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Title:
METHOD FOR PREPARING 2-NITRO-5-(PHENYLTHIO)-ANILINES
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2000/001669
Kind Code:
A2
Abstract:
The present invention relates to 2-nitro-5-(phenylthio)-anilines which are obtained by reacting 5-chlorine-2-nitroanilines with thiophenols and ammonia in a solvent.

Inventors:
GLOCK VOLKER (DE)
STREICHER WILLI (DE)
ULLRICH FRIEDRICH-WILHELM (DE)
Application Number:
PCT/EP1999/004296
Publication Date:
January 13, 2000
Filing Date:
June 21, 1999
Export Citation:
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Assignee:
BAYER AG (DE)
GLOCK VOLKER (DE)
STREICHER WILLI (DE)
ULLRICH FRIEDRICH WILHELM (DE)
International Classes:
C07C319/14; C07C323/37; (IPC1-7): C07C323/00
Foreign References:
EP0061110A11982-09-29
DE4202262A11992-07-30
CH619458A51980-09-30
US4011320A1977-03-08
Other References:
CHEMICAL ABSTRACTS, Band 123, Nr. 7, 14. August 1995, Columbus, Ohio, US, Zusammen- fassungsnr. 83277c, HUANG, L. ET AL.: "Drugs against hydatidosis: syn- thesis of metabolites and analogs of albendazole", Seite 1036, linke Spalte, XP002900757 & Zhongguo Yiyao Gongye Zazhi 1995, 26(2), Seiten 55-59.
CHEMICAL ABSTRACTS, Band 125, Nr. 5, 29. Juli 1996, Columubs, Ohio, US, Zusammenfassungs-Nr. 58055u, SKIBINSKI, A. ET AL.: "Pre- paration of dimethyl ester of N-(2-((methoxyacetyl)amino)- -4-(phenylthio)phenyl)carbon- -imidoyl-N,N'-bis-carbamic acid", Seite 1107, rechte Spalte, XP002900758 & Pol. J. Appl. Chem. 1995, 39(1), Seiten 91-94 (Eng).
Attorney, Agent or Firm:
BAYER AKTIENGESELLSCHAFT (Leverkusen, DE)
BAYER AKTIENGESELLSCHAFT (Leverkusen, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung von 2Nitro5 (phenylthio) anilinen der Formel (I) in der Rl für Wasserstoff, ClC8Alkyl, C3CgCycloalkyl, ClC8Alkoxy oder Halogen und R2 für Wasserstoff, ClCgAlkyl, C3C8Cycloalkyl, ClC8Alkoxy, Halogen oder gegebenenfalls mit C1C8Alkyl, C1C8Alkoxy oder Halogen substituiertes C6Cz0Aryl stehen, durch Umsetzung von 5Chlor2nitroanilinen der Formel (II) in der RI die bei Formel (I) angegebene Bedeutung hat, mit Thiophenolen der Formel (III) in der R2 die bei Formel (I) angegebene Bedeutung hat, dadurch gekennzeichnet, daß man ein 5Chlor2nitroanilin der Formel (II) in einem Lösungsmittel mit einem Thiophenol der Formel (II) und Ammoniak umsetzt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, das in den Formeln R1 für Wasserstoff, ClC4Alkyl oder Chlor und R2 für Wasserstoff oder ClC4 Alkyl stehen.
3. Verfahren nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man das 5 Chlor2nitroanilin der Formel (II) durch ChlorAminAustausch aus dem entsprechenden 2,4Dichlornitrobenzol mit Ammoniak hergestellt und dann ohne Zwischenisolierung des gebildeten 5Chlor2nitroanilins durch Zugabe eines Thiophenols der Formel (III) im gleichen Reaktionsgefäß ein 2Nitro5 (phenylthio) anilin der Formel (I) herstellt.
4. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man als Lösungsmittel Wasser, wasserfreien Ammoniak, Alkohole, Ether, Kohlen wasserstoffe, Aromaten, Chloraromaten oder dipolaraprotische Lösungsmit tel einsetzt.
5. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man bezo gen auf 1 Mol des eingesetzten 5Chlor2nitroanilins 0,5 bis 2 Mole eines Thiophenols und 2 bis 15 Mole Ammoniak einsetzt.
6. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß man es bei 20 bis 140°C durchführt.
7. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck im Bereich 1 bis 20 bar liegt.
8. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß man unter dem sich bei den angewendeten Reaktionsbedingungen in einem geschlosse nen Reaktionsgefäß von selbst einstellenden Druck arbeitet.
9. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß man zu nächst das 5Chlor2nitroanilin der Formel (II) zusammen mit dem Lösungs mittel in einem Autoklaven vorlegt, dann auf die gewünschte Reaktionstem peratur erhitzt, dann Ammoniak zufügt und anschließend das Thiophenol der Formel (III) zudosiert.
10. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß man das nach Beendigung der Reaktion vorliegende Gemisch aufarbeitet, indem man es abkühlt, gegebenenfalls mit Wasser versetzt, abfiltriert und den Rückstand wäscht.
Description:
Verfahren zur Herstellung von 2-Nitro-5- (phenylthio) -anilinen 2-Nitro-5- (phenylthio) -aniline sind wertvolle Zwischenprodukte zur Herstellung von Herbiziden (s. EP-A 61 110) zur Herstellung von Wirkstoffen zur Behandlung von Wurmkrankheiten (s. DE-A 2 332 398) und zur Herstellung von Wachstumförde- rungsmitteln für Haus- und Nutztiere (s. CH-A 619 458).

