MXPA97008350A - Un procedimiento para la preparacion deditiocarbazinato de metilo por reaccion de bromuro de metilo con el producto de reaccion dedisulfuro de carbono e hidrazina en un medioacuoso - Google Patents

Abstract

La presente invención se refiere a un procedimiento acuoso para preparar elevados rendimientos de ditiocarbazinato de metilo por reacción de disulfuro de carbono e hidrazina en una razón efectiva, en un medio acuoso, para formar sal ditiocarbazinato de hidrazinio, seguido de metilación del ditiocarbazinato de hidrazinio con bromuro de metilo.

Description

UN PROCEDIMIENTO PARA LA PREPARACIÓN DE DITIOCARBAZINATO DE METILO POR REACCIÓN DE BROMURO DE METILO CON EL PRODUCTO DE REACCIÓN DE DISULFURO DE CARBONO E HIDRAZINA EN UN MEDIO ACUOSO ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Campo de la Invención: La presente invención se relaciona con un procedimiento mejorado para la preparación de ditiocarbazi-nato de metilo. Concretamente, la presente invención se relaciona con un procedimiento económico para la preparación de ditiocarbazinato de metilo por reacción de hidrazina con disulfuro de carbono. Breve descripción de la Técnica Anterior: Son ilustrativos de la técnica anterior de preparación de ditiocarbazinato de metilo los siguientes: Audrieth y col., J. Organic Chem., Vol. 19, pp.733-741 (1954) describe un procedimiento para la preparación de ditiocarbazinato de metilo y su conversión en tiocarbohi-drazida. El procedimiento consiste en una adición por goteo de 1,04 moles de disulfuro de carbono a 1,18 moles de hidróxido de potasio y 1,1 moles de hidrazina 85% en 200 mi de etanol, en un baño de hielo. Se separa un aceite amarillo pesado que contiene ditiocarbazinato de potasio durante la adición. Se agita la mezcla resultante y se enfría y se añaden dos volúmenes de éter para producir la separación de más producto deseado (ditiocarbazinato de potasio) . La capa oleosa es separada de la capa de éter-alcohol y filtrada para eliminar una pequeña cantidad de un sólido no identificado que se forma. Se disuelve entonces la solución amarilla transparente en 300 mi de agua. Se enfria la solución resultante en un baño de hielo y se añaden 1,05 moles de yoduro de metilo en aproximadamente 10 lotes. Se agita el recipiente de reacción y se enfría alternativamente después de cada una de estas adiciones hasta que se consume el yoduro de metilo. Se deja que la mezcla de reacción repose durante varias horas, siendo ocasionalmente agitada para permitir una completa reacción. Se recoge el ditiocarbazinato de metilo y se recristaliza a partir de etanol . Se disolvió ditiocarbazinato de metilo (24,4 g, 0,2 moles) en 200 mi de etanol absoluto y se añadieron 18 mi (0,3 moles de hidrazina) de hidrazina 85%. Se sometió a reflujo a la solución resultante hasta que no precipitó más tiocarbohidrazida sólida (aproximadamente 45 minutos) . Se separó una pequeña cantidad de 3-hidrazino-4-amino-5-mercapto-1, 2, 4-triazol que se había formado como sigue: Se enfrió la mezcla de reacción y se recogió el producto sólido resultante y se recristalizó a partir de agua acidificada con unas cuantas gotas de ácido clorhídrico. Le, en la Patente EE.UU. 4.696.938, describe un procedimiento para la preparación y utilización de hidrazi-nacarboditioato de metilo como intermediario en la prepara-ción de 6-arilpiridina tiosemicarbazonas. Se prepara ditiocarbazinato de metilo como sigue: Se añade hidrato de hidrazina (150 g) a una solución enfriada (0°C) de hidróxido de potasio en agua (240 mi) y 2-propanol (200 mi) . Se añade entonces disulfuro de carbono pre-enfriado (182 mi) por goteo a la mezcla de reacción agitada, al tiempo que se mantiene una temperatura interna por debajo de 10°C. Después de completarse la adición, se continúa agitando durante otra hora. Se añade yoduro de metilo enfriado (426 g) por goteo a lo largo de 112 horas. Se recoge el precipitado blanco resultante por filtración y se lava con agua enfriada. Se recristaliza el producto bruto a partir de cloruro de metileno.

