DE2024694B2

DE2024694B2 - Verfahren zur Herstellung von 3,4-Dihydro-1,2,3-oxathiazin-4-onen

Info

Publication number: DE2024694B2
Application number: DE2024694A
Authority: DE
Inventors: Karl Dr. 6241 Eppenhain Clauss; Gerhard Dr. 6233 Kelkheim Lohaus
Original assignee: Hoechst AG
Current assignee: Hoechst AG
Priority date: 1970-05-21
Filing date: 1970-05-21
Publication date: 1978-07-13
Also published as: US3689485A; DE2024694C3; DE2024694A1; JPS5230517B1

Description

Gegenstand der Hauptanmeldung P 20 01 017.7 sind 3,4-Dihydro-l,2,3-oxathiazin-4-on-2,2-dioxide der allgemeinen Formel

C=C

O=C

N—SO,

in welcher Ri Wasserstoff oder eine gegebenenfalls verzweigte Alkylgruppe mit 1 bis 4 C-Atomen und R₂

in welcher Ri Wasserstoff oder eine gegebenenfalls verzweigte Alkylgruppe mit 1 bis 4 C-Atomen und R2 eine gegebenenfalls verzweigte Alkylgruppe mit 1 bis 4 C-Atomen bedeuten, sowie deren Natrium-, Kalium- oder Calciumsalze, durch Umsetzung von Ketonen der allgemeinen Formel

R₁-CH₂-CO-R₂,

in welcher Ri und R₂ die vorstehend genannten Bedeutungen haben, mit Fluorsulfonyl-isocyanat und Behandlung der gebildeten 0-Ketocarbonsäureamid-N-sulfofluoride mit Wasser unter Zusatz von Basen bei pH 5—12 sowie Isolierung der gebildeten Oxathiazinone aus der Lösung gemäß Hauptanmeldung P 2001017.7-44, dadurch gekennzeichnet, daß anstelle von Fluorsulfonyl-isocyanat ein Aryloxysulfonylisocyanat der allgemeinen Formel

R₃O-SO₂-N = C = O,

in der R₃ einen gegebenenfalls durch Alkylgruppen mit bis zu 4 C-Atomen, durch Halogenatome, Pseudohalogene oder Nitrogruppen substituierten Benzolkern bedeutet, verwendet wird.

eine gegebenenfalls verzweigte Alkylgruppe mit 1 bis 4 C-Atomen bedeuten, sowie deren Natrium-, Kaliumoder Calciumsalze, und auch ein Verfahren zu deren Herstellung. Nach letzterem setzt man Ketone der allgemeinen Formel

R₁-CH₂-CO-R₂,

in welcher Ri und R₂ die vorstehend genannten Bedeutungen haben, mit Fluorsulfonyl-isocyanai um, behandelt die gebildeten ß-Ketocarbonsäureamid-N-sulfofluoride mit Wasser unter Zusatz von Basen bei pH 5—12 und isoliert die Oxathiazine aus der Lösung.

In weiterer Ausbildung des Verfahrens der Hauptanmeldung wurde nun gefunden, daß man anstelle des dort verwendeten Fluorsulfonylisocyanats auch Aryloxy-sulfonylisocyanate der allgemeinen Formel

R₃O-SO₂-N = C = O,

in welcher R₃ einen gegebenenfalls durch Alkylgruppen mit bis zu 4 C-Atomen, durch Halogene, Pseudohalogene oder Nitrogruppen substituierten Benzolkern bedeutet, einsetzen kann.

Die weitere Ausbildung des Verfahrens der Hauptanmeldung besteht also in· der Herstellung von N-(AryI-oxysulfonyl)-0-ketosäureamiden durch Einsatz von — gegebenenfalls am Arylrest wie oben substituierten — Aryloxysulfonylisocyanaten anstelle von Fluorsulfonylisocyanat und in der Umsetzung der so erhaltenen Verbindungen nach dem Verfahren des Hauptpatents zu den erfindungsgemäßen Oxathiazinonen.

