CH385847A - Verfahren zur Herstellung von Azathiacyclohexan-4,4-dioxyd - Google Patents

Description

      Verfahren    zur Herstellung von     Azathiacyclohexan-4,4-dioxyd       Es ist bekannt, dass man das     Azathiacyclohexan-          4,4-dioxyd    der Formel  
EMI0001.0005     
    auf sehr umständlichem Wege erhält, wenn man       N-Phenyl-tetrahydrothiazin    in seine     p-Nitrosoverbin-          dung    überführt und das     Azathiacyclohexan-4,4-          dioxyd    in bekannter Weise durch alkalische Behand  lung abspaltet.  



  Den Ausgangsstoff     gewinnt    man, indem man auf  Anilin z. B.     Bis-(ss-chloräthyl)-sulfon    oder     Divinyl-          sulfon    einwirken     lässt,    wobei allerdings Nebenpro  dukte entstehen.

   Das für dieses bekannte Verfahren  benötigte     Bis-(ss-chloräthyl)-sulfon    und auch das       Divinylsulfon    sind über das     Bis-(ss-hydroxyäthyl)-          sulfon        zugänglich.    Andere am Stickstoff     substituierte          Tetrahydrothiazindioxydderivate    gewinnt man ganz  allgemein aus primären Aminen durch Umsetzen mit       Bis-(ss-chloräthyl)-sulfid    und anschliessende Oxyda  tion des Schwefelatoms oder aus primären Aminen  mit     Bis-(ss-chloräthyl)-sulfon,    wenn man das Arbei  ten mit     Divinylsulfon,    das ebenfalls mit Schwierig  keiten verbunden ist,

   vermeiden will.  



  Es ist weiterhin bekannt, dass durch alkalische  Behandlung des     Bis-(ss-hydroxyäthyl)-sulfons    Ring  schluss eintritt und man zum     Oxathiacyclohexan-4,4-          dioxyd    der Formel  
EMI0001.0029     
    gelangt.

      Es wurde nun gefunden, dass man     Azathiacyclo-          hexan-4,4-dioxyd    oder seine am Stickstoff und/oder  an den     Kohlenstoffatomen    substituierten Derivate in  glatter Reaktion und guten Ausbeuten     erhält,    wenn  man     Bis-(ss-hydroxy-äthyl)-sulfon    oder     Oxathiacyclo-          hexan-4,4-dioxyd    oder deren am Kohlenstoff substi  tuierte Derivate mit Ammoniak, primären     alipha-          tischen,        cycloaliphatischen,        araliphatischen    Aminen  oder     Hydrazinen,

          zweckmässig    in Wasser oder einem  organischen Lösungsmittel, bei erhöhter Temperatur  umsetzt.  



  Als     Ausgangsstoff    für das erfindungsgemässe Ver  fahren verwendet man, wie gesagt,     Bis-(ss-hydroxy-          äthyl)-sulfon    oder     Oxathiacyclohexan-4,4-dioxyd    bzw.  deren am Kohlenstoff substituierte Derivate. Diese       Verbindungen        können    z. B. durch ein oder mehrere  gesättigte Kohlenwasserstoffreste mit 1 bis 4 Kohlen  stoffatomen, insbesondere mit     Methylresten    oder mit       Phenylresten,    substituiert sein.

   Von besonderer Be  deutung als     Ausgangsstoffe    sind die symmetrisch       disubstituierten        Bis-(ss-hydroxyäthyl)-sulfone    bzw.       Oxathiacyclohexan-4,4-dioxyde,    z. B. das     2,6-Di-          methyl-oxathiacyclohexan-4,4-dioxyd    oder das Bis  (a-Methyl-ss-hydroxyäthyl)-sulfon infolge deren leich  terer Zugänglichkeit. Bei diesem neuen     Verfahren    ist  es nicht unbedingt notwendig, von den in Substanz  isolierten     Bis-(ss-hydroxyäthyl)-sulfonen    oder     Oxathia-          cyclohexan-4,4-dioxyden    auszugehen.