Para formar 6-arilpiridina tiosemicarbazona, se hace reaccionar ditiocarbazinato de metilo en un solvente adecuado tal como alcohol. Se trata el producto de reacción con dióxido de selenio en un solvente etéreo adecuado tal como tetrahidrofurano ó 1,4-dioxano. S. Losanitch, J. Chem. Soc., Vol. 119, pp. 763-765 (1921) describe un procedimiento para la preparación de ditiocarbazinato de metilo obteniendo primeramente ditiocarbazinato de amonio y haciéndolo reaccionar con yoduro de metilo. Se obtiene el ditiocarbazinato de amonio como sigue: Una solución de hidrato de hidrazina en alcohol, que contiene un gran exceso de amoníaco, es lentamente tratada con refrigeración con la cantidad correspondiente de disulfuro de carbono. Se forma el ditiocarbazinato de metilo por tratamiento de la sal de amonio en una solución diluida de alcohol con yoduro de metilo. Sandstro y col., Arkiy For Kemi, 4(1952), 297, describen un procedimiento para la preparación de ditiocarbazinato de etilo. El procedimiento implica la separación de ditiocarbazinato de hidrazinio de una mezcla de etanol-agua y la reacción del ditiocarbazinato de hidrazinio con bromuro de etilo en una mezcla de etanol-agua. La Patente EE.UU. 3.284.482 describe un procedimiento para la preparación de esteres clorobencílicos de ácido ditiocarbazínico como sigue: A una solución consistente en hidrazina 85%, hidróxido de sodio 25% y 300 mi de agua se añade disulfuro de carbono por goteo a 10 a 15°C a lo largo de 20 minutos. Se retira la refrigeración externa y se agita la mezcla de reacción durante una hora a 25 a 30°C. Se añade luego cloruro de triclorobencilo en una porción a la mezcla de reacción, que es agitada durante 24 horas a 25 a 30°C para producir el correspondiente ditio-carbazinato de triclorobencilo. El producto es entonces extraído con éter etílico. Se lava la solución etérica con agua hasta que se vuelve neutra, se seca sobre sulfato de sodio y se separa el éter a vacío. La Descripción de la Patente Británica 1.274.521 describe derivados de éster ditiocarbazínico por reacción de esteres de ácido ditiocarbazínico con un compuesto oxo. El ácido ditiocarbazínico es preparado por reacción de hidrato de hidrazina con disulfuro de carbono en medio alcohólico en presencia de hidróxido de potasio, amoníaco o un exceso de hidrato de hidrazina. Después del aislamiento, la sal de ácido ditiocarbazínico es convertida en un éster a través de una etapa alquilante o aralquilante. Esta etapa es llevada a cabo en agua, una mezcla de agua y alcohol o en alcohol. Alternativamente, el éster puede ser preparado en un reactor único. El agente alquilante o aralquilante es añadido a la solución de sal de ácido ditiocarbazínico preparada mediante el método anterior. Los agentes alquilantes o aralquilantes descritos por la patente son: sulfato de dimetilo, sulfato de dietilo, cloruro de alilo, yoduro de n-butilo, éster n-octílico, bromuro de n-dodecilo, bromuro de cetilo, cloruro de bencilo, cloruro de p-clorobencilo, bromuro de p-isopropilbencilo, bromuro de p-n-butilbencilo y cloruro de alfa-metilbencilo. Como se verá por lo anterior, hay necesidad de un procedimiento económico, es decir, de un procedimiento más fácil y eficiente en cuanto a costo para preparar ditiocarbazinato de metilo. Concretamente, se necesita un procedimiento comercial más económico para preparar ditiocarbazinato de metilo. Mediante la presente invención, se proporciona dicho procedimiento mejorado para la preparación de ditiocarbazinato de metilo. COMPENDIO DE LA INVENCIÓN Sorprendentemente, se ha visto que el ditiocarbazinato de metilo puede ser preparado por un procedimiento fácil y efectivo en cuanto a coste consistente en: la reacción de hidrazina y disulfuro de carbono en una razón efectiva en un medio de reacción acuoso para formar una sal ditiocarbazinato de hidrazinio, seguida de la reacción (metilación) de la sal ditiocarbazinato con bromuro de metilo. En la presente realización de la invención, se hace reaccionar 1 mol de disulfuro de carbono con al menos 2 moles de hidrazina en un medio de reacción consistente en agua y un solvente no acuoso tal como tolueno. La