WO2015106959A1 - Verfahren zur herstellung von n-alkyl-1,2-benzisothiazolin-3-onen - Google Patents

Verfahren zur herstellung von n-alkyl-1,2-benzisothiazolin-3-onen Download PDF

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WO2015106959A1
WO2015106959A1 PCT/EP2015/000033 EP2015000033W WO2015106959A1 WO 2015106959 A1 WO2015106959 A1 WO 2015106959A1 EP 2015000033 W EP2015000033 W EP 2015000033W WO 2015106959 A1 WO2015106959 A1 WO 2015106959A1
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WO
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acid
benzisothiazolin
benzoalkylamide
alkyl
group
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Application number
PCT/EP2015/000033
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English (en)
French (fr)
Inventor
Rüdiger Baum
Original Assignee
Thor Gmbh
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D275/00—Heterocyclic compounds containing 1,2-thiazole or hydrogenated 1,2-thiazole rings
    • C07D275/04—Heterocyclic compounds containing 1,2-thiazole or hydrogenated 1,2-thiazole rings condensed with carbocyclic rings or ring systems

Definitions

  • the invention relates to a process for the preparation of N-alkyl-l, 2-Benzisothiazolin-3-ones according to the general formula
  • R 2 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 or an ester thereof, or a halogen atom
  • R 1 means a straight-chain alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, comprising the reaction of 2- (alkylthio) benzoalkylamide according to the general formula (II):
  • R represents a straight-chain alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, and R and R 2 are as defined above, with a peroxy compound and an acid or a halogenating agent in the presence of water to form a 1,2-benzisothiazolin-3-one, represented by the following formula (I):
  • N-alkyl-1,2-benzisothiazolin-3-ones are biocides used as preservatives in emulsion paints, varnishes, adhesives, cosmetics,
  • CONFIRMATION COPY Detergents, fuels and used in papermaking. For container preservation in paints, preference is given to using N-methyl-1,2-benzisothiazolin-3-one.
  • N-methyl-1,2-benzisothiazolin-3-one preference is given to using N-alkyl-1,2-benzisothiazolin-3-one.
  • N-alkyl-1,2-benzisothiazolin-3-ones can be obtained using thiosalicylic acid as starting material and sodium hydroxide in the final cyclization step.
  • thiosalicylic acid as starting material
  • sodium hydroxide sodium hydroxide
  • German Offenlegungsschrift DE 3 500 577 requires the use of expensive or complicated to produce thiosalicylic acid as a starting material and is not satisfactory for industrial application.
  • the object of the present invention is to provide a simple and economical A process for the preparation of N-alkyl-l, 2-benzisothiazolin-3-ones on an industrial scale, wherein the use of starting materials which are expensive and / or dangerous to handle, is largely dispensed with.
  • This object is achieved by a process for the preparation of N-alkyl-1,2-
  • R 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 or an ester thereof, or a halogen atom
  • R 1 represents a straight-chain alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, comprising the reaction of 2- (Alkylthio) benzoalkylamide according to the general formula (II)
  • R represents an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, and R and R are as defined above, with a peroxy compound and an acid, or a halogenating agent in the presence of water to form a 1,2-benzisothiazolin-3-one represented by the following formula (I):
  • R 1 and R 2 are as defined above.
  • N-alkyl-1,2-benzisothiazol-3-ones preferably N-methyl-1,2-benzisothiazolin-3-one and n-butyl-1,2-benzisothiazolin-3-one, can therefore be prepared with the aid of the process according to the invention obtained in high yield in an economical process.
  • the present invention relates, in one embodiment, to a process for the preparation of N-alkyl-1,2-benzisothiazolin-3-ones in which a 2- (alkylthio) benzoalkylamide represented by the general formula (II) is reacted with a peroxy compound Formation of a 2- (alkylsulfoxy) benzoalkylamide represented by the general formula (III), followed by reacting the 2- (alkylsulfoxy) benzoalkylamide with an acid to form the N-alkyl-1,2-benzisothiazolin-3-one is implemented.
  • a 2- (alkylthio) benzoalkylamide represented by the general formula (II) is reacted with a peroxy compound Formation of a 2- (alkylsulfoxy) benzoalkylamide represented by the general formula (III), followed by reacting the 2- (alkylsulfoxy) benzoalkylamide with an acid to form the N-alkyl-1,2-benzisothi
  • R 1 in the general formulas (I), (II) and (III) represents a straight-chain alkyl group having 1 to 6 carbon atoms.
  • alkyl groups represented by R 1 are methyl, ethyl, n-propyl and n-butyl groups, with methyl and n-butyl groups being preferred.
  • R 2 in the general formulas (I), (II) and (III) 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 the like halogen atom.
  • alkyl groups represented by R 2 are methyl, ethyl, n-propyl, isopropyl, n-butyl, isobutyl, sec-butyl and tert-butyl groups.
  • Alkoxy groups represented by R 2 are, for example, methoxy, ethoxy, propoxy and butoxy groups.
  • esters of carboxyl groups represented by R 2 are methoxycarbonyl, ethoxycarbonyl, propoxycarbonyl and butoxycarbonyl, halogen atoms represented by R are, for example, a chlorine atom and a bromine atom.
  • Preferred examples of R 2 include a hydrogen atom, a methyl group, an ethyl group, a tert-butyl group, methoxy group, methoxycarbonyl group, ethoxycarbonyl group, propoxycarbonyl group, chlorine atom and nitro group.
  • R 3 in the general formulas (I), (II) and (III) is an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms.
  • alkyl groups represented by R 3 are methyl, ethyl, n-propyl, isopropyl, n-butyl, isobutyl, sec-butyl, tert-butyl groups, with methyl, ethyl, n-propyl and tert-butyl groups are preferred, and methyl groups are particularly preferred.
  • Methods for preparing the 2- (alkylthio) benzoalkylamide represented by the general formula (II) are known to those skilled in the art.
  • 2- (alkylthio) benzoalkylamides represented by the general formula (II) include: 2- (methylthio) benzomethylamide, 2- (ethylthio) benzomethylamide, 2- (n-propylthio) benzomethylamide, 2- (methylthio) benzo ( n-butyl) amide, 2- (ethylthio) benzo (n-butyl) amide and 2- (n-propylthio) benzo (n-butyl) amide, since these compounds are readily available and as end products N-alkyl-l, 2-Benzisothiazolin-3-ones with high biocidal efficacy.
  • a 2- (alkylthio) benzoalkylamide using at least one peroxo compound a 2- (alkylsulfoxy) benzoalkylamide is prepared.
  • peroxo compounds are understood as meaning those compounds in which a group -O- has been replaced by the group -OO-.
  • the simplest and most preferred member of this group is hydrogen peroxide (H2O2).
  • Further representatives of the peroxo compounds are the metal peroxides, in particular the alkali and alkaline earth peroxides, such as sodium peroxide and potassium peroxide; the peroxohydrates, ie the hydrogen peroxide addition compounds to borates, carbonates, urea and phosphates, such as sodium borate peroxohydrate (also known as Sodium perborate), sodium carbonate peroxohydrate (also known as sodium percarbonate), urea peroxohydrate and phosphate peroxohydrate; Peroxo acids such as peroxobenzoic acid, meta-chloroperoxobenzoic acid, peroxophosphoric acid and peroxosulfuric acid.
  • peroxo compounds also organic peracids, such as peracetic acid, performic acid or perpropionic acid are also to be detected, which are commonly referred to as peroxy compounds.
  • alkyl hydroperoxides such as tert-butyl hydroperoxide should be understood as peroxo compound.
  • the 2- (alkylthio) benzoalkylamide is preferably mixed with the oxidizing agent in a carboxylic acid such as acetic acid, formic acid, maleic acid, benzoic acid, meta-chlorobenzoic acid, adipic acid, Oleic acid, butyric acid, citric acid and acrylic acid, more preferably dissolved in acetic acid and formic acid.
