-
Verfahren zur Herstellung von in 2, 3, 5, 6-Stellung chlorierten oder
bromierten Phenylsulfonverbindungen Es ist bereits bekannt, daß man bei der Einwirkung
von Chlor auf durch negative Reste substituierte Benzolderivate, z. B. Nitrobenzol,
Verbindungen erhält, die 5 Chloratome an dem Benzolkern gebunden enthalten.
-
Es wurde gefunden, daß man zu neuen, in 2, 3, 5, 6-Stellung chlorierten
oder bromierten Phenylsulfonverbindungen gelangt, wenn man auf Verbindungen der
allgemeinen Formel
worin R1 Wasserstoff, Halogen oder einen Alkylrest, R2 eine Methyl- oder ,B-Oxyäthylgruppe,
die auch verestert sein kann, und X Wasserstoff, Chlor oder Brom bedeuten, wobei
mindestens einer der Reste X Wasserstoff sein muß, Chlor oder Brom in Gegenwart
von Jod oder Jod unter den Reaktionsbedingungen abgebenden Verbindungen einwirken
läßt und gegebenenfalls in den Fällen, in denen R2 eine veresterte Oxyäthylgruppe
darstellt, die Oxygruppe durch Verseifung in Freiheit setzt.
-
Als Verbindungen der allgemeinen Formel
kommen solche in Betracht, die im Benzolkern in 2, 3, 5, 6-Stellung
keine oder nur I bis 3 Chlor- oder Bromatome enthalten.
-
Beispielsweise seien genannt: Phenyl-methylsulfon, Phenyl - ß - oxyäthylsulfon,
3, 4-Dichlorphenylmethylsulfon, Phenyl - ß - chloräthyl - sulfon, 3 - Chlorphenyl
- ß - oxyäthylsulfon, 2, 5 - Dichlorphenyl - ß - oxyäthylsulfon, 2, 3, 5 - Trichlorphenvl
- ß - oxyäthylsulfon, 4- Chlorphenyl - ß - oxyäthylsulfon, 3, 4 - Dichlorphenyl
- ß - oxyäthylsulfon, 3, 4, 5 - Trichlorphenyl - ß - oxyäthylsulfon, 4- Methylphenyl-B-
oxyäthylsulfon, 4 - Äthylphenyl - ß - oxyäthylsulfon, 4 - Methylphenyl - methylsulfon.
An Stelle der Sulfone, die freie ß-Oxyäthylreste enthalten, kommen auch solche in
Betracht, bei denen die Hydroxylgruppe mit organischen oder anorganischen Säuren
verestert ist. Als organische und anorganische Säuren seien beispielsweise Halogenwasserstoffsäuren,
wie Chlorwasserstoff-, Bromwasserstoff-, Jodwasserstoffsäure, Schwefelsäure, Essigsäure,
Benzoesäure genannt. Insbesondere ist es vorteilhaft, die mit anorganischen Säuren
veresterten Verbindungen zu verwenden. Die Einwirkung des Chlors oder Broms erfolgt
in Gegenwart von Jod oder dieses unter der Einwirkung der genannten Halogene abgebenden
Substanzen, z. B. Kupfer-(I)-jodid.
-
Die Reaktion wird vorteilhaft so durchgeführt, daß man das Sulfon
in einem geeigneten Lösungsmittel, wie konzentrierter Schwefelsäure, Chlorsulfonsäure
u. ä., löst, den Katalysator zusetzt und Chlor oder Brom in das Gemisch einleitet.
Verwendet man dabei als Ausgangsmaterial Sulfone, die eine ß-Oxyäthylgruppe enthalten,
so wird beim Lösen in Schwefelsäure oder Chlorsulfonsäure die Hydroxylgruppe verestert.
