BRPI1009975B1 - processo para produzir derivado de isotiazol - Google Patents
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Abstract
PROCESSO PARA PRODUZIR DERIVADO DE ISOTIAZOL. A presente invenção refere-se a um processo para produzir 3,4-dicloro-5-cianoisotiazol representado por uma fórmula geral (3): Fórmula Química 17 processo compreendendo: reagir um composto de nitrila representado pela fórmula geral (1): Fórmula Química 16 (em que "n" denota um número inteiro de 0 a 2), com cloreto de enxofre representado pela fórmula geral (2): Fórmula Química 18 (em que "m" representa um número inteiro de 1 a 2), ou uma mistura do mesmo em um solvente polar aprótico. É provido um processo para produzir 3,4-dicloro-5- cianoisotiazol, que é capaz de suprimir subprodução de restos, sem usar uma matéria-prima tendo uma forte toxicidade; e que é capaz de prover um produto tendo uma pureza elevada em um alto rendimento e eficiência em uma escala industrial, de uma maneira simples.
Description
[001] A presente invenção refere-se a um processo para produzirum derivado de isotiazol. O derivado de isotiazol é útil, por exemplo, como um intermediário para sintetizar vários compostos orgânicos (por exemplo, compostos orgânicos biologicamente ativos tais como compostos farmacêuticos e produtos químicos agrônomos, matérias de coloração funcionais, e mate-riais eletrônicos), devido a presença da estrutura principal de isotiazol ou estruturas do mesmo.
[002] Derivados de isotiazol são amplamente conhecidos comointermediários para serem usados para produtos farmacêuticos e produtos químicos agrônomos, intermediários para matérias de coloração funcionais, e materiais eletrônicos. Vários estudos de processo têm, até agora, sido feitos para produzir derivados de isotiazol (favor referir-se ao documento de Patente 1 e ao documento sem patente 2), entre estes processos, 3,4-dicloro-5-cianoisotiazol, que pode ser facilmente submetido a uma conversão de grupo funcional do mesmo, foi usado como um intermediário para compostos farmacêuticos e produtos químicos agrônomos. De fato, este composto foi usado como um importante intermediário para um produto agrônomo, como descrito em JP-A (Publicação de Patente Japonesa não examinada; KOKAI). N° 5-59024, e Patente Japonesa N° 4.088.036. Entretanto, os processos de produção descritos no documento sem Patente 1 acima mencionado podem apenas prover um baixo rendimento do produto. Adicionalmente, o processo de produção descrito no documento sem patente 2 acima mencionado não pode produzir 3,4-dicloro-5-cianoisotiazol tendo uma estrutura específica, que é útil como um importante intermediário para um produto agrônomo.
[003] Um processo usando dissulfeto de carbono (CS2),cianeto de sódio (NaCN), e cloro (Cl2) tem, até agora, sido mostrado como um processo para produzir 3,4-dicloro-5- cianoisotiazol (favor referir-se ao Documento de Patente 1). Entretanto, este processo tem tal desvantagem que um material especialmente inflamável, tal como CS2, é usado como uma matéria-prima a ser usada aqui, e também tem outra desvantagem que um material tóxico, tal como NaCN, é usado aqui. Em adição, este processo exibe um baixo rendimento e é um processo ineficaz, e também tem uma desvantagem que uma grande quantidade de restos é produzida como subprodutos. Exemplos de restos podem incluir enxofre subproduzido. Neste processo, o cloro é introduzido em um reator contendo dimetilformamida (DMF) como um solvente sob aquecimento, e portanto, execução de uma reação pode ocorrer. Adicionalmente, um derivado de 3,4-dicloro-5-cianoisotiazol que foi produzido por este processo contém uma grande quantidade de componentes tar, o produto deve ser purificado em uma etapa de purificação tal como destilação e, consequentemente, este processo não um processo de produção industrialmente preferido. Como outro processo de produção, um processo usando tricloroacetonitrila e enxofre é conhecido (favor referir-se ao documento de patente 2). Entretanto, este processo não é um processo de produção industrialmente preferido, porque ele exibe um baixo rendimento e é ineficaz, e também requer uma alta temperatura de reação. Adicionalmente, um processo usando diclorofumaronitrila e enxofre é também conhecido (favor referir-se ao documento de patente 3). Entretanto, este processo não é um processo de produção industrialmente preferido, porque ele apenas provê um baixo rendimento e é ineficaz, e também porque uma alta temperatura de reação é requerida. Documentos da Técnica AnteriorDocumentos de PatenteDocumento de Patente 1 US 3341547 ADocumento de Patente 2 DE 2231097 A (DT 2231097)Documento de Patente 3 DE 2231098 (DT 2231098)Documentos não PatentáriosDocumento não Patentário 1 Tetrahedron Lett. 42, (1970) 3719-3722Documento não Patentário 2 Chem. Commun. 2002, 1872-1873 Descrição da Invenção
[004] Um objetivo da presente invenção é prover um processopara produzir 3,4-dicloro-5-cianoisotiazol, que possa resolver uma ou mais vantagens acima mencionadas enumeradas na técnica anterior.
[005] Outro objetivo da presente invenção é prover um processopara produzir 3,4-dicloro-5-cianoisotiazol, que possa suprimir a subprodução de um resto, sem substancialmente utilizar uma matéria- prima tendo uma desvantagem no uso do mesmo (por exemplo, uma matéria-prima tendo uma forte toxicidade).
[006] Um objetivo adicional da presente invenção é prover umprocesso para produzir 3,4-dicloro-5-cianoisotiazol, que pode suprimir a produção de um componente tar, e pode prover um produto tendo uma pureza elevada em um alto rendimento e eficiência (por exemplo, em uma escala industrial, em uma maneira simples).
