reakciót a következőképpen valósítjuk meg: a (II) általános képletű kiindulási anyag, hidrogén, katalizátor és adott esetben oldószer keverékét a megfelelő reakcióhőmérsékleten és reakciónyomáson reagáltatjuk. A hidrogént folyamatosan vagy szakaszosa» vezethetjük a reakciókeverékbe és/vagy a katalizátort magát láthatjuk el friss hidrogénnel egy meghatározott reakcióidő után. A reakciókeverékhez a reakció kezdetén és folyamán általában olyan hidrogénmennyiséget vezetünk, hogy az adott reakcióhőmérsékleten mindig a megfelelő reakciónyomáson állítjuk be. A megfelelő nyomás beállításához a hidrogén mellett még iners gázokat, így nitrogént is használhatunk. Például a (II) általános képletű kiindulási anyagot az oldószerrel a reaktorba tesszük, hozzáadjuk a hidrogénező katalizátort és a reakcióteret nitrogénnel átöblítjük. Ezután az említett reakciónyonjás eléréséig hidrogént nyomunk a reakciótérbe. A reakciókeveréket az említett hőmérsékletre beállítjuk és további hidrogénbevezetés mellett addig tartjuk ezen a hőmérsékleten, amíg a reakcióhqz hidrogén már nem használódik fel. Ekkor a reakciókeveréket lehűtjük és szűrjük. A szűrletből a végterméket a szokásos eljárásokkal, például desztillációval elkülönítjük.

A (II) általános képletű kiindulási anyag tetszőleges módon, például a 19.19.504. számú német szövetségi köztársasági nyilvánosságra hozatali irat szerint előállítható. Két előnyös kiviteli alaknál egy (V) általános képletű akroleint hidrogén-szulfiddal reagáltatunk, az a) eljárásváltozat szerint bázisos katalizátor és oldószer, így metilén-diklorid, aromás szénhidrogén és/vagy előnyösen 1,1,2-triklóretán jelenlétében vagy a b) eljárásváltozat szerint egyidejűleg bázisos katalizátorokként és oldószerekként is szolgáló karbonsavamidok jelenlétében. Mind az a) mind pedig a b) eljárásváltozatot célszerűen -15—+60 ’C, előnyösen -8— + 40 ’C hőmérsékleten, nyomás alkalmazása nélkül, túlnyomáson vagy csökkentett nyomáson, folyamatosan vagy szakaszosan végezzük. Az a) vagy b) eljárásváltozatokra megadott oldószereket egyenként vagy megfelelő keverékekben használjuk. Az oldószert, illetve az oldószerkeveréket az (V) általános képletű kiindulási anyagra célszerűen 10-10.000 tömeg%, előnyösen 10-1.000 tömeg% mennyiségben használjuk. Az (V) általános képletű kiindulási anyagot és a hidrogén-szulfidot reagáltatjuk sztöchiometrikus mennyiségben vagy bármely komponenst feleslegben a másikra vonatkoztatva, cvélszerűen 1 mól (V) általános képletű akroleint 0,3-10, előnyösen 0,5-2 mól hidrogén-szulfiddal reagáltatunk.

Az a) szerinti eljárásváltozatban a reakciót katalizátorként bázisos vegyület jelenlétében végezzük, 1 mól (V) általános képletű kiindulási anyagra előnyösen 0,001-0,1, előnyösen 0,005-0,05 ekvivalens bázisos vegyületet alkalmazva. Előnyös bázisos vegyületek a tercier aminok, de használhatunk alkáliföldfém-vegyületeket, ammóniumvegyületeket, alkálivegyületeket, primer- vagy szekunder aminokat is. Bázisos vegyületekként például számításba vehetők a következők: kálium-hidroxid, nátrium-hidroxid, kálium-karbonát, nátrium-karbonát, nátrium-hidrogén-karbonát, kálium-hidrogén-karbonát, kalcium-hidroxid, kalcium-oxid, bárium-oxid, magnézium-oxid, bárium-hidroxid, kalcium-karbonát, nátrium-formiát, nátrium-acetát, kálium-formiát, kálium-acetát, nátrium-metilát, nátrium-etilát, kálium-metilát, kálium-etilát, trimetil-amin, trietil-amin, tripropil-amin, triizopropil-amin, tributil-amin, triizobutil-amin, tri-szek-butil-amin, triterc-butil-amin, tribenzil-amin, triciklohexil-amin, triamil-amin, trihexil-amin, Ν,Ν-dimetil-anilin, Ν,Ν-dietil-anilin, dimetil-amin, dietil-amin, dipropil-amin, diizopropil-amin, dibutil-amin, diizobutil-amin, parolidon, piperidin, pirrolidin, imidazol, pírról, Ν,Ν’-dimetil-etilén-diamin, morfolin, hexametilén-imini, metil-amin, etil-amin, propil-amin, izopropil-amin, butil-amin, szek-butil-amin, tercbutil-amin, izopropil-amin, butil-amin, szek-butilamin, terc-butil-amin, anilin, N-metil-pirrolidon, N-etil-pirrolidon, N-metil-piperidin, N-etil-piperidin, N-metil-pirrolidin, N-etil-pirrolidin, N-etilpirrol, N-metil-morfolin, N-etil-morfolin, N-metilhexametilén-imin, N-etil-hexametilón-imin, piridin, kinolin, pirimidin.

