WO2020053353A1 - Elektrochemische synthese von s-arylthiocarbamaten - Google Patents

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WO2020053353A1
WO2020053353A1 PCT/EP2019/074405 EP2019074405W WO2020053353A1 WO 2020053353 A1 WO2020053353 A1 WO 2020053353A1 EP 2019074405 W EP2019074405 W EP 2019074405W WO 2020053353 A1 WO2020053353 A1 WO 2020053353A1
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unbranched
branched
alkyl
arylthiocarbamates
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PCT/EP2019/074405
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Robert FRANCKE
Timo BROESE
Arend RÖSEL
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Universität Rostock
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    • C07D311/58—Benzo[b]pyrans, not hydrogenated in the carbocyclic ring other than with oxygen or sulphur atoms in position 2 or 4
    • C07D311/70—Benzo[b]pyrans, not hydrogenated in the carbocyclic ring other than with oxygen or sulphur atoms in position 2 or 4 with two hydrocarbon radicals attached in position 2 and elements other than carbon and hydrogen in position 6
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    • C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
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    • C25B9/17—Cells comprising dimensionally-stable non-movable electrodes; Assemblies of constructional parts thereof

Definitions

  • the invention relates to a process for the preparation of S-arylthiocarbamates of the general formula (I) by electrochemically induced rearrangement of an OArylthiocarbamate of the general formula (II).
  • the invention further relates to the S-arylthiocarbamates produced or producible by this process, and also S-arylthiocarbamates of the formulas (Ia) to (Id).
  • Thiophenol and its derivatives are extremely important building blocks in organic synthesis, play important roles in industrial applications and are also an integral part of everyday life.
  • Thiophenol derivatives are of particular importance in the synthesis of pharmaceutically active substances. So include a.
  • Thioridazine (neuroleptic), butoconazole (antifungal), azathioprine (immune repressive), albendazole (anthelmintic) and thimerosal (antiseptic) are among the commonly used drugs based on thiophenol.
  • the sulfonamides derived from thiophenol are also of great importance in the pharmaceutical industry due to their biological activity.
  • Other applications of thiophenol derivatives can be found u. a. as a masticating agent in the rubber industry and as an additive in the manufacture of lubricants.
  • Route 1 The disadvantages of Route 1 are the restrictions regarding the accessible product range. Due to the directing effects of the substituents, sulfochlorination can only take place in certain positions, [1] which makes the production of a large number of thiophenol derivatives impossible.
  • a major disadvantage of route 2 is the second step (O-S rearrangement). Since the conventional variant of the rearrangement proceeds via a nucleophilic /? So attack and thus via an extremely high-energy spirocyclic intermediate (see Scheme 2), temperatures of 200 - 300 ° C are usually required. [2] Since the publications of
  • Scheme 2 Overview of known processes for the rearrangement of O-arylthiocarbamates to S-arylthiocarbamates.
  • the object on which the invention is based was therefore to provide a method in which the disadvantages described at the outset can be avoided, in particular in which mild conditions are used and the use of catalysts can be reduced or avoided entirely.
  • R 2 , R 3 are each independently selected from the group consisting of branched or unbranched C1 to C10 alkyl group and C6 to C12 aryl group, the C6 to C12 aryl group comprising one or more ring systems which are condensed or are separated;
  • n is an integer in the range from 1 to 5, where n> 2, the radicals R 1 are each independently selected from the group of R 1 and optionally two or more R 1 together form a C1 to C8 heterocycloalkyl group; and
  • n 1 or 2;
  • R 1 , R 2 , R 3 , n and m have the same meaning as in the general formula (I). It is conceivable that several O-arylthiocarbamates of the general formula (II) are used in a mixture. In view of a simplified purification, however, it is preferred that an O-arylthiocarbamate of the general formula (II) is used per process procedure.
  • the method according to the invention is based on the use of electrical energy instead of thermal energy for carrying out the rearrangement reaction - the rearrangement is induced electrochemically. Carrying out the reaction under electrochemical conditions surprisingly allows the usual reaction temperature to be lowered from 5200 ° C. to room temperature (25 ° C.).
  • the electrochemically induced rearrangement of an O-arylthiocarbamate of the general formula (II) to an S-arylthiocarbamate of the general formula (I) takes place in solution, the solution comprising a solvent, which is preferred is selected from the group of halogenated or perhalogenated alkanols, more preferably from the group of halogenated or perhalogenated C1 to C10 alkanols, more preferably from the group of halogenated or perhalogenated C2 to C5 alkane monools, the C1 to C10 Alkyl chains or the C2 to C5 alkyl chains are each branched or unbranched and the halogen atoms are selected from the group consisting of fluorine atom, chlorine atom, bromine atom, iodine atom, more preferably fluorine atom and chlorine atom, more preferably perfluorination.
  • a solvent which is preferred is selected from the group of halogenated or perhalogenated al
  • perhalogenation or “perfluorination” is to be understood in the context of the present invention that the attached hydrogen atoms on all carbon atoms which do not carry a hydroxyl group are replaced by halogen or fluorine atoms; the C atom which carries a hydroxyl group is not halogenated or not fluorinated, ie no halogen or fluorine atom is in the geminal position to the hydroxyl group.
  • the solvent is selected from the group of 1, 1, 1, 3,3,3-hexafluoro-2-propanol (HFIP), 2,2,2-trifluoroethanol (TFE ), 2-fluoroethanol, 2,2-difluoroethanol, 1, 1, 1, 3,3,3-hexafluoro-2- (trifluoromethyl) propan-2-ol, 2,2,3,3,3-pentafluoro-1 -propanol, 2,2,2-trichloroethanol and 1, 1, 1, 3,3,3-hexafluoro-2-methyl-2- propanol, more preferably the solvent comprises at least HFIP or TFE, more preferably at least HFIP.
  • halogenated or perhalogenated alkanols are used alone or as a mixture of two or more of these solvents.
  • the O-arylthiocarbamate of the general formula (II) is used in a concentration of 0.001 to 5 mol, preferably 0.01 to 1 mol, more preferably 0.01 to 0.5 mol, more preferably 0.02 to 0.2 mol, used in the solution.
  • the solution consists of at least 95% by weight, preferably at least 98% by weight, more preferably 99% by weight, further preferably 99.8% by weight, further preferably 100% by weight, in each case based on the total weight of the solution, from the above-mentioned solvent, in particular the solvent (s) selected from the group of the halogenated or perhalogenated alkanols and the arylthiocarbamate of the general formula (II) dissolved therein, ie it contains no other substances such as catalysts.
  • the solvent (s) selected from the group of the halogenated or perhalogenated alkanols and the arylthiocarbamate of the general formula (II) dissolved therein, ie it contains no other substances such as catalysts.
  • the solution comprises, in addition to the above-mentioned solvent from the group of the halogenated or perhalogenated alkanols, at least one further organic solvent, the further organic solvent preferably having a log K ow in the range from -1 , 5 to +1, 5; further preferably from the group consisting of methanol (log K ow -0.82), ethanol (log K ow -0.31), 1-propanol (log K ow 0.25), 2-propanol (log K ow 0.05), acetonitrile (log K ow -0.34), dichloromethane (log K ow + 1, 25), L /, / V-dimethylformamide (log K ow -1 .01), dimethyl sulfoxide (log K ow - 1.35), ethyl acetate (log K ow 0.73) and tetrahydrofuran (log K ow 0.46) (
  • the further organic solvent is used alone or as a mixture of two or more of the further organic solvents.