[007] Como um resultado do estudo anterior em um processopara produzir 3,4-dicloro-5-cianoisotiazol em vista das circunstâncias acima, os presentes inventores descobriram que o objetivo acima mencionado pode inesperadamente ser resolvido, reagindo cloreto de enxofre com fumaronitrila, maleonitrila, ou um composto substituído por cloro do mesmo, ou uma mistura desses compostos. Os presentes inventores completaram com base na descoberta acima.
[008] A presente invenção provê um novo processo industrialmente aplicável para produzir 3,4-dicloro-5-cianoisotiazol. Por uso do processo de acordo com a presente invenção, 3,4-dicloro-5- cianoisotiazol pode ser produzido em uma operação simples usando, como um material bruto, fumaronitrila disponível ou maleonitrila, ou um composto substituído por cloro do mesmo ou uma mistura desses compostos. Como uma matéria-prima, tal como fumaronitrila ou maeonitrila ou composto substituído por cloro do mesmo, é também possível usar fumaronitrila ou maleonitrila ou um composto substituído por cloro do mesmo ou uma mistura desses compostos, que foram produzidos por clorinação de succinonitrila, pelo que 3,4-dicloro-5-cianoisotiazol pode ser produzido em uma operação simples.
[009] Adicionalmente, no processo de acordo com a presenteinvenção, é possível produzir 3,4-dicloro-5-cianoisotiazol, que não contém nenhum componente tar e tem elevada pureza, com um elevado rendimento e eficiência, em uma escala industrial e, de uma maneira simples, sem usar uma matéria-prima tendo uma forte toxicidade, enquanto suprime a subprodução de restos desse modo. Consequentemente, o processo, de acordo com a presente invenção, é ambientalmente amigável e também tem um valor de utilidade industrial elevado.
[010] A presente invenção será descrita em detalhes abaixo.
[011] De acordo com a presente invenção, o objeto acimamencionado pode ser resolvido provendo invenções de acordo com as seguintes modalidades (1) a (19).[1] Um processo para produzir 3,4-dicloro-5-cianoisotiazol representado pela fórmula geral (3):o processo compreendendo:reagir um composto de nitrila representado pela fórmula geral (1):(em que "n" denota um número inteiro de 0 a 2),com cloreto de enxofre representado pela fórmula geral (2): Fórmula Química 2SmCl2 (2)(em que "m" representa um número inteiro de 1 a 2), ou uma mistura do mesmo em uma solvente polar aprótico.[2] Um processo para produzir 3,4-dicloro-5-cianoisotiazol, de acordo com [1], em que o composto de nitrila é um composto de nitrila da fórmula geral (1) em que "n" é 0.[3] Um processo para produzir 3,4-dicloro-5-cianoisotiazol, de acordo com a [1], em que o composto de nitrila é um composto de nitrila representado pela fórmula geral (1) em que "n" é 1.[4] Um processo para produzir 3,4-dicloro-5-cianoisotiazol, de acordo com [1], em que o composto de nitrila é um composto de nitrila representado pela fórmula geral (1) em que "n" é 2.[5] Um processo para produzir 3,4-dicloro-5-cianoisotiazol, de acordo com [1], em que o composto de nitrila é um composto de nitrila representado pela fórmula geral (1) em que "n" é 0 a 2. [6] Um processo para produzir 3,4-dicloro-5-cianoisotiazol, de acordo com qualquer um de [1] a [5], em que o solvente polar aprótico é um solvente polar aprótico baseado em amida ou um solvente polar aprótico baseado em éster de carbonato.[7] Um processo para produzir 3,4-dicloro-5-cianoisotiazol, de acordo com qualquer um de [1] a [6], em que o solvente polar aprótico é dimetilformamida, dimetil-acetamida, dietil-acetamida, N- metilpirrolidona, tetrametilureia, triamida hexametilfosfórico, carbonato de etileno, ou carbonato de propileno, ou um solvente misturado do mesmo.[8] Um processo para produzir 3,4-dicloro-5-cianoisotiazol, de acordo com qualquer uma de [1] a [6], em que o solvente polar aprótico é, dimetil-acetamida, dietil-acetamida, N-metilpirrolidona, tetrametilureia, ou um solvente misturado do mesmo.[9] Um processo para produzir 3,4-dicloro-5-cianoisotiazol, de acordo com qualquer uma de [1] a [8], em que o cloreto de enxofre representado por uma fórmula geral (2), em que "m" é 1 ou 2, ou uma mistura dos mesmos é preparado em um sistema de reação.[10] Um processo para produzir 3,4-dicloro-5-cianoisotiazol de acordo com qualquer uma de [1] a [9], em que o cloreto de enxofre representado por uma fórmula geral (2), é monocloreto de enxofre representado por uma fórmula geral em que "m" é 2.[11] Um processo para produzir 3,4-dicloro-5-cianoisotiazol de acordo com [1] ou qualquer uma de [3] a [10], em que o composto de nitrila representado por uma fórmula geral (1):(em que "n" é 1 ou 2), é produzido por clorinação de succinonitrila representado por uma fórmula geral (4):[12] Um processo para produzir 3,4-dicloro-5- cianoisotiazol representado pela fórmula geral (3):O processo compreendendo: reagir succinonitrilarepresentada pela fórmula (4):com cloro representado pela fórmula geral (5)Fórmula Química 7Cl2 (5)E reagir o produto de reação,com cloreto de enxofre representado pela fórmula geral (2):Fórmula Química 8SmCl2 (2)em que m representa um número inteiro de 1 a 2, ou uma mistura dos mesmos, em um solvente polar aprótico.[13] Um processo para produzir 3,4-dicloro-5-cianoisotiazol de acordo com [12], em que o solvente polar aprótico é um solvente polar aprótico baseado em amida ou um solvente polar aprótico baseado em éster de carbonato.