Verfahren zur Herstellung von Bis-(subst.mercaptophenyl)-äthern
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Bis-(subst.mercaptophenyl)-äthern.
Es ist bekannt, dass Bis-(alkylmercaptophenyl)-äther durch Alkylierung der entsprechenden Bis-(mercaptophenyl)-äther hergestellt werden können. Ferner kann man bekanntlich substituierte Diphenyläther durch Umsetzung von Arylhalogeniden mit Alkalisalzen entsprechend substituierter Phenole in Gegenwart von Kupfer(I)oxid oder Kupfersalzen und von aprotischen hochsiedenden organischen Lösungsmitteln, wie Dimethylformamid, Pyridin, Lutidin, Collidin, Dimethylsulfoxyd, Dimethylacetamid, Chinolin oder Pyridinoxyd erhalten. (Bacon Hill, J. Chem. Soc. [1964], 1108 und [1965], 4953.) Auch durch Umsetzung von Arylhalogeniden mit Alkyl-Kupfer-Mercaptiden sind Alkylmer- captogruppen in aromatische Ringe eingeführt worden.
(Adams, Ferreti et al, J. Am. Chem. Soc. 81, 4927 [1959]). Auch ist bekannt, dass man Arylmonomercaptoverbindungen durch Reduktion der entsprechenden Arylsulfinate oder Arylsulfochloride erhalten kann; z. B.
durch katalytische Reduktion der Arylsulfinate (EP.
1 073 200, USP. 3 336 386), oder durch Reduktion der Arylsulfochloride mit Zinnchlorür und Salzsäure (Suter, J. Am. Chem. Soc. 58, 54 [1936]), mit naszierendem Wasserstoff (Zink und Schwefelsäure, Org.
Synth. Coll. Vol. 1, 504), oder mit LiAIH4; (Marvel, Caesar J. Am. Chem. Soc. 72, 1033 [1950]); oder mit Phosphor und Jod in Eisessig, (Wagner, Chem.
Ber. 99, 375, [1966]), und dass man durch Alkylierung der Monomercaptoverbindungen die Aryläthermonomercaptoverbindungen erhält. Die letztgenannten Methoden wurden auch für die Herstellung von aromatischen Dimercaptoäthern im Laboratoriumsmassstab vorgeschlagen. Doch ist ihre Durchführung im technischen Massstab aus den nachfolgend angegebenen Gründen mit grossen Nachteilen behaftet.
Es ist nämlich bekannt, dass die Reduktion von Arylmonosulfochloriden und von Arylmonosulfinaten über dimere Zwischenstufen vom Typus der Dithioester und Disulfide verläuft (L. Bourgeois, Recueil d. Travaux Chim. d. Pays Bas 18, 426, 1899). Diese dimeren Zwischenprodukte sind meist in den bei der Reaktion verwendeten Lösungsmitteln löslich.
Bei der Reduktion von Aryl-disulfochloriden erhält man polymere Zwischenprodukte, die in den bei der Reduktion verwendeten Lösungsmitteln, selbst bei höheren Reduktionstemperaturen praktisch unlöslich sind.
Die Durchführung der Reduktion von aromatischen Disulfochloriden erfordert die Verwendung sehr wirksamer Mischapparaturen in meist sehr aggressiven Medien, um die exothermen Reaktionen einwandfrei beherrschen zu können.
Ferner ist die katalytische Hydrierung von Aryldisulfinaten in flüssiger Phase infolge des Einschlusses des Katalyten im polymeren Zwischenprodukt nur mit wirtschaftlich untragbar grossen Katalytmengen durchführbar.
Auch bei den Reduktionen der Aryldisulfochloride mit naszierendem Wasserstoff oder Zinnchlorür ist die gute Durchmischung der Reaktionspartner schwierig zu lösen. Dazu fallen ausserdem grössere Mengen Eisen-, Zink- oder Zinnsalze an, welche wieder in die entsprechenden Metallpulver übergeführt werden müssen, um den Prozess einigermassen wirtschaftlich gestalten zu können.
Die Reduktion der Aryldisulfochloride mit Phosphor und Jod ist insofern nachteilig, als die anfallenden Jodide wieder quantitativ in elementares Jod zurückgeführt werden müssen, und dass die in grösseren, stöchiometrischen Mengen als Nebenprodukt anfallende Phosphorsäure durch organische Stoffe verunreinigt ist und nicht ohne Vorbehandlung auf den bekannten Einsatzgebieten (Herstellung von Düngemittel, Weichmachern usw.) verwendet werden kann.
Es wurde nun ein Verfahren gefunden, das diese Nachteile, insbesondere das Auftreten polymerer Zwischenprodukte, die Verwendung aggresiver Agenzien und den Anfall von verunreinigten Nebenprodukten vermeidet. Dieses Verfahren zur Herstellung bis Bis (subst.mercaptophenyl)-äthern der Formel I
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ist dadurch gekennzeichnet, dass man ein Arylhalogenid der Formel II
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in der Y Chlor, Brom oder Jod und R1 einen niederen Alkyl-, einen Cycloalkyl- oder einen Aralkylrest bedeuten, wobei das Arylhalogenid noch weitere Ringsubstituenten enthalten kann, mit einem Phenol der Formel III
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in welcher R2 dasselbe wie R1 bedeutet, wobei das Phenol noch weitere Ringsubstituenten enthalten kann,
in Gegenwart eines Alkali- oder Erdalkalimetalls oder einer in Wasser alkalisch dissoziierenden Alkali- oder Erdalkaliverbindung und in Gegenwart von aktiviertem Kupfer und/oder eines Kupfersalzes oder von Kupferoxyd umsetzt, oder dass man das Arylhalogenid der Formel II mit dem Alkali- oder Erdalkalisalz des Phenols der Formel III in Gegenwart von aktiviertem Kupfer und!oder Kupfersalzen oder Kupferoxyd umsetzt.