   Da man diese  Ausgangsstoffe aus den entsprechenden     Thioäthem     durch Oxydation mit geeigneten, üblichen Oxyda  tionsmitteln, z. B. mittels     Wasserstoffperoxyd    oder       Chlor-    und     gegebenenfalls    Wasserabspaltung, z. B.

    mittels     Ätzalkali    oder Erhitzen und Destillieren, her  stellen kann, ist es auch möglich, direkt von den ent  sprechenden     Thioäthern    auszugehen, indem man  diese entweder oxydiert und ohne Isolierung der           Bis-(ss-hydroxyäthyl)-sulfone    direkt mit     Ammoniak     oder Aminen weiterbehandelt oder aber die     Thio-          äther    nach der Oxydation durch wasserabspaltende  Mittel zunächst in     Oxathiacyclohexan-4,4-dioxyde          überführt    und diese dann sofort mit Ammoniak  oder     Aminen    behandelt, das heisst,

   das erfindungs-    gemässe Verfahren kann direkt an das Verfahren  zur Herstellung der Ausgangsstoffe angeschlossen  werden.  



  Das nachfolgend wiedergegebene Formelschema  zeigt ein Beispiel für diese Reaktionswege:  
EMI0002.0008     
    Der     Vorteil    des     erfindungsgemässen    Verfahrens  ist neben der glatten Reaktionsweise, die zu guten  Ausbeuten führt, auch     darin.    zu sehen, dass man die  bisherige Arbeitsweise     mit    den sehr     giftigen        Dichlor-          diäthylsulfiden    bzw.     -sulfonen    oder mit     Divinyl-          sulfon    vermeidet.  



  Wie gesagt, werden die genannten Ausgangsstoffe       mit        Ammoniak    oder     aliphatischen,        cycloaliphatischen     oder     araliphatischen        Aminen    oder     Hydrazinen    umge  setzt. Ammoniak kann man sowohl     in    wässriger Lö  sung, z. B. in der üblichen konzentrierten technischen       20,1/migen    Lösung als auch in     gasförmigem    oder       flüssigem    Zustand verwenden, z. B. indem man gas  förmiges Ammoniak in die Reaktionslösung einleitet.

    Das Ammoniak oder auch die Amine werden zweck  mässig im Überschuss zugegeben.     Vorteilhaft    gibt man  auf 1     Mol    des Ausgangsstoffes 1,5 bis 4     Mol    Ammo  niak oder eines Amins zu. Für die Umsetzung sind  alle     primären        Amine    geeignet, das heisst     alle    Stoffe,  die     eine    oder mehrere     NH.-    Gruppen tragen. Insbe  sondere verwendet man     primäre        aliphatische        Amine          mit    1 bis 12     Kohlenstoffatomen,    z.

   B.     Methyl-,     Äthyl-,     Propyl-,        Butyl-,        Hexyl-,        Äthylhexyl-    und       Dodecylamin    sowie deren Derivate, z. B. die entspre  chenden     Aminoalkohole,    wie     1-Amino-2-hydroxy-          äthan,        1-Amino-2-hydroxy-propan    und     1-Amino-3-          hydroxy-propan    oder die durch     Alkoxygruppen    sub  stituierten primären     aüphatischen    Amine.

   Neben  diesen Derivaten primärer     aliphatischer    Amine sind  geeignet     Aminosäureester    oder die     Nitrile    von     Amino-          säuren,    z. B.     Cyanoäthylamin    sowie die     primären          aliphatischen    Amine, die durch einen oder     mehrere     sekundäre oder tertiäre     Aminoreste    substituiert sind,  z.

   B.     1-Amino-3-dimethylamino-propan,        N-Phenyl-          diaminoäthan,    N (2 -     Methoxy    - 5 -     methylphenyl)    -     di-          aminoäthan    und N -     Methyl-    N - (3 -     methylphenyl)-          aminoäthan.     



