DE1280244B

DE1280244B - Verfahren zur Herstellung von Thioformamid

Info

Publication number: DE1280244B
Application number: DEM66313A
Authority: DE
Inventors: Roger James Tull; Leonard Maurice Weinstock
Original assignee: Merck and Co Inc
Current assignee: Merck and Co Inc
Priority date: 1964-09-28
Filing date: 1965-08-13
Publication date: 1968-10-17
Also published as: CH466265A; GB1087949A; NL6512508A; US3346632A; BR6572358D0

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND DEUTSCHES 4BTIW PATENTAMT Int. Cl.:

.C 07 c

AUSLEGESCHRIFT

Deutsche Kl.: 12 ο-23/03

Nummer: 1280244

Aktenzeichen: P 12 80 244.7-42 (M 66313)

Anmeldetag: 13. August 1965

Auslegetag: 17. Oktober 1968

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Thioformamid.

Die Herstellung N-substituierter Thioformamide aus Cyanwasserstoff, Schwefelwasserstoff und primären oder sekundären Aminen in Gegenwart eines flüchtigen, inerten organischen Lösungsmittels ist in der USA.-Patentschrift 2 765 313 beschrieben.

In der USA.-Patentschrift 2 806 879 ist die Herstellung von Dithiooxamid aus Dicyan und Schwefelwasserstoff beschrieben. Dabei werden die Reaktionspartner als gasförmige Mischung in ein wäßriges basisches Medium eingeleitet und das ausgefallene Dithiooxamid abgetrennt.

Eine in Arch. d. Pharmazie, Bd. 294 (1961), S. 82 bis 89, veröffentlichte Arbeit hat die Her-Stellung von aliphatischen Monothiocarbonsäureamiden mit etwa 4 bis 10 Kohlenstoffatomen zum Ziel. Vier Methoden werden herangezogen:

a) Thiohydrolyse von Nitrilen,

b) Ammonolyse von Thiocarbonsäureestern,

c) Schwefelung von Carbonsäureamiden,

d) Protonenkatalysierte Thiohydrolyse von Nitrilen und Dinitrilen.

Gegenstand der Erfindung ist nun ein Verfahren zur Herstellung von Thioformamid, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man Cyanwasserstoff mit Schwefelwasserstoff in Gegenwart von Ammoniak oder einem tertiären Amin mit einem pK_a-Wert von 7 bis 11 in einem organischen Lösungsmittel umsetzt.

Thioformamid ist als Ausgangs- bzw. Zwischenprodukt bei der Vitamin- und Pharmazeutikaherstellung wertvoll. Das neue Verfahren zur Herstellung von Thioformamid ist vorteilhaft, da es durch die Verwendung von leicht zugänglichen Ausgangsmaterialien einfacher in der Durchführung und erheblich wirtschaftlicher als die bisher angewendeten Verfahren ist.

Die Katalysatoren dürfen weder zu stark noch zu schwach basisch sein, damit das neue Verfahren ablaufen kann. Bei Verwendung von primären und sekundären Aminen als Katalysatoren werden als Thioformamid N-substituierte Thioformamide gebildet. Als Beispiele für organische tertiäre Basen, die als Katalysatoren in dem erfindungsgemäßen Verfahren brauchbar sind, seien Tri-niedrig-alkylamine, wie Trimethylamin, Triäthylamin, Tri-n-propylamin, Triisopropylamin und Tri-n-butylamin, arylsubstituierte Amine, wie Dimethylanilin und Diäthylanilin, alkenylsubstituierte Amine, wie Dimethylallylamin und Triallylamin, stickstoffhaltige heterocyclische Verfahren zur Herstellung von Thioformamid

Anmelder:

Merck & Co., Inc., Rahway, N. J. (V. St. A.)

Vertreter:

Dr.rlng. W. Abitz und Dr. D. Morf,

Patentanwälte,

8000 München 27, Pienzenauer Str. 28

Als Erfinder benannt:
Roger James TuIl,
Leonard Maurice Weinstock,
Rocky Hill, N.J. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 28. September 1964
(399 896)

Verbindungen, wie Triäthylendiamin, Pyridin, genannt.

