Patents

Search tools Text Classification Chemistry Measure Numbers Full documents Title Abstract Claims All Any Exact Not Add AND condition These CPCs and their children These exact CPCs Add AND condition
Exact Exact Batch Similar Substructure Substructure (SMARTS) Full documents Claims only Add AND condition
Add AND condition
Application Numbers Publication Numbers Either Add AND condition

Production method of 2,3 dihydro-5,6-difenyl-1-1,4 oxathiine

Classifications

C07D327/06 Six-membered rings

Landscapes

Show more

CS230583B2

Czechoslovakia

Other languages
English
Inventor
Michael A Puttock
Ethel E Felaur
Bruce A Graham

Worldwide applications
1980 CA US 1981 DE EP IN AU ZA BR KR YU AR PL SU CS HU DD JP IL

Application CS813241A events

Description

Vynález se týká způsobu výroby 2,3-dihydró-5,6-difenyl-1,4-ox8thiinu.
2,3-dihydro-56-difeinfl“1»4-oxathiin vzorce I
je vhodný jako herbicid a regulátor růstu rostlin, jek je uvedeno Grahamem a spol. v patentových spisech USA δ. 3 947 26-4, 4 020 1бвэ 4 043 792 a 4 127 402.
Obvyklý způsob výroby 1,4-oxethiinů zalhrnuje reakci elfa-haOogerketonu s 2-merkaptoetanolem v přítomnooti zásady a následnou cyklizaci v přítomnooti kyselého katalyzátoru. Sloučeninu vzorce I je takto možno připravit reakcí desylchloridu s 2-merkapt-etan-lem v toluenovém rozpouštědle v přítorniooti probytím vodou k odstranění chloridu am^on^í^l^o, vzniklého jako veddejší produkt, a . pak cyklizováním v přítomnooti kyseliny p-toluensulfonové. Pak je nutné dalSí promytí vodným roztokem eHalie k odstranění nečistot, aby tak bylo možno izolovat čistý produkt.
Desyychlorid se muuí- připravit z deso^ybenzoinu nebo benzoinu chemickým postupem, při nimž typicky vznikají вЫшо^гП ^1^31 ví plynného chlorovodíku a kysličníku Siřičitého. Tyto plyny, právě tak jako již uvedený vodný promývací roztok, vy^e^uj zvláštní zpracování; v opačném případě představují při vypouStění zdroj znečistění okolního prostředí.
Je tedy tento postup poměrné nákladný vzhledem k počtu požadovaných operací a vzhledem k počtu vedlejSích produktů, představ^ících nebezpečí znečistění okolního prostředí, kteréžto vedlejSí produkty vyžeduuí speciální zpracování, resp. úpravu před vypuštěním do okolního prostředí.
Jiný způsob přípravy sloučeniny vzorce I byl popsán Mashallem a Stevensonem v časopisu J. Chem. Soc. str. 2 260 ež 2 263 (1959)· Tento způsob zahrnuje přímou reakci benzionu s 2-merkapt-etsnolem v toluenovém rozpouštědle. Tento postup, tak jek je v uvedeném časopisu ' popsán, má řadu vážných nedootatků, jež jej činí nevýhodným. Uvedený výtěžek je nízký; iezreeg-vaný benzoin znečišťuje produkt po skončení reakce; velké množtví 2-merkaptoetenolu se přemění v nerozpustný polymer, který znečišťuje produkt; k přečištění surového produktu je nutné promni vodným roztokem alkalie a izolování vyráběné sloučeniny vzorce I je obtížné a komerčně nevýhodné.
Vzhledem k těmto ied-stalkům by tento postup byl dokonce ještě nákladnější než obvyklý postup. Kromě toho při něm vzniká další problém, totiž odstraňování velkého mnnožtví nerozpustného polymeru 2-meekθptoeteiolu·
I
Je proto účelem vynálezu, poskytnout ekonomicky výhodný jedi-stuρň-vý . způsob výroby sloučeniny vzorce 1 přímou reakcí beiz-iiu s 2-merkθptoetarl-lem v přítomooti alifeUckého alkoholu se 2 až 8 atomy uhlíku a kyselého katalyzátoru.
