TETRA-SUBSTITUTED P-BENZOQUINONES, THEIR PREPARATION AND USE

Abstract: 1. A 2,3,5,6-tetrasubstituted p-Benzoquinone of the for formula I see diagramm : EP0122448,P3,F1 where R is bromine, C2 -C6 -acylthio or benzoylthio.

Description: 2,3,5,6-Tetrasubstituierte p-Benzochinone, ihre Herstellung und Verwendung Die Erfindung betrifft neue 2,3,5,6-tetrasubstituierte p-Benzochinone, deren Herstellung sowie deren Verwendung zur Herstellung von 4,8-Dihydro -benzo(l ,2-c:4,5-c1 ]-dithiophen-4,8-dion. Die bisherige Darstellung des 4,8-Dihydro-benzo[l,2-c: 4,5-c']-dithio- phen-4,8-dions nach D.W.H. Mac Dowell und J.C. Wlsowaty, J. Org. Chem. 37, 1712 (1972) ist langwierig und verläuft besonders bei grösseren Ansätzen mit recht mässigen Ausbeuten. Es wurde nun gefunden, dass man das 4,8-Dihydro-benzo[l,2-c:4,5-c1)-di- thiophen-4,8-dion aus neuen Verbindungen auf relativ einfache Weise erhalten kann. Gegenstand der Erfindung sind 2,3,5,6-tetrasubstituierte p-3enzochinone der Formel I EMI1.1 worin R ein Bromatom, einen Thio-C2-C0-carbonsäurerest oder einen Senzoyl- thiorest bedeutet. Als Thio-C2-C6-ca-bonsäurerest der Formel CH3-(CH2)0 4-CO-S- ist vorzugsweise der Acetylthiorest CH3-CO-S zu nennen. Gegenstand der Erfindung ist weiter ein Verfahren zur Herstellung der 2,3,5,6-tetrasubstituierten p-8enzochinone der Formel I, welches darin besteht, dass man 2,3,5,6-Tetramethylhydrochinon oder 2,3,5,6-Tetramethyl -p-benzochinon unter Licht bei erhöhter Temperatur mit Brom umsetzt und - falls gewünscht - das so erhaltene 2,3,5,6-Tetra-(brommethyl)-p-benzochinon mit einer Thiocarbonsäure der Formel R'-H umsetzt, worin Rl dasselbe wie R - ausgenommen Brom - bedeutet. Die Bromierung von 2,3,5,6-Tetramethyl-hydrochinon erfolgt zweckmässig in Gegenwart einer Quecksilberlampe in einem inerten Lösungsmittel, vorzugsweise einem Halogenkohlenwasserstoff, wie z.B. Tetrachlorkohlenstoff, Chloroform, l,l.l-Trichlorethan, l,l-Dichlorethan, Propylenchlorid, WK/Gl Perchlorethylen und Tetrachlorethan bei Temperaturen zwischen Raumtemperatur und 1500C, vorzugsweise bei 50-800C. Das dabei entstehende neue 2,3,5,6-Tetra-(brommethyl)-p-benzochinon wird als kristalline Verbindung isoliert. Anstelle von 2,3,5,6-Tetramethyl-hydrochinon kann man auch in analoger Weise 2,3,5,6-Tetramethyl-p-benzochinon bromieren. Das 2,3,5,6-Tetra-(brommethyl)-p-benzochinon wird gewünschtenfalls mit einer Thiocarbonsäure, wie z.B. Thiobenzoesäure oder Thioessigsäure, in einem inerten organischen Lösungsmittel, wie z.B. einem Kohlenwasserstoff oder einem Ether, in Gegenwart einer Base, wie z.B. einem Alkali- oder Erdalkalicarbonat oder einem Metallhydroxid, bei Temperaturen zwischen 0 und 1200C zum 2,3,5,6-Tetra-(thiocarbonsäure-methyl)-p-benzochinon umgesetzt, welches als kristalline Substanz isoliert wird. Gegenstand der Erfindung ist schliesslich auch die Verwendung der Verbindungen der Formel I zur Herstellung von 0,8-Dihydro-benzol,2-c:4,5-c']di- thiophen-4,8-dion. Diese Umsetzung erfolgt in Gegenwart einer starken Base, vorzugsweise einem Alkalihydroxid, in einem inerten organischen Lösungsmittel, vorzugsweise einem Alkohol wie Methanol, Ethanol oder einem Dialkohol, vorzugsweise Ethylenglykol, unter Einleiten von Druckluft zur Dehydrierung aes primär entstehenden Tetrahydro-Derivates