Einige weitere Basen, die als Katalysatoren in dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendet werden können, sowie K_b- und pK_b-Werte für einige der häufiger angetroffenen Basen sind in Handbook of Chemistry and Physics, 44. Auflage, S. 1749 bis 1752 (1962/1963) angeführt.

Die zu verwendende Katalysatormenge hängt von den Ionisationscharakteristiken des Katalysators, der Reaktionstemperatur, dem Lösungsmittel und anderen Faktoren, wie beispielsweise Druck oder Reaktionszeit, ab.

Die Reaktion wird durch Behandlung von Cyanwasserstoff in Gegenwart von Lösungsmitteln mit dem Katalysator und Behandlung des erhaltenen Gemisches mit Schwefelwasserstoff in einem geschlossenen Gefäß unter Überdruck durchgeführt werden. Die Höhe des angewendeten Drucks kann weitgehend variiert werden und wird in gewissem Ausmaß durch das besondere verwendete Lösungsmittel und die Reaktionstemperatur bestimmt, doch ist ein Druck von nicht mehr als etwa 21 at bevorzugt. Diese Druckreaktion kann bei Temperaturen von etwa 0 bis 150C durchgeführt werden, doch

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sind Reaktionstemperaturen im Bereich von etwa 20 bis 125⁰C bevorzugt.

Alternativ kann das erfindungsgemäße neue Verfahren bei praktisch atmosphärischem Druck durchgeführt werden. Wird diese Arbeitsweise angewendet, so können Katalysator und Schwefelwasserstoff in dem Lösungsmittel gelöst werden, und Cyanwasserstoff kann zu dem Gemisch zugegeben werden, um das gewünschte Thioformamid zu bilden. Es können zwar Temperaturen von etwa 0 bis 15O⁰C angewendet werden, doch werden auch hier Temperaturen von etwa 20 bis 125⁰C vorzugsweise angewendet.

Die Reaktion wird in Gegenwart von Lösungs-. mitteln durchgeführt. Lösungsmittel, die in dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendet "werden, sind Alkohole, wie niedrigmolekulare Alkanole, z. B. Methanol, Äthanol, n-Propanol, Isopropanol, N-Butanol, Glykole, z. B. Äthylenglykol, Propylenglykol, Äther, z. B. Äthyläther, Tetrahydrofuran, aromatische Kohlenwasserstoffe, z. B. Naphthalin, Benzol, Toluol, Xylol, aliphatische Kohlenwasserstoffe, z. B. Pentan, Hexan, Heptan, Ester, z. B. Ameisensäuremethyl- oder -äthylester, Essigsäureamylester, Propionsäuremethylester, Halogenide, ζ. Β. Chloroform, Dichloräthan, Dimethylsulfon, Dimethylformamid, Dimethylsulfoxid oder deren Gemische.

Das Thioformamid kann aus dem Reaktionsgemisch durch übliche Arbeitsweisen, wie beispiels- weise Konzentrieren, Kristallisieren, Filtrieren und Extrahieren, gewonnen werden.
Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung.

Beispiel 1

Thioformamid wird nach der folgenden- allgemeinen Arbeitsweise hergestellt: Cyanwasserstoff wird zu 30 ml Lösungsmittel bei etwa 5°C zugegeben. Der Katalysator wird zugesetzt und das Gemisch dann mit Schwefelwasserstoff unter Druck gesättigt und für eine gegebene Zeitspanne bei der Reaktionstemperatur gehalten. In der folgenden Tabelle sind die Verfahrensvariablen von elf gesonderten Versuchen und die entsprechenden Ausbeuten an Thioformamid angegeben.

Der Wert pK_a (Spalte 3 der Tabelle) ist ein üblicherweise verwendeter Wert, um die Basizität oder Azidität von ionisierbaren Substanzen zu beschreiben. Der Wert läßt sich leicht aus der Ionisationskonstante einer Base (K_b) nach der folgenden Gleichung berechnen:

pK_a = 14 -log -^= 14 -pK_b.

Die Ionisationskonstante K_b, wie sie hier verwendet wird, ist die durch Messung des Ionisationsgrads der Base bei einer Konzentration von In bei 25° C erhaltene Konstante.

