CN1388124A - 制备2-烷基-4-异噻唑啉-3-酮的方法 - Google Patents
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Abstract
氯化试剂与式(I)所示化合物或式(II)化合物在溶剂中反应,在该溶剂中氯化氢是不溶的或具有低的溶解度,制备2-烷基-4-异噻唑啉-3-酮。式中R表示C1-8烷基或芳烷基。
Description
本发明涉及作为工业消毒剂的2-烷基-4-异噻唑啉-3-酮的制备方法。
已作为工业消毒剂的异噻唑啉-3-酮是2-烷基-4-异噻唑啉-3-酮和5-氯-2-烷基-4-异噻唑啉-3-酮的混合物。然而,随着最近出现的与5-氯-2-烷基-4-异噻唑啉-3-酮有关的诱变性问题,需要其中5-氯-2-烷基-4-异噻唑啉-3-酮的含量低或不含该化合物的2-烷基-4-异噻唑啉-3-酮。
已经发现许多制备2-烷基-4-异噻唑啉-3-酮的方法。例如,象在USP3,849,430和EP 95907中所提出的,在已酸乙酯溶剂中将N-烷基-3-巯基丙酰胺进行氯化,得到2-烷基-4-异噻唑啉-3-酮和5-氯-2-烷基-4-异噻唑啉-3-酮的混合物。但是,该处提出的制备方法并没有提供减少5-氯-2-烷基-4-异噻唑啉-3-酮的含量的任何手段。
在EP 0 437 354中提出的方法是用无水氨只对存在于2-烷基-4-异噻唑啉-3-酮盐酸盐和5-氯-2-烷基-4-异噻唑啉-3-酮盐酸盐的混合物中的5-氯-2-烷基-4-异噻唑啉-3-酮进行中和反应而以相对较高纯度分离出2-烷基-4-异噻唑啉-3-酮的方法。但是,该制备方法程序繁杂,并且引起诱变性的5-氯-2-烷基-4-异噻唑啉-3-酮的含量如前。此外,在试图除去5-氯-2-烷基-4-异噻唑啉-3-酮的操作中损失相当大量的2-烷基-4-异噻唑啉-3-酮。
还有,EP0678510提出一种方法,即在有机溶剂中加热2-烷基-4-异噻唑啉-3-酮盐酸盐和5-氯-2-烷基-4-异噻唑啉-3-酮盐酸盐的混合物。利用2-烷基-4-异噻唑啉-3-酮盐酸盐和5-氯-2-烷基-4-异噻唑啉-3-酮盐酸盐在有机溶剂中溶解度的差别,使2-烷基-4-异噻唑啉-3-酮盐酸盐得到精制,但是,仍和以前一样保留了足以引起诱变性的5-氯-2-烷基-4-异噻唑啉-3-酮的含量,并且仍然不可避免地要损失2-烷基-4-异噻唑啉-3-酮。
如上所述,所有现有技术都是通过将被5-氯-2-烷基-4-异噻唑啉-3-酮污染的混合物进行纯化而得到2-烷基-4-异噻唑啉-3-酮,而不是优选地制备所需要的2-烷基-4-异噻唑啉-3-酮。
然而,要通过精制进程完全除去5-氯-2-烷基-4-异噻唑啉-3-酮仍是困难的,并且不可避免地要损失一些2-烷基-4-异噻唑啉-3-酮。此外,由于增加了精制过程,使得制备过程更为复杂。因此,为了以工业上有利的方式得到高纯度的2-烷基-4-异噻唑啉-3-酮,有利的手段是在制备阶段尽最大可能抑制5-氯-2-烷基-4-异噻唑啉-3-酮的生成,并且减少由于纯化过程造成的2-烷基-4-异噻唑啉-3-酮的损失。
由上述情况看出,本发明的目的是提供一种方法,使得通过工业上简单的方法、以有利的产量得到高纯度的2-烷基-4-异噻唑啉-3-酮,并且使得该产品不含有或者在不引起诱变性的足够低的水平上含有5-氯-2-烷基-4-异噻唑啉-3-酮。
