JP2022530870A - Ｎ，ｎ－二置換されたベンゾチアゾリルスルフェンアミドを調製するための方法 - Google Patents
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Abstract
本発明は、Ｎ，Ｎ－二置換されたベンゾチアゾリルスルフェンアミドを調製するための方法に関する。
Description
本発明は、Ｎ，Ｎ－二置換されたベンゾチアゾリルスルフェンアミドを調製するための方法に関する。
Ｎ，Ｎ－二置換されたベンゾチアゾリルスルフェンアミドは主として、ゴム産業における遅効性加硫促進剤として、特にはタイヤ産業における接着剤混合物の中で使用されている。
Ｎ，Ｎ－二置換されたベンゾチアゾリルスルフェンアミドを調製するための方法は、たとえば（特許文献１）からも、公知である。ワンポット合成においては、ジベンゾチアゾリルジスルフィド、ジベンジルアミン及びメタノールを最初に仕込み、加熱して６０℃としてから、毛細管を介して塩素を導入する。２５％の水酸化ナトリウム水溶液で処理してから、その反応生成物を濾過除去し、メタノール及び水を用いて洗浄する。
塩素／塩素ガスは、極めて効果的な酸化剤であることは知られている。しかしながら、これらの毒性の強い化学物質を扱う際には、特別な安全対策を守らなければならない。製造、輸送及び貯蔵における、インシデント及びアクシデントによる、考え得るすべての危険性を考慮に入れておかなければならない。大気への塩素及び塩化水素ガスの漏出は、費用がいくらかかっても防止しなければならず、そのため、上述の製造プロセスに代わるものが検討されてきた。
それに加えて、（特許文献２）には、酸性媒体の中で、２－メルカプトベンゾチアゾールのナトリウム塩を、ジイソプロピルアミン及び次亜塩素酸ナトリウムと反応させることによる、Ｎ，Ｎ－二置換されたベンゾチアゾリルスルフェンアミドが反応される方法が開示されている。しかしながら、この方法は、その最終反応生成物が低い収率及び純度でしか得られず、遊離アミンの比率が高いという欠点を有している。
本発明の目的は、今や、置換された２－メルカプトベンゾチアゾールから出発し、安全面を配慮した、好ましくはワンポット反応での、Ｎ，Ｎ－二置換されたベンゾチアゾールスルフェンアミド、特にはＮ，Ｎ－ジベンジルベンゾチアゾリルスルフェンアミド（ＤＢＢＳ）又はＮ，Ｎ－ジイソプロピルベンゾチアゾリルスルフェンアミドを調製するための、低コストで、管理がより容易な方法を提供することである。具体的には、この化学物質の扱いに関連する危険性を最小限とするために、塩素ガス以外の酸化剤を使用するべきである。
驚くべきことには、酸化剤としての次亜塩素酸ナトリウムの存在下に、置換された２－メルカプトベンゾチアゾールをアミンと反応させることによって、Ｎ，Ｎ－二置換されたベンゾチアゾールスルフェンアミドを調製することが可能であることが、今や見出された。
本発明は、式（Ｉ）のＮ，Ｎ－二置換されたベンゾチアゾリルスルフェンアミドを調製するための方法に関する：
［式中、Ｒ１、Ｒ２は、それぞれ独立して、－ＣＨ（Ｒ３）（Ｒ４）であり、
ここで、Ｒ３、Ｒ４は、それぞれ独立して、Ｈ、Ｃ１～Ｃ３－アルキル、好ましくはメチル、又は
（式中、Ｒ５は、Ｃ１～Ｃ３－アルキルであり、
ｙは、０～６、好ましくは０～２、特に好ましくは０であり、そして
ｎは、０～５、好ましくは０である）］
それには、式（ＩＩ）の２－メルカプトベンゾチアゾールの塩を、
［式中、Ｚは、Ｎａ又はＫ、好ましくはＮａである］
式（ＩＩＩ）のアミン
ＮＨ（Ｒ１）（Ｒ２） （ＩＩＩ）
［式中、Ｒ１及びＲ２は、先に定義されたものである］