Als Sulfonylisocyanate der allgemeinen Formel

R₃O-SO₂-N=C = O

werden Aryloxysulfonylisocyanate verwendet, wie sie nach der DT-PS 12 30017 aus aromatischen Hydroxyverbindungen und Chlorsulfonylisocyanat erhalten werden. So werden neben dem am einfachsten zugänglichen Phenoxysulfonylisocyanat vorteilhaft auch solche Phenoxysulfonylisocyanate verwendet, die im Phenylkern 1, 2 oder 3 Substituenten enthalten können, wie z. B. Alkylgruppen mit 1 —4 C-Atomen, wie Methyl-, Äthyl-, Propyl-, Isopropyl-, Butyl- und/oder lsobutyl-Gruppen, ferner Halogenatome, wie Fluor, Chlor und/oder Brom, Pseudohalogene wie Cyan- oder Rhodangruppen und/oder Nitrogruppen, beispielsweise also 4-Methyl-, 4-Chlor-, 2,4,6-Trichlor- oder 4-Cyanophenoxy-sulfonylisocyanat. Die Substituenten am Phenylring können gleich oder verschieden sein. Für die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens ist die Art der Substituenten an der Phenoxygruppe nicht kritisch, da nach dem erfindungsgemäßen Verfahren die später abgespaltenen Phenole zurückgewonnen und wieder eingesetzt werden können.

Auch bei der Herstellung der Oxathiazinonderivate auf dem vorstehend beschriebenen Wege durch Umsetzung von Ketonen der allgemeinen Formel

Ri-CH₂-CO-R₂

mit den genannten Phenoxysulfonylisocyanaten durchläuft die Reaktion die Zwischenstufe der substituierten N-(Aryloxysulfonyl)-j3-ketosäureamide. Diese werden entweder als reine Verbindungen oder in der Form der bei ihrer Synthese angefallenen Reaktionsmischungen in Gegenwart von Wasser durch Basen in die

Oxathiazinone umgewandelt, wobei als Nebenprodukte Phenole anfallen:

CH,-C

O=C

N-SO₂-OR.,

CH-C
/ \

O=C 0

N-SO₂-OR.,

Base

H
— 2H,0

2OH'

C = C

O=C O + OR₃

N SO₂

Gemäß der Reaktionsgleichung sind 2 Äquivalente Base pro Mol ß-Ketocarbonamid-N-sulfoverbindung erforderlich. Ein Überschuß an Base schadet wegen der Beständigkeit des Oxathiazinonringes gegen alkalische Hydrolyse nicht.

Die Verseifung und Ringbildung verläuft zwischen etwa + 5 und etwa 85° C, bevorzugt werden Temperaturen zwischen etwa 20 und etwa 60⁰C. Die optimale Temperatur hinsichtlich Reaktionsgeschwindigkeit und Wärmeaufwand schwankt in Abhängigkeit von den Substituenten Ri, R2 und Rj und kann durch Vorversuche leicht ermittelt werden.

Die Isolierung der Oxathiazinone aus der anfallenden wäßrigen Lösung ihrer Salze erfolgt nach üblichen Verfahren. Nach dem Ansäuern erhält man Gemische der Oxathiazinone mit den als Nebenprodukt anfallenden Phenolen. Zu ihrer Trennung dient — neben den üblichen Methoden der Kristallisation oder Vakuumdestillation — der stark saure Charakter der Oxathiazinone. Diese lösen sich schon in Hydrogencarbonatlösungen, wie NaHCO₃- oder KHCO₃-Lösungen, und können so in der Form ihrer Alkalisalze von den weniger sauren Phenolen getrennt werden. Die Phenole lassen sich dann z. B. mit Hilfe von 2 N-Alkalilaugen gewinnen und wieder für die Herstellung der Aryloxysulfonylisocyanate einsetzen. Auf diesem Wege kommt ein vorteilhafter Kreisprozeß zustande, der die Herstellung der Oxathiazinonderivate unter Verwendung von Chlorsulfonylisocyanat und Phenolen als wiedergewinnbaren Hilfsstoffen gestattet. Dieser neue Herstellungsweg vermeidet das Auftreten stark fluorhaltiger Abwässer, wie sie bei den Verfahren der Hauptanmeldung durch Verwendung des Fluorsulfonylisocyanates anfallen.

Beispie! 1

Umsetzungsprodukt aus Butanon-(2) und
Phenoxysulfonylisocyanat

200 ml Butanon-(2) (2,24 Mol) werden langsam mit 100 ml (137 g, 0,69 Mol) Phenoxy-sulfonylisocyanat vermischt, wobei die Temperatur bis 45° C ansteigt. Man läßt über Nacht ausreagieren und destilliert dann überschüssiges Butanon im Vakuum ab. Aus dem kristallin erstarrten Rückstand erhält man durch Umkristallisieren aus Chloroform-Propylchlorid 94 g feine verfilzte Nadeln vom Fp. 74-75°C (50% der Theorie).

C₁, H₁₃NO₅S (271,3):

ίο Ber.: C 48,6, H 4,8, S 11,8;
gef.: C 48,3, H 4,9, S 11,6.