-
Die Reaktion kann sowohl bei Zimmertemperatur als auch bei tieferen
oder höheren Temperaturen durchgeführt werden, jedoch ist es zweckmäßig, sie bei
Temperaturen zwischen Zimmertemperatur und I30" durchzuführen. Besonders gute Ausbeuten
werden erhalten, wenn man die Temperatur bei der Einwirkung des Chlors oder Broms
etwa zwischen 50 bis 80" hält. Die Temperatur kann durch Regulierung der Halogenzugabe
im günstigsten Bereich gehalten werden. Man kann jedoch auch durch Außenkühlung
dafür sorgen, daß die Reaktionstemperatur in den gewünschten Grenzen bleibt. Chlor
leitet man zweckmäßig gasförmig ein. Brom kann eingetropft werden.
-
Jedoch besteht eine vorteilhafte Ausführungsform des Verfahrens darin,
daß das Brom unter Verwendung eines inerten Gasstromes als Träger in das Reaktionsgemisch
eindestilliert wird.
-
Ist man von Verbindungen ausgegangen, die eine veresterte ß-Oxyäthylgruppe
enthalten oder bei denen während der Reaktion die ß-Oxyäthylgruppe verestert wurde,
so erhält man beim Zersetzen des Reaktionsgemisches durch Eingießen in Eiswasser
die entsprechenden Ester der in 2, 3, 5, 6-Stellung chlorierten oder bromierten
Phenylsulfone. Diese Ester können leicht durch Verseifung in die entsprechenden
Verbindungen mit freier ß-Oxyäthylgruppe übergeführt werden. Soweit die als Ausgangsmaterial
verwendeten Verbindungen noch nicht in der Literatur beschrieben sind, können sie
aus der entsprechenden Phenylsulfinsäure durch Kondensation mit Äthylenoxyd oder
Chloräthanol erhalten werden.
-
Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhaltenen neuen Verbindungen
können als Textilhilfsmittel und Pharmazeutika sowie als Zwischenprodukte verwendet
werden.
-
Das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung muß als außerordentlich
überraschend bezeichnet werden, da bisher bei Verbindungen, die eine SO2-Gruppe
im aromatischen Kern gebunden enthalten, 4 Halogenatome in 2, 3, 5, 6-Stellung nicht
eingeführt werden konnten. Es ist bekannt, daß die Kernhalogenierung aromatischer
Verbindungen üblicherweise in der Kälte und in Gegenwart von Katalysatoren vorgenommen
wird. Es trifft jedoch nicht zu, daß Katalysatoren immer zu Kernhalogenprodukten
führen; verwendet man beispielsweise Phosphorpentachlorid als Halogenüberträger,
so wird bei Benzolderivaten eine Chlorierung der Seitenkette erzielt (Houben-Weyl,
»Die Methoden der organischen Chemie«, 3. Auflage, Bd. 3, S. Iog6). Auch sonst bestehen
hinsichtlich der Chlorierungsweise der für die Kernhalogenierung verwendeten Katalysatoren
erhebliche Unterschiede. Während z. B. Benzol mit Jod als Überträger durch Chlor
nicht erschöpfend chloriert werden kann, gelingt die vollständige Halogenierung
bei Verwendung von Antimonchlorid (Houben-Weyl, 3. Auflage, Bd. 3, S. Ion5; Liebigs
Annalen der Chemie und Pharmacie, Bd. I50, S. 287 bis 288).