Dalším účelem vynálezu je poskytnout způsob výroby sloučeniny vzorce I, při němž téměř nedochází ke znečistění okolního prostředí.
Bylo zjištěno, - ne rozdíl od MRarhallove e Steveis-n-ve tvrzení, že benzoin nereaguje s ' 2-merkaptoetan-lem ve vroucím benzenu - že reakcí při teplotě 80 °C za použžtí benzenu (nebo toluenu za sníženého tlaku) jakožto rozpouštědla se dosáhne značného zvýšení výtěžku. Pro výtěžek- v rozmezí 70 až 75 % Je však zapotřebí 40% nadbytku 2-eekapPoetsnolu· Proto dochází ke znečištění produktu vzorce I velkým rniíostvím ρoltsulfidovéh- polymeru jakož i 25 až'30 % nezřeagováného benzoinu a čištění produktu je obtížné.
Nyní bylo zjištěno, Že z· tvorba polymeru snižuje, provádí-li ae reakce v určitých rozpouštědlech a pouze 20% nadbytkem 2-merkaptoetanolu. Jedním takovýmto rozpouštědlem je cyklohexan. Jeho výhodou je, že polymerní polysulfid je pouze velni málo rozpustný v cyklohexanu. Je tedy možno dekantovat čirý roztok benzoinu a sloučeniny vzorce I. Ačkoliv výtěžek sloučeniny vzorce I bývá přibližně 70%, je oddělení sloučeniny vzorce I od 30% nezřeegováného benzoinu velmi obtížným problémem.
Dalším z těchto rozpouštědel je 1,2-dichloretan. Jeho výhodou je, že potlačuje téměř úplně vznik polymerního 2-merkaptoetanolu. Poněvadž však výtěžek nepřevyšuje výrazně 70 %, není přečištění produktu jednodušší v porovnání s dříve uvedenými postupy.
Nyní bylo překvapivě zjištěno, že tento způsob lze výrazně zlepšit, když se benzoin nechá reagovat s 2-merkaptoetanolem v přítomnosti alifatického alkoholu (alkanolu) se 2 až 8 atomy uhlíku a kyselého katalyzátoru· Tento způsob, při němž benzoin reaguje s 2-merkaptoetanolem v kapalné fázi, se provádí při teplotě v rozmezí 80 až 200 °C v přítomnosti kyselého katalyzátoru a alkoholu ze skupiny primárních a sekundárních alifatických alkoholů se 2 až 8 atomy uhlíku.
Voda, vznikající při reakci, se odstraňuje. К usnadnění odstraňování reakční vody je možno použít inertního rozpouštědla. Výhodným teplotním rozmezím je 100 °C až 125 °C,
2,3-dihydro-5,6-difenyl-1,4-oxathiin vzorce I, vzniklý jako produkt, je možno snadno izolovat z reakční směsi oddestilováním rozpouštědla ze surového produktu a následnou krystalizaci produktu z rozpouštědla, například z isopropylalkoholu·
Je zřejmé, že až na malé množství viskozního vedlejšího produktu zbývajícího v rekrystalizačním rozpouštědle, nedochází při tomto postupu ke znečišťování okolí, takže není třeba žádných dalších stupňů, nevznikají žádné Škodlivé plyny a není třeba žádného dalšího zpracování vodného pracího roztoku.
Způsob podle vynálezu je možno popsat níže uvedeným reakčním schématem:
H + alkohol
Obě dvě reakční složky, tj. 2-merkaptoetanol a benzoin, jsou rozpustné v alifatických alkoholech se dvšma ež osmi etomy uhlíku při teplotách nad asi 50 až 60 °C. Tato rozpustnost se nemění přidáním inertního rozpouštědla, jako je například benzen nebo toluen, které se může přidat, aby se usnadnilo odstraňování vody. Je výhodné, když molární poměr
2-merkaptoetanolu к benzoinu je v rozmezí od 1:1 do asi 1,2:1, ačkoliv je možno použít vyššího nebo nižšího pomšru, což vSak nepředstavuje ténšř žádnou výhodu.
