Способ получения производного изотиазола
Изобретение относится к способу получения производного изотиазола, представленного общей формулой (3), где R представляет собой цианогруппу, карбоксигруппу или алкоксикарбонильную группу; и X представляет собой атом фтора, атом хлора, атом брома или атом иода. Способ осуществляют путем нагревания нитрильного соединения, представленного общей формулой (1), и серы. Затем проводят реакцию между нитрильным соединением, представленным общей формулой (1), серой и галогеном, представленным общей формулой (2), где R и X имеют значения, указанные выше. Нитрильное соединение и серу нагревают до температуры в диапазоне от 70 до 180°С. Реакцию между нитрильным соединением, представленным общей формулой (1), серой и галогеном, представленным общей формулой (2), проводят загрузкой нитрильного соединения и серы и затем вводят галоген. Технический результат - обеспечение безопасного промышленного способа получения посредством исключения одновременного применения апротонного полярного растворителя, такого как N,N-диметилформамид, и хлора. 29 з.п. ф-лы, 10 пр.
Область техники, к которой относится изобретение
[0001] Изобретение относится к способу получения производного изотиазола. Производные изотиазола являются применимыми, например, в качестве промежуточных продуктов синтеза различных органических соединений (например, биологически активных органических соединений, таких как лекарственные средства и сельскохозяйственные химические продукты, функциональные пигменты, электронные материалы и т.д.) вследствие их структуры изотиазола.
Уровень техники
[0002] Как описано выше, производные изотиазола являются широко известными в качестве промежуточных продуктов для получения лекарственных средств и промежуточных продуктов для получения сельскохозяйственных химических продуктов и промежуточных продуктов для получения функциональных пигментов, электронных материалов и т.д. Поэтому, как описано в непатентных документах 1 и 2, до настоящего времени проведены различные исследования по способам получения производных изотиазола.
[0003] Среди производных изотиазола 3,4-дихлор-5-цианоизотиазол, который можно легко подвергнуть реакции для превращения его функциональной группы, известен в качестве промежуточного продукта для получения лекарственных средств и промежуточного продукта для получения сельскохозяйственных химических продуктов. Кроме того, как описано в патентных документах 4 и 5, данное соединение фактически применяют в качестве важного промежуточного продукта для сельскохозяйственных химических продуктов.
[0004] Однако было трудно проводить способы получения, описанные в непатентных документах 1 и 2, для получения 3,4-дихлор-5-цианоизотиазола, который применим в качестве важного промежуточный продукта для получения сельскохозяйственных химических продуктов.
[0005] То есть способ с применением дисульфида углерода (CS2), цианида натрия (NaCN) и хлора (Cl2) до сих пор был известен в качестве способа получения 3,4-дихлор-5-цианоизотиазола (см. патентный документ 1). Однако данный способ имеет недостаток, заключающийся в том, что дисульфид углерода, который является особенно легковоспламеняющимся веществом, применяют в качестве исходного соединения данного способа. Кроме того, данный способ имеет также недостаток, заключающийся в том, что в данном способе применяют цианид натрия, который является токсичным веществом. Кроме того, в данном способе хлор вводят в реактор, содержащий N,N-диметилформамид (ДМФА) в качестве растворителя, при нагревании. Однако специалисту в данной области хорошо известно, что когда N,N-диметилформамид и хлор применяют одновременно, существует вероятность выхода реакции из-под контроля или взрыва. Вследствие этих причин считается, что проведение данного способа требует исключительно осторожного его осуществления и проведения адекватных измерений для поддержания безопасности. Кроме того, существует возможность того, что данный способ не может гарантировать безопасность промышленного предприятия, поскольку существует вероятность того, что в некоторых случаях реакция выйдет из-под контроля и произойдет взрыв, как описано выше. То есть данный способ с применением одновременно N,N-диметилформамида и хлора не является предпочтительным для промышленного получения из-за отсутствия безопасности.
[0006] В качестве другого способа получения 3,4-дихлор-5-цианоизотиазола известен способ с применением трихлорацетонитрила и серы (см. патентный документ 2). Однако указанный способ имеет в качестве недостатка необходимость проведения реакции при высокой температуре от 200°C до 300°C, как описано в примерах указанного документа. Кроме того, данный способ в качестве недостатка имеет необходимость применения специального исходного соединения, такого как трихлорацетонитрил.
[0007] Кроме того, известен способ с применением дихлорфумаронитрила и серы (см. патентный документ 3). Однако данный способ также имеет в качестве недостатка необходимость проведения реакции при высокой температуре от 230°C до 300°C, как указано в примерах документа. Кроме того, недостатком данного способа является необходимость применения специального исходного соединения, такого как дихлорфумаронитрил.
[0008] В качестве еще одного способа получения известен способ реакции фумаронитрила, малеонитрила или его хлорзамещенного производного или смеси этих соединений с хлоридом серы в апротонном полярном растворителе (см. патентный документ 6). Фумаронитрил, малеонитрил и его хлорзамещенное производное или смесь этих соединений, которые применяют в данном способе, можно получить из сукцинонитрила (см. примеры 7 и 8 патентного документа 6). Однако необходимо способ получения, описанный в патентном документе 6, дополнительно улучшить, поскольку в данном способе требуется проведение двух стадий, исходя из сукцинонитрила.
[0009] Кроме того, считается, что фумаронитрил, малеонитрил или его хлорзамещенное производное обладает промышленно значимыми свойствами сублимации. Соединения, обладающие свойствами сублимации, обычно имеют потенциал индуцирования закупорки парциального конденсатора горячего орошения или трубопровода в промышленном предприятии, вследствие его сублимации. По этой причине описанный в патентном документе 6 способ имеет в качестве недостатка возможность необходимого внимания при его проведении и проведения измерений в операциях его промышленного осуществления.
[0010] Кроме того, данный способ, по существу, требует применения апротонного полярного растворителя, такого как N,N-диметилформамид, а рециркуляция апротонного полярного растворителя сопровождается затруднением вследствие обработки с применением воды. Следовательно, имеется недостаток, которым является большая вероятность того, что применяемый апротонный полярный растворитель становится частью отходов. Кроме того, в данном способе имеется пример, в котором N,N-диметилформамид и хлорид серы, который является соединением хлора, применяют одновременно. Следовательно, имеется вероятность того, что данный способ требует особого внимания и проведения измерений с точки зрения получения в любых условиях. Следовательно, все же имеется возможность для улучшения данного способа.
[0011] Между тем, в качестве способа получения 3,4-дихлор-5-цианоизотиазола известным является способ с применением сукцинонитрила, серы и хлора (см. патентный документ 7). Однако в данном способе также требуется применение N,N-диметилформамида в качестве растворителя. То есть поскольку N,N-диметилформамид и хлор применяют одновременно, имеется вероятность выхода реакции из-под контроля и взрыва. По этой причине считается, что выполнение данного способа также требует особенно внимательного отношения и проведение адекватных измерений для сохранения безопасности. Кроме того, имеется вероятность того, что данный способ не может обеспечить безопасность промышленного предприятия, поскольку имеется вероятность того, что в некоторых случаях имеет место выход реакции из-под контроля и взрыв, как описано выше. То есть данный способ с применением N,N-диметилформамида и хлора одновременно не является предпочтительным для промышленного получения вследствие того, что имеется вероятность отсутствия безопасности.
[0012] Кроме того, способ, описанный в патентном документе 7, по существу, требует применения апротонного полярного растворителя, такого как N,N-диметилформамид. А рециркуляция апротонного полярного растворителя сопровождается затруднением, вследствие обработки с применением воды. Следовательно, существует недостаток, которым является высокая вероятность того, что применяемый апротонный полярный растворитель становится частью отходов. Другими словами, все же имеется возможность для улучшения данного способа.
Перечень ссылок
Патентный документ
[0013] Патентный документ 1: патент США 3341547 A.
Патентный документ 2: патент Германии 2231097 A (DT 2231097).
Патентный документ 3: патент Германии 2231098 A (DT 2231098).
Патентный документ 4: выложенная заявка на патент Японии No. Hei-5-59024 (JP-A-1993-59024).
Патентный документ 5: патент Японии No. 4088036.
Патентный документ 6: международная публикация No. WO2010/126170.
Патентный документ 7: выложенная заявка на патент Японии No. 2010-260805 (JP 2010-260805 A).
Непатентный документ
[0014] Непатентный документ 1: Tetrahedron Lett., No. 42, 1970, pp. 3719-3722.
Непатентный документ 2: Chem. Commun., 2002, pp. 1872-1873.
Сущность изобретения
Техническая проблема
[0015] Задачей настоящего изобретения является предоставление безопасного промышленного способа получения производного изотиазола, конкретно 3,4-дихлор-5-цианоизотиазола, исключением одновременного применения апротонного полярного растворителя, такого как N,N-диметилформамид, и хлора.
[0016] Другой задачей настоящего изобретения является предоставление способа получения производного изотиазола, конкретно 3,4-дихлор-5-цианоизотиазола, который является экономически предпочтительным, поскольку в нем не применяют апротонный полярный растворитель, такой как N,N-диметилформамид, который весьма вероятно становится частью отходов.
