NO180335B - Fremgangsmåte ved fremstilling av 2-tiocyanometyltiobenzotiazol - Google Patents

Description

Denne oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte ved fremstilling av 2-tiocyanometyltiobenzotiazol med formel

omfattende trinnet omsetning av 2-klormetyltiobenzotiazol med enten et alkalimetall- eller ammoniumtiocyanat.

Forbindelsen 2-tiocyanometyltiobenzotiazol (som heretter skal kalles TCMTB) er et fullt godkjent, registrert handels-fungicid som brukes som et preserveringsmiddel for garvet lær for å forhindre muggvékst på skinn- eller andre overflater, og som et mikrobiocid i masse- og papir- og vannbehandlings-industrier.

Den først beskrevne syntese av TCMTB var i U.S. patentene nr. 3.463.785 og 3.520.976, hvilke patenter også beskriver blandingen og anvendelsene av fungicidet. I disse patenter innbefattet en fremstillingsmetode omsetningen av klormetyltiocyanat og natrium 2-merkaptobenzotiazol. U.S. patent nr. 3.520.976 beskrev også fremstillingen av en 2-klormetyltio-benzotiazolblanding fra et metallsalt av 2-merkaptobenzotiazol, og et stort overskudd av bromklormetan i nærvær av aceton som løsningsmiddel. 2-Klormetyltiobenzotiazolet ble så omsatt med ammoniumtiocyanat ved bruk av aceton som løsnings-middel og ga et produkt inneholdende 81,5% TCMTB.

Japansk patentsøknad nr. 60-132971 beskriver fremstillingen av TCMTB ved omsetning av et vannløselig salt av 2-merkaptobenzotiazol med klormetyltiocyanat i nærvær av vann og en faseoverføringskatalysator. En ulempe ved enhver fremgangsmåte som anvender klormetyltiocyanat, er at dette mellomproduktet ikke kan kjøpes. I tillegg er klormetyltiocyanat en kraftig tåregass og har en skarp lukt selv ved meget lave konsentrasjoner. Videre er det et meget giftig kjemikalium med en akutt oral LD50 på 14,7 mg/kg kroppsvekt hos han- og hun-rotter.

U.S. patent nr. 3.669.981 beskriver fremgangsmåten for fremstillingen av 2-klormetyltiobenzotiazol, og inneholder en opplysning om at denne forbindelsen kan omsettes med et alkalimetalltiocyanat eller ammoniumtiocyanat i nærvær av vann og/eller organiske løsningsmidler for å fremstille TCMTB.

U.S. patent nr. 4.755.609 beskriver en fremgangsmåte hvori 2-klormetyltiobenzotiazol ble omsatt med et alkalimetalltiocyanat eller ammoniumtiocyanat i vandig løsning ved temperaturer på 70 til 100°C i nærvær av en faseoverførings-katalysator. Det er flere ulemper ved denne fremgangsmåten. Denne reaksjonen må kjøres ved relativt høye temperaturer for å oppnå gode utbytter, men det vandige medium kan kreve lange reaksjonstider, og under disse betingelser har TCMTB tendens til å spaltes i vann.

Når reaksjonen kjøles for videre behandling, kan TCMTB skilles ut som et oljeaktig sjikt. Dette sjiktet vil være forurenset ved tilstedeværelsen av noe oppløst alkalimetallklorid eller ammoniumklorid i vann og også en del av faseoverføringskatalysatoren.

For å oppnå et rent produkt er det nødvendig å oppløse TCMTB-sjiktet i et vannuløselig organisk løsningsmiddel, og deretter å skille det organiske sjikt fra de vandige forurensninger. Alternativt kan TCMTB skilles direkte fra reaksjonsblandingen, men i dette tilfelle, vil det inneholde alkalimetallklorid, vann og faseoverføringskatalysator, og en viss videre behandling vil være nødvendig for å rense TCMTB'et.

Hvis teknikken for å oppløse TCMTB i et vannløselig organisk løsningsmiddel såsom metylenklorid anvendes, må det organiske sjikt vaskes med vann for å fjerne det innfangede alkalimetallklorid, tørkes det og destilleres for å fjerne det organiske løsningsmiddel.

