JP4472039B2 - メチルジチオカルバジネートとトリフルオロ酢酸を用いて2−(メチルチオ)−5−(トリフルオロメチル)−1,3,4−チアジアゾールを製造する方法 - Google Patents
メチルジチオカルバジネートとトリフルオロ酢酸を用いて2−(メチルチオ)−5−(トリフルオロメチル)−1,3,4−チアジアゾールを製造する方法 Download PDFInfo
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明の分野はチアジアゾール類の合成である。より詳細には、本発明は、トリフルオロ酢酸とメチルジチオカルバジネートを用いて2−(メチルチオ)−5−(トリフルオロメチル)−1,3,4−チアジアゾールを製造する改良方法に関する。
【0002】
【発明の背景】
現存の2−(メチルチオ)−5−(トリフルオロメチル)−1,3,4−チアジアゾール製造方法は、実験室の手順を商業的規模に適応させようとすると余分な費用がかかることで制限されている。現存する数多くの報告は実験室の研究を基にしており、このように、生成物の収率または純度が反応温度および個々の反応体の影響をどのように受けるかに関する情報はほとんど存在しない。加うるに、実験室で開発された手順は典型的に高価な試薬の使用そしてまたは費用のかかる技術(例えば分離および精製手順など)の使用を伴うことから、そのような手順および反応の使用を商業的規模の生産に直接適用するのは不可能である。
【0003】
米国特許第3,562,284号には特定の2−(アルキルチオ)−5−(ハロゲノアルキル)−1,3,4−チアジアゾール類、例えば2−(メチルチオ)−5−(トリフルオロメチル)−1,3,4−チアジアゾール類などの製造方法が開示されており、そこでは溶媒(例えばトルエン)中でメチルジチオカルバジネートを無水カルボン酸(例えば無水トリフルオロ酢酸)またはカルボン酸(例えばトリフルオロ酢酸)と反応させている。上記反応は、三塩化燐およびピリジンの存在下で硫酸を添加することによって起こさせることができる(ドイツ特許出願公開第3,422,861号)か或はカルボニルクロライド類(例えばトリフルオロアセチルクロライド)およびジエチレングリコールジメチルエーテルに加えてピリジンおよび硫酸を添加することによって起こさせることができる(ドイツ特許出願公開第3,722,320号)。
【0004】
この最初に述べた方法では反応体(無水物)が高価でありかつそれの使用量が過剰であることから、このような方法は商業的な大規模生産にはほとんど適さない。加うるに、無水物を用いた場合に利用される反応部分はそれの半分のみである。カルボン酸、三塩化燐、ピリジン、硫酸およびカルボニルクロライドを用いた反応では、ピリジンの分離回収で費用のかかる処理工程が必要になる。更に、三塩化燐は非常に難溶な反応生成物を生じることから混合を行うのが困難になり、かつ廃棄物が容認されない量で生じる。最後に、そのような方法で達成可能な収率は容認されないほど低い。
【0005】
他の2−(置換)−5−(トリフルオロメチル)−1,3,4−チアジアゾール製造手順は、カルボン酸(例えばトリフルオロ酢酸)とジチオカルバジン酸エステルをホスホリルクロライドまたはポリ燐酸の存在下で反応させることを伴う[例えば米国特許第5,162,539号、そしてGyoefiおよびCsavassy,Acta Chimica Academiae Scientiarum Hungaricae,Tomus 82(1):91−97,1974を参照]。そのような燐化合物を用いると、結果として、燐酸塩を許容されないほど高いレベルで含有する廃生成物が生じ、従って環境障害が作り出される。更にその上、そのような方法では乾燥したメチルジチオカルバジネート類[毒性があって痙攣を起こさせる物質(convulsant)]を用いる必要がある。このような材料は乾燥状態でひどい産業上の衛生問題を引き起こす。
【0006】
従って、本技術分野では、2−(メチルチオ)−5−(トリフルオロメチル)−1,3,4−チアジアゾールを高い収率で効率良くもたらす実用的で安全で大規模な商業的製造方法が求められている。本発明はそのような方法を提供するものである。
【0007】
【発明の簡単な要約】
本発明は2−(メチルチオ)−5−(トリフルオロメチル)−1,3,4−チアジアゾールの製造方法を提供するものである。本方法は、メチルジチオカルバジネートと過剰量のトリフルオロ酢酸の反応を溶媒中で水および余分なフルオロ酢酸の除去を伴って行う段階を含む。
【0008】