Molgewicht: 271 (Massenspektrum).

N M R-Spektrum (Aceton-de):
^Γ) 1,3 ppm (d,J = 7,5Hz) CH₃-H

2,17 ppm (s) CH₃-C = O
ca. 3,8 ppm (q,]=7,5Hz) CH₃-CH
ca. 7,4 ppm (m) CiHs
ca.ll,0ppm (s) -NH-SO₂-

IR-Spektrum

(CH₂Cl₂): 3,0 μ (NH), 5,8 μ (C = O), 5,9 μ (C = O),
(KBr): 2,95 μ (NH), 5,75 μ (C = O), 5,93 μ (C = O).

Nach vorstehenden Analysendaten handelt es sich um dasN-(Phenoxysulfonyl)-«-methylacetessigsäureamid.

Verseifung

81 g kristallines N-(Phenoxysulfonyl)-«-methylacetessigsäureamid (0,3 Mol) vom Fp. 74—75° C werden in 350 ml 2 N-NaOH gelöst und die Lösung 7 Stunden bei 55—60° C gehalten. Nach Abkühlen entzieht man der alkalischen Lösung eventuelle Verunreinigungen durch Ausäthern und säuert dann mit 75 ml konzentrierter HCl an. Erschöpfendes Extrahieren mit Methylenchlorid liefert eine Mischung aus Phenol und dem stark

2,2-dioxid. Zur Trennung extrahiert man die Methy-W) lenchloridlösung mit 30 g Natriumhydrogencarbonat in 200 ml Wasser und anschließend mit 150 ml 2 N-NaOH. Man gewinnt so 37 g (70% d. Th.) Oxathiazinon-Derivat neben 15 g Phenol vom Fp. 41°C (55% d.Th.). Beide Produkte wurden durch Misch-Fp. und Vergleich der IR-Spektren identifiziert. Die Reinheit des Oxathiazinon-Derivats wurde gaschromatographisch an einer Polyphenyläther-Trennsäule (70-250°C) geprüft (als Lösung in Chloroform).

O).

Beispiel 2

Umsetzungsprodukt aus Butanon-(2)- und
2,4,6-Trichlorphenoxy-sulfonylisocyanal

Zu 10OmI (80,5 g, 1,12 Mol) Butanon-(2) tropft man unter schwacher Kühlung 50 ml (S 1,8 g, 0,27 Mol) 2,4,6-Trichlorphenoxy-sulfonylisocyanat vom Kp. 108"C/10-³ Torr und läßt über Nacht ausreagieren. Das überschüssige Butanon wird im Vakuum abdestiilierl und der Rückstand aus Propylchlorid unter Kühlung umkristallisiert. Man erhält 67 g (0,18 Mol) farbloses Kristallpulver vom Fp. 101-103⁰C. Nach NMR- und IR-Spektren handelt es sich um das N-[2,4,6-Trichlorphenoxy-sulfonyl]-a-methylacetessigsäureamid.

Ausbeule: 67 g(0,18 Mol) = 66%d.Th.

NMR-Spektrum (CDCI₃):

1,48 ppm (d,J = 7,5 Hz) CH₃-CH

2.3 ppm CH₃-C = O

ca. 3,7 ppm (q,J = 7,5Hz) CH₃-CH

7.4 ppm (s) 2 H, aromatisch
ca. 10,3 ppm (s) -NH-SO₂-

I R-Spektrum (CH₂CI₂):
3,0 μ (NH), 5,75 μ (C = O), 5,85 μ (C =

Verseifung

75 g (0,2 Mol) des vorstehend beschriebenen Pulvers vom Fp. 101 —103⁰C werden in mehreren Portionen mit 200 ml 2 N-NaOH (0,4 Mol) versetzt und 3 Stunden bei 35⁰C gerührt. Anschließend säuert man mit 40 ml konzentrierter HCl an und extrahiert mit Methylenchlorid. Aus der Methyienchloridlösung gewinnt man durch Verrühren mit 20 g Natriumhydrogencarbonat und 200 ml Wasser das stark saure 5,6-Dimethyl-3,4-dihydro-1,2,3-oxathiazin-4-on-2,2-dioxid (32 g = 0,18 Mol, 90% d.Th.) vom Fp. 105-107⁰C. Anschließend erhält man 35 g (0,176 Mol, 88%) 2,4,6-Trichlorphenol vom Fp. 67-69°C durch Ausschütteln mit 2 N-NaOH. Beide Produkte wurden durch Misch-Fp. und Vergleich der IR-Spektren identifiziert.

