CH499536A

CH499536A - Verfahren zur Herstellung von 3,4-Dihalogen-1,2,5-thiadiazolen

Info

Publication number: CH499536A
Application number: CH1207168A
Authority: CH
Inventors: Maurice Weinstock Leonard; Handelsman Barry
Original assignee: Merck & Co Inc
Priority date: 1964-09-30
Filing date: 1965-09-29
Publication date: 1970-11-30

Description

Verfahren zur Herstellung von 3,4-Dihalogen-1,2,5-thiadiazolen
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von 3,4-Dihalogen1,2,5-thiadiazolen der Formel:
EMI1.1
worin X Chlor oder Brom bedeutet, aus leicht erhältlichem Aminonitril und Schwefelhalogeniden. Dieses erfindungsgemässe Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass Aminoessigsäurenitril H2N. CH2. CN oder ein Säureadditionssalz davon mit einem Gemisch von SX2 und X2 umgesetzt wird.

Beispielsweise erhält man 3,4-Dichlor-1,2,5-thiadiazol, falls man Aminoessigsäurenitril oder ein Säureadditionssalz davon, Schwefeldichlorid und Chlor im allgemeinen in einem geeigneten Reaktionsmedium umsetzt.

Theoretisch ist je ein Mol Schwefeldichlorid und Chlor pro Mol Aminoessigsäurenitril erforderlich.

Wenn erwünscht, können die Reaktionsteilnehmer in äquimolaren Mengen verwendet werden, doch wird es vorgezogen, ein Uberschuss sowohl von Chlor als auch von Schwefel-dichlorid zu verwenden, da dadurch höhere Ausbeuten an Dichlorthiadiazol erzielt werden.

Zu guten Ergebnissen führt die Verwendung von ca.

1,25 bis 5 Mol Schwefeldichlorid pro Mol Aminoessig säurenitril sowie von mindestens einem gleichen Über- schuss an Chlor.

Der Aminoessigsäurenitril-Ausgangsstoff wird zweckmässig in Form eines sauren Additionssalzes erhalten, wie z. B. das Bisulfat, Sulfat, Hydrochlorid oder Hydrobromid, und wird als solches Salz unmittelbar im Verfahren verwendet, anstatt es zuerst in die freie Base umzuwandeln. Die Art des sauren Additionssalzes ist nicht wesentlich, da die Säure nicht an der eigentlichen Umsetzung teilnimmt.

Wie oben angedeutet wird im allgemeinen die Reaktion in einem Lösungsmittelmedium durchgeführt.

Ein Dialkylalkanoamid, z. B. Dimethylacetamid oder Dimethylformamid, ist das bevorzugte Lösungsmittelmedium, doch können auch andere Lösungsmittel, wie z. B. Tetrahydrofuran, verwendet werden. Die Dauerund Temperaturbedingungen der Reaktion sind nicht besonders wesentlich und sind voneinander abhängig, wie dies erwartet werden konnte. So nimmt die bevorzugte Reaktionsdauer mit zunehmender Reaktionstemperatur ab.

Die Umsetzung des Aminoessigsäurenitrils mit Schwefeldichlorid und Chlor ist exothermisch, und in Lösungsmittelmedien, wo sie rasch vor sich geht, wie z. B. Dimethylformamid, ist es wünschenswert, sie in der Kälte, d. h. zwischen ca. -10 und 15 C, auszuführen, um allfällige unerwünschte Nebenreaktionen zu vermeiden oder auf ein Minimum zu beschränken.

Höhere Temperaturen bis zu ca. 75" C können jedoch verwendet werden, vorausgesesetzt, dass die Reaktionsgeschwindigkeit gesteuert wird.

Es wurde festgestellt, dass zur Erzielung der besten Ergebnisse gemäss dem oben angeführten erfindungsgemässen Verfahren, es von Vorteil ist, eine Reihenfolge, in der die Reaktionsteilnehmer vermischt werden, einzuhalten. Viel höhere Ausbeuten an gewünschtem Produkt können erzielt und die Bildung von Teer und unerwünschten Nebenprodukten auf ein Minimum herabgesetzt werden, wenn das Aminoessigsäurenitril einem Gemisch von Schwefeldihalogenid und Halogen und Reaktionslösungsmittel beigemengt wird, anstatt dass umgekehrt Schwefeldihalogenid und Halogen in das Nitril gegeben wird. Diese Einhaltung obiger Reihenfolge beim Ansetzen der Reaktion bildet ein bevorzugtes Verfahren zur Ausführung der erfindungsgemässen Thiadiazolsynthese.