Zur Herstellung von 2-Nitro-5- (phenylthio) -anilinen kann man 5-Chlor-2-nitro- aniline mit Thiophenolen z. B. in der Weise umsetzen, daß man zunächst mit einer Ölemulsion von Natriumhydrid in Dimethylformamid aus dem Thiophenpol das ent- sprechende Natriumthiophenolat bildet und dieses durch Zugabe eines 5-Chlor-2- nitroanilins zum Produkt umsetzt, das anschließend mit Wasser ausgefällt wird (s.

DE-A 2 406 584).

Gemäß den DE-A 2332398 und DE-A 2 549 417 wurden in Dimethylformamid Thiophenol und 5-Chlor-2-nitroaniline in Gegenwart von Kaliumcarbonat ca.

7 Stunden unter Rückfluß gekocht. Nach wäßriger Aufarbeitung und Umkristallisie- ren wurde das Produkt in Ausbeuten von 77 bis 88 % erhalten. Bei nahezu gleicher Arbeitsweise, allerdings bei einer Reaktionszeit von nur 1 Stunde bei 100°C, wurde eine Rohausbeute von 91 % erreicht, das Material mußte aber noch umkristallisiert werden, um die nötige Qualität zu erreichen (s. J. Med. Chem. 18,1164 (1975)).

Ebenfalls mit Kaliumcarbonat wird gemäß der EP-A 61 110 gearbeitet. Hier wurde in Dimethylsulfoxid bei 110°C 2-Methyl-6-nitro-3-phenylthio-anilin mit einer Aus- beute von 92 % hergestellt.

Nachteilig bei all diesen Verfahren ist, daß zur Produktisolierung die dipolare, apro- tische Lösungsmittel enthaltenden Reaktionsgemische wäßrig aufgearbeitet werden müssen. Dies schafft ein stark mit organischen Lösungsmitteln belastetes Abwasser,

das entsorgt werden muß. Darüber hinaus ist häufig die Ausbeute und/oder die Rein- heit des erhaltenen Produkts unbefriedigend.

Zur Durchführung der Reaktion in Ethanol unter Rückflußbedingungen wurde Kali- umhydroxid als Base eingesetzt (S. CH-A 619458 und Arch. Pharm. 316,638 (1983)). Das Produkt wurde nach Abkühlen des Ansatzes abfiltriert und anschließend umkristallisiert, dabei wurden ebenfalls nicht befriedigende Ausbeuten von 80 bis 83 % erhalten.