と反応させ、その後で、その反応を、１０～１２のｐＨで、次亜塩素酸ナトリウムの存在下に、実施させる。
ここで、Ｒ３、Ｒ４は、それぞれ独立して、Ｈ、Ｃ１～Ｃ３－アルキル、好ましくはメチル、又は
ｙは、０～６、好ましくは０～２、特に好ましくは０であり、そして
ｎは、０～５、好ましくは０である）］
それには、式（ＩＩ）の２－メルカプトベンゾチアゾールの塩を、
式（ＩＩＩ）のアミン
ＮＨ（Ｒ１）（Ｒ２） （ＩＩＩ）
［式中、Ｒ１及びＲ２は、先に定義されたものである］
と反応させ、その後で、その反応を、１０～１２のｐＨで、次亜塩素酸ナトリウムの存在下に、実施させる。
式（Ｉ）の化合物は、好ましくはＮ，Ｎ－ジベンジルベンゾチアゾリルスルフェンアミド（ＤＢＢＳ）、又はＮ，Ｎ－ジイソプロピルベンゾチアゾリルスルフェンアミドである。
本発明における方法の一つの好ましい実施態様においては、その基Ｒ１及びＲ２が、一つの分子の中で同じである。
式（ＩＩ）の化合物としては、２－メルカプトベンゾチアゾールのナトリウム塩（ＮａＭＢＴ）が好ましい。
式（ＩＩＩ）の化合物が、次式のものであれば好ましい。
本発明における方法のさらなる好ましい実施態様においては、式（ＩＩ）の化合物を、
式（ＩＩＩ）の化合物としての
と組合せて使用する。
使用される次亜塩素酸ナトリウムは、好ましくは、少なくとも１４％の次亜塩素酸ナトリウム溶液である。特に好ましいのは、１４．１～１８％の次亜塩素酸ナトリウム溶液である。
本発明の好ましい実施態様においては、その方法が、３０～５０℃、特に好ましくは４０～５０℃の温度で実施される。
本発明の一つの好ましい実施態様においては、その方法が、Ｃ１～Ｃ４－アルコール及び／又は水の存在下で、実施される。
本発明の文脈においては、好ましいＣ１～Ｃ４－アルコールは、メタノール、エタノール、イソプロパノール、ｎ－ブタノール、ｔｅｒｔ－ブタノール、又はそれらのアルコールの混合物である。本発明における方法でイソプロパノールを使用するのが、特に好ましい。
本発明における方法において、好ましくは最初に式（ＩＩＩ）の化合物を、場合によって水及び／又はアルコールの中に仕込み、そして式（ＩＩ）の化合物及び次亜塩素酸ナトリウムの溶液を、計量仕込みする。
本発明のさらに好ましい実施態様においては、その方法を、（４６℃で測定して）１０～１２のｐＨで実施する。特に好ましいのは、１０．３～１１の範囲のｐＨである。好ましくは化合物（ＩＩ）及び次亜塩素酸ナトリウムの添加の際に、ｐＨを調節する目的で、酸を計量仕込みするのが好ましい。酸としては無機の強酸が好ましく、硫酸が特に好ましい。
本発明のさらなる好ましい実施態様においては、式（ＩＩ）の化合物を添加した後で、水酸化ナトリウム水溶液を用いてそのｐＨを調節する。
本発明における方法を、アルコールの存在下で実施するのなら、５０～１０００部の式（ＩＩ）のアミン、特に好ましくはＮ，Ｎ，－ジフェニルアミンあたり、３００～１３００部のアルコール（１００％）を使用するのが好ましい。それに対して、５０～１０００部の水をさらに添加するのが、特に好ましい。
本発明における方法においては、使用される式（ＩＩ）の化合物の、式（ＩＩＩ）の化合物に対するモル比が、１．４：１から０．８：１までの間であるのが、好ましい。
本発明における方法は、バッチ方式のモードで実施するのが好ましいが、それは、ワンポット反応としても知られている。
本発明における方法では、その反応時間は、好ましくは１５分～５時間、特に好ましくは２～５時間の範囲である。
次亜塩素酸ナトリウムは通常、撹拌しながら、計量ポンプを介してそれを導入することにより、添加される。
