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Verfahren zur Herstellung von B.enzoesäure-p Sulfonamid Es ist bekannt,
daß organische Verbindungen, die in einer aliphatischen Kette, vornehmlich am Ende
derselben, einwertige oder zweiwertige Substituenten enthalten, beispielsweise Merkaptane,
Alkylhalogenide Alkohole, Ketone oder Thioketone, durch die sogenannte '4V illgerodt-Reaktion
bei erhöhter Temperatur und erhöhtem Druck mit wäßriger Polyammoniumsulfidlösung
oder wäßriger Ammoniaklösung und Schwefel in Carbonsäureamide und Carbonsäuren übergeführt
werden können (vgl. hierzu: Adams vOrganic Reactions«, Bd. III, M. Carmack und M.
A. Spielman, mThe Willgerodt Reaction«, S. 83 bis 1o7). Mit Hilfe der Willgerodt-Reaktion
können also endständige oder mittelständige aliphatische Halogenidgruppen in Carbonsäureamidgruppen
übergeführt werden, deren Kohlenstoffgerüst der jeweiligen-Ausgangsverbindung entspricht.
Beispielsweise liefern primäre Halogenide bessere Ausbeuten als sekundäre, und:
diese wieder bessere Ausbeuten als tertiäre Halogenide. Die Länge der Kohlenstoffkette,
an der die Halogenatome stehen, kann in gewissen Grenzen schwanken. Bei längeren
araliphatischen Seitenketten und dann insbesondere bei höhermolekularen Halogeniden
ist es jedoch vorteilhaft, wenn das Halogenatom endständig ist.
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Wenn man zur Gewinnung eines für die Willgerodt-Reaktion geeigneten
Ausgangsmaterials Seitenketten Methylgruppen an aromatischen Kernen chloriert, dann
tritt das Chlor entsprechend der von Martin und Fuchs für eine dreistufige Chlorierungsreaktion
in der Gasphase berechneten Verteilung in die Seitenkette ein (vgl. Zeitschrift
für Elektrochemie, Bd. 27 [192z1, S. 15o).
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Es wurde festgestellt, daß sich bei der in fester Phase durchgeführten
Chlorierung von p-toluolsulfonsaurem Natrium neben dem benzylchlorid-p-sulfonsauren
Natrium
gleichzeitig auch das benzalchlorid-p-sulfonsaure Natrium und -das benzotrichlorid-p-sulfonsaure
Natrium bilden, während ein Teil des p-toluolsulfonsauren Natriums unangegriffen
bleibt. Die statistische Verteilung des Chlors ist aus der folgenden Tabelle ersichtlich,
die in Abhängigkeit von der aufgenommenen Chlormenge die Zusammensetzung des entstandenen
Chlorierungsgemisches angibt.
| Gewiehtsprozent |
| Gewichts- C H3 - C H= C1 C H CIZ C C13 |
| Prozent |
| Chlor 0 |
| \ |
| I I @ I |
| .iu3NNa $o3Na $ p 3Na $ugNa |
| i |
| o Zoo - - - |
| 2 87 12 z - |
| ° 4 76 22 3 - |
| 6 66 29 5 - |
| 8 -57 35 8 |
| 1o 48 40 il i_ |
| 12 40 42 16 , 2 |
| 14 32 43 21 4. |
| 16 25 43 26 6 |
| 18 18 42 32 8 |
| 20 13 39 37 11 |
| 22 9 34 42 15 |
| 24 6 28 43 ; 21 |
| 26 4 22 44 30 |
| 28 3 I 16 42 ! 39 |
| 30 2 1 io 38 50 |
Im Gegensatz zur bisher vertretenen Auffassung ist chloriertes p-tolüolsulfosaures
Natrium, das in der Seitenkette stöchiometrisch nur ein Grammatom Chlor . enthält,
nicht einheitliches benzylchlofid-p-sulfonsaures Natrium, sondern ein Gemisch von
43- Gewichtsprozent benzylchlorid-p-sulfonsaurem Natiümi, 24 Gewichts-Prozent benzalchlorid-p-sulfonsaurem
Natrium und 5 Gewichtsprozent benzotrichlorid-p-sulfonsaurem Natrium. - .
