(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
式(1)
【化１】
0003704166.tif 000012
[式中、R1及びR2は同一かまたは異なっていて、それぞれ(C1-C4)-アルキルである]
で表される4-アルキル-3- クロルアルキルスルホニルベンゼンを製造する方法であって、式(2)
【化２】
0003704166.tif 000013
[式中、R1は上記で定義された通りである]
で表されるp-アルキルベンゼンスルホニルクロリドを、塩素転移剤の存在下において50〜100 ℃の温度で少なくとも1molの塩素を用いて塩素化して、式(3)
【化３】
0003704166.tif 000014
[式中、R1は上記で定義された通りである]
で表される化合物を生成させ、引き続いてこの化合物を、水性媒質中で、亜硫酸ナトリウムまたは亜硫酸水素ナトリウムを用いて40〜90℃の温度で還元して、式(4)
【化４】
0003704166.tif 000015
[ 式中、R1は上記で定義された通りである]
で表される化合物を生成させ、この化合物を式(5)
【化５】
0003704166.tif 000016
[ 式中、R は水素または(C1-C3)-アルキルであり、そしてX は臭素または塩素である]
で表されるα- ハロカルボン酸またはこれの塩と縮合させて、式(6)
【化６】
0003704166.tif 000017
[ 式中、R1及びRは上記で定義された通りである]
で表される4-アルキル-3- クロルベンゼンスルホニルカルボン酸またはこれの塩を生成させ、次いで加熱することによってこれを脱カルボキシル化することから成る、上記方法。
【請求項２】
60〜90℃の温度で塩素化を行う、請求項 1の方法。
【請求項３】
使用する塩素転移剤が塩化鉄(III) または塩化鉄(III) とヨウ素である、請求項 1または2 の方法。
【請求項４】
40〜90℃の温度で、8 〜10のpHの下に、亜硫酸ナトリウムまたは亜硫酸水素ナトリウムを用いて還元を行う、請求項 1〜3 のいずれか1 つの方法。
【請求項５】
1 〜1.2molの亜硫酸ナトリウムまたは亜硫酸水素ナトリウムを使用する、請求項 1〜4 のいずれか 1つの方法。
【請求項６】
1 〜1.5molのα- ハロカルボン酸またはこれの塩を用いて反応を行う、請求項 1〜5 のいずれか 1つの方法。
【請求項７】
α- ハロカルボン酸がα- クロルカルボン酸である、請求項 6の方法。
【請求項８】
40〜70℃の温度で、α- ハロカルボン酸を用いて反応を行う、請求項 1〜7 のいずれか 1つの方法。
【請求項９】
中間物質を単離してまたは単離しないで行う、請求項 1〜8 のいずれか 1つの方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、4-アルキル-3- クロルベンゼンスルフィン酸、4-アルキル-3- クロルベンゼンスルホニルカルボン酸、4-アルキル-3- クロルアルキルスルホニルベンゼン及びこれらの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
米国特許第 4,675,447号明細書によれば、ある触媒の存在下で、4-アルキル- アルキルスルホニルベンゼンと塩化スルフリルを反応させると4-アルキル-3- クロルアルキルスルホニルベンゼンが生成される。しかし、出発化合物が4-メチル- メチルスルホニルベンゼンなので、4-メチル-3- クロルメチルスルホニルベンゼンの製造方法とそれ故この化合物の存在しか記載されていない。米国特許第 4,675,447号明細書は、4-メチル- メチルスルホニルベンゼンを除いた、4-アルキル-3- クロルアルキルスルホニルベンゼンの製造に必要な4-アルキル- アルキルスルホニルベンゼンに付いては言及していない。この方法の不利な点は、汚染物質である二酸化硫黄の大量の生成を導くことを避けられない、高価な塩化スルフリルを使用することである。更に、この方法は高度に乾燥した出発材料を用意する必要がある。更なる不都合は、米国特許第 4,657,447号明細書は、出発材料として使用される4-アルキル- アルキルスルホニルベンゼンの入手方法を開示していないことである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、上記の不都合を回避し、しかも第一に、入手しやすい出発材料から出発し、そして第二に、環境に対する影響を最小限に抑え、また更にアルキル基を所望の通りに生成物中に導入することを可能にする方法を開発することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