[0017] Еще одной задачей настоящего изобретения является предоставление способа получения производного изотиазола, конкретно 3,4-дихлор-5-цианоизотиазола, в котором, по существу, не применяют исходное вещество, которое может требовать особого внимания и проведения измерений, или применяют специальное исходное вещество. Примером исходного вещества, которое может требовать особого внимания и проведения измерений, является неорганический цианид, который имеет очень высокую токсичность и является источником газообразной цианистоводородной кислоты и цианид-иона. Кроме того, другим примером исходного вещества, которое может требовать особого внимания и проведения измерений, является особенно легковоспламеняющееся вещество. Кроме того, еще одним примером исходного вещества, который может требовать особого внимания и проведения измерений, является органическое соединение, обладающее промышленно значимым свойством сублимации.
[0018] Еще одной задачей настоящего изобретения является предоставление способа, которым можно получить производное изотиазола, конкретно 3,4-дихлор-5-цианоизотиазол, с применением легко доступных и недорогих исходных веществ.
[0019] Еще одной задачей настоящего изобретения является предоставление способа получения производного изотиазола, конкретно 3,4-дихлор-5-цианоизотиазола, подходящего для промышленного получения, вследствие простой операции получения.
[0020] Например, способ получения, описанный в вышеуказанном патентном документе 6, требует две стадии, исходя из сукцинонитрила, для получения 3,4-дихлор-5-цианоизотиазола. Поэтому предоставление способа, которым можно получить, например, 3,4-дихлор-5-цианоизотиазол простым образом в одну только стадию из сукцинонитрила, является одной из задач настоящего изобретения.
[0021] Короче говоря, задачей настоящего изобретения является предоставление промышленно предпочтительного способа получения производного изотиазола, конкретно, 3,4-дихлор-5-цианоизотиазола.
Разрешение проблемы
[0022] С точки зрения обстоятельств, описываемых выше, автор настоящего изобретения серьезно исследовал способы получения производного изотиазола, представленного общей формулой (3), описанной ниже. В результате автор настоящего изобретения неожиданно обнаружил, что производное изотиазола, представленное общей формулой (3), описанной ниже, можно получить нагреванием нитрильного соединения, представленного общей формулой (1), описанной ниже, и серы и затем проведением реакции между нитрильным соединением, представленным общей формулой (1), описанной ниже, серой и галогеном, представленным общей формулой (2), описанной ниже. Конкретно, автор настоящего изобретения неожиданно обнаружил, что 3,4-дихлор-5-цианоизотиазол, представленный формулой (6), описанной ниже, можно получить нагреванием сукцинонитрила, представленного формулой (4), описанной ниже, и серы и затем проведением реакции между сукцинонитрилом, представленным формулой (4), описанной ниже, серой и хлором, представленным формулой (5). На основе этих открытий автор настоящего изобретения завершил настоящее изобретение. То есть настоящее изобретение является следующим:
[0023] [1] Способ получения производного изотиазола, представленного общей формулой (3):
[химическая формула 3]
(в которой R представляет собой цианогруппу, карбоксигруппу или алкоксикарбонильную группу; и Х представляет собой атом фтора, атом хлора, атом брома или атом иода),
который содержит проведение реакции между нитрильным соединением, представленным общей формулой (1):
[химическая формула 1]
(в которой R имеет значения, указанные выше),
серой и галогеном, представленным общей формулой (2):
[химическая формула 2]
(в которой Х имеет значения, указанные выше).
[0024] [2] Способ согласно [1], в котором нитрильное соединение, представленное общей формулой (1), и серу нагревают и затем проводят реакцию между нитрильным соединением, представленным общей формулой (1), серой и галогеном, представленным общей формулой(2).
[0025] [3] Способ согласно [1], в котором нитрильное соединение, представленное общей формулой (1), и серу нагревают до тех пор, пока по меньшей мере нитрильное соединение, представленное общей формулой (1), не расплавится.
[0026] [4] Способ согласно [1], в котором нитрильное соединение, представленное общей формулой (1), и серу нагревают до тех пор, пока по меньшей мере нитрильное соединение, представленное общей формулой (1), и часть серы не расплавятся.
[0027] [5] Способ согласно [1], в котором нитрильное соединение, представленное общей формулой (1), и серу нагревают до тех пор, пока нитрильное соединение, представленное общей формулой (1), и сера не расплавятся.
[0028] [6] Способ согласно любому из [1]-[5], в котором нитрильное соединение, представленное общей формулой (1), и серу нагревают до 70°C или выше.
[0029] [7] Способ согласно любому из [1]-[5], в котором нитрильное соединение, представленное общей формулой (1), и серу нагревают до 90°C или выше.
[0030] [8] Способ согласно любому из [1]-[5], в котором нитрильное соединение, представленное общей формулой (1), и серу нагревают до температуры в диапазоне от 50 до 200°C.
[0031] [9] Способ согласно любому из [1]-[5], в котором нитрильное соединение, представленное общей формулой (1), и серу нагревают до температуры в диапазоне от 70 до 180°C.
[0032] [10] Способ согласно любому из [1]-[5], в котором нитрильное соединение, представленное общей формулой (1), и серу нагревают до температуры в диапазоне от 90 до 150°C.
[0033] [11] Способ согласно любому из [1]-[10], в котором реакцию между нитрильным соединением, представленным общей формулой (1), серой и галогеном, представленным общей формулой (2), проводят при 70°C или выше.
[0034] [12] Способ согласно любому из [1]-[10], в котором реакцию между нитрильным соединением, представленным общей формулой (1), серой и галогеном, представленным общей формулой (2), проводят при 90°C или выше.
[0035] [13] Способ согласно любому из [1]-[10], в котором реакцию между нитрильным соединением, представленным общей формулой (1), серой и галогеном, представленным общей формулой (2), проводят при температуре в диапазоне 50-200°C.
[0036] [14] Способ согласно любому из [1]-[10], в котором реакцию между нитрильным соединением, представленным общей формулой (1), серой и галогеном, представленным общей формулой (2), проводят при температуре в диапазоне 70-180°C.
[0037] [15] Способ согласно любому из [1]-[10], в котором реакцию между нитрильным соединением, представленным общей формулой (1), серой и галогеном, представленным общей формулой (2), проводят при температуре в диапазоне 90-150°C.
[0038] [16] Способ согласно любому из [1]-[15], в котором реакцию между нитрильным соединением, представленным общей формулой (1), серой и галогеном, представленным общей формулой (2), проводят в течение 15 часов или более.
[0039] [17] Способ согласно любому из [1]-[15], в котором реакцию между нитрильным соединением, представленным общей формулой (1), серой и галогеном, представленным общей формулой (2), проводят в течение 20 часов или более.
[0040] [18] Способ согласно любому из [1]-[15], в котором реакцию между нитрильным соединением, представленным общей формулой (1), серой и галогеном, представленным общей формулой (2), проводят в течение периода времени в диапазоне 15-75 часов.
[0041] [19] Способ согласно любому из [1]-[15], в котором реакцию между нитрильным соединением, представленным общей формулой (1), серой и галогеном, представленным общей формулой (2), проводят в течение периода времени в диапазоне 20-50 часов.
[0042] [20] Способ согласно любому из [1]-[19], в котором реакцию между нитрильным соединением, представленным общей формулой (1), серой и галогеном, представленным общей формулой (2), проводят загрузкой нитрильного соединения, представленного общей формулой (1), и серы и затем введением в них галогена, представленного общей формулой (2).
[0043] [21] Способ согласно любому из [1]-[20], в котором реакцию между нитрильным соединением, представленным общей формулой (1), серой и галогеном, представленным общей формулой (2), проводят введением галогена, представленного общей формулой (2), в нитрильное соединение, представленное общей формулой (1), и серу.
[0044] [22] Способ согласно любому из [1] или [6]-[21], в котором нитрильное соединение, представленное общей формулой (1), находится в расплавленном состоянии.
[0045] [23] Способ согласно любому из [1] или [6]-[21], в котором сера находится в расплавленном состоянии.
[0046] [24] Способ согласно любому из [1] или [6]-[21], в котором нитрильное соединение, представленное общей формулой (1), находится в расплавленном состоянии и сера находится в расплавленном состоянии.
[0047] [25] Способ согласно любому из [20]-[24], в котором введение галогена, представленного общей формулой (2), проводят при 70°C или выше.
[0048] [26] Способ согласно любому из [20]-[24], в котором введение галогена, представленного общей формулой (2), проводят при 90°C или выше.
[0049] [27] Способ согласно любому из [20]-[24], в котором введение галогена, представленного общей формулой (2), проводят при температуре в диапазоне 50-200°C.
[0050] [28] Способ согласно любому из [20]-[24], в котором введение галогена, представленного общей формулой (2), проводят при температуре в диапазоне 70-180°C.
[0051] [29] Способ согласно любому из [20]-[24], в котором введение галогена, представленного общей формулой (2), проводят при температуре в диапазоне 90-150°C.
[0052] [30] Способ согласно любому из [20]-[29], в котором введение галогена, представленного общей формулой (2), проводят в течение 15 часов или более.
[0053] [31] Способ согласно любому из [20]-[29], в котором введение галогена, представленного общей формулой (2), проводят в течение 20 часов или более.