mezcla de reacción resultante consistente en ditiocarbazinato de hidrazinio reacciona con bromuro de metilo para producir elevados rendimientos de ditiocarbazinato de metilo. Por el contrario, los procedimientos de la técnica anterior implican generalmente la reacción de disulfuro de carbono e hidrazina en un medio de reacción que contiene alcoholes, la separación del ditiocarbazinato resultante, el uso de agentes alquilantes relativamente más caros o más intratables y, a veces, de coste comercialmente prohibitivo tales como yoduro de metilo y catalizadores tales como yoduro de sodio y/o la recristalización del ditiocarbazinato de metilo resultante. Es una caracteristica distintiva de la invención el que se pueda eliminar el uso de agentes metilantes no deseables tales como yoduro de metilo, de solventes no deseables tales como alcoholes y catalizadores caros tales como yoduro de sodio. Es una característica distintiva de la invención el que el procedimiento requiera cortos tiempos de reacción y no requiera aislamiento de sales ditiocarbazinato intermediarias ni recristalización del ditiocarbazinato de metilo final. De forma consonante, el procedimiento de la invención rellena una prolongada, pero aún no resuelta, necesidad de utilizar un procedimiento fácil para la preparación de ditiocarbazinato de metilo usando reactivos y solventes fácilmente adquiribles y relativamente menos caros y técnicas de procesado. En la práctica de la invención, se puede usar ditiocarbazinato de metilo como compuesto intermediario en la preparación de otros productos químicos, tales como tiadiazoles .

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN Tal como se ha indicado anteriormente, la invención reivindicada se relaciona con un procedimiento para la preparación de ditiocarbazinato de metilo por: reacción de hidrazina (típicamente como hidrato de hidrazina) con disulfuro de carbono en una razón efectiva, en un medio acuoso de reacción, para formar ditiocarbazinato de hidrazinio, seguido de metilación del ditiocarbazinato de hidrazinio con bromuro de metilo. El procedimiento puede ser representado por las reacciones (I) y (II), como sigue: s 2-H2N-NH2 + CS2 ? H2N-N-C-S~H3N+-NH2 (I) H H2N-N-C-S~H3N+-NH2 + CH3Br ? H2N-N-C-S-CH3 + H2N-N+H3"Br ( II ) 1 A Tal como se ha indicado anteriormente, la hidrazina y el disulfuro de carbono son empleados como materiales de partida en la reacción (I) . La hidrazina es típicamente empleada en forma de hidrato de hidrazina y el disulfuro de carbono es típicamente empleado en forma de líquido. Como razón efectiva, se puede emplear hidrazina y disulfuro de carbono en una razón molar de aproximadamente 4 a 2:1 y, preferiblemente, 2,4:1. Como medio de reacción, se puede emplear agua como vehículo principal de reacción, preferiblemente en combinación con un solvente no acuoso, que es un solvente aprótico. La razón molar de agua a disulfuro de carbono puede ser de aproximadamente 5 a 20:1 y, preferiblemente, 10 a 20:1. El solvente aprótico es no alcohólico y es preferiblemente un solvente hidrocarbonado. Como solvente hidrocarbonado, se puede usar un solvente hidrocarbonado alifático seleccionado entre el grupo consistente en alcanos tales como pentano, hexano y heptano. Además, se puede emplear un hidrocarburo aromático seleccionado entre el grupo consistente en tolueno (que es preferido), benceno y xileno. El solvente puede ser empleado en una razón molar de aproximadamente 0,15 a 1 mol por mol de disulfuro de carbono. A diferencia del medio de reacción de muchos de los procedimientos de la técnica anterior, el medio acuoso de reacción de esta invención no necesita contener solventes alcohólicos. En este sentido, el medio de reacción consiste esencialmente en agua y un solvente aprótico. Las siguientes condiciones de reacción pueden ser empleadas en la reacción (I) . la reacción puede ser a aproximadamente -5 a 35°C y, preferiblemente, a 10 a 25°C, durante aproximadamente 1 a 4 horas y, preferiblemente, 1 a 2 horas, a un pH de aproximadamente 8 a 14 y, preferiblemente, 9 a 14. El producto de reacción resultante consiste en ditiocarbazinato de hidrazinio.

