MX2015006408A - Metodo para la preparacion de 2-alquil-1,2-benzisotiazolin-3-onas. - Google Patents

Abstract

Un método para la preparación de las 2-alquil-1,2-benzisotiazolin- 3-onas a partir de la 1,2-benzisotiazolin-3-ona, poniendo en contacto la 1,2-benzisotiazolin-3-ona con un carbonato de dialquilo en la presencia de una base.

Description

MÉTODO PARA LA PREPARACIÓN DE 2-ALQUIL-1,2-BENZISOTIAZOLIN-3- ONAS Esta invención se relaciona con un método para la preparación de las 2-alquil-l,2-benzisotiazolin-3-onas a partir de la 1,2-benzisotiazolin-3-ona.

La alquilación de la 1,2-benzisotiazolin-3-ona con agentes alquilantes, tales como yoduro de metilo y sulfato de dimetilo es conocida. Por ejemplo, A. Reissert & E. Manus, Chem. Ber. , (1928), vol. 61, pp. 1308-1316, describen la metilación de la 1,2-benzisotiazolin-3-ona con yoduro de metilo. Sin embargo, esta reacción produce principalmente el producto de la O-alquilación más que la 2-alquil-1,2-benzisotiazolin-3-ona. Existe la necesidad de una preparación más efectiva de las 2-alquil-l,2-benzisotiazolin-3-onas a partir de la 1,2-benzisotiazolin-3-ona.

El problema tratado por esta invención es proporcionar una preparación mejorada de las 2-alquil-l,2-benzisotiazolin-3-onas a partir de la 1,2-benzisotiazolin-3-ona.

DECLARACIÓN DE LA INVENCIÓN La presente invención está dirigida a un método para la preparación de las 2-alquil-1,2-benzisotiazolin-3-onas a partir de la 1,2-benzisotiazolin-3-on ; el método comprende poner en contacto la 1,2-benzisotiazolin-3-ona con un carbonato de dialquilo en la presencia de una base.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN "BIT" es la 1,2-benzisotiazolin-3-ona. "MBIT" es la 2-metil-l,2-benzisotiazolin-3-on . "BBIT" es la 2-n-butil-1,2-benzisotiazolin-3-ona. A menos que se especifique de otra manera, las temperaturas están en grados centígrados (°C), las referencias a los porcentajes son porcentajes en peso (% en peso), y las cantidades y relaciones son en una base en peso. Un grupo "alquilo" es un grupo hidrocarbilo que tiene de uno a veintidós átomos de carbono en un arreglo lineal, ramificado o cíclico, de manera preferida de uno a ocho átomos de carbono, de manera preferida de uno a cuatro átomos de carbono. De manera preferida, los grupos alquilo son lineales o ramificados, de manera preferida, lineales.

De manera preferida, la temperatura máxima de la mezcla de reacción no es mayor que 210°C, de manera preferida no mayor que 200°C, de manera preferida no mayor que 190°C, de manera preferida no mayor que 180°C, de manera preferida no mayor que 170°C, de manera preferida no mayor que 165°C, de manera preferida no mayor que 160°C, de manera preferida no mayor que 155°C, de manera preferida no mayor que 150°C; de manera preferida la temperatura máxima de la mezcla de reacción es de al menos 125°C, de manera preferida al menos 135°C, de manera preferida al menos 140°C, de manera preferida al menos 145°C.

