CH383389A - Verfahren zur Herstellung von chlorsubstituierten stickstoffhaltigen Heterocyclen - Google Patents

Description

  
 



  Verfahren zur Herstellung von chlorsubstituierten stickstoffhaltigen Heterocyclen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von chlorhaltigen Verbindungen der   1,3 ,4-Thia-    diazol-,   1,3-Benzthiazol-,      1,3-Benzoxazol- und    Pyrimidinreihe, deren Chloratom   bzw. -atome    in Nachbarstellung zum Ringstickstoff steht.



   Stickstoffhaltige Heterocyclen, welche in a-Stellung zum Ringstickstoff ein Chloratom enthalten, wurden bisher aus den entsprechenden Hydroxyverbindungen mit starken Chlorierungsmitteln, wie Phosphorpentachlorid, Phosphoroxychlorid oder Phosphortrichlorid, hergestellt. Ferner ist es bekannt, sie aus entsprechenden Aminoverbindungen durch Einwirkung von salpetriger Säure in Gegenwart von   Chlorionen    zu erhalten. Diese   Hydroxy- bzw.    Aminoverbindungen sind aber nicht sehr einfach zugänglich; ausserdem sind die bisherigen Verfahren umständlich und geben die Halogenverbindungen nur in mässigen Ausbeuten.



   Es wurde gefunden, dass man chlorhaltige Verbindungen der   1,3, 4-Thiadiazol-,      1, 3-Benzthiazol-,      1,3-Benzoxazol- und    der Pyrimidinreihe, deren Chloratom   bzw. -atome    dem Ringstickstoff benachbart ist (sind), erhält, wenn man die entsprechenden Mercaptoverbindungen mit Phosgen umsetzt.



   Der Verlauf der Reaktion war überraschend, da es bekannt ist, dass man bei der Einwirkung von Phosgen auf Mercaptoverbindungen der Imidazolreihe Diimidazoldisulfide erhält.



   Die für das Verfahren als Ausgangsstoffe dienenden Verbindungen sind Mercaptoverbindungen der   1,3,4-Thiadiazol-,      1,3-Benzthiazol-,    1, 3-Benzoxazolund Pyrimidinreihe, deren Mercaptogruppe in a-Stellung zu einem Ringstickstoff steht, die also ringförmig gebunden die Gruppierung
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 einmal oder zweimal enthalten. Verbindungen dieser Art sind z. B.   



   2-Mercaptothiadiazol-(1,3,4),
2,5-Dimercaptothiadiazol-(1,3,4),   
2-Mercaptobenzthiazol,
2-Mercapto-6-methoxybenzthiazol,
2-Mercaptobenzoxazol,
2-Mercapto-5-chlorbenzoxazol,
2-Mercaptopyrimidin,   
4-Mercaptopyrimidin,
2-Mercapto-4, 6-dimethylpyrimidin,   
2,4-Dimercaptopyrimidin.



   Diese Mercaptoverbindungen werden vorteilhaft in Gegenwart von Lösungs- oder Verdünnungsmitteln mit Phosgen umgesetzt. Als Lösungs- oder Verdünnungsmittel kommen inerte organische Medien in Betracht, vorzugsweise aliphatische oder aromatische Kohlenwasserstoffe, aliphatische oder aromatische Halogenkohlenwasserstoffe oder Äther, beispielsweise Benzol, Toluol, Xylol, Ligroin, Chlorbenzol, Chloroform, Tetrahydrofuran, Dioxan. Der Siedebereich dieser Lösungsmittel soll zwischen etwa 35 und 2500 C liegen. Die Mengenverhältnisse zwischen Lösungsmittel und Mercaptoverbindung können in weiten Grenzen schwanken, z. B. zwischen   2:1    und 15 : 1.



   Die Umsetzung kann bei Raumtemperatur oder bei erhöhter Temperatur, z. B. bei Siedetemperatur des gewählten Lösungsmittels, vorgenommen werden.



   Mercaptoverbindung und Phosgen werden zweckmässig in etwa äquivalenten Mengen angewendet; im  allgemeinen wird ein geringer Phosgenüberschuss verwendet.



   Die Mercaptoverbindung bildet mit Phosgen zunächst ein loses (leicht zurückspaltbares) Addukt, das in manchen Fällen isoliert werden kann, dessen Isolierung aber weder nötig noch vorteilhaft ist. Dieses Zwischenprodukt zerfällt dann unter Abgabe von Kohlenoxysulfid und Chlorwasserstoff in die gewünschte Chlorverbindung. Der Zerfall des Zwischenproduktes wird zweckmässig durch Katalysatoren   undfoder    durch Erwärmen beschleunigt; beispielsweise sind als Katalysatoren N-substituierte Säureamide niederer Carbonsäuren, wie Dimethylformamid, N,N'-Di-methylacetamid, oder N-substituierte cyclische Carbonsäureamide, wie N-Methylpyrrolidon, wirksam. Die zugrunde liegenden Carbonsäuren enthalten im allgemeinen 1 bis 6 C-Atome. Diese Katalysatoren werden in der Regel in einer Menge von etwa 0,2 bis 0,5   Ges. %    zugegeben.

