JP4078439B2

JP4078439B2 - チオシアナート化合物の製造法

Info

Publication number: JP4078439B2
Application number: JP26528398A
Authority: JP
Inventors: 和明木原; 五郎田村
Original assignee: Sumitomo Chemical Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Chemical Co Ltd
Priority date: 1998-09-18
Filing date: 1998-09-18
Publication date: 2008-04-23
Anticipated expiration: 2018-09-18
Also published as: JP2000086619A; SG85132A1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は一般式
【化３】

［式中、Ｒ¹およびＲ²は同一または異なる炭化水素基を示すか、またはＲ¹およびＲ²が結合し隣接する窒素原子と共に５ないし６員の含窒素複素環基を示す。]
で表される化合物またはその塩の製造法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般式（I）で表される化合物（以下、化合物（I）と略称する場合がある。）またはその塩はそれ自体強力な殺虫作用を有することが特公昭51-42177号公報に述べられている。また同時に、さらに強力な殺虫作用を有するチオールカーバメイト誘導体への重要な製造中間体であることが特公昭42-10969号公報に述べられている。
化合物（I）またはその塩の製造法については、対応するジハライド化合物にチオシアン酸塩を反応させる方法が特公昭39-18012号公報に、また対応するチオ硫酸エステル塩（以下、ブンテ塩と称する場合がある。）にシアン化物を反応させる方法が特公昭44-19524号公報に、また対応するジチオール化合物にシアン化ハロゲン（シアノーゲンハライド）を反応させる方法が特開昭47‐34316号公報に、さらに対応するビススルホナート化合物に青酸塩を反応させる方法が特公昭63‐28905号公報にそれぞれ報告されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の方法では廃水処理方法が難しく、収率が悪いという問題があった。また、殺虫効果に優れるチオールカーバメイト系誘導体の製造過程において排出される結晶濾液（廃液）は利用方法が無く、そのまま焼却により処分されていた。上記廃液にはチオールカーバメイト系誘導体を含有しているため、省資源化の観点からも大きな問題となっていた。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、廃水処理がしやすく、高収率にて、化合物（I）またはその塩を製造する方法及び、チオールカーバメイト誘導体の製造過程において排出される廃液のリサイクル使用の方法を探索開発すべく、鋭意研究を続けてきた結果、
一般式
【化４】

[式中の記号は前記と同意義を示す]で表される化合物（以下、化合物（II）と略称する場合がある。）またはその塩と青酸またはその塩が意外にも反応して化合物（II）のジチオラン環が開裂するとともに、高収率で化合物（I）またはその塩を生成することを見出し、これらの知見に基づいて本発明を完成するに至った。
【０００５】
すなわち、本発明は
（１）一般式
【化５】

［式中、Ｒ¹およびＲ²は同一または異なる炭化水素基を示すか、またはＲ¹およびＲ²が結合し隣接する窒素原子と共に５ないし６員の含窒素複素環基を示す。]で表される化合物またはその塩と青酸またはその塩とを反応させることを特徴とする一般式
【化６】

[式中の記号は前記と同意義を示す] で表される化合物またはその塩の製造法、（２）Ｒ¹およびＲ²が同一または異なるアルキル基である上記（１）項記載の製造法、（３）Ｒ¹およびＲ²がともにメチル基である上記（１）項記載の製造法、および
（４）反応をpH５〜９で行うことを特徴とする上記（１）項記載の製造法に関する。
【０００６】
Ｒ¹およびＲ²における炭化水素基としては直鎖，分枝状，環状の二重結合、三重結合を有することもできる脂肪族炭化水素基、アリール基またはアラルキル基などが挙げられる。具体的には、アルキル基，アルケニル基，アルキニル基，アリール基，アラルキル基などが用いられ、なかでもＣ_1-19炭化水素基などが好ましい。
該アルキル基としては、好ましくは炭素数１から６の直鎖，もしくは分枝状アルキル基もしくは炭素数３から１４の環状のアルキル基が挙げられ、例えばメチル，エチル，n−プロピル，イソプロピル，n−ブチル，イソブチル，sec−ブチル，tert−ブチル，n−ペンチル，sec−ペンチル，イソペンチル，ネオペンチル，シクロペンチル，n−ヘキシル，イソヘキシル，シクロヘキシル等のＣ_1-6アルキル基やＣ_3-14シクロアルキル基等が用いられる。
該アルケニル基としては、好ましくは炭素数２から６の直鎖もしくは分枝状のアルケニル基もしくは炭素数３から１４の環状のアルケニル基が挙げられ、例えばアリル，イソプロペニル，イソブテニル，２−ペンテニル，２−ヘキセニル，２−シクロヘキセニルなどのＣ_2-6アルケニル基やＣ_3-14アルケニル基等が用いられる。
該アルキニル基としては、好ましくは炭素数２から６のアルキニル基が挙げられ、例えばプロパルギル，２−ブチニル，３−ブチニル，３−ペンチニル，３−ヘキシニル等のＣ_2-6アルキニル基等が用いられる。
該アリール基としては、好ましくは炭素数６から１４のアリール基が挙げられ、例えばフェニル，ナフチル，アンスリル等が用いられる。
該アラルキル基としては、好ましくは炭素数７から１９のアラルキル基が挙げられ、例えばベンジル，フェネチル，フェニルプロピルなどのフェニル−Ｃ_1-4アルキル，ベンズヒドリル，トリチル等が用いられる。
式
【化７】