  • a carboxylic acid such as acetic acid, formic acid, maleic acid, benzoic acid, meta-chlorobenzoic acid, adipic acid, Oleic acid, butyric acid, citric acid and acrylic acid, more preferably dissolved in acetic acid and formic acid.
  • sulfuric acid may be added in catalytic amounts.
  • other suitable acids can be used.
  • peracids can also be used directly as oxidizing agents, but it is often easier to prepare them in situ.
  • the peroxo compound is selected from the group consisting of peracetic acid, performic acid, sodium peroxide, potassium peroxide and hydrogen peroxide, with peracetic acid, performic acid and hydrogen peroxide being particularly preferred from an economic point of view.
  • the peroxo compound used is hydrogen peroxide.
  • the "one peroxo compound” may according to the present invention be both a peroxo compound in pure form and a mixture of several peroxo compounds as defined above.
  • hydrogen peroxide is used as the preferred peroxo compound, this is used in the form of a hydrogen peroxide solution in accordance with a general embodiment of the invention.
  • concentration of peroxide solution is not is critical, this is chosen so that as little as possible water is introduced into the reaction medium.
  • an as-anhydrous oxidizing agent i. with the lowest possible water content used.
  • the use of such an oxidizing agent makes it possible to add the amount of water optionally necessary for the further reaction of the 2- (alkylsulfoxy) benzoalkylamide to the N-alkyl-1,2-benzisothiazolin-3-one in such a way that the formation of by-products is further minimized, whereby the N-alkyl-1,2-benzisothiazolin-3-o can be prepared in even higher yield.
  • the peroxo compound is normally used in an amount of 0.8 to 1.6 moles, preferably 1.0 to 1.4 moles, per mole of 2- (alkylthio) benzoalkylamide.
  • amount of the peroxy compound is less than 0.8 mol of the 2- (alkylthio) benzoalkylamide, there is a tendency to increase the amount of unreacted 2- (alkylthio) benzoalkylamide.
  • amount of the peroxo compound used exceeds 1.6 moles, side reactions occur and the yield of 2- (alkylsulfoxy) benzoalkylamide, and thus the yield of N-alkyl-1,2-benzisothiazolin-3-one, is markedly reduced.
  • the process for preparing the 2- (alkylsulfoxy) benzoalkylamide is characterized in that the reaction is carried out in a heterogeneous system in the presence of at least one peroxy compound.
  • the reaction of the 2-Alkylthiobenzoalkylamids used as starting material with the peroxo compound is preferably carried out in a two-phase system, since the 2-Alkylthiobenzoalkylamid is insoluble in water.
  • a phase transfer catalyst is added to the solvent system to promote the reaction.
  • Phase transfer catalysts that can be used for this purpose include quaternary ammonium salts such as benzyltriethylammonium bromide, benzyltrimethylammonium chloride,
  • trioctylmethylammonium trioctylmethylammonium
  • quaternary phosphonium salts such as
  • the phase transfer catalyst is selected from the group of quaternary ammonium salts, such as tetra-n-butylammonium bromide, tetra-n-butylammonium hydrogen sulfate and tetra-n-butylammonium chloride.
  • the phase transfer catalyst is tetra-n-butylammonium hydrogen sulfate.
  • the amount of the phase transfer catalyst used is usually 0.005 to 0.5 times, preferably 0.01 to 0.2 times, the weight of the 2-alkylthiobenzoalkylamide.
  • the preparation of the 2- (alkylsulfoxy) benzoalkylamide can be carried out in a solvent according to a preferred embodiment of the invention. According to an alternative embodiment, however, also be carried out without the addition of a solvent only using the components necessary for the preparation (2-Alkylthiobenzoalkylamid, water and oxidizing agent).
  • Solvents used in the process for producing the 2- (alkylsulfoxy) benzoalkylamide are not particularly limited as long as they are inert to the reaction.
  • solvents which can be used in the reaction include hydrocarbons, such as n-hexane, n- Heptane, cyclohexane, methylcyclohexane, benzene, toluene and xylene, and halogenated hydrocarbons such as methylene chloride, 1,2-dichloroethane and chlorobenzene. Particularly preferred within the scope of the invention, the chlorobenzene has been found.
  • the amount of the solvent used is normally 0.1 to 30 times the weight of the 2- (alkylthio) benzoalkylamide.
  • the reaction temperature in the preparation of the 2- (alkylsulfoxy) benzoalkylamide is usually in the range of 0 to 90 ° C, preferably at temperatures below 50 ° C.
  • the reaction time varies with the reaction temperature and the reaction solvent and is usually in the range of 1 to 40 hours.
  • the oxidation of the 2- (alkylthio) benzoalkylamide as described above is carried out in the presence of a catalyst.
  • Suitable catalysts are all catalysts known to those skilled in the art and useful in the oxidation of alkyl thioethers.
  • the catalyst is preferably selected from the group consisting of phosphonic acids, such as phenylphosphonic acid, tungsten and molybdenum catalysts, such as Na 2 W0 4 ; Vanadium catalysts, such as NaV0 3 , NH 4 V0 3 and V 2 0 5 ; H 2 S0 4 and titanium complexes.
  • the catalyst is a phosphonic acid or a mixture of several phosphonic acids, according to a particularly preferred embodiment of the invention, the catalyst is a phenylphosphonic acid.
  • the amount of catalyst used is generally about 0.01 to 10 mol%, preferably about 0.05 to 5 mol%, particularly preferably about 0.1 to 0.5 mol%, based on one mol of 2 - (alkylthio) benzoalkylamid.
  • the 2- (alkylsulfoxy) benzoalkylamide prepared in the first process step can be further reacted with or without prior treatment in the second process step to give the N-alkyl-1,2-benzisothiazolin-3-one.
  • the 2- (alkylsulfoxy) benzoalkylamide is further reacted to the N-alkyl-1,2-benzisothiazol-3-one without further treatment.
  • the N-alkyl-1,2-benzisothiazolin-3-one is then prepared starting from a 2- (alkylsulfoxy) benzoalkylamide prepared as described above using at least one acid :
  • acids which can be used in this process step include all strong acids known to the person skilled in the art.
  • the acids can be used both in pure form and in the form of their mixtures. Preferably, the acids are used in pure form.
  • Suitable acids are hydrochloric acid, hydrobromic acid, hydriodic acid, sulfuric acid, nitric acid, chromic acid, methanesulfonic acid,
  • Trifluoromethanesulfonic acid Trifluoromethanesulfonic acid, trichloroacetic acid, dichloroacetic acid, bromoacetic acid, chloroacetic acid, cyanoacetic acid, 2-chloropropanoic acid, 2-oxobutanoic acid, 2-chlorobutanoic acid, 4-cyanobutanoic acid, perchloric acid and phosphoric acid.
  • hydrochloric acid is used as the acid.
  • acidic ion exchangers may also be used instead of an acid.
  • the acid is usually used in an amount of 0.8 to 3.0 moles, preferably 1.0 to 2.0 moles, per mole of 2- (alkylsulfoxy) benzoalkylamide.
  • the addition of the acid can be carried out in one or more stages. According to a preferred embodiment of the invention, in a first stage 5 to 15%, preferably 10% of the acid, and in a second stage a further 85 to 120%, preferably 100% of the acid is added.
  • 0.05 to 0.15 molar equivalents preferably 0.1 molar equivalents (acid to benzoalkylamide) acid at the beginning of the reaction, and another 0.95 to 1.2 molar equivalents, to 1 , 0 mole equivalents added at a later time, so after addition of the oxidizing agent.
  • Solvents used in the process for producing the N-alkyl-1,2-benzisothiazoline-3-one from the 2- (alkylsulfoxy) benzoalkylamide are not particularly limited as long as they are inert to the reaction.
  • solvents which can be used in the reaction include hydrocarbons, such as Hexane, n-heptane, cyclohexane, methylcyclohexane, benzene, toluene and xylene, and halogenated hydrocarbons such as methylene chloride, 1, 2-dichloroethane, chlorobenzene and dichlorobenzene. Particularly preferred within the scope of the invention, the chlorobenzene has been found.
