FI88292B - Foerfarande foer framstaellning av n-(sulfonylmetyl)formamider - Google Patents

Description

88292

Menetelmä N-(sulfonyylimetyyli)formamidien valmistamiseksi

Keksintö koskee menetelmää N-(sulfonyylimetyyli)formamidien, jota sisältävät orgaanisen ryhmän R sulfonyyliosan substituenttina, jossa R on enintään 6 hiiliatomia sisältävä alkyyli-, alkenyyli- tai alkynyyliryhmä, aryyli tai heteroaryyli, jossa on yksi tai useampi rengas-O-, -Ilta i -S-atomi, ja yksi tai useampi 5-, 6- tai 7-jäseninen rengas, jolloin aryyli tai heteroaryyli on mahdollisesti substituoitu enintään 6 hiiliatomia sisältävällä alkyy-lillä, alkenyylillä, alkynyylillä tai alkoksilla, tai halogeenilla, aminolla tai nitrolla, valmistamiseksi, jossa menetelmässä ryhmän R sisältävä sulfiinihappo, formaldehydi ja formamidi ja toinen happo saatetaan reagoimaan, minkä jälkeen saatu N-(sulfonyylimetyyli)formamidi mahdollisesti dehydratoidaan vastaavan sulfonyylimetyyli-isosyanidin valmistamiseksi.

Muodostuneet yhdisteet ovat tärkeitä lähtöaineita sulfo-nyylimetyyli-isosyanidien valmistuksessa, jotka muodostavat yhdisteluokan, jolla viime vuosina on havaittu olevan laaja käyttö "rakennuspalasina" ("building blocks") pre-paratiivisessa orgaanisessa kemiassa. Katso esimerkiksi tutkimusta, joka on esitetty julkaisussa Lect.Heterocycl. Chem.5, S111-S122 (1980). Kaikkein useimmin käytetty tämän luokan yhdiste on p-tolueenisulfonyylimetyyli-iso-syanidi, joka tunnetaan myös lyhennetyllä nimellä TosMIC.

Sulfonyylimetyyli-isosyanidien mahdollisten synteesien kuvauksia löytyy julkaisusta Tetrahedron Letters, 2367-2368 (1972).

Kuitenkin sulfonyylimetyyli-isosyanidien käyttö laajassa mittakaavassa on vakavasti estynyt, koska lähtöaineena 2 88292 käytettyjen yhdsteiden, N-(sulfonyylimetyyli)formamidien valmistus teollisessa mittakaavassa siten, että saannot olisivat hyvät, ei ole helppoa.

Sulfonyylimetyyli-isosyanidien suuren mittakaavan valmistukseen käytetään mieluimmin Mannich-kondensaatiota, jossa sulfiinihappo, formamidi ja formaldehydi saatetaan reagoimaan veden ja muurahaishapon läsnäollessa. Saatu N-(sulfonyylimetyyli)formamidi dehydratoidaan sen jälkeen toivotuksi sulfonyylimetyyli-isosyanidiksi. Kaikki yksityiskohdat löytää esim. julkaisussa Organic Syntheses 57. 102-106 (1977), katso erityisesti kohtaa Discussion (part 3) .

Reaktiot voidaan esittää seuraavalla reaktiokaavalla: 1) R-so2Na + ch2o + h2n-cho - happo ^ R-SO2-CH2-NH-CH0 2) r-so2-ch2-nh-cho->r-so2-ch2-n=c + h2o

Mieluimmin R on mahdollisesti substituoitu fenyyli- tai naftyyliryhmä tai alempialkyyliryhmä ja vielä mieluimmin R on p-metyylifenyyliryhmä.

Dehydratointivaihe (2) tapahtuu tasaisesti. Lievissä olosuhteissa, helposti saatavissa olevilla ja halvoilla kemikaaleilla, voidaan saada 80-90 %:n saanto.

