WO2012127996A1 - １，２－ベンズイソチアゾール－３－オン化合物の製造方法 - Google Patents

１，２－ベンズイソチアゾール－３－オン化合物の製造方法 Download PDF

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WO2012127996A1
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group
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alkali metal
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尚明 神田
博嗣 小西
弘貴 山口
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住友精化株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a method for producing 1,2-benzisothiazol-3-one compounds useful as antibacterial agents, antifungal agents and the like.
  • 1,2-benzisothiazol-3-one compound 1,2-benzisothiazole is obtained by reacting 2- (alkylthio) benzonitriles with a halogenating agent in the presence of water.
  • a method for preparing a -3-one compound is known (Patent Document 1).
  • the present invention has been made in view of the above-described current state of the prior art, and its main purpose is to effectively use by-products generated in the production of 1,2-benzisothiazol-3-one compounds.
  • the inventor has conducted intensive research to achieve the above-described purpose.
  • the 1,2-benzisothiazol-3-one compound It was found that it can be converted into a 2- (alkylthio) benzonitrile compound which is a raw material of Then, by reusing the 2- (alkylthio) benzonitrile compound obtained by this method as a raw material for producing the 1,2-benzisothiazol-3-one compound, the environmental load can be reduced by a simple method.
  • the present invention has been completed here.
  • R 1 represents a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms, a nitro group, a carboxyl group, an alkoxycarbonyl group, or a halogen atom
  • R 2 represents a carbon atom.
  • a general formula (2) obtained by reacting a 2- (alkylthio) benzonitrile compound represented by formula (1) to (4) with a halogenating agent in the presence of water:
  • R 1 is the same.
  • An alkyl halide represented by the general formula (3) obtained as a by-product: R 2 X 1 (wherein R 2 is the same as above, and X 1 represents a halogen atom) is represented by the following (i ) Step and (ii) step and converted into a 2- (alkylthio) benzonitrile compound represented by the above general formula (1) as a raw material for producing a 1,2-benzisothiazol-3-one compound
  • An alkyl halide represented by the general formula (3): R 2 X 1 (wherein R 2 and X 1 are the same as above) is selected from the group consisting of alkali metal hydrogen sulfide and alkali metal sulfide.
  • the step of making salt, (Ii) The alkylthiol alkali metal salt obtained in the step (i) is represented by the general formula (5):
  • a 2- (alkylthio ) A step of forming a benzonitrile compound.
  • Item 2. The method according to Item 1, wherein the reaction in the step (i) is performed in the presence of water and a phase transfer catalyst.
  • Item 3. The method according to Item 1 or 2, wherein the reaction in the step (ii) is performed in the presence of water and a phase transfer catalyst.
  • Item 4. Item 4. The method according to any one of Items 1 to 3, wherein the sulfide used in the step (i) is an alkali metal hydrogen sulfide.
  • Item 5. The method according to any one of Items 1 to 4, wherein in General Formula (1), R 1 is a hydrogen atom and R 2 is a methyl group.
  • Item 6. An alkyl halide represented by the general formula (3): R 2 X 1 (wherein R 2 represents an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms and X 1 represents a halogen atom), an alkali metal hydrogen sulfide; Alkylthiol represented by general formula (4): R 2 SH (wherein R 2 is the same as above) by reacting with at least one sulfide selected from the group consisting of salts and alkali metal sulfide salts And then an alkali metal salt of the alkyl thiol, and then the general formula (5):
  • R 1 represents a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms, a nitro group, a carboxyl group, an alkoxycarbonyl group, or a halogen atom
  • X 2 represents a halogen atom
  • the present invention is represented by the following general formula (1):
  • R 1 represents a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms, a nitro group, a carboxyl group, or an ester thereof, or a halogen atom
  • R 2 represents a carbon number 2- (alkylthio) benzonitrile compound represented by formula (1-4) is reacted with a halogenating agent in the presence of water to give a general formula (2):
  • R 1 has the formula (1) represents the same atom or group as that of R 1 in.
  • a method of producing represented by 1,2-benzisothiazol-3-one compound, as a by-product A method of reusing an alkyl halide represented by the general formula (3): R 2 X (wherein R 2 is the same as above and X represents a halogen atom) as a raw material in the above reaction. It is.
  • R 1 represents a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms, a nitro group, a carboxyl group, an alkoxycarbonyl group, or a halogen atom
  • R 2 represents a carbon number
  • the alkyl group having 1 to 4 carbon atoms includes a methyl group and an ethyl group.
  • a linear or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms such as n-propyl group, isopropyl group, n-butyl group, isobutyl group, sec-butyl group and tert-butyl group.
  • alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms include a methoxy group, an ethoxy group, an n-propoxy group, an isopropoxy group, an n-butoxy group, an isobutoxy group, a sec-butoxy group, and a tert-butoxy group. it can.
  • alkoxycarbonyl group examples include an alkoxycarbonyl group having a linear or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, such as a methoxycarbonyl group, an ethoxycarbonyl group, a propoxycarbonyl group, and a butoxycarbonyl group.
  • halogen atom examples include a chlorine atom and a bromine atom.
  • R 1 hydrogen atom, methyl group, ethyl group, tert-butyl group, methoxy group, methoxycarbonyl group, ethoxycarbonyl group, propoxycarbonyl group, chlorine atom, nitro group, etc.
  • a hydrogen atom is particularly preferable.
  • the alkyl group having 1 to 4 carbon atoms represented by R 2 is the same group as the alkyl group in the group represented by R 1 , and is a methyl group, ethyl group, n-propyl group, tert-butyl group. Etc. are preferable, and a methyl group is particularly preferable.
  • 2- (alkylthio) benzonitrile compound represented by the general formula (1) examples include 2- (methylthio) benzonitrile, 2- (ethylthio) benzonitrile, 2- (n-propylthio) benzonitrile, 2 -(Tert-butylthio) benzonitrile, 3-methyl-2- (methylthio) benzonitrile, 5-tert-butyl-2- (methylthio) benzonitrile, 4-methoxy-2- (methylthio) benzonitrile, 3-nitro -2- (methylthio) benzonitrile, 3-nitro-2- (tert-butylthio) benzonitrile, 4-chloro-2- (methylthio) benzonitrile, 4-carboxy-2- (methylthio) benzonitrile, 4-methoxy Examples thereof include carbonyl-2- (methylthio) benzonitrile.
  • 2- (methylthio) benzonitrile 2- (ethylthio) benzonitrile, 2- (n-propylthio) benzonitrile and 2- (tert) are preferred because they are easily available and have excellent antibacterial properties.
  • 2- (methylthio) benzonitrile 2- (ethylthio) benzonitrile, 2- (n-propylthio) benzonitrile and 2- (tert) are preferred because they are easily available and have excellent antibacterial properties.
  • -Butylthio) benzonitrile is preferred, and 2- (methylthio) benzonitrile is more preferred.
  • halogenating agent for example, chlorine, bromine, sulfuryl chloride, sulfuryl bromide and the like can be used.
  • chlorine, sulfuryl chloride and the like are preferable from an economical viewpoint.
  • the amount of the halogenating agent used is preferably about 0.8 to 3 moles, more preferably about 1 to 2 moles per mole of the 2- (alkylthio) benzonitrile compound. If the amount of the halogenating agent used is too small, the amount of unreacted 2- (alkylthio) benzonitrile compound increases, which may reduce the yield. Moreover, when there is too much usage-amount of a halogenating agent, a side reaction tends to occur and there exists a possibility that a yield may fall.
  • the amount of water used is preferably about 0.8 to 5 moles, more preferably about 1 to 3 moles per mole of 2- (alkylthio) benzonitrile compound. If the amount of water used is outside this range, side reactions may occur and the yield may be reduced, which is not preferable.
  • mineral acid may be added to water and used as a mineral acid aqueous solution.
  • the mineral acid for example, hydrochloric acid, sulfuric acid, nitric acid and the like can be used.
  • the concentration of the mineral acid aqueous solution is not particularly limited, but usually, 10% by weight to saturated concentration in the case of hydrochloric acid and 10 to 50% by weight in the case of sulfuric acid or nitric acid is preferably used.
  • reaction solvent it is not always necessary to use a reaction solvent, but a reaction solvent can be used if necessary. By using a reaction solvent, the reaction can often proceed more smoothly.
  • the reaction solvent is not particularly limited as long as it is a non-aqueous solvent inert to the reaction.
  • a reaction solvent include hydrocarbons such as n-hexane, n-heptane, cyclohexane, methylcyclohexane, benzene, toluene and xylene, and halogenated carbonization such as methylene chloride, 1,2-dichloroethane and chlorobenzene. Examples thereof include hydrogen.