  • the amount of the solvent used is normally 1 to 30 times the weight of the 2- (alkylsulfoxy) benzoalkylamide.
  • the reaction temperature of the second process step in which the N-alkyl-l, 2-benzisothiazolin-3-one is prepared from 2- (alkylsulfoxy) benzoalkylamide, is usually in the range of 50 to 90 ° C, preferably at temperatures in the range from 70 to 80 ° C.
  • the reaction time varies with the reaction temperature and the reaction solvent and is usually in the range of 1 to 40 hours.
  • the 2- (alkylthio) benzoalkylamide is reacted in a one pot synthesis to the N-alkyl-1,2-benzisothiazolin-3-one.
  • the 2- (alkylthio) benzoalkylamide and the at least one strong acid are introduced, and at temperatures in the range from -10 to 20 ° C., preferably in the range from 0 to 10 ° C., the at least one peroxo compound is added, to obtain the N-alkyl-1,2-benzisothiazolin-3-one.
  • the further process parameters such as solvents and amounts used, reference is made to the above statements.
  • the present invention relates to a process for the preparation of processes of N-alkyl-1,2-benzisothiazolin-3-ones according to the general formula (I):
  • R 2 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 or an ester thereof, or a halogen atom
  • R 1 means a straight-chain alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, comprising the reaction of 2- (alkylthio) benzoalkylamide according to the general formula (II):
  • R represents an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, and R and R are as defined above, with a halogenating agent in the presence of water to form a 1,2-benzisothiazolin-3-one represented by the following formula (I):
  • the present invention therefore also encompasses a process for preparing an N-alkyl-1,2-benzisothiazolin-3-one which comprises a 2- (alkylthio) benzoalkylamide represented by the general formula (II) with a halogenating agent in the presence of water is reacted in one step to form the N-alkyl-1,2-benzisothiazolin-3-one.
  • a process for preparing an N-alkyl-1,2-benzisothiazolin-3-one which comprises a 2- (alkylthio) benzoalkylamide represented by the general formula (II) with a halogenating agent in the presence of water is reacted in one step to form the N-alkyl-1,2-benzisothiazolin-3-one.
  • N-alkyl-1,2-benzisothiazol-3-one can be prepared in a simple manner by cyclizing a 2- (alkylthio) benzoalkylamide with a halogenating agent and in the presence of water.
  • the process according to another embodiment of the invention is also characterized by the preparation of an N-alkyl-1,2-benzisothiazol-3-one in a one-pot process by the steps of carrying out a reaction between a 2-halobenzoalkylamide and an alkanethiol Presence of a base in a heterogeneous solvent system containing a water-insoluble solvent to form a 2- (alkylthio) benzoalkylamide, separating the phase containing the 2- (alkylthio) benzoalkylamide from the aqueous phase, reacting the 2- (Alkylthio) benzoalkylamide with a halogenating agent in the presence of water, to form an N-alkyl-l, 2-Benzisothiazols-3-one.
  • the halogenating agent used in the preparation of the N-alkyl-1,2-benzisothiazolin-3-ones is generally selected from the group consisting of chlorine, bromine, sulfuryl chloride and sulfuryl bromide, with chlorine and sulfuryl chloride being preferred. According to a particularly preferred embodiment of the invention, chlorine is used as the halogenating agent.
  • the halogenating agent is usually used in an amount in the range of 0.8 to 3.0 moles, preferably 1.0 to 2.0 moles, per mole of 2- (alkylthio) benzoalkylamide.
  • Water is usually used in the process for forming an N-alkyl-1,2-benzisothiazol-3-one in an amount in the range of 0.8 to 5.0 moles, preferably 1.0 to 3.0 moles per mole. (Alkylthio) benzoalkylamide added. When the amount of water is less than 0.8 mol or more than 5.0 mol, side reactions occur, resulting in a reduction in the yield of N-alkyl-1,2-benzisothiazol-3-one.
  • Solvents used in the process for producing N-alkyl-1,2-benzisothiazolin-3-ones are not particularly limited as long as they are inert to the reaction.
  • solvents usable in the reaction include hydrocarbons such as n-hexane, n-heptane, cyclohexane, methylcyclohexane, benzene, toluene and xylene; and halogenated hydrocarbons, such as methylene chloride, 1, 2-dichloroethane and chlorobenzene.
  • the amount of solvent used is usually one to thirty times the weight of the 2- (alkylthio) benzoalkylamide.
  • the reaction temperature of the process is usually in the range of 50 to 90 ° C, preferably in the range of 70 to 80 ° C.
  • the reaction time varies with the reaction temperature and the reaction solvent, and is usually in the range of 1 to 40 hours.
  • Isolation of the N-alkyl-1,2-benzisothiazolin-3-one from the reaction mixture obtained by the above process can be carried out by conventional separation methods such as extraction, filtration and distillation.
  • Examples of preferred N-alkyl-1,2-benzisothiazolin-3-ones represented by the general formula (I) which can be obtained by the process of the present invention include N-methyl-1,2-benzisothiazolin-3-one or the n-butyl-1,2-benzisothiazolin-3-one.
  • the following examples serve to further illustrate the present invention:
  • the entire batch was diluted with 90 g of chlorobenzene and cooled to 5 ° C. Within 30 min, 25.9 g (0.22 mol) of 31% hydrochloric acid were added dropwise with cooling at 5 to 10 ° C and stirred for a further 30 min at this temperature. The mixture was then heated to 75 to 80 ° C and stirred for 2 h at this temperature.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von N-Alkyl-l,2-Benzisothiazolin-3- onen gemäß der allgemeinen Formel (I), wobei R2 ein Wasserstoffatom, eine Alkylgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, eine Alkoxygruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, eine Nitrogruppe oder ein Ester davon, oder ein Halogenatom bedeutet, und R1 eine geradkettige Alkylgruppe mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen bedeutet, umfassend die Umsetzung von 2-(Alkylthio)benzoalkylamid gemäß der allgemeinen Formel (II), worin R3 eine geradkettige Alkylgruppe mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen bedeutet, und R1 und R2 wie vorstehend definiert sind, mit einer Peroxoverbindung und einer Säure oder einem Halogenierungsmittel in Anwesenheit von Wasser.

Description

Verfahren zur Herstellung von N-Alkyl-l,2-Benzisothiazolin-3-onen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von N-Alkyl-l,2-Benzisothiazolin-3- onen gemäß der allgemeinen Formel
Figure imgf000002_0001
(I)
wobei R2 ein Wasserstoffatom, eine Alkylgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, eine Alkoxygruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, eine Nitrogruppe oder ein Ester davon, oder ein Halogenatom bedeutet, und R1 eine geradkettige Alkylgruppe mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen bedeutet, umfassend die Umsetzung von 2-(Alkylthio)benzoalkylamid gemäß der allgemeinen Formel (II):
Figure imgf000002_0002
(Π)
worin R eine geradkettige Alkylgruppe mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen bedeutet, und R und R2 wie vorstehend definiert sind, mit einer Peroxo Verbindung und einer Säure oder einem Halogenierungsmittel in Anwesenheit von Wasser unter Bildung eines 1,2- Benziso thiazolin-3-ons, dargestellt durch die folgende Formel (I):
Figure imgf000002_0003
(I)
worin R1 und R2 wie vorstehend definiert sind. Bei N-Alkyl-l,2-Benzisothiazolin-3-onen handelt es sich um Biozide, die als Konservierungsmittel in Dispersionsfarben, Lacken, Klebstoffen, Kosmetika,
BESTÄTIGUNGSKOPIE Waschmitteln, Treibstoffen und in der Papierherstellung eingesetzt werden. Zur Gebindekonservierung in Farben wird dabei bevorzugt das N-Methyl-1 ,2- Benzisothiazolin-3-οη eingesetzt. Aus dem Stand der Technik sind verschiedenartige Verfahren für die Herstellung von N- Alkyl-1 ,2-Benzisothiazolin-3-onen bekannt:
In der japanischen Druckschrift von Uchida et al., The Thermal Decomposition of N, O- Diacyl-Nt-butylhydroxylamines. III. Novel Routes to 2-Substituted 1 , 2-Benzisothiazol-3- (2H)-ones (Bull. Chem. Soc. Japan, 55, 1 183-1 187 (1982)) wird ein Verfahren zur Herstellung von N-Alkyl-l,2-Benzisothiazolin-3-onen offenbart, in dessen Rahmen 2- (Methylthio)benzamid aus 2-(Methylthio)-benzoylchlorid hergestellt wird, mit Periodsäure zu 2-(Methylsulfinyl)benzamid oxidiert wird, und daraufhin in Gegenwart von Thionylchlorid cyclisiert wird, um das N-Alkyl-l ,2-Benzisothiazolin-3-on zu erhalten.
