Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania 2,3-dwuwodoro-5,6-dwufenylo-l,4- oksatiiny o wzorze 1, zwiazku uzytecznego jako srodek chwastobójczy oraz regulator wzrostu roslin, opisanego w opisach patentowych Stanów Zjednoczonych Ameryki nr nr 3 947 264, 4020 168, 4043 792 i 4 127 402.Typowy sposób wytwarzania 1,4-oksatiin przewiduje reakcje a-chlorowcoketonu z 2- merkaptoetanolem w obecnosci zasady, a nastepnie cyklizacje z obecnosci katalizatora kwaso¬ wego. I tak, zwiazek o wzorze 1 mozna wytwarzac przeprowadzajac reakcje chlorku dezylu z 2-merkaproetanolem w srodowisku toluenu jako rozpuszczalnika , w obecnosci amoniaku, a nastep¬ nie, po przemyciu woda w celu usuniecia produktu ubocznego w postaci chlorku amonowego, dokonujac cyklizacji w obecnosci kwasu p-toluenosulfonowego. Niezbedne jest dalsze przemycie wodnym roztworem wodorotlenku sodowego w celu usuniecia zanieczyszczen tak, aby mozna bylo wyodrebnic produkt czysty. Poza tym, chlorek dezylu nalezy wytworzyc z dezoksybenzoiny lub benzoiny na drodze reakcji chemicznych, w których normalnie dochodzi do wytworzenia produk¬ tów gazowych, a mianowicie chlorowodorku i dwutlenku siarki w ilosciach równomolowych. Gazy te, jak równiez wspomniane przemywki wodne, nalezy poddac specjalnej obróbce lub odrzucic z zanieczyszczeniem srodowiska.Wada tego sposobu jest to, ze jest wieloetapowy oraz prowadzi do powstawania licznych, szkodliwych dla srodowiska produktów ubocznych, dla których konieczna jest specjalna obróbka lub specjalny sposób usuwania.Inny sposób wytwarzania zwiazku o wzorze 1 opisali Marshall i Stevenson w J. Chem. Soc, 2260-2263 (1959). Sposób ten obejmuje bezposrednia reakcje benzoiny z 2-merkaptoetanolem w srodowisku toluenu jako rozpuszczalnika. Sposób ten, tak jak go przedstawiono, odznacza sie szeregiem powaznych wad, które czynia go niepraktycznym. Podana wydajnosc jest niska, nieprze- reagowana bezoina zanieczyszcza produkt pod koniec reakcji, duza ilosc 2-merkaptoetanolu ulega przeksztalceniu w nierozpuszczalny polimer, który zanieczyszcza produkt, niezbedne staje sie wprowadzenie przemywania wodnym roztworem wodorotlenku sodowego w celu oczyszczania surowego produktu, a wyodrebnienie zadanego zwiazku o wzorze 1 jest zmudne i niepraktyczne.Sposób ten stwarza takze nowy problem, a mianowicie usuwanie duzych ilosci nierozpuszczalnego, spolimeryzowanego 2-merkaptoetanoiu.2 127496 Wykazano, ze w przeciwienstwie do ustalen Marshalla i Stevensona, którzy stwierdzili, ze benzoina i 2-merkaptoetanol „nie reaguja we wrzacym benzenie", reakcja w temperaturze 80°C (temperature w niniejszym opisie podaje sie w °C) przy uzyciu benzenu lub toluenu pod zmniejszo¬ nym cisnieniem, jako rozpuszczalnika, prowadzi do wyraznego polepszenia wydajnosci. Jednakze, dla uzyskania wydajnosci 70-75% wymagany jest 40% nadmiar 2-merkaptoetanolu. To tez pro¬ dukt, którym jest zwiazek o wzorze 1, zanieczyszczony jest duza iloscia polimerycznego poli¬ siarczku oraz 25-30% nie przereagowanej benzoiny. Z tego powodu