  • the amount used is usually about 20 to 3000 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the 2- (alkylthio) benzonitrile compound. If the amount of the reaction solvent used is too small, the effect of adding the reaction solvent will not be sufficiently exerted, and if the amount of the reaction solvent used is too large, the volume efficiency may be deteriorated.
  • the reaction between the 2- (alkylthio) benzonitrile compound represented by the general formula (1) and the halogenating agent can be usually performed at about ⁇ 20 to 170 ° C., preferably at about 0 to 150 ° C. If the reaction temperature is too low, the reaction rate is slow and the reaction takes a long time, which is not preferable. On the other hand, if the reaction temperature is too high, side reactions are likely to occur, which is not preferable.
  • the reaction time varies depending on the reaction temperature, reaction solvent, etc., but is usually about 1 to 40 hours.
  • the 1,2-benzisothiazolyl-3-one compound represented by, for example, a reaction containing the compound It can be easily isolated and purified by crystallization from the solution as it is or by extraction and recrystallization.
  • 1,2-benzisothiazol-3-one compound represented by the formula (2) thus obtained include 1,2-benzisothiazol-3-one, 7- Methyl-1,2-benzisothiazol-3-one, 5-butyl-1,2-benzisothiazol-3-one, 6-methoxy-1,2-benzisothiazol-3-one, 7-nitro- 1,2-benzisothiazol-3-one, 6-chloro-1,2-benzisothiazol-3-one, 6-carboxy-1,2-benzisothiazol-3-one, 6-methoxycarboxy-1 , 2-benzisothiazol-3-one, and the like.
  • 1,2-benzisothiazol-3-one is preferable because the product has excellent antibacterial properties.
  • Step of synthesizing alkylthiol alkali metal salt First, as the first step, the general formula (3) obtained as a by-product in the process for producing a 1,2-benzisothiazol-3-one compound: R 2 X 1 (wherein R 2 represents the formula (1) ) In the same group as R 2, and X 1 represents a halogen atom.)
  • the alkyl halide represented by the above is selected from at least one sulfide selected from the group consisting of alkali metal hydrogen sulfide and alkali metal sulfide. by reacting the general formula (4): (.
  • R 2 is showing the same group as R 2 in the formula (1))
  • the reaction is performed with the sulfide.
  • Removal of the hydrogen halide can be performed, for example, by reacting a reaction product containing hydrogen halide with an aqueous solution containing an alkali metal hydroxide such as sodium hydroxide.
  • the reaction product is obtained as a gas
  • the gas generated by the reaction may be passed through an aqueous solution containing an alkali metal hydroxide.
  • R 2 X 1 , R 2 is the same group as R 2 in general formula (1), and is an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms.
  • the halogen atom represented by X 1 corresponds to the halogen atom in the halogenating agent used for the reaction with the compound of the general formula (1), and examples thereof include a chlorine atom and a bromine atom.
  • the alkyl halide represented by the general formula (3) is determined by the combination of the compound of the general formula (1) used in the production of the 1,2-benzisothiazol-3-one compound and the halogenating agent.
  • Examples include methyl chloride, ethyl chloride, n-propyl chloride, isopropyl chloride, n-butyl chloride, isobutyl chloride, sec-butyl chloride, tert-butyl chloride, methyl bromide, ethyl bromide, n-propyl bromide, isopropyl bromide, Examples thereof include n-butyl bromide, isobutyl bromide, sec-butyl bromide, tert-butyl bromide and the like.
  • examples of the alkali metal sulfide include sodium sulfide and potassium sulfide.
  • the alkali metal hydrogen sulfide include lithium hydrogen sulfide, Examples thereof include sodium hydrogen sulfide, potassium hydrogen sulfide, rubidium hydrogen sulfide, cesium hydrogen sulfide and the like.
  • alkali metal sulfides and alkali metal hydrogen sulfides can be used singly or in combination of two or more.
  • alkali metal hydrogen sulfide salts such as sodium hydrogen sulfide and potassium hydrogen sulfide are preferable from the viewpoint of water solubility and economy.
  • the amount of the sulfide used is preferably about 0.5 to 3 mol, more preferably about 0.9 to 2 mol, per 1 mol of the alkyl halide of the general formula (3). If the amount of sulfide used is too small, the yield may decrease, and if the amount of sulfide used is too large, it is not economical because there is no effect commensurate with the addition ratio, and neither is preferable. .
  • the reaction between the alkyl halide represented by the general formula (3) and the sulfide can be carried out in a homogeneous system using a polar solvent such as N-methylpyrrolidone or dimethyl sulfoxide as a reaction solvent. Therefore, in order to facilitate separation of the product after the reaction, the reaction is preferably performed in a heterogeneous system in the presence of water and a phase transfer catalyst.
  • a polar solvent such as N-methylpyrrolidone or dimethyl sulfoxide
  • the ratio of water used is usually about 1 to 50 moles, preferably about 5 to 20 moles per mole of alkyl halide.
  • the amount of water used is too small, salt produced as a by-product may be precipitated and stirring may not be possible.
  • the amount of water used is excessive, it is not economical because there is no corresponding effect.
  • an alkyl halide having 1 or 2 carbon atoms when used as a raw material and has a low boiling point and is a gas at room temperature, the reaction is performed by dissolving in a water-insoluble organic solvent.
  • an alkyl halide having 3 or 4 carbon atoms when used as a raw material and the raw material itself is a water-insoluble liquid, the reaction solvent naturally becomes a two-phase system even with water alone, but the alkyl halide volatilizes.
  • the water-insoluble organic solvent is not particularly limited, and hydrocarbons such as n-hexane, n-heptane, cyclohexane, methylcyclohexane, benzene, toluene, and xylene; halogenation such as chloroform, chlorobenzene, and dichlorobenzene Hydrocarbons can be used.
  • the amount of the water-insoluble organic solvent used is preferably about 10 to 300 parts by mass with respect to 100 parts by mass of water.
  • phase transfer catalyst examples include benzyltriethylammonium bromide, benzyltrimethylammonium chloride, hexadecyltriethylammonium bromide, hexadecyltriethylammonium bromide, hexadecyltrimethylammonium chloride, dodecyltriethylammonium chloride, octyltriethylammonium bromide, tetra-n- Quaternary ammonium salts such as butylammonium bromide, tetra-n-butylammonium chloride, tetraethylammonium chloride, trioctylmethylammonium chloride; hexadecyltriethylphosphonium bromide, hexadecyltributylphosphonium chloride, tetra-n-butylphosphonium bromide, tetra-
  • quaternary ammonium salts such as tetra-n-butylammonium bromide and tetra-n-butylammonium chloride; quaternary phosphonium salts such as tetra-n-butylphosphonium chloride and the like are preferable.
  • the ratio of the phase transfer catalyst to be used is usually about 0.001 to 0.1 mol, preferably about 0.005 to 0.02 mol, per 1 mol of the alkyl halide.
  • the use rate of the phase transfer catalyst is too small, the catalytic effect does not appear sufficiently.
  • the use rate of the phase transfer catalyst is too high, an effect commensurate with the use rate is not obtained and it is not economical.
  • the reaction temperature is usually about 0 to 120 ° C., preferably about 20 to 100 ° C. If the reaction temperature is too high, side reactions occur. On the other hand, if the reaction temperature is too low, the reaction rate is too slow for practical use.
  • reaction time varies depending on the reaction temperature, phase transfer catalyst type, etc., and cannot be generally specified, but is usually in the range of about 1 to 50 hours.
  • the general formula (4) R 2 SH (wherein, R 2 represents the same group as R 2 in the formula (1).)
  • a reaction solution containing alkylthiol represented by Can do can be isolated and purified by usual processes such as liquid separation, extraction, distillation and the like. Further, since the aqueous phase is separated while containing the phase transfer catalyst, it can be used continuously in the next reaction and can be used repeatedly.
  • alkylthiol represented by the general formula (4) is determined by the type of the compound of the general formula (1) used for the production of the 1,2-benzisothiazol-3-one compound, Specific examples thereof include methanethiol, ethanethiol, n-propanethiol, isopropanethiol, n-butanethiol, isobutanethiol, sec-butanethiol, tert-butanethiol and the like.
  • the alkylthiol represented by the general formula (4) obtained by the above reaction is reacted with a base containing an alkali metal to obtain an alkylthiol alkali metal salt.
  • the reaction method of the alkylthiol represented by the general formula (4) and the base is not particularly limited.