Diese Bis-(subst.mercaptophenyl)-äther eignen sich zur Herstellung von Polymeren mit ausgezeichneter Thermostabilität, als Herbizide und Insekticide in der Agrikulturchemie, als Beschleuniger bei der Vulkanisation von Gummi und als Zusatz zu Schmier- und hydraulischen Ölen, besonders bei Anwendung von höheren Temperaturen. Die Gruppen R1-S- und R2-Sin den Formeln II bzw. III stehen vorzugsweise in p-Stellung zu Y bzw. zur Hydroxylgruppe, R1 und R2 bedeuten als Alkylgruppe insbesondere die Methylgruppe, als Cycloalkyl- beispielsweise die Cyclohexylgruppe und als Aralkyl- z. B. die Benzylgruppe. Vorzugsweise stellen R1 und R2 je die Methylgruppe dar.
Y ist vorzugsweise Brom.
Als weitere Ringsubstituenten im Arylhalogenid der Formel II sind vor allem elektronenanziehende Gruppen, vorzugsweise in o- und/oder p-Stellung zu Y, wie die Nitro- oder eine Carbonsäureamidgruppe, aber auch Alkylgruppen, wie die Methylgruppe zu nennen. Weitere Ringsubstituenten im Phenol der Formel III sind beispielsweise elektronenabgebende Substituenten, z. B.
niedere Alkylgruppen, wie die Methylgruppe, insbesondere, wenn sie in o- und/oder p-Stellung zur HO-Gruppe stehen.
Vorteilhaft sind jedoch sowohl das Arylhalogenid der Formel II als auch das Phenol der Formel III nicht weitersubstituiert. Demnach wird als Verbindung der Formel II das 4-Methylmercapto-1-brombenzol und als Verbindung der Formel III das 4-Methylmercaptophenol bevorzugt.
Das gegenseitige Molverhältnis der Verbindungen der Formeln II und III ist vorteilhaft 1,0 zu 1,3 bis zu 1,0, insbesondere etwa 1 : 1.
Die Reaktionsbedingungen sind je nach Wahl der Reaktionspartner verschieden. Die Temperaturen sollen zweckmässig 150-3000 C betragen. Die bevorzugte Tem peratur liegt bei 190-2500C. Vorzugsweise arbeitet man möglichst wasserfrei und unter Sauerstoffaus schluss. Die Kondensation kann ohne oder mit Lösungsmittel durchgeführt werden. Im ersteren Falle werden die Reaktionspartner in Gegenwart eines Alkali- oder
Erdalkalimetalls, oder eines Alkali- oder Erdalkalihydroxydes, -oxydes, -hydrids, -carbonats oder von Natriumamid zusammengeschmolzen. Im letzteren Falle führt man die Umsetzung in inerten hochsiedenden aprotischen Lösungsmitteln durch, z. B. in Anwesenheit von Chinolin, Pyridin und Homologen, Dimethylsulfoxyd, Dimethylformamid, Dimethylacetamid, N-Methyl-pyrrolidon, Decalin, Naphthalin, Sulfolan, Pyridin oxyd usw.
Je nach Wahl des Lösungsmittels kann drucklos oder im geschlossenen Gefäss unter dem Eigendruck des Lösungsmittels gearbeitet werden.
Anstelle der Umsetzung in Gegenwart der obgenannten Alkali- bzw. Erdalkaliverbindungen kann man auch das Phenol der Formel III zuerst in sein Alkalioder Erdalkalisalz überführen und als solches reagieren lassen. Hiebei erfolgt die Herstellung der Alkali- oder Erdalkaliphenolate durch Zugabe von Alkalihydroxyd oder Erdalkalihydroxyd zum Phenol der Formel III unter azeotroper Entfernung des Wassers oder durch Zugabe von Alkalicarbonat oder Erdalkalicarbonat, oder auch von metallischem Natrium oder von Natriumhydrid, Natriumamid usw. zu geschmolzenem oder gelöstem Phenol. Ferner kann die Reaktion kontinuierlich oder diskontinuierlich gestaltet werden.
Im allgemeinen ist jene Ausführungsform bevorzugt, bei welcher die Kondensation der Reaktionspartner in Anwesenheit eines Alkalihydroxydes durchgeführt wird.
Als Katalysatoren verwendet man z. B. aktiviertes Kupferpulver, gegebenenfalls in Gegenwart von Kupfer-(I)- und/oder Kupfer-(II)-salzen oder Kupferoxyden oder auch von Cu(I)- bzw. Cu(II)salzen oder Cu-oxyden allein. Meist wird Kupfer(I)chlorid oder CU2O verwen- det. Es werden vorteilhaft 0,01-0,2 Mol Katalysator pro Mol Arylhalogenid der Formel II verwendet.
