WO2006094667A1 - Method for the representation of 3,3,4,4-tetrachlorotetrahydrothiophene-1,1-dioxide - Google Patents

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chlorine
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Alexander Straub
Hans-Joachim Ressel
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    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07DHETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D333/00Heterocyclic compounds containing five-membered rings having one sulfur atom as the only ring hetero atom
    • C07D333/02Heterocyclic compounds containing five-membered rings having one sulfur atom as the only ring hetero atom not condensed with other rings
    • C07D333/46Heterocyclic compounds containing five-membered rings having one sulfur atom as the only ring hetero atom not condensed with other rings substituted on the ring sulfur atom
    • C07D333/48Heterocyclic compounds containing five-membered rings having one sulfur atom as the only ring hetero atom not condensed with other rings substituted on the ring sulfur atom by oxygen atoms

Definitions

  • the present invention relates to a novel process for the preparation of the already known 3,3,4,4-tetrachlorotetrahydrothiophene dioxide.
  • This compound is required as an intermediate for the synthesis of 3,4-dichlorothiophene dioxide, which has fungicidal properties or can itself be used as a precursor for fungicides.
  • the presentation is described in J. Org. Chem. 1960, 20, 346.
  • a chlorine addition to sulfolene to 3,4-Dichlorsulfolan For the following raduclear substitution with chlorine more energetic conditions are necessary.
  • JP-A 5-339258 claims the photochlorination of 3,4-dichlorotetrahydrothiophene, l-dioxide in an inert solvent. Mentioned here are carbon tetrachloride, chloroform, chlorobenzene and carbon disulfide. The latter is unsuitable for this reaction because of its low boiling point and its very low ignition temperature. In the course of photochlorination in, chloroform or chlorobenzene we found, on the other hand, that these solvents are also chlorinated in many different ways, with ozone-detrimental products being formed in large quantities.
  • the present invention therefore provides a process for preparing 3,3,4,4-tetrachlorotetrahydrothiophene, 1,1-dioxide of the formula (I)
  • POCl 3 has excellent properties under the drastic reaction conditions investigated as the reaction medium. It may, for example, in conjunction with the chlorine introduced during the reaction itself chlorinating or catalyzing act on the chlorination.
  • the reaction is favored by the better solubility of chlorine in phosphoryl chloride and the binding capacity of phosphoryl chloride for the liberated hydrogen chloride.
  • the phosphoryl chloride can be recovered by simple distillation and recycled. It also allows the performance of photochemical chlorination in highly concentrated solution, because it has very good dissolution properties compared to sulfolene. It has been found that phosphoryl chloride has very good dissolution properties with respect to the educt and the product. This prevents precipitation during the reaction, which in turn would reduce light transmittance and thus slow down the chlorination in photocatalysis.
  • the boiling point of POCl 3 is sufficient. high in order to be able to perform photochlorinations even in the required heat.
  • the sulfolene of the formula (U) used as starting material in carrying out the process according to the invention is a known synthetic chemical.
  • Suitable solvents for carrying out the first step of the process according to the invention are all conventional inert organic solvents.
  • Alkanes such as cyclohexane, methylcyclohexane, heptane, octane, petroleum ether or POCl 3 are preferably usable.
  • POCl 3 is hydrolyzed in the air by moisture immediately, so it has no persistence and no
  • POCl 3 is a low-cost industrial chemical and can easily be recovered by distillation.
  • Suitable chlorinating agents for the first step of the process according to the invention are chlorine and, for the second step, all customary agents for such reactions, preference being given to using chlorine gas.
  • customary radical sources can be used.
  • light or free radical generators such as DBPO, AIBN 5 tert-butyl hydroperoxide or succinic acid peroxide.
  • UV light or near UV light come into question, however, UV light or near UV light is preferred.
  • UV lamps such as low pressure mercury vapor lamps or high pressure mercury vapor lamps can be used.
  • reaction temperatures can be varied within a substantial range when carrying out the first step of the process according to the invention. In general is carried out at tempera- tures of from -10 0 C to +150 0 C, preferably in the range from 0 0 C to 80 0 C.
  • reaction temperatures can be varied within a relatively wide range when carrying out the second step of the process according to the invention. In general, one works at temperatures of -10 0 C to +150 0 C, preferably in the range of 50 0 C to 85 ° C. ⁇ ⁇
  • the first and the second step can also be carried out under pressure; generally between 0.8 and 10 bar.
  • the reaction time is dependent on the temperature, the intensity of the light irradiation, the rate of chlorine introduction, the pressure and the amount of the starting materials used.
  • the termination of the reaction takes place when, for example, by NMR study of a sample no reactant and no trichlorosilane, which is passed through as an intermediate, more is found. The reaction can be interrupted and then continued again.
  • First and second steps can also be carried out as a one-pot reaction, ie without intervening workup of the 3,4-dichlorotetrahydrothiophene-1, l-dioxide.
