專利名稱：硫代乙酸及其鹽的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種硫代乙酸及其鹽的制備方法。
硫代乙酸及其鹽是重要的工業(yè)原料，例如用于制備D-乙?；虼惗∷峄蛩幬锶缈ㄍ衅绽?抗高血壓的ACE抑制劑，JP-A-09-295963)，并用于合成生物素(DE-A-2807200)。例如在制備睪(甾)酮衍生物時使用硫代乙酸鉀(DE-A-19860917)。
合成硫代乙酸的已知方法例如以乙酸酐為原料，使其與硫化氫(OA-A-2110)或金屬硫氫化物(US-A-2568020)反應(yīng)生成希望的產(chǎn)物。
另一種方法以乙烯酮為原料，使其與硫化氫在氣相中，并且在一種固態(tài)的含鋁催化劑存在下，在10～204.4℃(50～400°F)，優(yōu)選在65.6～176.7℃(150～350°F)下，反應(yīng)成為硫代乙酸或二乙?；蚧?US-A-2639293)。
一種制備堿金屬硫代羧酸鹽的常規(guī)方法從硫代羧酸開始，例如通過堿金屬氫化物將其轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的鹽(Kato，S.等，Z.Naturforsch.1983，38B(12)，1585-1590)。
迄今公開的方法存在缺點(diǎn)，即硫代乙酸及其鹽的制備只能在分開的工藝步驟中進(jìn)行。
因此，本發(fā)明的目的是提供一種直接制備硫代乙酸及其鹽的簡單方法，該方法也可按“一鍋法”運(yùn)行，生產(chǎn)成本低，使用易于得到的原料，并產(chǎn)生較少的廢品和副產(chǎn)物。
根據(jù)本發(fā)明，該目的通過權(quán)利要求1的方法實(shí)現(xiàn)。已發(fā)現(xiàn)，乙烯酮在氮堿存在下能夠直接與硫化氫或溶解的堿金屬硫氫化物反應(yīng)。根據(jù)需要，通過隨后蒸餾出硫代乙酸，或者通過加入氨、堿金屬堿或堿土金屬堿、鋁堿或鈦堿，能夠以良好產(chǎn)率和較高純度直接得到其相應(yīng)的鹽。特別優(yōu)選的是硫代乙酸的形成與隨后的鹽形成按“一鍋法”進(jìn)行。因此可節(jié)省大量的溶劑，并且避免廢物。
根據(jù)本發(fā)明，乙烯酮與硫化氫或者與溶解的堿金屬硫氫化物能在不存在鋁催化劑的情況下進(jìn)行反應(yīng)是出人意料的，因?yàn)樵赨S-A-2639293中描述到，在不存在催化劑的情況下，乙烯酮與硫化氫的反應(yīng)得不到確定量的硫代乙酸或二乙酰基硫化物。也沒有描述乙烯酮與溶解的堿金屬硫氫化物的反應(yīng)。
在本發(fā)明制備下式的硫代乙酸及其鹽的方法中 和 其中，Mn+是銨或堿金屬-、堿土金屬-、鋁-或鈦的陽離子，其選自鋰、鈉、鉀、鎂、鈣、鋇、鋁和鈦，其中，n是陽離子的正電荷數(shù)，乙烯酮在氮堿存在下與硫化氫或溶解的堿金屬硫氫化物反應(yīng)，然后任選地使所得的硫代乙酸與氨或一種堿金屬堿、堿土金屬堿、鋁堿或鈦堿反應(yīng)生成相應(yīng)的鹽。
這里和以下所述的堿金屬硫氫化物特別是指鋰、鈉和鉀的硫氫化物。