Der mit erfindungsgemässem Verfahren erzielte Umsatz ist hoch; er beträgt bis zu 80-90 S der Theorie.
Der Rest besteht fast ausschliesslich aus nicht umgesetzten Ausgangsstoffen, die wieder eingesetzt werden können. Nebenprodukte entstehen nur in geringen Mengen. Damit besteht die Möglichkeit einer kontinuierlichen Gestaltung des Verfahrens. Die Reaktionszeiten betragen etwa V2 bis 10 Stunden, vorzugsweise 24 Stunden. Dies ist in Anbetracht der bisherigen Erfahrungen überraschend kurz, denn in J. Chem. Soc. 1108 (1964) und J. Chem. Soc. 4953 (1965) wird die Umsetzung von Alkoxalkylphenolaten mit unsubstituierten und substituierten Arylhalogeniden beschrieben, wobei als Reaktionszeiten 72 und 16 Stunden genannt werden.
Die subst.Mercaptogruppe im Arylhalogenid der Formel II anderseits bewirkt durch ihren elektronenabgebenden Effekt eine Verstärkung der Bindung des Halogens Y an den Kern, insbesondere, wenn sie in p-Stellung zu Y steht, was ja vorzugsweise der Fall ist.
Demnach sollte man eine Erschwerung der Umsetzung, d. h. eine Verlängerung der Reaktionsdauer erwarten. Überraschenderweise tritt aber eine Verkürzung der Reaktionszeit ein.
Die folgenden Beispiele veranschaulichen die Erfindung.
Beispiel 1
Aus 28 g 4-Methylmercaptophenol (0,2 Mol) wird in benzolischer Lösung mit Hilfe von 9,6 g 50 % iger Natriumhydrid-Dispersion in Öl das Natriumphenolat hergestellt. Dieses Natriumphenolat wird zusammen mit 43,5 g 4-Methylmercapto-l-brom-benzol (0,214 Mol) in 100 ml Chinolin gelöst und mit 1 g Kupfercarbonat und 1 g aus Kupfersulfat und Zink frisch gefälltem Kupferpulver versetzt und auf 2200 C unter Rühren erhitzt. Während des Aufheizens werden bis etwa 1100 C über einen Kühler leichtflüchtige Bestandteile ab destilliert, hauptsächlich Benzol und Wasser, welche von der Bildung des Natriumphenolates und des Kupferpulvers stammten. Die Reaktionstemperatur von 2200 C wird 31/2 Stunden gehalten.
Dann wird das erkaltete Reaktionsgemisch auf Eis gegossen, mit konzentrierter Salzsäure auf pH 2 angesäuert und 3mal mit 300 ml verdünnter Salzsäure, dann mit Wasser bis zur Neutralität gewaschen und über Natriumsulfat getrocknet. Nach Abdampfen des Diäthyläthers werden bei 1600 C und 0,1 mm Hg 3,8 g einer Substanz, die sich bei der Analyse als Gemisch der Ausgangssubstanz herausgestellt hat, vom festen Rückstand abdestilliert. Zurück bleiben 51,8 g eines Produktes, welches sich dünnschichtchromatographisch als sehr reiner Bis- (4-methylmercaptophenyl)-äther erweist.
Dieses wird aus Methanol umkristallisiert, wobei man 33,1 g Produkt vom Schmelzpunkt 79,50 (unkorr.) und 10,8 g vom Schmelzpunkt 760 (unkorr.) gewinnt.
Mit Berücksichtigung des abdestillierten Anteils ergibt sich ein Umsatz von 94,6 % und für das umkristallisierte Produkt eine Ausbeute von 88,6 %, bezogen auf den Umsatz von 4-Methylmercaptophenol,
Bedingungen der Dünnschichtchromotographie: Beschichtung: Kieselgel G (E. Merck, Darmstadt, BRD) Laufmittel- Benzol/Petroläther 1: 3 Laufstrecke: 2 x 15 cm Entwicklung: 12 Testsubstanzen: 4-Methylmercapto-1-brom-benzol,
4-Methylmercaptophenol, Bis-(4-methylmercapto phenyl)-äther.
Beispiel 2
16,2 g (0,1 Mol) Natriumsalz des 4-Methylmer lcaptophenolates, hergestellt wie in Beispiel 1, und 20,3 g 4-Methylmercapto-l-brombenzol werden in 50 ml kaltem Chinolin gelöst. Zu dieser Lösung werden 0,5 g Kupfercarbonat und 0,5 g frisch gefälltes Kupferpulver gegeben. Unter ständigem Rühren und Abdampfen leichtflüchtiger Bestandteile wird die Temperatur auf 2200 C gebracht und 3 Stunden gehalten.
Nach Erkalten wird das Reaktionsgemisch auf Eis gegossen, mit konzentrierter Salzsäure angesäuert und wie in Beispiel 1 mit Ather extrahiert. Nach Abdestillieren des ethers beträgt der Rückstand 26 g und hat einen Schmelzpunkt von 730 C; eine kleine Probe aus Methanol umkristallisiert, zeigt einen Schmelzpunkt von 79,50 C.
