NO140102B - Fremgangsmaate for fremstilling av 4-klor-2-hydroksybenzo-tiazol, og tilsvarende produkter substituert i 3-stilling - Google Patents

Description

Forbindelsen 4-klor-2-oksobenzotiazolin-3-yleddiksyre (ofte referert til som benazolin) og estere og salter derav med formelen:

hvor B er en karboksylgruppe eller et salt eller en ester derav,

er meget anvendt som herbicider. Typiske salter er alkalimetall-salter, f.eks. natrium- eller fortrinnsvis kaliumsalter og amin-salter, f.eks. trietylamin- eller dietanolamin- eller fortrinnsvis dimetylamin-salter. Typiske estere er C1_7-alkylestere, f.eks. metyl-, isopropyl- eller fortrinnsvis etyl-estere. Benazolin og dens estere og salter ble opprinnelig beskrevet i britisk patentskrift nr. 86 2.226. Den fremgangsmåte for dens fremstilling som der er beskrevet omfatter å kondensere 4-klor- (eller 4-brom-) 2- oksobenzotiazolin (alternativt kjent som 4-klor-2-hydroksy-benzotiazol) med en forbindelse som gir eddiksyre-andelen, f.eks. • etyl-bromacetat. En annen fremgangsmåte som er beskrevet i dette patentskrift omfatter å klorere eller bromere 2-okso-benzotiazolin-3- yleddiksyre. Den førstnevnte fremgangsmåte var generelt den kommersielt mest tilfredsstillende, men den led av den omstendighet at det var heller vanskelig å oppnå det nødvendige utgangs-

materiale med tilstrekkelig høyt utbytte og renhet..

4-klor-2-hydroksybenzotiazol med formelen:

har blitt beskrevet i et tidsskrift

av Elderfield og Short (J.Org.Chem. 1953 18 1092) hvor den ble fremstilt ved en fremgangsmåte som medfører diazotering av 2-amino-4-klorbenzotiazol i en blanding av brom og hydrobromsyre for å gi 2-brom-4-klorbenzotiazol, efterfulgt av hydrolyse av denne for å gi det krevde produkt. De erholdte utbytter var 72% i første trinn og 77% i andre trinn, og utgjorde et samlet utbytte på 56% for syntesen av 4-klor-2-hydrobenzotiazol fra 2-amino-4-klorbenzotiazol. Fremgangsmåten var ikke særlig tilfredsstillende for kommersiell produksjon.

I britisk patentskrift nr. 966.496 ble det beskrevet fremgangsmåter hvorved 2-amino-4-klorbenzotiazol kunne omdannes til 2,4-diklorbenzotiazol med høyt utbytte, og denne kunne derefter omdannes til 4-klor-2-hydroksybenzotiazol med høyt utbytte, og med et ganske tilfredsstillende samlet utbytte for hele omsetningen på minst 80%, Fremgangsmåten omfattet diazotering av 2-amino-4-klorbenzotiazol i saltsyre, efterfulg; av hydrolysering av diklor-forbindelsen. Det ble angitt at omsetningen kunne gjøres letter ved nærvær av et med vann blandbart oppløsningsmidde1, og det blir oppnådd spesielt ønskelige forhold dersom benzen eller toluen er inkludert, og benzen gir de mest tilfredsstillende resultater. Varigheten av diazoteringen var lang, f.eks. over 16 timer.