Es soll bemerkt werden, dass für die Herstellung von 3,4-Dichlor-1,2,5-thiadiazol ein Gemisch von Chlor und Schwefeldichlorid notwendig ist. In den handelsüblichen Schwefeldichloridprodukten sind wesentliche Mengen von freiem Chlor vorhanden, was für die Bildung von 3,4-Dichlor-1,2,5-thiadiazol ohne Zugabe von zusätzlichen Chlor genügt. Für eine optimale Ausbeute an Dichlorthiadiazol wird es jedoch vorgezogen, dass das Reaktionsgemisch mit Chlor gesättigt ist, was zweckmässig so verwirklicht wird, dass Chlor dem Reaktionsgemisch auf einer frühen Stufe des Verfahrens beigemengt wird, d. h. während oder unmittelbar nach der Beigabe des Aminoessigsäurenitrils zum Schwefeldichlorid.

Das so gebildete 3,4 Dichlor-1,2,5-thiadiazol hat einen verhältnismässig niedrigen Siedepunkt (85 C/85 mm Hg) und wird zweckmässig durch Destillation gereinigt. Nach Beigabe von Wasser zur Reaktionsmasse kann es durch Dampfdestillation leicht aus dem Reaktionsgemisch gewonnen werden. Es kann dann durch Destillation wieder gereinigt werden. Es versteht sich, dass 3,4 Dibrom-1,2,5-thiadiazol unter den obigen Bedingungen gebildet wird, wenn die Chlorverbindungen durch Schwefeldibromid und Brom ersetzt werden.

Wie bekannt, enthalten Schwefeldichloridpräparate gewöhnlich sowohl Chlor als auch Schwefelmonochlorid, da diese drei Produkte im Gleichgewicht sind. Aus diesem Grund führt die Umsetzung von Aminoessig säurenitril mit einem Schwefeldichloridpräparat gemäss dem vorliegenden erfindungsgemässen Verfahren normalerweise zu einem Gemisch von 3,4-Dichlor1,2,5-thiadiazol und 3-Chlor-1,2,5-thiadiazol. Die Entstehung der Dihalogenverbindung ist auf das Schwefeldichlorid und das Chlor und das Monohalogen auf das Schwefelmonochlorid zurückzuführen. Mit den handelsüblichen Schwefeldichloridprodukten können die beiden Thiadiazole in annähernd gleichen Mengen gebildet werden.

Dieses Verhältnis wird bis zu einem gewissen Mass durch die Wahl der Reaktionsbedingungen beeinflusst, da die Bildung von Monochlorthiadiazol bei niedrigeren Reaktionstemperaturen und mässigen Überschüssen von Schwefeldichlorid begünstigt wird. Eine Sättigung der Reaktion mit Chlor begünstigt im allgemeinen die Bildung von 3,4-Dichlor1,2,5-thiadiazoi. Schwefelmonochlorid kann man im wesentlichen frei von Schwefeldichlorid erhalten, und bei Verwendung eines solchen Produktes bei der Reaktion mit Aminoessigsäurenitril ist das erzielte Produkt im wesentlichen vollständig 3-Chlor-1,2,5-thiadiazol.

Wenn sowohl Mono- als auch Dichloridthiadiazol im selben Reaktionsgemisch gebildet werden, können sie durch eine sorgfältige fraktionierte Destillation getrennt werden.

Folgende Beispiele sollen die Erfindung veranschaulichen und dürfen in keiner Weise als eine Einschränkung aufgefasst werden.

Beispiel 1 3,4-Dichlor-1 ,2,5-thiadiazol
Chlorgas wird 15 Minuten in ein Gemisch von 190 ml Schwefeldichlorid und 450 ml Dimethylformamid bei 0 C geleitet. Diese Beigabe von Chlorgas wird fortgesetzt, während 154 g Aminoessigsäurenitrilbisulfat in einem Zeitraum von 30 Minuten beigemengt werden. Das erzielte Gemisch wird dann 30 Minuten bei 0-5 C gerührt, auf Raumtemperatur erhitzt und 5 Stunden bei Raumtemperatur gerührt. Die Beigabe von Chlor wird fortgesetzt, bis das Reaktionsgemisch eine Stunde bei Raumtemperatur gewesen ist.