  • the solution consists of at least 95% by weight, preferably at least 98% by weight, more preferably 99% by weight, further preferably 99.8% by weight, further preferably 100% by weight, in each case based on the total weight of the solution, from the solvent mentioned above, in particular the solvent (s) selected from the group of the halogenated or perhalogenated alkanols and the further organic solution (s) described above agent (s) and the dissolved arylthiocarbamate of the general formula (II), ie there are no further substances such as catalysts.
  • the solution can be anhydrous, but surprisingly a certain amount of water is tolerated without affecting the efficiency etc. of the reaction.
  • the solution can have a water content of up to 10,000 ppm by weight, preferably up to 1,000 ppm by weight, more preferably up to 500 ppm by weight, more preferably up to 100 ppm by weight, based in each case on the Total weight of the solution.
  • the solution consists only of the abovementioned solvent, in particular the solvent (s) selected from the group of the halogenated or perhalogenated alkanols and the further organic solvent (s) described above), and the dissolved O-arylthiocarbamate of the general formula (II), ie there are no further substances, for example catalysts, and the solution optionally has a water content of up to 10,000 ppm by weight, preferably up to 1,000 ppm by weight, more preferably up to 500 ppm by weight, more preferably up to
  • the rearrangement from O-arylthiocarbamate to S-arylthiocarbamate is electrochemically induced, in one embodiment the electrochemically induced rearrangement preferably at a current density in the range from 0.1 to 2000 mA cm 2 , more preferably in the range from 1 to 500 mA cm 2 , more preferably in the range from 5 to 100 mA cnr 2 .
  • the electrochemically induced rearrangement is carried out using an anode, which preferably comprises either a noble metal and / or a material based on carbon, further preferably consists of noble metal and / or a material based on carbon, the anode further preferably comprising a material , which is selected from the group consisting of graphite, glassy carbon, boron-doped diamond and platinum, further preferably consists of a material which is selected from the group consisting of graphite, glassy carbon, boron-doped diamond and platinum.
  • the anode comprises a material
  • a cathode which preferably comprises a metal which is further preferably selected from the group consisting of platinum, stainless steel and nickel, more preferably consists of a metal which is selected from the group consisting of platinum, stainless steel and nickel.
  • the cathode comprises a metal
  • the cathode metal is present alone or as a mixture of two or more metals.
  • the electrochemically induced rearrangement takes place at an outside temperature in the range from 5 ° C. up to and including the boiling point of the solution or solvent, preferably in the range from 15 ° C. up to and including the boiling point of the solution or the solvent, more preferably in the range from 5 to 70 ° C, more preferably in the range from 6 to 60 ° C, more preferably in the range from 10 to 50 ° C, more preferably in the range from 15 to 30 ° C.
  • the term “outside temperature” here means the temperature of the room which surrounds the apparatus used for the process.
  • the temperature of the solution corresponds to the outside temperature ⁇ 10 ° C and is in any case ⁇ the boiling point of the solution or solvent.
  • the process for the preparation of 5-arylthiocarbamates or the electrochemically induced rearrangement is carried out batchwise, for example in batch mode, in an alternative embodiment the process is carried out continuously, for example in flow mode.
  • Continuous or flow-through operation offers the advantage that the use of conductive salt (s) can be dispensed with, ie, in one embodiment of the process in flow-through operation, no conductive salt is used.
  • a conductive salt is an additive which is added to the reaction solution and takes over the charge transport during the electrolysis, whereby it greatly reduces the ohmic resistance of the solution and thus closes the electrical circuit. It does not participate in the electrode reactions.
  • conductive salt is used in batch operation.
  • the solution consists only of the abovementioned solvent, in particular the solvent (s) selected from the group of the halogenated or perhalogenated alkanols, if appropriate the further organic solvent (s) described above, the dissolved ⁇ 3-arylthiocarbamate of the general formula (II), and one (or more) conducting salt (s), ie there are no other substances such as, for example, catalysts, and the solution optionally has a water content of up to 10,000 ppm by weight, preferably up to 1,000 ppm by weight, more preferably up to 500 ppm by weight, more preferably up to 100 ppm by weight, based on the total weight of the solution.
  • the solvent (s) selected from the group of the halogenated or perhalogenated alkanols, if appropriate the further organic solvent (s) described above, the dissolved ⁇ 3-arylthiocarbamate of the general formula (II), and one (or more) conducting salt (s), ie there are no other substances such as
  • the solution consists only of the abovementioned solvent, in particular the solvent (s) selected from the group of the halogenated or perhalogenated alkanols, if appropriate the / the further organic solvent (s) described above, and the dissolved O-arylthiocarbamate of the general formula (II), ie there are no further substances such as, for example, conductive salts or catalysts, and the solution optionally has a water content of up to 10,000 ppm by weight, preferably up to 1,000 ppm by weight, more preferably up to 500 ppm by weight, more preferably from to to to to to
  • R 2 , R 3 of 5-arylthiocarbamate of the general formula (I) or of the O-arylthiocarbamate of the general formula (II) used are each independently selected from the group consisting of branched or unbranched C1 to C10 alkyl group.
  • the radicals R 2 and R 3 of the S-arylthiocarbamate of the general formula (I) or of the OArylthio-carbamate of the general formula (II) used are identical and selected from the group of branched or unbranched C1 to C10 alkyl groups, preferably from the group of unbranched C1 to C5 alkyl groups, more preferably R 2 , R 3 are both a methyl or both an ethyl group.
  • n 1 or 2 and / or m is 1.
  • the process according to the invention for the preparation of S-arylthiocarbamates enables the 5-arylthiocarbamates of the general formula (I) to be obtained in a yield of> 80%, preferably 85%, more preferably 90%, more preferably 95%, are obtained, each based on the amount of OArylthiocarbamat used.
  • the invention further relates to S-arylthiocarbamates of the general formula (I)
  • R 1 , R 2 , R 3 , n and m have the same meaning as given in the preceding text, produced or can be produced by the method described above.
  • the invention further relates to an S-arylthiocarbamate of the formula (Ia)
  • the invention further relates to an S-arylthiocarbamate of the formula (Ib)
  • the invention further relates to an S-arylthiocarbamate of the formula (Ic)
  • the invention further relates to an S-arylthiocarbamate of the formula (Id)
  • Variant 1 Execution in batch mode
  • HFIP HFIP was then distilled off (reuse) and the solid residue was dissolved in 20 ml of ethyl acetate.
  • the conducting salt was crystallized out by adding 10 ml / T-heptane and cooling to -18 ° C. and recovered by filtration (reuse). The solvents were removed under reduced pressure and the solid residue was dried in vacuo. If necessary, the products were further cleaned. Depending on the compound, recrystallization from water / ethanol or from n-heptane / ethyl acetate was suitable.