Gemäß der Offenbarung der deutschen Offenlegungsschrift DE 3 500 577 (1986) lassen sich N-Alkyl-l ,2-Benzisothiazolin-3-one unter Verwendung von Thiosalicylsäure als Ausgangsmaterial und Natriumhydroxid im finalen Cyclisierungsschritt erhalten. Die oben geschilderten, aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren zur Herstellung von N-Alkyl-l,2-Benzisothiazolin-3-onen, beziehungsweise von Derivaten dieser Verbindungen weisen jedoch eine Reihe von Nachteilen auf:
So wird in dem Verfahren von Uchida et al. das 2-(Methylthio)benzoylchlorid als Ausgangsmaterial eingesetzt, welches aufwändig in der Herstellung ist, und eine geringe Stabilität aufweist. Ferner erfordert dieses Verfahren den Umgang mit Periodsäure und Thionylchlorid, die gefährlich in der Handhabung sind.
Das in der deutschen Offenlegungsschrift DE 3 500 577 offenbarte Verfahren erfordert die Verwendung von teurer bzw. aufwändig herzustellender Thiosalicylsäure als Ausgangsmaterial und ist für die industrielle Anwendung nicht zufriedenstellend.
Im Lichte des vorstehend diskutierten Stands der Technik liegt die Aufgabe der vorliegenden Erfindung in der Bereitstellung eines einfachen und wirtschaftlichen Verfahrens zur Herstellung von N-Alkyl-l,2-Benzisothiazolin-3-onen in industriellem Maßstab, wobei auf die die Verwendung von Ausgangsmaterialien, die kostspielig und/oder gefährlich in der Handhabung sind, weitgehend verzichtet wird. Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren zur Herstellung von N-Alkyl-1,2-
Benzisothiazolin-3-onen gemäß der allgemeinen Formel (I):
Figure imgf000004_0001
(I)
wobei R ein Wasserstoffatom, eine Alkylgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, eine Alkoxygruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, eine Nitrogruppe oder ein Ester davon, oder ein Halogenatom bedeutet, und R1 eine geradkettige Alkylgruppe mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen bedeutet, umfassend die Umsetzung von 2-(Alkylthio)benzoalkylamid gemäß der allgemeinen Formel (II)
Figure imgf000004_0002
(II)
worin R eine Alkylgruppe mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen bedeutet, und R und R wie vorstehend definiert sind, mit einer Peroxo Verbindung und einer Säure, oder einem Halogenierungsmittel in Anwesenheit von Wasser unter Bildung eines 1,2- Benzisothiazolin-3-ons, dargestellt durch die folgende Formel (I):
Figure imgf000004_0003
(I)
worin R 1 und R 2 wie vorstehend definiert sind.
Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens lassen sich somit N-Alkyl-1,2- Benzisothiazol-3-one, bevorzugt N-Methyl-l,2-Benzisothiazolin-3-on und n-Butyl-1,2- Benzisothiazolin-3-οη in hoher Ausbeute in einem wirtschaftlichen Verfahren erhalten. Die vorliegende Erfindung betrifft gemäß einer Ausführungsform ein Verfahren zur Herstellung von N-Alkyl-l,2-Benzisothiazolin-3-onen, bei dem ein 2- (Alkylthio)benzoalkylamid, dargestellt durch die allgemeine Formel (II), mit einer Peroxo Verbindung unter Bildung eines 2-(Alkylsulfoxy)benzoalkylamids, dargestellt durch die allgemeine Formel (III), umgesetzt wird, und daran anschließend das 2- (Alkylsulfoxy)benzoalkylamid mit einer Säure unter Bildung des N-Alkyl-1,2- Benzisothiazolin-3-ons umgesetzt wird.
Figure imgf000005_0001
II III I
Die erfindungsgemäße Verfahrensweise ist dadurch gekennzeichnet, dass ein N-Alkyl-1,2- Benzisothiazolin-3-οη auf einfache Art und Weise und in hoher Ausbeute hergestellt werden kann. R1 steht in den allgemeinen Formeln (I), (II) und (III) für eine geradkettige Alkylgruppe mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen. Beispiele für Alkylgruppen, die durch R1 dargestellt werden, sind Methyl-, Ethyl-, n-Propyl- und n-Butylgruppen, wobei Methyl- und n- Butylgruppen bevorzugt sind. R2 steht in den allgemeinen Formeln (I), (II) und (III) für ein Wasserstoffatom, eine Alkylgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, eine Alkoxygruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, eine Nitrogruppe, eine Carboxylgruppe oder einen Ester davon, oder ein Halogenatom. Beispiele für Alkylgruppen, die durch R2 dargestellt werden, sind Methyl-, Ethyl-, n-Propyl-, Isopropyl-, n-Butyl-, Isobutyl-, sek-Butyl- und tert- Butylgruppen. Alkoxygruppen, die durch R2 dargestellt werden, sind beispielsweise Methoxy-, Ethoxy-, Propoxy- und Butoxygruppen. Beispiele für Ester von Carboxylgruppen, die durch R2 dargestellt werden, sind Methoxycarbonyl, Ethoxycarbonyl, Propoxycarbonyl und Butoxycarbonyl, Halogenatome, die durch R dargestellt werden, sind beispielsweise ein Chloratom und ein Bromatom. Bevorzugte Beispiele für R2 umfassen ein Wasserstoffatom, eine Methylgruppe, eine Ethylgruppe, eine tert-Butylgruppe, eine Methoxygruppe, eine Methoxycarbonylgruppe, eine Ethoxycarbonylgruppe, eine Propoxycarbonylgruppe, ein Chloratom und eine Nitrogruppe.
R3 steht in den allgemeinen Formeln (I), (II) und (III) für eine Alkylgruppe mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen. Beispiele für Alkylgruppen, die durch R3 dargestellt werden, sind Methyl-, Ethyl-, n-Propyl-, Isopropyl-, n-Butyl-, Isobutyl-, sec-Butyl-, tert-Butylgruppen, wobei Methyl-, Ethyl-, n-Propyl- und tert-Butylgruppen bevorzugt sind, und Methylgruppen besonders bevorzugt sind. Verfahren zur Herstellung des 2- (Alkylthio)benzoalkylamides, dargestellt durch die allgemeine Formel (II), sind den Fachleuten bekannt.
Bevorzugte Beispiele für 2-(Alkylthio)benzoalkylamide, dargestellt durch die allgemeine Formel (II) umfassen: 2-(Methylthio)benzomethylamid, 2-(Ethylthio)benzomethylamid, 2- (n-Propylthio)benzomethylamid, 2-(Methylthio)benzo(n-butyl)amid, 2-(Ethylthio)benzo(n- butyl)amid und 2-(n-Propylthio)benzo(n-butyl)amid bevorzugt, da diese Verbindungen leicht verfügbar sind und als Endprodukte N-Alkyl-l,2-Benzisothiazolin-3-one mit hoher biozider Wirksamkeit liefern.