Použije-li se alkoholu samotného jakožto rozpouštědla při reakci, používá se pro usnadnění manipulace hmotnostního poměru elkoholu к benzoinu v rozmezí asi 0,5:1 až asi 10:1, s výhodou od asi 2:1 do asi 3:1. V přítomnosti inertního rozpouětědla se používá hmotnostního poměru alkoholu к benzoinu od asi 0,01:1 do asi 9:1, s výhodou od asi 0,15:1 do asi 0,3 :l, přičemž celkový poměr rozpouštědla к reakčním složkám je od asi 0,5:1 do asi 10:1, s výhodou od asi 2:1 do asi 3:1. Alkoholů o nižší molekulové hmotnosti se používá nejlépe v poměrně vySším molárním procentovém množství (vůči benzoinu).
Jako rozpouštědla pro uvedenou reakci je možno použít různých alifatických alkoholů se 2 až 8 atomy uhlíku. Příkladem těchto alkoholů jsou etanol, propanol, butanol, 1-metylpropanol, 1,3-dimetylbutanol, oktanol a isooktanol. Z nich jsou výhodnými propanol e butanol.
V'
Přítomnost, inertního rozpouštědle není rozhoduJícím činidlem, ačkoliv toto inertní rozpouštědlo může usnadnit odstraňování vody vznikájící při rekaci. Jeden vhodný postup k odstraňování vody zahrnuje přidání.určitého mirnOství těkavého, s vodou se nemísícího inertního činidla, vytvářejícího s reakční vodou ezeotropní směs, k reakční smíai, provádění reakce pod zpětným chladičem, jímání zkondenzovaných reakčních par a jejich rozdělení ve vodnou fázi a ve fázi ezeotropního činidle (například v Deen-Starkově jímadle) s následným vracením pouze fáze azeotropňího činidle do . reakční sMaJL. Vhodnými inertními riz- pouětědly k tomuto účelu jsou benzen a toluen, nebo může k tomuto účelu vyhovět i uvedený alkohol (například butanol). Oddtraňování vody z reakčí sí^i^^í je možno uBtoitečnlt i Jinými metodami, jako například tím, Se se zkondenzované reakční páry uvedou ve styk s inertním sušicím činidlem (například zrněným bezvodým síranem hořečnatým), 'dříve neS se vrátí do reakční smíai.
Katalyzátor je v reakční smis!.přítomen v mnnlství od asi 0,0001 do asi 0,1 g na 1 g zreagovaného benzoinu. Výhodné mnlství katalyzátoru je v roz^ť^s^ií od asi 0,005 do aá 0,02 g na 1 g ' benzoinu. Výhodnými katalyzátory jsou kyseliny erylsulflnové, například kyselina p-toluensulfoknová, 4-brombeeizenulfonováJ benzeinsulfonová a naftelensulfonivá, přičemS nejvýhodnniší kyselinnu je kyselina p-toluensulftrnová.
Reakce podle vynálezu se může provádět jako vsázkový nebo semikonninuální postup. Při vsázkovém postupu se do reaktoru nejprve vnesou celková mnOství benzoinu, 2-meercep1to— etanolu a katalyzátoru. PraaujeeH se semikontinuálním postupem, vnesou se do reaktoru nejprve celková mmnlství benziinu a katalyzátoru, svlek pouze část 2-merkappoetanolu a reakční směs se zahřívá pod zpětný^ chladičem, přičemS se během reekce postupně ^idává zbývaaící imnlství 2-ierkeptoetanolu. Při ibiu uvedených postupech ee odstraňuje reakční voda. Výhodným postupem odstraňování reakční vody je výše popsaná ezeitripní destilace.
Je možno použst výchozích látek, tj. benzoinu a 2-merkaptoetanolu v technické čistota.
Vyrobený 2,3-dihyddOl5,6-ddfelnl-1,4-lX8thiii vzorce I je možno izolovat z kapalné reakční smíai obvyklými postupy, jako například vykl*/stal ováním z reakční smíai pi ' jejím ochlazení nebo odstraněním rozpouštědla ze snísenéhi tlaku a vykiyatalováníi surového produktu'z ι^ο^^Ι^, například z izopropenolu.(Obe tyto postupy Jsou popsány v připiv jených příkladech přived den). Ztytky z ibiu těchto postupů je možno pouust v dBaší vsázce, aby se podpořil získávání produktu e sntsilo mnlství odpadu, jak je to popsáni v příkladech .