[0054] [32] Способ согласно любому из [20]-[29], в котором введение галогена, представленного общей формулой (2), проводят в течение периода времени в диапазоне 15-75 часов.
[0055] [33] Способ согласно любому из [20]-[29], в котором введение галогена, представленного общей формулой (2), проводят в течение периода времени в диапазоне 20-50 часов.
[0056] [34] Способ согласно любому из [1]-[33], в котором реакцию между нитрильным соединением, представленным общей формулой (1), серой и галогеном, представленным общей формулой (2), проводят без применения апротонного полярного растворителя.
[0057] [35] Способ согласно любому из [1]-[33], в котором реакцию между нитрильным соединением, представленным общей формулой (1), серой и галогеном, представленным общей формулой (2), проводят без растворителя.
[0058] [36] Способ согласно любому из [1]-[35], в котором количество применяемой серы составляет 0,5 моль или более и 20 моль или менее в виде атомов серы в расчете на 1 моль нитрильного соединения, представленного общей формулой (1).
[0059] [37] Способ согласно любому из [1]-[35], в котором количество применяемой серы составляет 0,9 моль или более и 12 моль или менее в виде атомов серы в расчете на 1 моль нитрильного соединения, представленного общей формулой (1).
[0060] [38] Способ согласно любому из [1]-[35], в котором количество применяемой серы составляет 0,9 моль или более и 4 моль или менее в виде атомов серы в расчете на 1 моль нитрильного соединения, представленного общей формулой (1).
[0061] [39] Способ согласно любому из [1]-[35], в котором количество применяемой серы составляет 1 моль или более и 20 моль или менее в виде атомов серы в расчете на 1 моль нитрильного соединения, представленного общей формулой (1).
[0062] [40] Способ согласно любому из [1]-[35], в котором количество применяемой серы составляет 1 моль или более и 12 моль или менее в виде атомов серы в расчете на 1 моль нитрильного соединения, представленного общей формулой (1).
[0063] [41] Способ согласно любому из [1]-[35], в котором количество применяемой серы составляет 1 моль или более и 4 моль или менее в виде атомов серы в расчете на 1 моль нитрильного соединения, представленного общей формулой (1).
[0064] [42] Способ согласно любому из [1]-[35], в котором количество применяемой серы составляет менее 2 моль в виде атомов серы в расчете на 1 моль нитрильного соединения, представленного общей формулой (1).
[0065] [43] Способ согласно любому из [1]-[35], в котором количество применяемой серы составляет 1 моль или более и менее 2 моль в виде атомов серы в расчете на 1 моль нитрильного соединения, представленного общей формулой (1).
[0066] [44] Способ согласно любому из [1]-[35], в котором количество применяемой серы составляет 2 моль или более и 10 моль или менее в виде атомов серы в расчете на 1 моль нитрильного соединения, представленного общей формулой (1).
[0067] [45] Способ согласно любому из [1]-[35], в котором количество применяемой серы составляет 2 моль или более и 4 моль или менее в виде атомов серы в расчете на 1 моль нитрильного соединения, представленного общей формулой (1).
[0068] [46] Способ согласно любому из [1]-[45], в котором количество применяемого галогена, представленного общей формулой (2), составляет 2 моль или более и 20 моль или менее в расчете на 1 моль нитрильного соединения, представленного общей формулой (1).
[0069] [47] Способ согласно любому из [1]-[45], в котором количество применяемого галогена, представленного общей формулой (2), составляет 2 моль или более и 10 моль или менее в расчете на 1 моль нитрильного соединения, представленного общей формулой (1).
[0070] [48] Способ согласно любому из [1]-[45], в котором количество применяемого галогена, представленного общей формулой (2), составляет 2 моль или более и 5 моль или менее в расчете на 1 моль нитрильного соединения, представленного общей формулой (1).
[0071] [49] Способ согласно любому из [1]-[48], в котором R в общей формуле (1) представляет собой цианогруппу.
[0072] [50] Способ согласно любому из [1]-[49], в котором Х в общей формуле (2) представляет собой атом хлора или атом брома.
[0073] [51] Способ согласно любому из [1]-[48], в котором Х в общей формуле (2) представляет собой атом хлора.
Благоприятные действия изобретения
[0074] Настоящее изобретение относится к новому промышленному способу получения производного изотиазола, в частности 3,4-дихлор-5-цианоизотиазола.
[0075] Согласно настоящему изобретению предложен безопасный способ получения производного изотиазола, конкретно 3,4-дихлор-4-цианоизотиазола, исключением одновременного применения апротонного полярного растворителя, такого как N,N-диметилформамид, и хлора. То есть согласно настоящему изобретению предложен способ, который не требует специального внимания или специальных измерений для поддержания безопасности процесса, посредством исключения применения апротонного полярного растворителя, такого как N,N-диметилформамид, в качестве растворителя.
[0076] Исключение применения апротонного полярного растворителя, такого как N,N-диметилформамид, означает значительно повышенную безопасность способа настоящего изобретения, т.е. преимущество способа настоящего изобретения по сравнению со способами известного уровня техники. Другими словами, значительно уменьшается риск опасного разложения и тому подобного во время промышленного производства. Следовательно, способ настоящего изобретения является безопасно применимым для пилотной установки или для получения в больших масштабах, таком как промышленное производство.
[0077] Кроме того, согласно способу настоящего изобретения целевое производное изотиазола, в частности 3,4-дихлор-5-цианоизотиазола, можно получить без применения растворителя реакции. Следовательно, способ настоящего изобретения является экономически предпочтительным по сравнению со способами известного уровня техники. В частности, по причине применения апротонного полярного растворителя, такого как N,N- диметилформамид, рециркуляция которого сопровождается затруднением, вследствие обработки с применением воды. Поэтому весьма возможно, что апротонный полярный растворитель становится частью отходов. Однако в способе настоящего изобретения целевое соединение можно получать без применения апротонного полярного растворителя. Таким образом, в способе настоящего изобретения можно уменьшить отходы. То есть способ настоящего изобретения может уменьшить нагрузку на окружающую среду.
[0078] Кроме того, согласно способу настоящего изобретения производное изотиазола, конкретно 3,4-дихлор-5-цианоизотиазол, можно получить без применения, по существу, исходного вещества, которое может требовать специального внимания и измерений, или специального исходного вещества. Примером исходного вещества, которое может требовать специального внимания и измерений, является неорганический цианид, имеющий очень высокую токсичность и являющийся источником газообразной циановодородной кислоты и цианид-ионов. Кроме того, другим примером исходного вещества, которое может требовать внимательного отношения и измерений, является особенно легковоспламеняющееся вещество. Кроме того, еще одним примером исходного вещества, который может требовать внимательного отношения и измерений, является органическое соединение, обладающее промышленно значимым свойством сублимации.
[0079] Кроме этого, согласно способу настоящего изобретения целевое производное изотиазола можно получить простой операцией только в одну стадию из нитрильного соединения в качестве исходного вещества одновременной реакцией нитрильного соединения, серы и галогена. Конкретно, согласно способу настоящего изобретения целевой 3,4-дихлор-5-цианоизотиазол можно получить простой операцией только в одну стадию из сукцинонитрила в качестве исходного вещества одновременной реакцией сукцинонитрила, серы и хлора.
[0080] Что касается исходных веществ способа настоящего изобретения, все реагенты из ацетонитрила среди нитрильных соединений, серы и хлора среди галогенов являются исходными веществами, которые широко применяют в химической промышленности и являются не только легко доступными, но и недорогими.
[0081] Кроме того, согласно способу настоящего изобретения производное изотиазола, конкретно 3,4-дихлор-5-цианоизотиазол, можно получить в условиях, которые не требуют значительно высокой температуры или того подобного и являются подходящими для промышленного получения. Конкретно, например, способ настоящего изобретения не требует высокую температуру 200°C или выше.
[0082] Кроме этого, как описано ниже, способ настоящего изобретения предлагает также вариант, в котором образование серы в качестве отходов и/или смолы можно подавить или уменьшить, как требуется. То есть в способе настоящего изобретения можно также выбрать условия, в которых дополнительно уменьшается нагрузка на окружающую среду.
[0083] Следовательно, способ настоящего изобретения может также обеспечить различные предпочтительные варианты промышленного осуществления. Кроме того, способ настоящего изобретения можно осуществить простым образом и в промышленном масштабе без необходимости специальной реакционной аппаратуры.
[0084] Следовательно, способ настоящего изобретения имеет высокий показатель промышленного применения.
Описание варианта осуществления
[0085] Настоящее изобретение будет описано ниже подробно.
[0086] Настоящее изобретение в частности относится к способу получения производного изотиазола, представленного общей формулой (3):
[химическая формула 6]
(в которой R представляет собой цианогруппу, карбоксигруппу или алкоксикарбонильную группу; и Х представляет собой атом фтора, атом хлора, атом брома или атом иода),
который содержит нагревание нитрильного соединения, представленного формулой (1):
[химическая формула 4]
(в которой R имеет значения, указанные выше),
и серы и затем проведение реакции между нитрильным соединением, представленным общей формулой (1), серой и галогеном, представленным общей формулой (2):
[химическая формула 5]
(в которой Х имеет значения, указанные выше).