A b) eljárásváltozatnál a karbonsavamidokat egyenként vagy keverékben, célszerűen oldószer hozzáadása nélkül alkalmazzuk. Adott esetben a karbonsavamidokat aromás szénhidrogénekkel, 1,1,2-triklór-etánnal és/vagy metilén-dikloriddal együtt, célszerűen az a) eljárásváltozatnál az (V) általános képletű akroleinre már megadott menynyiségi arányokban vagy a bázisos katalizátorokkal és az a) szerinti egy vagy két oldószerrel együtt, célszerűen az a) szerinti reakciókörülmények mel-4HU 201049 Β lett is használhatjuk. Karbonsavamidokként aromás, aralifás, cikloalifás vagy főképpen alifás vagy ciklusos karbonsavamidok, a nitrogénatomjukon nem szubsztituált karbonsavamidok jöhetnek számításba. Előnyösek a (VI) általános képletű amidok, amelyek képletében az egyes R² csoportok és R³ azonosak vagy különbözőek, jelentésük egymástól függetlenül hidrogénatom, 1-4 szénatomos alkilcsoport, ciklohexilcsoport, 1-12 szénatomos aralkilcsoport vagy fenilcsoport, ebből adódóan az R² csoportok és az R³ csoport a szomszédos szénatommal és nitrogénatommal 5- vagy 6-tagú heterociklusos gyűrűt képezhetnek vagy az R^csoportok és a mindkettővel szomszédos nitrogénatom 5vagy 6-tagú heterociklusos .gyűrűt képezhetnek vagy R³ jelentése lehet egy NR⁷ általános képletű csoport is, amelyben az R² csoportok jelentése a fenti. A csoportok és gyűrűk még szubsztituálva lehetnek a reakciókörülmények között iners csoportokkal, például 1-3 szénatomos alkilcsoportokkal.

Megfelelő amidok például az Ν,Ν-dimetil-benzamid, N,N-dimetil-vajsavamid, Ν,Ν-dimetil-fenilacetamid, Ν,Ν-dimetil-ciklohexán-karbonsavamid, Ν,Ν-dimetil-propionsavamid és homológ karbonsav-piperididek és karbonsav-pirrolididek; a megfelelő Ν,Ν-dietil-, Ν,Ν-dipropil-, N,N-düzopropil-, Ν,Ν-diizobutil-, Ν,Ν-dibenzil-, N,N-difenil-, Ν-metil-N-fenil-, N-ciklohexil-N-metÍl-, Netil-piperidon (6), tetrametil-karbamid, és a megfelelő keverékek. Előnyösen a dimetil-formamid, dietil-formamid, dimetil-acetamid, dietil-acetamid és N-metil-pirrolidon.

