Brevet FR2065597A1 — publié le 19710730

39Q87 1 2065597 La présente invention concerne un perfectionnement à la préparation des thiolhydroxamate-carbamates, et plus particulièrement un perfectionnement à la préparation des thiolhydro-xamate-carbamates de la formule suivante : 5 0 ' . ïi-c-o-ini2- (1) Rf-0-SR2 dans laquelle -R^ est un groupe méthyle, éthyle, méthoxyméthyle ou (méthylthio)méthyle et Rg es*t 1111 groupe méthyle, éthyle ou 10 propyle, par réaction d'un ester thiolhydroxamate de la formule suivante : ÏT-OH (2) R1-C-SR2 dans laquelle R^ et Rg sont tels que définis à propos de la for-15 mule '(1), avec de l'acide isocyanique,- dans un milieu de réaction essentiellement aqueux à une température comprise entre le point'de congélation et le point d'ébullition de la masse de réaction, le perfectionnement consistant en ce qu'on conduit la réaction à un pH réglé entre 1,5 ©t 5» 20 II est "bien établi dans la technique antérieure que l'acide isocyanique dans des systèmes aqueux réagit de manière préférentielle avec les aminés. Récemment, il a été indiqué /"Zinner, Arch. Pharm, 292, 1-9 (1959)_7 70 39087 2065597 sation d'acide ..isocyanique comme, agent de carbamylation avec l'eau comme milieu de réaction offre l'avantage, sur le plan de la .commodité, de produire de l'acide in situ. L'utilisation d'eau offre aussi l'avantage de rendre superflu qu'on isole 5 l'ester thiolhydroxamate de départ d'un système aqueux dans lequel il peut être préparé. On a maintenant découvert qu'en réglant le pH entre 1,5 et 5 durant la réaction, on obtient un accroissement surprenant du rendement et une meilleure pureté du produit. 10 La présente invention concerne un perfectionnement au procédé de préparation de thiolhydroxamate-carbamates de formule (1) par réaction de l'ester thiolhydroxamate correspondant avec de l'acide isocyanique, dans un milieu essentiellement aqueux à une température comprise entre -15°C et 80°0, le per-15 f ectionnement consistant en ce.qu'on conduit la réaction à un pH réglé entre 1,5 et . Les produits obtenus par ce procédé sont extrêmement utiles comme, insecticides. Gomme" spécifié ci-dessus, l'invention concerne un per-20 fectionnement à un procédé de préparation de thiolhydroxamate-carbamates. Les .corps en réaction utilisables et les conditions' de réaction sont spécifiés ci-après. Dans le procédé de la présente invention, les corps en réaction_sont les esters thiolhydroxamates de formule (2) 25 ci-dessus et l'acide isocyanique, l'agent de carbamylation. Les esters thiolhydroxamates utilisables dans,cette réaction sont ceux de formule (2) et ils sont, d'une façon générale, légèrement solubles dans l'eau.. On.peut les préparer de la manière décrite dans Ber., 2J_, 2197 (1894) par réaction 30 d'une aldoxime avec le chlore dans un solvant inerte pour former le chlorure d'hydroxamoyle correspondant, suivie de la réaction de ce dernier en solution aqueuse avec un sel de métal alcalin d'un alcoyl-mercaptan. L'acide isocyanique, EU=0=0, est fréquemment appelé 35 acide cyanique, qui est représenté plus correctement par la formule HO0hET. Oes deux tautomères sont transformables rapidement l'un en l'autre, que ce soit dans.l'acide liquide ou dans une solution. Comme indiqué dans la littérature technique,publiée, l'acide existe sous la forme d'un mélange en équilibre qui contient 70 39087 3 2065597 principalement la forme isocyanate. Yoir ÎToller, Ghemistry of Organic Gompounds, Saunders (1965), page 337. Par conséquent, quand on utilise ici le terme "acide isocyanique", il désigne ordinairement un mélange en équilibre d'acides isocyanique et 5 cyanique. L'acide isocyanique peut être préparé par l'une quelconque des méthodes appropriées bien connues de l'homme de l'art. Comme mentionné ci-dessus, il peut être produit in situ par l'addition d'un cyanate de métal alcalin et d'un acide