Das Dünnschichtchromatogramm des Rückstandes zeigt neben geringen Mengen der beiden Ausgangsverbindungen im wesentlichen nur einen Fleck vom RF-Wert des Bis-(4-methylmercapto-diphenyl)-äthers. Die gaschromatographische Analyse des Produktes weist auf einen Reinheitswert an Bis-(4-methylmercapto-)-diphe- nyläther von 80 Flächen% hin.
Dieses Rohprodukt wird destillativ wie folgt aufgetrennt:
Fraktion Siedebereich in oC Druck in mm Hg Smp., o C Gewicht, g
1 bis 125 12 - 3,4*
2 bis 166 0,2 72-73 17,7** Rückstand 4,9 * Ausgangssubstanzgemisch, ** Endprodukt
Die Fraktion 2 zeigt dünnschichtchromatographisch praktisch reinen Bis-(4-methylmercapto)-diphenyläther.
In einer gaschromatographischen Analyse wird dafür eine Reinheit von 96,5 % (Flächen%) gefunden. Aus der 1. Fraktion errechnet sich ein Umsatz von 90 % Bis (4-methylmercapto-phenyl)-äther, bezogen auf einen der Ausgangsstoffe. Aus der 2. Fraktion errechnet sich eine Ausbeute an Endprodukt von 75 %. Im Rückstand befinden sich gemäss dünnschichtchromatographischer Analyse noch beträchtliche Anteile des genannten Endproduktes.
Gaschromatographische Bedingungen: Gerät: Perkin Elmer Fso Säule: 2m, SE 30 (3 %) Detektor: FiD Temperaturprogramm: 130-1700 C
Beispiel 3
Aus 28 g 4-Methylmercaptophenol (0,2) werden wie in Beispiel 1 beschrieben, das Natriumsalz hergestellt. Dieses wird zusammen mit 43,5 g 4-Methyl- mercapto-1-brom-benzol (0,215 Mol), 1 g Kupfercarbonat und 1 g frisch gefälltem Kupfer bis zur Schmelze erwärmt (etwa 80 C). Unter Rühren und Abdampfen von geringen Mengen Benzol und Wasser wird die Temperatur auf 2150 C gebracht und 3 Stunden gehalten. Das erkaltete Reaktionsgemisch wird in 800 ml Diäthyläther gelöst und die Ätherlösung mit Wasser neutral gewaschen.
Nach Abdampfen des Äthers wiegt das Extrakt 57,1 g und hat einen Schmelzpunkt von 69-710 C. Die alkalischen Waschwasser werden mit Schwefelsäure angesäuert und mit Äther extrahiert und der Äther abgedampft. Als Rückstand werden sodann 9,9 g vom Schmelzpunkt 710 C gefunden. Dieser Rückstand besteht gemäss Dünnschichtchromatogramm nur aus 4-Methylmercaptophenol. Der Umsatz beträgt somit etwa 64%. Die beiden Rohprodukte werden zusammen destilliert.
Fraktion Siedebereich in o C Druck in mm Hg Smp., o C Gewicht, g
1 bis 135 12 - 6,5*
2 bis 150 12 - 19,3*
3 180-210 0,3 70-72 30,3** Rückstand 6,4
Ausgangsstoffe ** Endprodukt
Für die 3. Fraktion lässt sich eine Ausbeute an Bis-(4-rnethylmercaptophenyl)-äther von 92 %, bezogen auf den Umsatz errechnen. Die gas-chromatographische Reinheitsprüfung der 3. Fraktion ergab einen Wert von 85 Flächen%.
Beispiel 4
20,3 g 4-Methylmercapto-1-brom-benzol (0,1 Mol), 14,0 g 4-Methylmercapto-phenol (0,1 Mol), 0,5 g frisch gefälltes Kupferpulver, 0,5 Kupfercarbonat und 4 g Natriumhydroxyd (0,1 Mol) werden zusammen 4 Stunden auf 225-230 C erhitzt, nachdem etwa 1,2 ml Wasser, welches durch die Kondensation entstanden ist, ab destilliert wurde. Nach beendeter Reaktion wird das gesamte Reaktionsgemisch destilliert.
Fraktion Siedebereich in oC Druck in mm Hg Smp., o C Gewicht, g
1 117-175 12 - 4,6*
2 170-184 0,2 64-68 14,5** Rückstand 14,5 * Ausgangssubstanzgemisch, * * Endprodukt
Die Fraktionen und der Rückstand werden dünnschichtchromatographisch untersucht. Die 2. Fraktion besteht fast nur aus Bis-(4-methylmercapto-phenyl)-äther; davon sind Spuren noch in Fraktion 1 und beträchtliche Mengen von 20-30% im Rückstand zu finden. 11,3 g Rückstand bestehen aus NaBr und Katalyt. Die gaschromatographische Reinheit der Fraktion 2 beträgt 85 Flächen%. Der Umsatz liegt bei etwa 86 sO und die Ausbeute an Endprodukt nur für Frak tion 2 bei 64 %.
Beispiel 5
28 g 4-Methylmercaptophenol (0,2 Mol), 40,6 g 4-Methylmercapto-l-brom-benzol (0,2 Mol), 1 g Kupferpulver, 1 g Kupfercarbonat und 22,26 g wasserfreies Natriumcarbonat (0,21 Mol), werden wie in Beispiel 4 bei 220-230 C zur Reaktion gebracht. Die Extraktion mit Diäthyläther erfolgt aus dem angesäuerten Zersetzungsgemisch. Der Rückstand (nach Verdampfung des äther) von 62,9 g wird destilliert.
