DE1111173B - Verfahren zur Herstellung von aromatischen Sulfonen - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von aromatischen Sulfonen

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DE1111173B
DE1111173B DEU6268A DEU0006268A DE1111173B DE 1111173 B DE1111173 B DE 1111173B DE U6268 A DEU6268 A DE U6268A DE U0006268 A DEU0006268 A DE U0006268A DE 1111173 B DE1111173 B DE 1111173B
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Germany
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weight alkyl
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water
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DEU6268A
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Dr Leon Velluz
Dr Robert Joly
Dr Robert Bucourt
Colette Fabignon
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Sanofi Aventis France
Original Assignee
Roussel Uclaf SA
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C381/00Compounds containing carbon and sulfur and having functional groups not covered by groups C07C301/00 - C07C337/00
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C315/00Preparation of sulfones; Preparation of sulfoxides

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Description

  • Verfahren zur Herstellung von aromatischen Sulfonen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von aromatischen Sulfonen der allgemeinen Formel R-SO2-R' III in der R und R', die gleich oder voneinander verschieden sein können, gegebenenfalls substituierte Arylgruppen bedeuten. Das Verfahren besteht darin, eine aromatische Verbindung R' H, (II) die mindestens ein bewegliches Wasserstoffatom besitzt, mit einem gemischten Anhydrid der allgemeinen Formel R-SO2-O-SO2-O-R" I in der R die oben angegebene Bedeutung besitzt und R" einen niedrigmolekularen Alkylrest und insbesondere den Methylrest darstellt, umzusetzen. Die Reaktion verläuft nach folgendem Schema: und erfordert weder einen Katalysator noch ein Lösungsmittel. Sie beginnt häufig bereits bei gewöhnlicher Temperatur und wird im allgemeinen bei Temperaturen unterhalb 100°C beendet. Da neben dem Sulfon III lediglich der Schwefelsäuremonoalkylester IV entsteht, genügt es zur direkten Isolierung des Sulfons, durch Eingießen in Wasser auszufällen. Das neue Verfahren eignet sich daher sehr gut zur Durchführung in technischem Maßstab und erfordert weder eine besondere Apparatur noch besondere Vorsichtsmaßnahmen.
  • Die als Ausgangssubstanzen verwendeten gemischten Anhydride können wie folgt hergestellt werden: a) Einwirkung eines Alkylpyrosulfats der allgemeinenFormelR"O-SO2-O-SO2-OR" mit niedrigmolekularen Alkylresten auf eine Sulfonsäure der allgemeinen Formel R - 5 O3H. b) Umsetzung von Schwefeltrioxyd mit einem Sulfonsäureester der allgemeinen Formel R-SO3-R".
  • Weiterhin wurde gefunden, daß die Herstellung von symmetrischen aromatischen Sulfonen (R = R') dadurch erleichtert werden kann, daß man ein niedrigmolekulares Alkylhalogenpyrosulfat der allgemeinen Formel X-5O2-O-5O2-O-R" V an Stelle des Pyrosulfats der allgemeinen Formel R"O-5O2-O-SO2-OR" verwendet. Die direkte Umsetzung eines niedrigmolekularen Alkylhalogenpyrosulfats (V) mit einer aromatischen Verbindung der Formel R - H ermöglicht die direkte Herstellung eines symmetrischen Sulfons der allgemeinen Formel III, in der R = R' ist, in ausgezeichneten Ausbeuten, ohne daß es hierbei erforderlich wäre, das als Zwischenprodukt auftretende gemischte Anhydrid gesondert herzustellen.
  • Die Erfindung betrifft daher auch ein Verfahren zur Herstellung von symmetrischen aromatischen Sulfonen der Formel III, worin R = R' ist, durch direkte Umsetzung eines niedrigmolekularen Alkylhalogenpyrosulfats der allgemeinen FormelV mit einer aromatischen Verbindung der allgemeinen Formel R -Die Herstellung dieser neuen niedrigmolekularen Alkylhalogenpyrosulfate erfolgt durch Umsetzung einesniedrigmolekularen Alkylhalogenids mit Schwefeltrioxyd nach folgendem Schema: R"-X + 2SO3 X-502-O-502-O-R" wobei X ein Halogenatom bedeutet.
  • Die niedrigmolekularen Alkylhalogenpyrosulfate wurden bis jetzt noch nicht hergestellt, und man dachte bis zum heutigen Tag, daß die Umsetzung eines niedrigmolekularen Alkylhalogenids mit Schwefeltrioxyd zu einem Alkylhalogensulfat führen würde.
