專利名稱：2－(甲硫基)－5－(三氟甲基)－1,3,4－噻二唑(tda)轉(zhuǎn)化為2－(甲磺酰基)－5－(三氟 ...的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的領(lǐng)域是噻二唑砜的合成方法。具體地說，本發(fā)明涉及通過催化氧化將2-(甲硫基)-5-(三氟甲基)-1，3，4-噻二唑(TDA)轉(zhuǎn)化為2-(甲磺?；?-5-(三氟甲基)-1，3，4-噻二唑(TDA砜)的改進(jìn)的方法。
砜的通式結(jié)構(gòu)是RR′SO2。砜可以由多種前體產(chǎn)生。例如可以通過(a)將硫化物氧化，(b)將亞磺酸酯重排，(c)將磺酰鹵與烯烴和乙炔加成，(d)將亞磺酸與極化鍵加成，和(e)將SO2與多烯加成(參見，例如，Durst，T.，“Comprehensive Organic Chemistry”Chapter 11.6，Barton andOllis，Eds.，Pergammon Press，Oxford，1979)。
一類特定的砜，2-(烷基磺?；?-5-(三氟甲基)-1，3，4-噻二唑類化合物是用于制備除草劑的中間體。已有報道，該類化合物中的一種具體的砜，2-(甲磺?；?-5-(三氟甲基)-1，3，4-噻二唑具有殺真菌活性(參見US 3,562,284)。根據(jù)US 3,562,284，可以在氧化劑例如高錳酸鉀、過氧化氫或三氟過乙酸存在下，通過將相應(yīng)的2-(取代的硫基)-5-(三氟甲基)-1，3，4-噻二唑氧化，制備2-(取代的磺?；?-5-(三氟甲基)-1，3，4-噻二唑。該氧化反應(yīng)在含水的酸性介質(zhì)中進(jìn)行，該介質(zhì)包括乙酸和二氯甲烷作為溶劑。從工業(yè)衛(wèi)生與操作的角度看，二氯甲烷是不希望的溶劑。操作的困難是因為二氯甲烷的低沸點(高蒸氣壓)。此外，二氯甲烷會污染水流。采用結(jié)晶法分離砜產(chǎn)物。以原料硫化物為基礎(chǔ)，所報道的砜的產(chǎn)率是約65％。
在該已知方法中，使用在水中的乙酸給反應(yīng)引入了過多的水，并且需要采用昂貴的結(jié)晶方法純化砜，而所得產(chǎn)物的產(chǎn)率卻很低。因此，在實踐領(lǐng)域中始終需要高產(chǎn)率制備噻二唑砜的廉價的方法。
本發(fā)明提供了2-(甲磺?；?-5-(三氟甲基)-1，3，4-噻二唑的制備方法，該方法包括在含有硼酸和冰醋酸的反應(yīng)混合物中使2-(甲硫基)-5-(三氟甲基)-1，3，4-噻二唑氧化，形成含有砜的反應(yīng)產(chǎn)物。
在本發(fā)明的具體實施方案中，過氧化氫是優(yōu)選的氧化劑。按照該實施方案，在硼酸和冰醋酸存在下，將2-(甲硫基)-5-(三氟甲基)-1，3，4-噻二唑與過氧化氫反應(yīng)。在反應(yīng)混合物中使用的過氧化氫優(yōu)選是含有約30％至約50％(重量)過氧化氫的水溶液。相對于2-(甲硫基)-5-(三氟甲基)-1，3，4-噻二唑，過氧化氫的用量是摩爾過量的。優(yōu)選的是，過氧化氫與2-(甲硫基)-5-(三氟甲基)-1，3，4-噻二唑的摩爾比為約2.0∶1至約3.0∶1。更優(yōu)選的是，過氧化氫與2-(甲硫基)-5-(三氟甲基)-1，3，4-噻二唑的摩爾比為約2.05∶1至約2.5∶1。