通过检验,本发明人研究出一种制备2-烷基-4-异噻唑啉-3-酮的方法,其中5-氯-2-烷基-4-异噻唑啉-3-酮的生成大大减少,其结果说明了一件意想不到的事实,即生成2-烷基-4-异噻唑啉-3-酮和5-氯-2-烷基-4-异噻唑啉-3-酮的选择性显著地随着在反应中所用的溶剂类型而变化。具体说,反应中所用溶剂中氯化氢的溶解度和2-烷基-4-异噻唑啉-3-酮相对于5-氯-2-烷基-4-异噻唑啉-3-酮的生成比率之间的相互关系已被发现,这导致本发明的完成。
式中R具有前述式(III)中所给的定义,在一种溶剂(在其中氯化氢是不溶的或具有低的溶解度)中与氯化试剂反应,所用比率是每摩尔式(I)化合物对2当量氯化试剂或每摩尔式(II)化合物对3摩尔当量氯化试剂。
式(I)、(II)和(III)中R基团代表C1-8烷基或芳烷基。工业上优选甲基或正辛基。
前述溶剂优选应是对式(I)、(II)和(III)化合物以及氯化试剂是惰性的。惰性是指该溶剂不与式(I)、(II)、(III)化合物或氯化试剂反应。
此外,上述溶剂优选应当是氯化氢在其中不溶解或具有低溶解度的那些。更具体讲,在常温常压下的优选溶剂中氯化氢的溶解度优选地应是摩尔份数0.04或更少,更优选0.03或更少,再更优选0.02或更少。
前述溶剂优选应选自有机溶剂,尤其是卤代脂肪烃、卤代芳香烃和脂肪烃。该溶剂优选是二氯甲烷、二氯乙烷、三氯乙烷、四氯乙烷、氯仿、四氯化碳、一氯苯、二氯苯、戊烷、己烷、环己烷、庚烷和辛烷。
在实施本发明时,更优选将式(I)或式(II)化合物与氯化试剂反应生成的式(II)的盐酸盐分离,并用溶剂(其不与该盐发生反应,并且该盐在其中的溶解度低)洗涤所述盐。
(式中R具有前述式(III)中的相同定义)
与氯化试剂在溶剂(其中氯化氢是不溶的,或具有低的溶解度)中反应,所用氯化试剂的比率是2摩尔当量氯化试剂/每摩尔式(I)化合物或3摩尔当量氯化试剂/每摩尔式(II)化合物,所以实际上没有5-氯-2-烷基-4-异噻唑啉-3-酮(-种诱变性物质)存在,而且2-烷基-4-异噻唑啉-3-酮可以高选择性制得。
还有,因为可以选择性地得到2-烷基-4-异噻唑啉-3-酮,就不需要象上述传统方法中那样重复纯化过程,因而导致一种很经济的制备方法,同时使精制步骤中的产量损失减至最小。
上述效果可以通过使用这样一种溶剂获得,在该溶剂中,在常温常压条件下氯化氢的溶解度按摩尔份数是0.04以下。
通过使用对式(I)、(II)、(III)化合物和氯化试剂都呈惰性的溶剂,可以有效地减少副产物的生成。
此外,通过除去由式(I)或(II)化合物与氯化试剂反应生成的式(III)化合物的盐酸盐,并且然后增加用一种溶剂(在其中该盐酸盐具有低的溶解度,并且其不与该盐酸盐发生反应)洗涤该盐酸盐的过程,便可以制备高纯度的2-烷基-4-异噻唑啉-3-酮。
详细解释优选的实施方案。具体地说,制备通式(III)所示的2-烷基-4-异噻唑啉-3-酮的方法,(式中R表示C1-8烷基或芳烷基),其特征在于式(I)所示的化合物(式中R具有上述式(III)中相同的定义),或式(II)所示的化合物
(式中R具有与上述式(III)中相同的定义),在一种溶剂中与氯化试剂反应,在该溶剂中氯化氢是不溶的,或者具有低的溶解度。
对于本发明中所用的式(I)或(II)表示的化合物的合成方法,这里没有具体限制。例如,式(I)和式(II)化合物可以由相应的烷基酯通过用烷基或芳烷基胺在惰性有机溶剂或不使用任何溶剂的情况下进行酰胺化反应而容易地制得。式(I)或式(II)所示化合物可以通过重结晶或蒸馏进行精制,然后用于本反应中,或者,如果胺的残留量减至最少,则可将粗产品适当地用于本反应中。