Laut DE-A 4 202 262 wurde 5-Chlor-2-nitroanilin mit Thiophenol in einem Zwei- phasensystem aus wäßriger Natronlauge und Toluol unter Mitwirkung von Tetra- butylammoniumbromid mit einer Ausbeute von 98 % hergestellt. Andere Phasen- transferkatalysatoren lieferten schlechtere Ausbeuten. In diesem Verfahren werden Abwässer erzeugt, die mit den teilweise toxischen Phasentransferkatalysatoren be- lastet und wegen der Gegenwart der Phasentransferkatalysatoren nur sehr aufwendig zu reinigen sind.

Es besteht deshalb noch immer ein Bedürfnis nach einem Verfahren zur Herstellung von 2-Nitro-5-phenyl-thioanilinen, das einerseits mit guten Ausbeuten durchführbar ist, aber andererseits keine besonderen ökologischen Probleme verursacht.

Es wurde nun ein Verfahren zur Herstellung von 2-Nitro-5- (phenylthio) -anilinen der Formel (I) in der

Rl für Wasserstoff, C1-C8-Alkyl, C3-C8-Cycloalkyl, C1-C8-Alkoxy oder Halo- gen und R2 für Wasserstoff, C1-C8-Alkyl, C3-C8-Cycloalkyl, C1-C8-Alkoxy, Halogen oder gegebenenfalls mit Cl-C8-AlkyIv Cl-C8-Alkoxy oder Halogen substitu- iertes C6-C10-Aryl stehen, durch Umsetzung von 5-Chlor-2-nitroanilinen der Formel (II) in der R1 die bei Formel (I) angegebene Bedeutung hat, mit Thiophenolen der Formel (III) in der R2 die bei Formel (I) angegebene Bedeutung hat, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man ein 5-Chlor-2-nitroanilin der Formel (II) in einem Lösungsmittel mit einem Thiophenol der Formel (II) und Ammoniak umsetzt.

In den Formeln (I) und (II) steht Rl vorzugsweise für Wasserstoff, C1-C4-Alky (oder Chlor, besonders bevorzugt für Wasserstoff, Methyl oder Chlor.

In das erfindungsgemäße Verfahren einsetzbare 5-Chlor-2-nitroaniline der Formel (II) und Thiophenole der Formel (III) können, soweit sie nicht im Handel erhältlich sind, auf bekannte Weise oder analog dazu erhalten werden.

Bei einer bevorzugten Ausrührungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens stellt man das jeweilige 5-Chlor-2-nitroanilin durch Chlor-Amin-Austausch aus dem ent- sprechenden 2, 4-Dichlornitrobenzol mit Ammoniak her (s. z. B. J. Med. Chem. 35, 4455 (1992) und DE-A 3 431 827)) und führt dann das erfindungsgemäße Verfahren ohne Zwischenisolierung des gebildeten 5-Chlor-2-nitroanilins durch Zugabe des Thiophenols und gegebenenfalls Nachdosierung von Ammoniak im gleichen Reak- tionsgefäß durch. Im Prinzip ist beim erfindungsgemäßen Verfahren die Reihenfolge des Zusammenfügens der Reaktanden unkritisch. Bevorzugt versetzt man das 5-Chlor-2-nitroanilin der Formel (II) gelöst in einem Lösungsmittel mit Ammoniak und fügt dann ein Thiophenol der Formel (III) zu. Man kann die Reaktanden auch in beliebiger anderer Reihenfolge zusammengeben. Man kann sie auch dem Reaktions- gemisch simultan zudosieren.

In den Formeln (I) und (III) steht R2 vorzugsweise für Wasserstoff oder CI-C4- Alkyl, besonders bevorzugt für Wasserstoff.