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Die nach Maßgabe der Tabellenwerte in bestimmter Zusammensetzung gewonnenen
Chlorierungsgemische lassen sich mit Phosphorpentachlorid in die entsprechenden
Sulfochloridgemische überführen. Hierbei wurde gefunden, daß derartige Gemische
unabhängig von den darin enthaltenen verschiedenartigen Chlorierungsstufen mit Hilfe
der Willgerodt-Reaktion in das Ammoniumsalz des Benzoesäure-p-sulfonamid übergeführt
werden können. Die Umsetzung verläuft hierbei nach folzendem Schema:
Auf diese Weise erfolgt in einer Reaktion einerseits die Oxydation der chlorierten
Seitenkette nach der Methode von Willgerodt und gleichzeitig mit dem im Reaktionsmedium
vorhandenen Ammoniak die Umsetzung des Sulfochlorides zum Sulfonamid. Die verschiedenen
Chlorierungsstufen verursachen hierbei keine Schwierigkeit. Das durch Eindampfung
von Wasser, Ammoniak, Schwefelwasserstoff und etwa vorhandenen Lösungsmitteln befreite
Reaktionsprodukt scheidet bei der Ansäuerung in guter Ausbeute und großer Reinheit
Benzoesäure-p-sulfonamid aus. Diese Säure ist ein Ausgangsstoff für zahlreiche wichtige
pharmazeutische Chemikalien und Desinfektionsmittel, von denen die Metallsalze des
am Stickstoffatom chlorierten Benzoesäure-p-sulfonamids (Halazone) besonders zu
erwähnen sind.
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Beispiel i In einem Glaskolben wurden i2o g seitenkettenchloriertes
Natriumsalz der p-Toluolsulfosäure, das 1,o8 Grammatome Chlor pro Grammol der Säure
enthielt, mit 109,4 g Phosphorpentachlorid vermischt. Unter starker Wärmeentwicklung
verflüssigte sich der Inhalt des Kolbens in kurzer Zeit. Nach Beendigung der lebhaften
Reaktion erhitzte man noch i Stunde auf dem Wasserbad, um das entstandene Phosphoroxychlorid
dann unter einem Vakuum von ioomm Hg abzudestillieren. Es verblieb hierbei eine
zähe, trübe Flüssigkeit, die im Vakuum bei 9 mm Hg destilliert wurde und eine zwischen
145 bis 172 übergehende Fraktion ergab. Innerhalb von 2 Stunden erstarrte diese
Fraktion vollständig und lieferte 109,4 g Sulfochloridgemisch. Durch Feinfraktionierung
ließ sich das p-Toluolsulfochlorid so weitgehend abtrennen, daß sich go,6 g Sulfochloridgemisch
mit einem Chlorgehalt von 33,15 Gewichtsprozent Cl ergaben.
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Dieses Sulfochlorierungsgemisch wurde mit 5ooccm wäßriger Ammoniumhydrosulfidlösung,13o
g Schwefel und Zoo ccm Dioxan 6 Stunden bei 175° in einem aus Spezialstahl bestehenden
Autoklaven erhitzt. Die Temperätur wurde auf -#- i° konstant gehalten. Die Ammoniumhydrosulfidlösung
enthielt je Liter 14,8 Mol N H, und 0,47 Mol H2 S. An Stelle von Dioxan konnten
zur Verdünnung auch andere organische Lösungsmittel, beispielsweise Pyridin, verwendet
werden.
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Nach dem Erkalten wurde der Autoklav geöffnet und das Reaktionsprodukt
in Form einer rotgelben Lösung entnommen. Sie wurde auf dem Wasserbade
zur
Trockene eingedampft und mit heißem Wasser und etwas Aktivkohle wieder aufgenommen.
Das klare Filtrat wurde sodann mit konzentrierter Salzsäure angesäuert, wobei das
in Wasser schwer lösliche Benzoesäure-p-sulfonamid unmittelbar ausfiel. Nach dem
Abfiltrieren, Waschen und Trocknen erhielt man 53,8 g Benzoesäure-p-sulfonamid in
einer Ausbeute von 680/, der Theorie. Das Produkt zeigte bei beginnender
Zersetzung einen Schmelzpunkt von 28o°. Beispiel 2 In gleicher Weise wie im Beispiel
i wurden 8o g Sulfochloridgemisch mit einem Gesamtchlorgehalt von 337o Gewichtsprozent
Cl hergestellt und mit i20 g pulverisiertem Schwefel, 18o ccm Dioxan und
550 ccm wäßrigem Ammoniak 6 Stunden in einem Stahlautoklav erhitzt. Das Dioxan
diente als organisches Lösungsmittel. Die wäßrige Ammoniaklösung besaß eine Dichte
D?O° von 0,895.
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Das Umsetzungsprodukt wurde in der aus Beispiel i ersichtlichen Weise
aufgearbeitet. Hierbei ergaben sich in 8o°/Qiger theoretischer Ausbeute 55 g Benzoesäure-p-sulfonamid.
Ihr Schmelzpunkt wurde zu 283° (beginnende Zersetzung) bestimmt.