  • Alle die Verwendung von Schwefeltrioxyd umfassenden Arbeitsgänge werden zweckmäßig unter Verwendung des letzteren in Form des stabilisierten handelsüblichen Trimeren durchgeführt, das im allgemeinen mit dem Namen »Sulfan« bezeichnet wird.
  • Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung: Beispiel 1 Herstellung von p-Methyldiphenylsulfon (Formel III: R = -C6H4C113, R' = -C6H5) a) Aus p-Toluolsulfonsäure Man entwässert 50 g mit 1 Mol Wasser kristallisierte p-Toluolsulfonsäure durch Erhitzen im Vakuum auf 1503C. Die noch warme geschmolzene wasserfreie Säure versetzt man bei 60 bis 70"C mit 24 ccm wasserfreiem Benzol und kühlt auf Zimmertemperatur ab.
  • Der so erhaltenen übersättigten Lösung von p-Toluolsulfonsäure setzt man unter mechanischem Rühren in etwa 10 Minuten 54g Methylpyrosulfat zu, welches durch Einbringen von 1 Mol Schwefeltrioxyd in 1 Mol Dimethylsulfat oder durch Umsetzung von 2 Mol Schwefeltrioxyd mit 1 Mol Dimethyläther hergestellt wurde. Nach beendeter Zugabe bringt man in etwa 10 Minuten auf eine Temperatur von 70 bis 72"C. Es erfolgt dann eine exotherme Reaktion, die die Temperatur des Reaktionsgemisches auf 91 bis 92"C steigen läßt. Man läßt abkühlen und gießt in 150 ccm Wasser. Das p-Methyldiphenylsulfon kristallisiert aus.
  • Man saugt es ab, wäscht mit Wasser und trocknet.
  • Die Ausbeute beträgt 43,5 g (entsprechend 71 0/0 der Theorie). Nach Umkristallisieren aus Methanol weist die Verbindung einen Schmelzpunkt von 126"C auf.
  • Sie ist mit der von J. H. Simons, H. J. Passino und S. Archer in Journal of the America Chemical Society((, Bd. 63 (1941), S. 608, beschriebenen identisch. b) Aus p -Toluolsulfonsäuremethylester 20 g geschmolzenen p-Toluolsulfonsäuremethylester versetzt man unter mechanischem Rühren und unter einer derartigen Kühlung, daß die Temperatur 35"C nicht überschreitet, in 5 Minuten mit 8,6 g Schwefeltrioxyd in Form des handelsüblichen Sulfans. Dann läßt man das Reaktionsgemisch bei 30 bis 35"C 2 Stunden stehen und setzt dem so erhaltenen gemischten Anhydrid (Formel I: R =C6H4CH3, R"=CH3) 10 com wasserfreies Benzol zu. Die Reaktion setzt augenblicklich ein, und die Temperatur steigt auf 900C. Nach Stehenlassen über Nacht bei Zimmertemperatur gießt man das Reaktionsgemisch in 100 ccm Wasser. Nach Aufarbeiten in der unter a) beschriebenen Weise erhält man 20,2 g Sulfon, was einer Ausbeute von 81 0/o der Theorie entspricht.
  • Nach Umkristallisation aus Äthanol zeigt das Produkt keine Schmelzpunktdepression beim Mischen mit dem gemäß a) hergestellten Produkt.
  • Beispiel 2 Herstellung von 4-Chlor-4'-methyldiphenylsulfon (Formel III: R--Q114-C113, R'---C6H4-Cl) In 40,2 g auf 30"C erwärmten p-Toluolsulfonsäuremethylester bringt man unter mechanischem Rühren 17,3 g Sulfan in 15 Minuten unter derartigem Kühlen. daß die Temperatur 35"C nicht übersteigt, ein. Man läßt auf Zimmertemperatur abkühlen und versetzt in einigen Minuten mit 22 ccm Chlorbenzol, wobei man so kühlt, daß die Temperatur auf 400 C gehalten wird. Dann erhitzt man 3 Stunden auf 50 bis 55 C und gießt das Reaktionsgemisch in 150 ccm eines Eis-Wasser-Gemisches. Das 4-Chlor-4'-methyldiphenylsulfon kristallisiert. Nach Absaugen, Waschen mit Wasser und Trocknen erhält man 41,5 g Substanz, was einer Ausbeute von 72°/o der Theorie entspricht.