minéral à un mélange ou à une solution de l'ester thiolhydroxamate et 10 d'eau. Bien que la réaction soit conduite dans un système essentiellement aqueux pour que l'on obtienne les avantages é-numérés ci-dessus, elle peut être conduite dans un système qui consiste en au moins 50$ d'eau et jusqu'à 50$ d'un liquide or-15 ganique miscible non réactif. Des liquides miscibles appropriés comme l'acétone, le méthanol et l'éthanol, viendront facilement à l'esprit de l'homme de l'art. On peut aussi utiliser des liquides organiques non miscibles et non réactifs comme le chlorure de méthylène. 20 Le procédé de la présente invention comme spécifié ci-dessus est conduit dans un milieu de réaction essentiellement aqueux. Ce milieu peut contenir des sels inorganiques résultant de la synthèse de l'ester thiolhydroxamate qui n'ont pas été séparés avant le début du procédé selon la présente invention. 25 II n'est pas nécessaire qu'il y ait dans la masse de réaction une quantité d'eau suffisante pour maintenir ces sels en solution durant la réaction. Toutefois, pour empêcher la pollution du produit thiolhydroxamate-carbamate, la quantité d'eau présente est de préférence réglée avant l'isolement du produit de 30 manière que la concentration des sels soit au-dessous de la saturation. Si un peu de sel cristallise avec le produit final, on peut évidemment l'éliminer par lavage ou par d'autres techniques de purification bien connues de l'homme de l'art. La concentration des esters thiolhydroxamates dans 35 le milieu aqueux n'est pas critique pour le procédé de la présente invention. Des concentrations extrêmement basses sont économiquement indésiraMes et des concentrations extrêmement élevées rendent l'agitation difficile quand il en résulte une bouillie. Par conséquent, pour des raisons de commodité et 70 39087 4 2065597 d'économie, la concentration de l'ester thiolhydroxamate sera comprise habituellement entre 5 et 50$ par rapport au poids total de milieu aqueux et de l'ester thiolhydroxamate. La,concentration préférée, pour ces raisons d'économie et de commodité, 5 est comprise entre 15 et 30$ d'ester thiolhydroxamate par rapport au poids total de milieu aqueux et d'ester thiolhydroxamate. L'acide isocyanique est généralement utilisé en quantité telle que le rapport molaire de l'acide isocyanique à 10 l'ester thiolhydroxamate soit compris entre 1,0:1 et 1,5*1, de préférence entre 1,0 et 1,2 mole d'acide isocyanique par mole d'ester thiolhydroxamate. Evidemment, il est possible d'opérer à l'extérieur de ces limites; toutefois, en général, pour des raisons d'économie et de commodité, le rapport molaire sera 15 compris dans, l'intervalle mentionné en premier lieu ci-dessus. On ajoute l'ester thiolhydroxamate au milieu aqueux et on ajoute ensuite l'acide isocyanique. L'acide isocyanique est aj outé à la masse de réaction ou est produit in situ par addition simultanée à la masse de réaction d'un cyanate de métal 20 . alcalin et d'un acide minéral, en quantité suffisante pour que l'on obtienne tin pïï compris eni/re 1,5 et 5,0. Bien que le pH de la masse de réaction doive être réglé d'une façon générale entre 1,5 et 5>0, l'intervalle préféré varie un peu suivant la température de réaction. Ainsi, 25 l'intervalle de pH pour une température comprise entre -15°C et 30°0 doit être compris entre 1,5 et 5 et, de préférence, entre 2,5 et 4» Pour une température comprise entre 30°C et 50°0, le pH doit être compris entre 2 et 5 et, de préférence, entre 2,5 et 4. Pour une température comprise entre 50°C et 60°0, le 30 pH doit être compris entre 2,5 et 5 et, de préférence, entre 3 et 4,5. Pour une température comprise entre 60 et 80°C, le pH doit être compris entre 3,5 et 5 et, de préférence, entre 3,5 et 4»5. On a trouvé qu'un pH au-dessous de ceux spécifiés ici entraîne une isomérisation du produit et de la matière de ' 