对于本反应中使用的氯化试剂没有特别的限制。例如,可以使用氯气、磺酰氯等,但工业上最希望使用氯气。由于如果使用过量的氯化试剂则很容易生成5-氯-2-烷基-4-异噻唑啉-3-酮,所以应当仅仅按照2摩尔当量氯化试剂/每摩尔式(I)化合物以及3摩尔当量氯化试剂/每摩尔式(II)化合物的比率使用氯化试剂。具体地,如在下面式(IV)和式(V)中所示,当使用式(I)化合物时,应使用1.8至2.5摩尔,优选1.9至2.2摩尔,更优选2.0至2.1摩尔(氯化试剂),而当使用式(II)化合物时,应使用2.8至3.5摩尔,优选2.9至3.2摩尔,更优选3.0至3.1摩尔(氯化试剂)。
本发明所用的溶剂应当是这样的:在其中氯化氢是不溶的,或者具有低的溶解度。氯化氢的溶解度按摩尔份数优选应在0.04以下。摩尔份数值较小表示在溶剂中氯化氢的溶解度较低。5-氯-2-烷基-4-异噻唑啉-3-酮的生成可以通过低份数值加以抑制。希望用的溶剂包括卤代脂肪烃、卤代芳香烃和脂肪烃类。实例包括二氯甲烷(0.013(1atm,298.15K,下同))、二氯乙烷(0.038)、三氯乙烷(0.031)、四氯乙烷(0.025)、氯仿(0.022)、四氯化碳(0.013)、一氯苯(0.0312)、二氯苯(0.022)、戊烷(0.005)、环己烷(0.015)、己烷(0.011)、庚烷(0.015)和辛烷(0.016)。二氯甲烷、二氯乙烷、三氯乙烷、四氯乙烷、氯仿、四氯化碳和一氯苯应是优选的。此外,包括由选自上述一组的两种或多种溶剂组成的混合溶剂也可以使用。
对于溶剂的用量没有具体限制,但希望是式(I)或(II)化合物用量的2至10倍,并且优选3至5倍。反应可以在低于所用溶剂沸点的任何温度下进行。如在上述式(IV)和式(V)中所示,反应过程中产生氯化氢气体。一些生成的氯化氢气体与异噻唑啉-3-酮形成盐酸盐,一些溶解在溶剂中,一些从反应体系中释放出来。需要时,溶剂中的氯化氢可通过加热、用氮气置换或置于真空条件下等方法除去。
如上所述,5-氯-2-烷基-4-异噻唑啉-3-酮的产生可以通过本发明加以抑制,而2-烷基-4-异噻唑啉-3-酮可以选择性地得到,但存在于反应混合物中的少量5-氯-2-烷基-4-异噻唑啉-3-酮应当通过过滤反应中生成的2-烷基-4-异噻唑啉-3-酮盐酸盐而加以去除,然后该盐酸盐用任意溶剂(在其中该盐具有低溶解度,并且该盐与其不发生反应)洗涤。即使增加了这一纯化步骤,2-烷基-4-异噻唑啉-3-酮的损失也是很少量的。
通过将2-烷基-4-异噻唑啉-3-酮的盐酸盐分散于水中、用碱中和、用惰性有机溶剂萃取以及去除溶剂可将其转变为2-烷基-4-异噻唑啉-3-酮。对于在中和步骤中所用碱的种类没有具体限制。其中,从容易处理和经济方面来说,优选无机碱,例如碳酸钠。对于中和作用中所用的温度没有具体限制,但优选低于50℃,因为它可以降低产品的颜色。
以这种方法得到的2-烷基-4-异噻唑啉-3-酮基本上不含有5-氯-2-烷基-4-异噻唑啉-3-酮,或者含量低于0.5%,并且产物是不引起诱变性的非常纯的产品。
实施例1
将120g(0.508mol)N,N’-二甲基-3,3’-二硫代丙酰胺和480ml二氯甲烷装入带有搅拌器、氯气导入管、温度计和配有氯化钙凝结器的冷凝器的2升四口烧瓶中。在3小时15分钟期间内将108g(1.523mol)氯气引入到在39-41℃温度下的溶液中,然后在室温下搅拌过液。减压抽滤出沉淀的晶体,用二氯甲烷洗涤。将晶体分散于400ml水中,并用碳酸钠中和到pH7。用二氯甲烷萃取溶液,除去溶剂,得到90.12g(77%收率)2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮浅棕色固体。