好適には、トリフルオロ酢酸をメチルジチオカルバジネートを基準にして10から500パーセントモル過剰量で存在させる。即ち、トリフルオロ酢酸とメチルジチオカルバジネートのモル比を約1.1:1から約5:1にする。より好適には、トリフルオロ酢酸とメチルジチオカルバジネートのモル比を約1.25:1から約3.5:1にし、更により好適には約1.25:1から約2.0:1にする。
【0009】
この反応を好適には約30℃から約150℃、より好適には約30℃から約140℃の温度で起こさせる。この温度を約80℃から約130℃にした場合の反応時間は約1から約5時間である。
【0010】
本方法で用いるメチルジチオカルバジネートは水を約50重力パーセントに及んで含有していてもよい。この反応混合物に入っている水の全体量が好適にはメチルジチオカルバジネート0.5モル当たり約30グラム以下の水になるようにする。
【0011】
トリフルオロ酢酸とメチルジチオカルバジネートの反応を溶媒の存在下で起こさせる。1つの態様では、トリフルオロ酢酸を溶媒として用いる。しかしながら、好適には、この溶媒を芳香族共溶媒、例えばトルエン、キシレン、クメンまたはメシチレンにする。トルエンが特に好適である。
【0012】
共溶媒を用いる場合には、共溶媒を用いない場合の反応に比較してトリフルオロ酢酸の量を少なくすることができる。このような共溶媒をメチルジチオカルバジネート1モル当たり少なくとも約0.5モルの共溶媒から成る量で存在させる。共溶媒を、好適にはメチルジチオカルバジネート1モル当たり約1.5モルから約3.0モルの共溶媒から成る量で存在させ、より好適にはメチルジチオカルバジネート1モル当たり約2.5モルから約3.0モルの共溶媒から成る量で存在させる。
【0013】
本方法では水が副生成物として生じる。水および余分なトリフルオロ酢酸を反応混合物から留出させることでそれらの共沸除去を達成する。
【0014】
【発明の詳細な記述】
I. 発明
本発明は除草剤の製造で用いるに有用な中間体である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)を製造する新規な方法を提供するものである。本発明の新規な方法ではメチルジチオカルバジネート(MDTC)とトリフルオロ酢酸(TFA)を主反応体として用いる。本方法では、副生成物の除去で効率良い手段を用いかつ鍵となる試薬を再利用することを伴って、TDAを高い収率で生産することができる。
【0015】
II. トリフルオロ酢酸を過剰量で用いる方法
2−(メチルチオ)−5−(トリフルオロメチル)−1,3,4−チアジアゾールを製造する本発明の方法は、1つの面において、メチルジチオカルバジネートを任意に共溶媒の存在下で過剰量のトリフルオロ酢酸と反応させそして生じた水と余分なトリフルオロ酢酸を除去する段階を含む。
【0016】
本方法では如何なる手段で製造されたMDTCも使用可能である。特に好適なMDTC製造手段が米国特許出願連続番号08/743,763;08/743,764および08/743,775(全部1996年11月7日付けで提出)に開示されている。上記特許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。TFAは商業的に入手可能である。
【0017】
TFAを、好適には、MDTCを基準にして10から500パーセントモル過剰量で存在させる。即ち、TFAとMDTCのモル比(TFA:MDTC)を約1.1:1から約5:1にする。より好適には、TFA:MDTCのモル比を約1.25:1から約3.5:1にし、更により好適には約1.25:1から約2.0:1にする。本明細書の以下に実施例で示すように、表1に従い、MDTCを基準にしたTFAのモル過剰量を高くするとTDAの収率が増大する。
【0018】
この反応を好適には約30℃から約150℃、より好適には約30℃から約140℃の温度で起こさせる。反応時間は温度に依存する。この温度を約80℃から約130℃にした場合の反応時間は約1から約5時間である。
【0019】
本方法で用いるMDTCは水を含有していてもよい。「湿っている」MDTCを用いることができることが、現存方法(乾燥したMDTCのみが用いられている)に比較した時の実質的な利点である。MDTCは毒性のある公知物質であり、それを乾燥形態で用いると、結果として、MDTC粉じんで製造プラントの空気が汚染される可能性がある。湿っているMDTCを用いることができれば、環境障害が実質的に低くなる。本方法で用いるMDTCは水を約50重量パーセントに及んで含有していてもよい。
【0020】