-
Beim Chlorieren von Diphenylsulfon in Gegenwart von Jod haben Otto
und Grub er nur 2 Halogenatome einführen können (Liebigs Annalen der Chemie und
Pharmacie, Bd. I49, S. I80). Bei der Bromierung von Phenylmethylsulfon in Gegenwart
von Eisenchlorid bei 1000 haben Twist und Smiles (»Journal of the Chemical Society«,
Bd. 127, 5. 1249) lediglich eine Monobromverbindung, das Methyl-3-bromphenylsulfon,
erhalten. Die direkte Halogenierung von p-Toluolsulfochlorid in Gegenwart von Antimonpentachlorid,
eines außerordentlich aktiven Halogenüberträgers, nach dem in der deutschen Patentschrift
210 856 beschriebenen Verfahren führt lediglich zum 2, 3, 6 - Trichlortoluol - 4
- sulfochlorid. Sofern man versucht hat, höhere Halogenierungsgrade bei aromatischen
Verbindungen zu erreichen, die SO2-Gruppen an den Kern gebunden enthalten, wurde
bei Einwirkung des Halogens die 5 02-Gruppe abgespalten. So hat z. B. Kulka [Journal
of the American Chemical Society, Bd. 72, 1950, 5. 1215 bis I218j bei der Chlorierung
von p-Chlorbenzolsulfochlorid in Gegenwart von Ferrisulfat nur p-Dichlorbenzol neben
etwas I, 2, 3, 5-Tetrachlorbenzol erhalten. Davies (Journal of the Chemical Society,
I92I, Bd. II9, 5. 872) hat beim Chlorieren von 2-Chlor-p-toluolsulfochlorid unter
Verwendung von Antimonpentachlorid 2, 6-Dichlor-p-toluolsulfochlorid erhalten. In
der genannten Literaturstelle S. 872 teilt der Verfasser mit, daß neben der bereits
genannten Verbindung auch ein höher chloriertes Produkt entstehe, das wahrscheinlich
als p-Chlortoluol anzusprechen ist. Auch in diesem Fall ist also beim Eintritt großer
Halogenmengen die Sulfogruppe abgespalten worden. Es muß daher als außerordent-
lich
überraschend bezeichnet werden, daß es gerade unter der Verwendung von Jod oder
solches unter den Reaktionsbedingungen abspaltenden Verbindungen in glatter Reaktion
und guter Ausbeute nach dem erfindungsgemäßen Verfahren gelingt, in 2, 3, 5, 6-Stellung
chlorierte oder bromierte Phenylsulfonverbindungen herzustellen.
-
Beispiel 1 In eine Lösung von I5,6 g Methyl-phenylsulfon in 40 ccm
Chlorsulfonsäure, der 0,3 g Kupfer-(I)-jodid zugesetzt wurden, leitet man bei 50
bis 60° innerhalb von 6 Stunden 40 bis 50 g Chlor ein. Man läßt das Reaktionsgemisch
über Nacht stehen, zersetzt dann durch Einfließenlassen in 200 g Eiswasser und saugt
das ausgefallene 2, 3, 5, 6-Tetrachlor-phenyl-methylsulfon ab. Die in 950i,iger
Ausbeute erhaltene Verbindung schmilzt nach dem Umkristallisieren aus Methanol bei
I65 bis 1670.
-
Beispiel 2 22,5 g 3, 4-Dichlor-phenylmethylsulfon werden in 40 ccm
Chlorsulfonsäure gelöst und in Gegenwart von 0,2 g Jod in der in Beispiel I beschriebenen
Weise mit Chlor behandelt. Nach dem Eingießen des Reaktionsgemisches in Eiswasser
erhält man in 80°/Oiger Ausbeute das 2, 3, 4, 5, 6-Pentachlor-phenyl-methylsulfon.
-
Es schmilzt nach dem Umkristallisieren aus einem Gemisch aus Wasser
und Methanol (1: 1) bei 115 bis 1170.
-
Beispiel 3 I86 g Phenyl-ß-oxyäthylsulfon werden durch vorsichtiges
Eintropfen in 400 ccm Chlorsulfonsäure gelöst. Man fügt zu der Lösung 2,5 g Kupfer-(I)-jodid
hinzu und leitet in langsamem Strom Chlor ein, wobei man die Temperatur auf 50 bis
600 hält. An Stelle des Kupfer-(I)-jodids kann ebensogut etwa die halbe Gewichtsmenge
Jod als Katalysator verwendet werden.
-
Das Einleiten wird etwa I Stunde, nachdem sich in der Reaktionsmischung
die ersten Kristalle abgeschieden haben, beendet. Man zersetzt das Reaktionsgemisch
durch Eingießen in 3 1 Eiswasser und verseift anschließend durch 2stündiges Kochen
der erhaltenen Mischung unter Rückfluß. Nach dem Abkühlen wird das Rohprodukt abgesaugt.
Ausbeute 310 g (= 96 ovo der Theorie). Durch Umkristallisieren aus Methanol wird
das reine 2, 3, 5, 6-Tetrachlorphenyl-,B-oxyäthylsulfon erhalten. Ausbeute 89 O/o.