  • Table 1 shows the educts and products investigated to date with the corresponding isolated product yields, and the TON value determined in brackets as follows:
  • TON number of molecules converted / number of electrons transferred (“turnover number”).
  • the sandwich cell shown in Figure 1 was used, in which the anode and cathode lay on top of one another and were separated from one another by a Teflon spacer (thickness of the spacer: 1 10 pm).
  • a milling in Spacer (3 x 0.3 cm) together with the two electrodes served as a reaction channel, at the ends of which there were the inlet and outlet for the reaction solution.
  • the solution was conveyed through the reaction vessel with the aid of an HPLC pump at a flow rate of 1 ml min 1 (in principle, simpler pump models are also suitable here).
  • the electrochemical rearrangement was surprisingly possible at room temperature (25 ° C.) with a sufficient yield, as a result of which disruptive thermal side reactions could be avoided. It was possible to completely dispense with catalysts and, at least in the flow mode, completely without the addition of additives such as conductive salts. It has been shown on the basis of a number of examples that the corresponding S-arylthiocarbamates can be obtained in yields of more than 90% by weight, based in each case on the starting material used, by the electrochemical rearrangement from O-arylthiocarbamates.
  • Fig. 1 shows the electrochemical cell used to carry out the O-S

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von S-Arylthiocarbamaten der allgemeinen Formel (I) durch elektrochemisch induzierte Umlagerung eines O-Arylthiocarbamats der allgemeinen Formel (II).

Description

Elektrochemische Synthese von S-Arylthiocarbamaten
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von S-Arylthiocarbamaten der allgemeinen Formel (I) durch elektrochemisch induzierte Umlagerung eines OArylthiocarbamats der allge- meinen Formel (II). Weiterhin betrifft die Erfindung die durch dieses Verfahren hergestellten oder herstellbaren S-Arylthiocarbamate, sowie S-Arylthiocarbamate der Formeln (la) bis (Id).
Thiophenol und dessen Derivate stellen äußerst wichtige Bausteine in der organischen Synthe se dar, spielen wichtige Rollen in industriellen Anwendungen und sind auch aus dem Alltag nicht mehr wegzudenken. Eine besondere Bedeutung kommt Thiophenolderivaten in der Syn- these von pharmazeutisch wirksamen Substanzen zu. So gehören u. a. Thioridazin (Neurolepti kum), Butoconazol (Antimykotikum), Azathioprin (Immunrepressivum), Albendazol (Anthelmin- thikum) und Thimerosal (Antiseptikum) zu den häufig verwendeten, auf Thiophenol basierenden Medikamenten. Ebenso besitzen die vom Thiophenol abgeleiteten Sulfonamide aufgrund ihrer biologischen Aktivität eine große Bedeutung in der pharmazeutischen Industrie. Weitere An wendungen von Thiophenolderivaten finden sich u. a. als Mastiziermittel in der Gummiindustrie und als Zusatz bei der Fertigung von Schmierstoffen.
Die herkömmliche Synthese von Thiophenolen beginnt beim entsprechenden Aren und verläuft zunächst über eine Sulfochlorierung mit Chlorsulfonsäure (siehe Schema 1 , Route 1 ).[1 ] Das dabei entstehende Sulfonsäurechlorid muss anschließend mit Hilfe von Zinkstaub reduziert werden. Eine häufig verwendete Alternative zu Route 1 stellt die dreistufige Synthese von Thio phenolen ausgehend von Phenolen dar (siehe Schema 1 , Route 2). [2] Hierbei wird zunächst in einer einfachen, vorgelagerten Reaktion ein O-Arylthiocarbamat hergestellt, welches im an schließenden Schlüsselschritt zum S-Arylthiocarbamat umgelagert wird. Im letzten Schritt wird durch einfache Behandlung mit KOH unter Wärmeeinwirkung das gewünschte Thiophenolderi- vat frei gesetzt. CISO3H
Wärme
(1 )
Figure imgf000003_0001
Figure imgf000003_0002
Aren Sulfonsäurechlorid Thiophenolderivat
Figure imgf000003_0003
Phenolderivat Aryl-O-thiocarbamat (II)
Schlüsselschritt KOH
O-S-Umlagerung* Wärme
Figure imgf000003_0004
Figure imgf000003_0005
Aryl-S-thiocarbamat (I) Thiophenolderivat
Schema 1. Herkömmliche Synthesesequenzen zur Herstellung von Thiophenolderivaten.
Die Nachteile der Route 1 liegen bei den Einschränkungen bezüglich der zugänglichen Pro- duktpalette. So kann durch dirigierende Effekte der Substituenten nur in bestimmten Positionen sulfochloriert werden, [1 ] was die Herstellung einer Vielzahl an Thiophenolderivate unmöglich macht. Bei Route 2 liegt ein großer Nachteil bei dem zweiten Schritt (O-S-Umlagerung). Da die herkömmliche Variante der Umlagerung über einen nucleophilen / ?so-Angriff und somit über ein äußerst energiereiche spirocyclisches Intermediat verläuft (siehe Schema 2), sind hierfür übli- cherweise Temperaturen von 200 - 300 °C erforderlich. [2] Seit den Veröffentlichungen von
Newman und Karnes bzw. Kwart und Evans im Jahr 1966[3] ist diese Sequenz zur Herstellung von Thiophenolderivaten trotz der harschen Bedingungen weit verbreitet, [4] obwohl die erhöh ten Temperaturen meist diverse Nebenreaktionen und damit die Bildung störender Nebenpro dukte begünstigen.
Die bisherigen Lösungsversuche zu dem oben beschriebenen Problem bezüglich der Route 2 sind in Schema 2 zusammengefasst. Einen ersten großen Schritt in Richtung mildere Bedin gungen gingen Lloyd-Jones et al. mit einer im Jahr 2009 publizierten Variante. [5] Unter katalyti schem Einsatz von Pd[( Bu3P)2] gelang es immerhin, die erforderliche Reaktionstemperatur un- ter guten Ausbeuten auf 100 °C abzusenken. Schließlich konnten Nicewicz et al. im Jahr 2015 zeigen, dass die Umlagerung prinzipiell auch bei Raumtemperatur möglich ist. [6] In ihrer photo chemischen Variante konnten unter Verwendung eines Pyryliumsalzes als Photokatalysator und durch Bestrahlung mit blauem Licht gute bis sehr gute Ausbeuten des Umlagerungsprodukts erhalten werden. Als Nachteil der beiden verbesserten Varianten ist die Notwendigkeit von teu- ren Katalysatoren anzusehen, welche durch einen nachgelagerten Schritt abgetrennt werden müssen. Somit gerät das Verfahren deutlich teurer und zeitaufwändiger, bei gleichzeitiger Er höhung des Abfallaufkommens.
Figure imgf000004_0001
Schema 2: Übersicht zu bekannten Verfahren der Umlagerung von O-Arylthiocarbamaten zu S- Arylthiocarbamaten.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe war daher die Bereitstellung eines Verfahrens, bei welchem die eingangs beschriebenen Nachteile vermieden werden können, insbesondere, bei welchem milde Bedingungen eingesetzt und der Einsatz von Katalysatoren reduziert oder ganz vermieden werden kann.
