DE2503699A1 - Verfahren zur herstellung von 1,2- benzisothiazolen - Google Patents

Description

BASF Aktiengesellschaft

Unser Zeichen: o'.Z. 31 131 WB/Be 6700 Ludwigshafen, 29.1.1975

Verfahren zur Herstellung von 1,2-Benzisothiazolen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von 1,2-Benzisothiazolen durch Umsetzung von o-Halogenarylaldehyden mit Ammoniak: und elementarem Schwefel*

Es ist aus der Angewandten Chemie, Band 36, Seite 159 (1923) und aus den Berichten der deutschen Chemischen Gesellschaft, Band 58, Seite 2 O95 (1925) bekannt, Thionaphthen-2,3-dion mit Ammoniak und Wasserstoffperoxid zu 3-Carbamyl-l,2-benz~ isothiazol umzusetzen und daraus durch Hydrolyse und Decarboxylierung 1,2-Benzisothiazol zu gewinnen. Die vorgenannten Berichte, Band 56, Seite 1 630 (1923) und Liebigs Annalen der Chemie, Band 454, Seite 264 (I927) beschreiben die Umsetzung von 2-Pormyl-4-nitrophenylsulfenylbromid mit Ammoniak zu 5-Nitro-l,2-benzisothiazol. Ebenfalls kann man Benzisothiazole durch Cyclisierung von o-Mercapto-phenyl-carbonylverbindungen in Gegenwart von Polyphosphorsäure synthetisieren (Annali di Chimica, Band 53, Nummer 5, Seiten 577 bis 587 (1963)). Es ist aus der deutschen Offenlegungsschrift 1 670 196 bekannt, daß man Dihalogenmethylarylverbindungen mit Ammoniak und Schwefel zu Benzisothiazolen umsetzt. Alle diese Verfahren sind mit Bezug auf leicht zugängliche Ausgangsstoffe, Wirtschaftlichkeit, Einfachheit des Betriebs bei gleichzeitig guter Ausbeute an Endstoff unbefriedigend.

Es wurde nun gefunden, daß man 1,2-Benzisothiazole der Formel

in der R Wasserstoff, einen aliphatischen, cycloaliphatischen oder gegebenenfalls anellierten aromatischen Rest, Halogen,

393/74 -2-

609832/0898

eine Alkoxy- oder Nitrogruppe oder den Rest

O.Z. 51

p
worin die einzelnen Reste R gleich oder verschieden sein können und jeweils Wasserstoff, einen aliphatischen, cyeloaliphatischen, araliphatischen oder aromatischen Rest bedeuten, bezeichnet, vorteilhaft erhält, wenn man o-Halogenarylaldehyde der Formel

CHO

II,

in der X für Halogen steht und R die vorgenannte Bedeutung hat, mit Ammoniak und elementarem Schwefel umsetzt.

Die Reaktion läßt sich am Beispiel der Umsetzung von 2-Chlor-5-nitrobenzaldehyd mit Ammoniak und Schwefel formelmäßig wie folgt wiedergeben:

CHO

+ 2 NH, + S

Γ)

+ H_o0 + NH,,Cl

Im "Vergleich zu den bekannten Verfahren geht das Verfahren nach der Erfindung von leichter zugänglichen Ausgangsstoffen aus und liefert überraschend auf einfache und wirtschaftliche Weise 1,2-Benzisothiazole in besserer Ausbeute und Reinheit. Diese vorteilhaften Ergebnisse sind im Hinblick auf den Stand der Technik überraschend.

Bevorzugte Ausgangsstoffe II und dementsprechend bevorzugte 1,2-Benzisothiazole I sind solche, in deren Formeln R einen gegebenenfalls durch eine Carbonamidogruppe substituierten Alkylrest mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, einen Cycloalkylrest mit 5 bis 12 Kohlenstoffatomen, einen Phenyl- oder Naphthylrest, die jeweils auch anelliert sein können, einen anellierten Naphthochinon-(l,4)-ylenrest, Wasserstoff, Brom oder insbesondere Chlor, eine Alkoxygruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen,