  • the product-containing phosphoryl chloride solution of the first step is subjected directly to further photochlorination.
  • the POCl 3 -containing solution is evaporated in vacuo and then stirred with 500 ml of isopropanol.
  • the crystals are filtered off with suction and washed twice with 50 ml of isopropanol each time.
  • Ice bath is kept at 18-21 0 C. After approximately one quarter of the amount of chlorine has been introduced, the suspension dissolves. From about 50% chlorine amount again creates a thick, but easy to stir
  • the solution contains 90% (cis / trans ratio: 71:29) dichlorosulfolane and 9.4%

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Abstract

The invention relates to a method for producing 3,3,4,4-tetrachlorotetrahydrothiophene dioxide, in which phosphoryl chloride that has no harmful effect at all on the global ozone layer is advantageously used as a solvent in the chlorination reaction.

Description

Verfahren zur Darstellung von 3,3,4,4-Tetrachlortetrahydrothiophen-l,l-dioxidProcess for the preparation of 3,3,4,4-tetrachlorotetrahydrothiophene-1,1-dioxide
Die vorliegende Erfindung betrifft ein neues Verfahren zur Herstellung des bereits bekannten 3,3,4,4- Tetrachlortetrahydrothiophendioxids. Diese Verbindung ist als Zwischenprodukt für die Synthese des 3,4-DichIorthiophendioxids erforderlich, das fungizide Eigenschaften besitzt bzw. selbst als Vorstufe für Fungizide eingesetzt werden kann. Die Darstellung ist in J. Org. Chem. 1960, 20, 346 beschrieben. Zunächst erfolgt eine Chloraddition an Sulfolen zum 3,4-Dichlorsulfolan. Für die folgende radücalische Substitution mit Chlor sind energischere Bedingungen nötig. In der Literatur wurde die Synthese mit Radikalstartern wie Azoisobutyronitril (AEBN) oder Dibenzoylperoxid (DBPO) in Tetrachlorkohlenstoff als Lösungsmittel beschrieben (vgl. JP-A 2-243685, US 3,963,751, JP-A 60-132979, ES-A 549317, JP-A 63-156785).The present invention relates to a novel process for the preparation of the already known 3,3,4,4-tetrachlorotetrahydrothiophene dioxide. This compound is required as an intermediate for the synthesis of 3,4-dichlorothiophene dioxide, which has fungicidal properties or can itself be used as a precursor for fungicides. The presentation is described in J. Org. Chem. 1960, 20, 346. First, a chlorine addition to sulfolene to 3,4-Dichlorsulfolan. For the following raduclear substitution with chlorine more energetic conditions are necessary. In the literature, the synthesis with radical initiators such as azoisobutyronitrile (AEBN) or dibenzoyl peroxide (DBPO) in carbon tetrachloride as a solvent has been described (see JP-A 2-243685, US 3,963,751, JP-A 60-132979, ES-A 549317, JP-A). A 63-156785).
Die Verwendung von Radikalstartern hat häufig einen schleppenden Reaktionsverlauf zur Folge. Deshalb wird eine Reihe von photochemischen Verfahren in Tetrachlorkohlenstoff beschrieben (USSR. Khim. Seraorg. Sdedin., Soderzh. NeftyaWa Nefteprod. 1972, 9, 218; JP-A 5-339259; JP-A 5-339258; ES-A 2008765; US 2,957,887; JP-A 7-48365).The use of radical starters often results in a slow reaction. Therefore, a number of photochemical processes are described in carbon tetrachloride (USSR Khim Seraorg, Sdedin, Soderzh, Neftya Wa Nefteprod, 1972, 9, 218, JP-A 5-339259, JP-A 5-339258, ES-A 2008765; US 2,957,887, JP-A 7-48365).
Die aus der Literatur bekannten Verfahren lassen sich in dem folgenden Schema zusammenfassenThe methods known from the literature can be summarized in the following scheme
Figure imgf000002_0001
Diesen Verfahren ist in beiden Schritten die Verwendung des Ozon-schädlichen Tetrachlorkohlenstoffs für die Chlorierungsreaktionen gemeinsam (Ozone-depleting potential ODP = 1,1). Da dieses Lösungsmittel aufgrund des Montreal-Abkommens in Zukunft nicht mehr verwendet werden darf, muss ein neues, Oz'on-uήgefährliches und preiswertes Lösungsmittel gefunden werden, das in industriellem Maßstab als Ersatz fungieren kann. Hierfür wurden bisher Trifluormethylbenzol (Ausbeute: 71,2 %; JP-A 7-48365) und Hexachloraceton (Ausbeute 66,5 %; JP-A 10-101668) vorgeschlagen. Beide Lösungsmittel sind jedoch relativ teuer und verhalten sich in Gegenwart von Radikalinitiatoren bzw. unter photolytischen Reaktionsbedingungen nicht inert. Die Reaktionen benötigen mehr Chlor, verlaufen langsamer, weniger selektiv und unvollständiger als in Tetrachlorkohlenstoff. Das Produkt fallt nur in unreiner Form an. Wir fanden, dass Trifluormethylbenzol unter den Reaktionsbedin- gungen in zum Teil übel riechende chlorhaltige Derivate überführt wird. Hexachloraceton wiederum kann aufgrund seines hohen Siedepunktes (2030C) nur schwierig zurück gewonnen werden.