Die Aufgabe wurde gelöst mit einem Verfahren zur Herstellung von S-Arylthiocarbamaten der allgemeinen Formel (I)
Figure imgf000004_0002
, wobei
R1 ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Wasserstoffatom, Halogenatom (Fluor, Chlor, Brom, lod, bevorzugt Fluor oder Chlor), verzweigter oder unverzweigter C1- bis C10-Alkoxygruppe, verzweigter oder unverzweigter C1- bis C10- Alkyl-S-gruppe, ver- zweigter oder unverzweigter C1 - bis C10-Alkylgruppe, verzweigter oder unverzweigter C1 - bis C10-Alkylengruppe, mono oder di(C1- bis C10-Alkyl)amin-Gruppe, verzweigter oder unverzweigter C1 - bis C5-Alkyl-C(=0)-NH-Gruppe, verzweigter oder unverzweigter C1 - bis C5-Alkyl-0-C(=0)-Gruppe, C3- bis C10-Cycloalkylgruppe, C3- bis C10- Heterocycloalkylgruppe, C6- bis C12-Arylgruppe, C6- bis C12-Aryloxygruppe, und C5- bis C1 1 -Heteroarylgruppe, wobei die C3- bis C10-Cycloalkylgruppe, C3- bis C10- Heterocycloalkylgruppe, C6- bis C12-Arylgruppe, C6- bis C12-Aryloxygruppe oder C5- bis C1 1 -Heteroarylgruppe ein oder mehrere Ringsysteme umfasst, welche kondensiert oder separiert sind;
R2, R3 jeweils unabhängig voneinander ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus verzweigter oder unverzweigter C1- bis C10-Alkylgruppe und C6- bis C12-Arylgruppe, wobei die C6- bis C12-Arylgruppe ein oder mehrere Ringsysteme umfasst, welche kon- densiert oder separiert sind;
n eine ganze Zahl im Bereich von 1 bis 5 ist, wobei bei n>2 die Reste R1 jeweils unabhängig voneinander aus der Gruppe von R1 ausgewählt sind und optional zwei oder mehr R1 miteinander eine C1- bis C8-Heterocycloalkylgruppe bilden; und
m 1 oder 2 ist; wobei bei m = 2 n eine ganze Zahl im Bereich von 1 bis 4 ist;
durch elektrochemisch induzierte Umlagerung eines O-Arylthiocarbamats der allgemeinen For- mel (II),
Figure imgf000005_0001
wobei R1, R2, R3, n und m die gleiche Bedeutung haben wie bei der allgemeinen Formel (I). Es ist denkbar, dass mehrere O-Arylthiocarbamate der allgemeinen Formel (II) in Mischung einge- setzt werden. Im Hinblick auf eine vereinfachte Aufreinigung ist es allerdings bevorzugt, dass ein O-Arylthiocarbamat der allgemeinen Formel (II) pro Verfahrensdurchführung eingesetzt wird. Das erfindungsgemäße Verfahren beruht auf der Verwendung elektrischer Energie anstelle von thermischer Energie zur Führung der Umlagerungsreaktion - die Umlagerung wird elektrochemisch induziert. Die Durchführung der Reaktion unter elektrochemischen Bedingungen erlaubt überraschenderweise eine Absenkung der sonst üblichen Reaktionstemperatur von 5200 °C auf Raumtemperatur (25 °C). Aufgrund dieser milden Bedingungen können mit diesem Verfahren die sonst üblichen Nebenreaktionen vermieden und quantitative Selektivitäten erreicht werden, was wiederum durch den Wegfall von Nebenprodukten die Aufreinigung des Produkts extrem vereinfacht. Im Gegensatz zu den eingangs dargelegten Ansätzen ist für das erfindungsgemäße Verfahren kein teurer Katalysator erforderlich, wodurch die Aufreinigung deutlich erleichtert wird. Der Versuchsaufbau gestaltet sich denkbar einfach: Es wird lediglich eine ungeteilte elektrochemische Batchzelle bzw. eine Durchflusszelle und ein kostengünstiges Netzteil benötigt.
Die Notwendigkeit zur Verwendung der generell üblichen Leitsalzadditive fällt zumindest beim Betrieb im Durchflussmodus weg.
In einer Ausführungsform des Verfahren zur Herstellung von 5-Arylthiocarbamaten erfolgt die elektrochemisch induzierte Umlagerung eines O-Arylthiocarbamats der allgemeinen Formel (II) zu einem S-Arylthiocarbamat der allgemeinen Formel (I) in Lösung, wobei die Lösung ein Lö sungsmittel umfasst, welches bevorzugt ausgewählt ist aus der Gruppe der halogenierten oder perhalogenierten Alkanole, weiter bevorzugt aus der Gruppe der halogenierten oder perhalogenierten C1- bis C10-Alkanole, weiter bevorzugt aus der Gruppe der halogenierten oder perhalogenierten C2- bis C5-Alkanmonoole, wobei die C1- bis C10-Alkylketten bzw. die C2- bis C5- Alkylketten jeweils verzweigt oder unverzweigt sind und wobei die Halogenatome ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Fluoratom, Chloratom, Bromatom, lodatom, weiter bevorzugt aus Fluoratom und Chloratom, weiter bevorzugt eine Perfluorierung vorliegt. Unter dem Begriff„Perhalogenierung“ bzw.„Perfluorierung“ ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verstehen, dass an allen C-Atomen, welche keine Hydroxylgruppe tragen, die angebundenen Wasserstoffatome durch Halogen- bzw. Fluoratome ersetzt sind; das C-Atom, welches eine Hydroxylgruppe trägt, ist nicht halogeniert bzw. nicht fluoriert, d.h. kein Halogen- bzw. Fluoratom befindet sich in geminaler Position zur Hydroxylgruppe. In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung von S-Arylthiocarbamaten ist das Lösungsmittel ausgewählt aus der Gruppe von 1 ,1 ,1 ,3,3,3-Hexafluor-2-propanol (HFIP), 2,2,2-Trifluorethanol (TFE), 2-Fluorethanol, 2,2-Difluorethanol, 1 ,1 ,1 ,3,3,3-Hexafluor-2-(trifluormethyl)propan-2-ol, 2,2,3,3,3-Pentafluor-1-propanol, 2,2,2-Trichlorethanol und 1 ,1 ,1 ,3,3,3-Hexafluor-2-methyl-2- propanol, weiter bevorzugt umfasst das Lösungsmittel mindestens HFIP oder TFE, weiter bevorzugt mindestens HFIP. Diese halogenierten oder perhalogenierten Alkanole werden allein oder als Mischung von zwei oder mehr dieser Lösungsmittel eingesetzt.
In einer Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung von 5-Arylthiocarbamaten wird das O- Arylthiocarbamat der allgemeinen Formel (II) in einer Konzentration von 0,001 bis 5 mol , bevorzugt 0,01 bis 1 mol , weiter bevorzugt 0,01 bis 0,5 mol , weiter bevorzugt 0,02 bis 0,2 mol , in der Lösung eingesetzt.
