СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АРИЛХЛОРСУЛЬФОНИЛБЕНЗАМИДОВ Российский патент 1999 года по МПК C07C309/22 C07C309/59 

Изобретение относится к области органической химии, конкретно к получению арилхлорсульфонилбензамидов (АХСБА). Эти соединения широко используются в качестве исходных веществ в синтезе многочисленных производных сульфокислот, которые применяются при получении красителей, лекарственных и биологически активных веществ, различных типов поликонденсационных полимерных материалов.

Известен способ получения N-фенил-3-хлорсульфонилбензамида взаимодействием дихлорангидрида 3-сульфобензойной кислоты (ДХА) и анилина в толуоле. Взаимодействие осуществляется при температуре 85^oC в течение 2 часов и соотношении ДХА : анилин 1:4 [Реакционная способность функциональных групп в дихлорангидриде 3-сульфобензойной кислоты. Г.Н.Тимошенко, А.К.Григоричев, Ю.А. Москвичев, Г. С. Миронов // Известия высш. учебн. заведений. Химия и хим. технология, - 1986 г., т.29, вып. 5, - с.23...28]. Способ основан на разнице в реакционной способности хлорангидридной и сульфонилхлоридной групп в ДХА. Такое различие в реакционной способности позволило провести реакцию селективно по хлорангидридной группе с получением N-фенил-3-хлорсульфонилбензамида.

Наиболее близким к предлагаемому является способ получения АХСБА взаимодействием ДХА и соответствующего замещенного анилина NH₂-C₆H₆-R, где R = о-, м-, п-COOH, o-, м-, п-NO₂, o-, м-, п-CH₃, n-Br, n-CH₃O, H. Синтез осуществляют при двукратном избытке ариламина при температуре 5...60^oC, продолжительности дозирования амина 1...1,5 часа и последующем перемешивании реакционной смеси в течение 2...5 часов в растворе толуола или диоксана. Соотношение ДХА : ариламин равно 1:1,95 [Синтез новых сульфонилхлоридов на основе дихлорангидрида 3-сульфобензойной кислоты. Ю.А.Москвичев, Г.Н.Тимошенко, А.К.Григорьев, А.В.Тарасов, Т.М.Смирнова, О.Б.Фролова // Известия высш. учеб. заведений. Химия и хим. технология, - 1996 г., - т.39, вып. 3, - с.82. ..84]. Два моля ариламина на моль ДХА необходимы в силу того, что моль ариламина связывается в виде соли RNH₂•HCl выделяющимся в ходе реакции хлористым водородом, что выводит ариламин из реакции.

Недостатком способа является то, что процесс селективно протекает с п-, o-карбоксианилинами, o-, м-, п-нитроанилинами и п-броманилином, а в случае электронодонорных заместителей (CH₃-, CH₃O-группы) и м-карбоксианилина наряду с целевым продуктом (I) в той или иной степени образуется продукт присоединения по обеим функциональным группам (III):


где R: м-COOH, H-, o-CH₃, м-CH₃, п-CH₃, п-OCH₃.

Кроме того, данный способ практически не позволяет получать сульфонилхлориды (I) на основе диэтиламина, морфолина, пиперидина и бензиламина. Проведение реакции с данными ариламинами в условиях прототипа сопровождается образованием побочного продукта до 50%.

Задача, решаемая предлагаемым изобретением состоит в получении арилхлорсульфонилбензамидов с высокой степенью селективности за счет исключения образования побочного продукта.

Предлагается способ получения АХСБА путем взаимодействия ДХА с соответствующим ариламином, осуществляемый в присутствии растворителя-толуола или диоксана, и пиридина при эквимолярном соотношении ДХА, ариламина и пиридина.

Возможно использование в качестве растворителя смеси толуола с алифатическим углеводородом C₅...C₇ при их объемном соотношении от 10:0.5 до 10: 2.

Взаимодействие осуществляется при температуре, близкой к комнатной. Ариламин вводится в реакционную смесь вначале прикапыванием, что необходимо для поддержания минимальной концентрации свободного ариламина с целью предотвращения протекания побочной реакции. По окончании прикапывания реакционная смеси перемешивается дополнительно для полного исчерпывания ариламина.

Отличием предлагаемого способа от прототипа является осуществление взаимодействия в присутствии пиридина при эквимолярном соотношении ДХА, ариламина и пиридина, а также возможное использование в качестве растворителя смеси толуола с алифатическим углеводородом.

При этом пиридин связывает выделяющийся хлористый водород, позволяя использовать эквимолярное количество ариламина, что в свою очередь позволяет исключить образование побочного продукта как результата взаимодействия солянокислой соли ариламина с ДХА или соединением (II) по сульфонилхлоридной группе в отличие от солянокислой соли пиридина, которая не может вступать в подобную реакцию.

Преимущество данного способа заключается также в возможности получения сульфонилхлоридов на основе таких активных аминов, как бензиламин и морфолин.

Кроме того, данный способ дает возможность для замешенных анилинов работать при температурах, близких к комнатной, а это ведет к упрощению технологического оформления процесса.

Известно, что пиридин ускоряет реакцию, за счет чего в случае R = o-, м-, п-COOH, o-, м-, п-NO₂ можно по сравнению с прототипом снизить температуру перемешивания до комнатной. В случае R-n-OCH₃ и o-, m-, n-CH₃ температуру реакции можно повысить до комнатной, т.к. в присутствии пиридина селективность реакции выше. Кроме того, снижается время процесса (из-за повышения скорости).