  Ferner kann man primäre     cycloaliphatische     Amine, wie     Cyclohexylamin,        Methylcyclohexylamin,          Cyclooctylamin    und     Camphylmethylamin,    oder pri  märe     araliphatische        Amine,    wie     Benzylamin,    verwen  den.    Auch zwei- oder mehrwertige     primäre    Amine mit  2 bis 8     Kohlenstoffatomen,    z.

   B.     1,2-Diaminoäthan,          1,3-Diaminopropan    und     1,6-Diaminohexan,        1,2-Di-          aminocyclohexan,        Metaxylylendiamin,    sind geeignet.  Die zwei- oder mehrwertigen primären     Amine    können  ihrerseits wieder substituiert sein, oder die Kohlen  stoffkette derselben kann durch     Heteroatome,    z. B.  Stickstoff und Sauerstoff, unterbrochen sein, z. B.

         N-Aminoähtyl-1,2-diamino-äthan    und     N-Amino-          propyl-N-methyl-1,2-diaminopropan.    Wie gesagt,  kann man beispielsweise auch     Hydrazine,    z. B.       Hydrazin,        N-Dimethylhydrazin    und     Phenylhydrazin,     verwenden.

   Bei der Verwendung von zwei- oder       mehrwertigen        Aminen,    das heisst Verbindungen, die       zwei        NH2-Gruppen    tragen, oder bei der Verwendung  von     Hydrazin    kann man die Reaktion nach Belieben  so lenken, dass nur eine oder auch mehrere     Amino-          gruppen    reagieren. Man kann, z.

   B. bei der Um  setzung. eines     Diamins    oder bei der Umsetzung des  Hydrazins, beide     NH2        Gruppen    umsetzen,     indem    man  den Ausgangsstoff, das sind die     Oxathiacyclohexan-          4,4-dioxyde    oder die     Bis-(ss-hydroxyäthyl)-sulfone,    im  Überschuss, z. B. 3 bis 5     Mol    pro     Mol    der     Amino-          verbindung    oder des Hydrazins, anwendet.  



  Die Umsetzung     wird        zweckmässig    in     einem    Lö  sungsmittel, z. B. Wasser, oder in organischen Lö  sungsmitteln, wie Alkoholen, z. B. Methanol und       Athanol,        Kohlenwasserstoffen,    z. B. Benzol     oder          Toluol,    oder in überschüssigen Aminen und bei er  höhter Temperatur, z. B. zwischen 100 und 300 ,  insbesondere bei 150 bis 200 , vorgenommen. Es ist  zweckmässig, bei der Umsetzung erhöhten Druck an  zuwenden, z. B. indem man die Stoffe in einem ge  schlossenen     Gefäss,    z. B. in einem     Aütoklaven,    bei  sich einstellendem Druck, z.

   B. bei 5 bis 200     at,    mit  einander umsetzt. Die Aufarbeitung des Reaktions  gemisches kann z. B. so erfolgen, dass man nach  Abdampfen des überschüssigen Ammoniaks und des  Wassers das entstandene Produkt     destilliert    oder den  Rückstand in verdünnten Säuren, z. B. in verdünnter  Salzsäure, aufnimmt und die dabei gebildeten     Hydro-          chloride    durch Einengen der Lösung ausscheidet.      Die nach dem Verfahren hergestellten Verbindun  gen sind Zwischenprodukte für die Herstellung wert  voller     Farbstoffe,        Pharmazeutica    und von Kunst  stoffen.  



  Die in den Beispielen genannten Teile sind Ge  wichtsteile.  



  <I>Beispiel 1</I>  100 Teile     Bis-(ss-hydroxyäthyl)-sulfon    werden mit  150 Teilen 20     o/aigem    Ammoniak 5 Stunden auf 150   im     Autoklaven    erhitzt. Der Druck     steigt    dabei auf  24     at    an. Man verdampft aus dem Reaktionsgut  das überschüssige     Ammoniak    und das Wasser und  nimmt den Rückstand in verdünnter     Salzsäure    auf.