  • Nach Umkristallisation aus Äthanol schmilzt das Produkt bei 124°C. Es ist mit der von H. Burton und P. F. Hu in »Journal of the Chemical Society«, 1948, S. 601, beschriebenen Verbindung identisch.
  • Beispiel 3 Herstellung von 4-Chlordiphenylsulfon (Formel III: R = - C6H1, R' = - C,H,CI) a) Aus Benzolsulfonsäure 43,9 g durch Entwässern von kristallisierter Benzolsulfonsäure erhaltene, noch warme (500 C) wasserfreie Benzolsulfonsäure versetzt man mit 58 g Methylpyrosulfat. Es tritt keine merkliche Erwärmung auf. Man erhitzt das Reaktionsgemisch 35 Minuten auf 40"C, läßt dann auf gewöhnliche Temperatur abkühlen und setzt in etwa 15 Minuten 28 ccm Chlorbenzol zu, wobei man durch Abkühlen die Temperatur auf 20 bis 25"C hält. Nach Beendigung der exothermen Reaktion erhitzt man auf 40"C. Die Reaktion setzt dann erneut ein, und die Temperatur des Reaktionsgemisches steigt auf 55"C. Man hält diese Temperatur etwa 1/2 Stunde aufrecht, läßt über Nacht bei Zimmertemperatur stehen und gießt dann in 150 ccm eines Eis-Wasser-Gemisches ein. Das Sulfon kristallisiert aus. Nach Absaugen, Waschen mit Wasser, Trocknen und Umkristallisieren aus Äthanol erhält man reines 4-Chlordiphenylsulfon vom F. = 94,5°C, das mit dem von E. Bergmann und M. Tschudnowsky, in Berichte der deutschen chemischen Gesellschaft, Brd. 65.
  • (1932), S. 457, beschriebenen Produkt identisch ist. b) Aus Benzolsulfonsäuremethylester In 20,2 g Benzolsulfonsäuremethylester bringt man ziemlich rasch unter Rühren 9,4 g Schwefeltrioxyd ein. Die Temperatur des Reaktionsgemisches steigt auf 77"C. Wenn die Temperatur auf 20 bis 25"C abgesunken ist, setzt man 12 ccm wasserfreies Chlorbenzol unter Rühren und derartigem Abkühlen zu, daß die Temperatur 45"C nicht übersteigt, und erhitzt dann all/2 Stunden auf 50"C. Nach Abkühlen auf 20"C gießt man in 100 ccm eines Wasser-Eis-Gemisches ein. Nach Trocknen erhält man 24,2 g 4-Chlordiphenylsulfon, was einer Ausbeute von 820/, der Theorie entspricht. Das Produkt ist praktisch rein und mit der gemäß a) hergestellten Verbindung identisch.
  • Beispiel 4 a) Herstellung von Methylchlorpyrosulfat durch Umsetzung von Methylchlorid mit Schwefeltrioxyd In einen 968 g Schwefeltrioxyd enthaltenden Kolben leitet man unter Rühren einen lebhaften Strom Methylchlorid ein, wobei die Innentemperatur des Kolbens durch Abkühlen in einem Wasserbad auf 18 bis 20"C gehalten wird, und zwar so lange, bis bei lebhaftem Durchleiten eindeutig keine Absorption mehr erfolgt. Durch Wägen stellt man fest, daß 1 Mol Methylchlorid je 2 Mol Schwefeltrioxyd absorbiert ist, was einer Gewichtszunahme von 305,5 g entspricht. Wenn die absorbierte Menge zu groß ist (was möglich ist, wenn nach Beendigung der Absorption unter lebhaftem Einleiten der Gasstrom auf langsame blasenweise Geschwindigkeit herabgesetzt und die Reaktion unter diesen Bedingungen fortgesetzt wurde), bringt man noch Schwefeltrioxyd in einer Menge von 3,15 g je Gramm überschüssiges Methylchlorid ein.
  • Das Methylchlorpyro sulfat bildet eine gelbliche rauchende und reizende Flüssigkeit. Es ist in Wasser bei 0° C unlöslich, mit welchem es langsam reagiert.
  • Analyse: Berechnet .. . S 30,5°/0, C1 16,87°/o; gefunden ... 5 32,00/0, C116,30/,, 16,050/0.