這里和以下所述的堿金屬堿或堿土金屬堿、鋁堿或鈦堿特別是指鋰、鈉、鉀、鎂、鈣、鋇、鋁和鈦的氫氧化物、碳酸鹽、碳酸氫鹽、醇鹽、酚鹽、羧酸鹽、氧化物、氫化物、磺酸鹽、磷酸鹽、硫化物、亞磺酸鹽、草酸鹽、六氟磷酸鹽和四氟硼酸鹽。
這里和以下所述的堿金屬、堿土金屬、鋁和鈦的醇鹽和酚鹽特別是指式R1O-·1/nMn+的化合物，其中，R1是C1-6-烷基或苯基，Mn+是堿金屬陽離子，優(yōu)選Li+、Na+或K+，堿土金屬陽離子，優(yōu)選Mg2+、Ca2+或Ba2+，鋁陽離子或鈦陽離子，其中，n是陽離子的正電荷數(shù)。
這里和以下所述的堿金屬、堿土金屬、鋁和鈦的羧酸鹽特別是指式R2COO-·1/nMn+的化合物，其中，R2是任選地部分或完全鹵代的C1-6-烷基或苯基，并且Mn+是堿金屬陽離子，優(yōu)選Li+、Na+或K+，堿土金屬陽離子，優(yōu)選Mg2+、Ca2+或Ba2+，鋁陽離子或鈦陽離子，其中，n是陽離子的正電荷數(shù)。
這里和以下所述的氮堿特別是指pKa＞7的含氮化合物，例如伯、仲和叔烷基胺，例如二叔丁胺、三甲胺和三乙胺，伯、仲和叔芳基胺，環(huán)胺，例如哌啶、吡咯烷或嗎啉，芳香族含氮雜環(huán)，例如吡啶或取代的吡啶，例如4-二甲基氨基吡啶，氨，胍，二環(huán)含氮化合物，例如1，4-二氮雜二環(huán)[2.2.2]辛烷(DABCO)、1，5-二氮雜二環(huán)[4.3.0]壬-5-烯(DBN)或1，8-二氮雜二環(huán)[5.4.0]十一烯(DBU)，以及堿性含氮的離子交換劑，例如其名稱為Lewatit、Duolite和Dowex。氮堿的作用是使H2S活化。
在一個優(yōu)選實(shí)施方式中，Mn+選自Li+、Na+、K+、Mg2+、Ca2+和Ba2+。
作為氮堿，優(yōu)選使用叔胺，特別優(yōu)選三烷基胺，更特別優(yōu)選三甲胺或三乙胺。
在一個有利的方法改進(jìn)中，乙烯酮與硫化氫或溶解的堿金屬硫氫化物的反應(yīng)在極性溶劑中進(jìn)行。
在一個優(yōu)選實(shí)施方式中，使用C1-4-醇、水、乙醚、四氫呋喃、二氯甲烷、吡啶、甲基吡啶或二甲基甲酰胺作為極性溶劑。
在一個特別優(yōu)選實(shí)施方式中，使用C1-4-醇或水作為極性溶劑。
在另一個特別優(yōu)選實(shí)施方式中，為了制備硫代乙酸的鉀鹽或鈉鹽，使用1-丁醇作為極性溶劑。在1-丁醇中，硫代乙酸的鉀鹽或鈉鹽可特別容易結(jié)晶出來。
在一個特別的方法改進(jìn)中，乙烯酮在水溶液中與堿金屬硫氫化物溶液反應(yīng)，同時任選地加入氣態(tài)的硫化氫。
在本發(fā)明方法中，硫化氫與乙烯酮或者堿金屬硫氫化物與乙烯酮的摩爾比宜為0.5∶1～2∶1。在一個優(yōu)選實(shí)施方式中，硫化氫∶乙烯酮的摩爾比或者堿金屬硫氫化物∶乙烯酮的摩爾比為0.8∶1～1.3∶1。在一個特別優(yōu)選實(shí)施方式中，硫化氫∶乙烯酮的摩爾比或者堿金屬硫氫化物∶乙烯酮的摩爾比為1∶1。
在本發(fā)明方法中，在一個優(yōu)選實(shí)施方式中，乙烯酮∶氮堿的摩爾比為1∶0.001～1∶0.5。在一個特別優(yōu)選實(shí)施方式中，乙烯酮∶氮堿的摩爾比為1∶0.001～1∶0.1。