[14] Um processo para produzir 3,4-dicloro-5-cianoisotiazol de acordo com [12], em que o solvente polar aprótico é um solvente polar aprótico baseado em amida.[15] Um processo para produzir 3,4-dicloro-5-cianoisotiazol, de acordo com [12], em que o solvente polar aprótico é um solvente polar aprótico baseado em amida é dimetilformamida, dimetil-acetamida, dietil- acetamida, N-metilpirrolidona, tetrametilureia, triamida hexametilfosfórico, carbonato de etileno ou carbonato de propileno, ou um solvente misturado dos mesmos.[16] Um processo para produzir 3,4-dicloro-5-cianoisotiazol, de acordo com [12], em que o solvente polar aprótico é dimetilformamida, dimetil-acetamida, dietil-acetamida, N-metilpirrolidona, tetrametilureia ou um solvente misturado dos mesmos.[17] Um processo para produzir 3,4-dicloro-5-cianoisotiazol, de acordo com qualquer um de [12] a [16], em que a reação de succinonitrila representada pela fórmula geral (4) com cloro representado pela representado pela fórmula geral (5) é realizada na ausência de um solvente.[18] Um processo para produzir 3,4-dicloro-5-cianoisotiazol, de acordo com qualquer um de [12] a [17], em que cloreto de enxofre da fórmula geral (2) em que m é 1 ou 2, ou uma mistura dos mesmos, é preparado em um sistema de reação.[19] Um processo para produzir 3,4-dicloro-5-cianoisotiazol de acordo com qualquer um de [12] a [18], em que cloreto de enxofre representado pela fórmula geral (2) é monocloreto de enxofre representado pela fórmula em que m é 2.
[012] Doravante, a presente invenção será descrita em maisdetalhes.
[013] O processo, de acordo com a presente invenção, é umprocesso para produzir 3,4-dicloro-5-cianoisotiazol representado pela fórmula geral (3), caracterizado pelo fato de que o processo inclui: reagir um composto de nitrila representado pela fórmula geral (1) com um cloreto de enxofre representado pela fórmula geral (2), em um solvente polar aprótico.
[014] Primeiramente, o composto de matéria-prima acimamencionado representado pela fórmula geral (3) ou similar para ser usado como a matéria-prima para o processo, de acordo com a presente invenção, será descrito.
[015] Na fórmula geral (1), "n" denota um número inteiro de 0 a 2.
[016] Exemplos específicos do composto de nitrila representadopela fórmula geral (1), que podem ser usado nesta reação, podem incluir: fumaronitrila, maleonitrila, fumaronitrila monocloro, fumaronitrila dicloro, maleonitrila monocloro, maleonitrila dicloro, ou uma mistura dos mesmos.
[017] Todos esses compostos de nitrila representados pelafórmula geral (1) são compostos conhecidos.
[018] Entre os compostos acima representados pela fórmulageral (1), um composto de nitrila em que "n" é 1 ou 2 pode ser produzido por clorinação ou succinonitrila, representado pela fórmula geral (4). A succinonitrila representada pela fórmula geral (4) é, agora, comercialmente disponível, industrialmente, em um custo relativamente baixo, e é também um composto conhecido preferido como matéria-prima industrial, em vista de manuseio e toxicidade da mesma. A clorinação da succinonitrila representada pela fórmula geral (4) pode ser clorinação térmica ou fotoclorinação. A clorinação de succinonitrila pode também ser realizada usando a fotoclorinação, de acordo com aquela divulgada na Patente E.U.A. n° 2.443.494.
[019] A reação de clorinação da succinonitrila pode ser realizada,por exemplo, introduzindo, como um agente de clorinação, cloro representado pela fórmula geral (5):Fórmula Química 10Cl2 (5)em um sistema de reação soprando para, desse modo, usá-lo como um reagente de reação. A quantidade de cloro representada pela fórmula geral (5) para ser usada nesta reação pode preferivelmente ser 0,1 equivalente ou mais, com relação ao composto de matéria-prima. A quantidade de cloro a ser usada para tal uma finalidade pode, preferível e geralmente, estar em uma faixa de 0,1 a 10,0 equivalentes, e mais preferivelmente 0,1 a 3,0 equivalentes, com base na succinonitrila representada pela fórmula geral (4).
[020] O agente de clorinação a ser usado não é limitado ao cloroacima mencionado, e a clorinação pode também ser realizada usando outro agente de clorinação conhecido na técnica. Exemplos do "outro agente de clorinação conhecido" podem incluir: N-clorossuccinimida, pentacloreto de fósforo, tricloreto de fósforo, oxicloreto de fósforo, cloreto de sulfurila, cloreto de tionila, cloreto de hidrogênio e similares. Solvente
[021] Esta reação pode preferivelmente ser realizada na ausênciade um solvente. Entretanto, assim como a presente reação e a reação da etapa subsequente não são inibidas, é também possível realizar a reação na presença de um solvente apropriado. O solvente a ser usado nesta reação pode incluir qualquer solvente, como se ele funcionasse como um solvente líquido em uma temperatura de reação, e não inibisse esta reação e a reação na etapa subsequente. Exemplos específicos do solvente podem incluir, por exemplo: um solvente de hidrocarboneto tendo 6 a 40 átomos de carbono, tal como por hexano, heptano, octano, nonano, decano, undecano, dodecano, tridecano, tetraecano, pentadecano, heptadecano, octadecano, nonadecano, eicosano, pentacosano, triacontano, tetracontano, e parafina líquida, e uma mistura dos mesmos. A quantidade do solvente a ser usada pode preferivelmente estar na faixa de geralmente 10,0 L (litro) ou menos, e mais preferivelmente, 0,01 a 2,0 L, com base em1 mol do composto de matéria-prima representado pela fórmula geral (4).