Hvis et lavtkokende organisk løsningsmiddel anvendes for å gjøre destillasjonen lettere, må problemer med miljø-forurensning løses, ettersom løsningsmiddelet kondenseres og resirkuleres. Hvis et høytkokende løsningsmiddel anvendes, vil destillasjon være vanskeligere, og TCMTB'et ville utsettes for temperaturer som vil bevirke spaltnig.

Nylig har tysk patentpublikasjon DE 3.702.671 rapportert en fremgangsmåte hvorunder flytende halogenmetyltiobenzotiazol ble omsatt med et alkalimetalltiocyanat eller ammoniumtiocyanat uten et løsningsmiddel og i nærvær en faseoverførings-katalysator, såsom polyetylenglykol, polyetylenglykol-monometyleter eller polyetylenglykoldimetyleter ved en temperatur på 50 til 100°C. Når reaksjonen har blitt avsluttet, tilsettes et aromatisk løsningsmiddel. Glykoleter kan også tilsettes som et ko-løsningsmiddel. Blandingen filtreres for å fjerne bi-produktet alkalimetallklorid eller ammoniumklorid samt overskudd av ikke-omsatt tiocyanatsalt.

Hovedulempen ved denne løsningsfrie reaksjon er at en faseoverføringskatalysator kreves. Disse katalysatorer øker omkostningene ved prosessen. I tillegg, når det aromatiske hydrokarbonløsningsmiddel tilsettes og blandingen filtreres, vil noe av katalysatoren forekomme i filtratet som er det ønskede produkt av prosessen.

Patentet benytter en betydelig mengde katalysator, opp til 20% av 2-klormetyltiobenzotiazol-satsen, og enhver overføring til produktet har muligheten for å forårsake uforenelighetsproblemer. Reguleringsreagenser vil også kreve ytterligere toksikologiforsøk hvis katalysatoren har noen toksiske virkninger. Derimot vil fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse gi et produkt med en minimal mengde ytterligere forurensninger tilstede.

Når omsetningen av 2-klormetyltiobenzotiazol og uorganisk tiocyanat kjøres i et organisk løsningsmiddel, er det vanlig valgte løsningsmiddel enten aceton, metylalkohol eller etyl-alkohol, fordi disse er de organiske løsningsmidler som er nevnt i den kjemiske litteratur som tilfredsstillende for reomsetningen av uorganiske tiocyanater og organiske halogenider for fremstilling av organiske tiocyanater.

Disse løsningsmidler har alle lave kokepunkter, og bi-produktkloridsaltene er uløselige i reaksjonsblandingen. Disse kloridsalter kan fjernes ved filtrering, og TCMTB-produktet vil da oppnås som en løsning i det lavtkokende løsningsmiddel.

De lavtkokende løsningsmidler som kan brukes for å utføre reaksjonen er brennbare og i noen tilfeller meget giftige. Da alvorlige restriksjoner er lagt på forsendelsen av handelsprodukter som inneholder brennbare løsningsmidler, er det alltid en ulempe å markedsføre et slikt produkt hvis alternative fremgangsmåter kan finnes.

Det er også vært kjent å selge formuleringer av TCMTB som anvender glykoletere som et eneste eller ko-løsningsmiddel. Formuleringen av TCMTB med glykoleter har, såfremt kjent, alltid funnet sted etter fremstillingen av TCMTB.

Det er oppdaget at minst et glykoleterløsningsmiddel kan brukes som et reaksjonsløsningsmiddel for omsetningen av 2-klormetyltiobenzotiazol med et alkalimetalltiocyanat eller ammoniumtiocyanat for å fremstille løsninger av TCMTB, som kan markedsføres uten noen omstendelige renseprosesser. Vi har funnet at glykoletere er gode løsningsmidler for de vanlig anvendte uorganiske tiocyanater.

Reaksjoner kan videre kjøres ved moderate temperaturer og høye utbytter av det ønskede TCMTB kan oppnås innenfor en relativt kort tid.