Gemäß einer Ausführungsform besteht die Lösung zu mindestens 95 Gewichts-%, bevorzugt zu mindestens 98 Gewichts-%, weiter bevorzugt zu 99 Gewichts-%, weiter bevorzugt zu 99,8 Gewichts-%, weiter bevorzugt zu 100 Gewichts-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Lösung, aus dem oben genannten Lösungsmittel, insbesondere dem/den Lösungsmittel(n) ausgewählt aus der Gruppe der halogenierten oder perhalogenierten Alkanole und dem darin gelösten OArylthiocarbamat der allgemeinen Formel (II), d.h. es sind keine weitere Stoffe wie beispielsweise Katalysatoren enthalten.
Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung von 5-Arylthiocarbamaten umfasst die Lösung zusätzlich zum oben genannten Lösungsmittel aus der Gruppe der halogenier- ten oder perhalogenierten Alkanole mindestens ein weiteres organisches Lösungsmittel, wobei das weitere organische Lösungsmittel bevorzugt einen logKow im Bereich von -1 ,5 bis +1 ,5, aufweist; weiter bevorzugt aus der Gruppe bestehend aus Methanol (logKow -0,82), Ethanol (logKow -0.31 ), 1-Propanol (logKow 0.25), 2-Propanol (logKow 0.05), Acetonitril (logKow -0,34), Dichlormethan (logKow + 1 ,25), L/,/V-Dimethylformamid (logKow -1 .01 ), Dimethylsulfoxid (logKow - 1.35), Ethylacetat (logKow 0.73) und Tetrahydrofuran (logKow 0.46) (Alle logKow-Daten sind folgender Quelle entnommen: https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov, Stand 07. September 2018). Das weitere organische Lösungsmittel wird allein oder als Mischung von zwei oder mehr der weite ren organischen Lösungsmittel eingesetzt. Gemäß einer Ausführungsform besteht die Lösung zu mindestens 95 Gewichts-%, bevorzugt zu mindestens 98 Gewichts-%, weiter bevorzugt zu 99 Gewichts-%, weiter bevorzugt zu 99,8 Gewichts-%, weiter bevorzugt zu 100 Gewichts-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Lösung, aus dem oben genannten Lösungsmittel, insbesondere dem/den Lösungsmittel(n) ausgewählt aus der Gruppe der halogenierten oder perhalogenierten Alkanole und dem/den oben beschriebenen weiteren organischen Lösungs- mittel(n), sowie dem gelösten OArylthiocarbamat der allgemeinen Formel (II), d.h. es sind keine weiteren Stoffe wie beispielsweise Katalysatoren enthalten.
Die Lösung kann wasserfrei sein, überraschenderweise wird aber ein gewisser Gehalt an Was ser toleriert, ohne dass sich Auswirkungen auf die Effizienz etc. der Reaktion ergeben. Insbe sondere kann die Lösung einen Wassergehalt von bis zu 10.000 Gewichts-ppm, bevorzugt von bis zu 1.000 Gewichts-ppm, weiter bevorzugt von bis zu 500 Gewichts-ppm, weiter bevorzugt von bis zu 100 Gewichts-ppm, aufweisen, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Lösung. Gemäß einer Ausführungsform besteht die Lösung nur aus dem oben genannten Lösungsmit- tel, insbesondere dem/den Lösungsmittel(n) ausgewählt aus der Gruppe der halogenierten oder perhalogenierten Alkanole und dem/den oben beschriebenen weiteren organischen Lösungs mittelin), sowie dem gelösten O-Arylthiocarbamat der allgemeinen Formel (II), d.h. es sind keine weitere Stoffe wie beispielsweise Katalysatoren enthalten, und die Lösung weist gegebenenfalls einen Wassergehalt von bis zu 10.000 Gewichts-ppm, bevorzugt von bis zu 1.000 Gewichts- ppm, weiter bevorzugt von bis zu 500 Gewichts-ppm, weiter bevorzugt von bis zu
100 Gewichts-ppm, auf, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Lösung.
Die Umlagerung vom O-Arylthiocarbamat zum S-Arylthiocarbamat ist elektrochemisch induziert, wobei in einer Ausführungsform die elektrochemisch induzierte Umlagerung bevorzugt bei einer Stromdichte im Bereich von 0,1 bis 2000 mA cm 2, weiter bevorzugt im Bereich von 1 bis 500 mA cm 2, weiter bevorzugt im Bereich von 5 bis 100 mA cnr2 erfolgt.
Die elektrochemisch induzierte Umlagerung erfolgt unter Verwendung einer Anode, welche be- vorzugt entweder ein Edelmetall und/oder ein Material basierend auf Kohlenstoff umfasst, wei ter bevorzugt aus Edelmetall und/oder einem Material basierend auf Kohlenstoff besteht, wobei die Anode weiter bevorzugt ein Material umfasst, welches aus der Gruppe bestehend aus Gra- phit, Glaskohlenstoff, Bor-dotierter Diamant und Platin, ausgewählt ist, weiter bevorzugt aus einem Material, welches aus der Gruppe bestehend aus Graphit, Glaskohlenstoff, Bor-dotierter Diamant und Platin ausgewählt ist, besteht. Die Formulierung„die Anode umfasst ein Material“ bedeutet, dass mindestens 90 Gewichts-%, bevorzugt mindestens 95 Gewichts-%, weiter be vorzugt mindestens 98 Gewichts-% der Anode aus diesem Material bestehen, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Anode. Das Anodenmaterial liegt allein oder als Mischung von zwei oder mehr Anodenmaterialien vor. Die elektrochemisch induzierte Umlagerung erfolgt weiterhin unter Verwendung einer Kathode, welche bevorzugt ein Metall umfasst, welches weiter bevor- zugt ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Platin, Edelstahl und Nickel, weiter bevorzugt aus einem Metall besteht, welches ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Platin, Edelstahl und Nickel. Die Formulierung„die Kathode umfasst ein Metall“ bedeutet, dass mindestens 90 Gewichts-%, bevorzugt mindestens 95 Gewichts-%, weiter bevorzugt mindestens 98 Gewichts-% der Kathode aus diesem Metall bestehen, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Kathode. Das Kathodenmetall liegt allein oder als Mischung von zwei oder mehr Metallen vor.
Gemäß einer Ausführungsform des Verfahren zur Herstellung von S-Arylthiocarbamaten erfolgt die elektrochemisch induzierte Umlagerung bei einer Außentemperatur im Bereich von 5 °C bis einschließlich der Siedetemperatur der Lösung bzw. des Lösungsmittels, bevorzugt im Bereich von 15 °C bis einschließlich der Siedetemperatur der Lösung bzw. des Lösungsmittels, weiter bevorzugt im Bereich von 5 bis 70 °C, weiter bevorzugt im Bereich von 6 bis 60°C, weiter bevorzugt im Bereich von 10 bis 50 °C, weiter bevorzugt im Bereich von 15 bis 30°C, erfolgt. Der Begriff„Außentemperatur“ meint hierbei die Temperatur des Raumes, welcher die für das Verfahren eingesetzte Apparatur umgibt. Die Temperatur der Lösung entspricht der Außentempe ratur ±10°C und ist in jedem Fall < der Siedetemperatur der Lösung bzw. des Lösungsmittels.