bei Temoeraturen zwischen 50 und 1500C, vorzugsweise 70-100 C. Man kann das 2,3,5,6-Tetra-(brommethyl)-p-benzochinon der Formel I auch direkt durch Umsetzung mit einem wasserfreien Alkalisulfid in einem inerten organischen Lösungsmittel, vorzugsweise einem Alkohol oder Dialkohol wie Ethylenglykol, bei Temperaturen zwischen 50 und 150cm und anschliessender Dehydrierung des Tetrahydro-Derlvates mit Sulfurylchlorid in einem inerten Lösungsmittel, z.B. einem Halogenkohlenwasserstoff wie Methylenchlorid oder Chloroform, in das 4,8-Dihydro-benzo[1,2-c:,5-c']cii thiophen-4,8-dion überfuhren. Bei der letzteren direkten Cyclisierungsreaktion zum 0,8-Dihydro-benzo- [1,2-c:4,5-c']dlthiophen-4,8-dion ist der Ausschluss des Sauerstoffs der Luft und das Arbeiten unter Inertgas, beispielsweise Stickstoff, von Vorteil. Das 4,8-Dihydro-benzo[1,2-c:4,5-c']-dithiophen-4,8-dion ist ein wertvolles Ausgangsmaterial zur Herstellung der in der EP-OS 0 050 212 beschriebenen 5-substituierten 9-Cyanmethylen-dithieno[3,4-b:4'3'-e]- azepine. Mit dessen Hilfe lassen sich diese Azepine auf einfachere Weise kostengünstiger und mit wesentlich besserer Ausbeute, vor allem bei grösseren Ansätzen, herstellen. Die folgenden Beispiele dienen zur Erläuterung der Erfindung. Beisoiel 1 2,3,5,6-Tetra-(brommethyl)-p-benzochinon 40,0 g (240 mM) 2,3,5,6-Tetramethyl-hydrochinon in 1200 ml Tetrachlorkohlenstoff wurden in eine 2 L REhrapparatur, die mit einer 125 W Quecksilber-Hochdrucklampe (Philips HPK) ausgestattet war, geruhrt und auf RUckfluOtemperatur erhitzt. Nach dem Einschalten der Lampe tropfte man unter intensivem Rühren 204 g (1272 mM) Brom im Verlauf von 45 min unter ständigem RückfluBkochen hinzu. Man liess noch 1 h unter Bestrahlung nechrühren, und überführte anschliessend das Reaktionsgemisch in einen 2 1 Erlenmeyerkolben. Beim Abkühlen kristallisierte das Produkt aus. Nach a-stündigem Kühlen im Eisbad saugte man die fast farblosen Kristalle ab. Man isolierte 91,4 g (79 %) Produkt, Schmelzpunkt 169-1720C. Beispiel 2 2,3,5,6-Tetra-(benzoylthiomethyl)-p-benzochinon 44,0 g (320 mM) fein pulverisiertes Kaliumcarbonat wurden in 350 ml absolutem Toluol suspendiert und mit 19,2 g (40 mM) 2,3,5,6-Tetra-(brm- methyl)-p-benzochinon (fein pulverisiert) versetzt. AnschlIessend trofte man 22,0 g (160 mM) Thiobenzoesäure innerhalb 5 min unter gutem Rühren hinzu. Man heizte anschliessend das Reaktionsgemisch langsam auf. Be 600C Innentemperatur sprang die Reaktion an (Dunkelfärbung, TemperaturerhÏtung und Ausfallen von Festkörpern). Man heizte noch 10 min bei 1000C Badtem- peratur nach und liess dann unter Rühren, zuletzt im Eisbad, abkUhlen. Die Festkörper wurden abgesaugt, mit Toluol und anschliessend mit reichlich Wasser ausgewaschen. Man isolierte 23,0 g (81 %) Produkt, Schmelzpunkt 224-2260C. Beispiel 3 2,3,5,6-Tetra-(acetyl-thiomethyl)-p-benzochinon 41,3 g (300 mM) fein pulverisiertes Kaliumcarbonat wurden in 350 ml absolutem Toluol unter Eiskühlung suspendiert und mit 18,0 g (37,5 mM) 2,3,5,6- Tetra-(brommethyl)-p-benzochinon (fein pulverisiert) versetzt. Anschliessend tropfte man 12,5 g (150 mM) Thioessigsäure im Verlauf von 5-7 min unter gutem Rühren hinzu. Man liess das Reaktionsgemisch noch 1 h im Eisbad nachrühren und saugte die ausgefallenen Festkörper unter