oczyszczanie jest trudne.Stwierdzono, ze tworzenie sie polimeru zachodzi w mniejszym stopniu w przypadku prowa¬ dzenia reakcji w srodowisku pewnych rozpuszczalników, jedynie z 20% nadmiarem 2- merkaptoetanolu. Jednym z takich rozpuszczalników jest cykloheksan. Korzystnyjest fakt jedynie bardzo nieznacznej rozpuszczalnosci polimerycznego polisiarczku w cykloheksanie. Totez moz¬ liwe jest zdekantowanie klarownego roztworu benzoiny i zwiazku o wzorze 1. Aczkolwiek wydaj¬ nosci zwiazku o wzorze 1 sa rzedu 70%, pozostaje problem nadzwyczaj trudnego odzielenia zwiazku o wzorze 1 od pozostalych 30%, stanowiacych nie przereagowana benzoine.Innym tego rodzaju rozpuszczalnikiem jest 1,2-dwuchloroetan. Odznacza sie on ta korzyscia, ze prawie calkowicie tlumi tworzenie sie spolimeryzowanego 2-merkaptoetanolu. Niestety, ponie¬ waz wydajnosc zwiazku o wzorze 1 nie podwyzsza sie znaczenie ponad 70%, oczyszczenie jego nie jest uproszczone w porównaniu z produktami reakcji, uzyskiwanymi sposobami dotychczaso¬ wymi.Nieoczekiwanie stwierdzono, ze wyrazne polepszenie procesu uzyskuje sie w przypadku podania benzoiny reakcji z 2-merkaptoetanolem w obecnosci alkoholu alifatycznego (alkanolu) o 2-8 atomach wegla w obecnosci katalizatora kwasowego, otrzymujac zwiazek o wzorze 1 bez zanieczyszczania srodowiska.Sposób wedlug wynalazku wytwarzania 2,3-dwuwodoro-5,6-dwufenylo-l,4-oksatiiny, w któ¬ rym benzoine poddaje sie reakcji z 2-merkaptoetanolem w obecnosci rozpuszczalnika, polega na tym, ze reakcje prowadzi sie w obecnosci alkanalu o 2-8 atomach wegla i katalizatora kwasowego, takiego, jak kwas arylosulfonowy, przy stosunku molowym 2-merkaptoetanolu do benzoiny 1:1-1,2:1, w temperaturze 80-200°C, z mieszaniny reakcyjnej usuwa sie wode, poczym wyodreb¬ nia sie 2,3-dwuwodoro-5,6-dwufenylo-l,4-oksatiine.Aby ulatwic usuniecie wody mozna wprowadzic obojetny rozpuszczalnik. Korzystny zakres temperatury wynosi 100-125°C. Produkt, którym jest 2,3-dwuwodoro-5,6-dwufenylo-l,4- oksatiina o wzorze 1 mozna latwo wyodrebnic z mieszaniny reakcyjnej z pomoca oddestylowania rozpuszczalnika z surowego produktu reakcji, a nastepnie krystalizacji produktu z rozpuszczalnika takiego jak alkohol izopropylowy. Jak mozna sie przekonac, sposób ten, z wyjatkiem problemu niewielkiej ilosci lepkiego produktu ubocznego pozostajcego w rozpuszczalniku uzytym o krystali¬ zacji nie stwarza problemu zanieczyszczen, przez to, ze nie wprowadza sie niepotrzebnch stadiów procesu, nie wywiazuja sie szkodliwa gazy ani tez nie jest konieczna dalsza obróbka z uzyciem wodnych roztworów do przemywania.Sposób wedlug wynalazku ilustruje schemat.Oba substraty reakcji 2-merkaptoetanol i benzoina, sa rozpuszczalne w pierwszo- lub drugo- rzedowych alkoholach alifatycznych o 2-8 atomach wegla, w temperaturze okolo 50-60°C. Rozpu¬ szczalnosc ta nie zmienia sie po dodaniu obojetnego rozpuszczalnika, takiego jak benzen lub toluen, który mozna dodac w celu ulatwienia usuniecia wody. Stosunek molowy 2- merkaptoetanolu do benzoiny miesci sie w zakresie