JP4472038B2 - ２−（メチルスルホニル）−５−（トリフルオロメチル）−１，３，４−チアジアゾールの合成 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明の分野はチアジアゾールスルホン類の合成である。より詳細には、本発明は接触酸化を用いて２−（メチルスルホニル）−５−（トリフルオロメチル）−１，３，４−チアジアゾールを合成することに関する。
【０００２】
【発明の背景】
スルホン類は一般式Ｒ−ＳＯ2−Ｒ’で表される。スルホン類は多様な前駆体から製造可能である。例として、スルホン類は（ａ）スルフィド類の酸化、（ｂ）スルフィン酸エステルの転位、（ｃ）アルケン類およびアセチレン類へのハロゲン化スルホニル付加、（ｄ）分極した結合へのスルフィン酸付加、および（ｅ）ポリエンへのＳＯ2付加（環付加）で生じ得る［例えばＤｕｒｓｔ，Ｔ．著「Ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ」、１１．６章、ＢａｒｔｏｎおよびＯｌｌｉｓ編集、Ｐｅｒｇａｍｍｏｎ Ｐｒｅｓｓ、Ｏｘｆｏｒｄ、１９７９参照］。
【０００３】
特別な種類のスルホン類である２−（アルキルスルホニル）−５−（トリフルオロメチル）−１，３，４−チアジアゾール類は除草剤の製造で用いられる中間体である。２−（メチルスルホニル）−５−（トリフルオロメチル）−１，３，４−チアジアゾールは抗菌・カビ作用を示すと報告されている［米国特許第３，５６２，２８４号参照］。２−（置換スルホニル）−５−（トリフルオロメチル）−１，３，４−チアジアゾール類は、米国特許第３，５６２，２８４号に従い、相当する２−（置換チオ）−５−（トリフルオロメチル）−１，３，４−チアジアゾールを酸化剤、例えば過マンガン酸カリウム、過酸化水素またはパーオキシトリフルオロ酢酸などの存在下で酸化させることで製造可能である。酸化を酢酸と塩化メチレンが溶媒として入っている酸性の水性媒体中で起こさせている。塩化メチレンは産業衛生および取り扱いの観点から望ましくない溶媒である。これは低沸点（高い蒸気圧）であることから取り扱いが困難でありかつまた水廃棄流れを汚染する。上記スルホン生成物の単離は結晶化を用いて行われている。報告されているスルホン収率は出発スルフィドを基準にして約６５％であった。
【０００４】
このような方法で酢酸を水の存在下で用いる場合には、必然的に、水が反応に過剰量で導入されかつ費用のかかる結晶化手順を用いてスルホンの精製を行う必要があることから、結果として収率が低くなってしまう。本技術分野ではチアジアゾールスルホン類を高い収率で製造する実用的で安価な方法が継続して求められている。
【０００５】
【発明の簡単な要約】
本発明は２−（メチルスルホニル）−５−（トリフルオロメチル）−１，３，４−チアジアゾールの製造方法を提供するものである。本方法に、反応混合物に活性（ａｃｔｉｖａｔｅｄ）モリブデンまたはタングステン触媒を含有させて２−（メチルチオ）−５−（トリフルオロメチル）−１，３，４−チアジアゾールを酸化させることで反応生成物を生じさせる段階を含める。１つの態様では、２−（メチルチオ）−５−（トリフルオロメチル）−１，３，４−チアジアゾールを活性触媒の存在下で過酸化水素と反応させる。好適には、２−（メチルチオ）−５−（トリフルオロメチル）−１，３，４−チアジアゾールを非プロトン性芳香族溶媒、例えばトルエンなどに溶解させる。
【０００６】
上記活性触媒はモリブデン酸またはタングステン酸である。上記酸は反応混合物に直接添加可能であるか或はタングステン酸塩またはモリブデン酸塩を用いて反応混合物中で生じさせることも可能である。上記酸を好適にはアルカリ金属のモリブデン酸塩またはタングステン酸塩を酸性にすることを通して生じさせる。好適なアルカリ金属はナトリウムでありそして酸性化で用いるに好適な酸は硫酸である。上記活性触媒を上記混合物中で生じさせることができる。この態様に従い、２−（メチルチオ）−５−（トリフルオロメチル）−１，３，４−チアジアゾールを上記アルカリ金属塩および硫酸の存在下で過酸化水素と反応させる。
【０００７】
上記反応混合物で用いる過酸化水素は、好適には、過酸化水素が約３０重量パーセントから約５０重量パーセント入っている水溶液である。上記活性触媒を２−（メチルチオ）−５−（トリフルオロメチル）−１，３，４−チアジアゾール１モル当たり約０．５グラムから約１０グラムの触媒から成る量で存在させる。酸化を典型的には約５０℃から約１００℃の温度、好適には約７０℃から約９０℃の温度で起こさせる。
【０００８】