Edellä esitetty Mannich-kondensaatio (1) kuitenkin tapahtuu alhaisilla saannoilla. Julkaisussa Rec.Trav.Chim. Pays Bas 91, 209-212 (1972) esitetään viisi N-(sulfonyylimetyyli) f ormamidia, jotka on saatu saannoilla vaihdellen 15-55 %:iin. Julkaisussa Org.Synth. 57., 102-106 (1977) on mainittu ainoastaan 42-47 %:n saanto N-(p-tolyylisulfo-nyylimetyyli)formamidille, joka on TosMICiin lähtöaine.

i 3 88292 Tämän keksinnön mukaisesti on havaittu, että Mannich-kondensaation, joka johtaa N-(sulfonyylimetyyli)formami-dien muodostumiseen, saantoa voidaan olennaisesti parantaa, kun reaktio suoritetaan reaktioseoksessa, jossa ei ole vettä tai vettä on ainoastaan pieniä määriä, vähemmän kuin 15 % (paino/paino) ja mieluimmin vähemmän kuin 5 % (paino/paino). Kontrolloimalla vesimäärää tällä tavalla ja käyttämällä määrää, joka on paljon pienempi kuin edellä mainitussa Organic Syntheses-menetelmässä käytetty määrä, saadaan saantoja, jotka ovat yli 90 %. Keksinnön mukaisen menetelmän etuna on edelleen, että raakaa reaktiotuotetta voidaan käyttää, sitä eristämättä, seuraavas-sa dehydratointivaiheessa, jolloin saadaan vastaava sul-fonyylimetyyli-isosyanidi niin, että tämä viimeksi mainittu yhdisteluokka voidaan nyt valmistaa taloudellisemmin yhden-astian menetelmällä (one-pot-process).

Sulfiinihappo lisätään tavallisesti reaktioseokseen suolana, esimerkiksi sen natriumsuolana, josta sulfiinihappo vapautetaan in situ käyttämällä seoksessa ylimäärin happoa. Edullinen happo tähän ylimääräiseen käyttöön on muurahaishappo.

Formaldehydi lisätään reaktioseokseen sellaisenaan tai suolassa, josta se voidaan synnyttää in situ, esimerkiksi se lisätään paraformaldehydinä.

Reagensseja ja happoa käytetään mieluimmin ylimäärin suhteessa sulfiinihappoon. Optimisaannot saadaan molaarisen suhteen ollessa noin 6:1 formamidille, noin 5:1 formaldehydille ja noin 4:1 toiselle hapolle. Laimennusaineita, jotka eivät häiritse reaktiota, voidaan käyttää, haluttaessa, mutta niiden käyttö ei tavallisesti ole tarpeen.

Reaktiolämpötila on tavallisesti noin 50°C:sta seoksen kiehumispisteeseen ja mieluimmin 85-95eC. Paras lämpötila on noin 90°C.

* 88252

Seuraavat esimerkit on esitetty keksinnön kuvaamiseksi. Saanto-% on laskettu sulfinaattireagenssin perusteella.

Esimerkki 1 N-(tosvvlimetvvli)formamidi

Seosta, jossa oli 51,22 g (0,2 moolia) natrium-p-tolyyli-sulfinaattia, joka sisälsi noin 4 moolia vettä, 24 g (0,8 moolia) paraformaldehydiä, 60 ml (1,5 moolia) form-amidia ja 38 ml (1 mooli) muurahaishappoa, kuumennettiin 90°C:seen 15 minuutin kuluessa reaktioastiassa. Seos sisälsi noin 7 % vettä. Hämmennettiin 2 tuntia huoneen lämpötilassa, jonka jälkeen kirkas liuos jäähdytettiin 20°C:seen. Seos ympättiin ja siihen lisättiin 400 ml vettä, jonka jälkeen N-(tosyylimetyyli)formamidi kiteytyi. Kidesuspensiota hämmennettiin 19°C:ssa 30 minuuttia. Sakka suodatettiin, pestiin kolme kertaa 75 ml:la vettä ja kuivattiin 70°C:ssa tyhjössä, jolloin saatiin 30,16 g N-(tosyylimetyyli)formamidia (70,8 %). Sulamispiste 109-111°C.

Huomattava määrä lisää N-(tosyylimetyyli)formamidia saatiin uuttamalla suodos viisi kertaa 100 ml:11a metyleeni-kloridia. 10,5 g jäännöstä, joka saatiin yhdistetyistä ja haihdutetuista uutteista, liuotettiin 50 ml:aan asetonia. Tähän liuoksen lisättiin 75 ml vettä. Asetoni haihdutettiin tyhjössä. Liuos ympättiin, jonka jälkeen N-(tosyyli-metyyli)formamidi kiteytyi. Tämä kiteinen tuote suodatettiin, pestiin ja kuivattiin, saanto oli 8,18 g (19,2 %). Sulamispiste 103-107°C.