[0087] Способ настоящего изобретения в частности относится к способу получения 3,4-дихлор-5-цианотиазола, представленного формулой (6):
[Химическая формула 9]
которая содержит нагревание сукцинонитрила, представленного формулой (4):
[Химическая формула 7]
и серы и затем проведение реакции между сукцинонитрилом, серой и хлором, представленным формулой (5):
[химическая формула 8]
[0088] Термины и символы, применяемые в настоящем описании изобретения, будет объясняться ниже.
“Ca-Cb” означает, что число атомов углерода равно числу от а до b. Например, “C1-C4-алкил” означает, что число атомов углерода в алкиле равно от 1 до 4.
[0090] Примеры алкильной группы включают в себя С1-С4-алкильную группу. С1-С4-алкильная группа означает алкил с неразветвленной или разветвленной цепью, имеющий 1-4 атома углерода. Конкретные примеры С1-С4-алкила включают в себя метил, этил, пропил, изопропил, бутил, втор-бутил, изобутил и трет-бутил и предпочтительно метил, этил, пропил и изопропил.
[0091] Примеры алкоксикарбонильной группы включают в себя С1-С4-алкоксикарбонильную группу. С1-С4-алкосикарбонильная группа означает группу (С1-С4-алкил)-О-С(=О)-, в которой С1-С4-алкильная группа имеет такое же значение, как описано выше. Конкретные примеры С1-С4-алкоксикарбонильной группы включает в себя метоксикарбонил, этоксикарбонил, пропоксикарбонил, изопроксикарбонил, бутоксикарбонил, втор-бутоксикарбонил, изобутоксикарбонил и трет-бутоксикарбонил и предпочтительно метоксикарбонил, этоксикарбонил, пропоксикарбонил и изопропоксикарбонил.
[0092] (Исходные соединения)
Теперь будут описаны исходные соединения способа настоящего изобретения.
[0093] (Нитрильное соединение)
В качестве исходного соединения в способе настоящего изобретения применяют нитрильное соединение, представленное указанной выше общей формулой (1). В формуле (1) R представляет собой цианогруппу, карбоксигруппу или алкоксикарбонильную группу. Следовательно, примеры нитрильного соединения, представленного указанной выше формулой (1), включают в себя, но не ограничиваются указанным, сукцинонитрил, 3-цианопропионовую кислоту, метил-3-цианопропионат, этил-3-цианопропионат, пропил-3-цианопропионат, изопропил-3-цианопропионат и бутил-3-цианопропионат.
[0094] С точки зрения доступности, стоимости, пригодности продукта и т.д., в качестве нитрильного соединения, применяемого в способе настоящего изобретения, особенно предпочтительным является сукцинонитрил, представленный указанной выше формулой (4). Сукцинонитрил в настоящее время является промышленно доступным продуктом с относительно низкой ценой. Кроме того, сукцинонитрил является предпочтительным в качестве промышленного исходного вещества с точки зрения операций с ним и его токсичности.
[0095] Далее будет описана сера, применяемая в способе настоящего изобретения. В способе настоящего изобретения применяют элементную серу. Форму серы, применяемой в способе настоящего изобретения, конкретно не ограничивают, и она может быть в любой форме, при условии что протекает реакция.
[0096] Количеством серы, применяемой в способе настоящего изобретения, может быть любое количество, при условии, что протекает реакция.
[0097] С точки зрения выхода и/или подавления образования побочных продуктов, экономической эффективности и т.д. приведены в качестве примеров количества серы, применяемой в способе настоящего изобретения, можно указать 0,5 моль или более, предпочтительно 0,9 моль или более и более предпочтительно 1 моль или более, в виде атомов серы, в расчете на 1 моль нитрильного соединения, представленного общей формулой (1).
[0098] Кроме того, в случае когда требуется повышение выхода продукта, а не подавления образования серы в виде отходов и/или смолы, приведены в качестве примеров количества серы, применяемой в способе настоящего изобретения, можно указать 2 моль или более, в виде атомов серы, в расчете на 1 моль нитрильного соединения, представленного общей формулой (1).
[0099] С точки зрения выхода и/или подавления образования побочных продуктов, экономической эффективности и т.д. приведены в качестве примеров количества серы, применяемой в способе настоящего изобретения, можно указать 20 моль или менее, предпочтительно 12 моль или менее, более предпочтительно 10 моль или менее и еще предпочтительнее 4 моль или менее, в виде атомов серы, в расчете на 1 моль нитрильного соединения, представленного общей формулой (1).
[0100] Способ, описанный в патентном документе 1, имеет также недостаток, заключающийся в том, что очень большое количество отходов образуется в качестве побочных продуктов. Примеры отходов включают в себя большое количество серы. Кроме того, 3,4-дихлор-5-цианоизотиазол, который получают способом, описанным в патентном документе 1, содержит большое количество смолы. Следовательно, способ, описанный в патентном документе 1, требует стадию очистки, такую как дистилляция.
[0101] В способе, описанном в патентном документе 6, образование побочного продукта серы в качестве отходов уменьшено по сравнению с известным уровнем техники до патентного документа 6 (например, в способе, описанном в патентном документе 1). Однако в способе, описанном в патентном документе 6, 1 моль монохлорида серы (S2Cl2) применяют в расчете на 1 моль исходного соединения, т.е. фумаронитрила, малеонитрила и его хлорзамещенного соединения (см. примеры патентного документа 6). Следовательно, 1 моль или более серы неизбежно образуется в виде отходов в расчете на 1 моль исходного вещества. С этой точки зрения также имеется возможность для усовершенствования способа, описанного в патентном документе 6.
[0102] В случае когда требуется подавление образования серы в виде отходов и/или смолы, а не повышение выхода, приведены в качестве примеров количества серы, применяемой в способе настоящего изобретения, можно указать менее 2 моль, в виде атомов серы, в расчете на 1 моль нитрильного соединения, представленного формулой (1).
[0103] Согласно способу настоящего изобретения, когда требуется подавление образования побочного продукта серы в виде отходов, можно выбрать условия, при которых образование серы в виде побочного продукта можно уменьшить или подавить, что требуется (см. примеры 1, 2, 6 и 8). Этот вариант, который является подходящим вариантом, получают применением элементной серы. Кроме того, по способу настоящего изобретения, когда необходимо, можно также получить требуемое производное изотиазола, в частности 3,4-дихлор-5-цианоизотиазол, не содержащий смолу. Следовательно, согласно способу настоящего изобретения можно выбрать, когда необходимо, условия, которые не требуют стадии очистки, такой как дистилляция.
[0104] Следовательно, в качестве диапазона количества серы, применяемой в способе настоящего изобретения, в качестве примеров можно указать комбинацию нижнего предела и верхнего предела, которые описываются выше. В качестве примеров можно указать диапазон 0,5 моль или более и 20 моль или менее, предпочтительно 0,9 моль или более и 12 моль или менее и более предпочтительно 0,9 моль или более и 4 моль или менее в виде атомов серы, в расчете на 1 моль нитрильного соединения, представленного общей формулой (1). Однако количество серы, применяемой в способе настоящего изобретения, может регулировать подходящим образом специалист в настоящей области техники согласно цели и условиям.
[0105] (Галоген)
Теперь будет описан галоген, применяемый в способе настоящего изобретения. В способе настоящего изобретения применяют галоген, представленный общей формулой (2):
[химическая формула 10]
[0106] В качестве примера галогена, который можно применять в способе настоящего изобретения, указываются фтор, хлор, бром и иод.
[0107] С точки зрения доступности, легкости обращения с ним, стоимости, пригодности продукта и т.д. в качестве галогена, применяемого в способе настоящего изобретения, предпочтительным является хлор или бром и особенно предпочтительным является хлор, представленный формулой (5):
[химическая формула 11]
[0108] Форму галогена, применяемую в способе настоящего изобретения, конкретно не ограничивают, и он может быть в любой форме, при которой протекает реакция. Примеры формы галогена, применяемого в способе настоящего изобретения, включают в себя газ, жидкость и твердое вещество.
[0109] Форму хлора, применяемого конкретно в способе настоящего изобретения, также конкретно не ограничивают, и он может быть в любой форме, при которой протекает реакция. Примеры формы хлора, применяемого в способе настоящего изобретения, включают в себя жидкость и газ. Предпочтительные примеры формы хлора, применяемого в способе настоящего изобретения, включают в себя газ. Способ введения газообразного хлора не ограничивают, и, например, способом введения газообразного хлора может быть любой из продувания в газовую фазу реакционной системы или продувания в жидкую фазу реакционной системы (например, барботирование). Кроме того, когда газообразный хлор вдувают в жидкую фазу, можно применять аппаратуру, в которой образуются мелкие пузырьки газообразного хлора, или подобную аппаратуру. Например, когда газообразный хлор продувают в жидкую фазу реакционной системы, газообразный хлор можно продувать в нее через сопло; газообразный хлор можно продувать в нее в форме мелких пузырьков через пористый элемент, находящийся на конце сопла; реакционный сосуд может быть обеспечен трубкой, имеющей многочисленные дырки, так что газообразный хлор выдувается из многочисленных дырок на трубке, образуя пузырьки соответственно малого размера; или можно применять аппаратуру других различных размеров. Кроме того, газообразный хлор можно разбавить газом, другим чем газообразный хлор. Примеры газа, применяемого для разбавления газообразного хлора, включают в себя, но не ограничиваются указанным, инертные газы, такие как азот и аргон. С точки зрения доступности, легкости обращения с ним, безопасности, стоимости и т.д. предпочтительным является азот. Газы, применяемые для разбавления газообразного хлора, можно применять по отдельности или в виде смеси таких газов в любом отношении.