本発明の方法に追加的段階を含めることも可能である。未消費触媒を回収して、この回収した触媒を任意に反応混合物に再循環させてもよい。更に、水を反応生成物から除去することも可能である。この水除去を好適には共沸で達成する。更にその上、本発明の方法に、生じた２−（メチルスルホニル）−５−（トリフルオロメチル）−１，３，４−チアジアゾールを単離する段階を含めることも可能である。
【０００９】
【発明の詳細な記述】
Ｉ． 発明
本発明はチアジアゾールスルホン類の製造方法を提供するものである。本方法を用いて２−（メチルスルホニル）−５−（トリフルオロメチル）−１，３，４−チアジアゾール［ＴＤＡスルホン］を２−（メチルチオ）−５−（トリフルオロメチル）−１，３，４−チアジアゾール［ＴＤＡ］から製造する。ＴＤＡスルホンの製造を適切な酸化剤存在下のＴＤＡの接触酸化で行う。この酸化反応で用いる触媒はモリブデンまたはタングステン触媒であり得る。
【００１０】
ＩＩ． タングステンまたはモリブデンを用いたＴＤＡスルホン製造方法
この面に従い、本方法は、反応混合物に活性モリブデンまたはタングステン触媒を含有させて２−（メチルチオ）−５−（トリフルオロメチル）−１，３，４−チアジアゾール［ＴＤＡ］を酸化させることで生成物であるＴＤＡスルホンが入っている反応生成物を生じさせる段階を含む。ＴＤＡの酸化を適切な酸化剤の存在下で起こさせる。そのような典型的酸化剤は本技術分野でよく知られている［例えばＤｕｒｓｔ，Ｔ．著「Ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ」、１１．６章、ＢａｒｔｏｎおよびＯｌｌｉｓ編集、Ｐｅｒｇａｍｍｏｎ Ｐｒｅｓｓ、Ｏｘｆｏｒｄ、１９７９参照］。特に好適な酸化剤は過酸化水素（Ｈ2Ｏ2）である。この態様に従い、ＴＤＡと過酸化水素を触媒の存在下で反応させる。この反応混合物で用いる過酸化水素は、好適には、過酸化水素が約３０重量パーセントから約５０重量パーセント入っている水溶液である。Ｈ2Ｏ2とＴＤＡのモル比を約２：１から約４：１、好適には約２．２：１にする。酸化条件は本技術分野でよく知られている。典型的には酸化を約６０℃から約１００℃の温度で実施する。
【００１１】
本方法で用いるＴＤＡは如何なる源から得られたものであってもよい。好適には、非プロトン性芳香族溶媒、例えばトルエンなどに入っているＴＤＡをもたらす方法を用いてＴＤＡの製造を行う。特に好適なＴＤＡ製造手段を、本出願と同時に提出した表題が“Ａ Ｐｒｏｃｅｓｓ ｆｏｒ Ｍａｋｉｎｇ ２−（Ｍｅｔｈｙｌｔｈｉｏ）−５−（Ｔｒｉｆｌｕｏｒｏｍｅｔｈｙｌ）−１，３，４−Ｔｈｉａｄｉａｚｏｌｅ Ｕｓｉｎｇ Ｍｅｔｈｙｌｄｉｔｈｉｏｃａｒｂａｚｉｎａｔｅ ａｎｄ ａ Ｍｏｌａｒ Ｅｘｃｅｓｓ ｏｆ Ｔｒｉｆｌｕｏｒｏａｃｅｔｉｃ Ａｃｉｄ”，“Ａ Ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ Ｍａｋｉｎｇ ２−（Ｍｅｔｈｙｌｔｈｉｏ）−５−（Ｔｒｉｆｌｕｏｒｏ−ｍｅｔｈｙｌ）−１，３，４−Ｔｈｉａｄｉａｚｏｌｅ Ｕｓｉｎｇ Ｍｅｔｈｙｌｄｉｔｈｉｏｃａｒｂａｚｉｎａｔｅ ｗｉｔｈ Ｔｒｉｆｌｕｏｒｏ−ａｃｅｔｉｃ Ａｃｉｄ ｗｉｔｈ Ｒｅｍｏｖａｌ ｏｆ Ｂｉｓ−Ｂｙｐｒｏｄｕｃｔ”，および“Ａ Ｐｒｏｃｅｓｓ ｆｏｒ Ｐｒｅｐａｒｉｎｇ ２−（Ｍｅｔｈｙｌｔｈｉｏ）−５−（Ｔｒｉｆｌｕｏｒｏｍｅｔｈｙｌ）−１，３，４−Ｔｈｉａｄｉａｚｏｌｅ Ｕｓｉｎｇ Ｍｅｔｈｙｌｄｉｔｈｉｏｃａｒｂａｚｉｎａｔｅ ａｎｄ Ｍｏｌａｒ Ｅｘｃｅｓｓ ｏｆ Ｔｒｉｆｌｕｏｒｏａｃｅｔｉｃ Ａｃｉｄ Ｗｉｔｈ Ｒｅｃｏｖｅｒｙ ｏｆ Ｔｒｉｆｌｕｏｒｏａｃｅｔｉｃ Ａｃｉｄ”の米国特許出願に見ることができる。上記出願の開示は全部引用することによって本明細書に組み入れられる。
【００１２】
ＴＤＡの酸化を溶媒の存在下で起こさせる。この溶媒は好適には非プロトン性の芳香族溶媒である。そのような溶媒は本技術分野でよく知られている。そのような典型的で好適な溶媒はトルエン、キシレン、クメンおよびメシチレンである。トルエンが特に好適である。この溶媒の使用量は幅広い範囲に渡って多様であり得るが、本技術者によって容易に決定され得る。溶媒の正確な量は使用する個々の溶媒に依存する。トルエンが溶媒の場合には、トルエンをＴＤＡ １モル当たり約０．５モルから約３．５モルの量で存在させる。好適にはトルエンをＴＤＡ １モル当たり約１．０モルから約２．０モルの量、より好適にはトルエンをＴＤＡ １モル当たり約１．０から約１．５モルの量で存在させる。
【００１３】