Figure imgf000002_0001
In both steps, the use of the ozone-damaging carbon tetrachloride for the chlorination reactions is common to these methods (ozone-depleting potential ODP = 1.1). Since this solvent may no longer be used because of the Montreal Convention in the future, should a new Oz 'on-uήgefährliches and inexpensive solvents are found that can act as a substitute in industrial scale. For this purpose, trifluoromethylbenzene (yield: 71.2%, JP-A 7-48365) and hexachloroacetone (yield 66.5%; JP-A 10-101668) have hitherto been proposed. However, both solvents are relatively expensive and are not inert in the presence of radical initiators or under photolytic reaction conditions. The reactions require more chlorine, are slower, less selective and less complete than in carbon tetrachloride. The product only occurs in impure form. We found that trifluoromethylbenzene was converted under the reaction conditions into partly foul-smelling chlorinated derivatives. Hexachloroacetone in turn can be recovered only with difficulty because of its high boiling point (203 0 C).
Die Verwendung von Phosphoroxychlorid als Lösungsmittel für Polymerisationen unter Verwendung von z.B. Benzoylperoxid, AIBN oder tert-Butylhydroperoxid ist ebenfalls beschrieben (Die Makromolekulare Chemie 1966, 99, 76-84). Chlorierungsreaktionen oder photochemische Umsetzungen fanden hier jedoch keine Berücksichtigung. In FR-A 773679 wird die Verwendung von POCl3 als Lösungsmittel für gasförmige Kohlenwasserstoffe und als Reaktionsmedium für deren Umsetzung mit Chlorgas erwähnt.The use of phosphorus oxychloride as a solvent for polymerizations using, for example, benzoyl peroxide, AIBN or tert-butyl hydroperoxide is also described (Die Macromolecular Chemistry 1966, 99, 76-84). However, chlorination reactions or photochemical reactions were not considered here. FR-A 773679 mentions the use of POCl 3 as a solvent for gaseous hydrocarbons and as a reaction medium for their reaction with chlorine gas.
JP-A 5-339258 beansprucht die Photochlorierung von 3,4-Dichlortetrahydrothiophen-l,l-dioxid in einem inerten Lösungsmittel. Erwähnt werden hier Tetrachlorkohlenstoff, Chloroform, Chlorbenzol und Schwefelkohlenstoff. Letzteres ist wegen seines niederen Siedepunktes und seiner sehr niedrigen Zündtemperatur für diese Reaktion ungeeignet. Bei der Durchführung der Photochlorierung in, Chloroform oder Chlorbenzol fanden wir dagegen, dass auch diese Lösungsmittel in mannigfacher Weise chloriert werden, wobei in großen Mengen zum Teil Ozon-schädliche Produkte entstehen.JP-A 5-339258 claims the photochlorination of 3,4-dichlorotetrahydrothiophene, l-dioxide in an inert solvent. Mentioned here are carbon tetrachloride, chloroform, chlorobenzene and carbon disulfide. The latter is unsuitable for this reaction because of its low boiling point and its very low ignition temperature. In the course of photochlorination in, chloroform or chlorobenzene we found, on the other hand, that these solvents are also chlorinated in many different ways, with ozone-detrimental products being formed in large quantities.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist daher ein Verfahren zum Herstellen von 3,3,4,4-Tetra- chlortetrahydrothiophen-l,l-dioxid der Formel (I)The present invention therefore provides a process for preparing 3,3,4,4-tetrachlorotetrahydrothiophene, 1,1-dioxide of the formula (I)
Figure imgf000003_0001
dadurch gekennzeichnet, dass man in einem ersten Schritt 2,5-Dihydrothiophen-l,l-dioxid (Sulfolen) der Formel (H)
Figure imgf000003_0001
characterized in that in a first step 2,5-dihydrothiophene-1, l-dioxide (sulfolene) of the formula (H)
Figure imgf000003_0002
in Gegenwart eines inerten Lösungsmittels und in Gegenwart eines Chlorierungsmittels umsetzt und das so erhaltene cis/trans-3,4-Dichlortetrahydrothiophen-l,l-dioxid (3,4-Dichlorsulfolan) der Formel m
Figure imgf000003_0002
in the presence of an inert solvent and in the presence of a chlorinating agent and the resulting cis / trans-3,4-dichlorotetrahydrothiophene-l, l-dioxide (3,4-dichlorosulfolane) of the formula m
Figure imgf000003_0003
in einem zweiten Schritt in Gegenwart von Phosphorylchlorid, in Gegenwart einer Radikalquelle und in Gegenwart eines Chlorierungsmittels umsetzt.