  • the reaction between the alkyl halide of the general formula (3) and the sulfide is performed in a heterogeneous system.
  • an aqueous base solution containing an alkali metal is added to the organic layer, and the aqueous layer is separated from the oil layer again.
  • the concentration of the aqueous base solution is usually about 0.1 to 45% by weight, preferably about 5 to 30% by weight.
  • concentration is usually about 0.1 to 45% by weight, preferably about 5 to 30% by weight.
  • concentration is too high, the alkylthiol alkali metal salt is precipitated and the operation becomes complicated.
  • concentration is too low, the amount of solvent increases, which is not economical.
  • Examples of the base containing an alkali metal include alkali metal hydroxides such as sodium hydroxide and potassium hydroxide; alkali metal carbonates such as sodium carbonate and potassium carbonate; metal alcoholates such as sodium methylate and sodium ethylate. .
  • alkali metal hydroxides such as sodium hydroxide and potassium hydroxide
  • alkali metal carbonates such as sodium carbonate and potassium carbonate
  • metal alcoholates such as sodium methylate and sodium ethylate.
  • sodium hydroxide is preferable from the viewpoint of economy.
  • the use ratio of the base is usually about 0.8 to 3.5 moles, preferably about 1.0 to 2.5 moles per mole of alkylthiol represented by the general formula (4). do it.
  • the usage rate of the base is small, the yield decreases, and even if the usage amount of the base is too large, there is no effect corresponding to the usage rate and it is not economical.
  • R 1 represents a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms, a nitro group, a carboxyl group, an alkoxycarbonyl group, or a halogen atom
  • X 2 represents a halogen atom
  • halogen atom represented by X 2 include a chlorine atom and a bromine atom.
  • 2-halobenzonitrile compound represented by the general formula (5) include, for example, 2-chlorobenzonitrile, 2-bromobenzonitrile, 3-methyl-2-chlorobenzonitrile, 5-butyl-2 -Chlorobenzonitrile, 4-methoxy-2-chlorobenzonitrile, 2-chloro-3-nitrobenzonitrile, 4-methoxycarbonyl-2-chlorobenzonitrile and the like.
  • 2-chlorobenzonitrile is preferable because the raw materials are easily available and the product is excellent in antibacterial properties.
  • the reaction between the alkali metal salt of alkylthiol represented by general formula (4) and the 2-halobenzonitrile compound represented by general formula (5) is a heterogeneous system in the presence of water and a phase transfer catalyst. It is preferable to do so.
  • the proportion of each component used in the reaction of the alkali metal salt of alkylthiol represented by the general formula (4) and the 2-halobenzonitrile compound represented by the general formula (5) is 1 mol of the 2-halobenzonitrile compound.
  • the alkylthiol alkali metal salt is preferably about 0.5 to 3 mol, more preferably about 0.9 to 2 mol. If the proportion of the alkylthiol alkali metal salt used is too small, the yield may decrease. Moreover, even if there is too much usage-amount of an alkylthiol alkali metal salt, there is no effect corresponding to a usage-amount and it is not economical.
  • the ratio of water used is usually about 1 to 50 mol, preferably about 5 to 20 mol, per 1 mol of alkylthiol alkali metal salt. If the proportion of water used is too small, by-product salts may precipitate and stirring may become impossible. On the other hand, even if the amount of water used is too much, there is no effect corresponding to it and it is not economical.
  • phase transfer catalyst the same phase transfer catalyst used in the reaction of the alkyl halide and the sulfide described in the above (i) can be used.
  • the ratio of the phase transfer catalyst used is usually about 0.001 to 0.1 mol, preferably about 0.005 to 0.02 mol, per 1 mol of the alkylthiol alkali metal salt.
  • reaction solvent water alone is naturally a two-phase system, but a water-insoluble organic solvent is used to facilitate the reaction and to facilitate separation of the product after the reaction. It is preferable.
  • the water-insoluble organic solvent is not particularly limited as long as it is inert to the reaction.
  • hydrocarbons, halogenated hydrocarbons such as methylene chloride, 1,2-dichloroethane, chlorobenzene, and the like.
  • this step When the water-insoluble organic solvent used in this step is the same solvent used in the reaction of the 2- (alkylthio) benzonitrile compound represented by the general formula (1) with the halogenating agent, this step When the 1,2-benzisothiazol-3-one compound represented by the general formula (2) is produced using the 2- (alkylthio) benzonitrile compound obtained in step 1 as a raw material, The production process and the production process of the 1,2-benzisothiazol-3-one compound can be performed continuously in one pot, and the 1,2-benzisothiazol-3-one compound can be obtained efficiently. .
  • the amount of water-insoluble organic solvent used is preferably about 10 to 300 parts by mass with respect to 100 parts by mass of water.
  • the reaction temperature is usually about 0 to 120 ° C., preferably about 20 to 100 ° C. If the reaction temperature is too high, side reactions are likely to occur. On the other hand, if the reaction temperature is too low, the reaction rate is too slow for practical use.
  • reaction time varies depending on the reaction temperature, phase transfer catalyst species, reaction substrate, etc., and cannot generally be said, but is usually in the range of about 1 to 50 hours.
  • a 2- (alkylthio) benzonitrile compound represented by the formula (wherein R 1 and R 2 are the same as above) can be obtained.
  • the 2- (alkylthio) benzonitrile compound solution thus obtained can be isolated and purified by ordinary treatments such as liquid separation, extraction and distillation. Further, since the aqueous phase is separated while containing the phase transfer catalyst, it can be used continuously in the next reaction and can be used repeatedly.
  • an alkyl halide generated as a by-product in the process for producing a 1,2-benzisothiazol-3-one compound is reused as a raw material for producing a 1,2-benzisothiazol-3-one compound. Therefore, the environmental load can be reduced and the 1,2-benzisothiazol-3-one compound can be produced economically.
  • Example 1 Methanethiol synthesis step In a 500 mL four-necked flask equipped with a stirrer, thermometer, condenser and gas blowing tube, 280 g (1.00 mol) of 20% aqueous sodium hydrogen sulfide solution and 200 g of chlorobenzene in a nitrogen atmosphere And 3.2 g of a 50 wt% tetra-n-butylammonium bromide aqueous solution were charged and stirred at 30 ° C.
  • the gas generated during this period is passed through a 15% aqueous sodium hydroxide solution to remove hydrogen chloride, and 50.5 g (1.00 mol) of the resulting chloromethane gas is blown into the above-described solution containing sodium hydrogen sulfide. After the blowing, the reaction was continued by further stirring at 30 ° C. for 7 hours.
  • Example 2 Ethanethiol synthesis step In a 500 mL four-necked flask equipped with a stirrer, thermometer, cooler and gas blowing tube, 280 g (1.00 mol) of 20% aqueous sodium hydrogen sulfide solution and 100 g of chlorobenzene in a nitrogen atmosphere And 3.2 g of a 50 wt% tetra-n-butylammonium bromide aqueous solution were added and stirred at 30 ° C.
  • the gas generated during this period is passed through a 15% aqueous sodium hydroxide solution to remove hydrogen chloride, and 64.5 g (1.00 mol) of the obtained chloroethane gas is blown into the above-described solution containing sodium hydrogen sulfide. After the blowing, the mixture was further reacted at 30 ° C. for 7 hours.
  • the mixture was separated into an aqueous layer and an oil layer at 40 to 50 ° C.
  • an oil layer 100 g of monochlorobenzene and 3.6 g (0.2 mol) of water were added, and 27.0 g (0.2 mol) of sulfuryl chloride was added at 5 to 15 ° C. with stirring, and then the temperature was increased to 70 to 80 ° C. Heated and allowed to react for 1 hour.