35 départ, réduisant ainsi le rendement et créant des impuretés dans le produit. Par ailleurs, un pH plus élevé que ceux spécifiés ici entraîne des vitesses réduites de réaction et la formation de sous-produits. Le pH de réaction préféré dans l'ensemble est compris entre 2,5 et 4,5, tandis qu'un pH de 3»5 à 70 39087 5 2065597 4s0 environ est particulièrement préféré pour le meilleur- rendement et la plus grande- pureté „ Dans l°un des modes de mise en oeuvre préférés de la présente inventions, on produit 18 acide isocyanique in situ en 5 ajoutant simultanément un cyanate de métal alcalin et un acide minéral à une température comprise entre 30 et 70°G et avec le pH réglé dans un intervalle de 2,5 à 4»5« le procédé est habituellement mis en oeuvre à une température comprise entre -15°C et 80°C„ Bien que les températu-10 res de réaction ne soient pas critiques, ainsi qu'il sera évident pour l'homme de l'art, des températures au-dessous de 30°0 sont peu commodes, exigeant un équipement de refroidissement et impliquant des frais opératoires plus élevés. En général, la température de réaction sera comprise entre 30°C et 15 70°0, un intervalle préféré étant celui de 40°0 à 60°0. La masse de réaction est habituellement agitée durant l'addition des corps en réaction et jusqu'à ce que la réaction soit terminée. L'intensité d'agitation n'est pas critique et seule une agitation modérée est nécessaire. 20 Les produits de la réaction peuvent être isolés par des techniques classiques comme par cristallisation et filtra-tion ou par extraction et évaporation du solvant". Dans un procédé discontinu, les temps d'addition pour l'agent de carbamylation seront compris normalement entre une 25 -demi-heure environ ou moins et trois heures ou plus,, suivant des facteurs comme l'importance de la charge et la surface de transmission-de chaleur. Des temps d'addition relativement courts sont souhaitables. La réaction se développe habituellement très rapidement et dans un procédé discontinu elle est gé-30 néralement sensiblement complète quand l'addition de l'acide isocyanique ou des agents qui produisent cet acide est terminée, bien que des temps de maintien allant jusqu'à 30 minutes ou plus puissent être utilisés si on le désire. Ainsi qu'il sera évident pour l'homme de l'art, le procédé peut être mis en oeu-35 vre sous la forme d'une opération continue sans qu'on sorte pour autant du cadre général de l'invention. Le procédé de l'invention est illustré par les exemples suivants. Sauf spécification contraire, les parties et les pourcentages sont en poids, On ajoute du chlorure de potassium 70 39087 6 2065597 dans les trois premiers exemples parce qu°on envisage qu'il y en aura fréquemment dans les matières premières utilisées dans la réaction de la présente invention0 Exemple 1 5 Un mélange agité de 67 parties de thiolacétohydroxamate de méthyle» de 78 parties de chlorure de potassium et de 367 parties dBeau est réglé au pH 3s0 à l'aide d'acide chlorhydri-que à 20° Bauméo En une période de 1 heure, on ajoute 50 parties de cyanate de sodium à 91$ tandis que le pH est maintenu 10 à 3 par l'addition simultanée d'acide chlorhydrique à 20° Baumé. La température est maintenue à 50°C pendant toute l'addition. Après une période de maintien de 30. minutes, durant laquelle le pH est maintenu au niveau spécifié par l'addition continue d'acide, la masse de réaction est refroidie à 0°G, centrifugée 15 et le gâteau humide obtenu est séché à l'air jusqu'à poids constant. Les 88s1 parties de 1'o-carbamylthioacétohydroxamate de méthyle-, point de fusion 104» 5°C, contiennent 1,4$ de chlorures de sodium et de potassium,, L®analyse par chromatographie sur couche mince indique que le produit est exempt d'impuretés 20 , organique s o Le rendement en produit pur est donc de .92,3$. Exemple 2" On effectue une préparation comme à l'Exemple 1, à ceci près que la température est maintenue à 40°0 et le pH à 2,5° le rendement en produit est de 89$. 