Gemäß einer Ausführungsform wird das Verfahren zur Herstellung von 5-Arylthiocarbamaten bzw. die elektrochemisch induzierte Umlagerung diskontinuierlich, beispielsweise im Batch- Betrieb, durchgeführt, in einer alternativen Ausführungsform wird das Verfahren kontinuierlich, beispielsweise im Durchfluss-Betrieb, durchgeführt. Der kontinuierliche bzw. Durchfluss-Betrieb bietet den Vorteil, dass auf den Einsatz von Leitsalz(en) verzichtet werden kann, d.h. in einer Ausführungsform des Verfahrens im Durchfluss-Betrieb wird kein Leitsalz eingesetzt. Ein Leitsalz ist ein Additiv, welches der Reaktionslösung zugesetzt wird und während der Elektrolyse den Ladungstransport übernimmt, wobei es den Ohmschen Widerstand der Lösung stark ver ringert und so den elektrischen Schaltkreis schließt. Es nimmt nicht an den Elektrodenreaktionen teil. Im Batch-Betrieb wird in einer Ausführungsform Leitsalz eingesetzt. Leitsalze sind dem Fachmann bekannt[7] und sind beispielsweise Alkylammoniumsalze oder Imidazoliumsalze (beispielsweise Perchlorate), sowie Alkalimetallsalze des Typs AX und Erdalkalimetallsalze des Typs BX2 (A = Li+, Na+, K+, Rb+, Cs+; B = Mg2+, Ca2+, Sr2+, Ba2+; X = Fluorid F-, Perchlorat CIO4 , Tetrafluoroborat BF4 , Hexafluorophosphat PF6-, Methylsulfat CH3OSO3 , Ethylsulfat CH3CH2OSO3·, Trifluormethansulfonat CF3SO3·, Bis(trifluoromethan)sulfonimid (CF3S03)2N-, Tosylat 4-CH3-C6H4SO3 )· Des Weiteren können zur Gewährleistung der ionischen Leitfähigkeit Brenstedt-Säuren mit anodisch stabilen konjugierten Basen wie Schwefelsäure, Trifluormethan- sulfonsäure, ^/a-Toluolsulfonsäure und Trifluoressigsäure eingesetzt werden. Das jeweilige Leitsalz wird allein oder als Mischung von zwei oder mehr Leitsalzen eingesetzt.
Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens, bei welchem das Verfahren im diskontinuierlichen bzw. im Batch-Betrieb durchgeführt wird, besteht die Lösung nur aus dem oben genannten Lösungsmittel, insbesondere dem/den Lösungsmittel(n) ausgewählt aus der Gruppe der halogenierten oder perhalogenierten Alkanole, gegebenenfalls dem/den oben beschriebenen weiteren organischen Lösungsmittel(n), dem gelösten <3-Arylthiocarbamat der allgemeinen Formel (II), und einem (oder mehreren) Leitsalz(en), d.h. es sind keine weitere Stoffe wie bei spielsweise Katalysatoren enthalten, und die Lösung weist gegebenenfalls einen Wassergehalt von bis zu 10.000 Gewichts-ppm, bevorzugt von bis zu 1.000 Gewichts-ppm, weiter bevorzugt von bis zu 500 Gewichts-ppm, weiter bevorzugt von bis zu 100 Gewichts-ppm, auf, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Lösung. Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens, bei welchem das Verfahren im kontinuierlichen bzw. im Durchfluss-Betrieb durchgeführt wird, be steht die Lösung nur aus dem oben genannten Lösungsmittel, insbesondere dem/den Lösungsmitteln) ausgewählt aus der Gruppe der halogenierten oder perhalogenierten Alkanole, gegebenenfalls dem/den oben beschriebenen weiteren organischen Lösungsmittel(n), und dem gelösten O-Arylthiocarbamat der allgemeinen Formel (II), d.h. es sind keine weitere Stoffe wie beispielsweise Leitsalze oder Katalysatoren enthalten, und die Lösung weist gegebenenfalls einen Wassergehalt von bis zu 10.000 Gewichts-ppm, bevorzugt von bis zu 1.000 Gewichts- ppm, weiter bevorzugt von bis zu 500 Gewichts-ppm, weiter bevorzugt von bis zu
100 Gewichts-ppm, auf, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Lösung.
In einer Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung von S-Arylthiocarbamaten sind R2, R3 des 5-Arylthiocarbamats der allgemeinen Formel (I) bzw. des eingesetzten O-Arylthiocarbamats der allgemeinen Formel (II) jeweils unabhängig voneinander ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus verzweigter oder unverzweigter C1- bis C10-Alkylgruppe. In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung von S-Arylthiocarbamaten sind die Reste R2 und R3 des S-Arylthiocarbamats der allgemeinen Formel (I) bzw. des eingesetzten OArylthio- carbamats der allgemeinen Formel (II) gleich und ausgewählt aus der Gruppe der verzweigten oder unverzweigten C1- bis C10-Alkylgruppen, bevorzugt aus der Gruppe der unverzweigten C1 - bis C5-Alkylgruppen, weiter bevorzugt sind R2, R3 beide eine Methyl- oder beide eine Ethyl- Gruppe.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens ist n 1 oder 2 und/oder m ist 1.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung von S-Arylthio- carbamaten ist/sind der/die Rest(e) R1 ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Halogena tom (Fluor, Chlor, Brom, lod, bevorzugt Fluor oder Chlor), verzweigter oder unverzweigter C1- bis C10-Alkoxygruppe, verzweigter oder unverzweigter C1 - bis C10- Alkyl-S-gruppe, verzweig ter oder unverzweigter C1- bis C10-Alkylgruppe, verzweigter oder unverzweigter C1 - bis C10- Alkylengruppe, mono oder di(C1 - bis C10-Alkyl)amingruppe, verzweigter oder unverzweigter C1 - bis C5-Alkyl-C(=0)-NH-Gruppe, verzweigter oder unverzweigter C1 - bis C5-Alkyl-0-C(=0)- Gruppe, C3- bis C10-Cycloalkylgruppe, C3- bis C10-Heterocycloalkylgruppe, C6- bis C12- Arylgruppe; C6- bis C12-Aryloxygruppe, und C5- bis C1 1 -Heteroarylgruppe, wobei die C3- bis C10-Cycloalkylgruppe, C3- bis C10-Heterocycloalkylgruppe, C6- bis C12-Arylgruppe, C6- bis C12-Aryloxygruppe oder C5- bis C1 1 -Heteroarylgruppe ein oder mehrere Ringsysteme umfasst, welche kondensiert oder separiert sind.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung von 5-Arylthiocar- bamaten ist/sind der/die Rest(e) R1 ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus verzweigter oder unverzweigter C1 - bis C10-Alkoxygruppe, verzweigter oder unverzweigter C1- bis C10- Alkyl-S-gruppe, verzweigter oder unverzweigter C1 - bis C10-Alkylgruppe, verzweigter oder un verzweigter C1- bis C10-Alkylengruppe, mono oder di(C1 - bis C10-Alkyl)amingruppe, verzweig ter oder unverzweigter C1- bis C5-Alkyl-C(=0)-NH-Gruppe, C3- bis C10-Cycloalkylgruppe und C6- bis C12-Aryloxygruppe, wobei die C3- bis C10-Cycloalkylgruppe, C6- bis C12-Arylgruppe, C6- bis C12-Aryloxygruppe ein oder mehrere Ringsysteme umfasst, welche kondensiert oder separiert sind.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von S-Arylthiocarbamaten ermöglicht es, dass die 5-Arylthiocarbamate der allgemeinen Formel (I) in einer Ausbeute von > 80 %, bevor zugt von s 85 %, weiter bevorzugt ä 90 %, weiter bevorzugt ä 95 %, erhalten werden, jeweils bezogen auf die Menge an eingesetztem OArylthiocarbamat. Die Erfindung betrifft weiterhin S-Arylthiocarbamate der allgemeinen Formel (I)
Figure imgf000012_0001
, wobei R1, R2, R3, n und m die gleiche Bedeutung haben wie im voranstehenden Text angege- ben, hergestellt oder herstellbar nach dem voranstehend beschriebenen Verfahren.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein S-Arylthiocarbamat der Formel (la)
Figure imgf000012_0002
Die Erfindung betrifft weiterhin ein S-Arylthiocarbamat der Formel (Ib)
Figure imgf000012_0003
Die Erfindung betrifft weiterhin ein S-Arylthiocarbamat der Formel (Ic)
Figure imgf000012_0004
Die Erfindung betrifft weiterhin ein S-Arylthiocarbamat der Formel (Id)
Figure imgf000012_0005
Die nachfolgenden Beispiele dienen der Veranschaulichung der Erfindung, ohne sie darauf zu beschränken.