この課題は、式(1)
【０００５】
【化７】
0003704166.tif 000002
[ 式中、R1及びR2は同一かまたは異なっていて、それぞれ(C1-C4)-アルキルである]
で表される4-アルキル-3- クロルアルキルスルホニルベンゼンを製造する方法によって達成される。これは、式(2)
【０００６】
【化８】
0003704166.tif 000003
[ 式中、R1は上記で定義された通りである]
で表されるp-アルキル- ベンゼンスルホニルクロリドを、触媒の存在下において約50〜約100 ℃の温度で少なくとも1molの塩素を用いて塩素化して、式(3)
【０００７】
【化９】
0003704166.tif 000004
[ 式中、R1は上記で定義された通りである]
で表される化合物を生成させ、引き続いてこの化合物を、水性媒質中、約40〜約90℃の温度の下に、亜硫酸ナトリウムまたは亜硫酸水素ナトリウムを用いて還元して、式(4)
【０００８】
【化１０】
0003704166.tif 000005
[ 式中、R1は上記で定義された通りである]
で表される化合物を生成させ、この化合物を式(5)
【０００９】
【化１１】
0003704166.tif 000006
[ 式中、 Rは水素または(C1-C3)-アルキルであり、そしてX は臭素またはまたは塩素である]
で表されるα- ハロカルボン酸またはこれの塩と縮合させて、式(6)
【００１０】
【化１２】
0003704166.tif 000007
[ 式中、R1及び Rは上記で定義された通りである]
で表される4-アルキル-3- クロル-4- ベンゼンスルホニルカルボン酸またはこれの塩を生成させ、次いで加熱することによってこれを脱カルボキシル化することから成る。
【００１１】
本発明の方法によって得ることができる本発明の化合物は、式(1) において、R1が(C1-C4)-アルキルであり、そしてR2が(C2-C4)-アルキルであるか、またはR1が(C2-C4)-アルキルであり、そしてR2が(C1-C4)-アルキルである化合物、及びまた式(4) において、R1が(C1-C4)-アルキルである化合物、及び式(6) において、R が水素または(C1-C3)-アルキルであり、そしてR1が(C1-C4)-アルキルである化合物及びこれのアルカリ金属塩である。
【００１２】
ここで、式(1) において、R1がメチルまたはエチルであり、そしてR2がエチル、プロピルまたはブチルであり、特にそれぞれエチルである化合物が好ましい。これらの化合物は除草剤、殺虫剤及び医薬品のための有用な出発材料である。
この方法は、アルキル(C1-C4) ベンゼンと硫酸から公知の方法(Ullmanns Encyclopaedie der technishen Chemie,  第 8巻、第 4版、第 422頁) によって得ることのできる4-アルキルベンゼンスルホニルクロリドから出発し、引き続いて塩素化する。
【００１３】
4-アルキルベンゼンスルホニルクロリドの塩素化は、触媒としての塩素テイ伝体の存在下で約50℃〜約100 ℃の温度の下に、溶媒の不在下で塩素を導入することによって行うのが有利である。
【００１４】
多くの場合、60〜90℃、好ましくは70〜80℃の塩素化温度が有効であることが立証されている。有利な触媒 (塩素転移剤) は塩化鉄(III) または塩化鉄(III) とヨウ素である。しかし、例えばSbCl3 またはSbCl5 も触媒として使用することができる。塩素化度が約100%になった時点で塩素化を終了させる (終了点はガスクロマトグラフィーによって決定する) 。微量の出発化合物の他に、この生成物は極少量のジクロル化合物を含む。これは、精製しなくとも次の処理に使用できるばかりでなく、洗浄することも、そして蒸留及び分留することもできる。4-アルキル(C1-C4)-3-クロルベンゼンスルホニルクロリドの収量は実質的に定量的である。
【００１５】
4-アルキル(C1-C4)-3-クロルベンゼンスルホニルクロリドの4-アルキル(C1-C4)-3-クロルベンゼンスルフィン酸への還元は、亜硫酸ナトリウムまたは亜硫酸水素ナトリウムを用いて行うことができる(Houben-Weyl、第 9巻、第305-311 頁参照) 。