式（Ｉ）の化合物は、濾過の手段により濾別するのが好ましいが、通常は、吸引漏斗が適している。
本発明のさらなる実施態様においては、その反応生成物を、好ましくはＣ１～Ｃ４－アルコール及び／又は水を使用して、洗浄する。
本発明における方法は、以下のようにして実施するのが好ましい：
最初に、式（ＩＩＩ）の化合物、好ましくはジベンジルアミン、及びアルコール、好ましくはイソプロパノールを、水の中に仕込む。その反応混合物を撹拌してから、好ましくは４０～５０℃の温度で、式（ＩＩ）の化合物、好ましくはメルカプトベンゾチアゾールナトリウム（ＮａＭＢＴ）と、次亜塩素酸ナトリウムとの混合物を添加する。計量添加の際のｐＨは、１０．３～１１の範囲であるのが好ましいが、それは、理想的には、硫酸を用いて調節する。
最初に、式（ＩＩＩ）の化合物、好ましくはジベンジルアミン、及びアルコール、好ましくはイソプロパノールを、水の中に仕込む。その反応混合物を撹拌してから、好ましくは４０～５０℃の温度で、式（ＩＩ）の化合物、好ましくはメルカプトベンゾチアゾールナトリウム（ＮａＭＢＴ）と、次亜塩素酸ナトリウムとの混合物を添加する。計量添加の際のｐＨは、１０．３～１１の範囲であるのが好ましいが、それは、理想的には、硫酸を用いて調節する。
次いで、好ましくは水酸化ナトリウム水溶液を使用してｐＨを１１．３～１２の範囲に設定してから、撹拌し、そして好ましくは水を添加する。その反応生成物を、濾別するのが好ましい。それに続く精製は、最初にアルコール、好ましくはイソプロパノールを用いて３５～４５℃で、次いで好ましくは水を用いて５５～６５℃で洗浄することにより、実施するのが好ましい。
以下の実験実施例により、本発明をさらに詳しく説明するが、本発明がそれらに限定されることはない。
作業実施例：
実施例１
使用した装置は、２Ｌのフラットフランジビーカーであり、それには以下のものが取り付けてあった：Ｍｉｇスターラー（３枚羽根）；ジャケット加熱／冷却；ｐＨ及びレドックス測定装置；温度計；次亜塩素酸ナトリウム（ＮａＯＣｌ）及び２－メルカプトベンゾチアゾールのナトリウム塩（ＮａＭＢＴ）の水溶液のための計量ポンプ；並びに、硫酸又は水酸化ナトリウム水溶液をｐＨ－制御用に計量添加するための滴下漏斗。
実施例１
使用した装置は、２Ｌのフラットフランジビーカーであり、それには以下のものが取り付けてあった：Ｍｉｇスターラー（３枚羽根）；ジャケット加熱／冷却；ｐＨ及びレドックス測定装置；温度計；次亜塩素酸ナトリウム（ＮａＯＣｌ）及び２－メルカプトベンゾチアゾールのナトリウム塩（ＮａＭＢＴ）の水溶液のための計量ポンプ；並びに、硫酸又は水酸化ナトリウム水溶液をｐＨ－制御用に計量添加するための滴下漏斗。
最初に、２０３．４ｇのジベンジルアミン（９７％）及び５３１ｇのイソプロパノール（水分、１％未満）を、１９５ｇの水と共に、このフラットフランジビーカーに仕込んだ。次いでその反応混合物を撹拌し、次いで以下の混合物を、４６℃の内温で、３時間かけて、計量仕込みした：
４４６．１ｇの５０．５０％ＮａＭＢＴ水溶液（密度：１．２４５）＝１１９ｍＬ／ｈ（３５８ｍＬ）
８３４．２ｇの１４．２１％ＮａＯＣｌ水溶液（密度：１．２２）＝２２８ｍＬ／ｈ（６８３．８ｍＬ）。
４４６．１ｇの５０．５０％ＮａＭＢＴ水溶液（密度：１．２４５）＝１１９ｍＬ／ｈ（３５８ｍＬ）
８３４．２ｇの１４．２１％ＮａＯＣｌ水溶液（密度：１．２２）＝２２８ｍＬ／ｈ（６８３．８ｍＬ）。
次いで、５ｇのＮａＯＣｌを、フラットフランジビーカーの中に最初に仕込んだ化学物質に対して、１～５分かけて添加した。
その計量添加の間、その反応混合物の中のｐＨを１０．５に維持したが、それは、硫酸の手段によって実施した。