Figure imgf000003_0003
in a second step in the presence of phosphoryl chloride, in the presence of a radical source and in the presence of a chlorinating agent.
Beim ersten Schritt der Addition von Chlor an Sulfolen in POCl3 wurde überraschenderweise gefunden, dass die cis-Form von 3,4-Dichlortetrahydrothiophen-l,l-dioxid in der Kälte in reiner Form aus der Phosphorylchlorid-Lösung des Ansatzes auskristallisiert. Die cis-Form hat den Vorteil, dass sie bei der nachfolgenden Photochlorierung zum 3,3,4,4-Tetrachlortetrahydrothiophen-l,l- dioxid leichter abreagiert als die trans-Verbindung.In the first step of the addition of chlorine to sulfolene in POCl 3 , it was surprisingly found that the cis form of 3,4-dichlorotetrahydrothiophene, 1,1-dioxide crystallized in the cold in pure form from the phosphoryl chloride solution of the approach. The cis-shape has the advantage that in the subsequent photochlorination to 3,3,4,4-Tetrachlortetrahydrothiophen-l, l dioxide more readily reacted than the trans compound.
Beim zweiten Schritt der radikalischen Substitution von Wasserstoff durch Chlor wurde überraschen- derweise gefunden, dass POCI3 im Gegensatz zu vielen anderen Lösungsmitteln unter den untersuchten, drastischen Reaktionsbedingungen als Reaktionsmedium hervorragende Eigenschaften aufweist. Es kann z.B. in Verbindung mit dem eingeleiteten Chlor während der Reaktion selbst chlorierend oder katalysierend auf die Chlorierung wirken. Die Reaktion wird begünstigt durch die bessere Löslichkeit von Chlor in Phosphorylchlorid und das Bindevermögen von Phosphorylchlorid für den freigesetzten Chlorwasserstoff. Nach Beendigung der Reaktion kann das Phosphorylchlorid durch einfache Destillation wieder gewonnen und zurückgeführt werden. Es erlaubt außerdem die Durchführung der photochemischen Chlorierung in hoch konzentrierter Lösung, weil es gegenüber Sulfolen sehr gute Lösungseigenschaften besitzt. Es wurde gefunden, dass Phosphorylchlorid sehr gute Lösungseigenschaften gegenüber dem Edukt und dem Produkt besitzt. Dies verhindert ein Ausfällen während der Reaktion, was wiederum eine Verringerung der Lichtdurchlässigkeit und bei Photokatalysen somit eine Verlangsamung der Chlorierung zur Folge hätte.In the second step of the radical substitution of hydrogen by chlorine, it was surprisingly found that unlike many other solvents, POCl 3 has excellent properties under the drastic reaction conditions investigated as the reaction medium. It may, for example, in conjunction with the chlorine introduced during the reaction itself chlorinating or catalyzing act on the chlorination. The reaction is favored by the better solubility of chlorine in phosphoryl chloride and the binding capacity of phosphoryl chloride for the liberated hydrogen chloride. After completion of the reaction, the phosphoryl chloride can be recovered by simple distillation and recycled. It also allows the performance of photochemical chlorination in highly concentrated solution, because it has very good dissolution properties compared to sulfolene. It has been found that phosphoryl chloride has very good dissolution properties with respect to the educt and the product. This prevents precipitation during the reaction, which in turn would reduce light transmittance and thus slow down the chlorination in photocatalysis.
Der Siedepunkt von POCl3 ist ausreichend . hoch, um auch in der erforderlichen Hitze Photochlorierungen durchführen zu können.The boiling point of POCl 3 is sufficient. high in order to be able to perform photochlorinations even in the required heat.
Nach Beendigung der Reaktion erlaubt es dagegen nach Abkühlen der Lösung die Kristallisation des Zielproduktes in hoher Reinheit, wobei die Verunreinigungen in der Lösung verbleiben.On completion of the reaction, on the other hand, after cooling the solution, crystallization of the target product in high purity allows the impurities to remain in the solution.
Das bei der Durchführung des erfϊndungsgemäßen Verfahrens als Ausgangsstoff verwendete Sulfolen der Formel (U) ist~eine bekannte Synthesechemikalie.The sulfolene of the formula (U) used as starting material in carrying out the process according to the invention is a known synthetic chemical.
Das bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens als Zwischenprodukt auftretende^ ,4- Dichlorsulfolan der Formel (JS) ist ebenfalls bekannt. 3,4-Dichlorsulfolan der Formel (JE) kann in cis-Form oder in trans-Form oder in Gemischen von beiden vorliegen. Wenn nicht anders angegeben, sind j eweils beide Formen eingeschlossen.The occurring in carrying out the process according to the invention as an intermediate ^, 4 Dichlorsulfolan of formula (JS) is also known. 3,4-dichlorosulfolane of formula (JE) may be in cis form or in trans form or in mixtures of both. Unless otherwise indicated, both forms are included.