De manera preferida, la base es un carbonato de metal o de amonio, hidróxido de metal, hidruro de metal, óxido de metal, alcoxicarbonato de metal alcalino (es decir, ácido alcoxicarbónico, sal del metal alcalino), alcóxido de metal o una base de amina con impedimento estérico (por ejemplo, 1,5-diazabiciclo[4.3.0]non-5-eno (DBN), 1,8-diazabiciclo[5.4.0]undec-7-eno (DBU) y N,N-diisopropiletilamina); de manera preferida, un carbonato de metal alcalino, hidróxido de metal alcalino, alcoxicarbonato de metal alcalino, alcóxido de metal alcalino o metóxido de magnesio; de manera preferida, carbonato de sodio, litio o potasio, metóxido de sodio o métoxido de magnesio; de manera preferida, carbonato o sodio o potasio; de manera preferida, carbonato de sodio, de manera preferida, carbonato de potasio. De manera preferida, las relaciones de las moles de la base a las moles de BIT es de al menos 0.01/1, de manera preferida al menos 0.02/1, de manera preferida al menos 0.03/1, de manera preferida al menos 0.04/1, de manera preferida al menos 0.05/1; de manera preferida no mayor que 2/1, de manera preferida no mayor que 1.5/1, de manera preferida no mayor que 1/1, de manera preferida no mayor que 0.7/1, de manera preferida no mayor que 0.5/1, de manera preferida no mayor que 0.3/1, de manera preferida no mayor que 0.2/1, de manera preferida no mayor que 0.15/1, de manera preferida no mayor que 0.1/1.

De manera preferida, el carbonato de dialquilo tiene grupos alquilo de Ci-C4, de manera preferida grupos alquilo de Ci-C3; de manera preferida, el carbonato de dialquilo es carbonato de dimetilo. De manera preferida, los dos grupos alquilo son los mismos. De manera preferida, el carbonato de dialquilo tiene grupos alquilo primarios, de manera preferida, grupos alquilo de Ci-C4 primarios (por ejemplo, metilo, etilo, n-propilo, n-butilo, isobutilo); de manera preferida metilo, etilo, n-propilo o n-butilo; de manera preferida metilo, etilo o n-propilo; de manera preferida metilo. De manera preferida, la relación en peso del carbonato de dialquilo a BIT es de al menos 1.5/1, de manera preferida al menos 3/1, de manera preferida al menos 5/1, de manera preferida al menos 7/1, de manera preferida al menos 9/1. No se cree que la cantidad máxima del carbonato de dialquilo sea crítica, y el carbonato de dialquilo también puede funcionar como el solvente; sin embargo, por razones económicas, de manera preferida, la relación en peso máxima de carbonato de dialquilo a BIT es no mayor que 20/1, de manera preferida no mayor que 15/1, de manera preferida no mayor que 12/1.

De manera preferida, la reacción se lleva a cabo sin solvente, es decir, con la mezcla de reacción que contiene solo BIT, carbonato de dialquilo y una base. Si se utiliza un solvente (aparte del carbonato de dialquilo), los solventes preferidos incluyen, por ejemplo, acetonitrilo y otros solventes apróticos polares (por ejemplo, N,N-dimetilformamida), hidrocarburos alifáticos (por ejemplo, hexano e isooctano), hidrocarburos aromáticos (por ejemplo, tolueno y xilenos) y éteres (por ejemplo, polietilenglicoles, glimas, éter dibutílico, éteres coronados).

La BIT comercialmente disponible puede contener hasta 15% de agua. De manera preferida, para evitar la descomposición del carbonato de dialquilo, la BIT húmeda se seca para eliminar la mayoría del agua antes de ponerla en contacto con el carbonato de dialquilo. El secado puede lograrse mediante téenicas conocidas, por ejemplo, secado en horno o secado azeotrópico con solventes.

El tiempo de reacción puede determinarse mediante los métodos conocidos usuales, por ejemplo, tomando muestras para el análisis para determinar la totalidad de la alquilación, y por supuesto dependerá de la temperatura y la naturaleza exacta de los reactivos. En general, se prefiere que el tiempo de reacción sea de al menos 2 horas, de manera preferida al menos 3 horas, de manera preferida al menos 4 horas, de manera preferida al menos 5 horas, de manera preferida al menos 6 horas. El límite superior del tiempo de reacción no es crítico, pero por razones prácticas se prefiere que no exceda 24 horas, de manera preferida, 18 horas, de manera preferida, 12 horas.