次いで、１．６ｇの４８％水酸化ナトリウム水溶液を用いてｐＨを１１．５に調節し、２４５ｍＬの水を添加し、その混合物を１５分間撹拌した。その懸濁液を、吸引下、４０℃で、直径１８．５ｃｍのブラック－バンドフィルターを通して濾別した。
その反応生成物を濾別し、６２５ｇの水性イソプロパノール（３５％）を用い４０℃で、次いで１１６５ｇの水を用いて６０℃で洗浄した。
その濾過ケークを、乾燥キャビネット中約５０℃で、恒量になるまで乾燥させた。
それにより、２８３．６ｇのＮ，Ｎ－ジベンジルベンゾチアゾリルスルフェンアミド（ＤＢＢＳ）が得られた。ＨＰＬＣ分析によれば、その活性成分含量（滴定）は、９８％を越えており、遊離アミンの測定値は０．７％未満であった。さらには、その融点は、９０～１００℃、好ましくは９２．５～９３．２℃の範囲であった。
比較例１ａ、１ｂ、及び１ｃ
その方法は、実施例１と同様の条件で、実施したが、ただし、ｐＨを、それぞれ、８、９及び１２とした。
その方法は、実施例１と同様の条件で、実施したが、ただし、ｐＨを、それぞれ、８、９及び１２とした。
次の結果が得られた：
本発明における方法により、元素状の塩素を使用する必要もなく、式（Ｉ）のＮ，Ｎ－置換されたベンゾチアゾリルスルフェンアミドを調製することが可能となり、そして次亜塩素酸ナトリウムを使用し、８～９のｐＨで、従来技術（欧州特許第０ １９５ ７３８号明細書）で公知の方法に比較して、顕著に改良されて結果が得られるということが見出された。
Claims (8)
- 式（Ｉ）のＮ，Ｎ－二置換されたベンゾチアゾリルスルフェンアミドを調製するための方法であって、
ここで、Ｒ３、Ｒ４は、それぞれ独立して、Ｈ、Ｃ１～Ｃ３－アルキル、好ましくはメチル、
ｙは、０～６、好ましくは０～２、特に好ましくは０であり、
ｎは、０～５、好ましくは０である）］
それには、式（ＩＩ）の２－メルカプトベンゾチアゾールの塩を、
式（ＩＩＩ）のアミン
ＮＨ（Ｒ１）（Ｒ２） （ＩＩＩ）
［式中、Ｒ１及びＲ２は、先に定義されたものである］
と反応させるが、
前記反応を、次亜塩素酸ナトリウムの存在下、１０～１２のｐＨで実施することを特徴とする、方法。 - 前記式（Ｉ）のＮ，Ｎ－置換されたベンゾ－チアゾリルスルフェンアミドが、Ｎ，Ｎ－ジベンジルベンゾチアゾリルスルフェンアミド（ＤＢＢＳ）又はＮ，Ｎ－ジイソプロピルベンゾチアゾリルスルフェンアミドであることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
- 使用される前記式（ＩＩ）の化合物が、次式のものであり、
- 前記反応が、３０～５０℃の温度で実施されることを特徴とする、請求項１～３のいずれか一項に記載の方法。
- 前記反応が、少なくとも１種のＣ１～Ｃ４－アルコール及び／又は水の存在下に実施されることを特徴とする、請求項１～４のいずれか一項に記載の方法。
- 前記式（ＩＩＩ）の化合物が、最初に、場合によっては水及び／又はアルコールの存在下に仕込まれ、前記式（ＩＩ）の化合物及び次亜塩素酸ナトリウムが計量仕込みされ、前記計量添加の間、硫酸を用いてｐＨが調節されることを特徴とする、請求項４に記載の方法。
- 前記式（ＩＩ）の化合物及び前記次亜塩素酸ナトリウムを添加した後に、水酸化ナトリウム水溶液を用いて、ｐＨが調節されることを特徴とする、請求項４又は６に記載の方法。
- 使用される、前記式（ＩＩ）の化合物の、前記式（ＩＩＩ）の化合物に対するモル比が、１．４：１から０．８：１までであることを特徴とする、請求項１～６のいずれか一項に記載の方法。
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