    Aus der mit     Kohle        gereinigten    Lösung erhält man  beim Einengen 100 Teile rohes     Azathiacyclohexan-          4,4-dioxyd-hydrochlorid,    das nach     Umkristallisieren     aus Äthanol bei 180 bis 285  schmilzt. Die hieraus  freigemachte Base schmilzt bei 71 .  



  <I>Beispiel 2</I>  200 Teile     Oxathiacyclohexan-4,4-dioxyd    werden  mit 570 Teilen konzentriertem     Ammoniak    und 570  Teilen Wasser 10 Stunden auf 150  im     Autoklaven          erwärmt.    Nach Entfernen des verbleibenden Ammo  niaks und des Wassers destilliert das Reaktionspro  dukt bei 150 bis 155  und 1 mm     Hg    Druck. Man  erhält 180 Teile     Azathiacyclohexan-4,4-dioxyd    vom  Schmelzpunkt 68 .  



  <I>Beispiel 3</I>  68 Teile     Oxathiacyclohexan-4,4-dioxyd    werden  mit 150 Teilen Alkohol, in welchem 17 Teile     Ammo-          niakgas    gelöst sind, 5 Stunden im     Autoklaven    auf  200  erhitzt. Nach Aufarbeiten des Reaktionsge  misches     erhält    man 61 Teile     Azathiacyclohexan-4,4-          dioxyd    vom Schmelzpunkt 72 .    <I>Beispiel 4</I>  40 Teile     2,6-Dimethyl-oxathiacyclohexan-4,4-          dioxyd        (Fp.    102 ) werden mit 200 Teilen 20     d/aigem     Ammoniak 4 Stunden auf 150  in einer Bombe er  hitzt.

   Man erhält     2,6-Dimethyl-azathiacyclohexan-4,4-          dioxyd    in einer Ausbeute von     7611/a    der Theorie;       Fp.    72 ;     Kp.o,6    128 bis 132 .  



  <I>Beispiel 5</I>  70 Teile     Bis-(ss-hydroxyäthyl)-sulfon    werden in  150 Teilen     40a/oigem        wässrigem        Methylamin    gelöst  und 10 Stunden auf 150  im     Autoklaven    erhitzt,  wobei der Druck auf etwa 13     at        ansteigt.    Beim Auf  arbeiten des Reaktionsgutes     erhält    man 41 Teile       N-Methyl-azathiacyclohexan-4,4-dioxyd    bei     Kp.l    129  bis 132 , das nach     Umkristallisieren    aus Alkohol bei  82  schmilzt.  



  <I>Beispiel 6</I>  70 Teile     Oxathiacyclohexan-4,4-dioxyd    werden  mit 60 Teilen     1-Amino-2-hydroxy-äthan    und 120 Tei  len Wasser 10 Stunden in einem     Autoklaven    auf 150   erhitzt. Man erhält 70 Teile     N-Hydroxyäthyl-azathia-          cyclohexan-4,4-dioxyd    bei     Kp.i    190 bis 197 ; der       p-Nitrobenzoylester    schmilzt bei 160 bis 165 .    <I>Beispiel 7</I>  20 Teile     Oxathiacyclohexan-4,4-dioxyd    werden       mit    150 Teilen     Äthanolamin    10 Stunden am Rück  fluss erhitzt.

   Man erhält 25 Teile rohes     N-Hydro-          xyäthyl-azathiacyclohexan-4,4-dioxyd,    dessen     p-Nitro-          benzoylester    bei 164  schmilzt.  



  <I>Beispiel 8</I>  70 Teile     Oxathiacyclohexan-4,4-dioxyd    werden  mit 53 Teilen     Benzylamin    und 120 Teilen Wasser  5 Stunden auf 200  im     Autoklaven    erwärmt. Man  erhält 90 Teile     N-Benzyl-azathiacyclohexan-4,4-di-          oxyd    vom     Schmelzpunkt    75 bis 77 .