本明細書で用いる如き用語「活性触媒」はモリブデン酸またはタングステン酸を意味する。上記酸はタングステン酸アンモニウムまたはモリブデン酸アンモニウムなどの如き酸塩も包含する。この活性触媒を１モルのＴＤＡ当たり約０．００５から約０．０３５モルの触媒から成る量で存在させる。触媒とＴＤＡのモル比を好適には約０．０１５：１にする。上記酸は反応混合物に直接添加可能であるか或はタングステン酸塩またはモリブデン酸塩から反応混合物中で生じさせることも可能である。上記酸を好適にはアルカリ金属のモリブデン酸塩またはタングステン酸塩を酸性にすることを通して生じさせる。そのような典型的で好適なアルカリ金属塩は本技術分野でよく知られていて商業的に入手可能である。特に好適なアルカリ金属塩はタングステン酸もしくはモリブデン酸のナトリウム塩、カリウム塩およびリチウム塩である。Ｎａ2（ＭｏＯ4）およびＮａ2（ＷＯ4）などの如きナトリウム塩が最も好適である。
【００１４】
上記アルカリ金属塩を酸で酸性にすると活性触媒が生じる。典型的で好適な酸は約１から４の範囲のｐＫａを示す無機酸である。特に好適な酸は塩酸、硫酸および硝酸である。硫酸（Ｈ2ＳＯ4）が最も好適である。この活性触媒の生成を酸化反応混合物自身中で起こさせることができる。この態様に従い、ＴＤＡを上記アルカリ金属塩および酸の存在下で過酸化水素と反応させる。
【００１５】
上記酸触媒（例えばモリブデン酸）を反応混合物に直接添加する場合でも、その反応混合物に追加的酸を更に含有させることも可能である。そのような酸はこの上に挙げた如き無機酸またはトリフルオロ酢酸であってもよい。このような酸を１モルのＴＤＡ当たり約０．０１から約０．０３モルの量で存在させる。
【００１６】
この上のセクションＩＩに挙げた如き本発明の方法に追加的段階を含めることも可能である。上記触媒を回収して、その回収した触媒を任意に反応混合物に再循環させてもよい。更に、水を反応生成物から除去することも可能である。更にその上、本発明の方法に、生じたスルホンを単離する段階を含めることも可能である。
【００１７】
水の除去を好適には共沸で達成する。このような水の共沸除去は、特に溶媒がトルエンの場合、溶媒の存在下で容易に達成される。共沸混合物の方が水よりも低い沸点を有することから、反応生成物を上記溶媒の沸点にまで加熱すると水が効果的に除去される。上記酸化反応は約６０℃から約８５℃の範囲で起こることから、この反応中に水が除去され、追加的段階を設ける必要はない。
【００１８】
以下に示す実施例は本発明の好適な態様を説明するものであり、決して本明細書および請求の範囲を制限するものでない。
【００１９】
【実施例】
実施例１：モリブデン触媒を用いたＴＤＡスルホン合成
トルエン（１１６．２ｇ）中の２−（メチルチオ）−５−（トリフルオロメチル）−１，３，４−チアジアゾール［ＴＤＡ］（純度が９８．８％のものを２０２．６ｇ、１．０モル）溶液を撹拌しながらこれにモリブデン酸ナトリウム一水化物を５グラムおよび濃Ｈ2ＳＯ4を２グラム加えた。この混合物を撹拌しながら８０℃に加熱した。水中３５重量パーセントのＨ2Ｏ2溶液（２６０ｇ；２．６７モル）を４時間かけて均一に加えた。Ｈ2Ｏ2添加中の反応温度を８０±２℃に維持した。
【００２０】
上記反応混合物の加熱処理を８０℃でＴＤＡのモノ酸化種（ｍｏｎｏ−ｏｘｉｄｉｚｅｄ ｓｐｅｃｉｅｓ）の量が１％未満（ガスクロで分析して）になるまで（約２−３時間）行った。水を共沸でトルエンと一緒に除去した。この反応混合物を約２２５グラムのトルエンで希釈した後、蒸気ジャケット付き吸引濾過を用いて固体を６０℃で濾別した。その濾液からＴＤＡスルホンを単離した（純度９８％、正味収率９５．５％）。
【００２１】
Ａ． 触媒の再利用
トルエン（１１６．２ｇ）中のＴＤＡ（純度が９８．８％のものを２０２ｇ、１．０モル）溶液を撹拌しながら、これに、この上で濾別した固体および２．０グラムの濃Ｈ2ＳＯ4を加えた。３５％のＨ2Ｏ2水溶液（２６０ｇ；２．６７モル）を４時間かけて均一に加えた。Ｈ2Ｏ2添加中の温度を８０±２℃に維持した。上記反応混合物の加熱処理を８０℃でＴＤＡのモノ酸化種の量が１％未満（ガスクロで分析して）になるまで（約２−３時間）行った。
【００２２】
反応水を共沸でトルエンと一緒に除去した。次に、この反応混合物を約２２５グラムのトルエンで希釈した後、吸引濾過を用いて固体を６０℃で濾別した。このケーキ（ｃａｋｅ）を取っておいて再利用した。その濾液からＴＤＡスルホンを単離した（純度９８．１％、正味収率９８％）。上記モリブデン酸ナトリウム触媒を１モルのＴＤＡ当たり３−５グラムの触媒から成るモル比で用いることができる。