Als Lösungsmittel zur Durchführung des ersten Schrittes des erfϊndungsgemäßen Verfahrens kommen alle üblichen inerten, organischen Solventien in Frage. Vorzugsweise verwendbar sind Alkane wie Cyclohexan, Methylcyclohexan, Heptan, Oktan, Petrolether oder POCl3. POCl3 wird an der Luft durch Feuchtigkeit sofort hydrolysiert, besitzt also keine Persistenz und keinSuitable solvents for carrying out the first step of the process according to the invention are all conventional inert organic solvents. Alkanes such as cyclohexane, methylcyclohexane, heptane, octane, petroleum ether or POCl 3 are preferably usable. POCl 3 is hydrolyzed in the air by moisture immediately, so it has no persistence and no
Ozon-gefahrdendes Potenzial. POCl3 ist eine preiswerte Industriechemikalie und kann durch Destillation leicht wieder gewonnen werden.Ozone-threatening potential. POCl 3 is a low-cost industrial chemical and can easily be recovered by distillation.
Als Chlorierungsmittel eignen sich für den ersten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens Chlor und für den zweiten Schritt alle für solche Reaktionen üblichen Mittel, wobei bevorzugt Chlorgas verwendet wird. Suitable chlorinating agents for the first step of the process according to the invention are chlorine and, for the second step, all customary agents for such reactions, preference being given to using chlorine gas.
Bei der Durchführung des zweiten Schrittes des erfϊndungsgemäßen Verfahrens können alle üblichen Radikalquellen verwendet werden. Vorzugsweise verwendbar sind Licht oder Radikalbildner wie DBPO, AIBN5 tert-Butylhydroperoxid oder Bernsteinsäureperoxid.When carrying out the second step of the process according to the invention, all customary radical sources can be used. Preferably usable are light or free radical generators such as DBPO, AIBN 5 tert-butyl hydroperoxide or succinic acid peroxide.
Als Lichtquellen kommen sichtbares Licht, UV-Licht oder nahes UV-Licht in Frage, jedoch ist UV- Licht oder nahes UV-Licht bevorzugt. Es gibt keine besondere Einschränkung für die Art der Lichtquellen und es können bekannte UV-Lampen wie Niederdruck-Quecksilberdampflampen oder Hochdruck-Quecksilberdampflampen eingesetzt werden.As light sources visible light, UV light or near UV light come into question, however, UV light or near UV light is preferred. There is no particular limitation on the type of light sources and known UV lamps such as low pressure mercury vapor lamps or high pressure mercury vapor lamps can be used.
Die Reaktionstemperaturen können bei der Durchführung des ersten Schrittes des erfindungsgemäßen Verfahrens in einem größeren Bereich variiert werden. Im Allgemeinen arbeitet man bei Temperatu- ren von -100C bis +1500C, bevorzugt im Bereich von 00C bis 800C .The reaction temperatures can be varied within a substantial range when carrying out the first step of the process according to the invention. In general is carried out at tempera- tures of from -10 0 C to +150 0 C, preferably in the range from 0 0 C to 80 0 C.
Die Reaktionstemperaturen können bei der Durchführung des zweiten Schrittes des erfϊndungsgemäßen Verfahrens in einem größeren Bereich variiert werden. Im Allgemeinen arbeitet man bei Temperaturen von -100C bis +1500C, bevorzugt im Bereich von 500C bis 85°C . ■ ■ The reaction temperatures can be varied within a relatively wide range when carrying out the second step of the process according to the invention. In general, one works at temperatures of -10 0 C to +150 0 C, preferably in the range of 50 0 C to 85 ° C. ■ ■
Bei der Durchführung des ersten Schrittes des erfindungsgemäßen Verfahrens setzt man pro Mol des Sulfolens der Formel (H) im Allgemeinen zwischen 0,8 und 5 Mol, bevorzugt zwischen 1 und 3"MoI an Chlorierungsmittel.When carrying out the first step of the process according to the invention, in general between 0.8 and 5 mol, preferably between 1 and 3, mol of chlorinating agent are employed per mole of sulfolene of the formula (H).
Bei der Durchführung des zweiten Schrittes des erfϊndungsgemäßen Verfahrens setzt man pro Mol des 3,4-Dichlorsulfolan der Formel (HT) im Allgemeinen zwischen 0,8 und 15 Mol, bevorzugt zwischen 3 und 10 Mol an Chlorierungsmittel und über die gesamte Reaktionszeit verteilt bis zu 1 Mol an Radikalstarter ein.When carrying out the second step of the process according to the invention, in general between 0.8 and 15 mol, preferably between 3 and 10 mol of chlorinating agent are added per mole of the 3,4-dichlorosulfolane of the formula (HT) and up to the entire reaction time 1 mole of free radical initiator.