En modifikasjon av denne6 fremgangsmåte har blitt anvendt kommersielt i stor utstrekning. Ved denne modifiserte fremgangsmåte blir 2-amino-4-klorbenzotiazol-hydrobromid omdannet til en blanding av 2,4-diklorbenzotiazol og 2-brom-4-klorbenzotiazol, og blandingen blir hydrolysert for å gi 4-klor-2-hydroksybenzo-tiazol. Samlede utbytter på f.eks. 70-80%, som blir oppnådd ved denne fremgangsmåte, er meget bedre enn de tidligere utbytter på 56%, men fremgangsmåten mangler enda mye på å være kommersielt ønsket. Det er således nødvendig med lange omsetningstider for å oppnå disse utbytter. Dessuten er 4-klor-2-hydroksybenzotiazol forurenset med betydelige mengder av uaksep-table biprodukter som må fjernes, vanligvis i et senere trinn ved den samlede fremgangsmåte for å danne benazolin eller dens estere eller salter. Dette medfører et ekstra rensetrinn som er klart tidsforbrukende og kostbart og som det ville være øns-kelig å unngå. Dessuten representerer dannelsen av disse uøns-kede biprodukter et tap av utgangsmateriale.

Hensikten med oppfinnelsen har derfor vært å finne på en metode til å danne 4-klor-2-hydroksybenzotiazol med en høyere renhetsgrad og med bedre utbytte og/eller kortere omsetningstid enn det som tidligere har vært oppnåelig i kommersiell skala, som et mellomprodukt ved fremstillingen av benazolin og dens estere og salter.

Det har nå overraskende blitt funnet at det i virkeligheten kan oppnås forbedret renhet og forbedret utbytte og/eller kortere omsetningstid ved anvendelse ar spesielle oppløsningsmidler som ikke er blandbare med vann, ved diazoteringen. Det er således nå mulig å danne benazolin og dens estere og salter med en slik høy renhetsgrad at hvilke som helst forurensninger som er til-stede er i så små mengder og er slik at det ikke lenger er vesen-tlig å utføre ovennevnte rensetrinn. Det er dessuten nå mulig å oppnå utbytte som ved samme omsetningstider som ble anvendt ved de tidligere fremgangsmåter, er bedre enn de som tidligere var oppnåelig, eller å oppnå et tilfredsstillende utbytte ved mye kortere omsetningstider enn det kunne anvendes tidligere for å oppnå tilfredsstillende utbytte, og/eller nedsette tapet av utgangsmateriale .

I henhold til oppfinnelsen tilveiebringes en fremgangsmåte for fremstilling av 4-klor-2-hydroksybenzotiazol ved å diazotere 2-amino-4-klorbenzotiazol-hydrohalogenid med formelen:

og hydrolysere produktet. Fremgangsmåten karakteriseres ved at diazoteringen blir utført i nærvær av et halogenert alifatisk hydrokarbon i hvilket hovedproduktene fra diazoteringsreaksjonen er oppløselige i en utstrekning på minst 10% vekt/volum ved 20°C. Hovedproduktet fra diazoteringsreaksjonen er 2-halogen-4-klor-benzotiazoler. Når 2-amino-4-klorbenzotiazolen er i den foretrukne form som hydrobromid, er hovedproduktet 2-brom-4-klor-benzotiazol. 2,4-diklorbenzotiazol blir også vanligvis dannet.

Foretrukne halogenerte alifatiske hydrokarboner for anvendelse ved oppfinnelsen, er klorerte hydrokarboner, f.eks. etylendiklorid som er spesielt foretrukket, metylenklorid, kloroform, karbontetraklorid, tetrakloretan, trikloretylen, perkloretylen, 1,2-diklorpropan og 1,1,1-trikloretan. Andre halogenerte hydrokarboner innbefatter bromholdige hydrokarboner, f.eks. etylendibromid. Det foretrekkes at oppløsningsmidlet er et som har et kokepunkt på mellom 40-90°C, fortrinnsvis 60-90°C.

Diazoteringsreaksjonen blir fortrinnsvis utført ved en temperatur under 30°C, f.eks. ved 20-25°c, vanligvis i saltsyre som har en konsentrasjon som er høyere enn IN, fortrinnsvis mellom 5,5 og 6,5N. Omsetningen blir også fortrinnsvis utført i nærvær av eddiksyre. Mengden med organisk oppløsningsmiddel er ikke kritisk, men den er fortrinnsvis minst 20 volum% av den samlede reaksjons-blanding, f.eks. 25-60 volum%.