在一個優(yōu)選實(shí)施方式中，乙烯酮與硫化氫的反應(yīng)在+60和-40℃之間的溫度下進(jìn)行，特別優(yōu)選在+10和-20℃之間進(jìn)行。
為了形成硫代乙酸的鹽，在本發(fā)明方法中可以使用堿金屬、堿土金屬、鋁或鈦的堿。作為堿金屬或堿土金屬、鋁或鈦的堿，優(yōu)選使用鋰、鈉、鉀、鎂、鈣、鋇、鋁或鈦的氫氧化物、碳酸鹽、碳酸氫鹽、醇鹽、酚鹽、羧酸鹽、氧化物、氫化物、磺酸鹽、磷酸鹽、硫化物、亞磺酸鹽、草酸鹽、六氟磷酸鹽或四氟硼酸鹽。
所得的金屬硫代乙酸鹽可任選通過過濾從所用金屬堿的相應(yīng)酸中分離，根據(jù)溶解性的不同，金屬硫代乙酸鹽或相應(yīng)的酸可被溶解。
在一個特別優(yōu)選實(shí)施方式中，使用鋰、鈉或鉀的氫氧化物、醇鹽、酚鹽或羧酸鹽來形成鹽。
在一個方法改進(jìn)中，可將堿金屬、堿土金屬、鋁或鈦的堿以固體或水溶液和/或懸浮液的形式加入。
在另一個方法改進(jìn)中，還可使難溶或不溶的堿土金屬、鋁或鈦的堿，例如氫氧化鋁、碳酸鈣和二氧化鈦，優(yōu)選以細(xì)顆粒，特別優(yōu)選以粉末形式，與硫代乙酸反應(yīng)形成鹽。
在另一個方法改進(jìn)中，與堿金屬堿或堿土金屬堿、鋁堿或鈦堿的反應(yīng)在-20～+100℃溫度下，特別優(yōu)選在-10～+10℃溫度下進(jìn)行。
在本發(fā)明方法中，可以不事先分離硫代乙酸而以“一鍋法”形成鹽。
實(shí)施例以下的實(shí)施例用來說明本發(fā)明的方法，不應(yīng)被視為對本發(fā)明方法的限制。
實(shí)施例1硫代乙酸放入1-丁醇(1300毫升)和三乙胺(17.7克；0.175摩爾)的混合物，并冷卻到-10℃。隨后通入硫化氫，流速為34.4克/小時，總量為60.2克(1.75摩爾)。10分鐘后，再通入乙烯酮，流速為42克/小時，總量為99.4克(1.75摩爾)。在通入硫化氫和乙烯酮期間，保持反應(yīng)溫度低于-5℃。
通入結(jié)束后，蒸餾出形成的硫代乙酸。
得到86克(65％)硫代乙酸，純度＞98％(GC)。
1H MR(400MHz，DMSO)δ＝2.41(s，3H)；13C NMR(133MHz，CDCl3)δ＝171.6ppm。
實(shí)施例2硫代乙酸鉀放入1-丁醇(1300毫升)和三乙胺(17.7克；0.175摩爾)的混合物，并冷卻到-10℃。隨后通入硫化氫，流率34.4克/小時，總量60.2克(1.75摩爾)。10分鐘后，再通入乙烯酮，流速為42克/小時，總量為99.4克(1.75mol)。在通入硫化氫和乙烯酮期間，保持反應(yīng)溫度低于-5℃。
通入結(jié)束后，在20分鐘內(nèi)計量加入45％氫氧化鉀水溶液(218克；1.75摩爾)，并在回流下加熱1小時。
由此沉淀出的硫代乙酸鉀，將反應(yīng)混合物冷卻到-5℃后進(jìn)行過濾，用1-丁醇洗滌，然后干燥。
得到98.5克(63％)硫代乙酸鉀，純度＞98％(滴定法)。
權(quán)利要求