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Abstract

本発明は、２－（アルキルチオ）ベンゾニトリル化合物とハロゲン化剤とを水の存在下で反応させて１，２－ベンズイソチアゾール－３－オン化合物を製造する際に、副生成物として得られるアルキルハライドを硫化物と反応させてアルキルチオールとした後、アルカリ金属塩として、２－ハロベンゾニトリル化合物と反応させて、２－（アルキルチオ）ベンゾニトリル化合物に変換して、１，２－ベンズイソチアゾール－３－オン化合物の製造原料として再利用する方法を提供するものである。本発明によれば、１，２－ベンズイソチアゾール－３－オン化合物を製造する際に生じる副生成物を有効に利用して、環境負荷を生じることなく、経済的に有利に１，２－ベンズイソチアゾール－３－オン化合物を製造できる。

Description

１，２－ベンズイソチアゾール－３－オン化合物の製造方法
　本発明は、抗菌剤、抗かび剤等として有用な１，２－ベンズイソチアゾール－３－オン化合物の製造方法に関する。
　１，２－ベンズイソチアゾール－３－オン化合物の製造方法としては、水の存在下において、２－（アルキルチオ）ベンゾニトリル類とハロゲン化剤とを反応させることにより、１，２－ベンズイソチアゾール－３－オン化合物とする方法が知られている（特許文献１）。
　しかしながら、この方法では、反応中に有害なアルキルハライドが生成するため、これを除害する必要が生じる。従って、除害設備が必要になり、廃水等も増加するため、環境側面や経済的に好ましくない。
特開平８－１３４０５１号公報
　本発明は、上記した従来技術の現状に鑑みてなされたものであり、その主な目的は、１，２－ベンズイソチアゾール－３－オン化合物を製造する際に生じる副生成物を有効に利用して、環境負荷を生じることなく、経済的に有利に１，２－ベンズイソチアゾール－３－オン化合物を製造できる方法を提供することである。
　本発明者は、上記した目的を達成すべく鋭意研究を重ねてきた。その結果、１，２－ベンズイソチアゾール－３－オン化合物の製造工程において副生成物として得られるアルキルハライドを、特定の工程で処理することによって、１，２－ベンズイソチアゾール－３－オン化合物の原料である２－（アルキルチオ）ベンゾニトリル化合物に変換することができることを見出した。そして、この方法で得られた２－（アルキルチオ）ベンゾニトリル化合物を、１，２－ベンズイソチアゾール－３－オン化合物の製造原料として再利用することにより、簡単な方法によって、環境負荷を低減して経済的に有利に１，２－ベンズイソチアゾール－３－オン化合物を製造することが可能となることを見出し、ここに本発明を完成するに至った。
　即ち、本発明は、下記の１，２－ベンズイソチアゾール－３－オン化合物の製造方法を提供するものである。
項１．一般式（１）：
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000006
（式中、Ｒ1は、水素原子、炭素数１～４のアルキル基、炭素数１～４のアルコキシ基、ニトロ基、カルボキシル基、アルコキシカルボニル基、又はハロゲン原子を示し、Ｒ２は、炭素数１～４のアルキル基を示す。）で表される２－（アルキルチオ）ベンゾニトリル化合物とハロゲン化剤とを、水の存在下において反応させることによる一般式（２）：
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000007
（式中、Ｒ1は上記に同じ。）で表される１，２－ベンズイソチアゾール－３－オン化合物の製造方法において、
副生成物として得られる一般式（３）：Ｒ２Ｘ１（式中、Ｒ２は上記に同じであり、Ｘ１は、ハロゲン原子を示す。）で表されるアルキルハライドを、下記（ｉ）工程及び（ii）工程によって処理して上記一般式（１）で表される２－（アルキルチオ）ベンゾニトリル化合物に変換して、１，２－ベンズイソチアゾール－３－オン化合物の製造原料として再利用すること特徴とする方法：
（ｉ）一般式（３）：Ｒ２Ｘ１（式中、Ｒ２及びＸ１は上記に同じ。）で表されるアルキルハライドを、硫化水素アルカリ金属塩及び硫化アルカリ金属塩からなる群から選ばれた少なくとも一種の硫化物と反応させて、一般式（４）：Ｒ２ＳＨ（式中、Ｒ２は上記に同じ。）で表されるアルキルチオールとした後、該アルキルチオールのアルカリ金属塩とする工程、
（ii）上記（ｉ）工程で得たアルキルチオールアルカリ金属塩を一般式（５）：
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000008
 （式中、Ｒ１は上記に同じであり、Ｘ２はハロゲン原子を示す。）で表される２－ハロベンゾニトリル化合物と反応させて、一般式（１）で表される２－（アルキルチオ）ベンゾニトリル化合物とする工程。
項２．　上記（ｉ）工程の反応を水と相間移動触媒の存在下で行う上記項１に記載の方法。
項３．　上記（ii）工程の反応を水と相間移動触媒の存在下で行う上記項１又は２に記載の方法。
項４．　上記（ｉ）工程で用いる硫化物が硫化水素アルカリ金属塩である上記項１～３のいずれかに記載の方法。
項５．　一般式（１）において、Ｒ1が水素原子であり、Ｒ２がメチル基である上記項１～４のいずれかに記載の方法。
項６．　一般式（３）：Ｒ２Ｘ１（式中、Ｒ２は、炭素数１～４のアルキル基を示し、Ｘ１はハロゲン原子を示す。）で表されるアルキルハライドを、硫化水素アルカリ金属塩及び硫化アルカリ金属塩からなる群から選ばれた少なくとも一種の硫化物と反応させて、一般式（４）：Ｒ２ＳＨ（式中、Ｒ２は上記に同じ。）で表されるアルキルチオールとした後、該アルキルチオールのアルカリ金属塩とし、その後、一般式（５）：
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000009
 （式中、Ｒ1は、水素原子、炭素数１～４のアルキル基、炭素数１～４のアルコキシ基、ニトロ基、カルボキシル基、アルコキシカルボニル基、又はハロゲン原子を示し、Ｘ２はハロゲン原子を示す。）で表される２－ハロベンゾニトリル化合物と反応させることを特徴とする、一般式（１）：
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000010
（式中、Ｒ1は及びＲ２は上記に同じ。）で表される２－（アルキルチオ）ベンゾニトリル化合物の製造方法。
　以下、本発明を詳細に説明する。
　本発明は、下記一般式（１）：
（式中、Ｒ1は、水素原子、炭素数１～４のアルキル基、炭素数１～４のアルコキシ基、ニトロ基、カルボキシル基、もしくはそのエステル、またはハロゲン原子を、Ｒ２は、炭素数１～４のアルキル基を示す。）で表される２－（アルキルチオ）ベンゾニトリル化合物とハロゲン化剤とを、水の存在下で反応させることによって、一般式（２）：
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000012
（式中、Ｒ1は、式（１）におけるＲ1と同じ原子または基を示す。）で表される１，２－ベンズイソチアゾール－３－オン化合物を製造する方法において、副生成物として得られる一般式（３）：Ｒ２Ｘ（式中、Ｒ２は、上記に同じであり、Ｘは、ハロゲン原子を示す。）で表されるアルキルハライドを上記反応における原料として再利用する方法である。
　以下、まず、一般式（２）で表される１，２－ベンズイソチアゾール－３－オン化合物の製造方法について説明する。
（１）１，２－ベンズイソチアゾール－３－オン化合物の製造工程
　上記一般式（１）：
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000013
（式中、Ｒ１は水素原子、炭素数１～４のアルキル基、炭素数１～４のアルコキシ基、ニトロ基、カルボキシル基、アルコキシカルボニル基、又はハロゲン原子を示し、Ｒ２は、炭素数１～４のアルキル基を示す。）で表される２－（アルキルチオ）ベンゾニトリル化合物におけるＲ１で表される基の内で、炭素数１～４のアルキル基としては、メチル基、エチル基、ｎ－プロピル基、イソプロピル基、ｎ－ブチル基、イソブチル基、ｓｅｃ－ブチル基、ｔｅｒｔ－ブチル基等の直鎖状又は分枝鎖状の炭素数１～４のアルキル基を例示できる。炭素数１～４のアルコキシ基としては、例えば、メトキシ基、エトキシ基、ｎ－プロポキシ基、イソプロポキシ基、ｎ－ブトキシ基、イソブトキシ基、ｓｅｃ－ブトキシ基、ｔｅｒｔ－ブトキシ基等を挙げることができる。アルコキシカルボニル基としては、炭素数1～４の直鎖状又は分枝鎖状のアルキル基を有するアルコキシカルボニル基、例えば、メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基、プロポキシカルボニル基、ブトキシカルボニル基等を挙げることができる。ハロゲン原子としては、塩素原子、臭素原子等を例示できる。