で表される基において、Ｒ¹およびＲ²が結合し隣接する窒素原子とともに形成してもよい５ないし６員の含窒素複素環基としては例えばピロリジノ、ピペリジノ、ピペラジノ、モルホリノ、チオモルホリノ、チアゾリジニル等が挙げられる。
Ｒ¹およびＲ²はそれぞれ直鎖または分岐状の炭素数1から4の低級アルキル基が好ましく、なかでもともにメチル基である場合が好ましい。
化合物（I）の塩としては、例えば塩酸、硫酸、リン酸等の無機酸塩、ベンゼンスルホン酸、ｐ‐トルエンスルホン酸、蓚酸等の有機酸塩が挙げられる。
【０００７】
化合物（I）またはその塩は、好ましくは化合物（II）またはその塩と青酸またはその塩とをpH５〜９、好ましくは７〜９で反応させることにより製造される。
本発明に用いる青酸またはその塩は通常容易に市販品として入手し得る固形のシアン化ナトリウム、シアン化カリウムなど青酸のアルカリ金属塩もしくは青酸ガスでよく、所望によってはアンモニウム塩やアルカリ土類金属塩（例、カルシウム塩、マグネシウム塩）、重金属（例、鉄、銅、亜鉛）塩も用いることができる。好ましい青酸またはその塩としてはシアン化ナトリウム（青酸ソーダ）及びシアン化カリウム（青酸カリウム）が用いられる。
化合物（II）の塩としては上記した化合物（I）の塩と同様のものが挙げられる。
本反応は短時間内に定量的に進行するので、反応に必要な青酸またはその塩の使用量は化学量論的には化合物（II）１モルに対して２モルで充分であり、所望によっては過量を用いてもよいが、資源節約の面からも、反応後の廃液処理の観点からも過度の過量使用は望ましくない。
【０００８】
反応に用いる溶媒としては、化合物（II）またはその塩と青酸またはその塩の一方または両者を溶解し得る溶媒が好ましいが、ともに溶解し難い溶媒であっても充分進行する。ただし、液性が極端に酸性またはアルカリ性に片寄る溶媒は試薬の性質上または化合物（II）および化合物（I）の性質上好ましくない。したがって、ほぼ中性の溶媒であれば反応を阻害しない限りいかなる溶媒でも用い得る。このような溶媒としては、例えばメタノール、エタノール、イソプロパノールなどの低級脂肪族アルコール類、例えばアセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなどの低級脂肪族ケトン類、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサンなどの低級鎖状または環状脂肪族エーテル類、例えば酢酸エチル、アセトニトリル、ジメチルホルムアミドなどの低級脂肪族カルボン酸誘導体、例えば二硫化炭素、ジメチルスルホキシド、テトラメチレンスルホンなどの低級鎖状または環状脂肪族硫黄化合物などを用いることができる。また所望によっては水や例えば塩化メチレン、クロロホルム、四塩化炭素などの低級脂肪族ハロゲン化炭化水素類、例えばベンゼン、トルエン、キシレン、クロルベンゼンなどの芳香族炭化水素類などを用いることもできる。これらの溶媒はそれぞれ単独で用いてもよく、また適当な混合比で2種またはそれ以上（好ましくは３種以下）の溶媒を混合して用いてもよい。さらに、相互に混和し合わない組合せ、例えば水と芳香族炭化水素や脂肪族ハロゲン化炭化水素を組合わせて用いる場合には二層系となるが、この様な場合には四級アンモニウム塩、スルホニウム塩、ホスホニウム塩などの相間移動触媒を少量添加するのが好ましい。水と水に混和しない溶媒（例、トルエン、ベンゼン等）の2種混合溶媒を用いる場合、化合物（I）を単離しやすく好適である。
【０００９】
本発明の方法は化合物（II）またはその塩と青酸またはその塩とを適当な溶媒中で接触させることにより、直ちに反応が開始し、場合によっては発熱的に反応が進行する。生成物である化合物（I）は遊離塩基の状態では熱に対しては安定性を欠く性質を有しており、反応温度は40℃以下に保つのが望ましく、通常は室温またはそれ以下に保つのが好ましい。場合によっては反応容器を外部から冷却してもよい。反応温度としては、０℃〜２０℃が好ましい。
また、本発明の方法における反応は上記条件下できわめて円滑に進行し、通常１時間から数時間で完結するが、場合によっては数分から十数分でも終了する。化合物（I）またはその塩はアルカリに対して安定性を欠くので、不必要に反応時間を延長し、過量のシアンイオンと長時間接触させておくことは着色や収率低下の原因になるので反応終了後は直ちに反応系を冷却して可溶溶媒（例、トルエン、ベンゼン等）へ抽出転溶して反応系から単雛するのが望ましい。
【００１０】
本反応の完結は薄層クロマトグラフ（TLC）や高速液体クロマトグラフ（HPLC）などの機器分析手段により容易に碓認することができる。
本発明の製造法により製造される化合物（I）またはその塩は、特公昭４５−１９５２０号記載の方法に従い、より優れた殺虫作用を有する式
【化８】