[0110] Количеством галогена, применяемого в способе настоящего изобретения, может быть любое количество, при котором протекает реакция. С точки зрения выходов и/или подавления образования побочных продуктов, экономической эффективности и т.д., можно привести в качестве примеров диапазон 1 моль или более и 60 моль или менее, предпочтительно 2 моль или более и 20 моль или менее, более предпочтительно 2 моль или более и 10 моль или менее, еще более предпочтительно 2 моль или более и 7 моль или менее и особенно предпочтительно 2 моль или более и 5 моль или менее галогена, представленного общей формулой (2), особенно хлора, представленного формулой (5), в расчете на 1 моль нитрильного соединения, представленного общей формулой (1). Однако количество галогена, применяемого в способе настоящего изобретения, может регулировать подходящим образом специалист в настоящей области техники согласно цели и ситуации.
[0111] (Операция: введение галогена)
В способе настоящего изобретения предпочтительным является обеспечение возможности реагирования одновременно друг с другом нитрильного соединения, серы и галогена. Конкретно, в способе настоящего изобретения предпочтительным является обеспечение возможности реагирования одновременно друг с другом сукцинонитрила, серы и хлора. Следовательно, в способе настоящего изобретения предпочтительным является введение галогена, представленного общей формулой (2), в нитрильное соединение, представленное общей формулой (1), и серу. Конкретно, предпочтительным является загрузка нитрильного соединения, представленного общей формулой (1), и серы и затем введение в них галогена, представленного общей формулой (2). Можно загружать общее количество нитрильного соединения и общее количество серы и затем вводить общее количество галогена. Или можно загрузить часть нитрильного соединения и часть серы и затем ввести часть галогена и затем загрузить оставшееся количество нитрильного соединения и оставшееся количество серы и затем ввести оставшееся количество галогена. Кроме того, загрузку нитрильного соединения и серы и введение галогена можно повторять. В этих случаях соответствующие количества нитрильного соединения и серы, загруженные в одно время, может регулировать подходящим образом специалист в данной области техники. Количество хлора, вводимого один раз, может также регулировать подходящим образом специалист в данной области техники. При условии, что реакция протекает, способы такой загрузки и введения может выбрать и регулировать подходящим образом специалист в данной области техники.
[0112] (Расплавленное состояние)
“Расплав” означает, что вещество становится сжиженным при нагревании. “Расплавленное состояние” является состоянием, при котором вещество является расплавленным. В настоящем изобретении нитрильное соединение, представленное общей формулой (1), и серу нагревают и затем проводят реакцию между нитрильным соединением, представленным общей формулой (1), серой и галогеном, представленным общей формулой (2). Предпочтительно нитрильное соединение, представленное общей формулой (1), и серу нагревают до тех пор, пока по меньшей мере один компонент из нитрильного соединения, представленного общей формулой (1), или серы не расплавится. Более предпочтительно, когда нитрильное соединение, представленное общей формулой (1), и серу нагревают до тех пор, пока по меньшей мере нитрильное соединение, представленное общей формулой (1), не расплавится. Еще более предпочтительно, когда нитрильное соединение, представленное общей формулой (1), и серу нагревают до тех пор, пока по меньшей мере нитрильное соединение, представленное общей формулой (1), и часть серы не расплавятся. Особенно предпочтительно, когда нитрильное соединение, представленное общей формулой (1), и серу нагревают до тех пор, пока нитрильное соединение, представленное общей формулой (1), и сера не расплавятся.
[0113] В частности, предпочтительно, когда галоген, представленный общей формулой (2), вводят в систему, в которой по меньшей мере любой из нитрильного соединения, представленного общей формулой (1), или серы, плавится. Более предпочтительно, когда галоген, представленный общей формулой (2), вводят в систему, в которой по меньшей мере нитрильное соединение, представленное общей формулой (1), плавится. То есть более предпочтительно, когда реакцию между нитрильным соединением, представленным общей формулой (1), серой и галогеном, представленным общей формулой (2), проводят введением галогена, представленного общей формулой (2), в нитрильное соединение, представленное общей формулой (1), в расплавленном состоянии, и серу. Конкретно, более предпочтительно, когда галоген, представленный общей формулой (2), вводят в систему, в которой по меньшей мере нитрильное соединение, представленное общей формулой (1), и часть серы плавятся. Особенно предпочтительно, когда галоген, представленный общей формулой (2), вводят в систему, в которой как нитрильное соединение, представленное общей формулой (1), так и сера плавятся. То есть особенно предпочтительно, когда реакцию между нитрильным соединением, представленным общей формулой (1), серой и галогеном, представленным общей формулой (2), проводят введением галогена, представленного общей формулой (2), в нитрильное соединение, представленное общей формулой (1), в расплавленном состоянии, и серу в расплавленном состоянии. В случае когда загружают часть нитрильного соединения и часть серы и затем вводят часть галогена и затем загружают оставшееся количество нитрильного соединения и оставшееся количество серы и затем вводят оставшееся количество галогена, нитрильное соединение и сера могут быть в любом из вышеуказанных расплавленных состояний, когда вводят оставшееся количество галогена.
[0114] Указанное выше “расплавленное состояние” достигают и поддерживают нагреванием нитрильного соединения, представленного общей формулой (1), и серы. Такая температура нагревания обычно бывает 70°C или более, предпочтительно 90°C или более, и в диапазоне 70-180°C, предпочтительно в диапазоне 90-150°C, причем принимают во внимание верхний предел температуры нагревания, хотя она зависит от типа нитрильного соединения.
[0115] Указанную выше реакцию проводят введением галогена, представленного общей формулой (2), в систему, в которой состояние нитрильного соединения, представленного общей формулой (1), и серы является любым из вышеуказанных расплавленных состояний и, следовательно, не требуется растворитель, такой как апротонный полярный растворитель. То есть указанную выше реакцию проводят без растворителя. Однако добавлением подходящего растворителя в диапазоне, в котором нитрильное соединение и серу можно, по существу, поддерживать в расплавленном состоянии, не исключается. Термин “без растворителя”, относящийся к данному контексту, означает, что никакой растворитель не добавляют в реакционную систему. Другими словами, термин “без растворителя”, относящийся к данному контексту, означает, что реакцию проводят в отсутствие растворителя. Термином “растворитель”, относящимся к данному контексту, является вещество, признаваемое как “растворитель” специалистом в данной области техники. Например, термином “растворитель”, относящимся к контексту, может быть любое вещество, которое является жидким при температуре реакции. Однако “растворитель” не включает в себя субстрат, промежуточный продукт реакции, продукт реакции или побочный продукт реакции.
[0116] Апротонным растворителем, относящимся к контексту, является растворитель, имеющий акцепторное число 24,0 или менее. Полярным растворителем, относящимся к контексту, является растворитель, имеющий относительную диэлектрическую проницаемость 5 или более. Следовательно, апротонным полярным растворителем, относящимся к контексту, является растворитель, имеющий акцепторное число 24,0 или менее и относительную диэлектрическую проницаемость 5 или более. Примеры апротонного полярного растворителя включают в себя, но не ограничиваются перечисленным, N,N-диметилформамид, N,N-диэтилформамид, N,N-диметилацетамид (DMAC), N,N-диэтилацетамид, N-метилпирролидон (NMP), тетраметилмочевину, 1,3-диметил-2-имидазолидинон (DMI) гексаметилтриамид фосфорной кислоты (HMPA) и тому подобное.
[0117] Акцепторное число (AN) описано в публикации V. Gutmann (translated by Hitoshi Ohtaki and Isao Okada), "Dona To Akuseputa (Donor and Acceptor) (original title:The Donor-Acceptor Approach to Molecular Interaction)", Japan Scientific Societies Press, 1983, или Christian Reichardt, "Solvents and Solvent Effects in Organic Chemistry", 2nd edition, VCH (RFA), 1990, pp. 23-24, or 3rd, updated and enlarged edition, WILEY-VCH, 2003, p. 26, или подобных публикациях. Акцепторное число (AN) является мерой акцепторного свойства, предложенной Mayer-Gutmann. Когда величину химического сдвига 31P-ЯМР (C2F5)3PO, растворенного в н-гексане, устанавливают как 0 (ноль) и величину химического сдвига 31P-ЯМР комплекса (C2F5)3PO⋅SbCl5, растворенного в 1,2-дихлорэтане, устанавливают как 100, акцепторное число (AN) определяют как величину химического сдвига 31P-ЯМР (C2F5)3PO, растворенного в определенном чистом растворителе. То есть акцепторное число (AN) определенного растворителя представляют следующей формулой: AN=100 δ ((C2F5)3PO в определенном растворителе)/[δ ((C2F5)3PO·SbCl5 в 1,2-дихлорэтане) - δ ((C2F5)3PO в н-гексане)].