【００２３】
Ｂ． 硫酸の使用
別の一連の試験では、５グラムのモリブデン酸を触媒としてＨ2ＳＯ4の存在有り無しで用いた。触媒を複数回に渡って再利用した。先行実験で得たモリブデン酸およびＨ2ＳＯ4を用いてそれに続く再利用を行った。各組で用いた反応条件および化学量論は下記の通りであった。
【００２４】
【表１】
水を反応生成物から共沸で除去した。その有機相をトルエン中６０％のＴＤＡ−ＳＯ2からトルエン中４０％のＴＤＡ−ＳＯ2になるように希釈した。分析結果を以下に要約する。
【００２５】
【表２】
Ｃ． モリブデン酸アンモニウムの使用
ジモリブデン酸アンモニウムを触媒として用いてＴＤＡ−スルホンの製造を２バッチ（オリジナル＋１再利用）行った。ジモリブデン酸アンモニウムがモリブデン酸の主成分である。酸化反応の物理的および化学的特徴はモリブデン酸を触媒として用いた反応の特徴と同じであった。モリブデン酸アンモニウムを用いた時の正味収率は両方とも９８−９９％の範囲であった。
【００２６】
実施例２： タングステン触媒を用いたＴＤＡスルホン合成
トルエン中のＴＤＡおよびタングステン酸ナトリウム（Ｎａ2ＷＯ4）を反応容器に仕込んだ。この触媒は新鮮な触媒または先行反応バッチからの再利用触媒であった。上記混合物を反応開始温度にまで加熱した。時間をかけて３５重量パーセントのＨ2Ｏ2を加えた。次に、この反応混合物を反応温度に２−３時間加熱した。この反応中、上記混合物をＮ2でパージした（ｐｕｒｇｅｄ）。反応条件は下記の通りであった：
ＴＤＡ／トルエン中のＴＤＡ（重量％） ５７−６０
反応開始温度（℃） ７０−７４
Ｈ2Ｏ2／ＴＤＡのモル比 ２.３０−２.４０
Ｈ2Ｏ2添加時間（時） ３.０−３.５
反応温度（℃） ８０−９０
反応時間（時） ２.０−３.０
次に、反応生成物が入っている混合物を還流にまで加熱して共沸蒸留で水をいくらか除去した。この混合物を７０℃に冷却して相分離を起こさせた。
【００２７】
触媒が入っている水相を保持しておいて次のバッチで再利用した。後で用いる目的でＴＤＡスルホン／トルエン相を保持しておいた。
【００２８】
このタングステン酸ナトリウムを用いた方法の平均正味収率は約９７．５％であった。
【００２９】
本発明を説明の目的でこの上に詳細に記述してきたが、そのような詳細は単にその目的のためであり、それに関する変形は本請求の範囲で制限され得るものを除き本発明の精神および範囲から逸脱することなく本分野の技術者によって成され得ると理解されるべきである。
【００３０】
本発明の特徴および態様は以下のとおりである。
【００３１】
１． ２−（メチルスルホニル）−５−（トリフルオロ−メチル）−１，３，４−チアジアゾールの製造方法であって、反応混合物に活性モリブデンまたはタングステン触媒を含有させて２−（メチルチオ）−５−（トリフルオロメチル）−１，３，４−チアジアゾールを酸化させることで反応生成物を生じさせることを含む方法。
【００３２】
２． ２−（メチルチオ）−５−（トリフルオロメチル）−１，３，４−チアジアゾールを活性触媒の存在下で過酸化水素と反応させる第１項記載の方法。
【００３３】
３． ２−（メチルチオ）−５−（トリフルオロメチル）−１，３，４−チアジアゾールを非プロトン性芳香族溶媒に溶解させる第１項記載の方法。
【００３４】
４． 該溶媒がトルエンである第３項記載の方法。
【００３５】
５． 該活性触媒がモリブデン酸またはタングステン酸である第２項記載の方法。
【００３６】
６． 酸化を約５０℃から約１００℃の温度で起こさせる第１項記載の方法。
【００３７】
７． 該過酸化水素が過酸化水素が約３０重量パーセントから約５０重量パーセント入っている水溶液である第２項記載の方法。
【００３８】
８． 該活性触媒を２−（メチルチオ）−５−（トリフルオロメチル）−１，３，４−チアジアゾール１モル当たり約０．５グラムから約１０グラムの触媒から成る量で存在させる第１項記載の方法。
【００３９】
９． 該反応生成物から水を共沸で除去することを更に含む第２項記載の方法。
【００４０】
１０． 生じた２−（メチルスルホニル）−５−（トリフルオロメチル）−１，３，４−チアジアゾールを回収することを更に含む第１項記載の方法。
【発明の属する技術分野】
本発明の分野はチアジアゾールスルホン類の合成である。より詳細には、本発明は接触酸化を用いて２−（メチルスルホニル）−５−（トリフルオロメチル）−１，３，４−チアジアゾールを合成することに関する。
【０００２】
【発明の背景】