  • Die Verbindung ist neu. b) Herstellung von 4,4'-Dimethyldiphenylsulfon (Formel III: R = R' = - C6H4CHa) 184 g wasserfreies Toluol (2 Mol) versetzt man unter Rühren bei 20 bis 25"C in 25 Minuten mit 420 g (2 Mol) gemäß der vorstehenden Arbeitsweise hergestelltem Methylchlorpyrosulfat, wobei man die Temperatur durch Abkühlen konstant hält. Nach beendetem Mischen rührt man noch 20 Minuten bei 25 bis 30"C und erhöht dann die Temperatur auf 75 bis 80"C. Dann läßt man auf Zimmertemperatur abkühlen und gießt in 600 ccm Wasser. Man erhitzt zum Sieden, kühlt ab, saugt ab, wäscht mit Wasser und mit Methanol, trocknet und erhält nach Umkristallisieren aus Äthanol reines 4,4'-Dimethyldiphenylsulfon vom F. = 163,5"C. Das Produkt ist mit dem von H. Rheinboldt und Giesbecht in »Journal of the American Chemical Society«, Bd. 68 (1956) S. 973, beschriebenen identisch.
  • Beispiel 5 Herstellung von p,p'-Dichlor-diphenylsulfon (Formel III: R = R' = C6H4-Cl) Man kühlt 22,5 g Chlorbenzol auf -30"C und gibt tropfenweise unter Rühren 42,1 g gemäß Beispiel 4 a), hergestelltes Methylchlorpyrosulfat so zu, daß die Temperatur des Reaktionsgemisches zwischen - 30 und 200 C verbleibt. Dann läßt man die Temperatur auf +4"C ansteigen, erhitzt 1/2 Stunde auf etwa 75"C und hält 15 Minuten auf dieser Temperatur. Man kühlt ab, hört auf zu rühren und gießt in 200 ccm eines Eis-Wasser-Gemisches.
  • Dann erhitzt man 3 Stunden unter Rückfluß zum Sieden und saugt ab. Man wäscht mit siedendem Wasser, trocknet und erhält so 24,05 g p,p'-Dichlor- diphenylsulfon vom F. = 150 bis 151"C, was einer Ausbeute von 84 0/o der Theorie entspricht.
  • Beispiel 6 Herstellung von p,p'-Dimethoxydiphenylsulfon (Formel III: R = R' = - C6H4OCH3) Man setzt Anisol mit Methylchlorpyrosulfat, wie in den vorhergehenden Beispielen beschrieben, um und gewinnt so in etwa 50 °/Oiger Ausbeute p,p'-Dimethoxydiphenylsulfon vom F. = 133 bis 143°C.

Claims (5)

  1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zur Herstellung von aromatischen Sulfonen der allgemeinen Formel R-SO2-R' in der R und R', die identisch oder voneinander verschieden sein können, gegebenenfalls substituierte Arylreste bedeuten, dadurch gekennzeichnet, daß man ein gemischtes Anhydrid der allgemeinen Formel R - S 02 - 0 - S 02 - 0 - R" in der R einen gegebenenfalls substituierten Arylrest und R" einen niedrigmolekularen Alkylrest bedeutet, mit einem gegebenenfalls substituierten aromatischen Kohlenwasserstoff, vorzugsweise in der Wärme, umsetzt und das Sulfon durch Ausfällen in Wasser isoliert.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als gemischtes Anhydrid ein solches verwendet, das durch Umsetzung von in Form des trimeren stabilisierten handelsüblichen Schwefeltrioxyds mit einem niedrigmolekularen Alkylester einer Arylsulfonsäure erhalten wird.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als gemischtes Anhydrid ein solches verwendet, das durch Umsetzung eines Alkylpyrosulfats mit niedrigmolekularen Alkylresten mit einer Arylsulfonsäure erhalten wird.
  4. 4. Abänderung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man zur Herstellung von symmetrischen aromatischen Sulfonen einen gegebenenfalls substituierten aromatischen Kohlenwasserstoff vorzugsweise in der Wärme mit einem niedrigmolekularen Alkylhalogenpyrosulfat der allgemeinen Formel X-SO2-O-SO2-OR" in der X ein Halogenatom bedeutet, umsetzt und das so gebildete Sulfon durch Ausfällen in Wasser isoliert.
  5. 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß man als niedrigmolekulares Alkylhalogenpyrosulfat ein solches verwendet, das durch Umsetzung eines niedrigmolekularen Alkylhalogenids mit Schwefeltrioxyd erhalten wird.
DEU6268A 1958-07-05 1959-06-08 Verfahren zur Herstellung von aromatischen Sulfonen Pending DE1111173B (de)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3250812A (en) * 1963-01-16 1966-05-10 Allied Chem Preparation of alkyl aryl sulfones

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