相對于每摩爾2-(甲硫基)-5-(三氟甲基)-1，3，4-噻二唑，硼酸的用量是約0.1摩爾至約0.5摩爾。優(yōu)選的是，硼酸與2-(甲硫基)-5-(三氟甲基)-1，3，4-噻二唑的摩爾比為約0.2∶1至約0.3∶1。相對于每摩爾2-(甲硫基)-5-(三氟甲基)-1，3，4-噻二唑，冰醋酸的用量是約0.1摩爾至約0.5摩爾。優(yōu)選的是，冰醋酸與2-(甲硫基)-5-(三氟甲基)-1，3，4-噻二唑的摩爾比為約0.2∶1至約0.3∶1。該氧化反應(yīng)通常是在約60℃至約110℃、優(yōu)選在約70℃至約100℃的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行。
本發(fā)明方法可以包括其它步驟?？梢韵蚍磻?yīng)混合物中加入硫酸以使該混合物酸化。此外，可以從反應(yīng)產(chǎn)物中除去水。優(yōu)選通過共沸方法除水。
再者，本發(fā)明的具體實施方案可以包括分離2-(甲磺?；?-5-(三氟甲基)-1，3，4-噻二唑產(chǎn)物的步驟。反應(yīng)完全后，形成水相和有機(jī)相。水相中不含固體，只是硼酸和乙酸的水溶液。2-(甲磺?；?-5-(三氟甲基)-1，3，4-噻二唑包含在反應(yīng)混合物的有機(jī)相中。
在EP-A 926 143中公開了通過在含有活化的鉬或鎢催化劑的反應(yīng)混合物中使2-(甲硫基)-5-(三氟甲基)-1，3，4-噻二唑氧化制備2-(甲磺?；?-5-(三氟甲基)-1，3，4-噻二唑的方法。在本發(fā)明中活化的鉬或鎢催化劑分別是鉬酸或鎢酸。本方法的反應(yīng)是在沒有冰醋酸存在下進(jìn)行的。
在US 5,856,499中公開了在冰醋酸催化劑存在下使2-(甲硫基)-5-(三氟甲基)-1，3，4-噻二唑氧化制備2-(甲磺酰基)-5-(三氟甲基)-1，3，4-噻二唑的方法。
在含有冰醋酸和催化量的鎢催化劑的反應(yīng)混合物中使2-(甲硫基)-5-(三氟甲基)-1，3，4-噻二唑氧化以形成含有TDA砜的反應(yīng)產(chǎn)物，從而制備2-(甲磺?；?-5-(三氟甲基)-1，3，4-噻二唑的方法是美國專利申請09/153920的目的。
本發(fā)明提供了制備噻二唑砜的方法。本發(fā)明的方法用于由2-(甲硫基)-5-(三氟甲基)-1，3，4-噻二唑(TDA)制備2-(甲磺酰基)-5-(三氟甲基)-1，3，4-噻二唑(TDA砜)。通過在合適的氧化劑存在下、使TDA催化氧化，制備TDA砜。氧化反應(yīng)中所用的催化劑是硼酸和冰醋酸的混合物。
本發(fā)明方法包括在含有硼酸和冰醋酸的反應(yīng)混合物中使2-(甲硫基)-5-(三氟甲基)-1，3，4-噻二唑(TDA)氧化，以形成含有TDA砜的反應(yīng)產(chǎn)物的步驟。TDA的氧化反應(yīng)在合適的氧化劑存在下進(jìn)行。所述氧化劑的實例是本領(lǐng)域公知的(參見，例如，Durst，T.，“ComprehensiveOrganic Chemistry”Chapter 11.6，Barton and Ollis，Eds.，Pergammon Press，Oxford，1979)。優(yōu)選的氧化劑是過氧化氫(H2O2)。按照該具體實施方案，在硼酸和冰醋酸存在下，TDA與過氧化氫反應(yīng)。