Způsob p)dle vynálezu se vyznačuje několika důlesitýii výhodami. Zatarnije pouze Jedinou chemickou operaci, kterou je možno provádět pH jediném souboru reakčních podmínek. Náklady na reakční slosky, jiné nes benzoin a 2-iíгkarttltθnol, například na sulfurylchlorid, K^adjí. ' Benzoin je mnohem snadnil dostupný a méně nákladný nes desoaz/benzoin, který je výchozí látkou pl postupu podle patentu USA č. 4 020 168.
Reakčními produkty. jsou vyráběný 1,4-1х^Ы1п a voda. reakční prodiutty, jako je kyličník siřičitý e chlorovodík, které se muuí dále zpracovat, aby se zabjrán.lo znečišťování okolního prostředí. Není nutné promování vodným roztokem, který se mní pak odděleně zpracovat, aby iezpйůoЪil .znee^il^, k odstranění anorganických nebo organických neCčstit, tak, aby reakce mohla pokračovat nebo aby tylo uanadněno izolování produktu. Není nutné odstraňovat výchozí látky, které znečišťují vyráběný produkt, ani polymery
2-merkaatoitanolu, které vzniki^<^:í například při pietupu ' podle Mershaaia a Stevensone.
Způsob podle vynálezu lze snadno provádět a je velmi vhodný k výrobě ve velkém měřítku. СаШ výhody vyplynou z příkladů provedeiní.
Je pravděpodobné, že při reakci použitý elkenol je více než inertním rozpouštědlem, •Skoliv může rovněž hrát roli rozpouštědla· Benzoin, který se nepřemění ve vyráběný prodiúkt, je zřejmě.přítomen jeko další sloučenina, pravděpodobně benzoiinalkohooeter· Předpokládá ae táž, že alkanol reaguje a 2-merkaptoetanolem, čímž zabraňuje tvorbě polymeru 2emerkaptoatanolu·
Dále uvedené příklady dokládají specifická provedení způsobu podle vynálezu. Přiklad 1
Do baňky se třemi hrdly o objemu 2 li^tiů se vnese 106 g .(0,5 molu) benzoinu, 43 g (0,55 molu) a 5 g kyseliny p-toluensulfonové. Přidá se 1 200 ml n-butanolu a směs se míchá mechanickým míchadlem. Reakční směs se zahřívá při teplotě varu a destilát se odvádí do kolony (45,7 cm x 1,9 cm), opatřené vakuovým pláštěm a plněné keramickou sedlovou náplš. Na hlavě této kolony je umístěno Dean-Sterkovo jímadlo, které usnadňuje oddělení vodné vrstvy od azeotropické síísí butenol/voda.
Jakmile se voda přestane odddlovat, deetilát se začne pomalu odstraňovat, až teplota par v hlavě kolony dosáhne rozmezí 117 až 118 °C, což je teplota varu bezvodého n-butanolu. směs se pak ochladí a naočkuje a vzniklý krystalický produkt se odfiltruje. Filtrát se vrátí do reaktoru spolu s dalším mnnžstvím benzoinu, 2-ierkeploetenolo a kyseliny p-toluettulfonové, jak výše uvedeno. K nehrožení n-butanolu, spotřebovaného při výše uvedené reakci, se přidá dostatečné množní nového n-butanolu. Když se tento postup pětkrát Opakuue, činí celkový výtěžek izolovaného 2,3-diOydro-5,6-difenyl-''>4-oxetOiino 76 % teoretického výtěžku.
výtěžek výtěžek teplota trvání reakce
(g) (%) tání °C (h)
operace 1 39 30,7 61 až 62 9
operace 2 129 101,6 62 až 63 9,5
operace 3 106 83,5 62 až 63 a
operace 4 79 62,2 62 až 63 7,5
operace 5 119 93,7 a 60 až 62 5,5
operace 6 108 85,0 61 až 62 4
celkem 580 76
Příklad 2
Do baňky o objemu 2 litrů,.opatřené třemi hrdly, se vnese 106 g (0,5 molu) benzoinu, 43 g (0,55 molu) 2-ierkealoetenolo a 5 g kyseliny l-toluetsulfonové. Přidá se směs 1 000 ml butanolu se 200 mL cyklohexanu a obsah baňky se míchá mechanickým míchadlem. Reakční směs se pak zahřívá při teplotě varu a deetilát se odvádí do kolony o rozměrech 45,7 cm x x 1,9 cm, opatřené vakuovým pláštěm a plněné keramickou sedlovou náplLní. Kolona je v hlavě opatřena Dean-Starkoiým jímediem, které usnadňuje oddělení vodné vrstvy od azeotropické síss..