25 Exemple 3 On effectue une préparation comme à l'Exemple 1, à ceci près que la température est maintenue à 60°0 et le pH à 4,5= le rendement en produit est de 88$. Exemple 4 30 Une bouillie contenant 67 parties de thiolacétohydro- xamate de méthyle, 78 parties de chlorure de potassium et 367 parties d'eau est préparée de la manière décrite dans le brevet belge n° 742 705o On règle le pH à 3*0 à l'aide d'acide chlorhydrique 35 à 20° Bauméo En une période de 1 heure, on ajoute 50 parties de cyanate de sodium à 91$ tandis que le pH est maintenu à 3»0 + 0,3 par addition simultanée d'acide chlorhydrique à 20° Baumé ' à la bouillie agitée,, La température est maintenue à 50°0 + 2°0. On maintient le pH à 3s>0 + 0,3 continuant l'addition d'acide 70 39087 7 2065597 durant une période de maintien de 30 minutes une fois l'addition du cyanate terminée. la masse de réaction est refroidie à 0°0 et le produit est isolé par centrifugation et séchage. Les 85,1 parties de produit sec contiennent 1$ de chlorures mélangés de 5 sodium et de potassium. Le rendement en produit sensiblement pur est de 895°. Exemple 5 Une bouillie contenant 134 parties de thiolacétohydroxamate de méthyle, 156 parties de chlorure de potassium 10 et 480 parties d'eau est préparée de la manière décrite dans le brevet belge n° 742 705 précité. La bouillie est extraite deux fois par 650 parties de chlorure de méthylène et on ajoute 400 parties d'eau aux extraits combinés. Le chlorure de méthylène est éliminé par distillation, la dernière portion étant 15 éliminée sous vide de manière que la température de la masse . de réaction ne dépasse pas 50°0. Le pH de la bouillie résultante est réglé à 3,0 + 0,3 à l'aide d'acide sulfurique et on ajoute simultanément à la bouillie agitée, en une période de 1 heure, 100,1 parties de 20 cyanate de sodium à 91$ et assez d'acide sulfurique pour maintenir le pH à 3»0 + 0,3, tandis que la température est maintenue à 50 + 2°0. Après une période supplémentaire"de 1/2 heure après la fin de l'addition du cyanate de sodium, période durant laquelle on maintient la température et le pH aux niveaux spé-25 cifiés, la masse de réaction est refroidie à 35°0. le produit est isolé par centrifugation, lavé à l'aide d'une quantité minimale d'eau et séché. Les 181,5 parties d'o-carbamylthiolacétohydroxamate de méthyle sensiblement pur correspondent à un rendement de 95$. 30 Exemple 6 On prépare un extrait au chlorure de méthylène comme décrit à l'Exemple 5, on ajoute ensuite 400 parties d'eau et une partie du chlorure de méthylène est éliminée par distillation jusqu'à ce que la température du ballon atteigne 50°C. 35 le pH du mélange résultant est réglé à 4,0 à l'acide sulfurique et on aj oute simultanément à la bouillie agj-tée, en une période de 1 heure, 127 parties de cyanate de sodium à 91$ et assez d'acide sulfurique concentré pour maintenir le pH entre 3 et 4 tandis que la température est maintenue à 50°C par le 70 39087 8 2065597 reflux de 1'azéotrope du chlorure de méthylène. Après une période de maintien de 1/2 heure à partir de la fin de l'addition du cyanate de sodium, le - chlorure de méthylène restant est éliminé par distillation sous pression.-réduite. Le mélange de réac-5 tion est refroidi à'35°C. Le produit est-isolé par centrifuga-. tion et lavé à 1 ' aide ' d':une quantité'minimale d'eau et séché. Les 178 parties d.' o-carbamylthiolacétohydroxamate de méthyle sensiblement-pur correspondent à un rendement .de 93$. Exemple 7 10 Un mélange agité de 67 parties "de thiolacétôhydroxama- te de méthyle, d.e.150 parties de méthaaaol et de 150 parties d'eau est refroidi à 0°0 et on règle le pH à 1,5 à l'aide d'acide sulfurique concentré. En unè période de-3 heures, on ajoute 45,5 parties'de cyanate de sodium à 91$ tandis que le pH est 15 maintenu à 1,5 par l'addition simultanée d'acide sulfurique. Après une période de maintien de 1 heure, durant laquelle on maintient le pH et la température aux niveaux spécifiés, l'o-carbamylthiolacétoxydroxamate de méthyle est isolé par centrifugation, lavé à l'eau et séché. 