Beispiel 3

Darstellung von 5,6-Dimethyl-3,4-dihydro-

1,2,3-oxathiazin-4-on-2,2-dioxid aus

Butanon-(2) und 2,4,6-Trichlorphenoxy

sulfonylisocyanat

Zu 100 ml (80,5 g, 1,12 Mol) Butanon-(2) tropft man bei 20-30°C50 ml(81,8 g,O,27 Mol) 2,4,6-Trichlorphenoxy-sulfonylisocyanat und läßt über Nacht ausreagieren. Nach Abdestillieren des Butanonüberschusses erhält man HOg einer halbkristallinen hellen Masse. Man löst diese in 100 ml Methylenchlorid und rührt mit 100 ml Wasser und 110 ml 5 N-NaOH 2 Stunden bei 30-35°C. Man läßt abkühlen, trennt das Methylenchlorid ab, säuert die alkalische Lösung mit 60 ml konzentrierter Salzsäure an und extrahiert mit Äthylacetat. Der organischen Phase, die nebeneinander 2,4,6-Trichlorphenol und Sy
on-2,2-dioxid enthält, entzieht man das stark saure Oxathiazinonderivat durch Verrühren mit 25 g Natriumhydrogencarbonat und 200 ml Wasser und das Trichlorphenol durch Ausschütteln mit 125 ml 2N-NaOH.

Ausbeute:

33 g (0,187 Mol) = 69%d.Th.Oxathiazinon-Derivat vom Fp. 105-106⁰C und

46 g (0,233 Mol) = 86% d. Th. Trichlorphenol vom Fp. 67-69° C.

Beide Produkte wurden durch Misch-Fp. und Vergleich der IR-Spektren identifiziert. Die Reinheit des Oxathiazinon-Derivats wurde gaschromatographisch an einer Polyphenyläther-Trennsäule (70—250° C) geprüft (als Lösung in Chloroform).

Beispiel 4

Darstellung von 5,6-Dimethyl-3,4-dihydro-

1,2,3-oxathiazin-4-on-2,2-dioxid aus Butanon-(2) und p-Chlorphenoxy-sulfonylisocyanat

100 ml Butanon-(2) (1,12 Mol) werden mit 50 ml (0,31 Mol) p-Chiorphenoxy-sulfonylisocyanat verrührt, wobei die Temperatur von 22°C auf 35°C ansteigt. Nach 20stündigem Stehen ist das Isocyanat umgesetzt (IR-Kontrolle bei 4,4 μ). Nach Abdestillieren des Butanons im Vakuum erhält man 98 g orangefarbenes Öl, das man nach Verdünnen mit 100 ml Chloroform mit 150 ml 4 N-NaOH versetzt und 4 Stunden auf ca. 5O⁰C erwärmt. Nach der in Beispiel 3 beschriebenen Aufarbeitung und anschließenden Trennung mit Natriumhydrogencarbonat bzw. 2 N-Natronlauge isoliert man neben 14 g p-Chlorphenol von Kp. 40—43°C/0,2 Torr und Fp. 40°C (43% d. Th.) 12 g 5,6-Dimethyl-3,4-dihydro-l,2,3-oxathiazin-4-on-2,2-dioxid vom Fp. IO5-1O7°C.

Beispiel 5

Darstellung von 5,6-Dimethyl-3,4-dihydro-

1,2,3-oxathiazin-4-on-2,2-dioxid aus Butanon-(2) und p-Cyanphenoxy-sulfonylisocanat

Eine Mischung aus 100 ml Butanon-(2) (1,12 Mol) und 67 g p-Cyanphenoxy-sulfonylisocyanat (0,3 Mol) erwärmt man 2 Stunden auf 45°C. Die Umsetzung ist dann vollständig (Verschwinden der N=C = O-Bande im IR). Nach Abdestillieren des überschüssigen Butanons im Vakuum erhält man 88 g helles Öl als Rückstand.

Zur Verseifung löst man dieses Öl in 300 ml 2 N-NaOH und erwärmt 3 Stunden auf 45°C. Nach der in Beispiel 3 beschriebenen Aufarbeitung und anschließenden Trennung isoliert man 11 g 5,6-Dimethyl-3,4-dihydro-l,2,3-oxathiazin-4-on-2,2-dioxid vom Fp. 105-107°C.

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zur Herstellung von 3,4-Dihydro-1,2,3-oxathiazin-4-on-2,2-dioxiden der allgemeinen Formel

R.

O=C

R,

N—SO,