【００１６】
この還元は水性媒質中において、先ず亜硫酸ナトリウムまたは亜硫酸水素ナトリウムの溶液を供給し、そしてpHを監視してこれを 8〜10に維持しながら、4-アルキル-3- クロルベンゼンスルホニルクロリドと35% 濃度の水酸化ナトリウム溶液とを同時に滴下状に添加することによって有利に行われる。
【００１７】
このスルホニルクロリドを亜硫酸塩溶液に添加し、次いでpHを約 8〜約10に維持しながら水酸化ナトリウム溶液を添加することもできる。亜硫酸塩溶液の濃度は約10と約30% の間であることができ、約15% 濃度の溶液が好ましい。亜硫酸塩の量は 1〜1.2mol、特に1.08〜1.15mol である。この反応は40〜90℃の温度、好ましくは50と65℃の間の温度で進行する。この還元反応は、8 〜10のpHが一定に保たれるうちに完了する。4-アルキル(C1-C4)-3-クロルベンゼンスルフィン酸のナトリウム塩は約45℃でこの溶液から晶出する。この化合物は、途中で中間単離しなくとも、同一の装置中で、即ち、単一 -容器方法(single-vessel process) の一生成物として、更に処理することができる。
【００１８】
得られた4-アルキル-3- クロルベンゼンスルフィン酸の塩をアルキル化して4-アルキル-3- クロルベンゼンスルホニルカルボン酸にするために、このスルフィン酸(Na 塩) に式(5) で表される対応する2-ハロカルボン酸またはこれの塩(Na 、K 、アンモニウム) を、40〜60℃で、10分から 2時間、好ましくは0.5 時間にわたって 1〜1.5mol、好ましくは 1.1〜1.3molの量で配量添加する。遊離カルボン酸を添加すると、これらは、塩基 (例えば、35% 濃度の水酸化ナトリウム溶液) と“中和" することによって対応する塩に転化される。縮合を完全に行うために、この混合物を更に約 2〜3 時間、60℃で攪拌する (60℃よりもかなり高い場合には、ハロカルボン酸の加水分解が増すことによって収率が減る可能性がある) 。この反応で生成したアリールスルホニルカルボン酸誘導体は単離できるばかりでなく、これを単離せずに、この反応溶液を、CO2 がもはや放出されなくなるまで──これには 6〜12時間必要とする──、好ましくは90〜110 ℃に加熱することによって (還流) 脱カルボキシル化することもできる。この生成物は、結晶化及び濾過、液- 液分離 (融点よりも高い温度) 及び抽出 (例えば、トルエン、クロルベンゼン等を用いる) によって得ることができる。
【００１９】
以下の実施例は本発明方法を説明するのに役立つが、これらは本発明を限定するものではない。
【００２０】
【実施例】
実施例 1 (塩素化)
3-クロル-4- メチルベンゼンスルホニルクロリドの製法
4-メチルベンゼンスルホニルクロリド576g(3mol)を塩素化装置中で溶融する。塩化鉄(III)7g とヨウ素2gを添加した後、100%の塩素化が達成されるまで(GC 分析) 、元素状の塩素を75〜80℃で導入する(5l Cl2/h)。
【００２１】
残留した塩素及びHCl を取り除いた後に、この生成物は粗生成物の形で使用できるが、これは洗浄、及び所望ならば蒸留することもできる。
収率は理論値の約100%であり、純度は≧97% である (少量の出発化合物とジクロル化合物も含む) 。
実施例 2
3-クロル-4- メチルベンゼンスルフィン酸ナトリウム(a) と3-クロル-4- メチルベンゼンスルホニル酢酸ナトリウム(b) を経て3-クロル-4- メチル- メチルスルホニルベンゼンを製造する方法
(a) 還元
水1800mlと亜硫酸ナトリウム420g(3.3mol)を、滴下漏斗 2つとpH電極が取り付けられた攪拌装置中に導入して、50〜55℃に加熱する。約 2時間の期間にわたって、3-クロル-4- メチルベンゼンスルホニルクロリド677g(3mol)とそれと同時に35% 濃度のNaOH690gを、8 〜10のpHが常に維持されるように流し込む。この温度は65℃まで上げてもよい。この反応は、8 〜10のpHが一定にとどまるうちに完了する。生成した3-クロル-4- メチルベンゼンスルフィン酸(Na 塩) を65℃で溶解し、そしてこれは約55℃から部分的に晶出する。
(b) アルキル化