20 Exemple 8 Un mélange agité de 67 parties de thiolacétohydroxa-mate de méthyle et de 300 parties d'eau est chauffé à 80°0 et on règle le' pH à 5 à l'aide d'acide sulfurique. En une période de 1/2 heure, on ajoute 77 parties de cyanate de sodium à 91$ 25 tandis qu'on maintient le pH à 5 par l'addition simultanée d'acide sulfurique et qu'on maintient la température à 80°G. La masse de réaction est refroidie à 40°0 et 11o-carbamylthiol-acétohydroxamate de méthyle est isolé par centrifugation, lavé à l'eau et séché. 30 Exemple 9 Un mélange agité de 73>5 parties de thiolpropiono-hydroxamate de propyle et de 300 parties d'eau est réglé au pH 3 à l'aide d'acide sulfurique. En une période de 2 heures, on ajoute 39,2 parties de cyanate de sodium pur à 91$ tandis qu'on 35 maintient le pH à 3 par l'addition simultanée d'acide sulfurique. La température est maintenue à 50°0 pendant toute l'addition. Après une période de maintien de 30 minutes, durant laquelle on maintient la température et le pH, la masse de réaction est refroidie à 35°C. L'o-carbamoylthiolpropionohydroxamate 70 39087 9 2065597 de propyle résultant est isolé par centrifugation, lavé à l'eau et séché. On répète la réaction de l'Exemple 9 en substituant au thiolpropionohydroxamate de propyle une quantité équimolai-re des esters hydroxamates suivants. Des résultats,similaires à ceux de l'Exemple 9 sont obtenus pour les produits indiqués. 10. 15 Gorps en réaction thiolméthoxy ac é t ohydro xamat e de méthyle thiolac étohydroxamate dr éthyle thiolméthylthioacéto-hydroxamate d*éthyle thiolacétohydroxamate de propyle thiolméthoxyacétohydroxamate de propyle Produit o-carbamylthiolméthoxyacétohydroxamate de. méthyle o-carbamylthiolac étohydroxamate d'éthyle o-carbamyIthiolméthylthio-ac étohydroxamate dréthyle o-carbamyl thiolacétohydroxamate de propyle o-carbamylthiolméthoxyacéto-hydroxamate de propyle 70 39087 10 2065597 KEVMDICAÎIOITS 1. Procédé pour préparer des thiolhydroxamate-carbamates de la formule 0 5 N-0-C-HHo ir ^ R^-C-SRg dans laquelle est m groupe méthyle, éthyle, (méthylthio)-méthyle ou méthoxyméthyle et R2 est un groupe méthyle, éthyle ou propyle, par réaction drun ester thiolhydroxamate de la 10 formule NOH Rt-0-SK2 dans laquelle R^ et Rg sont tels'que définis ci-dessus, avec de l'acide isocyanique, dans un milieu de réaction qui consiste 15 en au moins 50$ d'eau et "jusqu'à 50$ d'un liquide organique, à une température comprise entre -15°0 et 80°0, caractérisé en ce qu'on règle le pH durant la réaction entre 1,5 et 5*0. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la température est comprise entre 30°C et _70°C. 20 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en .ce que la température est comprise entre 30°0 et 70°0 et que le pH est compris entre 2,5 et 4,5. 4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la température est comprise entre 30°0 et 70°0 et que 25 le pH est compris entre 3,5 et 4*0 environ. 5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la température est comprise entre 40°C et 60°C. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1, 2 et 5, caractérisé en ce que l'acide isocyanique est pré- 30 paré in situ. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1, 5 et 6, caractérisé en ee que le pH est compris entre 2,5 et 4*5. 8. -Procédé selon l'une quelconque des revendications 35 1, 5 et 6, caractérisé en ce que le pH est compris entre 3*5 et 4,0. 9. Les thiolhydroxamate-carbamates produits à l'aide d'un procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8.