Az a) vagy b) szerinti reakcióval a (III) és (IV) kiindulási anyagok keverékeit kapjuk, minden mól (IV) általános képletű kiindulási anyagra (3-formil4-hidroxi-tetrahidrotiopirán) 0,1-1 mól (III) általános képletű kiindulási anyagot (bisz(p-formil-etil)szulfid), amelyeket a szokásos módon, például frakciónál· desztillációval szétválasztunk és egyenként vagy egymással keverve egy második műveletnek, a savas kezelésnek alávetünk. Az a) vagy b) szerinti reakciókeveréket azonban célszerűen nem dolgozzuk fel, hanem hozzáadjuk a savat és a második művelet szerinti reakciót végezzük el. Általában erős savakat használunk. Erős savak alatt itt szerves vagy szervetlen, a reakciókörülmények között iners -7—H 2,16 savexponenssel (pKs) rendelkező savakat értünk, a savexponensek, illetve pKs-értékek definíciójával kapcsolatban utaltunk az irodalomra [Ullmanns Encyklopádie dér technischen Chemie, 15. kötet, 2. oldal]. A fenti célra megfelel például a kénsav, foszforsav, sósav, hangyasav, bórsav, szulfonsavak, így benzol- és p-toluolszulfonsav, triklórecetsav, ioncserélők, így a Houben-Weyl: Methoden dér Organischen Chemie, 1/1. kötet, 528. oldalától ismertetett savas ioncserélők, előnyösen a polisztirolszulfonsav-gyanták, fenolszulfonsav-gyanták, polifluor-etilén-szulfonsav-gyanták vagy a megfelelő keverékek. Előnyös savak a kénsav, toluolszulfonsav vagy foszforsav. A savakat 1 mól (V) általános képletű kiindulási anyagra célszerűen 0,005-2, előnyösen 0,05-1 ekvivalens sav mennyiségben alkalmazzuk.

A második művelet szerinti reakciót általában

30-150 ’C, előnyösen 70-120 ’C hőmérsékleten, nyomás alkalmazása nélkül vagy nyomás alatt, folyamatosan vagy szakaszosan végezzük. Előnyösen az a) vagy b) eljárás szerint és adott esetben metilén-dikloriddal, aromás szénhidrogénekkel és/vagy előnyösen 1,1,2-triklórTCtánnal reagáltatunk az első műveletben, és az oldószereket a második művelethez is a keverékben hagyjuk. Az oldószert eltávolíthatjuk a sav hozzáadása előtt vagy azután és ezután adhatunk még oldószert a reakciókeverékhez. Az utóbbi oldószert hozzáadhatjuk az első művelet szerinti reakciókeverékhez anélkül is, hogy az első művelet szerinti oldószert eltávolítanánk. Ilyen járulékos oldószerekként adott esetben számításba vehetők a reakciókörülmények között iners szerves oldószerek, így aromás szénhidrogének, például toluol, xilol, klór-benzol, fluor-benzol, bróm-benzol, ο-, p- és m-diklór-benzol vagy ezek megfelelő keverékei, előnyösen 100-10.000 tömeg% mennyiségben a (III) és (IV) kiindulási anyagokra vonatkoztatva.

A reakciót a következőképpen játszatjuk le: az (V) általános képletű kiindulási anyag, az oldószer és adott esetben a bázis keverékét a reakcióhőmérsékleten tartjuk. Ezután a keverékhez savat adunk, adott esetben az első művelet szerinti oldószert a második művelethez egy másikkal helyettesítjük, és a második művelet szerinti reakciót a többnyire kétfázisú keverékben végrehajtjuk. Eközben a (III), (IV) és (II) általános képletű kiindulási anyagok túlnyomórészt a szerves fázisban vannak jelen és a vizes fázis tartalmazza a savas katalizátort. A (II) általános képletű kiindulási anyagot ezután szokásos módszerrel izoláljuk, például úgy, hogy a szerves fázist elválasztjuk, a vizes fázist extraháljuk és az egyesített szerves fázisokat frakcionálva desztilláljuk, és az izolált anyaggal a harmadik műveletben a találmány szerinti hidrogénezést az említett módon elvégezzük. A savas katalizátort tartalmazó vizes fázist a reakció után elkülöníthetjük és a következő gyártásnál újra felhasználhatjuk.

Egy további kiviteli módnál a más módon előállított (III) és/vagy (IV) általános képletű kiindulási anyagot a második műveletnek (savas kezelés) az említett módon alávetjük és az így előállított (II) általános képletű kiindulási anyagot az említett módon hidrogénezzük.

A találmány szerinti eljárással előállított vegyületek értékes kiindulási anyagok színezékek, gyógyszerek és kártevőirtószerek, például a 0.071.707. számú európai szabadalmi bejelentésben ismertetett gyomirtószer előállításához. A vegyületek felhasználását tekintve az említett irodalmi helyekre utalunk.

A találmány szerinti eljárás kiviteli módját közelebbről a példák szemléltetik.