Verwendet man als Chlorierungsmittel Chlorgas, so kann der erste und der zweite Schritt auch unter Druck durchgeführt werden; im Allgemeinen zwischen 0,8 und 10 bar. Die Reaktionszeit ist abhängig von der Temperatur, der Intensität der Lichteinstrahlung, der Geschwindigkeit des Chloreinleitens, des Druckes und der Menge der eingesetzten Ausgangsstoffe. Der Abbruch der Reaktion erfolgt, wenn z.B. durch NMR-Untersuchung einer Probe kein Edukt und kein Trichlorsulfolan, welches als Zwischenstufe durchlaufen wird, mehr gefunden wird. Die Reaktion kann unterbrochen und dann wieder weitergeführt werden.If chlorine gas is used as the chlorinating agent, the first and the second step can also be carried out under pressure; generally between 0.8 and 10 bar. The reaction time is dependent on the temperature, the intensity of the light irradiation, the rate of chlorine introduction, the pressure and the amount of the starting materials used. The termination of the reaction takes place when, for example, by NMR study of a sample no reactant and no trichlorosilane, which is passed through as an intermediate, more is found. The reaction can be interrupted and then continued again.
Erster und zweiter Schritt können auch als Eintopfreaktion durchgeführt werden, d.h. ohne zwischengeschaltete Aufarbeitung des 3,4-Dichlortetrahydrothiophen-l,l-dioxids. Hierbei wird z.B. die produkthaltige Phosphorylchlorid-Lösung des ersten Schritts direkt weiter der Photochlorierung unterworfen. First and second steps can also be carried out as a one-pot reaction, ie without intervening workup of the 3,4-dichlorotetrahydrothiophene-1, l-dioxide. In this case, for example, the product-containing phosphoryl chloride solution of the first step is subjected directly to further photochlorination.
HerstellungsbeispielePreparation Examples
Beispiel 1example 1
Figure imgf000007_0001
200 g (1,69 mol) Sulfolen werden in 900 ml Phosphorylchlorid gelöst. Man leitet innerhalb 4 h 156 g (2,2 mol) Chlor ein, wobei die Temperatur unterhalb 25°C gehalten wird. Man leitet 12 h lang Argon durch die Lösung und saugt die 5°C kalte Suspension ab. Man wäscht mit 60 ml kaltem POCI3 nach und verrührt den Rückstand auf der Nutsche erst mit 200 ml und dann zweimal mit je 75 ml kaltem Cyclohexan.
Figure imgf000007_0001
200 g (1.69 mol) of sulfolene are dissolved in 900 ml of phosphoryl chloride. 156 g (2.2 mol) of chlorine are passed in within 4 h, the temperature being kept below 25.degree. Argon is passed through the solution for 12 hours and the 5 ° C. cold suspension is filtered off with suction. It is washed with 60 ml of cold POCl 3 and the residue is stirred on the suction filter first with 200 ml and then twice with 75 ml of cold cyclohexane.
Man erhält als Filterrückstand 125 g (39 % der Theorie) von cis-3,4-Dichlortetrahydrothiophendioxid mit dem Schmelzpunkt 126-128°C.125 g (39% of theory) of cis-3,4-dichlorotetrahydrothiophene dioxide having a melting point of 126-128 ° C. are obtained as filter residue.
Die POCl3-haltige Lösung wird im Vakuum eingedampft und anschließend mit 500 ml Isopropanol verrührt. Man saugt die Kristalle ab und wäscht zweimal mit je 50 ml Isopropanol.The POCl 3 -containing solution is evaporated in vacuo and then stirred with 500 ml of isopropanol. The crystals are filtered off with suction and washed twice with 50 ml of isopropanol each time.
Man erhält 98 g (31 % der Theorie) einer 46:54 cis/trans-Mischung von 3,4-Dichlortetrahydrothio- phendioxid mit dem Schmelzpunkt 87-910C.This gives 98 g (31% of theory) of a 46:54 cis / trans mixture of 3,4-Dichlortetrahydrothio- phendioxid with the melting point 87-91 0 C.
Beispiel 2Example 2
Figure imgf000007_0002
Figure imgf000007_0002
Man löst 250 g 3,4-Dxchlortetrahydrothiophendioxid (cis/trans-Gemisch 64:36) in 215O ml Phosphorylchlorid und leitet bei 65-700C Innentemperatur unter gleichzeitigem Bescheinen mit einer Quecksilbertauchlampe (Hanau Hg Strahler TQ 150) innerhalb von 16,5 Stunden insgesamt 702 g Chlorgas ein.Dissolve 250 g of 3,4-Dxchlortetrahydrothiophendioxid (cis / trans mixture 64:36) in 215o ml of phosphoryl chloride and passed in at 65-70 0 C internal temperature with simultaneous shine on with a mercury immersion lamp (Hanau TQ 150 mercury lamps) within 16.5 Hours a total of 702 g of chlorine gas.
