Способ получения арилхлорсульфонилбензамидов из бензойных кислот

Способ получения арилхлорсульфонилбензамидов из бензойных кислот

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к области органической химии, конкретно к новому способу получения арилхлорсульфонилбензамидов.

Эти соединения широко используются в синтезе различных производных сульфокислот, в основном сульфамидов, которые применяются при получении красителей, различных типов поликонденсационных полимерных материалов, краскообразующих компонентов в пленочной фотографии, лекарственных и биологически активных веществ широкого спектра действия: диуретики, натриуретики, антиконвульсанты, профилактические и терапевтические средства для лечения расстройств сердечно-сосудистой системы и т.п.

Для получения такого типа веществ в основном применяется способ, основанный на различной реакционной способности хлорангидридной и сульфонилхлоридной групп в дихлорангидридах ароматических сульфобензойных кислот / Barr C.R., Salminen I.F., Weissberger A. // The Reaction of 3-Chlorosulfonylbenzoyl Chloride with Amines. - J. Am. Chem. Soc., 1951. - Vol.73. - P.4131-4133/. Синтезируют такие хлорангидриды из бензойной кислоты или ее замещенных, последовательно проводя сульфохлорирование хлорсульфоновой кислотой (ХСК) и дегидроксилирование тионилхлоридом.

Полученные соединения могут селективно вступать в реакцию по хлорангидридной группе с различными аминами - ароматическими /Пат. Брит. №912060, 05.12.62/ или гетероциклическими /Пат. Швейцарии №436288, 15.11.1967/.

Недостатком этого метода является невозможность селективного проведения реакции в случае наиболее реакционноспособных, алифатических аминов. Таким образом, возможно получение лишь ограниченного числа производных.

В некоторых случаях, когда в ароматическом фрагменте бензамида присутствует сильный электронодонорный заместитель, возможно и прямое сульфохлорирование без распада амидной связи /Пат. США №3055905, 25.09.1962/, что несколько увеличивает количество получаемых продуктов.

Однако этим способом не могут быть получены арилхлорсульфонилбензамиды, содержащие в ароматическом ядре другие заместители, в частности галогены.

Наиболее близким к предлагаемому способу является способ /Пат. Брит. №909751, 07.11.1962/, в котором целевые продукты получают в несколько стадий: 1) нитрование арилзамещенных бензойных кислот концентрированным раствором азотной кислоты в 100% серной кислоте; 2) дегидроксилирование бензойной кислоты тионилхлоридом с получением хлорангидрида; 3) получение амида ацилированием аммиака или алифатического амина; 4) восстановление нитрогруппы до аминной в подкисленном соляной кислотой водном растворе этанола в присутствии порошка железа или гидрирование на катализаторе (палладий, платина, никель Ренея); 5) реакция диазотирования полученного соединения водным раствором нитрита натрия с последующей обработкой диазосоединения концентрированным раствором диоксида серы в уксусной кислоте с добавлением хлорида меди.

Именно многостадийность является недостатком данного метода, т.к. потери на каждой из стадий могут не позволить добиться значительного выхода целевого вещества. Это косвенно подтверждается отсутствием приведенных в указанном патенте выходов продуктов и промежуточных соединений.

Задачей изобретения является упрощение проведения процесса, получение арилхлорсульфонилбензамидов с алифатическими аминными фрагментами и различными, в том числе и электроноакцепторными, заместителями в ароматическом кольце.

В основу предлагаемого метода положена обнаруженная реакция внутримолекулярного переамидирования, которая протекает при воздействии хлорсульфоновой кислоты на ароматические соединения, в молекуле которых присутствуют одновременно карбоксильный и сульфамидный заместители.

где R₁ и R₂ - H, Alk;

R - H, Alk, Hal.

Реакция проводится в среде хлорсульфоновой кислоты при ее 2- и 3-кратном избытке. Такие условия обусловлены тем, что ХСК выступает одновременно в роли растворителя и реагента, а также плохой растворимостью в ней сульфаминовой кислоты и ее производных (предполагаемые промежуточные соединения). Реакция проводится при температуре 70-120°С в течение 1-4 ч в зависимости от строения исходного соединения.

Процесс состоит из следующих стадий: 1) сульфохлорирование бензойной кислоты или ее замещенного 2- и 3-кратным избытком хлорсульфоновой кислоты при 100-150°С в течение 1,0-2,5 часов; 2) амидирование сульфохлорида аммиаком или алифатическим амином в водной среде при пониженной температуре; 3) внутримолекулярное переамидирование под действием хлорсульфоновой кислоты.

Таким образом, преимуществом предлагаемого метода перед прототипом является снижение количества стадий с 5 до 3 при использовании одинаковых исходных соединений. Выходы продуктов сульфохлорирования и амидирования составляют 80-90%, в реакции переамидирования выход составляет 65-85%. Кроме того, существенно упрощается проведение процесса, значительно сокращается число применяемых растворителей и реагентов: хлорсульфоновая кислота выполняет обе эти функции на первой и последней стадиях, а на второй стадии реакция идет в водном растворе.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами:

Пример 1.

