(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
o-フェニレンジアミンと尿素とを、水不溶性溶媒中で反応させることによって製造された下記一般式（Ｉ）
【化１】
0004034371.tif 000003
（式中、R1、R2およびR3は、同一であるか、または相違し、お互い無関係に水素原子、それぞれ１〜６個の炭素原子を有するアルキル、アルコキシまたはアルキルスルホニル基、塩素、臭素、置換されたまたは置換されていないフェニル基、カルボン酸、メチルカルボニル、フェニルカルボニル、メトキシカルボニル、カルバモイル、メチルカルバモイルまたはフェニルカルバモイル基、ヒドロキシル基、シアノ基またはニトロ基を意味する）
で表されるベンゾイミダゾロンを含有する反応混合物の処理方法において、湿潤剤および消泡剤を反応混合物中に添加し、水を添加して撹拌しながら溶媒を共沸蒸留し、そして得られる水性懸濁液からベンゾイミダゾロンを濾別することを特徴とする上記方法。
【請求項２】
一般式（Ｉ）において、R1、R2およびR3が、同一であるか、または相違し、お互い無関係に水素原子、それぞれ１〜４個の炭素原子を有するアルキル基またはアルコキシ基、塩素、ヒドロキシル基、シアノ基またはニトロ基であるベンゾイミダゾロンを含有する反応混合物を使用する請求項１に記載の方法。
【請求項３】
一般式（Ｉ）において、R1、R2またはR3のうち２つが、水素原子であるベンゾイミダゾロンを含有する反応混合物を使用する請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
一般式（Ｉ）において、R1、R2およびR3が、水素原子であるベンゾイミダゾロンを含有する反応混合物を使用する請求項１〜３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
１２〜１８個の炭素原子を有するアルキルスルホネートまたはそのようなアルキルスルホネートの混合物を湿潤剤として使用する請求項１〜４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
１２〜１８個の炭素原子を有する直鎖第二アルキルスルホネートまたはそのようなアルキルスルホネートの混合物を湿潤剤として使用する請求項１〜５のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
１４〜１７個の炭素原子を有するパラフィンスルホネートまたはそのようなパラフィンスルホネートの混合物を湿潤剤として使用する請求項１〜６のいずれかに記載の方法。
【請求項８】
１０〜１３個の炭素原子を有するアルキルベンゼンスルホネートまたはそのようなアルキルベンゼンスルホネートの混合物を湿潤剤として使用する請求項１〜７のいずれかに記載の方法。
【請求項９】
アルキル基当たり３〜２０個の炭素原子を有するトリアルキルホスフェートまたはそのようなトリアルキルホスフェートの混合物を消泡剤として使用する請求項１〜８のいずれかに記載の方法。
【請求項１０】
トリ-n- ブチルホスフェートを消泡剤として使用する請求項１〜９のいずれかに記載の方法。
【請求項１１】
界面活性物質として脂肪またはオイル、高級カルボン酸のエステル、高級アルコール、ポリアルキレングリコール、ポリグリコール、シリコンを含有する消泡剤またはその混合物を消泡剤として使用する請求項１〜８のいずれかに記載の方法。
【請求項１２】
界面活性物質として高級カルボン酸のエステル、高級アルコール、ポリアルキレングリコール、ポリグリコールを含有する消泡剤またはその混合物を消泡剤として使用する請求項１〜８のいずれかに記載の方法。
【請求項１３】
ベンゾイミダゾロンに対して０．１〜５重量％の湿潤剤を使用する請求項１〜１２のいずれかに記載の方法。
【請求項１４】
ベンゾイミダゾロンに対して０．１〜５重量％の消泡剤を使用する請求項１〜１３のいずれかに記載の方法。
【請求項１５】
スチームの状態で水を添加して、溶媒を共沸蒸留する請求項１〜１４のいずれかに記載の方法。
【請求項１６】
1,2-ジクロロベンゼン、2-クロロトルエンまたはクロロトルエンの異性体混合物を溶媒として使用する請求項１〜１５のいずれかに記載の方法。