[022] A temperatura de reação desta reação pode ser geralmentena faixa de 60°C a 200°C, e preferivelmente 90°C a 160°C.
[023] O tempo de reação desta reação não é particularmentelimitado. Em vista da supressão de um subproduto ou similar, o tempo de reação pode geralmente ser 0,5 a 48 horas, e pode preferivelmente ser 8 a 36 horas.
[024] No processo de acordo com a presente invenção, qualquerum dos compostos de nitrila representados pela fórmula geral (1) em que 'n' é 0 a 2 pode ser usado sozinho como a matéria-prima. No caso onde a etapa acima mencionada é realizada na ausência de um solvente, é possível que a mistura de reação resultante (solução) obtida pela etapa acima como um produto bruto (em geral, o produto bruto é uma mistura de uma pluralidade de compostos de nitrila representados pela fórmula geral (1) em que 'n' é 0 a 2) seja reagida com cloreto de enxofre representado pela fórmula geral (2) em um solvente polar aprótico, como ele é (isto é, sem ser submetido a uma etapa de purificação específica), para, desse modo, produzir um produto pretendido de 3,4-dicloro-5-cianoisotiazol.
[025] Subsequentemente, cloreto de enxofre representado por uma fórmula geral (2) será descrito.
[026] Na fórmula geral acima mencionada (2), 'm' representa umnúmero inteiro de 1 a 2.
[027] Portanto, exemplos específicos do cloreto de enxofre representado por uma fórmula geral (2), que é usado nesta reação, podem incluir dicloreto de enxofre em que 'm' seja 1, ou monocloreto de enxofre em que 'm' seja 2. Esses compostos também podem ser sintetizados a partir de enxofre e cloro no sistema ou fora do sistema. Em vista da disponibilidade, fácil manipulação, reatividade e similar, monocloreto de enxofre pode preferivelmente ser usado.
[028] Esses cloretos de enxofre representados por uma fórmulageral (2) são compostos conhecidos.
[029] Em relação à razão molar do cloreto de enxofre a ser usadorepresentado pela fórmula geral (2) nesta reação, a reação pode ser processada em qualquer razão molar com relação àquela do composto de matéria-prima representado pela fórmula geral (1). A quantidade de cloreto de enxofre representado pela fórmula geral (2) pode geralmente estar na faixa de 1,0 a 10,0 mols, e preferivelmente 1,0 a 4,0 mols, com base em 1 mol do composto de nitrila representado pela fórmula geral (1) (isto é, composto de matéria-prima.
[030] A quantidade de monocloreto de enxofre a ser usada podepreferivelmente ser um equivalente ou mais, com relação ao composto de matéria-prima. Geralmente, a quantidade do mesmo pode preferivelmente estar na faixa de 1,0 a 10,0 equivalentes, e mais preferivelmente 1,0 a 4,0 equivalentes, com base em 1 mol do composto de matéria- prima pela fórmula geral (1).
[031] A reação pode ser realizada usando um solvente polaraprótico que é usado nesta reação.
[032] Exemplos específicos do mesmo podem incluir, porexemplo: dimetilformamida, dimetil-acetamida, N-metilpirrolidona,tetrametilureia, triamida hexametilfosfórico, carbonato de etileno, e carbonato de propileno. Em vista da reatividade, e a simplicidade de um pós-tratamento a ser usado depois, N,N-dimetilformamida e N- metilpirrolidona podem ser usados. Os solventes podem ser usados sozinhos, ou usados como um solvente misturado em uma razão de mistura arbitrária.
[033] Exemplos do solvente aprótico podem incluir: dietil éter, tetra-hidrofurano, N,N-dimetilformamida, N,N-dietilformamida, N,N-dimetil- acetamida, N,N-dietil-acetamida, N-metilpirrolidona, tetrametilureia, triamida hexametilfosfórico, piridina, benzonitrila, carbonato de propileno, sulfóxido de dimetila, nitrometano, e clorofórmio. Entretanto, o solvente aprótico a ser usado na presente invenção não é limitado aos exemplos específicos.
[034] O solvente aprótico como o usado aqui refere-se a umsolvente tendo um número aceitante de 24,0 ou menos.
[035] O solvente usado nesta reação pode preferivelmente serum solvente aprótico tendo um número aceitante (AN) de 24,0 ou menos, mais preferivelmente um solvente aprótico tendo um número aceitante (AN) de 20,0 ou menos ainda mais preferivelmente um solvente aprótico tendo um número aceitante (AN) de 17,0 ou menos.
[036] O número aceitante (AN) é descrito em V. Gutmann(traduzido por Ohtaki e Okada) "Donor and Acceptor, Japan Scientific Societes (Gakkai Shuppan Center), 1983; ou Christian Reichardt [Solvents and Solvent Effects in Organic Chemistry, 2a Edição, VCH (RFA), 1990, PP.23-24 e similares.
