CA1097656A - Procede de purification du mercaptobenzothiazole - Google Patents

Procede de purification du mercaptobenzothiazole

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CA1097656A
CA1097656A CA306,303A CA306303A CA1097656A CA 1097656 A CA1097656 A CA 1097656A CA 306303 A CA306303 A CA 306303A CA 1097656 A CA1097656 A CA 1097656A
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CA
Canada
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mercaptobenzothiazole
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mercury
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CA306,303A
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Rene Rhode
Michel Alicot
Adrien Tignol
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Produits Chimiques Ugine Kuhlmann
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Produits Chimiques Ugine Kuhlmann
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07DHETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D277/00Heterocyclic compounds containing 1,3-thiazole or hydrogenated 1,3-thiazole rings
    • C07D277/60Heterocyclic compounds containing 1,3-thiazole or hydrogenated 1,3-thiazole rings condensed with carbocyclic rings or ring systems
    • C07D277/62Benzothiazoles
    • C07D277/68Benzothiazoles with hetero atoms or with carbon atoms having three bonds to hetero atoms with at the most one bond to halogen, e.g. ester or nitrile radicals, directly attached in position 2
    • C07D277/70Sulfur atoms
    • C07D277/722-Mercaptobenzothiazole

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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Abstract

Procédé pour la purification du mercaptobenzothiazole préparé suivant les procédés connus, caractérisé en ce que le produit brut est traité par le tétrachlorure de carbone ou le tétrachloro-1,1,2,2 éthylène. On obtient ainsi du mercaptobenzothiazole avec un haut rendement et dans un grand état de pureté, au moyen d'une technologie simplifiée. Grâce à ce procédé les produits intermédiaires et matières premières n'ayant pas réagi sont aisément recyclables, les sous-produits peuvent être sépa rés sans difficulté. D'autre part, en raison de l'absence d'utilisation d'eau, les problèmes de traitements d'effluents sont supprimés.