实施例2
按实施例1的相同条件进行反应,但使用环己烷(摩尔份数0.015,latm,298,15k)作为溶剂,如表1所示,得到2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮,产率70%。
实施例3
按实施例1的相同条件进行反应,但使用氯仿作为反应溶剂并用于洗涤盐酸盐,得到2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮,产率75%。
实施例4
按实施例1的相同条件进行反应,但使用N,N’-二正辛基-3,3’-二硫代丙酰胺作为原料,并用二氯甲烷作为反应溶剂、用一氯苯洗涤盐酸盐,得到2-正辛基-4-异噻唑啉-3-酮,产率71%。
实施例5
按实施例4相同条件进行反应,但使用一氯苯作为反应溶剂,得到2-正辛基-4-异噻唑啉-3-酮,产率71%。
实施例6
按实施例4相同条件进行反应,但使用一氯苯和二氯苯的混合物作为反应溶剂,得到2-正辛基-4-异噻唑啉-3-酮,产率70%。
实施例7
按实施例1相同条件进行反应,但使用N,N’-二苄基-3,3’-二硫代丙酰胺作为原料,用一氯苯作为反应溶剂和洗涤盐酸盐的溶剂,得到2-苄基-4-异噻唑啉-3-酮,产率70%。
对照实施例
按实施例1相同条件进行反应,但使用乙酸乙酯作为溶剂,得到2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮,产率51%。
[表1]
R | 反应中使用的溶剂 | 洗涤盐酸盐用溶剂 | |
实施例1 | 甲基 | 二氯甲烷(0.013) | 二氯甲烷 |
实施例2 | 甲基 | 环己烷(0.015) | 二氯甲烷 |
实施例3 | 甲基 | 氯仿(0.022) | 氯仿 |
实施例4 | 正辛基 | 二氯甲烷(0.013) | 一氯苯 |
实施例5 | 正辛基 | 一氯苯(0.0312) | 一氯苯 |
实施例6 | 正辛基 | 一氯苯和二氯甲烷混合溶剂(0.025) | 一氯苯 |
实施例7 | 苄基 | 一氯苯(0.312) | 一氯苯 |
对照实施例 | 甲基 | 乙酸乙酯(0.240) | 乙酸乙酯 |
表中“反应中使用的溶剂”栏内括号中的数字表示在常温常压下氯化氢溶解度的摩尔份数。在实施例1至7和对照实施例中得到的晶体的纯度是由高效液相色谱法分析的,并进行诱变性(Ames)测试。表2列出该结果。“+”表示对基质有明确的不良效果,而“-”表示没有不良效果。
[表2]
2-烷基-4-异噻唑啉-3-酮(%) | 5-氯-2-烷基-4-异噻唑啉-3-酮(%) | Ames测试 | |
实施例1 | >99.9 | <0.1 | - |
实施例2 | >99.5 | <0.5 | - |
实施例3 | >99.0 | <1.0 | - |
实施例4 | >99.9 | <0.1 | - |
实施例5 | >99.9 | <0.1 | - |
实施例6 | >99.9 | <0.1 | - |
实施例7 | >99.9 | <0.1 | - |
对照实施例 | 47 | 53 | + |
如表2所指出的,按照本发明制备2-烷基-4-异噻唑啉-3-酮的方法制备具有很高选择性和实际上不含诱变性物质5-氯-2-烷基-4-异噻唑啉-3-酮的2-烷基-4-异噻唑啉-3-酮。此外,Ames测试结果在所有实施例中都是阴性的。