[037] Aqui, o número aceitante (AN) é um indicador de propriedade aceitante, por exemplo, proposto por Gutmann. Quando o valor de deslocamento químico 31p-RMN de (C2F5)3PO dissolvido em n-hexano é ajustado para 0, e o valor de deslocamento químico de 31p- RMN de um complexo (C2F5)3PO . SbCh em 1,2-dicloroetano é ajustado para 100, o valor de deslocamento químico 31p-RMN de (C2F5)3PO de (C2F5)3PO dissolvido em um certo solvente puro é relacionado a 'AN'. Isto é, AN = 100δ (solvente)/[δ (((C2F5)3PO. SbCh em 1,2-dicloroetano) - δ (((C2F5)3PO dissolvido em n-hexano. Constante Dielétrica
[038] O solvente polar como o usado aqui refere-se a umsolvente tendo uma constante dielétrica de 5 ou mais. Aqui, a constante dielétrica é relacionada a um valor descrito em "Kagakubinran Kisohen (Handbook of Chemistry; Fundamentals Sections)", editado pela Chemical Society of Japan, 5a edição revisada, pp. I-770-777, MARUZEN Co., Ltd., 2004.
[039] A quantidade do solvente pode preferivelmente ser umaquantidade tal que permita agitação suficiente em um sistema de reação. Por exemplo, a quantidade do solvente pode ser na faixa de 0,01 a 10 L, e preferivelmente, 1,0 a 1,0 L, e mais preferivelmente 0,1 a 0,5 L, com base em 1 mol do composto de matéria-prima representado pela fórmula geral (1).
[040] A temperatura de reação desta reação pode ser na faixa de70°C até a temperatura de refluxo do solvente, e pode preferivelmente ser de 90°C a 120°C.
[041] O tempo de reação desta reação não é particularmentelimitado. Em vista da supressão de um subproduto ou similar, o tempo de reação pode preferivelmente ser 1 a 20 horas.
[042] De acordo com esta reação, 3,4-dicloro-5-cianoisotiazolrepresentado pela fórmula geral (3) pode ser produzido em um alto rendimento sob uma condição de moagem sem usar um reator especialmente projetado. O assim obtido 3,4-dicloro-5-cianoisotiazol representado pela fórmula geral (3) é um composto que é útil como matéria-prima intermediária para compostos farmacêuticos, compostos químicos agrônomos e similares. Rendimento
[043] Na presente invenção, o rendimento do produto pretendidopode preferivelmente ser 70% ou mais, mais preferivelmente 75 a 95%, e ainda mais preferivelmente 80 a 95% (particularmente preferível 83 a 95%).
[044] Este rendimento pode ser calculado a partir do número demoles do produto pretendido obtido, 3,4-dicloro-5-cianoisotiazol em relação ao número de moles do composto de nitrila representado pela fórmula geral (I), como a matéria-prima. Isto é, o rendimento na presente invenção pode ser representado pela seguinte equação.Rendimento (%) = 100 - X (número de moles do produto pretendido obtido)/(número de moles da matéria-prima representada pela fórmula geral (1)))
[045] Nos exemplos 1 a 8 aparecendo, doravante, 1 (um) mol doproduto pretendido de 3,4-dicloro-5-cianoisotiazol pode ser teoricamente produzido a partir de 1 mol do composto de nitrila representado pela fórmula geral (1), como a matéria-prima. Portanto, um rendimento real pode ser calculado a partir deste valor teórico.
[046] Por outro lado, no exemplo comparativo 1 que aparecedoravante, 1 mol do produto pretendido de 3,4-dicloro-5-cianoisotiazol pode ser teoricamente produzido a partir de 2 moles de dissulfito de carbono como a matéria-prima. Consequentemente, o rendimento no exemplo comparativo 1 ou similar pode ser expresso por tal uma porcentagem de um 'rendimento teórico' (baseado em 2 moles de dissulfeto de carbono).
[047] O processo de produção, de acordo com o composto dapresente invenção, será descrito em mais detalhes por meio de exemplo, mas a presente invenção não se limita a esses exemplos. Exemplo 1Produção de 3,4-dicloro-5-cianoisotiazol
[048] Em um frasco de quatro gargalos de 300 ml equipado comum agitador, um condensador de refluxo, um termômetro e um funil gotejador, 7,80 (0,100 mol) de fumaronitrila e 50 ml (0,520 mol) de N- metilpirrolidona foram carregados, e 32 ml (0,400 mol) de monocloreto de enxofre foram adicionados em gotas a 20 a 25°C sob agitação. A temperatura foi aumentada para 100°C, e depois, a mistura de reação resultante foi agitada por 6 horas. A solução de reação foi resfriada para 25°C, e água foi adicionada em gotas à mesma, enquanto se prestava atenção na temperatura e, em seguida, o enxofre precipitado foi removido por filtração.
[049] Então, o produto de reação foi extraído com tolueno para,desse modo, obter o produto como uma solução de tolueno marrom pálido contendo pouca quantidade de componente tar. Esta solução de tolueno foi analisada por um método de curva de calibração absoluta HPLC. Como um resultado, foi encontrado que o rendimento resultante de 3,4-dicloro-5-cianoisotiazol foi de 92%. A estrutura do 3,4-dicloro-5- cianoisotiazol assim obtido como a solução de tolueno foi confirmada usando medição espectral.13C-RMN 75 MHz (CHCls-d1, δ): 108,2, 130,9, 131,0, 149,8, GC-MS (m/z): 178[M-1]+, 180[M+1]+.
[050] Em um frasco de quatro gargalos de 300 ml equipado comum agitador, um condensador de refluxo, um termômetro e um funil gotejador, 8,98 g (0,115 mol) de fumaronitrila e 76,5 ml (0,990 mol) de N-metilpirro-lidona foram carregados, e 36,8 ml (0,460 mol) de monocloreto de enxofre foram adicionados em gotas a 20 a 25°C sob agitação. A temperatura foi aumentada para 100°C, e depois, a mistura de reação resultante foi agitada por 6 horas. A solução de reação foi resfriada para 25°C e água foi adicionada em gotas à mesma, enquanto se prestava atenção na temperatura e, em seguida, o enxofre precipitado foi removido por filtração.