   Eine grössere Menge schadet jedoch nicht.



   Die Reaktion kann für das Beispiel des 2-Mercaptobenzthiazols wie folgt formuliert werden:
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Die gemäss der Erfindung erhältlichen Verbindungen sind wertvolle Zwischenprodukte, z. B. für die Herstellung von Farbstoffen.



   Zur Durchführung des Verfahrens kann man Phosgen auf die Mercaptoverbindung leiten und einwirken lassen; zweckmässig ist es jedoch, das Phosgen in eine Suspension oder Lösung der Mercaptoverbindung einzuleiten oder in die Mercaptoverbindung in eine Phosgenlösung einzutragen. Wenn man das Phosgen in die Lösung oder Suspension der Mercaptoverbindung einleitet, so ist es vorteilhaft, die Umsetzung bei der Siedetemperatur des betreffenden Lösungsmittels durchzuführen. Wenn man dagegen das Phosgen im Lösungsmittel vorgibt und die Mercaptoverbindung einträgt, ist es zweckmässig, zunächst bei Raumtemperatur oder tiefer, z. B.   bei - 100 C,    die Reaktionsteilnehmer zu mischen und anschliessend auf Siedetemperatur des Gemisches zu erhitzen, wobei man gegebenenfalls noch weiter Phosgen einleitet.



  Eine Erwärmung auf mehr als 2000 C ist jedoch nicht erforderlich. Die Reaktion läuft aber auch, allerdings langsam, in der Kälte, das heisst im Bereich von 0 bis   30" C,    ab.



   Im allgemeinen wird das Verfahren unter Atmosphärendruck ausgeführt. Man kann das Phosgen aber auch unter höherem Druck, z. B. 2 bis 3 atü, aufpressen oder die Reaktionsteilnehmer bei Raumtemperatur oder bei tieferer Temperatur mischen und dann etwa im Autoklaven erhitzen, wobei sich ein höherer Druck einstellt, der sich aus dem Dampfdruck des evtl. Lösungsmittels, des Phosgens und des als Umsetzungsprodukt entstehenden Kohlenoxysulfids ergibt. Da es für den Ablauf der Reaktion günstig ist, gebildetes Kohlenoxysulfid aus dem Reaktionsgemisch zu entfernen, wird die drucklose Ausführung bevorzugt.



   Wenn man niedere N-Alkylcarbonsäureamide als Katalysator zur Beschleunigung der Kohlenoxysulfidabspaltung zusetzt, so kann man diese katalytisch wirksamen Stoffe bereits von Anfang an zugeben; vielfach ist es jedoch vorteilhaft, zunächst die Reaktionsteilnehmer, das heisst die Mercaptoverbindung und das Phosgen, gegebenenfalls in einem Lösungsmittel, in der Kälte zu mischen und erst dann die katalytisch wirksamen Stoffe zuzusetzen. Erwärmen    der Lösung auf etwa 60 bis 100 C C beschleunigt die    Kohlenoxysulfidabspaltung. Die Aufarbeitung des Reaktionsgemisches kann durch Destillation, zweckmässig unter vermindertem Druck, erfolgen.



   In den nachfolgenden Beispielen sind unter Teilen Gewichtsteile zu verstehen.



   Beispiel I
Eine Mischung von 100 Teilen 2-Mercaptopyrimidin und 400 Teilen Dioxan wird zum Sieden unter Rückfluss erhitzt. Während 3 Stunden werden 100 Teile Phosgen eingeleitet. Dann lässt man das Gemisch unter Einleiten von Stickstoff erkalten und filtriert. Aus dem Filtrat wird das Lösungsmittel abdestilliert. Der Rückstand liefert bei der Destillation unter vermindertem Druck 76 Teile (74% der Theo  rie) 2-Chlorpyrimidin; Kp.10 = 75 bis 76 ( > C C; Fp. 63    bis 660 C.



   Gefunden: Cl   31,1%   
Berechnet für   C4H3N2Cl:      31,0%   
Beispiel 2
46 Teile 2-Mercapto-4-methylpyrimidin und 250 Teile Dioxan werden auf   1000 C    erhitzt und 4 Stun  den lang Phosgen eingeleitet. Dann wird wie in Beispiel 1 aufgearbeitet. Man erhält 35 Teile (74% der Theorie) 2-Chlor-4-methylpyrimidin ;   Kp.,    = 75 bis   79O C ;      Fp.47    bis   48  C.   