スルホン類は一般式Ｒ−ＳＯ2−Ｒ’で表される。スルホン類は多様な前駆体から製造可能である。例として、スルホン類は（ａ）スルフィド類の酸化、（ｂ）スルフィン酸エステルの転位、（ｃ）アルケン類およびアセチレン類へのハロゲン化スルホニル付加、（ｄ）分極した結合へのスルフィン酸付加、および（ｅ）ポリエンへのＳＯ2付加（環付加）で生じ得る［例えばＤｕｒｓｔ，Ｔ．著「Ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ」、１１．６章、ＢａｒｔｏｎおよびＯｌｌｉｓ編集、Ｐｅｒｇａｍｍｏｎ Ｐｒｅｓｓ、Ｏｘｆｏｒｄ、１９７９参照］。
【０００３】
特別な種類のスルホン類である２−（アルキルスルホニル）−５−（トリフルオロメチル）−１，３，４−チアジアゾール類は除草剤の製造で用いられる中間体である。２−（メチルスルホニル）−５−（トリフルオロメチル）−１，３，４−チアジアゾールは抗菌・カビ作用を示すと報告されている［米国特許第３，５６２，２８４号参照］。２−（置換スルホニル）−５−（トリフルオロメチル）−１，３，４−チアジアゾール類は、米国特許第３，５６２，２８４号に従い、相当する２−（置換チオ）−５−（トリフルオロメチル）−１，３，４−チアジアゾールを酸化剤、例えば過マンガン酸カリウム、過酸化水素またはパーオキシトリフルオロ酢酸などの存在下で酸化させることで製造可能である。酸化を酢酸と塩化メチレンが溶媒として入っている酸性の水性媒体中で起こさせている。塩化メチレンは産業衛生および取り扱いの観点から望ましくない溶媒である。これは低沸点（高い蒸気圧）であることから取り扱いが困難でありかつまた水廃棄流れを汚染する。上記スルホン生成物の単離は結晶化を用いて行われている。報告されているスルホン収率は出発スルフィドを基準にして約６５％であった。
【０００４】
このような方法で酢酸を水の存在下で用いる場合には、必然的に、水が反応に過剰量で導入されかつ費用のかかる結晶化手順を用いてスルホンの精製を行う必要があることから、結果として収率が低くなってしまう。本技術分野ではチアジアゾールスルホン類を高い収率で製造する実用的で安価な方法が継続して求められている。
【０００５】
【発明の簡単な要約】
本発明は２−（メチルスルホニル）−５−（トリフルオロメチル）−１，３，４−チアジアゾールの製造方法を提供するものである。本方法に、反応混合物に活性（ａｃｔｉｖａｔｅｄ）モリブデンまたはタングステン触媒を含有させて２−（メチルチオ）−５−（トリフルオロメチル）−１，３，４−チアジアゾールを酸化させることで反応生成物を生じさせる段階を含める。１つの態様では、２−（メチルチオ）−５−（トリフルオロメチル）−１，３，４−チアジアゾールを活性触媒の存在下で過酸化水素と反応させる。好適には、２−（メチルチオ）−５−（トリフルオロメチル）−１，３，４−チアジアゾールを非プロトン性芳香族溶媒、例えばトルエンなどに溶解させる。
【０００６】
上記活性触媒はモリブデン酸またはタングステン酸である。上記酸は反応混合物に直接添加可能であるか或はタングステン酸塩またはモリブデン酸塩を用いて反応混合物中で生じさせることも可能である。上記酸を好適にはアルカリ金属のモリブデン酸塩またはタングステン酸塩を酸性にすることを通して生じさせる。好適なアルカリ金属はナトリウムでありそして酸性化で用いるに好適な酸は硫酸である。上記活性触媒を上記混合物中で生じさせることができる。この態様に従い、２−（メチルチオ）−５−（トリフルオロメチル）−１，３，４−チアジアゾールを上記アルカリ金属塩および硫酸の存在下で過酸化水素と反応させる。
【０００７】
上記反応混合物で用いる過酸化水素は、好適には、過酸化水素が約３０重量パーセントから約５０重量パーセント入っている水溶液である。上記活性触媒を２−（メチルチオ）−５−（トリフルオロメチル）−１，３，４−チアジアゾール１モル当たり約０．５グラムから約１０グラムの触媒から成る量で存在させる。酸化を典型的には約５０℃から約１００℃の温度、好適には約７０℃から約９０℃の温度で起こさせる。
【０００８】
本発明の方法に追加的段階を含めることも可能である。未消費触媒を回収して、この回収した触媒を任意に反応混合物に再循環させてもよい。更に、水を反応生成物から除去することも可能である。この水除去を好適には共沸で達成する。更にその上、本発明の方法に、生じた２−（メチルスルホニル）−５−（トリフルオロメチル）−１，３，４−チアジアゾールを単離する段階を含めることも可能である。
【０００９】
【発明の詳細な記述】
Ｉ． 発明