(a) で生成したスルフィン酸塩のメチルスルホンへの転化を同一の装置中で行う。この目的のために、(a) で得られた溶液または懸濁液を50〜60℃においてクロル酢酸331g(3.5mol)と約30分の期間にわたって混合する。pHを、35% 濃度の水酸化ナトリウム溶液377g(3.3mol)を用いて 9〜10に調整し (クロル酢酸のナトリウム塩の生成) 、そして縮合を完了させるために (3-クロル-4- メチルベンゼンスルホニル酢酸のナトリウム塩の生成) 、この混合物を60℃で 2〜3 時間攪拌する。次いでこれを95〜105 ℃に加熱する (還流) 。カルボキシル化は約90℃で徐々に始まり、そしてCO2 がもはや放出されなくなるまで、6 〜8 時間加熱することによってカルボキシル化を続ける。この最初透明な溶液はスルホンが生成するにつれて乳濁液に変化し、これから冷却することによって生成物 (3-クロル-4- メチル- メチルスルホニルベンゼン) を結晶の形で分離し、そして濾過して取り出す。
【００２２】
収率は約90% であり、純度は≧97% 、そして融点は89〜91℃である。
実施例 3
3-クロル-4- メチルベンゼンスルフィン酸ナトリウム(a) と3-クロル-4- メチルベンゼンスルホニルプロピオン酸ナトリウム(b) を経て3-クロル-4- メチル- エチルスルホニルベンゼンを製造する方法
2-クロルプロピオン酸380g(3.5mol)を、実施例 2(a) に従って製造された3-クロル-4- メチルベンゼンスルフィン酸塩の溶液または懸濁液に同じ装置中において50〜60℃で約30分の期間にわたって配量供給する。35% 濃度の水酸化ナトリウム溶液380g(3.3mol)を用いてpHを 9〜10に調整し (クロルプロピオン酸のナトリウム塩の生成) 、そして縮合を完了させるために (3-クロル-4- メチルベンゼンスルホニルプロピオン酸のナトリウム塩の生成) 、この混合物を 2〜3 時間60℃で攪拌する。次いでこれを95〜105 ℃に加熱する (還流) 。約90で脱カルボキシル化が徐々に始まり、そしてCO2 がもはや放出されなくなるまで脱カルボキシル化を続ける。この混合物を冷却することによって結晶化し、そして生成物を濾過することによって単離する。
【００２３】
収率は理論値の約90% であり、純度は≧97% 、融点は50〜52℃である。
0003704166.tif 000008
実施例 4 (塩素化)
3-クロル-4- エチルベンゼンスルホニルクロリドの製造法
4-エチルベンゼンスルホニルクロリド615g(3mol) (例えば4-エチルベンゼンスルホン酸とクロルスルフィン酸との反応によって製造する) を使用する点を除いて、実施例 1に記載の手順を繰り返す。収率は理論値の約100%であり、純度は≧96%(少量の出発化合物及びジクロル化合物も含む) である。
凝固点: 21〜22℃
沸点(2.5〜3mmHg): 129 〜130 ℃
0003704166.tif 000009
実施例 5
3-クロル-4- エチルベンゼンスルフィン酸ナトリウム(a) と3-クロル-4- エチルベンゼンスルホニル酢酸ナトリウム(b) を経て3-クロル-4- エチル- メチルスルホニルベンゼンを製造する方法
(a) 還元
3-クロル-4- エチルベンゼンスルホニルクロリド718g(3mol)を使用する点を除いて、実施例 2(a) に記載の手順を繰り返す。3-クロル-4- エチルベンゼンスルフィン酸のナトリウム塩は、実施例 2(a) における晶出温度よりも低い温度にしないと結晶化しない。
(b) アルキル化
生成したスルフィン酸塩のメチルスルホンへの転化は、同じ装置中で、3-クロル-4- エチルベンゼンスルホニル酢酸のナトリウム塩を経て実施例 2(b) のように行う。
【００２４】
収率は理論値の約88% であり、純度は≧96% 、融点は58〜60℃である。
0003704166.tif 000010
実施例 6
3-クロル-4- エチルベンゼンスルフィン酸ナトリウム(a) と3-クロル-4- エチルベンゼンスルホニルプロピオン酸ナトリウム(b) を経て3-クロル-4- エチル- エチルスルホニルベンゼンを製造する方法
実施例 3の手順によって、実施例 5(a) に従って製造された3-クロル-4- エチルベンゼンスルフィン酸塩(a) の溶液または懸濁液と2-クロルプロピオン酸を反応させて3-クロル-4- エチルベンゼンスルホニルプロピオン酸のナトリウム塩(b) を生成させ、そして脱カルボキシル化する。全ての方法段階は同じ装置中で行う (単一 -容器方法) 。
【００２５】
収率は理論値の約80% であり、純度は≧96% 、融点は36〜37℃である。
0003704166.tif 000011