      <I>Beispiel 9</I>  Man erhitzt 68 Teile     Oxathiacyclohexan-4,4-di-          oxyd    und 65 Teile     2-Äthyl-hexylamin    mit 120 Teilen  Äthanol im     Autoklaven    10 Stunden auf 180  und       gewinnt    durch Destillation in 74     11/o-iger    Ausbeute       N-(2-Äthylhexyl)-azathiacyclohexan-4,4-dioxyd    als  wasserunlösliches Öl vom     Kp.o,4    148 bis 154 .  



  <I>Beispiel 10</I>  30 Teile     Hexamethylendiamin    werden mit 77 Tei  len     Bis-(ss-hydroxyäthyl)-sulfon    und -100 Teilen Was  ser 5 Stunden auf 150  im     Autoklaven        erhitzt.    Man  erhält nach     Umkristallisieren    aus Alkohol 33 Teile       Hexamethylen-di-(azathiacyclohexan-4,4-dioxyd)    der  Formel  
EMI0003.0082     
    vom     Schmelzpunkt    171 .    <I>Beispiel 11</I>  68 Teile     Oxathiacyclohexan-4,4-dioxyd,    55 Teile       Phenylhydrazin    und 100 Teile Wasser werden 5 Stun  den bei 200  im     Autoklaven    erhitzt.

   Der Reaktions  druck steigt dabei auf etwa 16     at    an. Man erhält  neben nichtumgesetztem Ausgangsmaterial 32 Teile       N-Anilino-azathiacyclohexan-4,4-dioxyd    vom Schmelz  punkt 190 .  



  <I>Beispiel 12</I>  136 Teile     Oxathiacyclohexan-4,4-dioxyd    wer  den in 250 Teilen Wasser gelöst und mit 60 Teilen       Hydrazinhydrat    vermischt. Diese Lösung wird nun  5 Stunden in einem     Autoklaven    auf 150      erwärmt.     Hierauf wird zur Trockne eingedampft und der Rück  stand aus Äthanol     umkristallisiert.    Man erhält 107  Teile     N-Amino-azathiacyclohexan-4,4-dioxyd    vom  Schmelzpunkt 100 .  



  <I>Beispiel<B>13</B></I>  102 Teile     Oxathiacyclohexan-4,4-dioxyd    löst man  in 240 Teilen Wasser, fügt 250 Teile einer 70     0/aigen          wässrigen        1,2-Diamino-äthanlösung    zu und     erhitzt    die  Lösung im     Autoklaven    5 Stunden auf 150 . Man  arbeitet wie in Beispiel 12 auf und erhält N     (2-          Aminoäthyl)    -     azathiacyclohexan    - 4,4 -     dioxyd    vom  Schmelzpunkt 92      (Kp.i    180 bis 182 ) in einer Aus  beute von 75      /a    der Theorie.

        <I>Beispiel 14</I>  Eine Mischung aus 340 Teilen     Oxathiacyclo-          hexan-4,4-dioxyd,    740 Teilen     1,3-Diaminopropan     und 800 Teilen Wasser behandelt man wie in Bei  spiel 12. Nach dem Aufarbeiten     erhält    man     N-(3-          Aminopropyl)    -     azathiacyclohexan    - 4,4 -     dioxyd    vom       Kp.o,o    185 bis 190 . Die     Reinausbeute    beträgt     6011/o     der Theorie.  



  Verwendet man anstelle von     1,3-Diaminopropan          Diamine    mit längerer     Kohlenstoffkette,    so     erhält    man  Verbindungen mit     ähnlichen    Eigenschaften.  