En la reacción (II), el producto de reacción consistente en ditiocarbazinato de hidrazinio reacciona con bromuro de metilo. La razón molar de bromuro de metilo a ditiocarbazinato de hidrazinio puede ser de aproximadamente 1,5 a 1,02:1 y, preferiblemente, 1,05:1. Mientras que la reacción (II) puede ser llevada a cabo en otro recipiente de reacción, es típicamente llevada a cabo en el mismo recipiente de reacción que el utilizado en la reacción (I) . El medio de reacción empleado en la reacción (II) es esencialmente el mismo que el de la reacción (I) . Se puede emplear agua en una razón molar de 20 a 5 y, preferiblemente, 15 a 5 por mol de ditiocarbazinato de hidrazinio. El solvente empleado aquí es esencialmente el mismo que el solvente de la reacción (I) . El solvente puede ser empleado en una razón molar de 0 a 3 y, preferiblemente, 0,1 a 1,0 moles por mol de ditiocarbazinato de hidrazinio. La reacción (II) puede ser llevada a cabo a un rango de pH de aproximadamente 8 a 14 y, preferiblemente, de 9 a 14, a una temperatura de aproximadamente 0 a 35°C y, preferiblemente, 5 a 25°C, durante aproximadamente 0,5 a 3 horas y, preferiblemente, 1 a 2 horas. Es una característica distintiva de la invención el que la reacción de metilación pueda ser conducida sin aislar las sales ditiocarbazinato de la reacción (I) . En consecuencia, la reacción de metilación (II) consiste esencialmente en la reacción del producto de reacción de la reacción (I) con bromuro de metilo. Es también una característica distintiva de la invención el que la reacción de metilación (II) pueda ser conducida sin el uso de cataliza-dores de reacción caros tales como yoduro de sodio. En consecuencia, la etapa de metilación consiste esencialmente en la reacción del producto de reacción de (I) con bromuro de metilo. Alternativamente, el ditiocarbazinato de hidrazinio puede ser aislado por, digamos, filtración y reaccionar a continuación con bromuro de metilo. De forma ilustrativa, el ditiocarbazinato de hidrazinio puede ser filtrado, suspendido en un medio de reacción tal como se ha descrito anteriormente y hecho reaccionar después con bromuro de metilo. Las condiciones de reacción serían esencialmente las mismas que las descritas anteriormente. El producto resultante que contiene ditiocarba-zinato de metilo puede ser aislado por cualquier medio convencional. De forma ilustrativa, se puede aislar el ditiocarbazinato de metilo como torta húmeda por filtración o centrifugación. El ditiocarbazinato de metilo puede ser recogido en un filtro de vacío y lavado con agua para eliminar impurezas tales como bromhidrato de hidrazinio. La torta resultante puede ser usada como tal en posteriores reacciones. Alternativamente, se puede secar por cualquier medio que sea efectiva para proporcionar la desecación necesaria sin producir descomposición del producto. Ilustrativamente, el producto puede ser secado exponiéndolo a temperaturas que no producen descomposición de los productos. Más concretamente, el producto puede se secado en un horno de vacío, utilizando un rociado de nitrógeno a una temperatura de aproximadamente 30°C a 40°C. En general, la pureza del ditiocarbazinato de metilo resultante puede ser de hasta aproximadamente un 95 por ciento, siendo atribuible la variación a las etapas de lavado y/o secado. Como podrá verse por lo anterior, el ditiocarbazinato de metilo puede obtenerse sin recristalización del