Nun folgend wird das erfindungsgemäße Verfahren beschrieben, wobei N-Alkyl-1,2- Benzisothiazolin-3-one, ausgehend von einem 2-(Alkylthio)benzoalkylamid unter Verwendung wenigstens einer Peroxoverbindung und anschließender säureinduzierter Zyklisierung erhalten werden:
In einem ersten Verfahrensschritt wird dabei ausgehend von einem 2- (Alkylthio)benzoalkylamid unter Verwendung wenigstes einer Peroxoverbindung ein 2- (Alkylsulfoxy) benzoalkylamid hergestellt.
Unter Peroxoverbindungen versteht man im Rahmen der vorliegenden Erfindung solche Verbindungen, in denen eine Gruppe -O- durch die Gruppe -O-O- ersetzt ist. Der einfachste und bevorzugte Vertreter dieser Gruppe ist das Wasserstoffperoxid (H2O2). Weitere Vertreter der Peroxoverbindungen sind die Metallperoxide, insbesondere die Alkali- und Erdalkali-Peroxide, wie Natriumperoxid und Kaliumperoxid; die Peroxohydrate, d.h. die Wasserstoffperoxid-Anlagerungsverbindungen an Borate, Carbonate, Harnstoff und Phosphate, wie Natriumborat-Peroxohydrat (auch als Natriumperborat bekannt), Natriumcarbonat-Peroxohydrat (auch als Natriumpercarbonat bekannt), Harnstoff-Peroxohydrat und Phosphat-Peroxohydrat; Peroxosäuren, wie Peroxobenzoesäure, meta-Chlorperoxobenzoesäure, Peroxophosphorsäure und Peroxoschwefelsäure. Durch den Begriff "Peroxoverbindungen" sollen ferner auch organische Persäuren, wie Peressigsäure, Perameisensäure bzw. Perpropionsäure mit erfasst werden, die gewöhnlich als Peroxyverbindungen bezeichnet werden. Weiterhin sollen auch Alkylhydroperoxide, wie tert-Butylhydroperoxid als Peroxoverbindung verstanden werden. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird bei der Herstellung des 2- (Alkylsulfoxy)benzoalkylamids das 2-(Alkylthio)benzoalkylamid vorzugsweise vor der Mischung mit dem Oxidationsmittel in einer Carbonsäure wie beispielsweise Essigsäure, Ameisensäure, Maleinsäure, Benzoesäure, meta-Chlorbenzoesäure, Adipinsäure, Ölsäure, Buttersäure, Zitronensäure und Acrylsäure, besonders bevorzugt in Essigsäure und Ameisensäure gelöst. Um die Gleichgewichtseinstellung zu beschleunigen, kann in katalytischen Mengen Schwefelsäure dazugegeben werden. Neben der Schwefelsäure können auch andere geeignete Säuren verwendet werden. Alternativ können Persäuren auch direkt als Oxidationsmittel verwendet werden, einfacher ist jedoch häufig deren in situ Herstellung.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Peroxoverbindung ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Peressigsäure, Perameisensäure, Natriumperoxid, Kaliumperoxid und Wasserstoffperoxid, wobei Peressigsäure, Perameisensäure und Wasserstoffperoxid unter wirtschaftlichen Gesichtspunkten besonders bevorzugt sind. Gemäß einer am meisten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird als Peroxoverbindung Wasserstoffperoxid verwendet.
Bei der„einen Peroxoverbindung" kann es sich gemäß der vorliegenden Erfindung sowohl um eine Peroxoverbindung in reiner Form als auch um ein Gemisch mehrerer Peroxoverbindungen gemäß der vorstehenden Definition handeln.
Wird als bevorzugte Peroxoverbindung Wasserstoffperoxid eingesetzt, so wird dies gemäß einer allgemeinen Ausführungsform der Erfindung in Form einer Wasserstoffperoxidlösung eingesetzt. Obwohl die Konzentration der Peroxidlösung nicht kritisch ist, wird diese so gewählt, dass man möglichst wenig Wasser in das Reaktionsmedium einbringt. Im Allgemeinen verwendet man eine wässrige Wasserstoffperoxidlösung mit mindestens 20 Gew.-% H2O2, vorzugsweise eine solche mit 50 Gew.-%.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird im Rahmen der Herstellung des 2- (Alkylsulfoxy)benzoalkylamids ausgehend von dem 2-(Alkylthio)benzoalkylamid ein möglichst wasserfreies Oxidationsmittel, d.h. mit einem möglichst geringem Wassergehalt, eingesetzt. Die Verwendung eines solchen Oxidationsmittels ermöglicht es, die zur Weiterreaktion des 2-(Alkylsulfoxy)benzoalkylamids zu dem N-Alkyl-1,2- Benzisothiazolin-3-οη gegebenenfalls notwendige Menge an Wasser so hinzuzugeben, dass die Bildung von Nebenprodukten weiter minimiert wird, wodurch das N-Alkyl-1,2- Benzisothiazolin-3-οη in noch höherer Ausbeute hergestellt werden kann. Die Peroxo Verbindung wird normalerweise in einer Menge von 0,8 bis 1,6 Mol, vorzugsweise 1,0 bis 1,4 Mol, pro Mol 2-(Alkylthio)benzoalkylamid, verwendet. Wenn die Menge der Peroxo Verbindung weniger als 0,8 Mol des 2-(Alkylthio)benzoalkylamids beträgt, besteht die Tendenz zu einem Anwachsen der Menge an nicht umgesetztem 2- (Alkylthio)benzoalkylamid. Wenn andererseits die Menge an verwendeter Peroxoverbindung 1 ,6 Mol übersteigt, treten Nebenreaktionen auf und die Ausbeute an 2- (Alkylsulfoxy)benzoalkylamid, und somit die Ausbeute an N-Alkyl-l,2-Benzisothiazolin- 3-on, wird deutlich verringert.
Das Verfahren zur Herstellung des 2-(Alkylsulfoxy)benzoalkylamids ist dadurch gekennzeichnet, dass die Reaktion in einem heterogenen System in Anwesenheit wenigstens einer Peroxoverbindung durchgeführt wird. Die Reaktion des als Edukt verwendeten 2-Alkylthiobenzoalkylamids mit der Peroxoverbindung wird bevorzugt in einem Zweiphasen-System durchgeführt, da das 2-Alkylthiobenzoalkylamid in Wasser unlöslich ist. In diesem Falle wird vorzugsweise ein Phasentransfer-Katalysator zu dem Lösungsmittelsystem zugesetzt, um die Reaktion zu fördern. Phasentransfer-Katalysatoren, die für diesen Zweck verwendet werden können, umfassen quaternäre Ammoniumsalze, wie Benzyltriethylammoniumbromid, Benzyltrimethylammoniumchlorid,
Hexadecyltriethylammoniumbromid, Hexadecyltrimethylammoniumchlorid, Dodecyltrimethylammoniumchlorid, Octyltriethylammoniumbromid, Tetra-n- butylammoniumbromid, Tetra-n-butylammoniumchlorid, Tetra-n- butylammoniumhydrogensulfat, Tetraethylammoniumchlorid und
Trioctylmethylammoniumchlorid; quaternäre Phosphoniumsalze, wie
Hexadecyltriethylphosphoniumbromid, Hexadecyltributylphosphoniumchlorid, Tetra-n- butylphosphoniumbromid, Tetra-n-butylphosphoniumchlorid, Trioctylethylphosphoniumbromid und Tetraphenylphosphoniumbromid; und Kronenether wie 18-Crown-6, Dibenzo-18-crown-6 und Dicyclohexyl-18-crown-6.