609832/0898

- 3 - ο.ζ. 3ΐ 131

R² eine Nitrogruppe oder den Rest __N/ ^ _{WQrin die einzelnen}

^XR ρ

Reste R gleich oder verschieden sein können und jeweils Wasserstoff, einen Alkylrest mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, einen Alkenylrest mit 3 bis 6 Kohlenstoffatomen, einen Cycloalkylrest mit 5 bis 8 Kohlenstoffatomen, einen Aralkylrest mit 7 bis 12 Kohlenstoffatomen, einen Phenylrest bedeuten, bezeichnet. Die vorgenannten Reste können noch durch unter den Reaktionsbedingungen inerte Gruppen, z.B. Alkylgruppen oder Alkoxygruppen mit jeweils 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, Nitrogruppen, Carbonamidogruppen, substituiert sein. Statt der Ausgangsstoffe II können auch Stoffe, die die Ausgangsstoffe II unter den Reaktionsbedingungen bilden, z.B. die entsprechenden Aldehydacetale wie o-Chlorbenzaldehyd-dimethylacetal verwendet werden. Ausgangsstoffe II, Ammoniak und elementarer Schwefel können in etwa stochiometrischen Mengen verwendet werden, jedoch verwendet man vorzugsweise ein Verhältnis von 2 bis 10 Mol Ammoniak und/oder von 0,9 bis 1,1 Grammatom Schwefel je Mol Ausgangsstoff II.

Als Ausgangsstoffe II kommen beispielsweise in Betracht: 5-Nitro-, 4-Dimethylamino-, 4-Diäthylamino-, 4-Diallylamino-, 4-Di-(2'-methylallyl)-amino-, 4-(N-Methyl-N-2-carbonamidoäthylamino)-, 6-Methyl-, 3-Ä'thyl-, 5-Hexyl-, 6-Isobutyl-, 5-Propyl-, 4-tert.-Butyl-, 4-Cyclohexyl-, 4-Cyclopentyl-, 5-Phenyl-, 4-Phenyl-, 4-Nitrophenyl-, 4-p-Toluyl-, 4-p-A'thoxyphenyl-, 3-Di-(2'-äthoxyäthyl)-amino-, 4-Naphthyl-, 4-Brom-, 6-Methoxy-, ö-Dicyclohexylamino-, 4-Dibenzylamino-, 4-Diphenylamino-, 4-p-Xylyl-2-chlorbenzaldehyd; 2-Chlorbenzaldehyd, 2-Brombenzaldehyd; l-Chlor-2-formyl-, 2-Chlor-3-formyl-, 2-Chlor-l-formyl-naphthalin; l-Chlor-2-formyl-, 2-Chlor-3-formyl-, 2-Chlor-l-formyl-anthrachinonj l-Chlor-2-formyl-, 2-Chlor-3-formyl-, 2-Chlor-l-formyl-anthraeen; l-Chlor-2-formyl-, 2-Chlor-3-iOrmyl-, 2-Chlor-l-formyl-phenanthrenj entsprechend substituierte Bromarylaldehyde.

Die Umsetzung wird in der Regel bei einer Temperatur von 20 bis 200⁰C, vorzugsweise von 40 bis 120⁰C, drucklos oder unter Druck, kontinuierlich oder diskontinuierlich durchgeführt. Der Reaktionsdruck wird im allgemeinen durch den Gesamtdampf-

-4-

609832/0898

- # - ο.ζ. 31 131

druck der Komponenten bei der Umsetzungstemperatur bedingt. Gegebenenfalls kann man unter den Reaktionsbedingungen inerte, organische Lösungsmittel verwenden, z.B. aromatische Kohlenwasserstoffe wie Toluol, Äthylbenzol, o-, m-, p-Xylol, Isopropylbenzol; Alkanole und Cycloalkanole wie Äthanol, n-Butanol, Isobutanol, Methylglykol, Cyclohexanol, Propanol, Methanol, 2-Äthylhexanol; Äther, z.B. Äthylpropyläther, Diisobutyläther, Methyl-tert.-butyläther, n-Butyläthyläther, Di-n-butyläther, Dioxan, Di-iso-amyläther, Diisopropyläther, Anisol, Phenetol, Cyclohexylmethylather, Diäthyläther, Tetrahydrofuran, Thioanisolj und entsprechende Gemische. Zweckmäßig verwendet man das Lösungsmittel in einer Menge von 200 bis 10 000 Gew.^, vorzugsweise von 300 bis 1 000 Gew.^, bezogen auf Ausgangsstoff II.