De manera preferida, el metanol se elimina de la mezcla de reacción durante la reacción. Después de la reacción, de manera preferida, la mezcla de reacción se filtra para eliminar los sólidos. Si se utilizó un solvente, el producto puede separarse mediante cristalización o destilación.

Las 2-alquil-l,2-benzisotiazolin-3-onas más preferidas desde un punto de vista comercial son MBIT y BBIT; éstas son los productos de la alquilación en el átomo de nitrógeno de la BIT ( "N-alquilación") mediante carbonato de dimetilo o carbonato de di-n-butilo, respectivamente. Los 2-alcoxi-1,2-benzisotiazoles son los subproductos indeseados que resultan de la alquilación en el átomo del oxígeno del carbonilo en la BIT ( "O-alquilación"). La separación del producto de N-alquilo del producto de 0-alquilo puede lograrse utilizando téenicas estándar para la separación de los compuestos orgánicos, por ejemplo, cristalización, destilación y extracción.

EJEMPLOS Ejemplo 1 A un reactor PARR de acero inoxidable 316 de 300 mL, equipado con un motor de agitación superior con accionamiento magnético, medidor de presión, línea de ventilación para la despresurización y manta de calentamiento, se le agregaron 15.05 g de la 1,2-benzisotiazol-3(2H)-ona (BIT) seca, 0.34 g de carbonato de potasio, y 150 mL de carbonato de dimetilo. El montaje del reactor se selló y durante las siguientes 7 horas se aplicó calor con una temperatura interna máxima de 158°C siendo alcanzada. El montaje del reactor se dejó enfriar durante la noche y se ventiló para aliviar la presión residual antes de abrirlo. El reactor contenía un líquido marrón claro con una pequeña cantidad de sólidos, que se eliminaron mediante filtración. El análisis de este líquido (157.09 g) encontró que contenía 9.9% de 2-metil-l,2-benzisoltiazol-3-(2H)-ona (MBIT) y 0.9% de 3-metoxi-1,2-benzisotiazol (MOBIT). La selectividad del producto se calculó como de 91.5% de MBIT y 8.5% de MOBIT o aproximadamente 10.8:1, favoreciendo la N-metilación con relación a la O-metilación.

Ejemplo 2 El Ejemplo 1 se repitió, excepto que la temperatura de reacción interna máxima se limitó a 143°C. En este caso, la reacción fue incompleta como se determinó mediante la presencia de BIT sin reaccionar, que se eliminó vía filtración. El análisis del filtrado (173.04 g), encontró que contenía 3.3% de MBIT y 0.2% de MOBIT. La selectividad del producto se calculó como del 94.3% de MBIT y 5.7% de MOBIT, o aproximadamente 16.5:1, favoreciendo la N-metilación.

Ejemplo 3 De una manera similar al ejemplo 1, esto se repitió, excepto que se dejó que la temperatura de reacción interna máxima alcanzara 162°C. El reactor contenía un líquido marrón con una pequeña cantidad de sólidos, que se eliminaron mediante filtración. El análisis de este líquido (181.91 g), encontró que contenía 10.5% de 2-metil-1,2-benzisoltiazol-3-(2H)-ona (MBIT) y 1.0% de 3-metoxi-1,2-benzisotiazol (MOBIT). La selectividad del producto se calculó como de 91.3% de MBIT y 8.7% de MOBIT o aproximadamente 10.5:1, favoreciendo la N-metilación.