　これらのＲ１で表される基の内で、特に、水素原子、メチル基、エチル基、ｔｅｒｔ－ブチル基、メトキシ基、メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基、プロポキシカルボニル基、塩素原子、ニトロ基等が好ましく、特に、水素原子が好ましい。
　また、Ｒ２で表される炭素数１～４のアルキル基は、Ｒ１で表される基におけるアルキル基と同様の基であり、メチル基、エチル基、ｎ－プロピル基、ｔｅｒｔ－ブチル基等が好ましく、特に、メチル基が好ましい。
　一般式（１）で表される２－（アルキルチオ）ベンゾニトリル化合物の具体例としては、２－（メチルチオ）ベンゾニトリル、２－（エチルチオ）ベンゾニトリル、２－（ｎ－プロピルチオ）ベンゾニトリル、２－（ｔｅｒｔ－ブチルチオ）ベンゾニトリル、３－メチル－２－（メチルチオ）ベンゾニトリル、５－ｔｅｒｔ－ブチル－２－（メチルチオ）ベンゾニトリル、４－メトキシ－２－（メチルチオ）ベンゾニトリル、３－ニトロ－２－（メチルチオ）ベンゾニトリル、３－ニトロ－２－（ｔｅｒｔ－ブチルチオ）ベンゾニトリル、４－クロロ－２－（メチルチオ）ベンゾニトリル、４－カルボキシ－２－（メチルチオ）ベンゾニトリル、４－メトキシカルボニル－２－（メチルチオ）ベンゾニトリル等を挙げることができる。これらの中でも、入手が容易で生成物の抗菌性が優れている観点から、２－（メチルチオ）ベンゾニトリル、２－（エチルチオ）ベンゾニトリル、２－（ｎ－プロピルチオ）ベンゾニトリルおよび２－（ｔｅｒｔ－ブチルチオ）ベンゾニトリルが好ましく、２－（メチルチオ）ベンゾニトリルがより好ましい。
　ハロゲン化剤としては、例えば、塩素、臭素、塩化スルフリル、臭化スルフリル等を用いることができる。これらの中でも、経済的な観点から、塩素、塩化スルフリル等が好ましい。
　上記した一般式（１）：
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000014
（式中、Ｒ１は及びＲ２は上記に同じ）で表される２－（アルキルチオ）ベンゾニトリル化合物とハロゲン化剤とは、必要に応じて反応溶媒を用い、水の存在下で反応させればよい。
　ハロゲン化剤の使用量は、２－（アルキルチオ）ベンゾニトリル化合物１モルに対して、０．８～３モル程度が好ましく、１～２モル程度がより好ましい。ハロゲン化剤の使用量が少なすぎると、未反応の２－（アルキルチオ）ベンゾニトリル化合物が多くなり、収率が低下するおそれがある。また、ハロゲン化剤の使用量が多すぎる場合には、副反応が起こりやすく、収率が低下するおそれがある。
　水の使用量は、２－（アルキルチオ）ベンゾニトリル化合物１モルに対して、０．８～５モル程度が好ましく、１～３モル程度がより好ましい。水の使用量がこの範囲外では、副反応が起こり、収率が低下するおそれがあるので好ましくない。
　また、水には、鉱酸を添加して鉱酸水溶液として用いてもよい。鉱酸としては、例えば、塩酸、硫酸、硝酸等を用いることができる。鉱酸水溶液の濃度は、特に限定されないが、通常、塩酸の場合は１０重量％～飽和濃度、硫酸または硝酸の場合は１０～５０重量％のものが好適に用いられる。水に鉱酸を添加することによって、反応時の選択性が向上して、副生成物の生成を抑制することができる。
　本発明方法では、必ずしも反応溶媒を用いる必要はないが、必要に応じて反応溶媒を用いることができる。反応溶媒を用いることによって、反応をより円滑に進行させることができる場合が多い。
　反応溶媒としては、反応に対して不活性な非水溶媒であれば特に限定無く使用できる。この様な反応溶媒の具体例としては、ｎ－ヘキサン、ｎ－ヘプタン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、ベンゼン、トルエン、キシレン等の炭化水素類、塩化メチレン、１，２－ジクロロエタン、クロロベンゼン等のハロゲン化炭化水素類等を挙げることができる。
　反応溶媒として、後述する一般式（５）で表される２－ハロベンゾニトリル化合物とアルキルチオールとの反応に用いる溶媒と同一の溶媒を用いる場合には、この反応によって、一般式（１）で表される２－（アルキルチオ）ベンゾニトリル化合物を得た後、これをハロゲン化剤と反応させることによって、ワンポットで効率よく１，２－ベンズイソチアゾール－３－オン化合物を得ることが可能となる。
　反応溶媒を用いる場合には、その使用量は、２－（アルキルチオ）ベンゾニトリル化合物１００質量部に対して、通常、２０～３０００質量部程度とすればよい。反応溶媒の使用量が少なすぎると反応溶媒を添加することによる効果が十分に発揮されず、反応溶媒の使用量が多すぎると容積効率が悪化するおそれがある。
　一般式（１）で表される２－（アルキルチオ）ベンゾニトリル化合物とハロゲン化剤との反応は、通常、－２０～１７０℃程度、好ましくは０～１５０℃程度で行うことができる。反応温度が低すぎると、反応速度が遅く、反応に長時間を要するので好ましくなく、一方、反応温度が高すぎる場合には、副反応が起こりやすくなるので好ましくない。
　反応時間は、反応温度、反応溶媒等により異なるが、通常、１～４０時間程度である。
　かくして得られた一般式（２）：
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000015
（式中、Ｒ1は、式（１）におけるＲ1と同じ原子または基を示す。）で表される１，２－ベンズイソチアゾリール－３－オン化合物は、例えば、該化合物を含む反応液からそのまま晶析させるか、抽出して再結晶させる方法等により、容易に単離精製することができる。
　このようにして得られる式一般式（２）で表される１，２－ベンズイソチアゾール－３－オン化合物の具体例としては、例えば、１，２－ベンズイソチアゾール－３－オン、７－メチル－１，２－ベンズイソチアゾール－３－オン、　５－ブチル－１，２－ベンズイソチアゾール－３－オン、６－メトキシ－１，２－ベンズイソチアゾール－３－オン、７－ニトロ－１，２－ベンズイソチアゾール－３－オン、６－クロロ－１，２－ベンズイソチアゾール－３－オン、６－カルボキシ－１，２－ベンズイソチアゾール－３－オン、６－メトキシカルボキシ－１，２－ベンズイソチアゾール－３－オン等が挙げられる。これらの中でも、生成物が抗菌性に優れていることから、１，２－ベンズイソチアゾール－３－オンが好ましい。
　（２）副生成物の再利用方法
　本発明では、上記した方法で１，２－ベンズイソチアゾール－３－オン化合物を製造する際に、副生成物として生じる一般式（３）：Ｒ２Ｘ１（式中、Ｒ２は、式（１）におけるＲ２と同じ基を示し、Ｘ１はハロゲン原子を示す。）で表されるアルキルハライドを下記（ｉ）工程及び（ii）工程によって、一般式（１）で表される２－（アルキルチオ）ベンゾニトリル化合物に変換して、これを１，２－ベンズイソチアゾール－３－オン化合物の製造原料として再利用する。以下、この方法について具体的に説明する。
　（ｉ）アルキルチオールアルカリ金属塩の合成工程：
　まず、第一工程として、１，２－ベンズイソチアゾール－３－オン化合物の製造工程において副生成物として得られる一般式（３）：Ｒ２Ｘ１（式中、Ｒ２は、式（１）におけるＲ２と同じ基を示し、Ｘ１はハロゲン原子を示す。）で表されるアルキルハライドを、硫化水素アルカリ金属塩及び硫化アルカリ金属塩からなる群から選ばれた少なくとも一種の硫化物と反応させて、一般式（４）：Ｒ２ＳＨ（式中、Ｒ２は式（１）におけるＲ2と同じ基を示す。）で表されるアルキルチオールとし、得られたアルキルチオールを、アルカリ金属を含む塩基と反応させてアルキルチオールのアルカリ金属塩とする。