Versuch	Katalysator (Molprozent, bezogen auf HCN)	PK₀	HCN (ml)	H₂S-Druck at	Tempe ratur (⁰C)	Zeit (Stunden)	Lösungsmittel	% Ausbeute (bezogen auf HCN)
1	NH₃	9,25	4	14.	50	. 1	Isopropanol	52
2	NH₃ (100)	9,25	4	14	50	2	Methanol	56
3	Triäthylamin (100)	10,76	6.	14	50	1	Methanol	49
4	Triäthylamin (5)	10,76	4	17,5	20	16	Benzol	47
5	Triäthylamin (3)	10,76	4	14	50	2	Benzol	45
6	Triäthylamin (1)	10,76	4	14	20	16	Benzol	20
7	Trimethylamin (3)	9,74	4	14	20	16	Benzol	34
8	Trimethylamin (3)	9,74	4	14	50	2	Benzol	43
9	Trimethylamin (10)	9,94	4	14	20	16	Benzol	52
10	Trimethylamin (100) >	9,94	4	14	20	16	Benzol	62*)
11	Triäthylendiamin (3)	8,2	4	14	50	2	Benzol	43

*) Durchschnitt von zwei Versuchen

Wird Methanol oder Isopropanol als Lösungsmittel bei den obigen Arbeitsweisen verwendet, so wird das Thioformamid gewonnen, indem das Alkanol eingedampft, der Rückstand in 5 ml Wasser gelöst und das Gemisch mit 10 ml Äther extrahiert wird. Das Gemisch wird dann getrocknet und zur Trockne eingeengt. Zu dem Rückstand werden 5 ml Äthylacetat bei -30°C gegeben. Das Gemisch wird dann eingedampft und der kristallisierte Rückstand abfiltriert, mit 5 ml kaltem (-5O⁰C) Äthylacetat gewaschen und in einem Exsikkator getrocknet. Man erhält so praktisch reines Thioformamid.

Wird Benzol als Lösungsmittel verwendet, so bildet das Produkt eine gesonderte ölschicht, die abdekantiert und mit 5 ml Wasser behandelt wird. Das Gemisch wird dann mit 10 ml Äther extrahiert und aufgearbeitet, um praktisch reines Thioformamid zu erhalten, wobei die gleiche Arbeitsweise angewendet wird, wie sie oben für die Arbeitsweise mit dem Alkanol als Lösungsmittel beschrieben ist.

Beispiel 2

Thioformamid wird hergestellt, indem eine Lösung des Katalysators in einem Lösungsmittel mit Schwefelwasserstoff bei 0°C gesättigt wird. Cyanwasserstoff wird eingebracht, und das Gemisch wird bei 25°C für eine gegebene Zeitspanne stehengelassen.

In der folgenden Tabelle sind die Verfahrensvariablen von besonderen Versuchen und die" entsprechenden Ausbeuten an Thioformamid zusammengestellt.

Versuch	Katalysator (Molprozent, bezogen auf HCN)	PK„	HCN (ml)	Tempe ratur (⁰C)	Zeit (Stunden)	Lösungsmittel (ml)	% Ausbeute (bezogen auf HCN)
1	NH₃ (150)	9,25	4	25	3	Methanol (50)	10
2	NH₃ (150)	9,25	4 '	25	22	Methanol (50)	57
3	NH₃ (150)	9,25	4	25	46	Methanol (50)	62
4	Triäthylamin (100)	10,76	3	25	2	Methanol (19)	7
5	Triäthylamin (100)	10,76	3	25	4	Methanol (19)	18
6	Triäthylamin (100)	10,76	3	25	25	Methanol (19)	48
7	Trimethylamin (35)	9,74	11	25	5,5	Methanol (50)	85

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zur Herstellung von Thioformamid, dadurch gekennzeichnet, daß man Cyanwasserstoff mit Schwefelwasserstoff in Gegenwart von Ammoniak oder einem tertiären

Amin mit einem pK_a-Wert von 7 bis 11 in einem organischen Lösungsmittel umsetzt.

In Betracht gezogene Druckschriften:
USA.-Patentschriften Nr. 2 765 313, 2 806 879; Archiv d. Pharmazie, 294 (1961), S. 82 bis 89.

S09 677/1409 10. M O Bundetdruckerel Berlin