従来技術の方法とは異なり、再循環流れを経由して水が反応の中に入り込んでもよい。好適には、この反応混合物に入り込む水の全体量がMDTC 0.5モル当たり約30グラム以下の水になるようにする。本明細書の以下に実施例で示すように、水をMDTC 0.5モル当たり30グラムまたはそれ以下の量で存在させても、生成物の生成には悪影響が全く生じない。水の量が40グラムまたはそれ以上にまで高くなると、結果として、生成物(TDA)の収率低下がもたらされた。
【0021】
TFAとMDTCの反応を溶媒の存在下で起こさせる。1つの態様では、トリフルオロ酢酸自身を溶媒として用いる。しかしながら、好適には、非プロトン性芳香族である共溶媒を用いる。そのような共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共溶媒はトルエン、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。
【0022】
この共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。共溶媒を用いる場合には、共溶媒をMDTC 1モル当たり少なくとも約0.5モルの量で存在させる。好適には共溶媒をMDTC 1モル当たり約1.5モルから約3.0モルの量、より好適には共溶媒をMDTC1モル当たり約2.5モルから約3.0モルの量で存在させる。MDTCとTFAを所望量で全部を混合することを通して反応を進行させることができる。他の様式の添加も全部同様に適切である。
【0023】
MDTCとTFAの反応混合物に任意に触媒を含めてもよい。触媒の例はp−トルエンスルホン酸または硫酸である。触媒を用いる場合にはこれをMDTC 1モル当たり約2.0グラムの量で存在させる。
【0024】
TFAとMDTCの反応では反応生成物として水が生じる。また、再利用流れが原因で追加的に水が存在する可能性もある。共沸蒸留で水を反応混合物から除去する。水の共沸除去は、特にトルエンを共溶媒として用いる場合、溶媒の存在下で容易に達成される。共溶媒を用いる場合には水を凝縮液から個別相として除去することができる。上記反応の完結に要する温度は水および余分なトリフルオロ酢酸を蒸留で除去するに充分な温度である。従って、追加的処理を行う必要はない。
【0025】
III. 反応体の化学量論的修飾
適切な如何なるMDTCとTFAの比率も使用可能である。いずれかの反応体をモル過剰量で存在させてもよい。このように、MDTCとTFAのモル比を約4:1から約1:5の範囲にしてもよい。MDTCをモル過剰量で存在させる場合の好適なMDTCとTFAのモル比は約2:1から約1.5:1である。TFAをモル過剰量で存在させる場合の好適なMDTCとTFAのモル比は約1:1.25から約1:3.50である。このMDTCとTFAの反応で生じる2,5−ビス−(メチルチオ)−1,3,4−チアジアゾールの量は、TFAに対するMDTCの比率を低くするにつれて低下する。
【0026】
このMDTCとTFAの反応を、好適には、上述したように、共溶媒の存在下で起こさせる。好適な共溶媒はこの上に挙げた共溶媒と同じである。トルエンが最も好適である。
【0027】
以下に示す実施例で本発明の好適な態様を説明し、これは決して明細書も請求の範囲も制限するものでない。
【0028】
【実施例】
実施例1
MDTCと過剰量のTFAを用いた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)製造
A. 一般的プロトコル
フラスコにトルエン(125グラム)を仕込んだ。このフラスコにメチルジチオカルバジネート(MDTC)(A.I.が90%で、水を5%および不純物を5%含有)を67.9グラム(0.5モル)加えることでスラリーを生じさせた。このスラリーを冷却なしに撹拌しながらこれにトリフルオロ酢酸(TFA)(114グラム、1.0モル)を10から15分かけて加えた。TFAを添加すると上記混合物の温度が約38℃にまで上昇した。この混合物を約70℃にまで加熱してその温度に約30分間保持した。次に、この混合物を還流(約115℃−116℃)に加熱して水および留出し得るTFAを全て除去した。この温度を凝縮液から水相が分離しなくなるまで約10分間維持した。TDAの収率は約90%から93%であった。
【0029】
B. TFAを過剰量で用いる効果
MDTCを基準にしたTFA量を変える以外はこの上の(A)に挙げたのと同様にMDTCとTFAの反応を実施した。TDAの収率を各TFAレベルで測定した。その結果を以下の表1に要約する。
【0030】