　この工程では、通常、２－（アルキルチオ）ベンゾニトリル化合物とハロゲン化剤との反応生成物中に、アルキルハライドと共に副生成物として含まれるハロゲン化水素を除去した後、硫化物と反応させればよい。ハロゲン化水素の除去は、例えば、ハロゲン化水素を含む反応生成物を水酸化ナトリウム等のアルカリ金属水酸化物を含む水溶液と反応させることによって行うことができる。具体的には、反応生成物が気体として得られる場合には、反応によって発生した気体をアルカリ金属水酸化物を含む水溶液中を通過させればよい。
　一般式（３）：Ｒ２Ｘ１において、Ｒ２は、一般式（１）におけるＲ２と同一の基であり、炭素数１～４のアルキル基である。Ｘ１で表されるハロゲン原子は、一般式（１）の化合物との反応に用いるハロゲン化剤におけるハロゲン原子に対応するものであり、例えば、塩素原子、臭素原子などである。
　一般式（３）で表されるアルキルハライドは、１，２－ベンズイソチアゾール－３－オン化合物の製造に用いる一般式（１）の化合物とハロゲン化剤の組み合わせによって決まるものであり、その具体例としては、メチルクロリド、エチルクロリド、ｎ－プロピルクロリド、イソプロピルクロリド、ｎ－ブチルクロリド、イソブチルクロリド、ｓｅｃ－ブチルクロリド、ｔｅｒｔ－ブチルクロリド、メチルブロミド、エチルブロミド、ｎ－プロピルブロミド、イソプロピルブロミド、ｎ－ブチルブロミド、イソブチルブロミド、ｓｅｃ－ブチルブロミド、ｔｅｒｔ－ブチルブロミド等が挙げられる。
　上記一般式（３）のアルキルハライドとの反応に用いる硫化物の内で、硫化アルカリ金属塩としては、硫化ナトリウム、硫化カリウム等を例示でき、硫化水素アルカリ金属塩等としては、硫化水素リチウム、硫化水素ナトリウム、硫化水素カリウム、硫化水素ルビジウム、硫化水素セシウム等を例示できる。これらの硫化アルカリ金属塩及び硫化水素アルカリ金属塩等は、一種単独又は二種以上混合して用いることができる。これらの中でも、水溶性と経済性の観点から、硫化水素ナトリウム、硫化水素カリウム等の硫化水素アルカリ金属塩が好ましい。
　上記硫化物の使用量は、一般式（３）のアルキルハライド１モルに対して、０．５～３モル程度であることが好ましく、０．９～２モル程度であることがより好ましい。硫化物の使用量が少なすぎる場合には、収率が低下するおそれがあり、また、硫化物の使用割合が多すぎても、添加割合に見合う効果がなく経済的でないので、いずれも好ましくない。
　一般式（３）で表されるアルキルハライドと硫化物の反応は、反応溶媒として、Ｎ－メチルピロリドン、ジメチルスルホキシド等の極性溶媒を用いて均一系で行うことも可能であるが、反応を容易にするため、また反応後の生成物の分液を容易にするため、水と相間移動触媒の存在下、不均一系で反応を行なうことが好ましい。
　この場合、水の使用割合としては、アルキルハライド１モルに対して、通常１～５０モル程度、好ましくは５～２０モル程度とすればよい。水の使用量が少なすぎる場合には、副生する塩が析出し、攪拌が不能になるおそれがある。また、水の使用量が多くなり過ぎても、それに見合う効果がなく経済的でない。
　例えば、炭素数が1又は２のアルキルハライドを原料とする場合で、沸点が低く、常温で気体であるとき、非水溶性有機溶媒に溶解して反応を行なうことになる。また、炭素数が３又は４のアルキルハライドを原料とする場合で、原料自体が非水溶性液体であるとき、反応溶媒は、水単独でも自然に２相系となるが、アルキルハライドの揮発を抑制し、反応を容易にするため、また、反応後の生成物の分液を容易にするため、非水溶性有機溶媒を用いることが好ましい。
　非水溶性有機溶媒としては、特に限定されるものではなく、ｎ－ヘキサン、ｎ－ヘプタン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、ベンゼン、トルエン、キシレン等の炭化水素類；クロロホルム、クロロベンゼン、ジクロロベンゼン等のハロゲン化炭化水素類を用いることができる。非水溶性有機溶媒の使用量は、水１００質量部に対して、１０～３００質量部程度とすることが好ましい。
　相間移動触媒としては、例えば、ベンジルトリエチルアンモニウムブロマイド、ベンジルトリメチルアンモニウムクロライド、ヘキサデシルトリエチルアンモニウムブロマイド、ヘキサデシルトリエチルアンモニウムブロマイド、ヘキサデシルトリメチルアンモニウムクロライド、ドデシルトリエチルアンモニウムクロライド、オクチルトリエチルアンモニウムブロマイド、テトラ－ｎ－ブチルアンモニウムブロマイド、テトラ－ｎ－ブチルアンモニウムクロライド、テトラエチルアンモニウムクロライド、トリオクチルメチルアンモニウムクロライド等の４級アンモニウム塩；ヘキサデシルトリエチルホスホニウムブロマイド、ヘキサデシルトリブチルホスホニウムクロライド、テトラ－ｎ－ブチルホスホニウムブロマイド、テトラ-ｎ－ブチルホスホニウムクロライド、トリオクチルエチルホスホニウムブロマイド、テトラフェニルホスホニウムブロマイド等の４級ホスホニウム塩；１８－クラウン－６、ジベンゾ－１８－クラウン－６、ジシクロヘキシル－１８－クラウン－６等のクラウンエーテル類等が挙げられる。これらの中でも、経済性の観点から、テトラ－ｎ－ブチルアンモニウムブロマイド、テトラ－ｎ－ブチルアンモニウムクロライド等の４級アンモニウム塩；テトラ－ｎ－ブチルホスホニウムクロライド等の４級ホスホニウム塩等が好ましい。
　相間移動触媒の使用割合は、アルキルハライド１モルに対し、通常、０．００１～０．１モル程度、好ましくは０．００５～０．０２モル程度の範囲とすればよい。相間移動触媒の使用割合が少なすぎる場合には、触媒効果が充分現れず、一方、相間移動触媒の使用割合が多すぎても、使用割合に見合う効果が得られず経済的でない。
　反応温度は、通常、０～１２０℃程度、好ましくは２０～１００℃程度の範囲とすればよい。反応温度が高すぎると副反応が起こり、一方、反応温度が低すぎる場合には反応速度が実用上遅すぎるので好ましくない。
　反応時間は、反応温度、相間移動触媒種等により異なり、一概には言えないが、通常、１～５０時間程度の範囲である。
　上記した方法によれば、一般式（４）：Ｒ２ＳＨ（式中、Ｒ２は式（１）におけるＲ2と同じ基を示す。）で表されるアルキルチオールを含む反応溶液を得ることができる。得られた反応溶液は、分液、抽出、蒸留等、通常の処理により単離精製することができる。また、水相は相間移動触媒を含んだまま分液されるため、次の反応に引き続き使用することが可能であり、反復利用できる。
　一般式（４）で表されるアルキルチオールの具体的な種類については、１，２－ベンズイソチアゾール－３－オン化合物の製造に用いる一般式（１）の化合物の種類によって決まるものであり、その具体例としては、例えば、メタンチオール、エタンチオール、ｎ－プロパンチオール、イソプロパンチオール、ｎ－ブタンチオール、イソブタンチオール、ｓｅｃ－ブタンチオール、ｔｅｒｔ－ブタンチオール等を挙げることができる。
　次いで、上記した反応で得られた一般式（４）で表されるアルキルチオールを、アルカリ金属を含む塩基と反応させることによって、アルキルチオールアルカリ金属塩とする。
　一般式（４）で表されるアルキルチオールと塩基との反応方法については、特に限定はないが、例えば、好ましい方法として、一般式（３）のアルキルハライドと硫化物の反応を不均一系で行った場合には、アルキルチオールを含む有機層を水層と分離した後に、アルカリ金属を含む塩基水溶液を有機層に加え、再度水層を油層と分離することによって、アルキルチオールアルカリ金属塩を水溶液として得ることができる。
　上記塩基水溶液の濃度としては通常、０．１～４５重量％程度、好ましくは５～３０重量％程度の範囲とすればよい。濃度が濃すぎる場合には、アルキルチオールアルカリ金属塩が析出し操作が煩雑になり、一方、濃度が薄すぎる場合には、溶媒量が増加し経済的でない。
　アルカリ金属を含む塩基としては、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等の水酸化アルカリ金属；炭酸ナトリウム、炭酸カリウム等の炭酸アルカリ金属；ナトリウムメチラート、ナトリウムエチラート等の金属アルコラート等が挙げられる。これらの中でも経済性の観点から水酸化ナトリウムが好ましい。
　塩基の使用割合としては、一般式（４）で表されるアルキルチオール１モルに対して、通常、０．８～３．５モル程度、好ましくは１．０～２．５モル程度の範囲とすればよい。塩基の使用割合が少ない場合には収率が低下し、塩基の使用量が多すぎても使用割合に見合う効果がなく経済的でない。
　（ii）２－（アルキルチオ）ベンゾニトリル化合物の合成工程