Nachwaschen mit Toluol und anschliessend mit reichlich Wasser ab. Man isolierte 12,3 g (70 %) Produkt, Schmelzpunkt 133-1350C. Verwendungsbeispiele Beispiel A 48,5 g (68,5 mM) 2,3,5,6-Tetra-(benzoyl-thiomethyl)-p-benzochinon wurden in 450 ml Ethylenglykol suspendiert und mit 32,8 g (all mM) 50 %oder Natronlauge unter intensivem Rühren versetzt. Man leitete anschliessend Druckluft in einem kräftigen Strahl durch das R-alLioDsgemisch hindurch und heizte langsam auf. Bei 700C Innentemperatur wurde die dunkle Mischung homogen. Man steigerte die Innentemperatur auf 90-100 C und rührte bei dieser Temperatur 5 h unter ständigem Durchleiten von Druckluft intensiv nach. Nach dem Abkühlen gab man 700 ml Wasser hinzu und liess noch 0.5 h unter Eiskühlung nachrühren. Man saugte die Festkörper ab und wusch mit reichlich Waser nach. Man isolierte 11,0 g (73 X) 4,8-Di- hydro-benzo[1,2-c @ 4,5-c']dithiophen-4,8-dion, Schmelzpunkt 3403C. BeisPiel 3 In eine 0,5 1 Rührapparatur, die mit Aluminivm-Folie vollstandig abgedunkelt war, gab man 250 ml absolutes Ethylenglykol und erhitzte unter Stickstoff auf l40-l500C Innentemperatur. Uber zwei Festkörper-Dosieer@@@- richtungen fügte man kontinuierlich 9,6 g (20 mM) 2,3,5,6-Tetra-(brom- methyl)-p-benzochinon und 3,9 g (50 mM) wasserfreies Natriumsulfid (jeweils fein pulverisiert) im Verlauf von 20 min unter intensivem Rühren hinzu. Man liess das Reaktionsgemisch noch 45 min nachrühren und saugte heia unter Nachwasct,-- mit heissem Ethylenglykol ab. Das Filtrat goss man in 3 1 Wasser und säuerte unter Rühren mit verdünnter Salzsäure an. Die ausgefallenen Festkörper wurden abgesaugt und mit Wasser 1usgewaschen. Man isolierte 4,0 g des Tetrahydro-Derivates, das nach sorgfältigem Trocknen in 200 nl t:ethyienchlorid suspendiert und unter Rühren mit 2,9 ml (36 mM) Sulfurylchlorid versetzt wurde. Man liess noch 1 h bei Rückflusstemperatur nachrühren, engte die Reaktionsmischung auf die Hälfte ein, kühlte im Eisbad und saugte die ausgefallenen Festkörper ab. Weiteres Einengen der Mutterlauge ergab eine Nachfällung. Man isolierte 1,1 g (25 %) 4,8-Dihydro-benzo[1,2-c:4,5-c']-dithiophen-4,8-dion, Schmelzpunkt 340 C.

Claims: Patentansofüche 1. 2,3,5,6-Tetrasubstituierte p-Benzochinone der Formel I EMI6.1 worin R ein Bromatom, einen Thio-C2-C6-carbonsäurerest oder einen Benzoylthiorest bedeutet. 2. 2,3,5,6-Tetra-(brommethyl)-p-benzochinon. 3. 2,3,5,6-Tetra-(benzoyl-thiomethyl)-p-benzochimon. 4. 2,3,5,6-Tetra-(acetyl-thiomethyl)-p-benzochinon. 5. Verfahren zur Herstellung der 2,3,5,6-tetrasubstituiertem p-6enzo- chinone der Formel I gemäss Anspruch 1, dadurch cekennzeichnet, dass man 2,3,',ó-Tetramethylhyo¯ocrinon oder 2,3,5,6-Tetfamethyl-p-benzo- chinon unter Licht bei erhöhter Temperatur mit Brom umsetzt und - falls gewünscht - das so erhaltene 2,3,5,6-Tetra-(brommethyl)-p- -benzochinon mit einer Thiocarbonsäure der Formel R±-H umsetzt, worin R' dasselbe wie R - ausgenommen Brom - bedeutet. 6. Verwendung oer Verbindungen oer Formel I gemass Anspruch 1 zur Her stellung von 4,8-Dihydro-benzo[1,2-c:4,5-c']dithiophen-4,8-dion.

Inventors: STEINER, GERD, DR.
Applicants: BASF AKTIENGESELLSCHAFT
Application year: 1984
Main classification: C07C50
IPC codes: C07D495, C07C45, C07C67, C07C46, C07C327, C07D333, C07C325, C07C50