od 1:1 do 1,2:1, aczkolwiek przy nieznacznych korzysciach, mozna stosowac stosunki wyzsze lub nizsze.W przypadku uzycia w tej reakcji jako rozpuszczalnika samego tylko alkoholu, dla ulatwienia manipulacji, stosunek wagowy alkoholu do benzoiny wynosi od 0,5:1 do 10:1,.korzystnie od 2:1 do 3:1. W obecnosci obojetnego rozpuszczalnika, stosunek wagowy alkoholu do benzoiny wynosi od 0,01:1 do 9:1, korzystnie od 0,15:1 do 0,3:1, podczas gdy utrzymuje sie ogólny stosunek rozpuszczalnika do substratów reakcji wynoszacy od 0,5:1 do 10:1, korzystnie od 2:1 do 3:1.Alkohole o nizszych masach czasteczkowych najskuteczniej dzialaja przy wzglednie wysokim procencie molowym alkoholu w stosunku do benzoiny.Jako rozpuszczalnika do reakcji mozna uzyc róznych alkoholi alifatycznych, o 2-8 atomach wegla takich, jak etanol, propanol, butanol, 2-merkaptoetanol, 1,3-dwumetylobutanol, oktanol i izooktanol. Korzystnymi alkoholami sa propanol i butanol.127496 3 Obecnosc rozpuszczalnika obojetnego nie jest decydujaca, aczkolwiek moze on sluzyc do ulatwienia usuwania wody tworzacej sie w trakcie reakcji. Jeden z dogodnych sposobów usuwania wody obejmuje dodanie do mieszaniny reakcyjnej pewnej ilosci lotnego, nie mieszajacego sie z woda obojetnego czynnika azeotropowego dla wody, z umozliwieniem przebiegu procesu wytwa¬ rzania pod chlodnica zwrotna. Skondensowane pary z procesu zbiera sie i pozwala sie im rozdzielic na faze wodna i faze czynnika azotropowego (np. w lapaczu Deana-Starka), po czym czynnik ten (i tylko ten czynnik) zawraca sie do mieszaniny reakcyjnej. Odpowiednimi do tego celu obojetnymi rozpuszczalnikami sa benzen i toluen. Mozna tez wykorzystac alkohol, taki jak butanol. Usuniecia wody z mieszaniny reakcyjnej mozna tez dokonac innymi metodami, takimi jak kontaktowanie skondensowanych par z procesu z obojetnym czynnikiem osuszajacym, takim jak granulowany bezwodny siarczan magnezowy, przed zawróceniem ich do mieszaniny reakcyjnej.Katalizator wystepuje w mieszaninie reakcyjnej w ilosci od okolo 0,0001 do okolo 0.1 g/l g benzoiny (przereagowanej). Korzystna ilosc katalizatora wynosi od 0,005 do 0,02g/l g benzoiny.Katalizatorami sa kwasy arylosulfonowe, takie jak kwas p-toluenosulfonowy, kwas 4- bromobenzenosulfonowy, kwas benzenosulfonowy i kwas naftalenosulfonowy, przy czym najko¬ rzystniejszy jest kwas p-toluenosulfonowy.Reakcje mozna prowadzic albo jako proces okresowy, albo pólciagly. W przypadku pier¬ wszego z tych dwóch sposobów, do reaktora wprowadza sie cala ilosc benzoiny, 2- mcrkaptoetanolu i katalizatora. W przypadku drugiego sposobu, do raktora wprowadza sie poczatkowo cala ilosc benzoiny i katalizatora, ale jedynie czesc 2-merkaptoetanolu, przy czym mieszanine reakcyjna ogrzewa sie pod chlodnica zwrotna i w trakcie reakcji dodaje sie stopniowo pozostala czesc 2-merkaptoetanolu. W obu tych procesach wode usuwa sie. Korzystnym sposobem usuwania wody jest wyzej opisana destylacja azeotropowa.W sposobie wedlug wynalazku dopuszczelne jest stosowanie, jako substancji