Die Reaktion kann wie folgt durchgeführt werden: Ausgangsstoff II, elementarer Schwefel und Ammoniak, gegebenenfalls in Gegenwart eines Lösungsmittels, werden in einem Druckreaktor während 3 bis 10 Stunden bei der vorgenannten Temperatur miteinander umgesetzt. Aus dem Reaktionsgemisch erhält man das 1,2-Benzisothiazol I nach den üblichen Verfahren, z.B. durch fraktionierte Destillation, Filtration und gegebenenfalls anschließender Umkristallisation aus einem geeigneten Lösungsmittel, z.B. Ligroin. Man kann das Reaktionsgemisch auch nach Entfernung überschüssigen Ammoniaks und Lösungsmittels in Wasser gießen, das gebildete Gemisch mit einem geeigneten Lösungsmittel, z.B. Methylenchlorid, Benzol, extrahieren und den Extrakt in vorgenannter Weise aufarbeiten.

Die nach dem Verfahren der Erfindung herstellbaren Verbindungen sind wertvolle Ausgangsstoffe für die Herstellung von Farbstoffen, Pflanzenschutzmitteln und Pharmazeutika.

Die in den folgenden Beispielen angegebenen Teile sind Gewichtsteile. Sie verhalten sich zu den Volumenteilen wie Kilogramm zu Liter.

-5-609832/0898

- 5 - O.Z. 31 131

Beispiel 1

O₂N

In einem Tantal-Autoklaven werden 186 Teile 2-Chlor-5-nitrobenzaldehyd, 32 Teile Schwefel und 100 Teile Ammoniak in 500 Teilen Glykolmonomethyläther 6 Stunden bei 6 at auf 80°C erhitzt. Dann werden neun Zehntel des Lösungsmittels abdestilliert, der Rückstand mit 400 Teilen Wasser versetzt und filtriert. Der Pilterrückstand wird aus Äthanol umkristallisiert. Man erhält ΐβ2 Teile 5-Nitro-l,2-benzisothiazol mit Fp 151⁰C Die Ausbeute entspricht 90 % der Theorie.

Beispiel 2

In einem Rührgefäß werden 93 Teile 2-Chlor-5-nitrobenzaldehyd und l6 Teile Schwefel in 1 200 Volumenteilen Methanol mit 200 Teilen Ammoniak 24 Stunden bei 20 bis 25⁰C gerührt. Anschließend wird das Reaktionsgemisch noch eine Stunde auf 60°C erhitzt, wobei Ammoniak vollständig abdestilliert; nach dem Abdestillieren von 600 Teilen Methanol wird das Gemisch abgekühlt und der ausgefallene Endstoff abgesaugt. Man erhält 76 Teile 5-Nitro-l,2-benzisothiazol mit Pp 150 bis 151⁰C. Die Ausbeute entspricht 84 % der Theorie.

Beispiel 3

In einem Tantal-Autoklaven werden l83 Teile 2-Chlor-4-dimethyl· aminobenzaldehyd, 32 Teile Schwefel und 100 Teile Ammoniak in 600 Teilen Methylglykol 10 Stunden auf 80°C erhitzt. Nach dem Entspannen wird das Lösungsmittel weitgehend abdestilliert,

-6-609832/0888

- β - O.Z. 31 131

das verbleibende Reaktionsgemisch mit 300 Teilen V/asser versetzt und mit 600 Teilen Methylenchlorid ausgezogen. Die Methylenchloridlösung wird getrocknet und destilliert. Bei Kp₂ = l60°C erhält man 135 Teile 6-Dimethylamino-l,2-"benzlsothiazol mit Pp 86⁰C (Essigsäureäthylester), Die Ausbeute entspricht 76 % der Theorie.

Beispiel 4

^G2^H5 I O

In einem Tantal-Autoklaven werden 211 Teile 2-Chlor-ⁱl~diäthylaminobenzaldehyd mit 32 Teilen Schwefel und 100 Teilen Ammoniak in 600 Volumenteilen Methylglykol umgesetzt. Eine analoge Aufarbeitung wie in Beispiel 3 ergibt 152 Teile 6-Diäthylamino-l,2-benzisothiazol mit Pp 79°C (aus Essigester). Die Ausbeute spricht 72 % der Theorie.