反應(yīng)混合物中所用的過氧化氫優(yōu)選是含有約30％至約50％(重量)過氧化氫的水溶液。H2O2與TDA的摩爾比為約2.0∶1至約3.0∶1，并且優(yōu)選的是約2.05∶1至約2.5∶1。氧化條件是本領(lǐng)域公知的。通常，在約60℃至約110℃、優(yōu)選在約70℃至約100℃的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行氧化反應(yīng)。
本發(fā)明方法中所用的TDA可以從任何來源獲得。優(yōu)選的是，以通過在非質(zhì)子、芳香族溶劑例如甲苯中提供TDA的方法制備TDA。在下述參考文獻(xiàn)中記述了制備TDA的特別優(yōu)選的方法“用Methyldithiocarbazinate和三氟乙酸制備2-(甲硫基)-5-(三氟甲基)-1，3，4-噻二唑的方法”(US 5,905,157)，“用Methyldithio carbazinate和三氟乙酸以及選擇性除去2，5-二(甲硫基)-1，3，4-噻二唑制備2-(甲硫基)-5-(三氟甲基)-1，3，4-噻二唑的方法”(EP-A 926 141)，以及“用Methyldithiocarbazinate和摩爾過量的三氟乙酸以及回收三氟乙酸制備2-(甲硫基)-5-(三氟甲基)-1，3，4-噻二唑的方法”(US 5,898,074)。
TDA的氧化反應(yīng)在溶劑中進(jìn)行。所述溶劑優(yōu)選為非質(zhì)子、芳香族溶劑。這些溶劑是本領(lǐng)域公知的。這些溶劑的優(yōu)選實例是甲苯、二甲苯、異丙基苯和1，3，5-三甲基苯。甲苯是特別優(yōu)選的。正如本領(lǐng)域?qū)I(yè)人員易于確定的，溶劑的用量可以在很寬的的范圍內(nèi)變化。溶劑的準(zhǔn)確用量取決于所用的具體溶劑。如果使用甲苯作為溶劑，則相對于每摩爾TDA，甲苯的用量為約0.5摩爾至約3.5摩爾。優(yōu)選的是，相對于每摩爾TDA，甲苯的用量為約1.0摩爾至約2.0摩爾，更優(yōu)選的是，相對于每摩爾TDA，甲苯的用量為約1.0摩爾至約1.5摩爾。
在含有硼酸和冰醋酸的反應(yīng)混合物中使TDA氧化，形成含有TDA砜的反應(yīng)產(chǎn)物。TDA的來源、所用的溶劑、氧化條件以及合適氧化劑的選擇與上面所述相同。相對于TDA，反應(yīng)混合物中所用的氧化劑(例如過氧化氫)優(yōu)選以摩爾過量存在。優(yōu)選的是，氧化劑與TDA的摩爾比是約2.0∶1至約3.0∶1。更優(yōu)選的是，氧化劑與TDA的摩爾比是約2.05∶1至約2.5∶1。硼酸與冰醋酸直接加至反應(yīng)混合物中。相對于每摩爾TDA，硼酸的含量是約0.1摩爾至約0.5摩爾。優(yōu)選的是，硼酸與TDA的摩爾比是約0.2∶1至約0.3∶1。相對于每摩爾TDA，冰醋酸的含量是約0.1摩爾至約0.5摩爾。優(yōu)選的是，冰醋酸與TDA的摩爾比是約0.2∶1至約0.3∶1。
在本發(fā)明的具體實施方案中，可以向反應(yīng)混合物中加入低于或等于約0.5摩爾的硫酸，以使該混合物酸化。此外，可以從反應(yīng)產(chǎn)物中除去水。再者，本發(fā)明的方法可以包括分離所形成的砜的步驟。