reakcji, techni¬ cznej benzoiny i technicznego 2-merkaptoetanolu.Produkt reakcji, 2,3-dwuwodoro-5,6-dwufenylo-l,4-oksatiine o wzorze 1, mozna wodrebnic z fazy cieklej mieszaniny reakcyjnej zwyklymi metodami, takimijak wykrystalizowanie z mieszaniny reakcyjnej po oziebieniu albo usuniecie rozpuszczalnika pod zmniejszonym cisnieniem i wykrysta¬ lizowanie surowego produktu z rozpuszczalnika takiego, jak izopropanol. Oba te sposoby sa opisane w ponizszych przykladach. Pozostalosc otrzymana w kazdej z tych metod mozna dodac do nastepnej szarzy w celu zwiekszenia odzysku produktu oraz zmniejszenia ilosci odpadów, jak to opisano w przykladach.Sposób wedlug wynalazku daje szereg waznych korzysci. Obejmuje on tylko jedno stadium chemiczne, które mozna zrealizowac przy jednym zespole parametrów reakcji. Zbedne sa inne substraty reakcji poza benzoina i 2-merkaptoetanolem, takie jak chlorek sulfurylu. Benzoinajest o wiele bardziej dostepna anizeli dezoksybenzoina, stosowana jako zwiazek wyjsciowy w opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 4020168. Produktami reakcji sa zadana 1,4- oksatiina, oraz woda. Nie tworza sie, w ilosciach równomolowych, produktu reakcji takie, jak dwutlenek siarki i chlorowodór wymagajace obróbki, aby uniknac szkodzenia srodowisku. Nie jest potrzebne przemywanie woda w celu usuniecia zanieczyszczen nieogranicznych lub organicznych i w rezultacie obróbka przemywek wodnych tak, ze mozna prowadzic dalej ciag reakcji, a odzysk produktu reakcji zwieksza sie.W przeciwienstwie do sposobu Marshalla i Stevensona, zadanego produktu reakcji nie zanie¬ czyszcza trudny do usuniecia zwiazek wyjsciowy, a takze nie wytwarza sie tu trudity w obróbce ^polimeryzowany 2-merkaptoetanol.Proces mozna przeprowadzic w praktyce i bardzo dobrze nadaje sie on do produkcji w skali przemyslowej. Inne korzysci sa ujawnione w niniejszym opisie.Przyjmuje sie, ze alkanol jest tu czyms wiecej niz tylko obojetnym rozpuszczalnikiem, aczkol¬ wiek moze on grac takze i taka role. Benzoina nie przeksztalcona w zadany produkt reakcji wystepuje jako wyraznie inny zwiazek, uwazany za eter benzoiny i alkoholu. Poza tym sadzi sie, ze alkanol reaguje z 2-merkaptoetanolem zapobiegajac w ten sposób tworzeniu sie spolimeryzowa- nego 2-merkaptoetanolu.Wynalazek objasniaja nastepujace przyklady, Trzyklad I. 106g (0,5 mola) benzoiny, 43g (0,55 mola) 2-merkaptoetanolu i 5g kwasu p-toluenosuflonowego (pTSA) wprowadza sie do 2 litrowej kolby trójszyjnej. Nastepnie dodaje sie4 127 496 1200 ml n-butanolu, po czym otrzymana mieszanine miesza sie mieszadlem mechanicznym i ogrzewa do wrzenia, przepuszczajac destylat przez kolumne z plaszczem prózniowym, 45,7 cm X 1,9 cm, wypelniona siodlekowatymi ksztaltkami porcelanowanymi. Na szczycie kolumny umieszczony jest lapacz Deana-Starka w celu ulatwienia wydzielenia sie warstwy wodnej z azeo- tropu butanol/woda. Po ustaniu oddzielania sie wody, destylat powoli usuwa sie, az do momentu osiagniecia temperatury par u wierzcholka kolumny 117-118°C, a wiec temperatury