Es schmilzt bei 130 bis 1310.
-
Beispiel 4 372 g Phenyl-B-oxyäthylsulfon werden in 800 ccm Chlorsulfonsäure
gelöst und 4 g Kupfer-(I)-jodid zugegeben. An Stelle des Kupfer-(I)-jodids kann
ebensogut etwa die halbe Gewichtsmenge Jod als Katalysator verwendet werden. In
die Lösung leitet man bei einer Temperatur von 50 bis 60° in langsamem Strome Chlor
ein. Wenn sich die ersten Kristalle aus der Reaktionslösung abscheiden, chloriert
man noch etwa I Stunde weiter und gießt das Reaktionsgemisch auf 4 kg Eis. Man filtriert
sofort von etwas ausgefallenem Hexachlorbenzol ab und läßt das Filtrat in 5 1 gesättigte
Kochsalzlösung einlaufen, wobei man dasNatriumsalz des 2, 3, 5, 6-Tetrachlor-phenyl-ß-oxyäthylsulfonschwefelsäureesters
erhält.
-
Zur Reinigung von noch anhaftender Schwefelsäure wird dasselbe in
2 1 halbkonzentrierter Kochsalzlösung aufgeschlämmt, die Mischung mit Natriumacetat
neutralisiert, abgesaugt und der Rückstand mehrere Male mit Aceton gewaschen. Man
erhält auf diese Weise 712 g eines 8801,eigen Produktes, das sich in Wasser klar
löst.
-
Beispiel 5 In eine auf 60 bis 70" erwärmte Lösung von 19 g Phenyl-ß-oxyäthylsulfon
in 40 ccm konzentrierter Schwefelsäure, die o,2 g Kupfer-(I)-jodid enthält, destilliert
man im Laufe von 6 Stunden mittels eines schwachen Stickstoffstroms 8o g Brom ein.
Man läßt die Reaktionsmischung über Nacht stehen und gießt dann in 300 ccm Eiswasser,
kocht 2 Stunden unter Rückfluß zur Verseifung des Schwefelsäureesters und saugt
den ausgeschiedenen Niederschlag nach dem Erkalten ab. Man erhält nach dem Umkristallisieren
aus Äthanol das 2, 3, 5, 6-Tetrabromphenyl-ß-oxyäthylsulfon vom Schmelzpunkt I52
bis 1540.
-
Beispiel 6 20,5 g Phenyl-ß-chloräthylsulfon werden in 50 ccm Chlorsulfonsäure
gelöst, o,3 g Kupfer-(I)-jodid zur Lösung hinzugefügt und im Laufe von 8 Stunden
40 bis 50 g Chlor eingeleitet. Man hält die Temperatur während des Einleitens auf
50 bis 60° und läßt nach beendeter Reaktion über Nacht stehen. Nach dem Zersetzen
durch Eingießen in 300 g Eiswasser kann man das 2, 3, 5, 6-Tetrachlor-phenySß-chloräthylsulfon
als Rohprodukt in quantitativer Ausbeute absaugen. Der Schmelzpunkt des reinen Produktes
liegt, nach dem Umkristallisieren aus Methanol, bei I33 bis 1350.
-
Beispiel 7 II g 3-Chlor-phenyl-ß-oxyäthylsulfon (F. = 43 bis 54°),
werden in 40 ccm Chlorsulfonsäure gelöst, 0,I g Jod hinzugefügt und in der in Beispiel
3 beschriebenen Weise mit Chlor behandelt, wobei man in guter Ausbeute das 2, 3,
5, 6-Tetrachlor-phenyl-ß-oxyäthylsulfon erhält.
-
Zu demselben Endprodukt gelangt man in gleicher Weise, wenn man vom
2-Chlorphenyl-ß-oxyäthylsulfon ausgeht.
-
Beispiel 8 22,5 g 2,5-Dichlor-phenyl-ß-oxyäthylsulfon(F.=I33 bis
I350) werden in 80 ccm konzentrierter Schwefelsäure unter Zusatz von 0,2 g Jod in
der in Beispiel 3 angegebenen Weise chloriert. Es entsteht in guter Ausbeute das
2, 3, 5, 6-Tetrachlorphenyl-ß-oxyäthylsulfon.
