HU222814B1

HU222814B1 - Javított eljárás szulfonil-izocianátok előállítására

Info

Publication number: HU222814B1
Application number: HU9701435A
Authority: HU
Inventors: David Akueteh Adjei; Charles T. Blaisdell
Original assignee: E.I. Du Pont De Nemours And Co.
Priority date: 1994-08-29
Filing date: 1995-07-21
Publication date: 2003-11-28
Also published as: ZA957066B; BR9509506A; EP0778825A1; CZ21697A3; KR100356887B1; TW297021B; DE69512524T2; CN1047166C; CN1156448A; WO1996006826A1; JPH10505058A; PL318884A1; DE69512524D1; EP0778825B1; MX9701058A; JP3810081B2; ATE185134T1; AU691951B2; IL115007A; HUT76869A

Abstract

A találmány tárgya eljárás szulfonil-izocianátok megfelelőszulfonamidokból és foszgénből történő előállítására. Az eljárás sorána foszgént a szulfonamidhoz képest moláris feleslegben alkalmazzák,ami rövidebb reakcióidőt és jobb hozamot eredményez. ŕ

Description

A találmány tárgya javított eljárás szulfonil-izocianátok megfelelő szulfonamidokból és foszgénből történő előállítására. A szulfonil-izocianátok a finomvegyszerek, például peszticidek (például szulfonil-karbamid herbicidek), valamint a gyógyszerek előállításának hasznos köztes termékei.

A 4 238 621 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírásban szulfonil-izocianátok megfelelő szulfonamidok és foszgén reakcióján alapuló előállítási eljárását ismertetik, melynek során a reakcióelegyben a szulfonamid a foszgénhez képest általában moláris feleslegben van. A találmány szerinti megoldás értelmében mindig a foszgén van moláris feleslegben a szulfonamidhoz képest, ami jobb hozamot és rövidebb reakcióidőt biztosít.

A találmány leírásában feltárunk egy eljárást az (I) képletű szulfonil-izocianátok előállítására, melynek során inért oldószert, foszgént és katalizátort tartalmazó reakcióelegyhez kis részletekben vagy folyamatosan, előnyösen folyamatosan a (II) képletű megfelelő szulfonamidot adjuk, az (1) reakcióegyenletnek megfelelően:

COC1₂

J-SO₂NH₂ -> J-SO₂NCO (1) (II) katalizátor, (I) oldószer

- ahol „J” jelentése a (J-l), (J-2), (J-3), (J-4), (J-5), (J—6), (J—7) és (J-8) képletű csoportok valamelyike - oly módon, hogy a reakcióelegyben a foszgén a szulfonamidhoz képest feleslegben legyen.

A legelőnyösebb szulfonil-izocianát a metil-2-(izocianáto-szulfonil)-benzoát.

A találmány szerinti megoldás értelmében a (II) képletű szulfonamidot inért oldószerből, katalizátorból és foszgénből álló reakcióelegyhez adjuk, ahol az egy (I) képletű izocianáttá alakul. A reakció gyakorlati szempontból kielégítő sebességű lejátszódásához magas, rendszerint 100 °C és 200 °C közötti, előnyösen 120-135 °C hőmérséklet szükséges. A reakciót környezeti nyomástól körülbelül 200 kPa-ig terjedő nyomáson végezzük. A foszgént a reakcióelegyben úgy pótoljuk, hogy a reakció során mindig moláris feleslegben legyen a szulfonamidhoz képest, azaz legalább 21%, még előnyösebben legalább 5 t% mennyiségben legyen jelen. A szulfonamidot kis adagokban vagy folyamatosan adagoljuk a reakcióelegyhez, előnyösen folyamatosan. A szulfonamid az oldószerben sűrű szuszpenzió vagy oldat formájában lehet jelen, előnyösen a lehető legnagyobb töménységben. A sűrű szuszpenziót a reakcióedénybe történő betáplálás előtt előmelegíthetjük.

Oldószerként bármilyen inért oldószer alkalmazható, amelynek forráspontja a kívánt reakció-hőmérsékleten vagy az alatt van. Az alkalmazható oldószerek példái közé tartozik a xilol, klór-benzol, mezitilén, toluol, pentaklór-etán és oktán.