優(yōu)選通過共沸除去水。共沸除水可以容易地在溶劑、特別是甲苯存在下完成。由于共沸物的熔點比水低，因此將反應(yīng)產(chǎn)物加熱至溶劑的沸點可以有效地除去水。因為氧化反應(yīng)發(fā)生在約60℃至約110℃的溫度范圍內(nèi)，因此水在反應(yīng)過程中即被除去；無需另外的步驟。
下面的實施例用于說明本發(fā)明的優(yōu)選實施方案，而非限制說明書和權(quán)利要求書。實施例用硼酸和冰醋酸合成TDA砜向反應(yīng)瓶中加入在甲苯中的約1.5摩爾TDA、約30克(0.49摩爾)硼酸和約40克(0.67摩爾)冰醋酸。然后將反應(yīng)混合物加熱至約80℃，用約4小時加入3.65摩爾35％過氧化氫。然后將所得混合物加熱約4小時，共沸除去水。TDA砜的平均百分產(chǎn)率和百分純度分別為約95.0％和99.2％。
盡管為了說明本發(fā)明在前面進(jìn)行了詳細(xì)描述，但是應(yīng)該理解，這些詳細(xì)描述僅僅是說明性的，本領(lǐng)域?qū)I(yè)人員在不背離本發(fā)明精神和范圍的條件下可以對其作出各種改變，除非是這些改變受到權(quán)利要求書的限制。
權(quán)利要求
1. 2-(甲磺?；?-5-(三氟甲基)-1，3，4-噻二唑的制備方法，該方法包括在含有氧化劑、硼酸和冰醋酸的反應(yīng)混合物中使2-(甲硫基)-5-(三氟甲基)-1，3，4-噻二唑氧化，其中冰醋酸與2-(甲硫基)-5-(三氟甲基)-1，3，4-噻二唑的摩爾比為約0.1∶1至約0.5∶1。
2.權(quán)利要求1的方法，其中氧化劑是過氧化氫。
3.權(quán)利要求1的方法，其中將2-(甲硫基)-5-(三氟甲基)-1，3，4-噻二唑溶解在非質(zhì)子芳香族溶劑中。
4.權(quán)利要求4的方法，其中所述溶劑是甲苯。
5.權(quán)利要求5的方法，其中甲苯與2-(甲硫基)-5-(三氟甲基)-1，3，4-噻二唑的摩爾比是約0.5∶1至約3.5∶1。
6.權(quán)利要求1的方法，其中氧化反應(yīng)發(fā)生在約60℃至約110℃的溫度范圍內(nèi)。
7.權(quán)利要求3的方法，其中過氧化氫與2-(甲硫基)-5-(三氟甲基)-1，3，4-噻二唑的摩爾比是約2.0∶1至約3.0∶1。
8.權(quán)利要求1的方法，其中冰醋酸與2-(甲硫基)-5-(三氟甲基)-1，3，4-噻二唑的摩爾比是約0.2∶1至約0.3∶1。
9.權(quán)利要求1的方法，還包括從反應(yīng)產(chǎn)物中共沸除水。
10.權(quán)利要求1的方法，還包括分離所形成的2-(甲磺?；?-5-(三氟甲基)-1，3，4-噻二唑。
全文摘要
本發(fā)明提供了制備噻二唑砜的方法。本發(fā)明的方法用于在合適的氧化劑存在下、通過催化氧化制備2－(甲磺?；?－5－(三氟甲基)－1,3,4－噻二唑。優(yōu)選的氧化劑是過氧化氫。氧化反應(yīng)所用的催化劑體系是硼酸與冰醋酸的混合物。冰醋酸與2－(甲硫基)－5－(三氟甲基)－1,3,4－噻二唑的摩爾比是約0.1∶1至約0.5∶1。
文檔編號C07D285/125GK1266849SQ00102368
公開日2000年9月20日 申請日期2000年2月17日 優(yōu)先權(quán)日1999年2月17日
發(fā)明者V·A·普拉薩德, J·J·漢森, K·耶利希 申請人:美國拜爾公司