【表1】
TFAのモル過剰量を高くするにつれてTDAの収率が向上することが表1のデータから分かるであろう。TFAのモル過剰量を10%から約100%にまで高くした時に最大のTDA収率上昇が見られた。TFAのモル過剰量を約100%から約200%にまで上昇させても、結果として得られたTDA収率の上昇は若干のみであった。
【0031】
C. トルエンを溶媒として用いる効果
MDTCのレベルを基準にしたトルエンのレベルを変える以外はこの上の(A)に従ってTDAの調製を行った。この試験では、2モルのTFAを1モルのMDTCと反応させた。要約データを以下の表2に示す。
【0032】
【表2】
表2のデータは、トルエンのレベルを高くするに伴ってTDAの収率が向上することを示している。トルエンのレベルを1モルのMDTC当たり約2.7モル以上にしてもTDA収率の実質的な向上は得られなかった。
【0033】
D. 水のレベルの影響
水は下記の2つの主要な源から主反応の中に入って来ると予測され得る。1番目として、反応で用いるMDTCには水が入っている可能性がある。2番目として、TFAの回収率を高くする目的で水が添加される可能性がある。従って、水がTDAの回収率に対して示す影響を試験した。この試験では、2.0モルのTFAを1モルのMDTCと反応させた。トルエンを1モルのMDTC当たり2.1モル用いた。この試験の結果を以下の表3に示す。
【0034】
【表3】
表3のデータは、反応媒体の中に水が1モルのMDTC当たり60グラムに及んで存在していてもTDAの正味収率は悪影響を受けなかったことを示している。しかしながら、1.5モルのTFAを1モルのMDTCと反応させた時には水のレベルを1モルのMDTC当たり30−40グラムの水にするとTDAの正味収率がかなり低下することが分かった(表4参照)。
【0035】
【表4】
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。
【0036】
本発明の特徴および態様は以下のとおりである。
【0037】
1. 2−(メチルチオ)−5−(トリフルオロメチル)−1,3,4−チアジアゾールの製造方法であって、
(a) メチルジチオカルバジネートと過剰量のトリフルオロ酢酸を反応させ、そして
(b) 水および余分なトリフルオロ酢酸を除去する、
段階を含む方法。
【0038】
2. 該メチルジチオカルバジネートが水を約50重量パーセント以下の量で含有する第1項記載の方法。
【0039】
3. 該トリフルオロ酢酸とメチルジチオカルバジネートのモル比を約1.1:1から約5:1にする第1項記載の方法。
【0040】
4. 該反応を約30℃から約150℃の温度で起こさせる第1項記載の方法。
【0041】
5. 該反応を溶媒の存在下で起こさせる第1項記載の方法。
【0042】
6. 該溶媒がトリフルオロ酢酸である第5項記載の方法。
【0043】
7. 非プロトン性芳香族である共溶媒を用いる第5項記載の方法。
【0044】
8. 該共溶媒がトルエン、キシレン、クメンまたはメシチレンである第7項記載の方法。
【0045】
9. 該共溶媒がトルエンであり、それをメチルジチオカルバジネート1モル当たり少なくとも約0.5モルのトルエンから成る量で存在させる第8項記載の方法。
【0046】
10. 蒸留を用いて水および余分なトリフルオロ酢酸を除去する第1項記載の方法。
Claims (8)
- 2−(メチルチオ)−5−(トリフルオロメチル)−1,3,4−チアジアゾールの製造方法であって、
(a) メチルジチオカルバジネートと過剰量のトリフルオロ酢酸を溶媒の存在下で30℃から150℃の温度で反応させ、そして
(b) 水および余分なトリフルオロ酢酸を除去する、
段階を含む方法。 - 該メチルジチオカルバジネートが水を50重量パーセント以下の量で含有する請求項1記載の方法。
- 該トリフルオロ酢酸とメチルジチオカルバジネートのモル比を1.1:1から5:1にする請求項1記載の方法。
- 該溶媒がトリフルオロ酢酸である請求項1記載の方法。
- 非プロトン性芳香族である共溶媒を用いる請求項1記載の方法。
- 該共溶媒がトルエン、キシレン、クメンまたはメシチレンである請求項5記載の方法。
- 該共溶媒がトルエンであり、それをメチルジチオカルバジネート1モル当たり少なくとも0.5モルのトルエンから成る量で存在させる請求項6記載の方法。
- 蒸留を用いて水および余分なトリフルオロ酢酸を除去する請求項1記載の方法。
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