Diazoteringsreaksjonen blir vanligvis foretatt i minst 2, men

ofte mindre enn 7 eller endog 5 timer. Den holder vanligvis på inntil det i det vesentlige ikké er noe fast materiale tilbake suspendert i den vandige fase. Den organiske fase blir så fra-skilt og den blir fortrinnsvis inndampet til tørrhet før den blir hydrolysert. Hydrolysen kan utføres ved å omsette med en mineralsyre, f.eks. konsentrert saltsyre, fortrinnsvis i nær-

vær av et med vann blandbart oppløsningsmiddel, f.eks. metanol, etanol eller industriell metylert sprit. Hydrolysen blir passende utført ved en temperatur på 50-150°C og fortrinnsvis under tilbake løpskjøling. Produktet kan isoleres ved konvensjonelle

midler, og kan så om ønskes omdannes til benazolin, f.eks. ved den fremgangsmåte som er beskrevet i britisk patentskrift nr. 966.496. Fremgangsmåten beskrevet i dette patentskrift, som også benyttes ifølge foreliggende oppfinnelse, omfatter å kondensere 4-klor-2-hydroksybenzotiazolen med en forbindelse valgt fra ACH2B eller RjOCI^CN hvor A er et halogenatom, B er en karboksylgruppe eller et salt, en ester, et amid eller et nitril derav, og ^ er en alkylsulfonyl- eller en aromatisk sulfonylgruppe, i nærvær av et alkalisk kondenseringsmiddel, for å danne en forbindelse med formel I

og eventuelt omdanne B for å danne en ønsket gruppe valgt fra karboksyl eller salter eller estere derav, slik som dem som er beskrevet ovenfor.

I tillegg til å gi fordeler med høye utbytter og raskere reak-sjonstider enn det som har vært mulig ved anvendelse av oppløs-ningsmidler som tidligere er beskrevet, har anvendelsen av de halogenerte alifatiske hydrokarboner som oppløsningsmidler ved oppfinnelsen en ytterligere viktig fordel. Det er at 2-amino-4-klorbenzotiazol-hydrohalogenidet kan dannes ved å cyklisere N-2-klorfenyltiourinstoff i det samme organiske oppløsnings-middel -system som det som anvendes ved den efterfølgende dia-zoteringsreaks jon , med det resultat at 2-amino-4-klorbenzotiazol-hydrohalogenidet kan fremstilles og omsettes i det samme organiske oppløsningsmiddel-system uten at det er nødvendig å isolere det før diazoteringstrinnet. Som et resultat av at man unngår å separere forbindelsen før diazoteringen, blir det totale utbytte og den totale tid som kreves for å utføre fremstilligen av bena-zoling fra N-2-klorfenyltiourinstoff enda ytterligere forbedret.

Foretrukne forhold for å cyklisere N-2-klorfenyltiourinstoff

for å danne 2-amino-4-klorbenzotiazol-hydrohalogenid omfatter å omsette tiourinstoffet med en kilde for klor- eller bromatomer i

et halogenert alifatisk hydrokarbon-oppløsningsmiddel, slik som dem som er omtalt ovenfor. Den foretrukne kilde for kloratomer er sulfurylklorid, mens den foretrukne kilde for bromatomer er brom. Reaksjonstemperaturen er fortrinnsvis 30 til 100°C.

Oppfinnelsen blir belyst i de følgende eksempler i hvilke "pro-senter" er "vektprosenter". Utbyttene er av ren substans, slik at de tilsynelatende utbytter (av urenset materiale) er noe høyere enn vist.