Az alkalmazható katalizátorok közé tartoznak (lásd a 4 238 621 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírásban) a karbaril-izocianátok, mint például a butil-izocianát, valamint a tercier aminok, mint például az l,4-diaza[2.2.2]biciklooktán (DABCO). A katalizátor teljes mennyiségét a kiindulási reakcióelegyhez adhatjuk, vagy más módon, a reakció folyamán szakaszosan vagy folyamatosan adagolhatjuk. Amennyiben a katalizátort a reakció előrehaladása során adagoljuk, csökkenthetjük a katalizátor szükséges mennyiségét és korlátozhatjuk a mellékreakciókat.

Katalizátorként szulfonil-izocianátok is alkalmazhatók [Rés. Discl. 23210,261 (1983)]; előnyös a szulfonilizocianát-termék alkalmazása. Ilyen esetben a szulfonilizocianátot nem kell izolálni, és egy korábbi adagból származó termék-reakcióelegy (úgynevezett „heel”) egy részét a következő adag katalizátoraként alkalmazhatjuk.

A szulfonamid és a foszgén reakciója nagyon gyors és exoterm, melléktermékként pedig hidrogén-klorid képződik. A hidrogén-kloridot célszerű minél gyorsabban (előnyösen a foszgén élénk visszafolyatásával) elvezetni a reakcióelegyből, hogy a HC1 által okozott mellékreakciókat - és az általuk okozott hozamcsökkenést - kiküszöböljük. A felszabaduló HCl-gázt rendszerint gázmosó berendezésbe vezetjük, hogy elkerüljük a környezetszennyezést; a foszgént pedig kondenzáljuk, és visszajuttatjuk a reakcióelegybe. A HCl-képződés felhasználható a reakció előrehaladásának ellenőrzésére, valamint a szulfonamid megfelelő betáplálási sebességének és koncentrációjának fenntartására, miáltal a reakció szabályozás alatt tartható, és a reakcióidő a lehető legrövidebbre szorítható.

A reakció befejeződése után a felesleges foszgént és az oldott hidrogén-kloridot hagyományos eljárásokkal, például desztillálással távolíthatjuk el az elegyből. A szulfonil-izocianátot szintén hagyományos eljárásokkal, például kristályosítással és szűréssel nyerjük ki. Más módon, a szulfonil-izocianát - izolálással vagy izolálás nélkül - tovább reagáltatható, például szulfonilkarbamid herbicid előállítása céljából [ld. 4 238 621 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírás, 5. oszlop, 14-20. sor].

A találmány szerinti megoldás értelmében a szulfonil-izocianát javított hozamát a rövidebb reakcióidőnek köszönhetően éljük el. A találmány szerinti megoldás legfontosabb jellemzője, hogy a szulfonamidot lényegében a teljes folyamat során a foszgén moláris feleslegének jelenlétében reagáltatjuk. Ezzel szemben, a szulfonil-izocianát szulfonamidból történő ismert előállítási eljárásai során a foszgént olyan mennyiségben adják a szulfonamidot tartalmazó reakcióelegyhez, hogy lényegében a teljes reakció során a szulfonamid van feleslegben a foszgénhez képest.

Az alábbiakban a találmány szerinti megoldás előnyös megvalósítási módjait kísérleti példákon keresztül szemléltetjük. A 4. (összehasonlító) példát a technika állásának [4 238 621 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírás és Rés. Discl. 23210,162 (1983)] ismertetése céljából írjuk le. Valamennyi példában azonos reakcióedényt alkalmaztunk. A szulfonil-izocianáttermék mindegyik példában metil-2-(izocianáto-szulfonil)-benzoát volt, szulfonamidként pedig metil-2-(amino-szulfonil)-benzoátot alkalmaztunk.

A reakciókat „Pfaudler 7500 L” típusú reakcióedényben végeztük, amely gőzfutőköpennyel, valamint olyan

HU 222 814 ΒΙ visszafolyatós hűtővel volt felszerelve, amely a visszafolyatott foszgén kinyerése céljából -30 °C-ra történő hűtést tett lehetővé. A reakcióedény tartalmazott egy betöltőnyílást a reaktánsok betáplálására, egy kiömlőnyílást a termék kinyerésére, továbbá egy keverőt, amellyel a reakció folyamán a reakcióelegyet kevertük.