Alkalimetallkloridene og ammoniumkloridet som produserer bi-produkter er uløselige, avhengig av temperaturen i reaksjonsblandingen og kan lett fjernes ved filtrering ved å bruke vanlige tilgjengelige kommersielle filtere eller ved sentrifugering ved bruk av kommersielt tilgjengelige sentrifuger. Videre kan løsninger av TCMTB dannes i fremgangsmåten ifølge denne oppfinnelsen som inneholder en tilstrekkelig mengde TCMTB, slik at det ikke er nødvendig å konsentrere eller rense disse løsninger for å oppnå et markedsførbart produkt.

Det er derfor et hovedformål for foreliggende oppfinnelse å unngå disse ulemper ved tidligere kjente prosesser og tilveiebringe en forbedret fremgangsmåte for fremstilling av TCMTB, hvori minst en glykoleter anvendes som et reaksjons-løsningsmiddel .

Det er et annet mål for oppfinnelsen å tilveiebringe en enestående prosess for fremstillingen av en glykoleterløsning

av TCMTB egnet for salg som et hande1sprodukt.

Disse og andre mål og fordeler vil fremgå ettersom beskrivelsen fortsetter.

Sammenfatning av oppfinnelsen

Denne oppfinnelsen er en fremgangsmåte av den innled-ningsvis nevnte art for fremstilling av 2-tiocyanometyltiobenzotiazol hvori man omsetter 2-klormetyltiobenzotiazol med enten et alkalimetalltiocyanat eller ammoniumtiocyanat i nærvær av minst en glykoleter som løsningsmiddel for reaksjonen, hvilklen glykoleter er valgt fra monometyl-, monoetyl-, monopropyl-, monobutyl-, monofenyl-, dimetyl-, dietyl-, dipropyl- og dibutyletere av etylenglykol, dietylen-glykol, propylenglykol, dipropylenglykol og tripropylenglykol og ved temperatur fra 50 til 100°C, og i tilstrekkelig tid til å danne 2-tiocyanometyltiobenzotiazol. Når reaksjonsforløpet er avsluttet, kan produktet TCMTB oppnås som en konsentrert løsning i glykoleteren ved å skille TCMTB-løsningen fra minst et uløselig bi-produkt, såsom et alkalimetallklorid eller ammoniumklorid.

Detaljert beskrivelse av de foretrukne utførelsesformer

Fungicidet 2-tiocyanometyltiobenzotiazol (TSMTB) fremstilles ifølge denne oppfinnelsen ved å omsette 2-klormetyltiobenzotiazol med et alkalimetalltiocyanat eller ammoniumtiocyanat i nærvær av minst en glykoleter som et løsningsmiddel for reaksjonen.

Alkalimetallet er fortrinnsvis natrium eller kalium. Natrium-, kalium- og ammoniumsalter av tiocyansyre er alle løselige i glykoletere.

Mellomproduktet 2-klormetyltiobenzotiazol kan fremstilles fra natrium 2-merkaptobenzotiazol og bromklormetan som beskrevet i U.S. patent nr. 3.669.981, hvor redegjørelsen spesielt er inkorporert ved referanse heri.

Alkalimetalltiocyanat- og ammoniumtiocyanatutgangsmateri-alene er handelsprodukter eller kan fremstilles ved kjente fremgangsmåter for en fagmann på området.

Foretrukne løsningsmidler er dietylenglykolmonometyleter, dietylenglykolmonoetyleter, propylenglykolmonometyleter, dipropylenglykolmonometyleter, dietylenglykoldimetyleter eller dietylenglykoldietyleter.

Løsningsmidlene er enten handelsprodukter eller tilgjengelige for en fagmann på området ved velkjente metoder.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen utføres som nevnt ved en temperatur på fra 50 til 100°C. Fortrinnsvis utføres fremgangsmåten ved 60 til 80°C, og helst ved 60 til 70°C.

Reaksjonene utføres inntil det ønskede utbytte er oppnådd. Et utbytte på mer enn 9 0% kan generelt lett oppnås ved å bruke reaksjonstider på ca. 3 til 7 timer. Reaksjons-tiden vil avhenge av den anvendte temperatur, men lange reaksjonstider utover 12 timer bør unngås for å minimalisere spaltningen.