Anschließend wird unter vermindertem Druck das Lösungsmittel abdestilliert und der Rückstand bei 6O0C mit 800 ml Cyclohexan versetzt und anschließend bei Raumtemperatur gerührt. Man saugt bei 5°C ab, wäscht zweimal mit je 100 ml kaltem Cyclohexan nach und erhält 273,25 g (72 % der Theorie, Reinheit (NMR): 90 %) von 353,4,4,-Tetrachlortetrahydrothiophen-l,l-dioxid als weiße Kristalle. Diese können noch mit Cyclohexaα / Isopropanol 10:1 verrührt werden, wobei man 244 g (68 % derThe solvent is then distilled off under reduced pressure and the residue is treated at 6O 0 C with 800 ml of cyclohexane and then stirred at room temperature. It is suctioned off at 5 ° C., washed twice with 100 ml of cold cyclohexane each time, and 273.25 g (72% of theory, purity (NMR): 90%) of 3 5 3,4,4-tetrachlorotetrahydrothiophene-1 are obtained , l-dioxide as white crystals. These can still be stirred with cyclohexa / isopropanol 10: 1, to give 244 g (68% of
Theorie, Reinheit (NMR): 95 %) von 3,3,4,4-Tetrachlortetrahydrothiophen-l,l-dioxid als weiße Kristalle vom Schmelzpunkt 171-174°C erhält.Theory, purity (NMR): 95%) of 3,3,4,4-tetrachlorotetrahydrothiophene-l, l-dioxide as white crystals of melting point 171-174 ° C.
1H-NMR (400 MHz; O6-DMSO): δ = 4,7 (s) 1 H-NMR (400 MHz, O 6 -DMSO): δ = 4.7 (s)
Beispiel 3Example 3
Figure imgf000008_0001
Figure imgf000008_0001
Man löst 160 g (Reinheit 92,8 %; 0,785 mol) 3,4-Dichlortetrahydrothiophendioxid (cis/trans-Ge- misch 68:32) in 160 ml (263,2 g, 1,72 mol) Phosphorylchlorid und leitet bei 71-72°C Innentemperatur unter gleichzeitigem Bescheinen mit einer Quecksilbertauchlampe (Hanau Hg Strahler TQ 150) und einer 300 W Osram-UV Lampe innerhalb von 14 Stunden insgesamt 429 g Chlorgas ein.160 g (purity 92.8%, 0.785 mol) of 3,4-dichlorotetrahydrothiophene dioxide (cis / trans mixture 68:32) are dissolved in 160 ml (263.2 g, 1.72 mol) of phosphoryl chloride and passed through at 71 -72 ° C internal temperature with simultaneous announcement with a mercury immersion lamp (Hanau Hg spotlight TQ 150) and a 300 W Osram UV lamp within 14 hours a total of 429 g of chlorine gas.
Die Lösung wird bei Raumtemperatur mit Argon durchgeblasen und auf 6°C abgekühlt. Die erhaltene weiße Suspension wird abgesaugt und der Rückstand zweimal mit je 150 ml kaltem Cyclohexan gewaschen. Anschließend wird mit 50 ml Cyclohexan nachgewaschen. Man erhält 128,2 g (Reinheit 99,4 %) der Tetrachlorverbindung in 63 % Ausbeute. Aus den Mutterlaugen erhält man noch 12 g (5 % Ausbeute) an Zielprodukt in 92 % Reinheit.The solution is bubbled with argon at room temperature and cooled to 6 ° C. The resulting white suspension is filtered off with suction and the residue is washed twice with 150 ml of cold cyclohexane each time. It is then washed with 50 ml of cyclohexane. This gives 128.2 g (purity 99.4%) of the tetrachloro compound in 63% yield. From the mother liquors are still 12 g (5% yield) of target product in 92% purity.
Beispiel 4Example 4
Figure imgf000008_0002
Figure imgf000008_0002
Eintopfreaktionpot reaction
1. Schritt: Chloraddition1st step: chlorine addition
110 g- (0,912 mol; 98 % Reinheit) Sulfolen werden in 202 ml (300 g; 1,8 mol; 27%ige Lösung; 1,9 Äquivalente) Phosphorylchlorid suspendiert, wobei die Temperatur auf 130C fallt. Man leitet innerhalb 150 min. 80 g (1,13 mol; 1,23 Äquivalente) Chlor ein, wobei die Temperatur mit einem110 g (0.912 mol; 98% purity) are sulfolene (g 300; 1.8 mol; 27% solution; 1.9 equivalents) in 202 ml phosphoryl chloride was suspended while the temperature falls to 13 0 C. Man conducts within 150 min. 80 g (1.13 mol, 1.23 equivalents) of chlorine, the temperature with a
Eisbad bei 18-21 0C gehalten wird. Nachdem ca. ein Viertel der Chlormenge eingeleitet wurde, löst sich die Suspension auf. Ab ca. 50 % Chlormenge entsteht wieder eine dicke, aber gut rührbareIce bath is kept at 18-21 0 C. After approximately one quarter of the amount of chlorine has been introduced, the suspension dissolves. From about 50% chlorine amount again creates a thick, but easy to stir
Suspension. Nach NMR enthält die Lösung 90 % (cis/trans-Verhältnis: 71:29) Dichlorsulfolan und 9,4 %Suspension. According to NMR, the solution contains 90% (cis / trans ratio: 71:29) dichlorosulfolane and 9.4%
Chlorsulfölen. 2. Schritt: photoinduzierte ChlorsubstitutionChlorsulfölen. 2nd step: photoinduced chlorine substitution
Man erhitzt nun den Ansatz und schaltet bei 600C Innentemperatur einen TQ150-Hg-Strahler (300 Watt) ein. Bei 71-73°C werden während 13 h insgesamt 375,7 g (5,8 Äquivalente) Chlor eingeleitet. Aus der Reaktion entweicht ein Gemisch aus HCl und Chlorgas. Die Reaktion kann über Nacht durch Stoppen der Gaszufuhr und Abstellen von Heizung und Lampe problemlos unterbrochen und am nächsten Tag wieder angefahren werden.Then heating the neck and switches at 60 0 C inner temperature, a TQ150 a Hg lamp (300 watts). At 71-73 ° C for a total of 375.7 g (5.8 equivalents) of chlorine are introduced over 13 h. From the reaction escapes a mixture of HCl and chlorine gas. The reaction can be stopped overnight by stopping the gas supply and switching off the heater and the lamp and restarted the next day.