[式中の記号は前記と同意義を示す。]で表される化合物（以下、化合物（III）と略称する場合がある。）またはその塩に誘導でき、さらに、化合物（III）は溶媒抽出、液性変換、転溶、濃縮、減圧濃縮、結晶化、再結晶化等の自体公知の手段により単離精製することができる。
例えば、反応終了後、反応液が水溶液の場合はそのまま、あるいは反応液が水と混和する有機溶媒を含有している場合は減圧濃縮後、水と混和しがたい塩化メチレン、クロロホルムなどの低級脂肪族ハロゲン化炭化水素類やベンゼン、トルエン、キシレン、クロルベンゼンなどの芳香族炭化水素類を加え、抽出を行う。得られる有機層を濃縮すると、粗製品の化合物（III）が結晶として得られる。さらに、このように単離された化合物（III）に例えば、塩酸、硫酸、リン酸、臭化水素酸等の無機酸類、やベンゼンスルホン酸、ｐ−トルエンスルホン酸、蓚酸等の有機酸のエーテル、トルエン等の溶液を加えて結晶化し、化合物（III）を塩類の型で単離することもできる。
【００１１】
本発明の方法に用いられる化合物（II）またはその塩は、自体公知の方法、例えばアグリカルチュアル・アンド・バイオロジカル・ケミストリー（Agr.Biol.Chem.）34巻935〜940頁，1974年に記載の方法によって製造できる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
次に実施例を挙げて、本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれらの実施例に限定解釈されるべきものではない。
【００１３】
【実施例】
実施例１
２−(ジメチルアミノ)トリメチレンジ（チオシアナート）
【化９】