Fraktion Siedebereich in o C Druck in mm Hg Smp., o C Gewicht, g
1 128-156 12 51-56 39,0*
2 173-210 0,2 72-75 18,1** Rückstand 3,2 * Ausgangssubstanzgemisch, ** Endprodukt
Der Umsatz berechnet sich gemäss Fraktion 1 zu 43 cd. Die Ausbeute an Bis-(4-methyl)-äther zu 80 S bezogen auf den Umsatz. Wiederum lassen sich im Destillationsrückstand dünnschichtchromatographisch grosse Anteile dieses Diphenyläthers feststellen.
Beispiel 6
20,3 g 4-Methylmercapto-l-brom-benzol (0,1 Mol) werden mit dem aus Natriumhydrid hergestellten Natriumsalz von 14 g 4-Methylmercaptophenol in 50 ml Chinolin gelöst und mit 0,5 g Kupfercarbonat gebracht.
Nach der Extraktion des salzsauren Zersetzungsgemisches mit Diäthyläther und der Ätherverdampfung verbleibt ein Rückstand von 24,7 g mit Schmelzpunkt von 730 C.
Der Rückstand wird destilliert.
Fraktion Siedebereich in o C Druck in mm Hg Smp., o C Gewicht, g
1 bis 125-126 12 2,4*
2 156-166 0,2 73-74 18,2** Rückstand 4,1 * Ausgangssubstanzgemisch, * * Endprodukt
Der Umsatz macht 94 % aus, die Ausbeute an Bis-(4-methylmercaptophenyl)-äther bzw. auf dem Umsatz für die 2. Fraktion 75 %. Diese Fraktion zeigte eine gaschromatographische Reinheit von 97,6 Flächen%.
Beispiel 7
40,6 g 4-Methylmercapto-1-brom-benzol (0,2 Mol), 28 g 4-Methylmercaptophenol, 8,5 g Natriumhydroxyd und 1 g Kupfer(I)-chlorid, werden wie in Beispiel 4, unter Rühren 3 Stunden auf 220-230 C erhitzt. Nach der Zersetzung in einem Gemisch von Eis und Schwefelsäure, anschliessender Extraktion mit Diäthyläther und Abdampfen des Ethers verbleibt ein Rückstand von 55,6 g, welcher einen Schmelzpunkt von 65-71 C hat.
Der Rückstand wird destilliert.
Fraktion Siedebereich in o C Druck in mm Hg Smp., o C Gewicht, g
1 89-155 12 - 8,9*
2 169-215 0,2 74-76 316,9** Rückstand 7,65 * Ausgangssubstanzgemisch, ** Endprodukt
Aus Fraktion 1 berechnet sich ein Umsatz von 87 %.
Die Ausbeute an Bis-(4-methylmercapto-phenyl)-äther bezogen auf die 2. Fraktion beträgt 82 %. Diese weist eine gaschromatographische Reinheit von 95 % Flächen% auf. Der Destillationsrückstand enthält noch weiteren Dithioäther (dünnschichtchromatographisch nachgewiesen).
Beispiel 8
14 g 4-Methylmercapto-phenol (0,1) werden mit Natriumhydrid in das Natriumsalz übergeführt und mit 20,2 g 4-Methylmercapto-l-brom-benzol (0,1 Mol), 60 ml Dimethylsulfoxid, 0,5 g Kupfercarbonat und 0,5 g aktiviertem Kupferpulver in einen 1-Liter-Autoklav eingefüllt und auf 2100 C gebracht. Während der Reaktionsdauer von 3 Stunden nimmt der Druck um 30 atm. zu. Nach der Abkühlung wird der Autoklav entleert, der Inhalt mit einem Eis-Salzsäure-Gemisch zersetzt und mit Äther extrahiert. Nach Entfernung des äther verbleibt ein flüssiger Rückstand von 24,2 g, von welchem bei 1700 C und 12 mm Hg 6,7 g p-Bromund 4-Methylmercapto-phenol abdestilliert wurden.
Die dünnschichtchromatographische Analyse des Rückstands (14,3 g) zeigt, dass neben etwas 4-Methylmercapto-phenol und Verunreinigungen, der Bis-(methylmercapto-phenyl)-äther das Hauptprodukt ist. Der Umsatz beträgt 80 %; die Ausbeute an Rohäther auf den Umsatz bezogen 68 %.
Beispiel 9
28 g 4-Methylmercapto-phenol (0,2 Mol), 40,6 g 4-Methylmercapto-l-brom-benzol (0,2 Mol), 11,2 g Kaliumhydroxyd (0,2 Mol) und 1 g Cu-(I)-Cl werden zusammen 3 Stunden auf 210-230 C gebracht. Nach dem Abkühlen wird das Reaktionsgemisch ausgeäthert und die Ätherlösung neutral gewaschen. Die wässerigalkalischen Lösungen werden angesäuert und ebenfalls mit Äther extrahiert. Nach Abdampfen des ethers verbleiben aus der ersten Lösung 45,2 g Rückstand, aus der zweiten 2,6 g Rückstand, welcher sich dünnschichtchromatographisch als nicht umgesetztes sehr reines 4-Methylmercapto-phenol erweist.