Ejemplo 4 A un matraz de fondo redondo de 15 mL, equipado con una barra de agitación magnética, condensador de reflujo y manta de calentamiento, se le agregaron 0.56 g de BIT seca, 0.10 g de carbonato de potasio y 4.86 g de carbonato de dipropilo. La mezcla resultante se calentó y mantuvo a reflujo (aproximadamente 150°C) durante 6 horas. Después de enfriar a temperatura ambiente, la suspensión acuosa espesa resultante se filtró con la ayuda de un pequeño volumen de acetato de etilo. El filtrado resultante se concentró para eliminar el solvente adicional, y a continuación la solución se analizó mediante HPLC. El análisis de este líquido encontró que contenía 8.2% de 2-n-propil-l,2-benzisoltiazol-3-(2H)-ona (PBIT) y 1.3% de 3-n-propoxi-1,2-benzisotiazol (POBIT). La selectividad del producto se calculó así como de 86.3% de PBIT y 13.7% de POBIT o aproximadamente 6.3:1, favoreciendo la N-alquilación.

Ejemplo Comparativo 1 A un matraz de fondo redondo de 3 cuellos de 100 mL, equipado con un termómetro, barra de agitación magnética y embudo de adición que iguala la presión, se le agregaron 3.90 g de carbonato de potasio, 4.25 g de 1,2-benzisotiazol-3(2H)-ona seca junto con 50 mL de acetonitrilo anhidro. La agitación se inició y la reacción se mantuvo a temperatura ambiente. La suspensión acuosa espesa arenosa se volvió más floculenta con el tiempo. Durante aproximadamente 90 minutos, 2.9 mL de sulfato de dimetilo se agregaron lentamente gota a gota a la mezcla. La mezcla de reacción se adelgazó considerablemente con el tiempo, y después de mantener durante 30 minutos después del fin de la adición de sulfato de dimetilo, se agregó 1 mL de agua. La mezcla se filtró y la fase líquida se concentró para proporcionar un residuo oleoso. Este material se dividió entre acetato de etilo y una solución saturada de cloruro de sodio, a la cual se le agregó una pequeña cantidad de NaOH para destruir cualquier sulfato de dimetilo restante. Las capas se separaron y la capa orgánica superior se lavó con un segundo volumen de solución saturada de cloruro de sodio (sin NaOH agregado), se separó, se secó sobre sulfato de magnesio anhidro, y se concentró bajo vacío para proporcionar 4.87 gramos de un aceite tostado claro.

El análisis de este material encontró que contenía 65.7% de MBIT y 26.3% de MOBIT, una relación de N/0- metilación calculada de sólo 2.5:1.

Compendio de los Ejemplos

Claims (10)

REIVINDICACIONES

1. Un método para la preparación de las 2-alquil- 1.2-benzisotiazolin-3-onas a partir de la 1,2-benzisotiazolin-3-ona; el método comprende poner en contacto la 1,2-benzisotiazolin-3-ona con un carbonato de dialquilo y una base.

2. El método de conformidad con la reivindicación 1, en donde el carbonato de dialquilo tiene grupos alquilo primarios.

3. El método de conformidad con la reivindicación 2, en donde la base es un carbonato de metal alcalino, hidróxido de metal alcalino, alcoxicarbonato de metal alcalino, alcóxido de metal alcalino o metóxido de magnesio.

4. El método de conformidad con la reivindicación 3, en donde el carbonato de dialquilo tiene grupos alquilo de Ci-C4 primarios.

5. El método de conformidad con la reivindicación 4, en donde la temperatura de reacción máxima es de 140°C a 180°C.

6. El método de conformidad con la reivindicación 5, en donde una relación de moles de la base a las moles de 1.2-benzisotiazolin-3-ona es de 0.02/1 a 0.5/1.

7. El método de conformidad con la reivindicación 6, en donde una relación del peso de carbonato de dialquilo a 1,2-benzisotiazolin-3-ona es de 3/1 a 15/1.

8. El metodo de conformidad con la reivindicación 7, en donde el carbonato de dialquilo es carbonato de dimetilo.

9. El método de conformidad con la reivindicación 8, en donde la base es carbonato de sodio o potasio.

10. El método de conformidad con la reivindicación 9, en donde la temperatura de reacción máxima es de 145°C a 170°C.