  <I>Beispiel 15</I>  Eine Lösung von -127 Teilen     N-Methyl-N-          (3-methylphenyl)-diaminoäthan    und 105 Teilen     Oxa-          thiacyclohexan-4,4-dioxyd    in 200     Teilen    Methanol  erhitzt man im     Autoklaven    10 Stunden auf 200 .  Man arbeitet wie in Beispiel 12 auf und erhält  197     Teile    der     Verbindung    der Formel  
EMI0004.0025     
    Das Produkt     schmilzt    nach     Umkristallisieren    aus  Äthanol bei 120 .  



  Verwendet man 90 Teile     Oxathiacyclohexan-4,4-          dioxyd,    200 Teile Methanol und anstelle von       N-Methyl-N-(3-methyl-phenyl)-diaminoäthan    119  Teile     N-(2-Methoxy-5-methyl-phenyl)-diaminoäthan,     so     erhält        man    die Verbindung der Formel  
EMI0004.0034     
    vom Schmelzpunkt 113 . Die Ausbeute beträgt nach       Umkristallisieren    aus Äthanol 142 Teile.  



  <I>Beispiel 16</I>  Eine Mischung aus 136 Teilen     N-Phenyl-diamino-          äthan,    136 Teilen     Oxathiacyclohexan-4,4-dioxyd     und 200 Teilen Methanol behandelt man wie in Bei  spiel 15. Nach dem     Umkristallisieren    des Um  setzungsproduktes aus Äthanol erhält man<B>176</B> Teile  der Verbindung der Formel  
EMI0004.0040     
    vom Schmelzpunkt 88 .         Verwendet    man anstelle von     N-Phenyl-diamin-          äthan    150 Teile     N-Phenyl-N-methyl-diaminoäthan,     so     erhält    man die Verbindung der Formel  
EMI0004.0046     
    vom Schmelzpunkt 105 .

   Nach     Umkristallisieren    des  Produktes aus Äthanol beträgt die Ausbeute  220     Teile.     



  <I>Beispiel 17</I>  204 Teile     Oxathiacyclohexan-4,4-dioxyd    werden  mit 150 Teilen Wasser und 200 Teilen     Aminocyclo-          hexan    10 Stunden im     Autoklaven    auf 180      erhitzt.     Das entstandene feste Reaktionsprodukt wird abge  saugt und aus Wasser und Methanol (1 :1) um  kristallisiert. Die Ausbeute beträgt 227 Teile     N-Cyclo-          hexylazathiacyclohexan-4,4-dioxyd    vom Schmelz  punkt 88 .  



  <I>Beispiel 18</I>  100 Teile     Bis-(ss-hydroxypropyl)-sulfid    werden  mit 50 Teilen Wasser und 2,5 Teilen Schwefelsäure  (konzentriert) versetzt und mit 240 Teilen 30     o/oigem          Wasserstoffsuperoxyd    zum     Sulfon    oxydiert.  



  Man destilliert etwa 150 Teile Wasser ab und  versetzt mit 300 Teilen 20     o/oiger,        wässriger        Ammo-          niaklösung.     



  Die gesamte Lösung wird im     Autoklaven    10 Stun  den auf 180      erhitzt.    Durch Destillation gewinnt man  63 Teile     2,6-Dimethyl-azathiacyclohexan-4,4-dioxyd     vom     Siedepunkt    130 bis 135  bei 1     mm        Hg.  

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Verfahren zur Herstellung von Azathiacyclo- hexan-4,4-dioxyd oder seinen am Stickstoff und/oder an den Kohlenstoffatomen substituierten Derivaten, dadurch gekennzeichnet, dass man Bis-(ss-hydroxy- äthyl)-sulfon oder Oxathiacyclohexan-4,4-dioxyd oder deren am Kohlenstoff substituierte Derivate mit Am moniak, primären aliphatischen, cycloaliphatischen, araliphatischen Aminen oder Hydrazinen bei erhöhter Temperatur umsetzt.

   UNTERANSPRÜCHE 1. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass man die Umsetzung in Gegenwart von Wasser durchführt. 2. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass man die Umsetzung in Gegenwart eines organischen Lösungsmittels durchführt.