Die 45,2 g werden destilliert:
Fraktion Siedebereich in C Druck in mm Hg Gewicht, g
1 125-162 12 17,0 Ausgangsstoff
2 160-210 0,2 24,4 Endprodukt Rückstand
Aus dem Äther-Rückstand von 2,6 g und der 1. Fraktion errechnet sich ein Umsatz von 71,5 %.
Für die zweite Fraktion, welche gemäss Dünnschicht- und Gaschromatogramm sehr rein ist, beträgt die Ausbeute an Bis-(4-methylmercapto-phenyl)-äther 65,3 % bezogen auf den Umsatz. Der Destillationsrückstand enthält ebenfalls noch Bis-phenyläther.
Beispiel 10
28 g 4-Methylmercapto-phenol (0,2 Mol), 40,6 g 4-Methylmercapto-1-brom-benzol (0,2 Mol), 11,2 g Kaliumhydroxyd (0,2 Mol) und 1 g Cu2O werden 31/2 Stunden auf 220 C erhitzt, nachdem während des Aufheizens etwa 4 ml Wasser abdestilliert worden sind.
Die Aufarbeitung geschieht wie in Beispiel 9. Als Ätherrückstände werden 4,5 g nicht umgesetzte Phenolverbindung und 42,0 g rohes Umsetzungsprodukt erhalten, welches destilliert wird.
Fraktion Siedebereich, o C Druck, mm Hg Gewicht, g 1 122-155 12 10,1
2 160-190 0,15 26,4 Rückstand 4
Mit Berücksichtigung der isolierten Phenolverbindung (4,5 g) und der 1. Fraktion (10,1 g) beläuft sich der Umsatz auf 79 %. Die 2. Fraktion ist laut Dünnschichtchromatogramm sehr reiner Bis-(4-methylmercapto-phenyl)-äther. Die gaschromatrographische Reinheit beträgt 95,6 Flächen%. Als Ausbeute errechnen sich 65 %. Der Rückstand, welcher nicht vollständig aus destilliert werden kann, enthält zum grössten Teil noch weiteren Bis-(4-methylmercapto-phenyl)-äther.
Beispiel 11
28 g 4-Methylmercapto-phenol (0,2 Mol) werden analog Beispiel 1 mit 0,1 Mol Calciumhydrid in das Calziumphenolat überführt. Dieses wird mit 40,6 g 4-Methylmercapto-1-brom-benzol (0,2 Mol) zusammen mit 1 g Kupfer-(II)carbonat und 1 g aktiviertem Kupferpulver 3 Stunden auf 2150 C erhitzt. Die Aufarbeitung erfolgt wie in Beispiel 3 beschrieben. Es resultieren ein Ätherextrakt von 19,5 g Phenolverbindung und ein Rohendprodukt von 35,3 g, welches destilliert wird:
Fraktion Siedebereich, o C Druck, mm Hg Gewicht, g 115-140 12 30,5
2 1X6 > 175 0,2 3,0 Rückstand 0,8
Umsatz und Ausbeute sind bei Verwendung der Calciumphenolatverbindung niedrig, wie auch im nächsten Beispiel gezeigt wird. Hier z.
B. beträgt der Umsatz 27 %, die Ausbeute an Bis-(4-methylmercaptophenyl)-äther bloss 21,2 %.
Beispiel 12
Es wurde wie in Beispiel 7 verfahren; anstelle von Natriumhydroxyd wird 0,1 Mol Calciumhydroxyd (7,4 g) verwendet. Die Reaktionstemperatur beträgt 2180 C, die Reaktionszeit 3 Stunden.
Als iitherrückstand werden 53,8 g erhalten, welche bei der Destillation 49,7 g nicht umgesetzte Produkte, 2,4 Bis-(4-methylmercaptophenyl)-äther und 1 g Destillationsrückstand ergeben. Der Umsatz errechnet sich zu 27,3 %, die Ausbeute an Bis-(4-mercaptophenyl) äther auf 17 % bezogen auf den Umsatz.
Beispiel 13
7 g (0,05 Mol) 4-Methylmercapto-phenol, 10,6 g (0,06 Mol), 4-Athylmercapto-1-brom-benzol, 2,8 g (0,05 Mol) Kaliumhydroxid, 0,5 g Kupfer-I-chlorid und 50 ml Chinolin wurden zusammen 3 Stunden auf 2200 gebracht. Zur Aufarbeitung wird das Reaktionsgemisch in Eis-Salzsäure zersetzt und mit Diäthyläther extrahiert.
Der vom Diäthyläther befreite Abdampfrückstand wird destilliert;
Fraktion Siedebereich in o C Druck in mm Hg Gewicht, g
1 103-115 12 2,7 Ausgangsprodukt
2 120-160 12 2,5 Ausgangsprodukt
3 172-210 0,5 8,0 Endprodukt Rückstand 2,0
Aus den Fraktionen 1 und 2 errechnet sich ein Umsatz von 71,5 % und für Fraktion 3 eine Ausbeute an 4-Äthylmercaptophenyl-4'-methylmercaptophenyl) äther von 82 %; nicht berücksichtigt dabei ist der Destillationsrückstand, welcher noch 4-Athylmercapto- phenyl-4'-methylmercaptophenyl)-äther enthält.