Emäliuoksen jäännös (1,90 g) liuotettiin metyleeniklori-diin ja liuos valutettiin läpi piihappogeelipylväästä. Pakattu pylväs eluoitiin ensin tolueenilla metyleeniklo-ridin poistamiseksi. Sen jälkeen eluointiin käytettiin 0,6 litraa tolueenia, jossa oli 5 % (til./til.) asetonia, l 5 88292 ja lopuksi käytettiin tolueenia, joka sisälisi 10 % (til./til.) asetonia. Eluaatin yhdistettyjen fraktioiden jäännös liuotettiin asetoniin. Lisättiin vettä ja asetoni haihdutettiin tyhjössä. Liuos ympättiin, jonka jälkeen N-(tosyylimetyyli)formamidia kiteytyi edelleen 0,49 g (1,15 %). Sulamispiste 107,5 - 108°C.

N-(tosyylimetyyli)formamidin kokonaissaanto oli 38,8 g, edustaen 91 %:n saanto laskettuna sulfinaatista.

Esimerkki 2 N-ftosyylimetyyli)formamidi

Seos, jossa oli 7,34 g (40 mmoolia) 97 %:ista kuivaa natrium-p-tolyylisulfinaattia, 4,80 g (160 mmoolia) para-formaldehydiä, 12 ml (13,56 g, 300 mmoolia) formamidia ja 7,6 ml (9,27 g, 200 mmoolia) 99 %:ista muurahaishappoa, kuumennettiin 90°C:seen. Kaikki reagenssit olivat käytännöllisesti katsoen vedettömiä.

Hämmennettiin kaksi tuntia, jonka jälkeen seos jäähdytettiin huoneen lämpötilaan ja siihen lisättiin 30 ml vettä, jonka jälken N-(tosyylimetyyli)formamidi kiteytyi. Muodostunut N-(tosyylimetyyli)formamidi pestiin vedellä ja kuivattiin tyhjössä. Saanto oli 7,68 g (90,1 %). Sulamispiste 109-111°C.

Esimerkki 3 N-ffenvylisulfonyvlimetyyli)formamidi

Esimerkin 2 menetelmä toistettiin mutta käytettiin 6,77 g (40 mmoolia) 97 %:ista kuivaa natriumbentseenisulfinaattia p-tolyylisulfinaatin sijasta. N-(fenyylisulfonyyli-metyyli)formamidin saanto oli 6,31 g (79,3 %). Sulamispiste 106-107 °C.

6 88292

Esimerkki 4 N- (beta-naftvvlisulfonwlimetvvli) f ormamidi

Esimerkin 2 menetelmä toistettiin mutta käytettiin 4,28 g (20 mmoolia) kuivaa natrium-beta-naftyylisulfinaattia p-tolyylisulfinaatin sijasta. Muiden reagenssien määrä oli puolet verrattuna esimerkkiin 2.

Otsikossa mainitun yhdisteen saanto oli 4,63 g (93,0 %). Sulamispiste 139-141°C.

Esimerkki 5 N-(tosvvlimetvvlH formamidi

Valmistettiin kahdeksan reaktioseosta, joista jokainen sisälsi esimerkin 2 reagoivat aineet. Jokaiseen seokseen lisättiin lisääntyvässä määrässä x ml vettä, niin että ne lopulta sisälsivät 0, 5, 10, 15, 20, 25, 30 ja 35 painoprosenttia vettä.

Seokset saatettiin reagoimaan ja työskentely suoritettiin esimerkissä 2 kuvatulla tavalla. Ainoastaan ensimmäiseen seokseen lisättiin 30 ml vettä. Muihin seoksiin lisättiin (30-x) ml vettä ja muodostunut N-(tosyylimetyyli)formamidi otettiin talteen.

Saadut tulokset olivat seuraavat:

Vesiprosentti: 0 5 10 15 20 25 30 35 %

Sulamispisteet: 109-111°C.