producto de reacción de la reacción (II) . En consecuencia, se puede preparar ditiocarbazinato de metilo por un procedimiento consistente esencialmente en la reacción de disulfuro de carbono e hidrazina en un medio acuoso en una razón efectiva para formar una sal ditiocarbazinato, seguido de metilación de la sal ditiocarbazinato con bromuro de metilo y eliminación de impurezas tales como la sal bromuro. Es una característica distintiva de la invención el que el procedimiento consista esencialmente en la preparación del ditiocarbazinato de hidrazinio y su metilación sin separarlo del medio de reacción. Se puede emplear un catalizador, típicamente un catalizador de transferencia de fase tal como hidróxido de n-benciltrimetilamonio, en la(s) reacción (es) . Otros catalizadores útiles aquí pueden ser seleccionados entre el grupo consistente en tris [2- (2-metiletoxi) etil] amina (TDA-1), N-metilimidazol, dimetilaminopiridina, 1, 4-diazabici-cío (2,2, 2) octano diglime (éter 2-metoximetílico) y dietilenglicol. La razón molar del catalizador puede ser de aproximadamente un 10 por ciento y, preferiblemente, de aproximadamente un 2 por ciento por mol de disulfuro de carbono. Se pueden emplear otros accesorios de reacción en las reacciones. Lo que sigue es una ilustración conveniente, pero no limitante, del procedimiento para la preparación de ditiocarbazinato de metilo según esta invención. Se añade hidrazina hidrato lentamente a una mezcla de tolueno y agua a una temperatura inferior a 25°C. Se añade entonces disulfuro de carbono por goteo a la mezcla de reacción al tiempo que se mantiene la temperatura a 25°C. Una vez empieza a precipitar el ditiocarbazinato de hidrazinio resultante, la mezcla de reacción se convierte en una suspensión y normalmente permanece como tal en la posterior reacción metilante. En la reacción de metilación, se añade entonces bromuro de metilo a la mezcla de reacción a lo largo de un período de aproximadamente 2 horas a 25°C. Se agita la mezcla de reacción durante aproximadamente una hora a 25°C, se enfría a 0 a 5°C, se filtra y se seca. El rendimiento del ditiocarbazinato de metilo resultante puede ser de desde aproximadamente un 77 hasta un 90 por ciento. Los siguientes son ejemplos específicos, pero no limitantes, de la invención. A menos que se indique de otro modo, todas las partes y porcentajes que se dan a continuación son en peso. EJEMPLOS Ejemplo 1: Este ejemplo ilustra la preparación de ditiocarbazinato de metilo (DTCM) según la invención como sigue. En un recipiente de reacción apropiadamente equipado (cuatro cuellos, 1000 mi, matraz equipado con un termómetro, un agitador superior, un condensador Dewar, un embudo de adición compensador y un tubo de dispersión de gases) se añadió hidrato de hidrazina (150,0 g, 3,00 mol) lentamente (con refrigeración) a una mezcla de tolueno (43,25 g, 0,46 moles) y agua (264 g, 14,6 moles) a <25°C. Se añadió-entonces disulfuro de carbono (114,0 g, 1,50 mol) (1 hora) a la mezcla anterior al tiempo que se mantenía la temperatura a 25°C. A continuación, se introdujo bromuro de metilo (156,7 g, 1,65 mol) en el recipiente de reacción a lo largo de un período de 2 horas a 25°C. Se agitó la mezcla durante 1 hora a 25°C, se enfrió a 0 a 5°C y se filtraron y secaron los sólidos (durante la noche a 40°C/20 mm) para obtener 159,3 g (84,5%) de sólido blanco. El licor madre contenía un 3 a un 5% adicional de DTCM. Ejemplo 