本発明はチアジアゾールスルホン類の製造方法を提供するものである。本方法を用いて２−（メチルスルホニル）−５−（トリフルオロメチル）−１，３，４−チアジアゾール［ＴＤＡスルホン］を２−（メチルチオ）−５−（トリフルオロメチル）−１，３，４−チアジアゾール［ＴＤＡ］から製造する。ＴＤＡスルホンの製造を適切な酸化剤存在下のＴＤＡの接触酸化で行う。この酸化反応で用いる触媒はモリブデンまたはタングステン触媒であり得る。
【００１０】
ＩＩ． タングステンまたはモリブデンを用いたＴＤＡスルホン製造方法
この面に従い、本方法は、反応混合物に活性モリブデンまたはタングステン触媒を含有させて２−（メチルチオ）−５−（トリフルオロメチル）−１，３，４−チアジアゾール［ＴＤＡ］を酸化させることで生成物であるＴＤＡスルホンが入っている反応生成物を生じさせる段階を含む。ＴＤＡの酸化を適切な酸化剤の存在下で起こさせる。そのような典型的酸化剤は本技術分野でよく知られている［例えばＤｕｒｓｔ，Ｔ．著「Ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ」、１１．６章、ＢａｒｔｏｎおよびＯｌｌｉｓ編集、Ｐｅｒｇａｍｍｏｎ Ｐｒｅｓｓ、Ｏｘｆｏｒｄ、１９７９参照］。特に好適な酸化剤は過酸化水素（Ｈ2Ｏ2）である。この態様に従い、ＴＤＡと過酸化水素を触媒の存在下で反応させる。この反応混合物で用いる過酸化水素は、好適には、過酸化水素が約３０重量パーセントから約５０重量パーセント入っている水溶液である。Ｈ2Ｏ2とＴＤＡのモル比を約２：１から約４：１、好適には約２．２：１にする。酸化条件は本技術分野でよく知られている。典型的には酸化を約６０℃から約１００℃の温度で実施する。
【００１１】
本方法で用いるＴＤＡは如何なる源から得られたものであってもよい。好適には、非プロトン性芳香族溶媒、例えばトルエンなどに入っているＴＤＡをもたらす方法を用いてＴＤＡの製造を行う。特に好適なＴＤＡ製造手段を、本出願と同時に提出した表題が“Ａ Ｐｒｏｃｅｓｓ ｆｏｒ Ｍａｋｉｎｇ ２−（Ｍｅｔｈｙｌｔｈｉｏ）−５−（Ｔｒｉｆｌｕｏｒｏｍｅｔｈｙｌ）−１，３，４−Ｔｈｉａｄｉａｚｏｌｅ Ｕｓｉｎｇ Ｍｅｔｈｙｌｄｉｔｈｉｏｃａｒｂａｚｉｎａｔｅ ａｎｄ ａ Ｍｏｌａｒ Ｅｘｃｅｓｓ ｏｆ Ｔｒｉｆｌｕｏｒｏａｃｅｔｉｃ Ａｃｉｄ”，“Ａ Ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ Ｍａｋｉｎｇ ２−（Ｍｅｔｈｙｌｔｈｉｏ）−５−（Ｔｒｉｆｌｕｏｒｏ−ｍｅｔｈｙｌ）−１，３，４−Ｔｈｉａｄｉａｚｏｌｅ Ｕｓｉｎｇ Ｍｅｔｈｙｌｄｉｔｈｉｏｃａｒｂａｚｉｎａｔｅ ｗｉｔｈ Ｔｒｉｆｌｕｏｒｏ−ａｃｅｔｉｃ Ａｃｉｄ ｗｉｔｈ Ｒｅｍｏｖａｌ ｏｆ Ｂｉｓ−Ｂｙｐｒｏｄｕｃｔ”，および“Ａ Ｐｒｏｃｅｓｓ ｆｏｒ Ｐｒｅｐａｒｉｎｇ ２−（Ｍｅｔｈｙｌｔｈｉｏ）−５−（Ｔｒｉｆｌｕｏｒｏｍｅｔｈｙｌ）−１，３，４−Ｔｈｉａｄｉａｚｏｌｅ Ｕｓｉｎｇ Ｍｅｔｈｙｌｄｉｔｈｉｏｃａｒｂａｚｉｎａｔｅ ａｎｄ Ｍｏｌａｒ Ｅｘｃｅｓｓ ｏｆ Ｔｒｉｆｌｕｏｒｏａｃｅｔｉｃ Ａｃｉｄ Ｗｉｔｈ Ｒｅｃｏｖｅｒｙ ｏｆ Ｔｒｉｆｌｕｏｒｏａｃｅｔｉｃ Ａｃｉｄ”の米国特許出願に見ることができる。上記出願の開示は全部引用することによって本明細書に組み入れられる。
【００１２】
ＴＤＡの酸化を溶媒の存在下で起こさせる。この溶媒は好適には非プロトン性の芳香族溶媒である。そのような溶媒は本技術分野でよく知られている。そのような典型的で好適な溶媒はトルエン、キシレン、クメンおよびメシチレンである。トルエンが特に好適である。この溶媒の使用量は幅広い範囲に渡って多様であり得るが、本技術者によって容易に決定され得る。溶媒の正確な量は使用する個々の溶媒に依存する。トルエンが溶媒の場合には、トルエンをＴＤＡ １モル当たり約０．５モルから約３．５モルの量で存在させる。好適にはトルエンをＴＤＡ １モル当たり約１．０モルから約２．０モルの量、より好適にはトルエンをＴＤＡ １モル当たり約１．０から約１．５モルの量で存在させる。
【００１３】
本明細書で用いる如き用語「活性触媒」はモリブデン酸またはタングステン酸を意味する。上記酸はタングステン酸アンモニウムまたはモリブデン酸アンモニウムなどの如き酸塩も包含する。この活性触媒を１モルのＴＤＡ当たり約０．００５から約０．０３５モルの触媒から成る量で存在させる。触媒とＴＤＡのモル比を好適には約０．０１５：１にする。上記酸は反応混合物に直接添加可能であるか或はタングステン酸塩またはモリブデン酸塩から反応混合物中で生じさせることも可能である。上記酸を好適にはアルカリ金属のモリブデン酸塩またはタングステン酸塩を酸性にすることを通して生じさせる。そのような典型的で好適なアルカリ金属塩は本技術分野でよく知られていて商業的に入手可能である。特に好適なアルカリ金属塩はタングステン酸もしくはモリブデン酸のナトリウム塩、カリウム塩およびリチウム塩である。Ｎａ2（ＭｏＯ4）およびＮａ2（ＷＯ4）などの如きナトリウム塩が最も好適である。