Otsikossa mai nitun yhdisteen 7,68 7,09 7,20 6,98 6,95 6,52 6,20 5,70 g saanto: 90,1 83,2 84,5 81,9 81,6 76,5 72,8 66,9 * 7 88292

Esimerkki 6

Metyylisulfonvvlimetvvli-isosvanidi

Seosta, jossa oli 1,02 g (10 mmoolia) natriummetyylisul-finaattia, 1,20 g (40 mmoolia) paraformaldehydiä, 3,0 ml (75 mmoolia) formamidia ja 1,9 ml (50 mmoolia) muurahaishappoa ja joka oli käytännöllisesti katsoen vedetön, hämmennettiin 2 tuntia 90°C:ssa. Haihtuvat reagenssit tislattiin pois 90°C:n lämpötilassa ja tyhjössä. Jäännös vibrattiin ultrasonikoimalla 10 ml:n kansa kuivaa aseto-nitriiliä huoneen lämpötilassa 30 minuutin ajan. Lisättiin 20 ml tetrahydrofuraania, jonka jälkeen vibraatiota jatkettiin 15 minuutin ajan. Muodostunut suspensio jäähdytettiin 0°C:seen, lisättiin 13,0 ml (93 mmoolia) di-isopropyyliamiinia hämmentäen ja 3,1 ml (33 mmoolia) fos-forioksikloridia. Reaktioseosta vibrattiin jaksoittain ja hämmennettiin tunti 0°C:ssa, jonka jälkeen se kaadettiin 100 ml:aan jää/kyllästetty natriumbikarbonaattiliuosta ja uutettiin metyleenikloridilla. Kuivattu ja konsentroitu uute laimennettiin 250 ml:11a etyyliasetaattia ja käsiteltiin neutraalilla alumiinioksidilla. Neste konsentroitiin 20 ml:aan ja noin 50 ml 40-60°C petrolieetteriä lisättiin hitaasti. Kiteytyminen alkoi ja lisättiin toisen kerran 50 ml petrolieetteriä. Saatiin 630 mg otsikossa mainittua yhdistettä. Emäliuoksesta saatiin lisää 30 mg otsikossa mainittua yhdistettä.

Kokonaissaanto 660 mg (55 %, laskettuna lähtöaineena käytetystä metyylisulfinaatista). Sulamispiste 50-54°C. Uudelleenkiteyttämisen jälkeen: 54,5 - 55,0°C.

Claims (7)

8 88252

1. Menetelmä N-(sulfonyylimetyyli)formamidien, jotka sisältävät orgaanisen ryhmän R sulfonyyliosan substituent-tina, jossa R on enintään 6 hiiliatomia sisältävä alkyy-li-, alkenyyli- tai alkynyyliryhmä, aryyli tai heteroaryy-li, jossa on yksi tai useampi rengas-O-, -N- tai -S-atomi, ja yksi tai useampi 5-, 6- tai 7-jäseninen rengas, jolloin aryyli tai heteroaryyli on mahdollisesti substituoi-tu enintään 6 hiiliatomia sisältävällä alkyylillä, alke-nyylillä, alkynyylillä tai alkoksilla, tai halogeenilla, aminolla tai nitrolla, valmistamiseksi, jossa menetelmässä ryhmän R sisältävä sulfiinihappo, formaldehydi ja form-amidi ja toinen happo saatetaan reagoimaan, minkä jälkeen saatu N-(sulfonyylimetyyli)formamidi mahdollisesti dehyd-ratoidaan vastaavan sulfonyylimetyyli-isosyanidin valmistamiseksi, t u n n e tt u siitä, että reaktioseos N- (sulfonyylimetyyli)formamidin valmistamiseksi sisältää vähemmän kuin 15 % (paino/paino) vettä.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että reaktioseos sisältää vähemmän kuin 5 % (paino/paino) vettä.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että toinen happo on muurahaishappo.

4. Jonkin patenttivaatimuksista 1-3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että reaktiolämpötila on 85-95°C, mieluimmin noin 90°C.

5. Jonkin patenttivaatimuksista 1-4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että reagoivia aineita ja toista happoa lisätään reaktioseokseen seuraavissa moolisuhteis-sa sulfiinihappoon verrattuna: formamidia 6:1, formaldehydiä 5:1 ja toista happoa 4:1. 9 88292

6. Jonkin patenttivaatimuksista 1-5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että R on mahdollisesti substi-tuoitu fenyyli- tai naftyyliryhmä tai alempialkyyliryhmä.

7. Jonkin patenttivaatimuksista 1-6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että valmistetaan N-(tosyyli-metyyli)formamidi. 10 38292