Jakmile se voda přestane oddělovat (asi po 6,5 hodiny) odddssiluje se rozpouštědlo za sníženého tlaku. Ztytek, tvořený tmavě žlutou olejovitou kapalinou, se rozpětí v asi 700 ml horkého isopropanolu, načež se za míchání ochladí a naočku^je. Vzniklý téměž bílý krystalický produkt se odfiltruje a vy suŠSÍ. Výtěžek je 89 g, což odpovídá 70 .% teorie.
Příklad 3
Opakuje se 'postup z příkladu 2, jen se jako rozpouštědla pouužje směs 1 000 ml propanolu se 200 ml benzenu. Po zahřívání při teplotě varu po dobu asi 7,5 hodiny činí výtěžek sloučeniny vzorce I 76 g, což odpovídá 60 % teorie.
Isopropenol z tarystalizace se odp8iř:í ze sníženého tisku a olejovitý zbytek se přidá k další vsázce, která je jlnek stejná jako výše popsaná. Po zadívání při teplotě varu po dobu asi 6 hodin je’výtěžek sloučeniny vzorce I 114 g, což odpovídá 90 % teorie. Průměrný výtěžek z obou operací je 75 % teorie.
Příklad 4
Opakuje se postup z příkladu 2, jen se jako rozpouětědle použžje směs 400- ml butanolu se 200 ml toluenu. Po zahřívání při teplotě varu po dobu asi 7 hodin činí výtěžek sloučeniny vzorce I 93 g, což odpovídá 73 % teorie,
Příklad 5
Opakuje se- postup z příkladu 3, jen se jako rozpouštědla použije směs 100 ml butanolu se 400 ml toluenu. Výtěžek po zahřívání při teplotě varu po dobu 7 hodin při první operaci a po dobu 5 hodin při druhé operaci je 82 %, resp. 89 %, průměrný výtěžek pak 85,5 %·
Příklad 6
Opekše se postup z příkladu 2, jen se jako rozpo^těd^ pouuije směsi 10 ml oktanolu se 490 ml toluenu. . Po zahřívání při teplotě varu po dobu asi 6 hodin je výtěžek 90 g, což odpovídá 71 %·
Příklad 7
106 g (0,5 molu) benzoinu, 41 g (0,525 molu) 2-merkeptoetanolu e 1 g ty8*liny p-toluensulfonové se zahřívají při teplotě varu ve 25 ml butanolu se 225 ml toluenu postupem podle příkladu 2. Po 5,5 hodiny činí výtěžek sloučeniny . vzorce I 100 g, což odpovídá 79 %. Podle analýzy produktu vysokotlakou kapalinovou chromaaoogreií má produkt čistotu 99 %
Příklad 8
Opakuje se postup z příkladu 7, jen se přidá 47 g 2-merkaptoetanolu po částech. Asi po 11 hodinovém zahřívání při teplotě varu činí výtěžek sloučeniny vzorce I 101 g, což odpovídá 80 %. Podle analýzy zbytku vysokotlakou kapalinovou chrornaaoorafií obsahuje tento zbytek dalších 20 g sloučeniny vzorce I, čímž celková konverze benzoinu ve sloučeninu vzorce I činí 95 %·
Příklad 9
21,2 g (0,1 molu) benzoinu, 9 ml (0,12 molu) 2<-merkaapoetanolu a 1 g kyseliny p-toluaraulfonové se zahřívají při teplotě varu ve 200 ml butanolu jakožto rozpouupědle. Vzniklé páry - se zkoшl·nβuží a vadou ložm bezvodého síranu hořečnetého v Sodiletově přístroji a pak se vrací do reakční smmsi. Asi po 16 hodinách se reakční směs ochladí na teplotu asi 0 °C a vzniklý produkt vzorce 1 se odfiltruje a vyeuuí.
i
Výtěžek činí 16 g. K filtrátu ee přidá butanol, až objem směsi činí 200 ml, a tato směs se vrátí' do reaktoru spolu s reakčními složkami a katalyzátorem v mnoOsSvích, jak jsou výěe uvedena. Po reakci v trvání dalších 16 hodin činí druhý výtěžek sloučeniny vzorce I 19,5 g. Průměrný výtěžek z obou operací je 70 %.