【００１４】
上記アルカリ金属塩を酸で酸性にすると活性触媒が生じる。典型的で好適な酸は約１から４の範囲のｐＫａを示す無機酸である。特に好適な酸は塩酸、硫酸および硝酸である。硫酸（Ｈ2ＳＯ4）が最も好適である。この活性触媒の生成を酸化反応混合物自身中で起こさせることができる。この態様に従い、ＴＤＡを上記アルカリ金属塩および酸の存在下で過酸化水素と反応させる。
【００１５】
上記酸触媒（例えばモリブデン酸）を反応混合物に直接添加する場合でも、その反応混合物に追加的酸を更に含有させることも可能である。そのような酸はこの上に挙げた如き無機酸またはトリフルオロ酢酸であってもよい。このような酸を１モルのＴＤＡ当たり約０．０１から約０．０３モルの量で存在させる。
【００１６】
この上のセクションＩＩに挙げた如き本発明の方法に追加的段階を含めることも可能である。上記触媒を回収して、その回収した触媒を任意に反応混合物に再循環させてもよい。更に、水を反応生成物から除去することも可能である。更にその上、本発明の方法に、生じたスルホンを単離する段階を含めることも可能である。
【００１７】
水の除去を好適には共沸で達成する。このような水の共沸除去は、特に溶媒がトルエンの場合、溶媒の存在下で容易に達成される。共沸混合物の方が水よりも低い沸点を有することから、反応生成物を上記溶媒の沸点にまで加熱すると水が効果的に除去される。上記酸化反応は約６０℃から約８５℃の範囲で起こることから、この反応中に水が除去され、追加的段階を設ける必要はない。
【００１８】
以下に示す実施例は本発明の好適な態様を説明するものであり、決して本明細書および請求の範囲を制限するものでない。
【００１９】
【実施例】
実施例１：モリブデン触媒を用いたＴＤＡスルホン合成
トルエン（１１６．２ｇ）中の２−（メチルチオ）−５−（トリフルオロメチル）−１，３，４−チアジアゾール［ＴＤＡ］（純度が９８．８％のものを２０２．６ｇ、１．０モル）溶液を撹拌しながらこれにモリブデン酸ナトリウム一水化物を５グラムおよび濃Ｈ2ＳＯ4を２グラム加えた。この混合物を撹拌しながら８０℃に加熱した。水中３５重量パーセントのＨ2Ｏ2溶液（２６０ｇ；２．６７モル）を４時間かけて均一に加えた。Ｈ2Ｏ2添加中の反応温度を８０±２℃に維持した。
【００２０】
上記反応混合物の加熱処理を８０℃でＴＤＡのモノ酸化種（ｍｏｎｏ−ｏｘｉｄｉｚｅｄ ｓｐｅｃｉｅｓ）の量が１％未満（ガスクロで分析して）になるまで（約２−３時間）行った。水を共沸でトルエンと一緒に除去した。この反応混合物を約２２５グラムのトルエンで希釈した後、蒸気ジャケット付き吸引濾過を用いて固体を６０℃で濾別した。その濾液からＴＤＡスルホンを単離した（純度９８％、正味収率９５．５％）。
【００２１】
Ａ． 触媒の再利用
トルエン（１１６．２ｇ）中のＴＤＡ（純度が９８．８％のものを２０２ｇ、１．０モル）溶液を撹拌しながら、これに、この上で濾別した固体および２．０グラムの濃Ｈ2ＳＯ4を加えた。３５％のＨ2Ｏ2水溶液（２６０ｇ；２．６７モル）を４時間かけて均一に加えた。Ｈ2Ｏ2添加中の温度を８０±２℃に維持した。上記反応混合物の加熱処理を８０℃でＴＤＡのモノ酸化種の量が１％未満（ガスクロで分析して）になるまで（約２−３時間）行った。
【００２２】
反応水を共沸でトルエンと一緒に除去した。次に、この反応混合物を約２２５グラムのトルエンで希釈した後、吸引濾過を用いて固体を６０℃で濾別した。このケーキ（ｃａｋｅ）を取っておいて再利用した。その濾液からＴＤＡスルホンを単離した（純度９８．１％、正味収率９８％）。上記モリブデン酸ナトリウム触媒を１モルのＴＤＡ当たり３−５グラムの触媒から成るモル比で用いることができる。
【００２３】
Ｂ． 硫酸の使用
別の一連の試験では、５グラムのモリブデン酸を触媒としてＨ2ＳＯ4の存在有り無しで用いた。触媒を複数回に渡って再利用した。先行実験で得たモリブデン酸およびＨ2ＳＯ4を用いてそれに続く再利用を行った。各組で用いた反応条件および化学量論は下記の通りであった。
【００２４】
【表１】
【００２５】
【表２】
ジモリブデン酸アンモニウムを触媒として用いてＴＤＡ−スルホンの製造を２バッチ（オリジナル＋１再利用）行った。ジモリブデン酸アンモニウムがモリブデン酸の主成分である。酸化反応の物理的および化学的特徴はモリブデン酸を触媒として用いた反応の特徴と同じであった。モリブデン酸アンモニウムを用いた時の正味収率は両方とも９８−９９％の範囲であった。