1.一種下式的硫代乙酸及其鹽的制備方法 和 其中，Mn+是陽離子，其選自銨和堿金屬、堿土金屬、鋁和鈦的陽離子，并且n是陽離子的正電荷數(shù)，其特征在于，乙烯酮在氮堿存在下與硫化氫或溶解的堿金屬硫氫化物反應(yīng)，然后任選地使所得的硫代乙酸與氨或堿金屬堿、堿土金屬堿、鋁堿或鈦堿反應(yīng)生成相應(yīng)的鹽。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，Mn+選自Li+、Na+、K+、Mg2+、Ca2+和Ba2+。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的方法，其特征在于，作為氮堿，使用pKa＞7并且選自伯、仲和叔烷基胺，伯、仲和叔芳基胺，氨，胍，二環(huán)的含氮雜環(huán)和堿性離子交換劑的堿。
4.根據(jù)權(quán)利要求1～3之一的方法，其特征在于，使用叔胺作為氮堿。
5.根據(jù)權(quán)利要求1～4之一的方法，其特征在于，在極性溶劑中進(jìn)行。
6.根據(jù)權(quán)利要求1～5之一的方法，其特征在于，使用C1-4-醇、水、二甲基甲酰胺或者任選取代的吡啶，優(yōu)選C1-4-醇或水，作為極性溶劑。
7.根據(jù)權(quán)利要求1～6之一的方法，其特征在于，乙烯酮在水溶液中與堿金屬硫氫化物反應(yīng)，任選加入硫化氫。
8.根據(jù)權(quán)利要求1～7之一的方法，其特征在于，硫化氫與乙烯酮或者堿金屬硫氫化物與乙烯酮的摩爾比為0.5∶1～2∶1，優(yōu)選為0.8∶1～1.3∶1。
9.根據(jù)權(quán)利要求1～8之一的方法，其特征在于，乙烯酮與氮堿的摩爾比為1∶0.001～1∶0.5，優(yōu)選為1∶0.001～1∶0.1。
10.根據(jù)權(quán)利要求1～9之一的方法，其特征在于，乙烯酮與硫化氫或堿金屬硫氫化物的反應(yīng)在+60和-40℃之間的溫度下進(jìn)行，優(yōu)選在+10和-20℃之間進(jìn)行。
11.根據(jù)權(quán)利要求1～10之一的方法，其特征在于，使用鋰、鈉、鉀、鎂、鈣、鋇、鋁或鈦的氫氧化物、碳酸鹽、碳酸氫鹽、醇鹽、酚鹽、羧酸鹽、氧化物、氫化物、磺酸鹽、磷酸鹽、硫化物、亞磺酸鹽、草酸鹽、六氟磷酸鹽或四氟硼酸鹽，優(yōu)選鋰、鈉或鉀的氫氧化物、醇鹽、酚鹽或羧酸鹽作為堿金屬堿或堿土金屬堿、鋁堿或鈦堿。
12.根據(jù)權(quán)利要求1～11之一的方法，其特征在于，將堿金屬堿、堿土金屬堿、鋁堿或鈦堿以固體或水溶液和/或懸浮液的形式加入。
13.根據(jù)權(quán)利要求1～12之一的方法，其特征在于，與堿金屬堿、堿土金屬堿、鋁堿或鈦堿的反應(yīng)在-20～+100℃溫度下，優(yōu)選在-10～+10℃溫度下進(jìn)行。
14.根據(jù)權(quán)利要求1～13之一的方法，其特征在于，未事先分離硫代乙酸就進(jìn)行鹽的形成。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種制備式(I)和(II)的硫代乙酸及其鹽的方法，其中，M
文檔編號C07C327/06GK1756739SQ200480005743
公開日2006年4月5日 申請日期2004年3月2日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月3日
發(fā)明者C·泰施勒, P·漢塞爾曼, C·阿諾爾德 申請人:隆薩股份公司