Durch die heiße Lösung wird nach Beendigung für 1 h ein Argonstrom geleitet und bei 200 bis 30 mbar anschließend über einen Destillationsbrücke das POCl3 abdestilliert. Der breiige Rückstand ist noch gut rührbar.After completion of the hot solution, an argon stream is passed for 1 h and the POCl 3 is then distilled off at 200 to 30 mbar via a distillation bridge. The pulpy residue is still easy to stir.
Man versetzt bei 600C mit 330 ml Cyclohexan und rührt 18 h bei Raumtemperatur. Der Kristallbrei wird abgesaugt und mit 170 und 100 ml Cyclohexan gewaschen. Nach Trocknung an der Luft erhält man 167,4 g Tetrachlorsulfolan mit einem Schmelzpunkt von 168-1710C.It is mixed at 60 0 C with 330 ml of cyclohexane and stirred for 18 h at room temperature. The crystal slurry is filtered off and washed with 170 and 100 ml of cyclohexane. After drying in the air to obtain 167.4 g Tetrachlorsulfolan having a melting point of 168-171 0 C.
Die Gesamtausbeute über zwei Stufen beträgt 67%. The total yield over two stages is 67%.

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zum Herstellen von 353,4,4-Tetrachlortetrahydrothiophen-l,l-dioxid der Formel (T)1. Process for preparing 3 5 3,4,4-tetrachlorotetrahydrothiophene-1,1-dioxide of the formula (T)
Figure imgf000010_0001
dadurch gekennzeichnet, dass man in einem ersten Schritt 2,5-Dihydrothiophen-l,l-dioxid (Sulfolen) der Formel (II)
Figure imgf000010_0001
characterized in that in a first step 2,5-dihydrothiophene-1, l-dioxide (sulfolene) of the formula (II)
V (II)V (II)
Q in Gegenwart eines inerten Lösungsmittels und in Gegenwart eines Chlorierungsmittels umsetzt und das so erhaltene cis/trans-3,4-Dichlortetrahydrothiophen-l,l-dioxid (3,4-Dichlorsul- folan) der Formel (HI)Q is reacted in the presence of an inert solvent and in the presence of a chlorinating agent and the resulting cis / trans-3,4-dichlorotetrahydrothiophene-l, l-dioxide (3,4-dichlorosulphane) of the formula (HI)
Figure imgf000010_0002
in einem zweiten Schritt in Gegenwart von Phosphorylchlorid, in Gegenwart eines Radikalstarters und in Gegenwart eines Chlorierungsmittels umsetzt.
Figure imgf000010_0002
in a second step in the presence of phosphoryl chloride, in the presence of a radical initiator and in the presence of a chlorinating agent.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man im ersten Schritt Phosphorylchlorid als Lösungsmittel einsetzt.2. The method according to claim 1, characterized in that one uses in the first step, phosphoryl chloride as a solvent.
ό: Verfahren: gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass man als RadikalquelleVerfahren: Process: according to claim 1 or 2, characterized in that as a radical source
Licht verwendet.Light used.
4. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass man als Radikalquelle Radikalbildner aus der Reihe DBPO, AIBN, tert-Bμrylhydroperoxid oder Bernsteinsäureperoxid verwendet.4. The method according to claim 1 or 2, characterized in that one uses as radical source radical generator from the series DBPO, AIBN, tert-Bμrylhydroperoxid or succinic acid peroxide.
5. Verwendung von Phosphorylchlorid als Lösungsmittel für Photochlorierungen mit Chlorgas. 5. Use of phosphoryl chloride as a solvent for photochlorination with chlorine gas.
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