【００２６】
実施例２： タングステン触媒を用いたＴＤＡスルホン合成
トルエン中のＴＤＡおよびタングステン酸ナトリウム（Ｎａ2ＷＯ4）を反応容器に仕込んだ。この触媒は新鮮な触媒または先行反応バッチからの再利用触媒であった。上記混合物を反応開始温度にまで加熱した。時間をかけて３５重量パーセントのＨ2Ｏ2を加えた。次に、この反応混合物を反応温度に２−３時間加熱した。この反応中、上記混合物をＮ2でパージした（ｐｕｒｇｅｄ）。反応条件は下記の通りであった：
ＴＤＡ／トルエン中のＴＤＡ（重量％） ５７−６０
反応開始温度（℃） ７０−７４
Ｈ2Ｏ2／ＴＤＡのモル比 ２.３０−２.４０
Ｈ2Ｏ2添加時間（時） ３.０−３.５
反応温度（℃） ８０−９０
反応時間（時） ２.０−３.０
次に、反応生成物が入っている混合物を還流にまで加熱して共沸蒸留で水をいくらか除去した。この混合物を７０℃に冷却して相分離を起こさせた。
【００２７】
触媒が入っている水相を保持しておいて次のバッチで再利用した。後で用いる目的でＴＤＡスルホン／トルエン相を保持しておいた。
【００２８】
このタングステン酸ナトリウムを用いた方法の平均正味収率は約９７．５％であった。
【００２９】
本発明を説明の目的でこの上に詳細に記述してきたが、そのような詳細は単にその目的のためであり、それに関する変形は本請求の範囲で制限され得るものを除き本発明の精神および範囲から逸脱することなく本分野の技術者によって成され得ると理解されるべきである。
【００３０】
本発明の特徴および態様は以下のとおりである。
【００３１】
１． ２−（メチルスルホニル）−５−（トリフルオロ−メチル）−１，３，４−チアジアゾールの製造方法であって、反応混合物に活性モリブデンまたはタングステン触媒を含有させて２−（メチルチオ）−５−（トリフルオロメチル）−１，３，４−チアジアゾールを酸化させることで反応生成物を生じさせることを含む方法。
【００３２】
２． ２−（メチルチオ）−５−（トリフルオロメチル）−１，３，４−チアジアゾールを活性触媒の存在下で過酸化水素と反応させる第１項記載の方法。
【００３３】
３． ２−（メチルチオ）−５−（トリフルオロメチル）−１，３，４−チアジアゾールを非プロトン性芳香族溶媒に溶解させる第１項記載の方法。
【００３４】
４． 該溶媒がトルエンである第３項記載の方法。
【００３５】
５． 該活性触媒がモリブデン酸またはタングステン酸である第２項記載の方法。
【００３６】
６． 酸化を約５０℃から約１００℃の温度で起こさせる第１項記載の方法。
【００３７】
７． 該過酸化水素が過酸化水素が約３０重量パーセントから約５０重量パーセント入っている水溶液である第２項記載の方法。
【００３８】
８． 該活性触媒を２−（メチルチオ）−５−（トリフルオロメチル）−１，３，４−チアジアゾール１モル当たり約０．５グラムから約１０グラムの触媒から成る量で存在させる第１項記載の方法。
【００３９】
９． 該反応生成物から水を共沸で除去することを更に含む第２項記載の方法。
【００４０】
１０． 生じた２−（メチルスルホニル）−５−（トリフルオロメチル）−１，３，４−チアジアゾールを回収することを更に含む第１項記載の方法。
Claims (7)
- ２−（メチルスルホニル）−５−（トリフルオロメチル）−１，３，４−チアジアゾールの製造方法であって、活性モリブデンまたはタングステン触媒を含有する非プロトン性芳香族溶媒中において２−（メチルチオ）−５−（トリフルオロメチル）−１，３，４−チアジアゾールを過酸化水素によって酸化させることで反応生成物を生じさせることを含む方法。
- 該溶媒がトルエンである請求項１記載の方法。
- 酸化を５０℃から１００℃の温度で起こさせる請求項１記載の方法。
- 該過酸化水素が過酸化水素が３０重量パーセントから５０重量パーセント入っている水溶液である請求項１記載の方法。
- 該活性触媒を２−（メチルチオ）−５−（トリフルオロメチル）−１，３，４−チアジアゾール１モル当たり０.５グラムから１０グラムの触媒から成る量で存在させる請求項１記載の方法。
- 該反応生成物から水を共沸で除去することを更に含む請求項１記載の方法。
- 生じた２−（メチルスルホニル）−５−（トリフルオロメチル）−１，３，４−チアジアゾールを回収することを更に含む請求項１記載の方法。
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