-
Beispiel 9 I4,5 g 2, 3, 5 - Trichlor - phenyl - ß - oxyäthylsulfon
(F. = I26 bis I280) werden in 40 ccm Chlorsulfonsäure gelöst und in der in Beispiel
3 angegebenen Weise
chloriert. Es entsteht in guter Ausbeute das
2, 3, 5, 6-Tetrachlorphenyl-ß-oxyäthylsulfon .
-
Beispiel 10 In eine Lösung von 550 g 4-Ghlor-phenyl-ß-oxyäthylsulfon
in I500 ccm Chlorsulfonsäure, die außerdem 10 g Jod enthält, werden in langsamem
Strom bei 50 bis 60° Chlor eingeleitet. Etwa I Stunde, nachdem sich in der Reaktionsmischung
die ersten Kristalle abscheiden, beendet man das Einleiten, läßt das Reaktionsgemisch
über Nacht stehen und zersetzt dann durch Eingießen in 101 Eiswasser Zur Verseifung
wird die Lösung I bis 2 Stunden unter Rückfluß gekocht Nach dem Abkühlen kann man
das 2, 3, 4, 5, 6-Pentachlorphenyl-ß-oxyäthylsulfon absaugen. Ausbeute 770 g (=
87 01c der Theorie).
-
Das reine Produkt schmilzt nach dem Umkristallisieren aus Methanol
bei I55 bis I58".
-
Filtriert man die Lösung des Schwefelsäureesters in Eiswasser von
den als Nebenprodukt entstandenen geringen Mengen Hexachlorbenzol ab und gießt in
dieselbe Menge gesättigte Kochsalzlösung ein, so erhält man das Natriumsalz des
2, 3, 4, 5, 6-Pentachlorphenyl-ß-oxyäthylsulfonschwefelsäureesters .
-
Beispiel II 25,5 g 3, 4-Dichlorphenylfl-oxyäthyisulfon werden in
50 ccm konzentrierter Schwefelsäure gelöst und in Gegenwart von 0,2 g Jod bei 50
bis 60° unter den in Beispiel 10 angegebenen Bedingungen chloriert.
-
Es entsteht in guter Ausbeute das bei I55 bis I58" schmelzende 2,
3, 4, 5,6-Pentachlorphenyl-,8-oxyäthylsulfon.
-
Beispiel 12 I4,5 g 3, 4, 5-Trichlorphenyl-ß-oxyäthylsulfon (F. =
119 bis I2IO) werden in 30 ccm Chlorsulfonsäure eingetragen, 0,1 g Jod hinzugefügt,
und das Gemisch wird unter den in Beispiel 10 angegebenen Bedingungen chloriert.
Man erhält ebenfalls das 2, 3, 4, 5, 6-Pentachlorphenyl-ß-oxyäthylsulfon.
-
Zu derselben Verbindung gelangt man in gleicher Weise, wenn man vom
2, 4, 5-Trichlor-phenyl-ßoxyäthylsulfon (F. = 95 bis 97°) oder vom 2, 3, 4-Trichlorphenyl-ß-oxyäthylsulfon
(F. = 87 bis 89°) ausgeht.
-
Beispiel I3 10 g 4-Toluyl-ß-oxyäthylsulfon werden in 30 ccm Chlorsulfonsäure
gelöst und 0,2 g Kupfer-(I)-jodid hinzugefügt. Man leitet dann bei 50 bis 60° bis
zum beginnenden Kristallausfall Chlor ein. Man läßt über Nacht erkalten, zersetzt
dann durch Eingießen in 300 g Eiswasser und kocht das Gemisch 2 Stunden unter Rückfluß.
Nach dem Erkalten wird das in guter Ausbeute entstandene 4-Methyl-2, 3, 5, 6-tetrachlorphenyl-ß-oxyäthylsulfon
abgesaugt. Es schmilzt bei I29 bis I300.