の製造
水22．06gにシアン化ナトリウム（青酸ソーダ）2.49g（純度98.3％、0.05モル）を溶かし、5℃に冷却した。この中にトルエン25mLを加えた後、４-ジメチルアミノ-１，２-ジチオラン-１-オキサイド塩酸塩5.04g（0.025モル）を水20.16gに溶解した液を約1時間で滴下した。滴下後、同温度で約１時間熟成した後、分液してトルエン層と水層に分離した。このトルエン層を高速液体クロマトグラフィ−で測定すると、2.35gの２-(ジメチルアミノ)トリメチレンジ（チオシアナート）（収率：46.7%）と0.82gの４-ジメチルアミノ-１，２-ジチオラン（収率：21.9%）が得られた。
【００１４】
実施例２
２−(ジメチルアミノ)トリメチレンジ（チオシアナート）の製造
水35gに４−ジメチルアミノ-１，２-ジチオラン-１-オキサイド塩酸塩5.04g（0.025モル）を加え溶解させた。これにトルエン25mLを加え、5℃に冷却した後、pHを測定すると2.6を示した。別にシアン化ナトリウム（青酸ソーダ）2.49g（純度98.3％、0.05モル）に水6.86gを加え、溶解した液を約1時間で滴下した。この間、pHが８となるように5N塩酸を用い、コントロールした。滴下後、同温度で約１時間熟成した後、4N NaOHを用い、pH 10に調整した後、トルエン層と水層に分離した。このトルエン層を高速液体クロマトグラフィ−で測定すると、4.91gの２-(ジメチルアミノ)トリメチレンジ（チオシアナート）（収率：97.6%）が得られた。
【００１５】
実施例３
２−(ジメチルアミノ)トリメチレンジ（チオシアナート）の製造
水250mLに１，３−ビス（カルバモイルチオ）−２−（Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノ）プロパン塩酸塩13.19g（0.071モル）を加え溶解させた。この中にトルエン100mLを加えた後、28％苛性ソーダをpH＝９となるまで滴下した。この際、発熱するので、４５℃以下となるよう冷却しながら、苛性ソーダを滴下した。中和終了後、３５％過酸化水素7.59g（0.078モル）を同温度で１時間かけて滴下した。この間、28％苛性ソーダを用い、 pHが9となるようコントロールした。滴下後、同温度で約１時間熟成した後、トルエン層と水層に分離した。トルエン層に水15mLを加え、35％塩酸17.1g（0.1645モル）で中和を行った後、トルエン層と水層に分離した。水層をHPLCで分析を行うと、12.5g（0.0675モル）の４−(ジメチルアミノ)‐１,２‐ジチオラン塩酸塩が得られた。この水溶液を液温10℃に保ちながら攪拌下35％過酸化水素水6.56g（0.0675モル）を約1時間で滴下した。滴下終了後、室温で約1時間攪拌した。水層をHPLCで分析を行うと、12.93g（0.0641モル）４−(ジメチルアミノ)‐１,２‐ジチオラン‐1‐オキサイド塩酸塩が得られた。
これにトルエン65mLを加え、5℃に冷却した後、別にシアン化ナトリウム（青酸ソーダ）6.38g（純度98.3％、0.13モル）に水17.6gを加え、溶解した液を約1時間で滴下した。この間、pHが7以上とならないように5N塩酸を用い、コントロールした。滴下後、同温度で約１時間熟成した後、4N NaOHを用い、pH 10に調整した後、トルエン層と水層に分離した。このトルエン層を高速液体クロマトグラフィーで測定すると、12.00gの２-(ジメチルアミノ)トリメチレンジ（チオシアナート）（収率：84.0% 対１，３−ビス（カルバモイルチオ）−２−（Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノ）プロパン塩酸塩）が得られた。
【００１６】
【発明の効果】
本発明の方法により副生するのは水及び水溶性の無機塩であり、主生成物である脂溶性の化合物（I）とは反応終了後、容易に分離することができる。例えば反応溶煤として水及び水と分離する有機溶媒を用いた場合は、無機塩を含む水層と主生成物を含む有機溶媒に分離することによって、高純度品としてチオシアナート化合物を定量的に回収することができる。したがって、本発明の方法における廃棄物は処理しやすく、公害防止対策上からきわめて有利な製造法である。
さらに、本発明の方法により製造される化合物（I）またはその塩は強力な殺虫作用を有する化合物(III)で示されるチオールカーバメイト系誘導体（例、１，３−ビス（カルバモイルチオ）−２−（Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノ）プロパン）への製造中間体として有用である。
また、チオールカーバメイト系誘導体の製造過程で排出される結晶濾液はアルカリ条件下で、加水分解後、酸化して式
【化１０】

[式中の記号は前記と同意義を示す。]で表される化合物（IV）またはその塩（塩としては上記した化合物（I）の塩と同様のものが挙げられる。）とした後、酸性下で酸化して、化合物（II）またはその塩に誘導することができる。次いで、本発明の方法にしたがい、化合物（I）またはその塩が得られるので、化合物（III）またはその塩の製造中間体として再度リサイクル使用可能となる。従って、結晶濾液（廃液）から回収して、再度農薬製造中間体へ利用可能のため、省資源の観点からきわめて有用な方法であるといえる。

Claims

一般式

［式中、Ｒ¹およびＲ²は同一または異なる炭化水素基を示すか、またはＲ¹およびＲ²が結合し隣接する窒素原子と共に５ないし６員の含窒素複素環基を示す。]で表される化合物またはその塩と青酸またはその塩とを反応させることを特徴とする一般式

[式中の記号は前記と同意義を示す] で表される化合物またはその塩の製造法。
Ｒ¹およびＲ²が同一または異なるアルキル基である請求項１記載の製造法。
Ｒ¹およびＲ²がともにメチル基である請求項１記載の製造法。
反応をpH５〜９で行うことを特徴とする請求項1記載の製造法。