Beispiel 5

CH,

₂g

CH₂=C-CH₂
CH,

In einem Tantal-Autoklaven werden 132 Teile 2-Chlor-4-di-(2'-methylallyl)-aminobenzaldehyd_J 16 Teile Schwefel und 50 Teile Ammoniak in 500 Volumenteilen Methylglykol 10 Stunden bei 90°C umgesetzt. Die Aufarbeitung erfolgt wie in Beispiel 3. Bei Kp₁ = l80 bis l82°C werden 86 Teile 6-Di-(2'-methylallyl)-amino-l,2-benzisothiazol als dunkelgelbes öl erhalten. Die Ausbeute entspricht 67 % der Theorie.

609832/0898

- 7 - O.Z. Ol 151.

Beispiel 6

H₂N-C-CH₂-CH

In einem Tantal-Autoklaven werden 128 Teile 2-ChIOr^-(N-methyl-N-2-carbonamidoäthylamino-)benzaldehyd, 1β Teile Schwefel und 50 Teile Ammoniak in 500 Teilen Methylglykol 6 Stunden auf 100⁰C erhitzt.

Nach*dem Abdestillieren des Lösungsmittels wird das Reaktionsgemisch in J500 Teilen Chloroform aufgenommen und filtriert. Die Chloroformlösung wird erst mit Wasser gewaschen und dann mit 250 Teilen verdünnter Salzsäure (10 Gew.^) ausgezogen. Die salzsaure Lösung wird mit Natronlauge neutralisiert, abgekühlt und die gebildeten Kristalle abgesaugt. Nach dem Umkristallisieren aus Butylacetat erhält man 44 Teile 6-(N-Methyl-N-2-carbonamidoäthylamino-)l,2-benzisothiazol mit Pp 84⁰C. Die Ausbeute entspricht J55 % ^der Theorie.

Beispiel 7

In einem Tantal-Autoklaven werden 95 Teile l-Chlor-2-formylnaphthalin, ΐβ Teile Schwefel und 100 Teile Ammoniak in 600 Teilen Methanol 10 Stunden auf 90⁰C erhitzt. Nach dem Abdestillieren des Lösungsmittels wird das Reaktionsgemisch mit Wasser gewaschen, getrocknet und mit Ligroin heiß ausgezogen. Man erhält βθ Teile Naphtho-l,2-isothiazol mit einem Fp = 51 bis 52⁰C (aus Ligroin). Ausbeute 65 % der Theorie.

-8-609832/0898

u u υ

Beispiel 8

O.Z. Jl Γ31

In einem Tantal-Autoklaven werden 68 Teile 2-Chlor-3-formylanthrachinon, 8 Teile Schwefel und 50 Teile Ammoniak: in 400 Teilen Methylglykol 10 Stunden bei 90⁰C umgesetzt. Nach dem Entspannen wird der erhaltene Feststoff abgesaugt und aus Dimethylformamid umkristallisiert. Man erhält 38 Teile Anthrachinon-isothiazolC 1,2) mit Fp = 320 bis 325°C. Die Ausbeute entspricht 57 % der Theorie.

609832/0890

Claims (1)

1. - 9 - ο.ζ.

   Patentanspruch

   Verfahren zur Herstellung von 1,2-Benzisothiazolen der Formel

   in der R Wasserstoff, einen aliphatischen, cycloaliphatischen oder gegebenenfalls anellierten aromatischen Rest, Halogen,

   eine Alkoxygruppe, Nitrogruppe, oder den Rest „

   ρ worin die einzelnen Reste R gleich oder verschieden sein können und jeweils Wasserstoff, einen aliphatischen, cycloaliphatischen, araliphatischen oder aromatischen Rest bedeuten, bezeichnet, dadurch gekennzeichnet, daß man o-Halogenarylaldehyde der Formel

   CHO

   II,

   in der X für Halogen steht und R die vorgenannte Bedeutung hat, mit Ammoniak und elementarem Schwefel umsetzt.

   BASF Aktiengesellschaft

   609832/089Ö