Das Reaktionsgemisch wird dann in 450ml Eiswasser gegossen und das erzielte Gemisch bei Atmosphärendruck destilliert, bis die Dampftemperatur 1070 C erreicht. Das Destillat, das aus Wasser und 3,4-Dichlor-1,2,5-thiadiazol besteht, wird mit 100 ml und dann mit 30 ml Petroläther extrahiert. Die Petrolätherextrakte werden kombiniert, 2 X mit je 30 mol Wasser gewaschen und über Magnesiumsulfat getrocknet. Die Ätherlösung wird dann destilliert, wobei das organische Lösungsmittel im Bereich von 30 bis 60 C destilliert. 3,4-Dichlor-1,2,5-thiadiazol destilliert bei 101-i020 C (122 mm Hg). Das so gebildete Produkt ist im wesentlichen rein.

Bei Wiederholung des obigen Verfahrens unter Verwendung von Bromgas anstelle von Chlorgas und einer äquimolaren Menge Schwefeldibromid anstelle des Schwefeldichlorids wird 3,4-Dibrom-1,2,5-thiadiazol gebildet.

Beispiel 2
3-Chlor-1 ,2,5-thiadiazol 3,4-Dichlor-1 ,2,5-thiadiazol
15,4 g (0,1 Mol) Aminoessigsäurenitrilbisulfat werden in einem Zeitraum von 20 Minuten in eine Lösung von 19,2 ml (0,3 Mol) handelsüblichem Schwefeldichlorid in 50 ml Dimethylformamid gegeben. Während der Beigabe des Nitrils wird die Temperatur auf 15-20 C gehalten. Das Reaktionsgemisch wird dann 2 Stunden bei dieser Temperatur gerührt, worauf es in 400 ml Wasser gegossen wird. Das erzielte Gemisch wird 3 X mit je 150 ml Methylenchlorid extrahiert. Die Methylenchloridextrakte werden kombiniert, über Magnesiumsulfat getrocknet und dann destilliert. Die bei 87-970 C (20 mm Hg) siedende 13,0 g wiegende Fraktion wird gesammelt und durch Dampfphasenchromatographie geprüft.

Sie enthält 26 O/o 3-Chlor-1,2, 5-thiadiazol und 25 O/o 3,4-Dichlor-1,2,5-thiadiazol.

Beispiel 3
3-Chlor-1,2,5-thiadiazol
3,4-Dichlor-1,2,5-thiadiazol
Ein Gemisch von 15,4 g (0,01 Mol) Aminoessig säurenitrilbisulfat, 6,4 ml (0,1 Mol) Schwefeldichlorid und 50 ml Tetrahydrofuran wird in einem versiegelten Röhrchen 3 Stunden auf 100" C erhitzt. Dann wird das Gemisch aus dem Röhrchen herausgenommen und mit ultraviolettem Licht untersucht. Es enthält ein Gemisch von 3-Chlor- und 3,4-Dichlor-1,2,5-thiadiazol.

Eine Dampfphasenchromatographie des ganzen Gemisches zeigt, dass die beiden Verbindungen in im wesentlichen gleichen Mengen vorliegen.

Claims

PATENTANSPRUCH

Verfahren zur Herstellung von 3,4-Dihalogen1,2,5-thiadiazolen der Formel EMI2.1 worin X Chlor oder Brom bedeutet, dadurch gekennzeichnet, dass Aminoessigsäurenitril H2N. CH2 CN oder ein Säureadditionssalz davon mit einem Gemisch von SX2 und X2, umgesetzt wird.

UNTERANSPRÜCHE 1. Verfahren gemäss Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die erwähnte Reaktion durch die Beigabe des Asninoessigsäurenitrils oder eines Säureadditionssalzes davon zum Gemisch von Schwefeldihalogenid und Halogen in Gang gesetzt wird.

2. Verfahren gemäss Patentanspruch zur Herstellung von 3,4-Dichlor-1,2,5-thiadiazol, dadurch gekennzeichnet, dass Aminoessigsäurenitril mit einem Gemisch von Schwefeldichlorid und Chlor umgesetzt wird.

3. Verfahren nach Patentanspruch zur Herstellung von 3,4-Dichlor-1,2,5-thiadiazol, dadurch gekennzeichnet, dass ein Säureadditionssalz von Aminoessigsäurenitril mit einem Gemisch von Schwefeldichlorid und Chlor umgesetzt wird, wobei die erwähnte Reaktion durch die Beigabe des Säureadditionssalzes zum Gemisch von Schwefeldichlorid und Chlor in Gang gesetzt wird.