wrzenia suchego n-butanolu. v Nastepnie mieszanine reakcyjna oziebia sie i zaszczepia. Otrzymany produkt krystaliczny wydziela sie przez odsaczenie. Przesacz zawraca sie do reaktora razem z dalsza iloscia benzoiny, 2-merkaptoetanolu i pTSA, jak to wyzej wyszczególniono. Dodaje sie takze w dostatecznej ilosci n-butanol w celu uzupelnienia ilosci, która zostala usunieta w poprzedniej fazie procesu. Czynnosci te powtarza sie 5 razy. Laczna wydajnosc tak wyizolowanej 2,3-dwuwodoro-5,6-dwufenylo-l,4- oksatiiny wynosi 76% wydajnosci teoretycznej.Przyklad II. 106g (0,5 mola) benzoiny, 43g (0,55mola) 2-merkaptoetanolu i 5g pTSA wprowadza sie do 2 litrowej kolby trójszyjnej. Nastepnie dodaje sie mieszanine butanolu i cyklohe¬ ksanu (1000ml + 200 ml) i calosc miesza mieszadlem mechanicznym, po czym otrzymana miesza¬ nine ogrzewa do wrzenia, przepuszczajac destylat przez kolumne z plaszczem prózniowym, 45,7cm X 1,9 cm, wypelniona siodelkowatymi ksztaltkami porcelowanymi. Na szczycie kolumny umieszczony jest lapacz Deana-Starka w celu ulatwienia wydzielania warstwy wodnej z azeotropu.Po ustaniu oddzielania sie wody (okolo 6,5 godziny), rozpuszczalnik usuwa sie pod zmniejszonym cisnieniem. Pozostalosc w postaci oleju o barwie ciemnozóltej rozpuszcza sie w goracym izopropa- nolu uzytym w ilosci okolo 700ml, po czym oziebia mieszajac i zaszczepia. Otrzymany produkt krystaliczny o barwie prawie calkowicie bialej wydziela sie za pomoca odsaczenia, a nastepnie suszy. Wydajnosc 89 g (70%).Przyklad III. Proces prowadzi sie w sposób, jak wyzej opisano w przykaldzie II, z ta róznica, ze jako rozpuszczalnika uzywa sie mieszaniny propanolu i benzenu (1000 ml + 200 ml). Po uplywie okolo 7,5 godziny ogrzewania pod chlodnica zwrotna, wydajnosc wynosi 76 g (60%).Izopropanol, pochodzacy z krystalizacji odparowuje sie pod zmniejszonym cisnieniem i oleista pozostalosc dodaje sie do nastepnej reakcji, poza tym identycznej do wyzej opisanej.Po uplywie okolo 6 godzin ogrzewania pod chlodnica zwrotna wydajnosc zwiazku o wzorze 1 wynosi 114g(90%).Srednia wydajnosc z obu reakcji wynosi 75%.Przyklad IV. Proces prowadzi sie w\sposób, jak wyzej opisano w przykladzie II, z ta róznica, ze jako rozpuszczalnika uzywa sie mieszaniny butanolu i toluenu (400 ml + 200 ml). Po uplywie okolo 7 godzin ogrzewa pod chlodnica zwrotna wydajnosc zwiazku o wzorze 1 wynosi 93 g (73%).Przyklad V. Proces prowadzi sie w sposób, jak wyzej opisano w przykladzie II, z ta róznica, ze jako rozpuszczalnika uzywa sie mieszaniny butanolu i toluenu (100 ml + 400 ml). Wydajnosc po uplywie 7 godzin i 5 godzin ogrzewania pod chlodnica zwrotna wynosza, odpowiednio 82% i 89%, srednio 85,5%.Przyklad VI. Proces prowadzi sie w sposób, jak wyzej opisano w przykladzie II, z ta róznica, ze jako rozpuszczalnika uzywa sie mieszaniny oktanolu i toluenu (10 ml+ 490 ml). Po uplywie okolo 6 godzin ogrzewania pod chlodnica zwrotna wydajnosc wynosi 90 g (71%).Przyklad VII. 106g (0,5 mola) benzoiny, 41 g (0,525 mola) 2-merkaptoetanolu i lgpTSA ogrzewa sie pod