Als Lösungsmittel für das erfindungsgemäße Verfahren kommen praktisch alle üb- lichen Lösungsmittel infrage, z. B. anorganische wie Wasser oder wasserfreier Am- moniak und organische wie Alkohole, Ether, Kohlenwasserstoffe, Aromaten, Chlor- aromaten und dipolar-aprotische Lösungsmittel. Als Einzelbeispiele für organische Lösungsmittel seien genannt : Methanol, Ethanol, n-Propanol, i-Propanol, n-Butanol, i-Butanol, sec. -Butanol, tert. -Butanol, Glykol, Diethylether, Methyl-tert. -butylether, Tetrahydrofuran, Dimethylformamid, N-Methylpyrrolidon, Toluol und Chlorbenzol.

Bevorzugt sind unpolare und wenig polare Lösungsmittel wie Alkohole, Ether, Koh- lenwasserstoffe, Aromaten und Chloraromaten, insbesondere Methanol, Isopropanol, Isobutanol, Toluol und Chlorbenzol.

Der Einsatz von Phasentransferkatalysatoren ist nicht nötig.

Der Ammoniak kann in technischen Qualitäten eingesetzt werden.

Bezogen auf 1 Mol des eingesetzten 5-Chlor-2-nitroanilins kann man beispielsweise 0,5 bis 2 Mol, insbesondere 1 bis 1,2 Mol eines Thiophenols und 1 bis 30 Mol, insbe- sondere 2 bis 15 Mol Ammoniak einsetzen.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann z. B. bei Temperaturen im Bereich von 20 bis 140°C durchgeführt werden. Bevorzugt arbeitet man bei 40 bis 100°C. Während der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens können z. B. Drucke im Bereich von 1 bis 20 bar vorliegen. Vorzugsweise arbeitet man bei 3 bis 12 bar, insbesondere unter dem sich bei den angewendeten Reaktionsbedingungen in einem geschlosse- nem Reaktionsgefäß von selbst einstellenden Druck. Es ist vorteilhaft, insbesondere gegen Ende der Reaktion, die Temperatur unter 80°C und den Druck unter 10 bar zu halten.

Man kann das erfindungsgemäße Verfahren z. B. in der Weise durchführen, daß man zunächst das 5-Chlor-2-nitroanilin der Formel (II) zusammen mit dem Lösungsmittel in einem Autoklaven vorlegt, dann auf die gewünschte Reaktionstemperatur erhitzt, dann Ammoniak zufügt und anschließend das Thiophenol der Formel (III) zudosiert, z. B. im Verlaufe von 0,5 bis 5 Stunden. Es ist vorteilhaft, während der Zudosierung des Thiophenols Ammoniak nachzudosieren, z. B. so, daß der Druck, der vor Beginn der Zudosierung des Thiophenols geherrscht hat, innerhalb einer Abweichungsbreite von + 20 % erhalten bleibt. Nach Beendigung der Thiophenolzudosierung kann man <BR> <BR> <BR> <BR> noch einige Zeit, z. B. 1 bis 20 Stunden unter den o. a. Druck- und Temperaturbedin- gungen, insbesondere bei Temperaturen unter 80°C nachrühren.

Die Aufarbeitung des dann vorliegenden Reaktionsgemisches ist einfach. Häufig, insbesondere beim Einsatz von unpolaren oder wenig polaren Lösungsmitteln, liegt nach Abkühlung des Autoklaven eine Suspension vor, die das hergestellte 2-Nitro-5-

(phenylthio) -anilin der Formel (I) in fester Form enthält. Dann ist es i. a. ausreichend, das Reaktionsgemisch abzufiltrieren und den festen Rückstand beispielsweise mit Wasser zu waschen. Gewünschtenfalls kann man aus dem gebildeten Ammonium- chlorid durch Zusatz einer starken Base, z. B. wäßriger Natronlauge, Ammoniak zu- rückgewinnen. Beim Einsatz dipolarer, aprotischer Lösungsmittel ist es vorteilhaft, dem Reaktionsgemisch vor der Abtrennung des hergestellten Produkts Wasser hinzu- zufügen. <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <P>Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erhält man 2-Nitro-5- (phenylthio) -aniline der Formel (I) i. a. in Ausbeuten von über 88 % d. Th. und Reinheiten von über 90 <BR> <BR> <BR> Gew. -%. Häufig liegen die Ausbeuten bei über 92 % d. Th., z. T. über 95 % d. Th. und die Reinheiten bei über 94 Gew. -%.