Gemäß einer bevorzugten Ausfuhrungsform der Erfindung ist der Phasentransfer- Katalysator ausgewählt aus der Gruppe der quaternären Ammoniumsalze, wie Tetra-n- butylammoniumbromid, Tetra-n-butylammoniumhydrogensulfat und Tetra-n- butylammoniumchlorid. Gemäß einer besonders bevorzugten Ausfuhrungsform der Erfindung ist der Phasentransfer-Katalysator Tetra-n-butylammoniumhydrogensulfat. Im Falle der Verwendung eines Phasentransfer- Katalysators liegt die verwendete Menge des Phasentransfer-Katalysators normalerweise beim 0,005- bis 0,5-fachen, bevorzugt beim 0,01- bis 0,2-fachen des Gewichts des 2-Alkylthiobenzoalkylamids. Wenn die Menge des verwendeten Phasentransfer-Katalysators weniger als das 0,005-fache des Gewichts des 2-Alkylthiobenzoalkylamids beträgt, kann ein entsprechender katalytischer Effekt nicht erzielt werden. Selbst wenn die Menge des Phasentransfer-Katalysators, die verwendet wird, das 0,5-fache des Gewichts des verwendeten 2-Alkylthiobenzoalkylamids überschreitet, kann kein zusätzlicher Effekt erwartet werden und daher ist dies aus wirtschaftlichen Gründen nicht vorteilhaft. Die Herstellung des 2-(Alkylsulfoxy)benzoalkylamids kann gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung in einem Lösungsmittel durchgeführt werden. Gemäß einer alternativen Ausführungsform jedoch auch ohne Zusatz eines Lösemittels nur unter Verwendung der zur Herstellung notwendigen Komponenten (2-Alkylthiobenzoalkylamid, Wasser und Oxidationsmittel) erfolgen.
Lösungsmittel, die bei dem Verfahren zur Herstellung des 2- (Alkylsulfoxy)benzoalkylamids verwendet werden, unterliegen keiner speziellen Beschränkung, solange sie gegenüber der Reaktion inert sind. Beispiele für bei der Reaktion verwendbaren Lösungsmittel umfassen Kohlenwasserstoffe, wie n-Hexan, n- Heptan, Cyclohexan, Methylcyclohexan, Benzol, Toluol und Xylol, sowie halogenierte Kohlenwasserstoffe, wie Methylenchlorid, 1,2-Dichlorethan und Chlorbenzol. Als besonders bevorzugt hat sich im Rahmen der Erfindung das Chlorbenzol erwiesen. Die Menge des verwendeten Lösungsmittels liegt normalerweise beim 0,1- bis 30-fachen des Gewichts des 2-(Alkylthio)benzoalkylamids.
Die Reaktionstemperatur liegt bei der Herstellung des 2-(Alkylsulfoxy)benzoalkylamids normalerweise im Bereich von 0 bis 90°C, vorzugsweise bei Temperaturen unter 50°C. Die Reaktionszeit variiert mit der Reaktionstemperatur und dem Reaktionslösungsmittel und liegt normalerweise im Bereich zwischen 1 und 40 Stunden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die Oxidation des wie vorstehend beschriebenen 2-(Alkylthio)benzoalkylamids in Anwesenheit eines Katalysators durchgeführt. Als Katalysator kommen dabei alle dem Fachmann bekannten, bei der Oxidation von Alkylthioethern einsetzbaren Katalysatoren in Frage. Der Katalysator ist dabei bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Phosphonsäuren, wie Phenylphosphonsäure, Wolfram- und Molybdänkatalysatoren, wie Na2W04; Vanadiumkatalysatoren, wie NaV03, NH4V03 und V205; H2S04 und Titankomplexen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Katalysator eine Phosphonsäure oder eine Mischung mehrerer Phosphonsäuren, gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Katalysator eine Phenylphosphonsäure.
Die Menge an eingesetztem Katalysator beträgt allgemein etwa 0,01 bis 10 Mol.-%, bevorzugt etwa 0,05 bis 5 Mol.-%, besonders bevorzugt etwa 0,1 bis 0,5 Mol.-%, bezogen auf ein Mol 2-(Alkylthio)benzoalkylamid.
Das in dem ersten Verfahrensschritt hergestellte 2-(Alkylsulfoxy)benzoalkylamid kann mit oder ohne vorherige Aufbereitung in dem zweiten Verfahrensschritt weiter zu dem N- Alkyl-l,2-Benzisothiazolin-3-on umgesetzt werden. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird das 2-(Alkylsulfoxy)benzoalkylamid ohne weitere Aufbereitung weiter zu dem N-Alkyl-l,2-Benzisothiazol-3-on umgesetzt. In dem auf die Herstellung des 2-(Alkylsulfoxy)benzoalkylamids folgenden zweiten Verfahrensschritt wird dann ausgehend von einem wie vorstehend beschrieben hergestellten 2-(Alkylsulfoxy)benzoalkylamid unter Verwendung wenigstens einer Säure das N-Alkyl-l,2-Benzisothiazolin-3-on hergestellt:
Beispiele für die bei diesem Verfahrensschritt verwendbaren Säuren umfassen sämtliche, dem Fachmann bekannten starken Säuren. Die Säuren können sowohl in reiner Form als auch in Form ihrer Gemische eingesetzt werden. Vorzugsweise werden die Säuren in reiner Form eingesetzt.
Als Säure geeignet sind Salzsäure, Bromwasserstoffsäure, Iodwasserstoffsäure, Schwefelsäure, Salpetersäure, Chromsäure, Methansulfonsäure,
Trifluormethansulfonsäure, Trichloressigsäure, Dichloressigsäure, Bromessigsäure, Chloressigsäure, Cyanessigsäure, 2-Chlorpropansäure, 2-Oxobutansäure, 2- Chlorbutansäure, 4-Cyanobutansäure, Perchlorsäure und Phosphorsäure. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird Salzsäure als Säure verwendet. Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung können auch saure Ionentauscher an Stelle einer Säure verwendet werden. Die Säure wird üblicherweise in einer Menge von 0,8 bis 3,0 Mol, vorzugsweise 1,0 bis 2,0 Mol, pro Mol 2-(Alkylsulfoxy)benzoalkylamid, verwendet. Die Zugabe der Säure kann dabei ein- oder auch mehrstufig erfolgen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden in einer ersten Stufe 5 bis 15 %, bevorzugt 10% der Säure, und in einer zweiten Stufe weitere 85 bis 120%, bevorzugt 100% der Säure zugegeben.
So werden gemäß dieser Ausführungsform beispielsweise 0,05 bis 0,15 Mol-Äquivalente, bevorzugt 0,1 Mol-Äquivalente (Säure zu Benzoalkylamid) Säure zu Beginn der Reaktion, und weitere 0,95 bis 1,2 Mol-Äquivalente, bis 1,0 Mol-Äquivalente zu einem späteren Zeitpunkt, also nach Hinzugabe des Oxidationsmittels, hinzugegeben.
Lösungsmittel, die bei dem Verfahren zur Herstellung des N-Alkyl-l,2-Benzisothiazolin-3- ons ausgehend von dem 2-(Alkylsulfoxy)benzoalkylamid verwendet werden, unterliegen keiner speziellen Beschränkung, solange sie gegenüber der Reaktion inert sind. Beispiele für bei der Reaktion verwendbare Lösungsmittel umfassen Kohlenwasserstoffe, wie n- Hexan, n-Heptan, Cyclohexan, Methylcyclohexan, Benzol, Toluol und Xylol, sowie halogenierte Kohlenwasserstoffe, wie Methylenchlorid, 1 ,2-Dichlorethan Chlorbenzol und Dichlorbenzol. Als besonders bevorzugt hat sich im Rahmen der Erfindung das Chlorbenzol erwiesen. Die Menge des verwendeten Lösungsmittels liegt normalerweise beim 1- bis 30-fachen des Gewichts des 2-(Alkylsulfoxy)benzoalkylamids.