[0118] В данном контексте относительную диэлектрическую константу рассматривают как величину, описанную в "Kagaku Binran (Kisohen) (Handbook of Chemistry (Fundamentals Volume))", edited by the Chemical Society of Japan, Maruzen Co., Ltd., revised 5th edition, 2004, pp. I-770-777.
[0119] (Температура)
Температуру реакции между нитрильным соединением, представленным общей формулой (1), серой и галогеном, представленным общей формулой (2), в способе настоящего изобретения конкретно не ограничивают, при условии, что реакция протекает. С точки зрения выхода и/или подавления образования побочных продуктов, пригодности, экономической эффективности и т.д. в качестве примеров температуры реакции в способе настоящего изобретения можно указать 50°C или более, предпочтительно 70°C или более, более предпочтительно 80°C или более и еще более предпочтительно 90°C или более. В качестве примеров температуры реакции в способе настоящего изобретения с таких же точек зрения можно указать 200°C или менее, предпочтительно 180°C или менее, более предпочтительно 160°C или менее и еще более предпочтительно 150°C или менее. В качестве примеров диапазона температур реакции в способе настоящего изобретения можно указать диапазон, определяемый выбранной комбинацией верхних пределов и нижних пределов, описанных выше. Например, предпочтительным является диапазон, определяемый комбинацией предпочтительного верхнего предела и предпочтительного нижнего предела, описанных выше, более предпочтительным является диапазон, определяемый комбинацией более предпочтительного верхнего предела и более предпочтительного нижнего предела, описанных выше, и еще более предпочтительным является диапазон, определяемый комбинацией еще более предпочтительного верхнего предела и еще более предпочтительного нижнего предела, описанных выше. Конкретно, в качестве примеров можно указать диапазон 50-200°C, предпочтительно 70-180°C, более предпочтительно 80-160°C и еще более предпочтительно 90-150°C, но диапазон температур реакции в способе настоящего изобретения не ограничивается указанными диапазонами. Температуру реакции в способе настоящего изобретения может регулировать подходящим образом специалист в данной области техники согласно цели и ситуации.
[0120] (Время)
Время введения галогена и время реакции в способе настоящего изобретения конкретно не ограничивают, при условии, что реакция протекает. С точек зрения выхода и/или подавления образования побочных продуктов, экономической эффективности и т.д., особенно с точки зрения повышения выхода, в качестве примеров нижнего предела времени в способе настоящего изобретения можно указать 5 часов или более, предпочтительно 10 часов или более, более предпочтительно 15 часов или более и еще более предпочтительно 20 часов или более. Кроме того, время в способе настоящего изобретения конкретно не ограничивают, и также с точки зрения подавления разложения целевого соединения и т.д. и точки зрения общей экономии в качестве примеров можно указать также 100 часов или менее, предпочтительно 75 часов или менее, более предпочтительно 50 часов или менее и еще более предпочтительно 30 часов или менее. В качестве примеров диапазона времени в способе настоящего изобретения можно указать любую подходящую комбинацию нижнего предела и верхнего предела, которые описываются выше. В качестве примеров можно указать диапазон 5-100 часов, предпочтительно 15-100 часов, более предпочтительно 15-75 часов и еще более предпочтительно 20-50 часов и особенно предпочтительно 20-30 часов, но время в способе настоящего изобретения не ограничивается ими. Время в способе настоящего изобретения может регулировать подходящим образом специалист в данной области согласно цели и ситуации. Возможность этого предполагается тем, что время введения галогена, конкретно хлора, и время реакции в способе настоящего изобретения, по существу, являются одинаковыми.
[0121] (Производное изотиазола)
Конкретные примеры производного изотиазола, представленного общей формулой (3), полученного способом настоящего изобретения, включают в себя, но не ограничиваются перечисленным,
3,4-дифтор-5-цианоизотиазол,
3,4-дихлор-5-цианоизотиазол,
3,4-дибром-5-цианоизотиазол,
3,4-дииод-5-цианоизотиазол,
3,4-дифтор-5-карбоксиизотиазол,
3,4-дихлор-5-карбоксиизотиазол,
3,4-дибром-5-карбоксиизотиазол,
3,4-дииод-5-карбоксиизотиазол,
3,4-дифтор-5-метоксикарбонилизотиазол,
3,4-дихлор-5-метоксикарбонилизотиазол,
3,4-дибром-5-метоксикарбонилизотиазол,
3,4-дииод-5-метоксикарбонилизотиазол,
3,4-дихлор-5-этоксикарбонилизотиазол,
3,4-дибром-5-этоксикарбонилизотиазол,
3,4-дихлор-5-пропоксикарбонилизотиазол,
3,4-дихлор-5-изопропоксикарбонилизотиазол и
3,4-дихлор-5-бутоксиизотиазол.
[0122] С точки зрения применимости соединений и т.д. предпочтительными являются 3,4-дихлор-5-цианоизотиазол и 3,4-дибром-5-цианоизотиазол и особенно предпочтительным 3,4-дихлор-5-цианоизотиазол.
Примеры
[0123] Далее, способ настоящего изобретения будет конкретно описан ссылкой на примеры; однако настоящее изобретение никоим образом не ограничивается этими примерами.
[0124] Пример 1
(Получение 3,4-дихлор-5-цианоизотиазола)
В 200 мл четырехгорлую колбу, снабженную мешалкой, обратным холодильником и термометром, загружали 80,1 г (1,0 моль) сукцинонитрила и 32,1 г (1,0 моль) серы. Температуру повышали до 120°C при перемешивании. Наблюдали, что сукцинонитрил и сера расплавились. В них продували 212,7 г (3,0 моль) хлора при 120-125°C в течение 22 часов. Реакционную смесь охлаждали до комнатной температуры и разбавляли 300 мл этилацетата. Нерастворимые вещества удаляли фильтрованием, получая при этом продукт в виде коричневого раствора в этилацетате. Полученный раствор продукта в этилацетате анализировали способом ВЭЖХ с применением абсолютной калибровочной кривой. В результате выход 3,4-дихлор-5-цианоизотиазолa был 64% относительно теоретического количества, вычисленного из количества применяемого сукцинонитрила.
[0125] Когда проводили реакцию способом международной публикации № WO2010/126170 (патентный документ 6), наблюдали сублимацию соединения, которое, как предполагается, является фумаронитрилом, малеонитрилом и/или их хлорзамещенным производным. Однако в примере 1 настоящего описания изобретения сублимацию соединения, по существу, не наблюдали.
[0126] Механизм реакции и тому подобное в настоящем изобретении не был ясным, но из указанного выше наблюдения было предположено, что основной механизм реакции в настоящем изобретения был отличным от основного механизма реакции способа международной публикации № WO2010/126170 (патентный документ 6).
[0127] Пример 2
(Получение 3,4-дихлор-5-цианоизотиазола)
После проведения реакции таким же способом, как в примере 1, реакционную смесь охлаждали до 60°C и в нее добавляли по каплям изопропанол (2-пропанол) (200 мл). После завершения добавления по каплям смесь охлаждали до 5°C. Кристаллы собирали фильтрованием и сушили, получая при этом 3,4-дихлорo-5-цианоизотиазол в виде бледно-коричневых кристаллов с выходом 54%. Полученный 3,4-дихлор-5-цианоизотиазол был известным соединением и его идентифицировали обычным способом, известным специалисту в данной области техники. Кроме того, фильтрат анализировали способом ВЭЖХ с применением абсолютной калибровочной кривой. В результате выход 3,4-дихлор-5-цианоизотиазола в фильтрате был 10%. Объединенный выход 3,4-дихлор-5-цианоизотиазола, полученного в виде кристаллов, и 3,4-дихлор-5-цианоизотиазола в фильтрате был 64%. Оба выхода основаны на количестве сукцинонитрила, применяемого в качестве исходного вещества.
[0128] Пример 3
(Получение 3,4-дихлор-5-цианоизотиазола)
В 200 мл четырехгорлую колбу, снабженную мешалкой, обратным холодильником и термометром, загружали 80,1 г (1,0 моль) сукцинонитрила и 64,1 г (2,0 моль) серы. Температуру повышали до 100°C при перемешивании. Наблюдали, что сукцинонитрил расплавился. Наблюдали, что большая часть серы осталась в виде твердого вещества. В смесь продували 283,6 г (4,0 моль) хлора при 100-105°C в течение 21 часа. Реакционную смесь охлаждали до комнатной температуры и разбавляли 300 мл этилацетата. Нерастворимые вещества удаляли фильтрованием, получая при этом продукт в виде коричневого раствора в этилацетате. Полученный раствор продукта в этилацетате анализировали способом ВЭЖХ с применением абсолютной калибровочной кривой. В результате выход 3,4-дихлор-5-цианоизотиазолa был 71% относительно теоретического количества, вычисленного из количества применяемого сукцинонитрила.