1. példa

a) 3-Formil-5,6-dÍhÍdro-2H-tiopirán

2000 ml 1,1,2-triklór-etán és 1,3 ml piridin keverékét 21 ’C-on hidrogén-szulfiddal telítjük. Ezután a keverékhez hidrogén-szulfid egyidejű bevezetése mellett 507 g akroleint csepegtetünk, miközben a hőmérsékletet hűtéssel 35’C-on tartjuk, majd az így kapott keverékbe telítési hidrogén-szulfidot vezc5

-5HU 201049 Β tünk. Eközben összesen 365 g hidrogén-szulfid használódott fel. Ezután további 507 g akroleint csepegtetünk 32 ’C-on—hidrogén-szulfid bevezetése nélkül — a reakciókeverékhez, és az így kapott oldatot 22 °C-on 12 órán át még keverjük, majd 1.000 ml 37 tömeg%-os foszforsavat adunk hozzá. A reakcióelegyet 7 órán át 85 ’C-on keverjük, lehűtjük, aszerves fázist elválasztjuk, a vizes fázist 2x500 ml 1,1,2-triklór-etánnal extraháljuk és az egyesített szerves fázisokat vízmentes nátrium-szulfáton szárítjuk. Az oldószert vákuumban eltávolítjuk. A visszamaradó anyagot filmbepárlóban vákuumdesztillációnak alávetjük, így a magas forráspontú melléktermékeket elkülönítjük. Az így kapott 1.060 g 3-formil-5,6-dihidro-2H-tiopiránt, amelynek forráspontja 75-78 °C/0,25 mbar, olvadáspontja 31 °C, közvetlenül hidrogénezzük.

b) 3-Formil-tetrahidrotiopirán

3.000 ml űrtartalmú autoklávba az la) példa szerint előállított 1.792 g 3-formil-5,6-dihidro-2H-tiopiránt, 200 ml etil-acetátot és 220 g Raney-nikkelt töltünk. Az autoklávot lezárjuk és nitrogénnel átöblítjük. Ezután az autoklávba 20 bar össznyomásig hidrogént vezetünk, a keveréket 90 ’C-ra melegítjük és ilyen körülmények között, további hidrogénbevezetés mellett nyomásállandóságig hidrogénezzük. Ezután a reakciókeveréket lehűtjük, a katalizátort kiszűrjük és a szűrletet vákuumban, desztillációval tisztítjuk. 1658 g 3-formil-tetrahidrotiopiránt kapunk, amelynek forráspontja 94-95 °C/10 mbar. A kitermelés 91%.

A katalizátort tizenhét lb) szerinti reakcióban egymás után használva, aktivitása nem csökkent és a tiszta végterméket ugyanezzel a kitermeléssel kaptuk.

2. példa

a) A reakciót az la) példa szerint, de oldószerként metilén-dikloriddal végezzük, amit a vizes foszforsav hozzáadása után ledesztillálunk és azonos mennyiségű toluollal helyettesítjük. A további reakciót az la) példa szerint savas közegben végezzük. A kitermelés 974 g 3-formil-5,6-dihidro-2H-tiopirán. Forráspontja 75-78 °C/0,25 mbar, olvadáspontja 31 °C.

b) Az így kapott (II) általános képletű kiindulási anyagot az lb) példa szerint hidrogénezzük. Ugyanazokat az eredményeket kapjuk és ugyanazt a katalizátor-aktivitást mind az lb) példában.

3. példa (összehasonlító)

a) A reakciót az la) példában leírtakhoz hasonlóan, de oldószerként 1,1,1-triklór-etánban végezzük. Az akrolein becsepegtetésekor erősen exoterm reakció során — az la) példával ellentétben — fehér, ragadós polimer termék képződik, ami nem oldódik fel. A reakciókeveréket feldolgozva csak gumiszerű, nagymolekulájú terméket izolálunk.

b) Az lb) szerinti reakció ezért nem volt elvégezhető.

4. példa

300 ml űrtartalmú, keverővei ellátott autoklávba a következő keveréket töltjük: 32 g 3-formiI-5,6-di6 hidro-2H-tiopirán, 100 ml etil-acetát és 3,2 g katalizátor, amelynek összetétele: 7,9 tömeg% nikkel, 7,9 tömeg% kobalt és 3,2 tömeg% réz alumíniumoxidon. A keveréket 140 °C-on és 20 bar hidrogénnyomáson nyomásállandóságig hidrogénezzük. A reakciókeverékből vákuumdesztillációval 28 g

3-formil-tetrahidrotiopiránt izolálunk. A kitermelés 86%. A katalizátort az eredmények romlása nélkül még további 17 reakcióban újra használtuk.