A komponensek és reakcióparaméterek összefoglalása

	1. példa	2. példa	3. példa	4. példa
Szulfonamid (kg)	771,8	1452,8	1589	771,8
Butil-izocianát (kg)	32	72,6	72,6	71,7
Xilol (kg)	2679	2679	2679	2679
„Heel”* (kg)	898,9	911,6	961,6	972,5
Reakció-hőmérséklet (°C)	126-130	126-130	126-130	126-130
Reakcióidő (óra)	2,5	7,2	7,5	3,4
Szulfonil-izocianát %-os hozama 1 (a szulfonamidra vonatkoztatva)	95,1	94,4	95,1	87,7

* A „heel” szulfonil-izocianátból és oldószerből áll; ez egy korábbi reakció termék-reakcióelegye.

1. példa

A reakcióedényben egy korábbi reakcióból származó termék-reakcióelegy (heel*) volt jelen. A xilol és szulfonamid sűrű szuszpenzióját (zagy) egy külön edényben készítettük el. A reakcióedényt kb. 130 °C-ra melegítettük, majd a foszgént addig adagoltuk, amíg a reakcióelegy 127 °C-on foszgénre nézve telített nem lett (kb. 3 t%, a reakcióelegy tömegére vonatkoztatva). Elénk visszafolyatás mellett megkezdtük a szulfonamidzagy és a butil-izocianát egyidejű, folyamatos betáplálását. A zagy betáplálási sebessége 2 kg/perc, a butil-izocianát betáplálási sebessége pedig - a szulfonamidra vonatkoztatva - kb. 10 mol% volt, és ezt a zagy betáplálásának teljes ideje alatt fenntartottuk. A reakció során a nyomást a HCl-gáz-képződés mértéke alapján ellenőriztük. A reakció folyamán a foszgént a reakció-hőmérséklet fenntartásához, valamint a reakcióelegy foszgéntelítettségének biztosításához szükséges mennyiségben pótoltuk. A reakció befejeződése után a maradék hidrogén-kloridot és foszgént az oldószer desztillálásával és (visszafolyatás mellett) nitrogén bekeverésével, illetve a reakcióelegy lehűtésével távolítottuk el. A reakcióelegyet szulfonil-izocianát-tartalmára vizsgáltuk, és kiszámítottuk a hozamot.

2. példa

Az eljárást az 1. példában leírtak szerint végeztük, azzal a különbséggel, hogy a táblázatban megadott mennyiségeket és reakciófeltételeket alkalmaztuk.

3. példa

4. (összehasonlító) példa

A reakcióedényben egy korábbi reakcióból származó termék-reakcióelegy volt jelen. A xilol és szulfonamid sűrű szuszpenzióját egy külön edényben készítettük el, majd az egész szuszpenziót a maradék termékreakcióelegyet tartalmazó reakcióedénybe töltöttük. Ezután a butil-izocianátot adtuk az elegyhez, és a reakcióedényt reakció-hőmérsékletre melegítettük, majd kb. 150 kg/óra sebességgel megkezdtük a foszgén folyamatos betáplálását. A betáplálási sebességet az állandó nyomás fenntartásához szükséges mértékben, a hidrogén30 klorid képződésének megfelelően szabályoztuk. A reakció befejeződése után (amit a foszgén felhasználódásának megszűnése jelez) a maradék hidrogén-kloridot az oldószer desztillálásával és (visszafolyatás mellett) nitrogén bekeverésével, illetve a reakcióelegy lehűtésével tá35 volítottuk el. A reakcióelegyet szulfonil-izocianát-tartalmára vizsgáltuk, és kiszámítottuk a hozamot.

Claims

SZABADALMI IGÉNYPONTOK

1. Eljárás egy J-SO₂NCO képletű vegyület előállítására - a képletben „J” jelentése (J-l), (J—
2), (J—3), (J-4), (J—5), (J—6), (J—7) vagy (J-8) képletű csoport bármelyike -, ahol az eljárás során egy J-SO₂NH₂ kép45 letű vegyületet foszgénnel reagáltatunk olyan reakcióelegyben, amely J-SO₂NH₂ képletű vegyületet, foszgént és oldószert tartalmaz, azzal jellemezve, hogy a reakciót a foszgén J-SO₂NH₂ képletű vegyülethez viszonyított moláris feleslegének jelenlétében végezzük.

50 2. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a foszgént a reakcióelegyben legalább 2 t% mennyiségben alkalmazzuk.
3. A 2. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a foszgént a reakcióelegyben legalább 5 t%

55 mennyiségben alkalmazzuk.
4. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy olyan vegyületet állítunk elő, amelynek képletében „J” jelentése a (J-l) képletű csoport.