[051] Então, o produto de reação foi extraído com tolueno para,desse modo, obter o produto como uma solução de tolueno marrom- pálido contendo pouca quantidade de componente tar. Esta solução de tolueno foi analisada por um método de curva de calibração absoluta HPLC. Como um resultado, foi encontrado que o rendimento resultante de 3,4-dicloro-5-cianoisotiazol foi de 71%.
[052] Em um frasco de recuperação (ou de berinjela) de 25 ml,1,47 g (10 moles) de fumaronitrila dicloro e 2,5 ml de N-metilpirrolidona foram carregados, e 2,0 ml (15 moles) de monocloreto de enxofre foram adicionados em gotas a 20 a 25°C sob agitação. A temperatura foi aumentada para 100°C, e depois, a mistura de reação resultante foi agitada por 6 horas. A taxa de reação observada com análise de GC (cromatografia gasosa) foi de 100%. A solução de reação foi resfriada para 25°C e água foi adicionada em gotas à mesma, enquanto se prestava atenção na temperatura e, em seguida, o enxofre precipitado foi removido por filtração.
[053] Então, o produto de reação foi extraído com tolueno para,desse modo, obter o produto como uma solução de tolueno marrom- pálido contendo pouca quantidade de componente tar. Esta solução de tolueno foi analisada por um método de curva de calibração absoluta HPLC. Como um resultado, foi encontrado que o rendimento resultante de 3,4-dicloro-5-cianoisotiazol foi de 79%.
[054] Em um frasco de recuperação de 25 ml, 1,12 g (10 moles)de fumaronitrila monocloro e 2,5 ml de N-metilpirrolidona foram carregados, e 2,0 g (15 mmoles) de monocloreto de enxofre foram adicionados em gotas a 20 a 25°C sob agitação. A temperatura foi aumentada para 100°C, e depois, a mistura de reação resultante foi agitada por 6 horas. A taxa de reação observada com análise de GC (cromatografia gasosa) foi de 97,5%. A solução de reação foi resfriada para 25°C e água foi adicionada em gotas à mesma, enquanto se prestava atenção na temperatura e, em seguida, o enxofre precipitado foi removido por filtração.
[055] Então, o produto de reação foi extraído com tolueno para,desse modo, obter o produto como uma solução de tolueno marrom- pálido contendo pouca quantidade de componente tar. Esta solução de tolueno foi analisada por um método de curva de calibração absoluta HPLC. Como um resultado, foi encontrado que o rendimento resultante de 3,4-dicloro-5-cianoisotiazol foi de 76%.
[056] Em um frasco de recuperação de 25 ml, 1,12 g (10 moles)de maleonitrila monocloro e 2,5 ml de N,N-dimetilformamida foram carregados, e 2,0 ml (15 moles) de monocloreto de enxofre foram adicionados em gotas a 20 a 25°C sob agitação. A temperatura foi aumentada para 100°C, e depois, a mistura de reação resultante foi agitada por 3 horas. A taxa de reação observada com análise de CG foi de 95,5%. A solução de reação foi resfriada para 25°C, e água foi adicionada em gotas à mesma, enquanto se prestava atenção na temperatura e, em seguida, o enxofre precipitado foi removido por filtração.
[057] Então, o produto de reação foi extraído com tolueno para,desse modo, obter o produto como uma solução de tolueno marrom pálido contendo pouca quantidade de componente tar. Esta solução de tolueno foi analisada por um método de curva de calibração absoluta HPLC. Como um resultado, foi encontrado que o rendimento resultante de 3,4-dicloro-5-cianoisotiazol foi de 80%.
[058] Em um frasco de recuperação de 25 ml, 57 mg (0,39 mol) dedicloromaleonitrila e 120 mg de N,N-dimetilformamida foram carregados, e 159 mg (1,18 mol) de monocloreto de enxofre foram adicionados em gotas a 20 a 25°C sob agitação. A temperatura foi aumentada para 100°C, e depois, a mistura de reação resultante foi agitada por 6 horas. A solução de reação foi resfriada para 25°C e água foi adicionada em gotas à mesma, enquanto se prestava atenção na temperatura e, em seguida, o enxofre precipitado foi removido por filtração.
[059] Então, o produto de reação foi extraído com tolueno para,desse modo, obter o produto como uma solução de tolueno marrom- pálido contendo pouca quantidade de componente tar.
[060] Como um resultado da análise de GC, foi encontrado que orendimento resultante de 3,4-dicloro-5-cianoisotiazol foi de 92% em termos da percentagem de área de GC.
[061] Em um frasco de quatro gargalos de 100 ml equipadocom um agitador, um condensador de refluxo, e um termômetro, 60,2 g (0,75 mol) de succinonitrila foram carregados. A temperatura foi aumentada para 120°C, e depois, 149,2 g (2,10 moles) de cloro foram introduzidos no mesmo soprando por 16 horas sob agitação. A temperatura da mistura de reação foi resfriada para temperatura ambiente, a solução de reação foi submetida à análise de GC. Como um resultado, foi encontrado que o composto de nitrila representado pela fórmula geral (1) (em que 'n' denota um número inteiro de 0 a 2) é uma mistura de fumaronitrila dicloro, fumaronitrila monocloro, monocloromaleonitrila, dicloromaleonitrila, maleonitrila e fumaronitrila, e a razão da composição do mesmo foi de 9,0 : 5,9 : 5,3 : 5,1 : 1,5 : 1,0.