Beispiel 14
15,84 g (0,1 Mol) 4-Methylmercapto-1-chlorbenzol, 14 g (0,1 Mol) 4-Methylmercaptophenol, 4 g (0,1 Mol) Ätznatron, 0,5 g Kupfer-(I)-Chlorid und 0,5 g frisch gefälltes Kupferpulver werden wie in Beispiel 7, 4 Stunden zur Reaktion gebracht und anschliessend aufgearbeitet.
Fraktion Siedebereich in o C Druck in mm Hg Gewicht, g
1 100-117 10 10,3 Ausgangsprodukt
2 133-150 10 2,3 Ausgangsprodukt
3 154-210 0,15 7,4 Endprodukt Rückstand 3,0
In Fraktion 1 und 2 befinden sich die nicht umgesetzten Ausgangsstoffe; der Umsatz unter Verwendung von 4-Methylmercapto-1-chlorbenzol ist viel geringer als unter Verwendung des Brom-analogen. Er beträgt 5 %. Die Ausbeute an Bis-(4-methylmercaptophenyl)- äther (siehe Fraktion 3) errechnet sich zu 51 %.
Beispiel 15
12,75 g (0,051 Mol) 4-Methylmercapto-ljodben- zol, 7,0 g (0,05 Mol) 4-Methylmercaptophenol, 2 g (0,05 Mol) Ätznatron, 0,5 g Cu-I-Cl und 0,5 g frisch gefälltes Kupferpulver werden 4t/ Stunden unter Rühren bei 2250 C zur Reaktion gebracht. Zur Aufarbeitung wird das Reaktionsgemisch mit 10 % iger Schwefelsäure angesäuert und mit Diäthyläther extrahiert. Nach Neutralwaschen der Atherlösung mit Wasser und Trocknung derselben über wasserfreiem Na,SOa wird der Äther abgedampft.
Der Abdampfrückstand von 12,4 g wird destilliert:
Fraktion Siedebereich in oC Druck in mm Hg Gewicht Smp., oC
1 92-130 12 1,3 - Ausgangsprodukt
2 140-200 0,25 7,3 78-80 Endprodukt Rückstand 1,o
Gemäss Dünnschichtchromatographie enthält Fraktion 1 nicht umgesetzte Ausgangsprodukte; Fraktion 2 das bereits sehr reine Kondensationsprodukt Bis-(4-methylmercaptophenyl)-äther. Der Umsatz errechnet sich zu etwa 93 %, die Ausbeute bezogen auf den Umsatz, 60 %. Nach einmaliger Umkristallisation der Fraktion 2 aus Äthanol erhält das Produkt den Smp. von 80-X10.
Beispiel 16
Man lässt 31,4 g (0,205 Mol) l-MethylIrercapto-2- methyl-4-hydroxybenzol, 40,6 g (0,2 Mol) l-Metfiyl- mercapto-4-brom-benzol, 8 g (0,2 Mol) Ätznatron und 2,5 g Kupfer-I-chlorid 3 Stunden bei 200-2100 C reagieren. Die Aufarbeitung des Reaktionsproduktes erfolgt wie in Beispiel 15. Der Eindampfrückstand von 51,7 g wird destilliert:
Fraktion Siedebereich in o C Druck in mm Hg Gewicht, g
1 100-140 12 10 Ausgangsprodukte
2 120-160 1 2,1 Ausgangsprodukte
3 16190 0,7 11,5 Endprodukte (unrein)
4 190-280 0,6 15,8 Endprodukte (unrein) Rückstand 4,8
Die Fraktionen 3 und 4 werden mit 100 ml 10 S Natronlauge behandelt; um das noch vorhandene Phenol zu entfernen, werden getrocknet und neuerdings destilliert.
Nach einem Vorlauf von 0,4 g bei 1450 und 0,25 mm Hg geht das Kondensationsprodukt, der 3-Methyl-4,4'-bis-(methylmercapto)-diphenyläther scharf bei 1720 C und 0,2 mm Hg als farblose Flüssigkeit über; die Menge beträgt 22,6 g; der Brechungsindex davon n2r0 1.6428. Eine zweite Fraktion von 1 g enthält laut Dünnschichtanalyse noch weiteres Kondensationsprodukt, ist aber unrein. Auf den Umsatz von 83 SE; gerechnet, macht die Ausbeute 60 S aus.
Beispiel 17
21,6 g (0,1 Mol) l-Benzylmercapto-4-hydroxy-benzol, 20,3 g (0,1 Mol) 1-Methylmercapto-4-brom-benzol, 4 g (0,1 Mol) Atznatron, 1 g Cu-I-Cl und 1 g frisch gefälltes Kupferpulver werden 4 Stunden bei 2150 C zur Umsetzung gebracht. Nach der Aufarbeitung verbleiben 37,4 g Rohprodukt, welches destilliert wird:
Fraktion Siedebereich in o C Druck in mm Hg Gewicht, g
1 77-105 1 8,4 Ausgangsprodukt
2 150-244 0,3 24,7 fest Endprodukt (unrein) Rückstand 2,9
Durch zweimalige Umkristallisation der Fraktion 2 aus Athanol erhält man ein dünnschichtchromatographisch absolut sauberes Kondensationsprodukt, den 4-B enzyl-mercapto-4'-methylmercapto diphenyläther, vom Smp. 92-930 C. Die Ausbeute an Fraktion 2 bezogen auf den aus Fraktion 1 berechneten Umsatz von 81,5 % beträgt 91,6 R.