BEISPIELE
1. Variante 1 : Durchführung im Batchmodus
Eine Lösung von O-Arylthiocarbamat (1.0 mmol) und Tetrabutylammoniumperchlorat (0.34 g,
1.0 mmol) in 10 ml 1 ,1 ,1 ,3,3,3-Hexafluoroisopropanol (HFIP) wurde in einer ungeteilten Zelle bei Raumtemperatur unter galvanostatischen Bedingungen (i = 10 mA, wobei„i“ die Stärke des angelegten Stroms ist) und unter Rühren elektrolysiert. Hierbei wurde RVC (poröser glasartiger Kohlenstoff; reticulated vitreous carbon, Höhe: 50 mm, Breite: 10 mm, Tiefe: 5 mm, Eintauchtie fe: 10 mm) als Anode und ein Platindraht (Durchmesser: 0.5 mm) als Kathode verwendet. Nach vollendeter Elektrolyse wurde die RVC-Elektrode mit etwas HFIP abgespült und die Reaktions- lösung mit der Spüllösung vereinigt. Anschließend wurde HFIP abdestilliert (Wiederverwen dung) und der feste Rückstand in 20 ml Ethylacetat gelöst. Das Leitsalz wurde durch Zugabe von 10 ml /T-Heptan und Kühlung auf -18 °C auskristallisiert und durch Filtration zurückgewon nen (Wiederverwendung). Die Lösungsmittel wurden unter vermindertem Druck entfernt und der feste Rückstand im Vakuum getrocknet. Bei Bedarf wurden die Produkte weiter aufgereinigt. Je nach Verbindung eigneten sich hierfür die Umkristallisation aus Wasser/Ethanol oder aus n- Heptan/Ethylacetat.
In Tabelle 1 sind die bisher untersuchten Edukte und Produkte mit den entsprechenden isolier ten Produktausbeuten gezeigt, sowie der wie folgt bestimmte TON-Wert in Klammern:
TON = Anzahl umgesetzter Moleküle / Anzahl transferierter Elektronen („turnover number“).
Da die Reaktion unter Verwendung katalytischer Mengen an Ladung abläuft, wurde der TON- Wert als Maß für die Effizienz der Reaktion definiert. Diese Werte wurden jeweils aus der trans ferierten elektrischen Ladung und der isolierten Ausbeute bestimmt. Per Gaschromatographie konnten in keiner der untersuchten Reaktionen, mit Ausnahme der Beispiele mit Vinyl- bzw. Dimethylaminosubstituenten, unerwünschte Nebenprodukte nachgewiesen werden, d.h. die S- Arylthiocarbamate wurden ohne Nebenprodukte erhalten. Tabelle 1
Produktspektrum der elektrochemischen O-S-Umlagerung (Prozentangaben beziehen sich auf die isolierten Ausbeuten des jeweiligen Produktes in Gewichts-%, Wert in Klammern: TON)
Figure imgf000014_0001
Figure imgf000015_0001
Figure imgf000016_0001
Figure imgf000017_0001
*Da in diesem Beispiel der Umsatz bei Raumtemperatur nur sehr langsam verlief, wurde die Reaktion bei Siedetemperatur durchgeführt.
2. Variante 2: Durchführung im Durchflussmodus
Zur Durchführung der Reaktion im Durchflussmodus wurde die in Abbildung 1 gezeigte Sand wichzelle verwendet, bei der Anode und Kathode aufeinander lagen und durch einen Teflonspacer (Dicke des Spacers: 1 10 pm) voneinander getrennt waren. Eine Ausfräsung im Spacer (3 x 0,3 cm) diente zusammen mit den beiden Elektroden als Reaktionskanal, an dessen Enden sich jeweils der Ein- und Auslass für die Reaktionslösung befanden. Die Lösung wurde mit Hilfe einer HPLC-Pumpe mit einer Flussgeschwindigkeit von 1 ml min 1 durch das Reaktionsgefäß befördert (hierbei eignen sich prinzipiell auch einfachere Pumpenmodelle). Die Reaktion wurde bei Raumtemperatur (25 °C), bei konstanter Stromdichte (j = 19.9 mA cm-2, wobei ,j“ die Stärke der angelegten Stromdichte ist), einer Eduktkonzentration von 70 mM in HFIP und ohne Zusatz von Leitsalz durchgeführt (Kathode: Platinblech, Anode: Glaskohlenstoff). Nach beendeter Reaktion wurde das Lösungsmittel durch Destillation zurückgewonnen (Wiederverwendung). Nach Trocknung im Vakuum wurde das Umlagerungsprodukt ohne weitere Aufreinigung in analytischer Reinheit erhalten.
Für die exemplarische Umsetzung
Figure imgf000018_0001
ergab sich eine quantitative Ausbeute.