Når reaksjonen er fullstendig, kan temperaturen reduseres til under 30°C, ved hvilken temperatur bi-produktkloridsaltet vil foreligge som et fast stoff i glykoleteren - TCMTB. Det faste salt kan fjernes ved standardseparasjonsteknikker, såsom filtrering eller sentrifugering. Et filtrat eller sentrifugat kan inneholde mindre enn 1% av kloridsaltet. Konsentrasjonen av TCMTB i sluttløsningen etter separasjon vil avhenge av mengden anvendt løsningsmiddel.

Forholdet av tiocyanatsalt til 2-klormetyltiobenzotiazol er fortrinnsvis i området 0,8 til 1,2 mol tiocyanatsalt pr. mol 2-klormetyltiobenzotiazol. Nevneverdig overskudd tiocyanatsalt vil føre til at saltet er tilstede som en forurensning i sluttproduktet.

Om ønsket kan i en utførelsesform av oppfinnelsen TCMTB'et som dannes ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen oppnås som et hovedsakelig løsningsmiddelfrittprodukt fra glykoleterreaksjonsblandingen ved å fjerne både det uløselige bi-produktet, såsom kloridsaltet, og glykoleteren fra reaksjonsblandingen. TCMTB'et vil da oppnås som en viskøs væske med renhet mellom 80 og 90%.

Imidlertid vil den viskøse væsken krystallisere under vanlig vinterbetingelser i temperaturklimaer. Da produktet normalt forsendes i 208 liters fat eller til og med større beholdere, vil det da være nødvendig å varme beholderen for å smelte innholdene hvis krystallisasjon har forekommet. Denne operasjon kan føre til spaltning av TCMTB'et hvis man ikke er omhyggelig med å kontrollere oppvarmingsoperasjonene.

Av denne grunn foretrekkes det å utforme reaksjons-prosessen slik at en konsentrert løsning av TSMTB oppnås i glykoleterløsningsmiddelet. Konsentrasjoner i området 50 til 70 vekt-% foretrekkes. Disse glykoleterløsninger er spesielt ønskelig på grunn av at høye konsentrasjoner av TCMTB er stabile selv i kaldt vær. Løsningene kan så lett formuleres med overflateaktive midler, stabilisatorer, fargestoffer og andre løsningsmidler for å fremstille emulgerbare produkter, fortynnede løsninger eller mikroemulsjoner.

Lagringsstabiliteten til TCMTB-løsninger i enten dietylenglykolmonometyleter eller dietylenglykolmonoetyleter-løsningsmiddel er blitt funnet å være utmerket. Prøver av 6 0 vekt-% TCMTB i disse glykoletere ble undersøkt gjennom ti uker under fire temperaturbetingelser: 50°C, 25°C, 4°C og -15°C. Ingen nedbrytning ble påvist, og bare minimal krystallvekst ble observert i -l5°C-prøvene en uke etter poding med ren krystallinsk TSMTB.

De følgende eksempler illustrerer oppfinnelsen.

Eksempel 1

En 500 ml trehalset rundkolbe utstyrt med vannkjøler, mekanisk røring, varmekappe og termostatkontroll ble fylt med 172,4 g teknisk 2-klormetyltiobenzotiazol, 64,8 g natriumtio-cyanat og 48 g dietylenglykolmonometyleter. Blandingen ble rørt og varmet til 70°C og holdt ved den temperaturen i 1 time. En 15 grams prøve ble fjernet på dette tidspunktet. En 5 grams alikvot ble avkjølt til romtemperatur, filtrert gjennom en 0,45 mikron nylonmembran, og filtratet ble analysert etter TCMTB ved bruk av en HPLC-metode. Mengden av TCMTB i dietylenglykolmonometyleterløsningen representerte et 78% utbytte.

Prøvemetodikken ble gjentatt etter 3 timers reaksjon, og TCMTB-utbyttet ble funnet å være 94%. Etter 5 timer ble reaksjonen avkjølt, og prøvemetoden ble gjentatt en tredje gang. Sluttutbyttet av TCMTB var 98%.

Eksempel 2

Fremgangsmåten som er beskrevet i Eksempel 1 ble gjentatt ved å bruke syv andre glykoleterløsningsmidler ved en temperatur på 70°C. Mengden av glykoleterløsningsmiddel som ble anvendt gikk opp i 17% av totalreaksjonsmassen. Prosent-utbyttet av TCMTB ble bestemt etter en, tre og fem timer.