[062] Esta mistura foi transferida para um frasco de quatrogargalos de 1 L equipado com um agitador, um condensador de refluxo, um termômetro e um funil gotejador, e 180 ml de N,N- dimetilformamida foram carregados ao mesmo e, em seguida, 90 ml (1,5 mol) de monocloreto de enxofre foram adicionados a 20 a 25°C sob agitação. A temperatura foi aumentada para 100°C, e depois, a mistura resultante foi agitada por 9 horas. A solução de reação foi resfriada para 25°C e água foi adicionada em gotas, enquanto se prestava atenção na temperatura e, em seguida, o produto de reação foi extraído com tolueno para, desse modo, obter o produto como uma solução de tolueno marrom contendo pouca quantidade de componente tar.
[063] Esta solução de tolueno foi analisada por um método decurva de calibração absoluta HPLC. Como um resultado, foi encontrado que o rendimento resultante de 3,4-dicloro-5-cianoisotiazol foi de 84% com relação à quantidade teórica do mesmo, calculada a partir da quantidade da succinonitrila Exemplo 8
[064] Em um frasco de quatro gargalos de 50 ml equipado comum agitador, um condensador de refluxo, e um termômetro, 22,0 g (0,27 mol) de succinonitrila foram carregados do mesmo, e a mistura resultante foi agitada usando um agitador magnético, enquanto a temperatura foi sendo aumentada para 120°C, enquanto se prestava suficiente atenção, 65,0g (0,92 mol) de cloro foram introduzidos n frasco soprando por 11 horas. A temperatura foi resfriada para temperatura ambiente, em seguida a mistura resultante de fumaronitrila dicloro, fumaronitrila monocloro, monocloromaleonitrila, dicloromaleonitrila, maleonitrila e fumaronitrila, representado pela fórmula geral (1) (em que 'n' denota um número inteiro de 0 a 2) foi transferida para um frasco de quatro gargalos de 1 L equipado com um agitador, um condensador de refluxo, um termômetro e um funil gotejador. Sob agitação, 140 ml (1,42 mol) de N-metilpirrolidona e 87,8 ml (1,1 mol) de monocloreto de enxofre foram adicionados à mesma a 20 a 25°C.
[065] Após a temperatura ter sido aumentada para 100°C, amistura foi agitada por 6 horas. A solução de reação foi deixada resfriar para 25°C e, em seguida, a solução foi vertida em água com gelo, e o enxofre precipitado resultante foi removido da mesma por filtração. Em seguida, o produto de reação foi extraído com tolueno para, desse modo, obter o produto como uma solução de tolueno marrom contendo pouca quantidade de componente tar. Esta solução de tolueno foi analisada por um método de curva de calibração absoluta HPLC. Como um resultado, foi encontrado que o rendimento resultante de 3,4-dicloro-5-cianoisotiazol foi de 84% com relação à quantidade teórica do mesmo, calculada a partir da quantidade da succinonitrila.
[066] O enxofre subproduzido foi obtido em uma quantidade empeso que foi 0,27 vezes que do produto pretendido. Exemplo Comparativo 1Síntese de 3,4-dicloro-5-cianoisotiazol: processo descrito no
[067] Em um frasco de quatro gargalos de 500 ml carregado comnitrogênio e equipado com um agitador, um condensador de refluxo, um termômetro e um condensador de refluxo 56,6 g (1,15 mol) de cianeto de sódio e 680 ml (8,77 moles) de N,N-dimetilformamida foram carregados, e 83,8 g (1,10 mol) de dissulfeto de carbono foram adicionados em gotas ao mesmo a 20 a 30°C sob agitação. A temperatura foi sendo aumentada para 60°C e, em seguida, a mistura foi agitada por 3 horas. A solução de reação foi resfriada para 25°C e 72,2 g (1,02 mol) de cloro foram introduzidos no frasco soprando e, em seguida, a temperatura foi aumentada para 60°C, e a mistura resultante foi agitada por uma hora. A solução de reação foi resfriada para 5°C e 400 moles de tolueno e 1,000 g de água foram adicionadas à mesma e, em seguida, a solução foi neutralizada com 10% em peso de uma solução aquosa de carbonato de sódio. O enxofre precipitado foi removido por filtração, e o produto foi obtido como uma solução de tolueno preta clara contendo uma grande quantidade de componente tar por separação de líquido.
[068] Esta solução de tolueno foi analisada por um método decurva de calibração absoluta HPLC. Como um resultado, foi encontrado que o conteúdo de 3,4-dicloro-5-cianoisotiazol foi 11,4% em peso e o rendimento foi 53% com relação ao rendimento teórico. O subproduto foi obtido em uma quantidade em peso que foi 2,4 vezes aquela do produto pretendido.Exemplo Comparativo 2(Processo não usando nenhum Solvente Polar Aprótico)
[069] Em um frasco de quatro gargalos de 50 ml equipado comum agitador, um condensador de refluxo e um termômetro, 22,0 g (0,27 mol) de succinonitrila foram carregados, a mistura resultante foi agitada usando um agitador magnético enquanto a temperatura foi sendo aumentada para 120°C. Enquanto se prestava suficiente atenção, 65,0 g (0,92 mol) de cloro foram introduzidos no frasco soprando por 11 horas. A temperatura foi resfriada à temperatura ambiente e, em seguida, a solução de reação resultante foi transferida para um frasco de quatro gargalos de 1 L equipado com um agitador, um condensador de refluxo, um termômetro e um funil de gotejamento. Sob agitação 87,8 ml (1,1 mol) de monocloreto de enxofre foram adicionados ao mesmo a 20 a 25°C.
[070] Em seguida, a temperatura foi aquecida a 100°C, e amistura foi agitada por 6 horas. Entretanto, 3,4-dicloro-5-cianoisotiazol não pôde ser obtido.