Данный способ значительно облегчает выделение конечного продукта, т.к. солянокислый пиридин легко растворяется в воде в отличие от солянокислых солей некоторых ариламинов, которые нерастворимы в воде.

Использование в качестве растворителя смеси толуола с алифатическими углеводородами C₅. ..C₇ позволяет снизить растворимость целевых сульфонилхлоридов и тем самым уменьшить вероятность протекания побочной реакции.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1.

В четырехгорлую колбу с термометром, мешалкой, холодильником и капельной воронкой загружают 500 мл толуола и 0,1 моль (23,91 г) ДХА. При интенсивном перемешивании и 20^oC из капельной воронки добавляют раствор 0,1 моля (10,7 г) бензиламина и 0,1 моля (7,9 г) пиридина в 300 мл толуола в течение 2 часов. После чего реакционная масса дополнительно перемешивается при 20^oC в течение 1 часа. Затем растворитель отгоняют под вакуумом, остаток в колбе обрабатывают водой для удаления соли пиридина, а целевой продукт отфильтровывают и сушат под вакуумом при 25...30^oC. Получают 28 г N-бензил-3-хлорсульфонилбензамида в виде белого кристаллического порошка. Выход 90,4%. Содержание основного вещества, определенное методом ТСХ и потенциометрического титрования составило 90%, а 10% приходится на долю побочного продукта.

Пример 2.

Опыт осуществляют в условиях примера 1, но в качестве растворителя используется смесь толуол: гексан при их объемном соотношении 10:1. Получают 28,2 г N-бензил-3-хлорсульфонилбензамида в виде белого кристаллического порошка. Выход 91,1%. Содержание основного вещества составило 95%.

Пример 3.

Опыт осуществляют в условия примера 1, но в качестве растворителя используется смесь толуол: гексан при их объемном соотношении 10:0,5. Получают 27,8 г N-бензил-3-хлорсульфонилбензамида в виде белого кристаллического порошка. Выход 90%. Содержание основного вещества составило 92%.

Пример 4.

Опыт осуществляют в условиях примера 1, но в качестве растворителя используется смесь толуол:гексан при их объемном соотношении 10:2. Получают 28 г N-бензил-3-хлорсульфонилбензамида в виде белого кристаллического порошка. Выход 90,5%. Содержание основного вещества составило 95%.

Пример 5.

Опыт осуществляют в условия примера 2, но в качестве амина берется морфолин. Получают 27,5 г морфолида 3-хлорсульфонилбензойной кислоты в виде белого кристаллического порошка. Выход 94,9%. Содержание основного вещества составило 91%.

Пример 6.

Опыт осуществляют в условиях примера 1, но в качестве растворителя используется диоксан, а в качестве амина берется 0,1 моль п-нитроанилина. Получают 33,8 г N-(4-нитро)фенил-3- хлорсульфонилбензамида в виде светло-желтого кристаллического порошка. Выход 99,3%. Наличие побочного продукта не обнаружено.

Пример 7.

Опыт осуществляют в условиях примера 1, но в качестве амина берется 0,1 моль п-метоксианилина. Получают 31,2 г N-(4-метокси)фенил-3-хлорсульфонилбензамида в виде белого кристаллического порошка. Выход 96%. Наличие побочного продукта не обнаружено.

Пример 8.

Опыт осуществляют в условиях примера 1, но в качестве амина берется 0,1 моль o-, м-, п-толуидина. Получают 29,2 г N-(2-метил)фенил-3-хлорсульфонилбензамида, 29,8 г N-(3-метил)фенил-3-хлорсульфонилбензамида и 29,3 г N-(4-метил)фенил-3-хлорсульфонилбензамида, все продукты - белые кристаллические порошки. Выход соответственно 94,3, 96,2 и 94,7%. Наличие побочного продукта не обнаружено.

Пример 9.

Опыт осуществляют в условиях примера 6, но в качестве амина берется 0,1 моль м-карбоксианилина. Получают 33,2 г N-(3-карбокси)фенил-3-хлорсульфонилбензамида в виде белого кристаллического порошка. Выход 97,8%. Наличие побочного продукта не обнаружено.

Арилхлорсульфонилбензамиды получают взаимодействием дихлорангидрида 3-сульфобензойной кислоты с соответствующим ариламином в присутствии растворителя - толуола или диоксана и пиридина при эквимолярном соотношении дихлорангидрида 3-сульфобензойной кислоты, ариламина и пиридина. Способ высокоселективен даже при использовании таких активных аминов, как бензиламин и морфолин, так как использование смеси толуола и алифатического углеводорода С₅-С₇ при их соотношении от 10:0,5 до 10:2 об. позволяет снизить растворимость целевых сульфонилхлоридов и уменьшить вероятность протекания побочной реакции. 1 з.п.ф-лы.

1. Способ получения арилхлорсульфонилбензамидов путем взаимодействия дихлорангидрида 3-сульфобензойной кислоты с соответствующим ариламином в присутствии растворителя - толуола или диоксана, отличающийся тем, что взаимодействие осуществляют дополнительно в присутствии пиридина при эквимолярном соотношении дихлорангидрида 3-сульфобензойной кислоты, ариламина и пиридина. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве растворителя используют смесь толуола и алифатического углеводорода C₅-C₇ при их объемном соотношении от 10:0,5 до 10:2.