Es ist ausgesprochen überraschend, daß mit dem erfindungsgemäßen Verfahren so gute Ergebnisse auf einfache Weise erzielbar sind, ohne daß zwangsweise besondere ökologische Probleme auftreten, da Ammoniak selbst ein gutes Nucleophil ist und an Aromaten gebundenes Chlor gegen die Amino-Gruppe austauschen kann. Überra- schenderweise tritt eine derartige Reaktion mit den eingesetzten Verbindungen der Formel (II) jedoch praktisch nicht auf. Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird da- gegen in unerwarteter Weise dagegen trotz der Gegenwart von Ammoniak das in den Verbindungen der Formel (II) vorhandene Chlor selektiv durch den Thiophenolrest ersetzt.

Die Ökologie ist besonders günstig, wenn man unpolare oder wenig polare Lö- sungsmittel einsetzt, da diese nur in geringen Mengen ins Abwasser gelangen. Bisher hat man dagegen den Einsatz dipolarer, aprotischer Lösungsmittel oder den Einsatz von Phasentransfer-Katalysatoren (in Kombination mit wenig polaren Lösungsmit- teln) für unabdingbar gehalten. Dipolare, aprotische Lösungsmittel und wenig polare Lösungsmittel in Gegenwart von Phasentransferkatalysatoren gelangen jedoch in großen Mengen ins Abwasser.

Beispiele Beispiel 1 <BR> <BR> In einem 1 1 Stahlautoklaven wurden 200 g 5-Chlor-2-nitroanilin (87,3 gew. -%ig) in 200 ml Chlorbenzol suspendiert. Dann wurde der Ansatz auf 60°C erwärmt und 45,9 g Ammoniak in den Autoklaven eingepumpt, wobei sich ein Druck von 4 bar einstellte. Anschließend wurden bei dieser Temperatur 123 g Thiophenol (98 gew. -%ig) innerhalb von 2 Stunden in den Autoklaven gepumpt. Gleichzeitig wurde der Druck durch Nachdosieren von Ammoniak konstant auf 4 bar gehalten. Nach 6 Stunden wurde der Autoklav abgekühlt und entspannt. Der Ansatz wurde mit 195 g Natronlauge (23 gew. -%ig) versetzt und auf 90°C erwärmt. Bei 90°C wurden dann die Phasen getrennt. Die organische Phase wurde auf Raumtemperatur abge- kühlt, sie enthielt 234 g 2-Nitro-5- (phenylthio) -anilin, was einer Ausbeute von 92,2 % d. Th. entspricht. Eine Umkristallisation war nicht erforderlich.

Beispiel 2 <BR> <BR> In einem Autoklaven wurden 255 g 5-Chlor-2-nitroanilin (78, 3 gew. -%ig) in 250 ml Isopropanol suspendiert. Man erwärmte den Ansatz auf 60°C und pumpte 95,7 g Ammoniak in den Autoklaven, wobei sich ein Druck von 9 bar einstellte. Anschlie- <BR> ßend wurden bei dieser Temperatur 161 g Thiophenol (98 gew. -%ig) im Verlaufe von 1,5 Stunden in den Autoklaven gepumpt. Gleichzeitig hielt man den Druck durch Nachdosieren von Ammoniak auf 9 bar. Nach 6 Stunden wurde der Autoklav auf Raumtemperatur abgekühlt und entspannt. Der Inhalt des Autoklaven wurde abfil- triert, der Autoklav mit Isopropanol nachgespült und die Spülflüssigkeit ebenfall : ; abfiltriert. Die gesammelten Rückstände wurden mit Wasser gewaschen und getrock- net. Man erhielt 298,6 g 2-Nitro-5- (phenylthio) -anilin in Form eines gelben Pulvers mit einem Gehalt von 91,2 Gew. -%. Das entspricht einer Ausbeute von 96, 4 % d. Th.