Description

10"7656 L'invention concerne un proc~d~ de purification du mer-captobenzothiazole. ~-Le mercaptobenzothiazole est connu dans l'industrie de transformatio~ des élastomères pour son utilisation comme accélé- -rateur de vulcanisation. Il est également une matière première importante dans la synthèse d'accélérateurs de vulcanisation plus -i-perfectionnés adaptés aux problèmes particuliers que posent la fabrication d'articles aussi différents que par exemple, les pneumatiques, les câbles électriques, les semelles de chaussures, ~ -les joints d'isolation. Il entre aussi pour une large part dans la synthèse de composés phytosanitaires. ~"
La plupart des procédés de fabrication connus font ap-pel à la réaction, en proportions appropriées, à haute tempéra- ~ ;
ture et haute pression, de l'aniline, du soufre et du sulfure de ;
carbone. D'autres font appel, soit à la réaction de la thiocar-banilide, du sulfure de carbone et du soufre (brevet U.S. No. ~
17129~8 du 14.5.1929), soit à la réaction de l'orthochlornitro- -- ;' benzène, de l'hydrogéné sulfuré ou d'un sulfure alcalin et du sul-fure de carbone (brevet U.S. No. 1960205 du 22.5.1934 brevet 20 polonais No. 86988 du 15.12.1976); soit encore à la réaction du benzothiazole et du soufre (brevet allemand No. 2551060 du 26.5.
1976). Le produit de réaction obtenu dans de telles conditions n'est jamais directement utilisable tel quel. Il contient, en effet, des matières premières n'ayant pas réagi, par exemple de l'aniline, etc..., des sous-produits et intermédiaires tels que le benzothiazole, l'anilinobenzothiazole. Une purification soi-gneuse du produit brut de réaction est nécessaire.
De nombreux procédés de purification ont été proposés à ce jour. Ils font appel fondamentalement à deux techniques qui diffèrent principalement par les concentrations, l'ordre d'emploi, la nature des réactifs préconisés, les temperatures de traite-ment.
~: .
lQ9~i56 Le schéma de principe de la première technique est le suivant: r - solubilisatlon du produit de réaction en milieu alcalin (hydro-xyde d'ammonium, hydroxyde de sodium, chaux), précédé ou non d'un traitement en milieu acide minéral, - séparation des impuretés insolubles par filtration, - séparation des impuretés solubles après leur insolubilisation par oxydation et/ou extraction à l'aide d'un solvant, - précipitation du mercaptobenzothiazole par action d'un acide 10 minéral Les brevets U.S. 1.631.871, 2.~58.864, 2.730.528 et 3.818.025 et le brevet fran,cais 2.135.807 illustrent l'applica-tion en totalité ou en partie d'un tel processus.
Dans l'autre technique, les impuretés sont extraites par traitement du produit de réaction par le sulfure de carbone ou une émulsion de sulfure de carbone et d'eau.
Les brevets U.S. 2.090.233, 3.030.373 et 3.031.073 illustrent ce mode de réalisation.
Bien qu'ils soient actuellement exploités industrielle-20 ment, ces procédés ne sont pas satisfaisants et présentent cha-cun, en totalité ou en partie, les inconvénients suivants:
- récupération difficile des matières premières n'ayant pas réa-gi et que l'on a le plus grand intérêt économique à recycler (aniline tout particulièrement).
- nécesslté d'opérer à des concentrations peu élevées pour favo-riser la précipitation des impuretés, avec pour conséquence des appareillages de grandes dimensions.
- pertes, par dé~radation chimique, du mercaptobenzothiazole au cours des réactions d'oxydation destinées à insolubiliser les 30 impuretés solubles en milieu alcalin.
- pertes, par solubilisation dans le sulfure de carbone, du mer-captobenzothia~ole ou recyclage inévitable d'une partie des i~-puretés si la quantité de sulfure de carbone est limitée.
- 2 - ~
1097~;S6 - enfin, et c'est peut-être l'inconvénient majeur de ces procedés, l'obligation d'avoir à traiter avant leur rejet de grands volu-mes d'effluents aqueux contenant de fortes charges polluantes.
Ces traitements sont difficiles et coûteux. Les processus d'oxy-dation généralement appliqués ne conduisent pas aux molécules sim~
ples souhaitées d'azote, de gaz carbonique et d'anhydride sulfu-reux mais à un taux non acceptable de molécules solubles qui ne sc~t dégradées que par un traitement biologique complémentaire aggravant lourdement le coût des unités de production.
Or, il a été trouvé, dans les services de la demanderes-se, que l'on peut, à partir du produit brut résultant des procé- ~ ' dés connus, obtenir du mercaptobenzothiazole avec un haut rende-ment et dans un grand état de pureté, au moyen d'une technolo-gie simplifiée. Grâce à ce procédé les produits intermédiaires et matières premières n'ayant pas réagi sont aisément recycla-bles, les sous-produits peuvent être séparés sans difficulté.
D'autre part, en raison de l'absence d'utilisation d'eau, les p~-blèmes de traitement d'effluents sont supprimés.
Le procédé selon l'invention pour la purification du mercaptobenzothiazole est caractérisé en ce que le produit brut obtenu suivant les procédés connus est traité par le tétrachloru- ~ ;
re de carbone ou le tétrachloro-1,1,2,2 éthylène (C12 C = C C12) avec ou sans distillation préalable des produits volatils.
Lorsque le procédé de purification est appliqué sur le produit brut séparé des produits volatils (tels que l'aniline et le benzothiazole, recyclables après récupération), dans une pre-mière phase la séparation des produits volatils peut être réali-sée par une distillation dans un large intervalle de température (100 à 300~C).
En raison des risques de décomposition thermique du mercaptobenzothiazole, il est préférable que cette température soit inférieure à 220~C, l'intervalle de choix étant de 100 à