[0129] Пример 4
(Получение 3,4-дихлор-5-цианоизотиазола)
В 500 мл четырехгорлую колбу, снабженную мешалкой, обратным холодильником и термометром, загружали 80,1 г (1,0 моль) сукцинонитрила и 96,2 г (3,0 моль) серы. Температуру повышали до 120°C при перемешивании. Наблюдали, что сукцинонитрил и сера расплавились. В них продували 283,6 г (4,0 моль) хлора при 120-125°C в течение 12 часов. Реакционную смесь охлаждали до комнатной температуры и разбавляли 300 мл этилацетата. Нерастворимые вещества удаляли фильтрованием, получая при этом продукт в виде коричневого раствора в этилацетате. Полученный раствор продукта в этилацетате анализировали способом ВЭЖХ с применением абсолютной калибровочной кривой. В результате выход 3,4-дихлор-5-цианоизотиазолa был 68% относительно теоретического количества, вычисленного из количества применяемого сукцинонитрила.
[0130] Пример 5
(Получение 3,4-дихлор-5-цианоизотиазола)
В 500 мл четырехгорлую колбу, снабженную мешалкой, обратным холодильником и термометром, загружали 80,1 г (1,0 моль) сукцинонитрила и 96,2 г (3,0 моль) серы. Температуру повышали до 120°C при перемешивании. Наблюдали, что сукцинонитрил и сера расплавились. В них продували 290,7 г (4,1 моль) хлора при 120-125°C в течение 22 часов. Реакционную смесь охлаждали до комнатной температуры и разбавляли 300 мл этилацетата. Нерастворимые вещества удаляли фильтрованием, получая при этом продукт в виде коричневого раствора в этилацетате. Полученный раствор продукта в этилацетате анализировали способом ВЭЖХ с применением абсолютной калибровочной кривой. В результате выход 3,4-дихлор-5-цианоизотиазолa был 76% относительно теоретического количества, вычисленного из количества применяемого сукцинонитрила.
[0131] Пример 6
(Получение 3,4-дихлор-5-цианоизотиазола)
В 200 мл четырехгорлую колбу, снабженную мешалкой, обратным холодильником и термометром, загружали 80,1 г (1,0 моль) сукцинонитрила и 32,1 г (1,0 моль) серы. Температуру повышали до 120°C при перемешивании. Наблюдали, что сукцинонитрил и сера расплавились. В них продували 212,7 г (3,0 моль) хлора при 120-125°C в течение 12 часов. Реакционную смесь охлаждали до комнатной температуры и разбавляли 300 мл этилацетата. Нерастворимые вещества удаляли фильтрованием, получая при этом продукт в виде коричневого раствора в этилацетате. Полученный раствор продукта в этилацетате анализировали способом ВЭЖХ с применением абсолютной калибровочной кривой. В результате выход 3,4-дихлор-5-цианоизотиазолa был 56% относительно теоретического количества, вычисленного из количества применяемого сукцинонитрила.
[0132] Пример 7
(Получение 3,4-дихлор-5-цианоизотиазола)
В 1000 мл четырехгорлую колбу, снабженную мешалкой, обратным холодильником и термометром, загружали 80,1 г (1,0 моль) сукцинонитрила и 320,7 г (10,0 моль) серы. Температуру повышали до 120°C при перемешивании. Наблюдали, что сукцинонитрил и сера расплавились. В них продували 581,4 г (8,2 моль) хлора при 120-125°C в течение 16 часов. Реакционную смесь охлаждали до комнатной температуры и разбавляли 300 мл этилацетата. Нерастворимые вещества удаляли фильтрованием, получая при этом продукт в виде коричневого раствора в этилацетате. Полученный раствор продукта в этилацетате анализировали способом ВЭЖХ с применением абсолютной калибровочной кривой. В результате выход 3,4-дихлор-5-цианоизотиазолa был 75% относительно теоретического количества, вычисленного из количества применяемого сукцинонитрила.
[0133] Пример 8
(Получение 3,4-дихлор-5-цианоизотиазола)
В 200 мл четырехгорлую колбу, снабженную мешалкой, обратным холодильником и термометром, загружали 80,1 г (1,0 моль) сукцинонитрила и 32,1 г (1,0 моль) серы. Температуру повышали до 140°C при перемешивании. Наблюдали, что сукцинонитрил и сера расплавились. В них продували 198,5 г (2,8 моль) хлора при такой же температуре в течение 18 часов. Реакционную смесь охлаждали до комнатной температуры и разбавляли 300 мл этилацетата. Нерастворимые вещества удаляли фильтрованием, получая при этом продукт в виде коричневого раствора в этилацетате. Полученный раствор продукта в этилацетате анализировали способом ВЭЖХ с применением абсолютной калибровочной кривой. В результате выход 3,4-дихлор-5-цианоизотиазолa был 63% относительно теоретического количества, вычисленного из количества применяемого сукцинонитрила.
[0134] Сравнительный пример 1
Способ, описанный в примере 2 выложенной заявки на патент Японии № 2010-260805 (JP 2010-260805 A) (патентный документ 7)
(Получение 3,4-дихлор-5-цианоизотиазола)
В 300 мл четырехгорлую колбу, снабженную мешалкой, обратным холодильником и термометром, загружали 5,70 г (71,0 ммоль) сукцинонитрила, 35,5 мл N,N-диметилформамида и 36,5 г (1,14 моль) серы. В них продували 40,4 г (0,570 моль) хлора при 25°C или менее при перемешивании. Затем температуру повышали до 100°C и смесь перемешивали в течение 6 часов. Реакционной смеси предоставляли возможность для охлаждения до 25°C и затем выливали в ледяную воду. Продукт реакции экстрагировали толуолом. Полученный раствор в толуоле анализировали способом ВЭЖХ с применением абсолютной калибровочной кривой. В результате выход 3,4-дихлор-5-цианоизотиазолa был 64% относительно теоретического количества, вычисленного из количества применяемого сукцинонитрила.
[0135] В сравнительном примере 1 настоящего описания изобретения, который является способом, описанным в примере 2 выложенной заявки на патент Японии № 2010-260805 (JP 2010-260805 A) (патентный документ 7), применяют хлор и N,N-диметилформамид. Следовательно, как описано ранее, способ сравнительного примера 1 отличается от настоящего изобретения, в котором не требуется применение N,N-диметилформамида, и не является промышленно предпочтительным.
[0136] Предполагалось, что в указанном выше сравнительном примере 1 хлорид серы образовывался из хлора и серы в системе при низкой температуре 25°C или менее и затем сукцинонитрил реагировал с хлоридом серы, образованным в системе, как описано в пунктах 1 и 6 и параграфе 0029 выложенной заявки на патент Японии No. 2010-260805 (JP 2010-260805 A) (патентный документ 7).
[0137] Между тем, как уже описано, механизм реакции и тому подобное в настоящем изобретении не являются ясными. Однако когда настоящее изобретение обсуждалось после завершения настоящего изобретения, было предположено, что основной механизм реакции в настоящем изобретении был отличным от основного механизма реакции в указанном выше сравнительном примере 1. Это поддерживается также сравнительным примером 2 настоящего описания патента, приведенного ниже.
[0138] Сравнительный пример 2
Способ, описанный в примере 2 выложенной заявки на патент Японии No. 2010-260805 (JP 2010-260805 A) (патентный документ 7), проведенный без растворителя
(Получение 3,4-дихлор-5-цианоизотиазола)
В 100 мл грушевидную колбу, снабженную мешалкой, обратным холодильником и термометром, загружали 5,00 г (62,4 ммоль) сукцинонитрила и 31,9 г (1,0 моль) серы. Наблюдали, что сукцинонитрил и сера не плавились. В них продували 35,4 г (0,500 моль) хлора при 25°C или менее при перемешивании в течение 22 часов. Затем температуру повышали до 100°C и смесь перемешивали в течение 6 часов. Реакционную смесь охлаждали до комнатной температуры и разбавляли 50 мл толуола. Нерастворимые вещества удаляли фильтрованием, получая при этом продукт в виде коричневого раствора в толуоле. Полученный раствор в толуоле анализировали способом ГХ с применением абсолютной калибровочной кривой. В результате выход 3,4-дихлор-5-цианоизотиазолa был только 10% относительно теоретического количества, вычисленного из количества применяемого сукцинонитрила.
[0139] В указанном выше сравнительном примере 2 способ, описанный в примере 2 выложенной заявки на патент Японии No. 2010-260805 (JP 2010-260805 A) (патентный документ 7), проводили без применения N,N-диметилформамида, который является апротонным полярным растворителем, другими словами без растворителя. В результате выход значительно уменьшился.
[0140] (Способ анализа высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ))
Что касается подробностей указанного выше способа анализа ВЭЖХ, можно обратиться, если необходимо, к следующим литературным источникам.
(a): The Chemical Society of Japan ed., "Shin Jikken kagaku Koza (New Experimental Chemistry Course) 9 Bunseki kagaku (Analytical Chemistry) II", pages 86 to 112 (1977), published by Shingo Iizumi, Maruzen Co., Ltd. (Например, для получения информации по комбинациям веществ-наполнителей и подвижных фаз, которые можно применять в колонке, можно обратиться к страницам 93-96).
(b): The Chemical Society of Japan ed., "Jikken kagaku Koza (Experimental Chemistry Course) 20-1 Bunseki kagaku (Analytical Chemistry)", 5th ed., pages 130 to 151 (2007), published by Seishiro Murata, Maruzen Co., Ltd. (Например, для получения информации по конкретному применению и условиям анализа хроматографии с обращенной фазой можно обратиться к страницам 135-137).