Beispiel 3 <BR> <BR> In einem Autoklaven wurden 200 g 5-Chlor-2-nitroanilin (79,2 gew. -%ig) in 200 ml Isobutanol suspendiert. Man erwärmte den Ansatz auf 60°C und pumpte 26 g Am- moniak dazu, wobei sich ein Druck von 4 bar einstellte. Anschließend wurden bei dieser Temperatur 126 g Thiophenol (98 gew. -%ig) im Verlaufe von 1,5 Stunden in den Autoklaven gepumpt. Gleichzeitig wurde der Druck durch Nachdosieren von Ammoniak bei 4 bar gehalten. Nach 6 Stunden wurde der Autoklav auf Raumtempe- ratur abgekühlt und entspannt. Der Inhalt des Autoklaven wurde abfiltriert, der Auto- klav mit Isobutanol nachgespült und die Spülflüssigkeit ebenfalls abfiltriert. Die ver- einigten Rückstände wurden mit Wasser gewaschen und getrocknet. Man erhielt 240,6 g 2-Nitro-5- (phenylthio) -anilin in Form eines gelben Pulvers mit einem Gehalt von 90,0 Gew. -%. Das entspricht einer Ausbeute von 95,8 % d. Th.

Beispiel 4 In einem Autoklaven wurden 358,8 g 5-Chlor-2-nitroanilin (79,2 gew. -%ig) in 410 ml Toluol suspendiert. Man erwärmte den Ansatz auf 60°C und pumpte 98 g Ammoniak in den Autoklaven, wobei sich ein Druck von 9 bar einstellte. Anschlie- <BR> ßend wurden bei dieser Temperatur 253,5 g Thiophenol (98 gew. -%ig) im Verlaufe von 2 Stunden in den Autoklaven gepumpt. Gleichzeitig wurde der Druck durch Nachdosieren von Ammoniak konstant auf 9 bar gehalten. Nach 6 Stunden wurde der Autoklav auf Raumtemperatur abgekühlt und entspannt. Das Reaktionsgemisch ent- hielt 384,5 g 2-Nitro-5- (phenylthio) -anilin, was einer Ausbeute von 94, 8 % d. Th. entspricht.

Beispiel 5 Es wurde verfahren wie in Beispiel 4, jedoch wurde als Lösungsmittel eine entspre- chende Menge Methanol eingesetzt und das Produkt in einer Ausbeute von 97,7 % d. Th. erhalten.

Beispiel 6 Es wurde verfahren wie in Beispiel 4, jedoch wurde als Lösungsmittel eine entspre- chende Menge Dimethylformamid eingesetzt und das Produkt nach Zusatz von Was- ser in nahezu quantitative Reaktionsausbeute erhalten.

Beispiel 7 Es wurde verfahren wie in Beispiel 4, jedoch wurde als Lösungsmittel eine entspre- chende Menge Wasser eingesetzt und das Produkt in einer Reaktionsausbeute von 98 % d. Th. erhalten.

Beispiel 8 In einem Autoklaven wurden 200 ml Isopropanol vorgelegt und 196 g 2, 4-Dichlor- nitrobenzol (98 gew. -%ig) zugegeben. Der Autoklav wurde verschlossen und auf 120°C geheizt. Bei dieser Temperatur wurde Ammoniak eingepumpt, bis ein Druck von 30 bar erreicht war. Durch Nachdosieren von Ammoniak während der Reaktion wurde der Druck in den folgenden 12 Stunden auf 30 bar gehalten. Anschließend kühlte man den Ansatz auf 60°C ab und dosierte im Verlaufe von 2 h 118 g Thiophe- nol (98 gew. -%ig) dazu. Anschließend wurde 6 Stunden nachgerührt. Der Ansatz wurde auf Raumtemperatur abgekühlt und entspannt. Die Produktsuspension wurde abgesaugt, der Feststoff zunächst mit Isopropanol, dann mit Wasser gewaschen und getrocknet. Man erhielt 232,2 g 2-Nitro-5- (phenylthio) -anilin mit einem Gehalt von 94,9 Gew. -%. Das entsprach einer Ausbeute von 89,5 % d. Th.