　この工程では、上記（ｉ）工程で得られた一般式（４）：Ｒ２ＳＨ（式中、Ｒ２は式（１）におけるＲ2と同じ基を示す。）で表されるアルキルチオールのアルカリ金属塩を、一般式（５）：
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000016
（式中、Ｒ１は水素原子、炭素数１～４のアルキル基、炭素数１～４のアルコキシ基、ニトロ基、カルボキシル基、アルコキシカルボニル基、又はハロゲン原子を示し、Ｘ２はハロゲン原子を示す。）で表される２－ハロベンゾニトリル化合物と反応させて、上記一般式（１）：
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000017
（式中、Ｒ１は及びＲ２は上記に同じ）で表される２－（アルキルチオ）ベンゾニトリル化合物とする。
　一般式（５）：
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000018
で表される２－ハロベンゾニトリル化合物において、Ｒ１で表される基は、一般式（１）におけるＲ１と同一である。Ｘ２で表されるハロゲン原子としては、塩素原子、臭素原子等を挙げることができる。
　一般式（５）で表される２－ハロベンゾニトリル化合物の具体例としては、例えば、２－クロロベンゾニトリル、２－ブロモベンゾニトリル、３－メチル－２－クロロベンゾニトリル、５－ブチル－２－クロロベンゾニトリル、４－メトキシ－２－クロロベンゾニトリル、２－クロロ－３－ニトロベンゾニトリル、４－メトキシカルボニル－２－クロロベンゾニトリル等が挙げられる。これらの中でも、原料の入手が容易であり、生成物が抗菌性に優れていることから、２－クロロベンゾニトリルが好ましい。
　一般式（４）で表されるアルキルチオールのアルカリ金属塩と、一般式（５）で表される２－ハロベンゾニトリル化合物との反応は、水及び相間移動触媒の存在下、不均一系で行なうことが好ましい。
　一般式（４）で表されるアルキルチオールのアルカリ金属塩と一般式（５）で表される２－ハロベンゾニトリル化合物の反応における各成分の使用割合は、２－ハロベンゾニトリル化合物１モルに対して、アルキルチオールアルカリ金属塩０．５～３モル程度とすることが好ましく、０．９～２モル程度とすることがより好ましい。アルキルチオールアルカリ金属塩の使用割合が少なすぎる場合には収率が低下するおそれがある。また、アルキルチオールアルカリ金属塩の使用割合が多すぎても使用割合に見合う効果がなく経済的でない。
　水の使用割合は、アルキルチオールアルカリ金属塩１モルに対して、通常１～５０モル程度、好ましくは５～２０モル程度の範囲とすればよい。水の使用割合が少なすぎる場合には、副生する塩が析出して攪拌が不能になるおそれがある。一方、水の使用量が多すぎてもそれに見合う効果がなく経済的でない。
　相間移動触媒としては、前記（ｉ）項のアルキルハライドと硫化物との反応に用いる相間移動触媒と同様のものを使用できる。
　相間移動触媒の使用割合は、アルキルチオールアルカリ金属塩１モルに対し、通常、０．００１～０．１モル程度、好ましくは０．００５～０．０２モル程度の範囲とすればよい。相間移動触媒の使用割合が少なすぎる場合には、触媒効果が充分に現れず、また、相間移動触媒の使用割合が多すぎても、使用量に見合う効果が得られず経済的でない。
　反応溶媒としては、水を単独で用いても自然に２相系となるが、反応を容易にするため、また反応後の生成物の分液を容易にするため、非水溶性有機溶媒を用いることが好ましい。
　非水溶性有機溶媒としては、反応に対して不活性な溶媒であれば、特に限定されるものではなく、例えば、ｎ－ヘキサン、ｎ－ヘプタン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、ベンゼン、トルエン、キシレン等の炭化水素類、塩化メチレン、１，２－ジクロロエタン、クロロベンゼン等のハロゲン化炭化水素類等を挙げることができる。この工程で用いる非水溶性有機溶媒として、一般式（１）で表される２－（アルキルチオ）ベンゾニトリル化合物とハロゲン化剤との反応で用いる溶媒と同一の溶媒を用いる場合には、この工程で得られる２－（アルキルチオ）ベンゾニトリル化合物を原料として一般式（２）で表される１，２－ベンズイソチアゾール－３－オン化合物を製造する際に、２－（アルキルチオ）ベンゾニトリル化合物の製造工程と、１，２－ベンズイソチアゾール－３－オン化合物の製造工程をワンポットで連続して行うことが可能となり、効率良く１，２－ベンズイソチアゾール－３－オン化合物を得ることができる。
　非水溶性有機溶媒の使用量は、水１００質量部に対して、１０～３００質量部程度とすることが好ましい。
　反応温度は、通常、０～１２０℃程度、好ましくは２０～１００℃程度の範囲とすればよい。反応温度が高すぎると副反応が起こりやすく、一方、反応温度が低すぎる場合には反応速度が実用上遅すぎるので好ましくない。
　反応時間は、反応温度、相間移動触媒種、反応基質等により異なり、一概には言えないが、通常、１～５０時間程度の範囲である。
　この反応により、一般式（１）：
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000019
（式中、Ｒ１は及びＲ２は上記に同じ）で表される２－（アルキルチオ）ベンゾニトリル化合物を得ることができる。このようにして得られた２－（アルキルチオ）ベンゾニトリル化合物溶液は、分液、抽出、蒸留等、通常の処理により単離精製することができる。また、水相は相間移動触媒を含んだまま分液されるため、次の反応に引き続き使用することが可能で、反復利用できる。
　（iii）再利用方法
　上記した（ｉ）工程と（ii）工程を組み合わせて行うことによって、一般式（１）で表される２－（アルキルチオ）ベンゾニトリル化合物とハロゲン化剤とを反応させて、一般式（２）で表される１，２－ベンズイソチアゾール－３－オン化合物を製造する際に生じる副生成物である一般式（３）で表されるアルキルハライドを、簡単な方法で収率良く一般式（１）で表される２－（アルキルチオ）ベンゾニトリル化合物に変換することができる。
　この方法で得られる２－（アルキルチオ）ベンゾニトリル化合物を前述した条件でハロゲン化剤と反応させることによって、一般式（２）で表される１，２－ベンズイソチアゾール－３－オン化合物を得ることができる。これにより、１，２－ベンズイソチアゾール－３－オン化合物を製造する際に生じる副生成物を有効に利用することが可能となる。その結果、副生成物の処理のための設備や廃液の処理による負担を軽減でき、副生成物を有効に再利用して、経済性よく１，２－ベンズイソチアゾール－３－オン化合物を得ることができる。
　本発明によれば、１，２－ベンズイソチアゾール－３－オン化合物の製造する工程において副生成物として生じるアルキルハライドを、１，２－ベンズイソチアゾール－３－オン化合物の製造原料として再利用することが可能となり、環境負荷を軽減して、経済性よく１，２－ベンズイソチアゾール－３－オン化合物を製造することができる。
　以下に実施例を挙げ、本発明を具体的に説明するが、本発明はこれら実施例によってなんら限定されるものではない。
　実施例１　
　（ｉ）メタンチオールの合成工程
　攪拌機、温度計、冷却器およびガス吹き込み管を備えた５００ｍL四つ口フラスコに、窒素雰囲気下で、２０％硫化水素ナトリウム水溶液２８０ｇ（１．００モル）、クロロベンゼン２００ｇ、及び５０重量％テトラ－ｎ－ブチルアンモニウムブロマイド水溶液３．２ｇを仕込み、３０℃で攪拌を行った。
　一方、攪拌機、温度計および冷却器を備え付けた３Ｌ容の四つ口フラスコに、２－（メチルチオ）ベンゾニトリル２９８．０ｇ（２．０モル）、モノクロロベンゼン４６０．０ｇおよび３５重量％塩酸６７．０ｇ（塩酸０．６モル、水２．４モル）を仕込み、攪拌しながら塩化スルフリル２７０．０ｇ（２．０モル）を５～１５℃で添加した後、さらに６５～７０℃に加熱して１時間反応させた。この間に発生するガスを、１５％水酸化ナトリウム水溶液に通して塩化水素を除去し、得られたクロロメタンガス５０．５ｇ（１．００モル）を、上記した硫化水素ナトリウムを含む溶液中に吹込み、吹込み後更に３０℃で７時間攪拌を続けて反応させた。