EKSEMPEL 1

2-amino-4-klorbenzotiazol-hydrobromid (79 g) og etylendiklorid (300 ml) ble satt til en blanding av konsentrert saltsyre

(114 ml), iseddik (78 ml) og vann (114 ml) i en 1 liters kolbe. Hele blandingen ble rørt og holdt ved 20-25 oC med vannavkjøling mens en oppløsning av natriumnitritt (41 g) i vann (67 ml) ble tilsatt ved konstant hastighet i løpet av 2 timer. Blandingen ble rørt i ytterligere 2 timer. Vann (100 ml) ble tilsatt og det nedre sjikt ble fraseparert og inndampet til tørrhet. Resten ble oppløst i varm industriell metylert sprit og oppløsningen ble holdt ved en livlig tilbakeløpskjøling og rørt mens det i løpet av 2 1/2 timer ble tilsatt konsentrert saltsyre (182 ml) . Rør-ing og oppvarming ble fortsatt i ytterligere 2 timer. Blandingen ble så avkjølt under 30°C og det ble tilsatt vann (182 ml) .

Det faste.stoff ble samlet, vasket fri for syre og tørret i. vakuum ved 60°C. Det således erholdte 4-klor-2-hydroksybenzo-tiazol viste ved titrering med tetrabutylammonium-hydroksyd i aceton å ha en renhet på 95%. Utbytte = 83%.

EKSEMPEL 2

Eksempel 1 ble gjentatt ved å erstatte etylendikloridet med et ekvivalent volum med metylenklorid. Det viste seg at det således erholdte 4-klor-2-hydroksybenzotiazol hadde en renhet på 95%. Utbytte = 87%.

EKSEMPEL 3

N-2-klorfenyltiourinstoff (65 g) ble satt til en blanding av iseddik (48 ml) og etylendiklorid (195 ml) i en 1 liters kolbe. Blandingen ble rørt krafig og det ble tilsatt brom (61,5 g) i

en porsjon. Da temperaturen hadde holdt opp med å stige, ble

blandingen kokt under tilbakeløpskjøling i 4 timer. Den ble så avkjølt til mellom 15 og 20°C, og det ble tilsatt en blanding av konsentrert saltsyre (115 ml) og vann (115 ml). Temperaturen ble holdt ved 20 til 25°C mens det i løpet av 2 timer ble tilsatt en oppløsning av natriumnitritt (41 g) i vann. Forsøket ble så fortsatt som i eksempel 1, for å danne 4-klor-2-hydroksy-benzotiazol som viste seg å ha en renhet på 95%. Utbytte = 83%.

EKSEMPEL 4- 9

Eksempel 1 ble gjentatt ved å erstatte etylendikloridet med efter tur ekvivalente volumer av kloroform (eksempel 4), tetra-kloretylen (eksempel 5), 1,1,1-trikloretan (eksempel 6), 1,2-diklorpropan (eksempel 7), etylendibromid (eksempel 8), og det dobbelte av det ekvivalente volum med karbontetraklorid (eksempel 9). Det i hvert av disse eksempler erholdte 4-klor-2-hydroksy-benzotiazol hadde en renhet i området 93 til 95%, og ga utbytter på henholdsvis 73%, 66%, 65%, 72%, 61% og 71%. Det kan oppnås høyere utbytter ved å utføre diazoteringen i en lengre tids-periode .

EKSEMPEL 10

En oppslemning av N-2-klorfenyltiourinstoff (65 g) i en blanding av iseddik (48 ml) og etylendiklorid (36 ml) ble sakte satt til en rørt oppløsning av brom (61,5 g) i etylendiklorid (9 7 ml) mens temperaturen ble holdt under 55°C med vannavkjøling. Blandingen ble omhyggelig oppvarmet til tilbakeløpog holdt ved den temperaturen i 4 timer. Den ble så avkjølt til mellom 15 og 20°C, og forsøket fortsatte som i eksempel 3 for å danne 4-klor-2-hydroksybenzotiazol som har en renhet på 95%. Utbytte = 84%.