5. példa

A reakciót a 4. példa szerint, de 3,2 g Raney-kobalt katalizátorral és 120 ’C hidrogénezési hőmérsékleten végezzük. Ilyen körülmények mellett a 3formil-tetrahidrotiopiránt 88%-os kitermeléssel kapjuk. A katalizátort az eredmények romlása nélkül még további 17 reakcióban újra használtuk.

6. példa (összehasonlító)

A reakciót a 4. példa szerint, de 3,2 g 10 tömeg%os palládium/aktívszén katalizátorral végezzük. 25 g reakcióterméket kapunk, amelynek összetétele a gázkromatográfiás analízis szerint:

71% 3-metil-tetrahidrotiopirán,

861% 3-formil-tetrahidrotiopirán és

71% 3-formil-5,6-dihidro-2H-tiopirán.

A katalizátort másodszor alkalmazva a reakcióhoz erős aktivitáscsökkenés észlelhető, a kitermelés csak 12%.

7. példa

Keverővei ellátott 300 ml űrtartalmú autoklávba a következő keveréket töltjük: 38,4 g 3-formil-5,6dihidro-2H-tiopirán, 100 g metanol és 6,5 g katalizátor, amelynek összetétele: 5 tömeg% platina és 2,5 tömeg% prazeodim-oxid alumínium-oxidon. A keveréket 130 ’C hőmérsékleten és 50 bar hidrogénnyomáson nyomásállandóságig hidrogénezzük. 37 g reakcióterméket kapunk, amelynek összetétele a gázkromatográfiás analízis szerint:

31% 3-metil-tetrahidrotiopirán,

92t% 3-formil-tetrahidrotiopirán (87%),

51% 3-formil-5,6-dihidro-2H-tiopirán. kA katalizátort az eredmények romlása nélkül további 17 reakcióban újra felhasználtuk.

8. példa

A 7. példa szerint járunk el, de 6,5 g következő összetételű katalizátorral: 5 tömeg% platina és 1 tömeg% ezüst alumínium-oxidon. Oldószerként tetrahidrofuránt alkalmazunk, A fenti körülmények mellett kapott reakciótermék összetétele gázkromatográfiás analízissel a következő:

t% 3-formil-tetrahidrotiopÍrán (83,6%), t% 3-formil-5,6-dihidro-2H-tiopirán,

91% 3-hidroxi-metil-tetrahidrotiopirán.

A katalizátort az eredmények romlása nélkül még további 17 reakcióban újra felhasznláltuk.

9. példa

A 7. példa szerint járunk el, de 6,5 g következő összetételű katalizátorral: 5 tömeg% platina, 19,4 tömeg% magnézium-oxidot és 80,6 tömeg% alumínium-oxidot tartalmazó hordozón. Ilyen körülmények mellett gázkromatográfiásán a következő

-6HU 201049 Β eredményeket kapjuk:

t% 3-metil-tetrahidrotiopirán, t%3-formil-tetrahidrotiopirán (86,5%),

11% 3-formil-5,6-dihidro-2H-tiopirán, t% 3-hidroxi-metil-tetrahidrotiopirán.

A katalizátort az eredmények romlása nélkül még további 17 reakcióban újra felhasználtuk.

10. példa

a) 420 g akrolein 42 g dimetil-formamiddal készített oldatába 5 °C-on 3 óra alatt 130 g hidrogénszulfidot vezetünk, amikoris azonnali reakció következik be. Az így kapott reakciókeveréket 20 ’Con 3 óra lalatt 130 g hidrogén-szulfídot vezetünk, amikoris azonnali reakció következik be. Az így kapott reakciókeveréket 20 ’C-on 600 ml toluollal és 100 ml 75 tömeg%-os foszforsavval keverjük, és a keveréket víz egyidejű eltávolítása mellett 2 óra alatt 115 ’C-ra melegítjük. 65 ml víz kivonása után a reakciókeveréket ledesztilláljuk. így 430 g 3-formil-5,6-dihidro-2H-tiopiránt (89% kitermelés) kapunk.

b) Az így kapott (II) általános képletű kiindulási anyaggal elvégezzük az lb) példa szerinti reakciót, így 1658 tömegrész 3-formil-tetrahidrotiopiránt kapunk. A kitermelés 91%. A termék forráspontja 94-95 ’C/IO mbar.