Die Reaktionstemperatur des zweiten Verfahrensschritts, in dessen Rahmen das N-Alkyl- l,2-Benzisothiazolin-3-on ausgehend von 2-(Alkylsulfoxy)benzoalkylamid hergestellt wird, liegt üblicherweise im Bereich von 50 bis 90°C, vorzugsweise bei Temperaturen im Bereich von 70 bis 80°C. Die Reaktionszeit variiert mit der Reaktionstemperatur und dem Reaktionslösungsmittel und liegt normalerweise im Bereich zwischen 1 und 40 Stunden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird das 2- (Alkylthio)benzoalkylamid in einer one pot Synthese zu dem N-Alkyl-1,2- Benzisothiazolin-3-οη umgesetzt. Gemäß dieser Ausführungsform legt man das 2- (Alkylthio)benzoalkylamid und die wenigstens eine starke Säure vor, und gibt bei Temperaturen im Bereich von -10 bis 20 °C, bevorzugt im Bereich von 0 bis 10 °C die wenigstens eine Peroxo Verbindung zu, um das N-Alkyl-l,2-Benzisothiazolin-3-on zu erhalten. Bezüglich der weiteren Verfahrensparameter, wie Lösemittel und Einsatzmengen, wird auf die vorstehenden Ausführungen verwiesen.
Gemäß einer alternativen Ausführungsform betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von Verfahren von N-Alkyl-l,2-Benzisothiazolin-3-onen gemäß der allgemeinen Formel (I):
Figure imgf000012_0001
(I)
wobei R2 ein Wasserstoffatom, eine Alkylgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, eine Alkoxygruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, eine Nitrogruppe oder ein Ester davon, oder ein Halogenatom bedeutet, und R1 eine geradkettige Alkylgruppe mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen bedeutet, umfassend die Umsetzung von 2-(Alkylthio)benzoalkylamid gemäß der allgemeinen Formel (II):
Figure imgf000013_0001
(Π)
worin R eine Alkylgruppe mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen bedeutet, und R und R wie vorstehend definiert sind, mit einem Halogenierungsmittel in Anwesenheit von Wasser unter Bildung eines l,2-Benzisothiazolin-3-ons, dargestellt durch die folgende Formel (I):
Figure imgf000013_0002
worin R und R wie vorstehend definiert sind.
Die vorliegende Erfindung umfasst daher auch ein Verfahren zur Herstellung eines N- Alkyl-l,2-Benzisothiazolin-3-ons, bei dem ein 2-(Alkylthio)benzoalkylamid, dargestellt durch die allgemeine Formel (II) mit einem Halogenierungsmittel in Anwesenheit von Wasser in einer Stufe unter Bildung des N-Alkyl-l,2-Benzisothiazolin-3-ons umgesetzt wird.
Die erfindungsgemäße Verfahrensweise ist dadurch gekennzeichnet, dass ein N-Alkyl-1,2- Benzisothiazol-3-οη auf einfache Art und Weise durch zyklisieren eines 2- (Alkylthio)benzoalkylamids mit einem Halogenierungsmittel und in Anwesenheit von Wasser hergestellt werden kann.
Das Verfahren ist gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung auch dadurch gekennzeichnet, dass es die Herstellung eines N-Alkyl-l,2-Benzisothiazol-3-ons in einem Eintopfverfahren durch die Stufen der Durchführung einer Reaktion zwischen einem 2- Halogenbenzoalkylamid und einem Alkanthiol in Anwesenheit einer Base in einem heterogenen Lösungsmittelsystem, das ein in Wasser unlösliches Lösungsmittel enthält, unter Bildung eines 2-(Alkylthio)benzoalkylamids, Abtrennen der Phase, die das 2- (Alkylthio)benzoalkylamid enthält, von der wässrigen Phase, Umsetzen des 2- (Alkylthio)benzoalkylamids mit einem Halogenierungsmittel in Anwesenheit von Wasser, unter Bildung eines N-Alkyl-l,2-Benzisothiazols-3-ons.
Das Halogenierungsmittel, das bei der Herstellung der N-Alkyl-l,2-Benzisothiazolin-3-one eingesetzt wird ist allgemein ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Chlor, Brom, Sulfurylchlorid und Sulfurylbromid, wobei Chlor und Sulfurylchlorid bevorzugt sind. Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird als Halogenierungsmittel Chlor eingesetzt. Das Halogenierungsmittel wird üblicherweise in einer Menge im Bereich von 0,8 bis 3,0 Mol, vorzugsweise 1,0 bis 2,0 Mol, pro Mol 2-(Alkylthio)benzoalkylamid, verwendet.
Wasser wird bei dem Verfahren zur Bildung eines N-Alkyl-l,2-Benzisothiazol-3-ons üblicherweise in einer Menge im Bereich von 0,8 bis 5,0 Mol, vorzugsweise 1,0 bis 3,0 Mol pro Mol 2-(Alkylthio)benzoalkylamid zugesetzt. Wenn die Wassermenge weniger als 0,8 Mol oder mehr als 5,0 Mol beträgt, treten Nebenreaktionen auf, die zu einer Verringerung der Ausbeute an N-Alkyl-l,2-Benzisothiazol-3-on führen.
Lösungsmittel, die bei dem Verfahren zur Herstellung von N-Alkyl-l,2-Benzisothiazolin- 3-onen verwendet werden, unterliegen keiner speziellen Beschränkung, solange sie gegenüber der Reaktion inert sind. Beispiele für bei der Reaktion verwendbaren Lösungsmittel umfassen Kohlenwasserstoffe, wie n-Hexan, n-Heptan, Cyclohexan, Methylcyclohexan, Benzol, Toluol und Xylol; und halogenierte Kohlenwasserstoffe, wie Methylenchlorid, 1 ,2-Dichlorethan und Chlorbenzol. Die Menge des verwendeten Lösungsmittels liegt normalerweise beim ein bis dreißigfachen des Gewichts des 2- (Alkylthio)benzoalkylamids.
Die Reaktionstemperatur des Verfahrens liegt üblicherweise im Bereich von 50 bis 90°C, vorzugsweise im Bereich von 70 bis 80°C. Die Reaktionszeit variiert mit der Reaktionstemperatur und dem Reaktionslösungsmittel und liegt üblicherweise im Bereich zwischen 1 und 40 Stunden. Das Isolieren des N-Alkyl-l,2-Benzisothiazolin-3-ons aus dem nach dem vorstehenden Verfahren erhaltenen Reaktionsgemisch kann durch übliche Trennverfahren, wie Extraktion, Filtration und Destillation erfolgen. Beispiele für bevorzugte N-Alkyl-l,2-Benzisothiazolin-3-one, dargestellt durch die allgemeine Formel (I), die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhalten werden können, umfassen das N-Methyl-l,2-Benzisothiazolin-3-on oder das n-Butyl-1,2- Benzisothiazolin-3-οη. Die folgenden Beispiele dienen zur weiteren Veranschaulichung der vorliegenden Erfindung:
Beispiel 1 : Herstellung von N-Methyl-l,2-Benzisothiazolin-3-on (M-BI ) ausgehend von 2-(Methylthio)benzomethylamid
In einen 500 ml Glasreaktor mit Blattrührer werden unter Rühren und Stickstoffspülung 225 g Chlorbenzol, 90,5 g (0,5 mol) 2-(Methylthio)benzomethylamid, 1 g Ameisensäure, 0,165 g Na204W · 2 H20, 0,08 g Phenylphosphonsäure und 0,75 g Tetrabutylammoniumhydrogensulfat vorgelegt, und das Reaktionsgemisch wurde auf 5°C mit Hilfe eines Eisbades abgekühlt.
Daran anschließend wurden 58,9 g (0,5 mol) Salzsäure (31%ig) hinzugegeben und über einen Zeitraum von 3 Stunden 51,0 g (0,525 mol) H202 (35%ig in Wasser) hinzugegeben. Die Temperatur wurde mittels Kühlung bei 5 bis 10°C gehalten.
Daran anschließend wurde das Eisbad entfernt. Über einen Zeitraum von 3 Stunden erwärmte sich die Reaktionsmischung auf Raumtemperatur (22°C).