3. Resultat
Wie aus den Beispielen 1 . und insbesondere 2. ersichtlich, war die elektrochemische Umlagerung überraschenderweise bereits bei Raumtemperatur (25°C) mit ausreichender Ausbeute möglich, wodurch störende thermische Nebenreaktionen vermieden werden konnten. Es war möglich, vollständig auf Katalysatoren und, zumindest im Durchflussmodus, vollständig auf den Zusatz von Additiven wie Leitsalzen zu verzichten. Es wurde anhand einer Reihe von Beispie len gezeigt, dass durch die elektrochemische Umlagerung aus O-Arylthiocarbamaten die entsprechenden S-Arylthiocarbamate in Ausbeuten von mehr als 90 Gewichts-%, jeweils bezogen auf das eingesetzte Edukt, erhalten werden können. Dadurch, dass auf den Einsatz von Katalysatoren und Additiven verzichtet werden konnte und dass in den meisten Fällen keine Nebenprodukte entstehen, gestaltete sich die Aufarbeitung als äußerst simpel, da keinerlei aufwendi ge Trennung erfolgen musste. Im Fall der Elektrolyse im Durchflussmodus war die Abtrennung des Lösungsmittels bereits ausreichend, um das Produkt in analytischer Reinheit zu erhalten. Beschreibung der Abbildung
Abb. 1 : zeigt die verwendete elektrochemische Zelle für die Durchführung der O-S-
Umlagerung im Durchflussmodus. (A) Oberseite der Aluminiumhalterung, (B) Teflon-Block, (C) Platinkathode, (D) Teflonspacer, (E) Glaskohlenstoffanode, (F) Edelstahlblech als Stromsammler, (G) Teflonschiene, (H) Unterseite der Aluminiumhalterung.
Angeführte Literatur
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Claims

Ansprüche
1 . Verfahren zur Herstellung von S-Arylthiocarbamaten der allgemeinen Formel (I)
Figure imgf000020_0001
, wobei
R1 ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Wasserstoffatom, Halogenatom
(Fluor, Chlor, Brom, lod, bevorzugt Fluor oder Chlor), verzweigter oder unver zweigter C1 - bis C10-Alkoxygruppe, verzweigter oder unverzweigter C1 - bis C10- Alkyl-S-gruppe, verzweigter oder unverzweigter C1 - bis C10-Alkylgruppe, ver zweigter oder unverzweigter C1 - bis C10-Alkylengruppe, mono oder di(C1 - bis C10-Alkyl)amin-Gruppe, verzweigter oder unverzweigter C1 - bis C5-Alkyl-C(=0)- NH-Gruppe, verzweigter oder unverzweigter C1 - bis C5-Alkyl-0-C(=0)-Gruppe, C3- bis C10-Cycloalkylgruppe, C3- bis C10-Heterocycloalkylgruppe, C6- bis C12- Arylgruppe; C6- bis C12-Aryloxygruppe, und C5- bis C1 1 -Heteroarylgruppe, wo bei die C3- bis C10-Cycloalkylgruppe, C3- bis C10-Heterocycloalkylgruppe, C6- bis C12-Arylgruppe, C6- bis C12-Aryloxygruppe oder C5- bis C1 1 - Heteroarylgruppe ein oder mehrere Ringsysteme umfasst, welche kondensiert oder separiert sind;
R2, R3 jeweils unabhängig voneinander ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus verzweigter oder unverzweigter C1 - bis C10-Alkylgruppe;
n eine ganze Zahl im Bereich von 1 bis 5 ist, wobei bei n>2 die Reste R1 jeweils unabhängig voneinander aus der Gruppe von R1 ausgewählt sind und optional zwei oder mehr R1 miteinander eine C1 - bis C8-Heterocycloalkylgruppe bilden; und
m 1 oder 2 ist; wobei bei m = 2 n eine ganze Zahl im Bereich von 1 bis 4 ist;
durch elektrochemisch induzierte Umlagerung eines O-Arylthiocarbamats der allgemeinen Formel (II),
Figure imgf000020_0002
wobei R1, R2, R3, n und m die gleiche Bedeutung haben wie bei der allgemeinen Formel (!)
2. Verfahren zur Herstellung von 5-Arylthiocarbamaten gemäß Anspruch 1 , wobei die elekt- rochemisch induzierte Umlagerung eines O-Arylthiocarbamats der allgemeinen Formel (II) zu einem 5-Arylthiocarbamat der allgemeinen Formel (I) in Lösung erfolgt, wobei die Lö sung ein Lösungsmittel umfasst, welches ausgewählt ist aus der Gruppe der halogenier ten oder perhalogenierten Alkanole, wobei die Halogenatome ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Fluoratom, Chloratom, Bromatom und lodatom.
3. Verfahren zur Herstellung von 5-Arylthiocarbamaten gemäß Anspruch 2, wobei die Lö sung mindestens ein weiteres organisches Lösungsmittel umfasst.
4. Verfahren zur Herstellung von 5-Arylthiocarbamaten gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die elektrochemisch induzierte Umlagerung bei einer Stromdichte im Bereich von 0,1 bis 2000 mA cnr2 erfolgt.
5. Verfahren zur Herstellung von 5-Arylthiocarbamaten gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die elektrochemisch induzierte Umlagerung unter Verwendung einer Anode erfolgt, welche entweder ein Edelmetall und/oder ein Material basierend auf Kohlenstoff umfasst und/oder unter Verwendung einer Kathode, welche ein Metall umfasst, welches ausge wählt ist aus der Gruppe bestehend aus Platin, Edelstahl und Nickel.
6. Verfahren zur Herstellung von 5-Arylthiocarbamaten gemäß einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei die elektrochemisch induzierte Umlagerung bei einer Außentemperatur im Bereich von 5 °C bis einschließlich der Siedetemperatur der Lösung bzw. des Lösungsmittels er folgt.
7. Verfahren zur Herstellung von 5-Arylthiocarbamaten gemäß einem der Ansprüche 2 bis 6, wobei das 0-Arylthiocarbamat der allgemeinen Formel (II) in einer Konzentration von 0,001 bis 5 mol M in der Lösung eingesetzt wird.
8. Verfahren zur Herstellung von S-Arylthiocarbamaten gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Reste R2 und R3 des S-Arylthiocarbamats der allgemeinen Formel (I) bzw. des eingesetzten O-Arylthiocarbamats der allgemeinen Formel (II) gleich sind und ausgewählt sind aus der Gruppe der verzweigten oder unverzweigten C1- bis C10-Alkylgruppen; und/oder wobei n 1 oder 2 ist und/oder m 1 ist; und/oder wobei der/die Rest(e) R1 ausge- wählt ist/sind aus der Gruppe bestehend aus verzweigter oder unverzweigter C1- bis C10- Alkoxygruppe, verzweigter oder unverzweigter C1- bis C10-Alkyl-S-gruppe, verzweigter oder unverzweigter C1 - bis C10-Alkylgruppe, verzweigter oder unverzweigter C1- bis C10-Alkylengruppe, mono oder di(C1 - bis C10-Alkyl)amin-Gruppe, verzweigter oder un- verzweigter C1- bis C5-Alkyl-C(=0)-NH-Gruppe, C3- bis C10-Cycloalkylgruppe und C6- bis C12-Aryloxygruppe, wobei die C3- bis C10-Cycloalkylgruppe, C6- bis C12-Arylgruppe, C6- bis C12-Aryloxygruppe ein oder mehrere Ringsysteme umfasst, welche kondensiert oder separiert sind.
PCT/EP2019/074405 2018-09-13 2019-09-12 Elektrochemische synthese von s-arylthiocarbamaten WO2020053353A1 (de)

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