在实施例中,2-烷基-4-异噻唑啉-3-酮的盐酸盐进行过滤,并用溶剂洗涤,但由于反应以高选择性进行,不洗涤盐酸盐也能得到具有足够纯度的2-烷基-4-异噻唑啉-3-酮。
此外,JPA No.11(1999)-369205的所有内容引入本说明作为参考。
Claims (19)
2.权利要求1所述的制备2-烷基-4-异噻唑啉-3-酮的方法,其中所述溶剂是一种有机溶剂。
3.权利要求2所述的制备2-烷基-4-异噻唑啉-3-酮的方法,其中所述有机溶剂选自卤代脂肪烃,卤代芳香烃,和脂肪烃。
4.权利要求3所述的制备2-烷基-4-异噻唑啉-3-酮的方法,其中所述溶剂选自下述中至少一种:二氯甲烷,二氯乙烷,三氯乙烷,四氯乙烷,氯仿,四氯化碳,一氯苯,二氯苯,戊烷,己烷,环己烷,庚烷,辛烷。
5.权利要求1所述的制备2-烷基-4-异噻唑啉-3-酮的方法,其中所述溶剂对式(I)、(II)、(III)的化合物和氯化试剂是惰性的。
6.权利要求5所述的制备2-烷基-4-异噻唑啉-3-酮的方法,其中所述溶剂是一种有机溶剂。
7.权利要求6所述的制备2-烷基-4-异噻唑啉-3-酮的方法,其中所述有机溶剂选自卤代脂肪烃,卤代芳香烃,和脂肪烃。
8.权利要求7所述的制备2-烷基-4-异噻唑啉-3-酮的方法,其中所述溶剂选自下述中至少一种:二氯甲烷,二氯乙烷,三氯乙烷,四氯乙烷,氯仿,四氯化碳,一氯苯,二氯苯,戊烷,己烷,环己烷,庚烷,辛烷。
9.权利要求1所述的制备2-烷基-4-异噻唑啉-3-酮的方法,其中在常温常压下氯化氢在所述溶剂中的溶解度以摩尔份数计小于0.04。
10.权利要求9所述的制备2-烷基-4-异噻唑啉-3-酮的方法,其中所述溶剂是有机溶剂。
11.权利要求10所述的制备2-烷基-4-异噻唑啉-3-酮的方法,其中所述有机溶剂选自卤代脂肪烃,卤代芳香烃,和脂肪烃。
12.权利要求11所述的制备2-烷基-4-异噻唑啉-3-酮的方法,其中所述溶剂选自下述中至少一种:二氯甲烷,二氯乙烷,三氯乙烷,四氯乙烷,氯仿,四氯化碳,一氯苯,二氯苯,戊烷,己烷,环己烷,庚烷,辛烷。
13.权利要求1所述的制备2-烷基-4-异噻唑啉-3-酮的方法,其中所述溶剂对式(I)、(II)、(III)化合物和氯化试剂是惰性的,并且氯化氢在常温常压下在其中的溶解度以摩尔份数计小于0.04。
14.权利要求13所述的制备2-烷基-4-异噻唑啉-3-酮的方法,其中所述溶剂是一种有机溶剂。
15.权利要求14所述的制备2-烷基-4-异噻唑啉-3-酮的方法,其中所述有机溶剂选自卤代脂肪烃,卤代芳香烃,和脂肪烃。
16.权利要求15所述的制备2-烷基-4-异噻唑啉-3-酮的方法,其中所述溶剂选自下述中至少一种:二氯甲烷,二氯乙烷,三氯乙烷,四氯乙烷,氯仿,四氯化碳,一氯苯,二氯苯,戊烷,己烷,环己烷,庚烷,辛烷。
17.权利要求1至16之一所述的制备2-烷基-4-异噻唑啉-3-酮的方法,其中所述R表示甲基。
18.权利要求1至16之一所述的制备2-烷基-4-异噻唑啉-3-酮的方法,其中所述R是正辛基。
19.权利要求1所述的制备2-烷基-4-异噻唑啉-3-酮的方法,其中包括过滤由式(I)或式(II)化合物与氯化试剂反应生成的式(III)化合物的盐酸盐以及用惰性的、并对盐酸盐具有低溶解度的溶剂洗涤盐酸盐。
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