EKSEMPEL 11

4-klor-2-hydroksybenzotiazol (185,5 g) erholdt fra eksempel 1 ble blandet med vannfritt kaliumkarbonat (138,5 g) ', natriumjodid (5 g) og metyletylketon (1 L). Blandingen ble rørt og tilbake-løpsbehandlet under tilsetning av etylkloracetat (135 g). Blan-dingen ble behandlet under tilbakeløp i ytterligere 4 timer, det ble tilsatt vann (280 ml) og blandingen ble avkjølt til 70°C. Det vandige sjikt ble kassert og det organiske sjikt ble inndampet for å gi en olje som ble oppløst i tilbakeløpende indus-

triell metylert sprit (200 ml). Det ble tilsatt vandig natriumhydroksyd (2,5N, 440 ml) og tilbakeløpsbehandlingen fortsatt i 1/2 time. Oppløsningen ble så avkjølt og surgjort til en pH på 1 til 2 med saltsyre. Det resulterende produkt ble frafiltrert, vasket med vann og tørret for å gi benazolin, s.p. 185-8°C.

EKSEMPEL 12

på en lignende måte som den som er beskrevet i eksempel 11, ble benazolin efter tur erholdt fra 4-klor-2-hydroksybenzotiazol fremstilt som i eksemplene 2 til 9.

SAMMENLIGNENDE EKSEMPEL

Eksempel 1 ble gjentatt bortsett fra at det ble anvendt benzen

i stedet for etylendiklorid, at natriumnitritt-tilsetningen tok 5 timer i stedet for 2 og at røringen ble fortsatt i 16 timer i stedet for 2 timer. 4-klor-2-hydroksybenzotiazolen ble erholdt i et utbytte på 77% og den var bare 87% ren og var forurenset blant annet med 8,3% 4-klor-2-fenylbenzotiazol som var vanskelig å fraskille i dette trinn. Da produktet ble omdannet til benazolin som beskrevet i eksempel 11, var det nødvendig å fjerne denne forurensning ved å utføre en ekstrahering med metylenklorid efter hydrolysen med natriumhydroksyd.

Claims (4)

1. Fremgangsmåte for fremstilling av 4-klor-2-hydroksy-benzotiazol med formelen

og tilsvarende produkter substituert med en gruppe CH^B i 3-stilling, hvor B er en karboksylgruppe eller et salt eller en ester derav, ved hvilken et 2-amino-4-klorbenzotiazol-hydrohalogenid med formelen: diazoteres, og eventuelt kondenseres det resulterende 4-klor-2-hydroksybenzotiazol med en forbindelse ACH^B eller R^OCH-jCN hvor A er et halogenatom, B er en karboksylgruppe eller et salt, ester, amid eller nitril derav, og er en alkylsulfonyl- eller en aromatisk sulfonylgruppe, i nærvær av et alkalisk kondenseringsmiddel for å danne en forbindelse med formel I og eventuelt omdannes B for å danne en ønsket gruppe valgt fra karboksyl eller et salt eller en ester derav, karakterisert ved at diazoteringen utføres i nærvær av et halogenert, alifatisk hydrokarbon-oppløsningsmiddel i hvilket hovedproduktene fra diazoteringsreaksjonen er oppløselige i en utstrekning på minst 10% vekt/volum ved 20°C.

2. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at det som oppløsningsmiddel anvendes etylendiklorid.

3. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at det anvendes et oppløsnings-middel valgt fra metylenklorid, kloroform, karbontetraklorid, tetrakloretan, trikloretylen, perkloretylen, 1,1,1-trikloretan og etylendibromid.

4. Fremgangsmåte som angitt i et av de foregående krav, karakterisert ved at den oppløsning i halogenert alifatisk hydrokarbon-oppløsningsmiddel som dannes ved diazoteringen, skilles fra reaksjonsmediet og inndampes til tørrhet før hydrolyse av produktet.