' lQ97656 150~C. On utilise avantageusement un évaporateur racleur à film mince qui permet de récupérer le produit solide sous forme pul-vérulente. Le vide qu'il est nécessaire de maintenir dans l'ap-pareillage est fonction de la température choisie: il est géné-ralement compris entre 10 et 200 millimètres de mercure.
Dans une deuxième phase, le mercaptobenzothiazole brut à purifier, obtenu après distillation, est mis en suspension dans le tétrachlorure de carbone ou le tétrachloro-1,1,2,2 éthyl-ène.
10Lorsque le procédé de purification est appliqué sans séparation préalable des produits volatils, le produit brut de ;
réaction est directement mis en suspension dans le tétrachlorure de carbone ou le tétrachloro-1,1,2,2 éthylène. La récupération ;~
des produits recyclables est effectuée dans ce cas par distilla-tion de la phase solvant obtenue après séparation du mercapto-benzothiazole purifié insolubilisé.
Dans tous les cas, pour des raisons d'économie, on pré-fère limiter la concentration du produit solide en suspension dans le solvant à une valeur comprise entre 200 et 400 grammes par litre. La dissolution des impuretés est d'autant plus facile que le produit à purifier est plus finement divisé. Tout moyen connu permet de réaliser aisément cette condition.
Le traitement selon l'invention peut être effectué dans un large intervalle de températures:
- de 0~C à 77~C, température d'ébullition du tétrachlorure de carbone à la pression de 760 mm de mercure, préférentiellement dans l'intervalle de 10~C à 50~C.
- de 0~C à 121~C, température d'ébullition du tétrachloro-1,1,2,2 éthylène à la pression de 760 mm de mercure, préférentiellement dans l'intervalle de 10~C à 80~C.
Effectuer le traitement à des températures inférieures ou supérieures aux intervalles préferentiels précités ne nuit ~as ''' 1~C~7656 à l'invention, mais est sans intérêt particulier et peut compli-quer inutilement l'appareillage.
La récupération finale du mercaptobenzothiazole est faite par tout moyen connu de filtration et séchage. La solution issue de la filtration est ~oumise à une distillation de manière à récupérer le tétrachlorure ou le tétrachloro-1,1,2,2 éthylène et à séparer les produits à recycler en totalité ou en partie.
Les exemples suivants illustrent l'invention sans la limiter. -10 EXEMPLE 1 ;
On prélève, à la température de 180~C, à la sortie d'un réacteur de synthèse de mercaptobenzothiazole et après dégazage de l'hydrogène sulfuré, 1 000 grammes de produit de réaction de l'aniline, du sou~re et du sulfure de carbone, dont la composi-tion est la suivante: '~
mercaptobenzothiazole 83,5%
aniline 3,2%
benzothiazole 2 %
sous-produits divers 11,3%
Ce produit est introduit dans un évaporateur racleur dan~ lequel on établit une température de 130~C et un vide de 15 millimètres de mercure.
Les matières volatiles distillent et par condensation on recueille 54 grammes d'une huile jaune clair titrant 57,3% en aniline et 35,2% en benzothiazole.
Le produit solide, extrait de l'évaporateur, broyé, est mis en suspension dans 2 300 ml detétrachlorure de carbone, à la température de 25~C. Après une heure d'agitation, on filtre la suspension, lave avec deux fois 300 ml de tétrachlorure de car-bone, essore et sèche.
On obtient 836,5 grammes d'un produit de couleur jaune clair, titrant 99% en mercaptobenzothiazole et de point de fusion ~og76s6 non corrigé 177-180~C. Le rendement de la purification est de 99,2%.
La fraction contenant l'aniline et le benzothiazole est recyclable dans le réacteur de synthèse sans autre traite-ment. La solution de tétrachlorure de carbone contenant les sous-produits est distillée de manière à récupérer le solvant recyclable. Une fraction non distillable d'un poids de 109 gram-mes est recueillie elle peut être recyclée dans la fabrication du mercaptobenzothiazole.
Le mercaptobenzothiazole soumis à purification est in- ;
différemment le produit brut obtenu suivant l'un quelconque des procédés connus pour sa préparation, on peut citer entre autre '~
celui du brevet US 1.631.871.