A katalizátort egymás után még 17 reakcióban használtuk aktivitáscsökkenés nélkül és a tiszta végtermék azonos kitermelésével.

11. példa

a) 3-Formil-5,6-dihidro-2,6-dimetil-2H-tiopirán

500 ml toluol, 70 g krotonaldehid és 10 ml trietil-amin keverékébe 30 ’C-on 17 g hidrogén-szulfidot vezetünk. Az elegyet ezután szobahőmérsékleten 12 órán át keverjük, majd 300 ml 37 súly%-os foszforsavat adunk hozzá. A reakcióelegyet 8 órán át 90 ’C-on keverjük, szobahőmérsékletre lehűtjük és a szerves fázist elválasztjuk. A vizes fázist toluollal egyszer extraháljuk. Az egyesített szerves fázisokat vízzel egyszer mossuk, vízmentes nátrium-szulfáton szárítjuk és az oldószert vákuumban eltávolítjuk. A maradékot 0,6 mbar nyomáson desztilláljuk, így 64 g (82%) 3-formil-5,6-dihidro-2,6-dimetil2H-tiopiránt kapunk, forráspontja 73-76 ’C.

b) 3-Formil-2,6-dimetil-tetrahidrotiopirán

Keverővei ellátott 300 ml úrtartalmú autoklávba

100 g, a 11a) példa szerint előállított 3-formil-5,6dihidro-2,6-dimetil-2H-tiopiránt, 60 ml etil-acctátot és 30 g Raney-nikkelt teszünk. Az autoklávot lezárjuk és nitrogénnel átöblítjük. Ezután az autok12 lávba 30 bar összes nyomás eléréséig hidrogént vezetünk, a keveréket 90 ’C-ra felmelegítjük és ilyen körülmények között nyomásállandóságig hidrogénezzük. Ezután a keveréket lehűtjük, a katalizátort kiszűrjük és a szűrletet vákuumdesztillációval tisztítjuk. így 89 g 3-formil-2,6-dimetil-tetrahidrotiopiránt kapunk (88%). A termék forráspontja 127-129 ’C/IO mbar.

12. példa

a) A 3-formil-5,6-dihidro-2H-tiopirán előállítását az la) példa szerint végezzük.

b) 3-Formil-tetrahidrotiopirán

Keveróvel ellátott 3000 ml űrtartalmú autoklávba 1792 g la) példa szerint előállított 3-formil-5,6dihidro-2H-tiopiránt, 1200 ml Ν,Ν-dimetil-formamidot és 75 g Raney-nikkelt teszünk. Az autoklávot lezárjuk és nitrogénnel átöblítjük. Ezután az autoklávba 200 bar összes nyomásig hidrogént vezetünk, a keveréket 130 ’C-ra melegítjük és ilyen körülmények között hidrogén további bevezetése mellett nyomásállandóságig hidrogénezzük. Ezután az terméket lehűtjük, a katalizátort kiszűrjük, és a szűrletet desztillációval, vákuumban tisztítjuk. így 1639 g 3-formil-tetrahidrotiopiránt kapunk (90%). A termék forráspontja 94-95 °C/10 mbar.

13. példa

a) A (II) általános képletű kiindulási anyag előállítását, és

b) a hidrogénezési a 12. példa szerint, 150 bar nyomáson végezzük. így 1676 g (92%) 3-formil-tetrahidrotiopiránt kapunk, forráspontja 94-95 °C/10 mbar.

Claims (2)

1. SZABADALMI IGÉNYPONTOK

   1. Eljárás az (1) általános képletű 3-formil-tetrahidrotiopiránok előállítására — a képletben az egyes R¹ csoportok jelentése hidrogénatom vagy 1—1 szénatomos alkilcsoport — 3-formil-5,6-dihidro-2H-tiopiránok katalizátor jelenlétében végzett hidrogénezésével, azzal jellemezve, hogy egy (II) általános képletű 3-formiI-5,6-dihidro-2H-tiopiránt — a képletben R¹ a fenti jelentésű — adott esetben bázisos oxidot tartalmazó nikkel-, kobalt-, platina-, réz- és/vagy ezüsttartalmú katalizátor jelenlétében hidrogénezünk.
2. 2. Az 1. igénypont szerinti eljárás azzal jellemezve, hogy hidrogénező katalizátorként bázisos oxidot is tartalmazó nikkel-, kobalt-, platina-, réz- és/vagy czüstkatalizátort használunk.