Beispiel 18
30,8 g (0,2 Mol) 1-Methylmercapto-3-methyl- 4-hydroxy-benzol, 40,6 g 1-Methylmercapto-4-brombenzol, 8 g (0,2 Mol) Ätznatron, 1 g Cu-I-Cl und 1 g aktiviertes Kupferpulver werden 6 Stunden bei 2100 zur Reaktion gebracht. Der Aufarbeitungsrückstand von 46,4 g wird der Destillation unterworfen:
Fraktion Siedebereich in o C Druck in mm Hg Gewicht, g
1 65-130 0,4 20,3 Ausgangsprodukt
2 130-182 0,4 17,1 Endprodukt (unrein)
3 172-217 0,2 4,2 Endprodukt (unrein) Rückstand 4,7
Fraktion 1 besteht nach Dünnschichtanalyse, aus den Ausgangsprodukten, die Fraktionen 2 und 3 zur Hauptsache aus dem Kondensationsprodukt und aus Spuren des eingesetzten Phenols und von Nebenprodukten. Der Rückstand enthält noch weiteres Kondensationsprodukt.
Die Ausbeute an 2-Methyl-4,4'-bis (methylmercapto)-diphenyläther der Fraktionen 2 und 3 beträgt 53 %, bezogen auf den Umsatz von 73 %, welcher sich aus Fraktion 1 errechnet. Nach zweimaligem Umkristallisieren aus Äthanol ist das Kondensationsprodukt rein und hat einen Smp. von 410 C.
Beispiel 19
14,1 g (0,068 Mol) l-Cyclohexylmercapto-4-hydroxybenzol, 13,7 g (0,068 Mol) 1-Methylmercaptc4-brom-benzol, 4 g (0,1 Mol) ätznatron und 2 g Cu-I-Cl werden zusammen unter Rühren 4 Stunden auf 2200 C erhitzt.
Der organische Rückstand von 24 g wird nach der wie in Beispiel 15 erfolgten Aufarbeitung destilliert.
Fraktion Siedebereich in o C Druck in mm Hg Gewicht, g
1 62-110 0,25 1,3 Ausgangsprodukte
2 11e160 0,25 1,2 Ausgangsprodukte
3 165-200 0,20 1,7 Gemisch von Ausgangsprod.
und Endprodukten
4 210-248 0,25 14,6 Endprodukt Rückstand 4,4
Entsprechend der dünnschichtchromatographischen Untersuchung der Destillate enthalten die Fraktionen 1 und 2 nur Ausgangsprodukte. Die Fraktion 3 besteht aus etwa 1/3 1-Cyclohexylmercapto-4-hydroxybenzol, 1/3 Kondensationsprodukt und 1/3 einer Substanz mit nur wenig tieferem Rf-Wert als das Kondensationsprodukt selbst.
Dieses, der 4-Cyclohexylmercapto-4'-methylmercapto-diphenyläther, ist, von Spuren Verunreinigungen praktisch abgesehen, die einzige Komponente in Fraktion 4; nach einer weiteren destillativen Reinigung wird dafür ein Siedepunkt von 235-2370 C bei 0,1 mm und ein Brechungsindex n D 1.6242 ermittelt; die Ausbeute beträgt etwa 75 %, bezogen auf den aus den Fraktionen 1-3 berechneten Umsatz von 90 %.
Die unbekannte Substanz in Fraktion 3 erweist sich nach Umkristallisation aus Äthanol als identisch mit Bis-(4-methylmercaptophenyl-) äther.
Beispiel 20
14,8 g (0,073 Mol) 1-Methylmercapto-2-nitro 4-chlorbenzol, 11,8 g (0,073 Mol) Natriumsalz des l-Methylmercapto-4-hydroxybenzol, 1 g Cu-I-Cl und 0,2 g aktiviertes Kupfer-Pulver werden 4 Stunden auf 2200 C erhitzt. Nach der Aufarbeitung verbleiben 29 g Rohprodukt, welche der Destillation unterworfen werden:
Fraktion Siedebereich in o C Druck in mm Hg Gewicht, g
1 -55 0,3 1,5 Ausgangsprodukte
2 55-104 0,2 10,4 Endprodukte
3 104-180 0,3 3,9 Endprodukte Rückstand 4,2
Die Fraktion 1 enthält gemäss Dünnschichtchromatogramm neben den Ausgangskomponenten noch geringe Mengen an unbekannten Nebenprodukten.
Die Fraktion 2 besteht im wesentlichen aus dem Kondensa tionsprodukt, dem 3-Nitro-4,4'-bis-(methylmercapto)- diphenyl äther, welcher aus Athanol umkristallisiert den Schmelzpunkt von 430 C aufweist. In Fraktion 3 befinden sich neben Kondensationsprodukt noch Ausgangsprodukt und unbekannte Nebenprodukte. Die Ausbeute für Fraktion 2 macht etwa 50 S aus, bezogen auf den Umsatz von 85 sO.