Eksempel 3

En 2 liter trehalset rundkolbe utstyrt med vannkjøler, mekanisk rører, varmekappe og termostatisk kontroll ble fylt med 647 g teknisk 2-klormetyltiobenzotiazol, 224 g natriumtio-cyanat og 195 g dietylenglykolmonometyleter. Blandingen ble oppvarmet ved 70°C i 5 timer, avkjølt til 25°C med et vannbad og fikk stå i 30 minutter uten røring. Reaksjonsblandingen ble overkjørt til et trykkfiltreringsapparat utstyrt med en 0,65 mikron porestørrelse nylonmembran og filtrert ved 1,36 atm. Filtratet ble veid og analysert og funnet å inneholde 76,3% dannet TCMTB. Filterkaken ble så oppslemmet med 195 g dietylenglykolmonometyleter ved romtemperatur og ført gjennom filteret igjen. Dette andre filtrat ble også veiet og analysert, og deretter kombinert med det opprinnelige filtrat. Den resulterende løsning inneholdt 6 0 vekt-% TCMTB og utgjorde 92,1% av det dannede TCMTB.

Den opprinnelige filterkaken ble igjen oppslemmet med 195 g dietylenglykolmonometyleter, filtert og analysert. Filtratet inneholdt 6,9% dannet TCMTB.

Til slutt ble filterkaken vasket en gang til med metylenklorid for å bestemme rest TCMTB i kaken. Bare 1,0% av det produserte TCMTB var igjen i kaken.

Claims (6)

1. Fremgangsmåte ved fremstilling av 2-tiocyanometyltiobenzotiazol med formel

omfattende trinnet omsetning av 2-klormetyltiobenzotiazol med enten et alkalimetall- eller ammoniumtiocyanat,karakterisert ved at fremgangsmåten utføres i nærvær av minst en glykoleter som løsningsmiddel for reaksjonen, hvilklen glykoleter er valgt fra monometyl-, monoetyl-, monopropyl-, monobutyl-, monofenyl-, dimetyl-, dietyl-, dipropyl- og dibutyletere av etylenglykol, dietylen-glykol, propylenglykol, dipropylenglykol og tripropylenglykol, ved en temperatur på 50 til 100°C og i et tidsrom som er tilstrekkelig til å danne nevnte 2-tiocyanometyltiobenzotiazol .

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisert ved at løsningsmiddelet er dietylenglykolmonometyleter, dietylenglykolmonoetyleter, propylenglykolmonometyleter, dipropylenglykolmonometyleter, dietylenglykoldimetyleter eller dietylenglykoldietyleter.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisert ved at reaksjonstemperaturen holdes fra 60 til 70°C.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisert ved at man videre skiller 2-tiocyanometyltiobenzotiazol og glykoleteren fra minst et uløselig reaksjonsbiprodukt for å oppnå en løsning av 2-tiocyanometyltiobenzotiazol ved en konsentrasjon på 50 til 70 vekt-% i glykoleter.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at fremgangsmåten videre omfatter trinnene (a) separasjon av 2-tiocyanometyltiobenzotiazolen og glykoleteren fra minst et uløselig bi-produkt dannet under reaksjonstrinnet for å oppnå en løsning av 2-tiocyanometyltiobenzotiazol i glykoleter; (b) vasking av det separerte bi-produkt med minst en glykoleter for å oppnå ytterligere 2-tiocyanometyltiobenzotiazol i glykoleter; og (c) kombinering av den separerte løsning av 2-tiocyanometyltiobenzotiazol oppnådd i trinn (a) med det ytterligere 2-tiocyanometyltiobenzotiazol i glykoleter oppnådd ved vasketrinnet i (b) som gir en løsning av 2-tiocyanometyltiobenzotiazol i en konsentrasjon på fra 40 til 65 vekt-% i glykoleter.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at fremgangsmåten omfatter det ytterligere trinn å separere 2-tiocyanometyltiobenzotiazolet og glykoleteren fra et uløselig biprodukt dannet under reaksjonstrinnet for å oppnå en løsning av 2-tiocyanometyltiobenzotiazol i glykoleteren.