   Beispiel 3
In eine Lösung von 50 Teilen Phosgen in 320 Teilen Dioxan werden bei Raumtemperatur 50 Teile 2-Mercapto-4,6-dimethylpyrimidin eingetragen. Dann wird 1 Teil Dimethylformamid zugesetzt und das Gemisch unter Einleiten eines schwachen Phosgenstromes zum Sieden erhitzt (2 Stunden). Das Gemisch wird nach Beispiel 1 aufgearbeitet. Man erhält 43 Teile (84% der Theorie) 2-Chlor-4,6-dimethylpyrimidin;   Kr. 12      = 97    97 bis   99" C;    Fp. 29 bis   31"C.   



   Gefunden: Cl   25,2%   
Berechnet für   C0H7N2Cl:      24,9%   
Beispiel 4
In eine Mischung aus 2000 Teilen Chloroform, 668 Teilen 2-Mercaptobenzthiazol und 3 Teilen Dimethylformamid werden bei   Oo C    400 Teile Phosgen eingeleitet. Das Reaktionsgemisch wird 1 Stunde bei 0 bis   10     C gerührt und anschliessend die Temperatur langsam unter Einleiten von Phosgen auf 600 C gesteigert. Unter weiterem Einleiten eines schwachen Phosgenstromes wird 8 Stunden unter Rückfluss gekocht. Das Chloroform wird danach unter Normaldruck abgedampft und der Rückstand im Vakuum destilliert. Es werden 548 Teile   (81%    der Theorie) 2-Chlorbenzthiazol vom Siedepunkt   141"C/30    mm erhalten.



   Gefunden: S 18,5 % Cl 21,0 %
Berechnet für   C7H4NSCl:      18,85u      20,95%   
Beispiel 5   
Bei 0   C werden in eine Lösung von 99 Teilen    Phosgen und 1 Teil Dimethylformamid in 500 Teilen Chloroform 151 Teile 2-Mercaptobenzoxazol eingetragen. Es wird 1 Stunde bei 0 bis   lOoC    erwärmt.



  Nach achtstündigem Kochen unter Einleiten von Phosgen wird das Reaktionsgemisch durch Destillation aufgearbeitet. Man erhält in   83% iger    Ausbeute 2-Chlorbenzoxazol vom Siedepunkt   1050 C/32    mm und Schmelzpunkt von   4,5    C.



   Gefunden N   9,13%    Cl   22,8%   
Berechnet für   C7H4NOCl:      9,13%      22,2%   
Beispiel 6
In eine Lösung von 180 Teilen Phosgen und 400 Teilen Chloroform werden 60 Teile   2,5-Dimercapto-       1, 3, 4-thiadiazol    bei 20 bis   25O C    eingetragen. Das Gemisch wird 2 Stunden gerührt. Dann werden 2 Teile Dimethylformamid zugesetzt und weitere 48 Stunden bei Raumtemperatur gerührt. Nach Filtrieren wird das Lösungsmittel abdestilliert. Es werden als Rückstand 57 Teile   2,5-Dichlor-1,3,4-thiadiazol    vom Fp. 66 bis 680 C erhalten. Die Ausbeute beträgt 92% der Theorie. Das Produkt kann, wenn erforderlich, durch Wasserdampfdestillation gereinigt werden.



   Beispiel 7
In eine Lösung von 33 Teilen Phosgen in 200 Teilen Tetrahydrofuran werden 28 Teile 2-Mercaptopyrimidin eingetragen, wobei die Temperatur von    15 auf 23"C C steigt. Das Gemisch wird 5 Tage bei    Raumtemperatur gerührt und dann abgesaugt. Aus dem Filtrat wird das Lösungsmittel abdestilliert und der Rückstand einer Wasserdampfdestillation unterworfen, aus deren Destillat 9 Teile 2-Chlorpyrimidin vom Schmelzpunkt 64 bis   65O C    erhalten werden.   

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Verfahren zur Herstellung von Verbindungen der 1,3 ,4-Thiadiazol-, 1,3 -Benzthiazol-, 1,3-Benzoxazol- und Pyrimidinreihe, die ein- oder zweimal ein Chloratom als Substituenten in a-Stellung zu einem Ringstickstoffatom enthalten, dadurch gekennzeichnet, dass man entsprechende Mercaptoverbindungen mit Phosgen umsetzt.

   UNTERANSPRÜCHE 1. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass man die Umsetzung in einem inerten organischen Lösungs- oder Verdünnungsmittel durchführt.

   2. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass man als Katalysator ein N-dialkylsubstituiertes Carbonsäureamid zusetzt.