а) В трехгорлую колбу, снабженную механической мешалкой, термометром и обратным холодильником, загружают 12,1 г (0.1 моль) бензойной кислоты, затем приливают 20 мл (0.3 моль) свежеперегнанной хлорсульфоновой кислоты. Реакционную смесь нагревают до 100°С и выдерживают при этой температуре при перемешивании в течение 1,5 ч. Остывшую до комнатной температуры смесь при интенсивном перемешивании выливают на лед. Выпавший продукт отфильтровывают и промывают водой, высушивают. Получают 18.9 г 3-хлорсульфобензойной кислоты.

б) Полученное вещество всыпают в 20 мл воды со льдом и при перемешивании добавляют к полученной смеси 25 мл 20% водного раствора аммиака (0,27 моль). В течение нескольких минут наблюдается незначительный разогрев реакционной массы и полное растворение кислоты. Через 10 мин рН среды постепенным прикапыванием концентрированного водного раствора соляной или серной кислоты доводят до слабокислой. Выпавший осадок отфильтровывают, промывают небольшим количеством холодной воды. Получают 13,5 г (0,067 моль) 3-сульфамоилбензойной кислоты. Температура плавления после перекристаллизации из уксусной кислоты 234-236°С.

в) Установка для проведения опыта аналогична описанной в пункте (а). Загружают полученный сульфамид бензойной кислоты, приливают 9 мл (0,134 моль) свежеперегнанной ХСК. Реакционную смесь нагревают до 120°С и выдерживают при этой температуре при перемешивании в течение 60 мин. Остывшую до комнатной температуры смесь при интенсивном перемешивании выливают на лед. Выпавший продукт отфильтровывают и промывают водой, высушивают. Получают 10,2 г 3-хлорсульфобензамида. Температура плавления после перекристаллизации из толуола 89-91°С.

Пример 2.

20 г п-метилбензойной кислоты сульфохлорируют по методике, описанной в пункте (а) примера 1, при 120°С, полученный высушенный осадок (28,9 г) амидируют аммиаком, как описано в пункте (б) примера 1. Высушенную и перекристаллизованную из уксуса 3-сульфамоил-4-метилбензойную кислоту (23,3 г, т.пл. 244-247°С) при перемешивании греют с 21,5 мл ХСК в колбе с обратным холодильником при 90°С. По истечении 2 ч охлажденную до 40°С реакционную смесь выливают на лед, выпавший осадок фильтруют, промывают водой, высушивают. Получают 18,6 г 3-хлорсульфо-4-метилбензамида. Температура плавления после перекристаллизации из толуола 75-77,5°С.

Пример 3.

5 г о-хлорбензойной кислоты сульфохлорируют по методике 1(а). Температура опыта 130°С, время проведения 2 часа. Выпавший после выливания реакционной смеси на лед продукт отфильтровывают и промывают холодной водой, высушивают. Получают 6,7 г 3-хлорсульфо-2-хлорбензойной кислоты, которую обрабатывают 40% водным раствором диметиламина по методике 1(б). Получают 6 г 3-карбокси-4-хлор-N,N-диметилсульфаниламида. Температура плавления после перекристаллизации из уксусной кислоты 169-172°С. По методике 1(в) обрабатывают полученное соединение ХСК при 90°С в течение 3-х часов. Выпавший в ледяной воде осадок отфильтровывают и сушат. Получают 4,6 г 2-хлор-5-хлорсульфо-N,N-диметилбензамида. Температура плавления после перекристаллизации из толуола 111-113°С.

Пример 4.

В плоскодонную колбу вносят 6 г 2,4-дихлорбензойной кислоты, приливают 10 мл перегнанной ХСК и, поместив колбу с установленным обратным холодильником в песчаную баню, ведут реакцию при кипении хлорсульфоновой кислоты (˜150°С) в течение 2,5 часов. Затем реакционную смесь охлаждают и при интенсивном перемешивании выливают на лед, выпавший осадок отфильтровывают и сушат. Полученный сульфохлорид (8,3 г) амидируют 30% раствором метиламина, как описано в 1(б). Высушенный и перекристаллизованный из уксуса 5-карбокси-2,4-дихлор-N-метилсульфаниламид (6,5 г) при перемешивании нагревают с ХСК в течение 2,5 ч в колбе с обратным холодильником при температуре 100°С. Затем остывшую до 40°С реакционную смесь выливают при интенсивном перемешивании на лед, выпавший продукт отфильтровывают и сушат. Получают 5,6 г 2,4-дихлор-5-хлорсульфо-N-метилбензамида. Температура плавления после кристаллизации из толуола 167-169°С.

Способ получения арилхлорсульфонилбензамидов с использованием бензойной кислоты или ее замещенных, отличающийся тем, что бензойную кислоту или ее замещенное подвергают взаимодействию с 2-3-кратным избытком хлорсульфоновой кислоты при 100-150°С в течение 1,0-2,5 ч с последующим амидированием полученной при этом хлорсульфобензойной кислоты аммиаком или алифатическим амином в водной среде при пониженной температуре и обработкой полученного при этом сульфамида 2-3-кратным избытком хлорсульфоновой кислоты при 70-120°С в течение 1-4 ч с протеканием реакции внутримолекулярного переамидирования.