Claims (7)
Hide Dependent

  1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU
    1. Způsob výroby 2,3~dihydro-5,6-difenyl-1,4-ox8thiinu reakcí benzoinu s 2-merkaptoetanolm v organickém rozpouštědle ze varu, vyzrazující se tím, že se za účelem zvýšení výtěžku požadovaného produktu jako organické rozpouštědlo pouuije ' elkanol se 2 až 8 atomy uhlíku, přičmž se způsob provádí v přítommoti kyselého katalyzátoru.
  2. 2. Způsob podle bodu 1, vyznmčující se tím, že se pouuije reakční teploty v rozmezí od 80 do 200 °C e mooárního poměru 2-merkaptoetanolu k benzoinu v rozmezí od 1:1 do 1,2-:f.
  3. 3. Způsob podle bodu 1 , vyznnčuuící se tím, že se reakce provádí v přítomnooti inertního rozpouštědle pro strhování a odstraňování reakční vody.
  4. 4. Způsob podle bodu 1 , vyízooččiuící se tím, že se pou^je hmoonootního poměru elkanolu k benzoinu v rozmezí 0,51 až 101.
  5. 5. Způsob podle bodu 3, vyznnčuuící se tím, že se hmoonootního poměru elkanolu k benzoinu v rozmezí 0,01:1 ež 9:1 e celkového poměru rozpouštědla k reakUním složkám 0,5:1 až 10:1.
  6. 6. Způsob podle bodu 1, vУznoδující se tím, že se jako kyselého katalyzátoru použije kyseliny p-toluensulfonové.
  7. 7. Způsob podle bodu 1, v^J^z^E^č^uuiící se tím, že se jako alkanolu použije propenolu nebo butanolu.