[0141] (Способ анализа газовой хроматографии (GC))
Что касается подробностей указанного выше способа анализа ГХ, если необходимо, можно обратиться к следующим литературным источникам.
(a): The Chemical Society of Japan ed., "Shin Jikken kagaku Koza (New Experimental Chemistry Course) 9 Bunseki kagaku (Analytical Chemistry) II", pages 60 to 86 (1977), published by Shingo Iizumi, Maruzen Co., Ltd. (Например, для получения информации по жидкостям для неподвижной фазы, которую можно применять в колонке, можно обратиться к странице 66).
(b): The Chemical Society of Japan ed., "Jikken kagaku Koza (Experimental Chemistry Course) 20-1 Bunseki kagaku (Analytical Chemistry)", 5th ed., pages 121 to 129 (2007), published by Seishiro Murata, Maruzen Co., Ltd. (Например, для получения информации по конкретному применению полой капиллярной колонки для разделения можно обратиться к страницам 124-125).
Промышленная применимость
[0142] Согласно способу настоящего изобретения предложен новый промышленный способ получения производного изотиазола, конкретно 3,4-дихлор-5-цианоизотиазола. Производное изотиазола, которое можно получить способом настоящего изобретения, является применимым в качестве промежуточного продукта для получения лекарственных средств и промежуточного продукта для получения сельскохозяйственных химических продуктов и промежуточного продукта для получения функциональных пигментов, электронных материалов и т.д. Конкретно, 3,4-дихлор-5-цианоизотиазол является применимым в качестве важного промежуточного продукта для получения сельскохозяйственных химических продуктов.
[0143] Как описано ранее в данном описании изобретения, способ настоящего изобретения является промышленно предпочтительным. Например, способ настоящего изобретения является существенно безопасным по сравнению с известным уровнем техники и эффективным. Кроме того, в способе настоящего изобретения можно также выбрать различные требуемые варианты промышленного осуществления. Другими словами, согласно настоящему изобретению предложены экономически предпочтительные условия согласно ситуации. Следовательно, способ настоящего изобретения можно осуществить в промышленном масштабе и простым образом. Кроме того, согласно способу настоящего изобретения целевое соединение можно получить без применения дорогого катализатора и переходного металла и, поэтому, вредные отходы, образованные из них, не выгружают. Следовательно, в способе настоящего изобретения удаление отходов является легким, и способ настоящего изобретения является также благоприятным для окружающей среды.
[0144] Следовательно, способ настоящего изобретения является весьма применимым в качестве промышленного способа получения.
1. Способ получения производного изотиазола, представленного общей формулой (3):
[химическая формула 3]
(в которой R представляет собой цианогруппу, карбоксигруппу или алкоксикарбонильную группу; и X представляет собой атом фтора, атом хлора, атом брома или атом иода),
который содержит нагревание нитрильного соединения, представленного общей формулой (1):
[химическая формула 1]
(в которой R имеет значения, указанные выше),
и серы и затем проведение реакции между нитрильным соединением, представленным общей формулой (1), серой и галогеном, представленным общей формулой (2):
[химическая формула 2]
(в которой X имеет значения, указанные выше).
2. Способ по п. 1, в котором нитрильное соединение, представленное общей формулой (1), и серу нагревают до тех пор, пока по меньшей мере нитрильное соединение, представленное общей формулой (1), не расплавится.
3. Способ по п. 1, в котором нитрильное соединение, представленное общей формулой (1), и серу нагревают до тех пор, пока нитрильное соединение, представленное общей формулой (1), и сера не расплавятся.
4. Способ по п. 1, в котором нитрильное соединение, представленное общей формулой (1), и серу нагревают до 70°C или выше.
5. Способ по п. 1, в котором нитрильное соединение, представленное общей формулой (1), и серу нагревают до 90°C или выше.
6. Способ по п. 1, в котором нитрильное соединение, представленное общей формулой (1), и серу нагревают до температуры в диапазоне от 70 до 180°C.
7. Способ по п. 1, в котором нитрильное соединение, представленное общей формулой (1), и серу нагревают до температуры в диапазоне от 90 до 150°C.
8. Способ по п. 1, в котором реакцию между нитрильным соединением, представленным общей формулой (1), серой и галогеном, представленным общей формулой (2), проводят при 70°C или выше.
9. Способ по п. 1, в котором реакцию между нитрильным соединением, представленным общей формулой (1), серой и галогеном, представленным общей формулой (2), проводят при 90°C или выше.
10. Способ по п. 1, в котором реакцию между нитрильным соединением, представленным общей формулой (1), серой и галогеном, представленным общей формулой (2), проводят при температуре в диапазоне 70-180°C.
11. Способ по п. 1, в котором реакцию между нитрильным соединением, представленным общей формулой (1), серой и галогеном, представленным общей формулой (2), проводят при температуре в диапазоне 90-150°C.
12. Способ по п. 1, в котором реакцию между нитрильным соединением, представленным общей формулой (1), серой и галогеном, представленным общей формулой (2), проводят в течение 15 часов или более.
13. Способ по п. 1, в котором реакцию между нитрильным соединением, представленным общей формулой (1), серой и галогеном, представленным общей формулой (2), проводят в течение 20 часов или более.
14. Способ по п. 1, в котором реакцию между нитрильным соединением, представленным общей формулой (1), серой и галогеном, представленным общей формулой (2), проводят в течение периода времени в диапазоне 15-75 часов.
15. Способ по п. 1, в котором реакцию между нитрильным соединением, представленным общей формулой (1), серой и галогеном, представленным общей формулой (2), проводят в течение периода времени в диапазоне 20-50 часов.
16. Способ по п. 1, в котором реакцию между нитрильным соединением, представленным общей формулой (1), серой и галогеном, представленным общей формулой (2), проводят при температуре в диапазоне 70-180°C в течение периода времени в диапазоне 15-75 часов.
17. Способ по п. 1, в котором реакцию между нитрильным соединением, представленным общей формулой (1), серой и галогеном, представленным общей формулой (2), проводят при температуре в диапазоне 90-150°C в течение периода времени в диапазоне 15-75 часов.
18. Способ по п. 1, в котором реакцию между нитрильным соединением, представленным общей формулой (1), серой и галогеном, представленным общей формулой (2), проводят при температуре в диапазоне 90-150°C в течение периода времени в диапазоне 20-50 часов.
19. Способ по п. 1, в котором реакцию между нитрильным соединением, представленным общей формулой (1), серой и галогеном, представленным общей формулой (2), проводят загрузкой нитрильного соединения, представленного общей формулой (1), и серы и затем введением в них галогена, представленного общей формулой (2).
20. Способ по п. 1, в котором реакцию между нитрильным соединением, представленным общей формулой (1), серой и галогеном, представленным общей формулой (2), проводят введением галогена, представленного общей формулой (2), в нитрильное соединение, представленное общей формулой (1), и серу.
21. Способ по п. 1, в котором реакцию между нитрильным соединением, представленным общей формулой (1), серой и галогеном, представленным общей формулой (2), проводят введением галогена, представленного общей формулой (2), в нитрильное соединение, представленное общей формулой (1), в расплавленном состоянии и серу.
22. Способ по п. 1, в котором реакцию между нитрильным соединением, представленным общей формулой (1), серой и галогеном, представленным общей формулой (2), проводят введением галогена, представленного общей формулой (2), в нитрильное соединение, представленное общей формулой (1), в расплавленном состоянии и серу в расплавленном состоянии.
23. Способ по п. 1, в котором реакцию между нитрильным соединением, представленным общей формулой (1), серой и галогеном, представленным общей формулой (2), проводят при температуре в диапазоне 70-180°C в течение периода времени в диапазоне 15-75 часов введением галогена, представленного общей формулой (2), в нитрильное соединение, представленное общей формулой (1), и серу.
24. Способ по п. 1, в котором реакцию между нитрильным соединением, представленным общей формулой (1), серой и галогеном, представленным общей формулой (2), проводят при температуре в диапазоне 90-150°C в течение периода времени в диапазоне 15-75 часов введением галогена, представленного общей формулой (2), в нитрильное соединение, представленное общей формулой (1), и серу.
25. Способ по п. 1, в котором реакцию между нитрильным соединением, представленным общей формулой (1), серой и галогеном, представленным общей формулой (2), проводят при температуре в диапазоне 90-150°C в течение периода времени в диапазоне 20-50 часов введением галогена, представленного общей формулой (2), в нитрильное соединение, представленное общей формулой (1), и серу.
26. Способ по п. 1, в котором реакцию между нитрильным соединением, представленным общей формулой (1), серой и галогеном, представленным общей формулой (2), проводят без применения апротонного полярного растворителя.
27. Способ по п. 1, в котором реакцию между нитрильным соединением, представленным общей формулой (1), серой и галогеном, представленным общей формулой (2), проводят без растворителя.
28. Способ по п. 1, в котором R в общей формуле (1) представляет собой цианогруппу.
29. Способ по п. 1, в котором X в общей формуле (2) представляет собой атом хлора.
30. Способ по п. 1, в котором R в общей формуле представляет собой цианогруппу и X в общей формуле (2) представляет собой атом хлора.