　反応終了後、水相を分液した。このクロロベンゼン層に２０％水酸化ナトリウム水溶液２００ｇを添加し、攪拌抽出を行なってクロロベンゼン層を分液したところ、メタンチオールナトリウム塩の水溶液２６１ｇを得た。ガスクロマトグラフ法により、メタンチオールナトリウム塩の濃度を定量し、得られたメタンチオールナトリウム塩の重量を算出したところ６４ｇ（０．９２モル）であり、クロロメタンに対する収率は９２％であった。
　（ii）２－（メチルチオ）ベンゾニトリルの合成工程
　攪拌機、温度計、滴下ロートおよび冷却器を備え付けた０．５Ｌ容の四つ口フラスコに、窒素雰囲気下で、２－クロロベンゾニトリル２７．５ｇ（０．２モル）、モノクロロベンゼン２６．０ｇ及び５０重量％テトラ－ｎ－ブチルアンモニウムブロマイド水溶液０．５ｇを仕込み、３０重量％メタンチオールのナトリウム塩水溶液５１．４ｇ（０．２２モル）を、７０～７５℃で５時間を要して滴下し、滴下終了後、さらに同温度で１０時間反応させた。
　反応終了後、反応液を室温まで冷却し、溶媒を留去した後、減圧蒸留して１３９～１４０℃／９３１Ｐａの留分を取得して２－（メチルチオ）ベンゾニトリル２９．２ｇ（０．１９６モル）を得た。２－クロロベンゾニトリルに対する収率は９８％であった。
　（iii）１，２－ベンズイソチアゾール－３－オンの合成工程
　攪拌機、温度計および冷却器を備え付けた０．５Ｌ容の四つ口フラスコに、上記（ii）項で得られた２－（メチルチオ）ベンゾニトリル２９．８ｇ（０．２モル）、モノクロロベンゼン４６．０ｇおよび３５重量％塩酸６．７ｇ（塩酸０．０６モル、水０．２４モル）を仕込み、攪拌しながら塩素１５．６ｇ（０．２２モル）を４５～５０℃で２時間を要して吹き込み、さらに６５～７０℃に加熱して１時間反応させた。反応終了後、同温度で２０重量％水酸化ナトリウム水溶液４１．０ｇを添加し、室温まで冷却した。
　析出した結晶を濾別し、モノクロロベンゼンで洗浄、乾燥して１，２－ベンズイソチアゾール－３－オン２９．６ｇ（０．１９６モル）を得た。２－（メチルチオ）ベンゾニトリルに対する収率は９８％であった。得られた１，２－ベンズイソチアゾール－３－オンの純度は、高速液体クロマトグラフィで測定した結果、９９．５％であった。
　実施例２
　（ｉ）エタンチオールの合成工程
　攪拌機、温度計、冷却器およびガス吹き込み管を備えた５００ｍL四つ口フラスコに、窒素雰囲気下で、２０％硫化水素ナトリウム水溶液２８０ｇ（１．００モル）、クロロベンゼン１００ｇ、及び５０重量％テトラ-ｎ－ブチルアンモニウムブロマイド水溶液３．２ｇを仕込み、３０℃で攪拌した。
　一方、攪拌機、温度計および冷却器を備え付けた３Ｌ容の四つ口フラスコに、２－（エチルチオ）ベンゾニトリル３２６．０ｇ（２．０モル）、モノクロロベンゼン４６０．０ｇおよび３５重量％塩酸６７．０ｇ（塩酸０．６モル、水２．４モル）を仕込み、攪拌しながら塩素１５６．０ｇ（２．２モル）を４５～５０℃で２時間を要して吹き込み、さらに６５～７０℃に加熱して１時間反応させた。この間に発生するガスを、１５％水酸化ナトリウム水溶液に通して塩化水素を除去し、得られたクロロエタンガス６４．５ｇ（１．００モル）を、上記した硫化水素ナトリウムを含む溶液中に吹込み、吹込み後更に３０℃で７時間反応させた。
　反応終了後、水層を分液した。このクロロベンゼン層に２０％水酸化ナトリウム水溶液２００ｇを添加し、攪拌抽出を行なってクロロベンゼン層を分液したところ、エタンチオールのナトリウム塩の水溶液２５７ｇが得られた。ガスクロマトグラフ法により、エタンチオールのナトリウム塩の濃度を定量し、得られたエタンチオールナトリウム塩の重量を算出したところ７４ｇ（０．８８モル）であり、クロロエタンに対する収率は８５％であった。
　（ii）１，２－ベンズイソチアゾール－３－オンの合成工程（ワンポット反応）
　攪拌機、温度計、及び冷却器を備えた５００ｍL四つ口フラスコに、窒素雰囲気下、２－クロロベンゾニトリル２７．５ｇ（０．２モル）、モノクロロベンゼン１００ｇ、及び５０重量％テトラ－ｎ－ブチルアンモニウムブロマイド水溶液２．２５ｇを仕込み、上記（ｉ）項で得られた３０重量％エタンチオールのナトリウム塩水溶液６７．３ｇ（０．２４モル）を攪拌下添加し、還流させながら２時間反応させた。
　反応終了後、４０～５０℃で水層と油層とに分液した。この油層にモノクロロベンゼン１００ｇ、及び水３．６ｇ（０．２モル）を仕込み、攪拌しながら塩化スルフリル２７．０ｇ（０．２モル）を５～１５℃で添加した後、７０～８０℃に加熱し、１時間反応させた。
　反応終了後、反応液を室温まで冷却し、析出した白色結晶をモノクロロベンゼンで洗浄乾燥させ、１，２－ベンズイソチアゾール－３－オン２９．３ｇ（融点１５７～１５８℃）を得た。原料とした２－クロロベンゾニトリルに対する収率は９７％であった。

Claims (6)

  1. 一般式（１）：
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
     （式中、Ｒ1は、水素原子、炭素数１～４のアルキル基、炭素数１～４のアルコキシ基、ニトロ基、カルボキシル基、アルコキシカルボニル基、又はハロゲン原子を示し、Ｒ２は、炭素数１～４のアルキル基を示す。）で表される２－（アルキルチオ）ベンゾニトリル化合物とハロゲン化剤とを、水の存在下において反応させることによる一般式（２）：
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
     （式中、Ｒ1は上記に同じ。）で表される１，２－ベンズイソチアゾール－３－オン化合物の製造方法において、
    副生成物として得られる一般式（３）：Ｒ２Ｘ１（式中、Ｒ２は上記に同じであり、Ｘ１は、ハロゲン原子を示す。）で表されるアルキルハライドを、下記（ｉ）工程及び（ii）工程によって処理して上記一般式（１）で表される２－（アルキルチオ）ベンゾニトリル化合物に変換して、１，２－ベンズイソチアゾール－３－オン化合物の製造原料として再利用すること特徴とする方法：
    （ｉ）一般式（３）：Ｒ２Ｘ１（式中、Ｒ２及びＸ１は上記に同じ。）で表されるアルキルハライドを、硫化水素アルカリ金属塩及び硫化アルカリ金属塩からなる群から選ばれた少なくとも一種の硫化物と反応させて、一般式（４）：Ｒ２ＳＨ（式中、Ｒ２は上記に同じ。）で表されるアルキルチオールとした後、該アルキルチオールのアルカリ金属塩とする工程、
    （ii）上記（ｉ）工程で得たアルキルチオールアルカリ金属塩を一般式（５）：
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
     （式中、Ｒ１は上記に同じであり、Ｘ２はハロゲン原子を示す。）で表される２－ハロベンゾニトリル化合物と反応させて、一般式（１）で表される２－（アルキルチオ）ベンゾニトリル化合物とする工程。
  2. 上記（ｉ）工程の反応を水と相間移動触媒の存在下で行う請求項１に記載の方法。
  3. 上記（ii）工程の反応を水と相間移動触媒の存在下で行う請求項１又は２に記載の方法。
  4. 上記（ｉ）工程で用いる硫化物が硫化水素アルカリ金属塩である請求項１～３のいずれかに記載の方法。
  5. 一般式（１）において、Ｒ1が水素原子であり、Ｒ２がメチル基である請求項１～４のいずれかに記載の方法。
  6. 一般式（３）：Ｒ２Ｘ１（式中、Ｒ２は、炭素数１～４のアルキル基を示し、Ｘ１はハロゲン原子を示す。）で表されるアルキルハライドを、硫化水素アルカリ金属塩及び硫化アルカリ金属塩からなる群から選ばれた少なくとも一種の硫化物と反応させて、一般式（４）：Ｒ２ＳＨ（式中、Ｒ２は上記に同じ。）で表されるアルキルチオールとした後、該アルキルチオールのアルカリ金属塩とし、その後、一般式（５）：
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004
     （式中、Ｒ1は、水素原子、炭素数１～４のアルキル基、炭素数１～４のアルコキシ基、ニトロ基、カルボキシル基、アルコキシカルボニル基、又はハロゲン原子を示し、Ｘ２はハロゲン原子を示す。）で表される２－ハロベンゾニトリル化合物と反応させることを特徴とする、一般式（１）：
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000005
     （式中、Ｒ1は及びＲ２は上記に同じ。）で表される２－（アルキルチオ）ベンゾニトリル化合物の製造方法。
     
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