[071] Com relação aos detalhes do método de análise de GCmencionado acima, os seguintes documentos podem ser referidos, como desejado:(a): "Shin-Jikkenkagaku Koza (A new course inexperimental chemistry) n° 9 editado por The chemical society of japan, bunseki kagaku (analytical chemistry) II", pp. 60 a 86 (1997), publicado por shingo iizumi, MARUZEN Cc., Ltd. (por exemplo, é possível referir-se à página 66 deste documento, com relação a líquidos para uma fase estacionária a ser usada por uma coluna); e(b): "Jikkenkagaku Koza (course in experimental chemistry) no. 20-1; editado por The chemical society of japan, bunseki kagaku (analytical chemistry)", 5a edição, pp.121 a 129 (2007), publicado por Seishiro Murata, MARUZEN Cc., Ltd. (por exemplo, é possível referir- se às páginas 124 a 125 deste documento, com relação aos métodos de uso específico de uma coluna de separação capilar oca).
[072] Com relação aos detalhes do método de análise de HPLCacima mencionado, os seguintes documentos podem ser referidos, como desejado:(c): "Shin-Jikkenkagaku Koza (A new course in experimental chemistry) n° 9 editado por The chemical society of japan, bunseki kagaku (analytical chemistry) II", pp. 93 a 96 (1997), publicado por shingo iizumi, MARUZEN Cc., Ltd. (por exemplo, é possível referir-se às páginas 93 a 96 com relação a uma combinação de um preenchedor e uma fase móvel a serem usados por uma coluna); e(d): "Jikkenkagaku Koza (course in experimental chemistry) no. 20-1; editado por The chemical society of japan, bunseki kagaku (analytical chemistry)", 5a edição, pp.130 a 151 (2007), publicado por Seishiro Murata, MARUZEN Cc., Ltd. (por exemplo, é possível referir-se às páginas 135 a 137 deste documento, com relação aos métodos específicos e condições para análise de cromatografia de fase reversa). Aplicabilidade Industrial
[073] A presente invenção provê um novo processo industrial paraproduzir 3,4-dicloro-5-cianoisotiazol. De acordo com a presente invenção, é possível usar um composto de nitrila representado pela fórmula geral (1) como uma matéria-prima produzir um 3,4-dicloro-5- cianoisotiazol de alta pureza não contendo nenhum componente tar com um alto rendimento em uma escala industrial, sem usar uma matéria-prima tendo uma alta toxicidade, um catalisador oneroso ou um metal de transição, ou um reator especialmente projetado por uma operação simples sob uma moderada condição, enquanto suprime subprodução de restos. Adicionalmente, uma vez que restos prejudiciais derivados de um catalisador ou um metal de transição não são emitidos neste processo, é fácil tratar restos resultantes e, consequentemente, o valor de utilidade ambientalmente amigável do mesmo é alto.
Claims (11)
1. Processo para produzir 3,4-dicloro-5-cianoisotiazol representado por uma fórmula geral (3):Fórmula Química 13o processo, sendo caracterizado pelo fato de que compreende:reagir um composto de nitrila representado pela fórmula geral (1):(em que "n" denota um número inteiro de 0 a 2),com cloreto de enxofre representado pela fórmula geral (2):Fórmula Química 12SmCl2 (2)(em que "m" representa um número inteiro de 1 a 2), ou uma mistura do mesmo em uma solvente polar aprótico.
2. Processo para produzir 3,4-dicloro-5-cianoisotiazol de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o composto de nitrila é um composto de nitrila da fórmula geral (1) em que "n" é 0.
3. Processo para produzir 3,4-dicloro-5-cianoisotiazol de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o composto de nitrila é um composto de nitrila representado pela fórmula geral (1) em que "n" é 1.
4. Processo para produzir 3,4-dicloro-5-cianoisotiazol de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o composto de nitrila é um composto de nitrila representado pela fórmula geral (1) em que "n" é 2.
5. Processo para produzir 3,4-dicloro-5-cianoisotiazol de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o composto de nitrila é uma mistura de um composto de nitrila representado pela fórmula geral (1) em que "n" é 0 a 2.
6. Processo para produzir 3,4-dicloro-5-cianoisotiazol de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que o solvente polar aprótico é um solvente polar aprótico a base de amida ou um solvente polar aprótico a base de éster de carbonato.
7. Processo para produzir 3,4-dicloro-5-cianoisotiazol de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que o solvente polar aprótico é dimetilformamida, dimetil- acetamida, dietil-acetamida, N-metilpirrolidona, tetrametilureia, triamida hexametilfosfórico, carbonato de etileno, ou carbonato de propileno, ou uma mistura de solventes dos mesmos.
8. Processo para produzir 3,4-dicloro-5-cianoisotiazol de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que o solvente polar aprótico é dimetilformamida, dimetil- acetamida, dietil-acetamida, N-metilpirroli-dona, tetrametil-ureia, ou uma mistura de solventes dos mesmos.
9. Processo para produzir 3,4-dicloro-5-cianoisotiazol de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de que o cloreto de enxofre é representado por uma fórmula geral (2), em que "m" é 1 ou 2, ou uma mistura dos mesmos é preparada em um sistema de reação.
10. Processo para produzir 3,4-dicloro-5-cianoisotiazol de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de que o cloreto de enxofre representado por uma fórmula geral (2), é monocloreto de enxofre representado por uma fórmula geral em que "m" é 2.
11. Processo para produzir 3,4-dicloro-5-cianoisotiazol de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 e 3 a 10, caracterizado pelo fato de que o composto de nitrila representado por uma fórmula geral (1):(em que "n" é 1 ou 2), é produzido por clorinação de succinonitrila representada por uma fórmula geral (4):
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