On opère comme à l'exemple 1 mais en utilisant la té-trachloro-1,1,2,2 éthylène. Les résultats sont identiques. Le mercaptobenzothiazole soumis à purification est indifféremment le produit brut obtenu suivant l'un quelconque des procédés connus pour sa préparation.

On prélève à 200UC, à la sortie d'un réacteur de syn-thèse du mercaptobenzothiazole, 1 000 grammes de produit de ré-action de l'aniline, du soufre et du sulfure de carbone, dont la composition est la suivante:
mercaptobenzothiazole 83,5%
aniline 3,2%
benzothiazole 2 %
sou~-produits divers 11,3%
Ce produit est introduit sous agitation en 30 minutes environ dans 2 000 ml de tétrachloro-1,1,2,2 éthylène maintenu par refroidissement à la température de 20 à 25~C.
Après une heure d'agitation, on filtre la suspension de 10"7~;56 mercaptobenzothiazole, lave avec 2 à 3 fois 300 ml de tétrachlo- -ro-1,1,2,2 éthylène, essore et sèche. On obtient 827 grammes de produit de couleur jaune clair, titrant 98,5% en mercaptobenzo~
thiazole de point de fusion non corrigé 177-180~C. Le rendement de purification est de 97,5%.
A partir de la phase solvant récupérée à la filtration, on obtient par distillation 50 ~rammes d'un mélange d'aniline et de benzothiazole recyclables.

On opère comme à l'exemple 3 mais en remplaçant le té-trachloro-1,1,2,2 éthylène par le tétrachlorure de carbone. Les résultats sont identiques.

Claims (10)

Les réalisations de l'invention, au sujet desquelles un droit exclusif de propriété ou de privilège est revendiqué, sont définies comme il suit:-
1. Procédé pour la purification du mercaptobenzothiazole à partir du produit brut caractérisé en ce que le produit brut est traité par un composé choisi parmi le tétrachlorure de carbo-ne et le tétrachloro-1,1,2,2 éthylène.
2. Procédé selon la revendication 1 dans lequel le produit brut est traité par ledit composé sans séparation préalable des matières volatiles.
3. Procédé selon la revendication 1 dans lequel le produit brut est traité par ledit composé après séparation préalable des matières volatiles par distillation sous pression réduite.
4. Procédé selon la revendication 3 dans lequel la distil-lation est effectuée à une température inférieure à 220?C sous 10 à 200 millimètres de mercure.
5. Procédé selon les revendications 1, 2 et 3 caractérisé
en ce que le produit brut est mis en suspension dans ledit com-posé à une température égale ou inférieure à la température d'é-bullition du solvant.
6. Procédé selon les revendications 1, 2 et 3 caractérisé
en ce que le mercaptobenzothiazole purifié, insolubilisé dans ledit composé est séparé par des moyens physiques.
7. Procédé selon les revendications 1, 2 et 3 caractérisé
en ce que la phase solvant obtenue après séparation du mercapto-benzothiazole purifié est distillée de manière à pouvoir récupé-rer ledit composé.
8. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que la concentration du produit brut dans ledit composé est comprise entre 200 et 400 grammes par litre.
9. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ledit composé est constitué par le tétrachlorure de car-bone et que le traitement est effectué à une température variant entre 0°C et 77°C à la pression de 760 mm de mercure.
10. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ledit composé est constitué par le tétrachloro-1,1,2,2 éthylène et que le traitement est effectué à une température va-riant entre 0°C et 121°C à la pression de 760 mm de mercure.
CA306,303A 1977-07-12 1978-06-27 Procede de purification du mercaptobenzothiazole Expired CA1097656A (fr)

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