chlodnica zwrotna w mieszaninie butanolu i toluenu (25 ml + 225 ml) w sposób, jak wyzej opisano w przykladzie II. Po uplywie 5,5 godziny wydajnosc zwiazku o wzorze 1 wynosi 100 g (79%). Analiza produktu wykonana metoda cieczowej chromatografii cisnieniowej (HPLC) wyka¬ zuje, ze czystosc jego wynosi 99%.Przyklad VIII. Proces prowadzi sie w sposób jak wyzej opisano w przykladzie VII, z ta róznica, ze dodaje sie porcjami 47 g 2-merkaptoetanolu. Po uplywie okolo 11 godzin ogrzewania pod chlodnica zwrotna wydajnosc zwiazku o wzorze 1 wynosi 101 g (80%). Analiza pozostalosci wykonana metoda HPLC wykazuje, ze zawiera ona jeszcze 20 g zwiazku o wzorze 1, a ogólna przemiana benzoiny do zwiazku o wzorze 1 zachodzi w 95%.127496 5 Przyklad IX. 21,2g benzoiny (0,1 mola), 9ml (0,12 mola) 2-merkaptoetanolu i 1 g pTSA ogrzewa sie pod chlodnica zwrotna w 200 ml butanolu jako rozpuszczalniku. Pary kondensuje sie i przepuszcza przez zloze bezwodnego siarczanu magnezowego w aparacie Soxhleta. po czym zawraca do mieszaniny reakcyjnej. Po uplywie okolo 16 godzin, mieszanine reakcyjna oziebia sie do temperatury okolo 0°C i otrzymany zwiazek o wzorze 1 odsacza sie i suszy. Wydajnos 16 g.Do przesaczu dodaje sie butanol az do objetosci 200 ml i razem z dalsza iloscia substratów reakcji i katalizatora, jak wyzej opisano, przesacz zawraca do reaktora. Po uplywie dalszych 16 godzin reakcji otrzymuje sie 19,5 drugiego rzutu zwiazku o wzorze 1. Srednia wydajnosc z obu reakcji wynosi 70%.Cykl 1 Cykl 2 Cykl 3 Cykl 4 Cykl 5 Cykl 6 Wydaj i (g) 39 129 106 79 119 108 nosc (%) 30,7 101,6 83,5 62,2 93,7 85,0 Temperatura topnienia (°C) 61 -62 62-63 62-63 62-63 60 -62 61 -62 Czas reakcji (godz) 9 9,5 8 7,5 5,5 4 Lacznie 580 76 Zastrzezenia patentowe 1. Sposób wytwarzania 2,3-dwuwodoro-5,6-dwufenylo-l,4-oksatiiny, w którym benzoine poddaje sie reakcji z 2-merkaptoetanolem w obecnosci rozpuszczalnika, znamienny tym, ze reakcje prowadzi sie w obecnosci alkanolu o 2-8 atomach wegla i katalizatora kwasowego takiego, jak kwas arylosulfonowy, przy stosunku molowym 2-merkaptoetanolu do benzoiny 1:1-1,2:1, w temperaturze 80-200°C, z mieszaniny reakcyjnej usuwa sie wode, po czym wyodrebnia sie 2,3- dwuwodoro-5,6-dwufenylo-l,4-oksatiine. 2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze do mieszaniny reakcyjnej dodaje sie takze obojetny rozpuszczalnik, wspomagajacy usuwanie wody z mieszaniny. 3. Sposób wedlug zastrz. l,znamienny tym, ze stosuje sie alkanol i benzoine w stosunku wagowym 0,5:1-10:1. 4. Sposób wedlug zastrz. 2, znamienny tym, ze stosuje sie alkanol i benzoine w stosunku wagowym 0,01:1-9:1, a ogólna ilosc rozpuszczalnika w stosunku do substratów reakcji 0,5:1-10:1. 5. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze jako katalizator kwasowy stosuje sie kwas p-to!uenosulfonowy. 6. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, zejako alkanol stosuje sie propanol lub butanol.127496 WZÓR 1 H + alkohol + 2HL0 SCHEMAT WZÓR 1 Pracownia Poligraficzna UP PRL. Naklad 100 egz.Cena 100 zl PL PL PL