Unter vermindertem Druck von 670 mbar erwärmte man dann die Reaktionsmischung auf einen Temperaturbereich von etwa 70 bis 80°C für 3 Stunden. Der Ansatz wurde unter Rühren auf Raumtemperatur gekühlt, 2 mal mit 250 ml l%iger Sodalösung im Scheidetrichter gewaschen und getrennt. Die organische Phase wurde bei 20 mbar und max. 90°C eingeengt. Erhalten wurden 75,0 g Produkt mit 96%iger Reinheit, was einer Ausbeute an N-Methyl-l,2-Benzisothiazolin-3-on von 87,3% entspricht. Beispiel 2: Herstellung von N-Methyl-l,2-Benzisothiazolin-3-on (Μ-ΒΓΓ) ausgehend von
2-(Methylthio) benzomethylamid in zweistufiger Fahrweise In einem 200 ml Glasreaktor mit Magnetrührer werden 36,2 g (0,2 mol) 2-(Methylthio) benzomethylamid, 0,066 g Natriumwolframat, 0,032 g Phenylphosphonsäure und 0,3 g tetra Butylammoniumhydrogensulfat vorgelegt und auf 35 °C erwärmt.
Innerhalb von 30 min werden 20,4 g (0,21 mol) Wasserstoffperoxid zugetropft und die Temperatur unter Kühlung bei 32 bis 38 °C gehalten. Es wurde weitere 3 Stunden nachgerührt und anschließend bei 20 mbar und max. 90°C Wasser abdestilliert. Das erhaltene Methylsulfinylbenzomethylamid weist eine Reinheit per GC von 93,2 area% auf.
Der gesamte Ansatz wurde mit 90 g Chlorbenzol verdünnt und auf 5 °C gekühlt. Innerhalb von 30 min wurden 25,9 g (0,22 mol) Salzsäure 31% unter Kühlung bei 5 bis 10 °C zugetropft und weitere 30 min bei dieser Temperatur nachgerührt. Anschließend wurde auf 75 bis 80 °C erwärmt und 2 h bei dieser Temperatur gerührt.
Der Ansatz wurde unter Rühren auf Raumtemperatur gekühlt, 2 mal mit 100 ml l%iger Sodalösung im Scheidetrichter gewaschen und getrennt. Die organische Phase wurde bei 20 mbar und max. 90°C eingeengt. Erhalten wurden 28,7 g Produkt mit 95,3%iger Reinheit, was einer Ausbeute an N-Methyl-l,2-Benzisothiazolin-3-on von 82,9% entspricht.
Beispiel 3: Herstellung von N-Methyl-l,2-Benzisothiazolin-3-on (M-BIT) ausgehend von 2-(Methylthio)benzomethylamid unter Verwendung von Sulfurylchlorid in Anwesenheit von Wasser
In einen 500 ml Vierhalskoben, ausgerüstet mit einem Rührer, Thermometer und Kühler, wurden 36,2 g (0,2 Mol 2-(Methylthio)benzomethylamid, 100 g Monochlorbenzol und 4,32 g (0,24 Mol) Wasser gegeben.
Anschließend wurden 29,7 g (0,22 Mol) Sulfurylchlorid unter Rühren bei einer Temperatur von 5 bis 15°C zugegeben und auf eine Temperatur von 70 bis 80°C erwärmt. Die Reaktion konnte über einen Zeitraum von einer Stunde erfolgen. Der Ansatz wurde unter Rühren auf Raumtemperatur gekühlt, 2 mal mit 100 ml 1 %iger Sodalösung im Scheidetrichter gewaschen und getrennt. Die organische Phase wurde bei 20 mbar und max. 90°C eingeengt. Erhalten wurden 31,0 g Produkt mit 94,0%iger Reinheit, was einer Ausbeute an N-Methyl-l,2-Benzisothiazolin-3-on von 88,3% entspricht.
Beispiel 4: Herstellung von N-Methyl-l,2-Benzisothiazolin-3-on (M-BIT) ausgehend von 2-(Methylthio)benzomethylamid unter Verwendung von Chlor in Anwesenheit von Wasser
In einen 500 ml Vierhalskoben, ausgerüstet mit einem Rührer, Thermometer, Gaseinleitung und Kühler, wurden 36,2 g (0,2 Mol 2-(Methylthio)benzomethylamid, 100 g Monochlorbenzol und 4,32 g (0,24 Mol) Wasser gegeben.
Anschließend wurden 14,2 g (0,2 Mol) Chlor unter Rühren bei einer Temperatur von 5 bis 15°C eingeleitet und auf eine Temperatur von 70 bis 80°C erwärmt. Die Reaktion konnte über einen Zeitraum von einer Stunde erfolgen. Der Ansatz wurde unter Rühren auf Raumtemperatur gekühlt, 2 mal mit 100 ml 1 %iger Sodalösung im Scheidetrichter gewaschen und getrennt. Die organische Phase wurde bei 20 mbar und max. 90°C eingeengt. Erhalten wurden 29,8 g Produkt mit 96,5%iger Reinheit, was einer Ausbeute an N-Methyl-l,2-Benzisothiazolin-3-on von 87,1% entspricht.

Claims

Patentansprüche
Verfahren zur Herstellung von N-Alkyl-l,2-Benzisothiazolin-3-onen gemäß der allgemeinen Formel (I):
Figure imgf000018_0001
(I) wobei R2 ein Wasserstoffatom, eine Alkylgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, eine Alkoxygruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, eine Nitrogruppe oder ein Ester davon, oder ein Halogenatom bedeutet, und R1 eine geradkettige Alkylgruppe mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen bedeutet, umfassend die Umsetzung von 2- (Alkylthio)benzoalkylamid gemäß der allgemeinen Formel (II):
Figure imgf000018_0002
(Π) worin R 3 eine Alkylgruppe mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen bedeutet, und R 1 und R2 wie vorstehend definiert sind, mit einer Peroxoverbindung und einer Säure oder einem Halogenierungsmittel in Anwesenheit von Wasser unter Bildung eines 1,2- Benzisothiazolin-3-ons, dargestellt durch die folgende Formel (I):
Figure imgf000018_0003
(I)
■ 2
wonn R und R" wie vorstehend definiert sind. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die durch die allgemeine Formel (II) dargestellte Verbindung ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus 2- (Methylthio)benzomethylamid, 2-(Ethylthio)benzomethylamid, 2-(n-
Propylthio)benzomethylamid, 2-(Methylthio)benzo(n-butyl)amid, 2-
(Ethylthio)benzo(n-butyl)amid und 2-(n-Propylthio)benzo(n-butyl)amid.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Peroxo Verbindung ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Peressigsäure, Perameisensäure und Wasserstoffperoxid.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Säure ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Salzsäure, Schwefelsäure, Salpetersäure, Methansulfonsäure und Chloressigsäure ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, umfassend die Umsetzung von 2- (Alkylthio)benzoalkylamid gemäß der allgemeinen Formel (II):
Figure imgf000019_0001
(Π) worin R1, R2 und R3 wie vorstehend definiert sind, mit einer Peroxoverbindung unter Bildung eines 2-(Alkylsulfoxy)benzoalkylamids der allgemeinen Formel (III):
Figure imgf000019_0002
worin R1, R2 und R3 wie vorstehend definiert sind, und anschließende Umsetzung des 2-(Alkylsulfoxy)benzoalkylamids mit einer Säure zu dem entsprechenden 1,2- Benzisothiazolin-3-οη gemäß der allgemeinen Formel (I),
Figure imgf000020_0001
(I) worin R 2 und R 1 wie vorstehend definiert sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Umsetzung des 2-(Alkylthio)benzoalkylamids mit der Säure in 2 Schritten vorgenommen wird, wobei in einem ersten Schritt 0,8 bis 3,0 Mol Säure je Mol 2- (Alkylsulfoxy)benzoalkylamid hinzugegeben werden, und in einem zweiten Schritt, nach der Zugabe der Peroxoverbindung, 1,0 bis 2,0 Mol Säure je Mol 2- (Alkylsulfoxy)benzoalkylamid hinzugegeben werden.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Halogenierungsmittel ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Chlor, Brom und Sulfurylchlorid.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das hergestellte N-Alkyl-l,2-Benzisothiazolin-3-on N-Methyl-l,2-Benzisothiazolin-3- on oder n-Butyl-l,2-Benzisothiazolin-3-on ist.
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