2: Este ejemplo ilustra la preparación de ditiocarbazinato de metilo (DTCM) sin usar tolueno. En un recipiente de reacción apropiadamente equipado, se añadió lentamente hidrato de hidrazina (150,0 g, 3,00 mol) (con refrigeración) a agua (264 g, 14,6 mol) a <25°C. Se añadió entonces disulfuro de carbono (114,0 g, 1,50 mol) (1 hora) a la mezcla anterior al tiempo que se mantenía la temperatura y se introdujo bromuro de metilo (156,7 g, 1,65 mol) a lo largo de un período de 2 horas a 25°C, . Se agitó la mezcla durante 1 hora a 25°C, se enfrió a 0 a 5°C y se filtraron y secaron los sólidos (durante la noche a 40°C/20 mm) para obtener un 80% de sólido blanco (pureza 91%) . El licor madre contenía un 3 a un 5% adicional de DTCM. Aunque la invención ha sido descrita con detalle en lo que antecede con fines de ilustración, hay que entender que dicho detalle tiene únicamente ese fin y que los expertos en la técnica pueden hacer variaciones en ella sin apartarse del espíritu y alcance de la invención, excepto en lo que pueda estar limitado por las reivindicaciones.

Claims (11)

1. REIVINDICACIONES 1. Un procedimiento para la preparación de ditiocarbazinato de metilo consistente en la reacción de disulfuro de carbono e hidrazina en un medio acuoso en una razón efectiva para formar un ditiocarbazinato de hidrazinio, seguido de metilación del ditiocarbazinato de hidrazinio con bromuro de metilo.
2. 2. El procedimiento según la Reivindicación 1, donde el medio de reacción acuoso consiste esencialmente en agua y un solvente aprótico.
3. 3. El procedimiento según la Reivindicación 2, donde el solvente es un solvente hidrocarbonado alifático o aromático.
4. 4. El procedimiento según la Reivindicación 2, donde el solvente es un solvente hidrocarbonado aromático seleccionado entre el grupo consistente en tolueno y xileno, o un solvente alifático seleccionado entre el grupo consistente en hexano, heptano y ciclohexano.
5. 5. El procedimiento de la Reivindicación 4, donde el solvente es tolueno.
6. 6. El procedimiento según la Reivindicación 1, donde la razón molar de hidrazina a disulfuro de carbono es de aproximadamente 3 a 2:1.
7. 7. El procedimiento de la Reivindicación 6, donde la razón molar es de aproximadamente 2:1.
8. 8. El procedimiento según la Reivindicación 1, donde la razón molar de bromuro de metilo a la sal ditiocarbazinato es de aproximadamente 1,5 a 1:1.
9. 9. El procedimiento según la Reivindicación 6, donde la razón molar es 1,2:1. 10. El procedimiento de la Reivindicación 1, donde la reacción se realiza en presencia de un catalizador seleccionado entre el grupo consistente en hidróxido de benciltrimetilamonio, tris [2- (2-metiletoxi) etil] amina, N-metilimidazol, dimetilaminopiridina, 1, 4-diazabiciclo-(2, 2, 2) octano, diglime (2-metoximetil éter) y dietilenglicol. 11. El procedimiento de la Reivindicación 1, donde la reacción de metilación va seguida de aislamiento del ditiocarbazinato de metilo como torta húmeda por filtración o centrifugación. 12. El procedimiento de la Reivindicación 10, que consiste además en secar el ditiocarbazinato de metilo aislado. 13. Ditiocarbazinato de metilo, que es preparado mediante el procedimiento de la Reivindicación 1. 14. Ditiocarbazinato de metilo, que es preparado mediante el procedimiento de la Reivindicación
10. 10. 15. Ditiocarbazinato de metilo, que es preparado mediante el procedimiento de la Reivindicación
11. 11.