【請求項１７】
半径方向に作用する撹拌器を使用して混合物を撹拌する請求項１〜１６のいずれかに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、o-フェニレンジアミンと尿素とを水不溶性溶媒中で反応させることによって製造されたベンゾイミダゾロンを含有する反応混合物の従来技術と比較して改善された処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ドイツ特許出願公開第27 25 957 号明細書に記載されているベンゾイミダゾロン(benzimdazolones) は、o-フェニレンジアミンと尿素とを有機溶媒中で、１００〜２００℃において、アンモニアの脱離下に反応させることによって、製造することができる。使用される溶媒は、沸点が１００℃を超えるものであり、そして水への溶解度が１リットルの水に対して５グラム以下の溶解度であるものが使用されなければならない。
【０００３】
この方法の欠点は、製造される反応混合物の後処理が技術的に複雑である点にある。ドイツ特許出願公開第27 25 957 号明細書の実施例から分かるように、有機溶媒中のベンゾイミダゾロンの懸濁液である反応混合物を濾過し、濾別されたベンゾイミダゾロンを、最初にエタノールまたは水性エタノールで洗浄し、そして場合によっては水で洗浄し、減圧下に乾燥する。この後処理は、一方で複数の処理段階が必要であり、他方でこの反応に使用される溶媒および処理中に生じる水性エタノールを複雑な方法で処理しなければならないので、技術的に複雑である。エタノールまたは水性エタノール、および場合によっては水を用いた洗浄を省略した場合には、溶媒からベンゾイミダゾロンを分離するには、時間とエネルギーの著しい出費を伴う。さらに、洗浄段階が無い場合には、ベンゾイミダゾロンは、グレードが低くなってしまう。
【０００４】
ドイツ特許出願公開第27 25 957 号明細書の教示から離れて、水を用いて溶媒を共沸蒸留することが期待される。しかしながら、水を用いて溶媒を共沸して除去すると、蒸留の開始時でさえ、激しい発泡が起こり、蒸留の終点では、回収しなければならない著しく増加した量のベンゾイミダゾロンが水の上に浮き始める。発泡および浮上の両方の作用は、著しい損失を意味し、反応器容量を著しく増加させることでしか解決できない。しかしながら、この種の手法は、一方で、適切なオーバーサイズの反応器を通常入手することができず、他方で、製造される反応混合物に対して非常に大きな容量の反応器中での比較的少量の反応混合物の取り扱いは技術的に困難であるので、ほとんど解決することのできない問題を伴う。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従って、上記した欠点を避け、さらに単純な方法で、技術的に複雑でなく実施することのできる処理方法に対して要望があった。さらに、生成物は、高収率で、同時に高純度で製造されるべきである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この課題は、o-フェニレンジアミンと尿素とを、水不溶性溶媒中で反応させることによって製造された下記一般式（Ｉ）
【０００７】
【化２】
0004034371.tif 000002
（式中、R1、R2およびR3は、同一であるか、または相違し、お互い無関係に水素原子、それぞれ１〜６個の炭素原子を有するアルキル、アルコキシまたはアルキルスルホニル基、塩素、臭素、置換されたまたは置換されていないフェニル基、カルボン酸、メチルカルボニル、フェニルカルボニル、メトキシカルボニル、カルバモイル、メチルカルバモイルまたはフェニルカルバモイル基、ヒドロキシル基、シアノ基またはニトロ基を意味する）
で表されるベンゾイミダゾロンを含有する反応混合物の処理方法によって解決される。この方法は、湿潤剤(wetting agent) および消泡剤を反応混合物中に添加し、水を添加して撹拌しながら溶媒を共沸蒸留し、そして得られる水性懸濁液からベンゾイミダゾロンを濾別することからなる。
【０００８】
湿潤剤は、液体の表面張力を低下させる界面活性化合物であり、その結果として液体は表面に良好に拡がり、それを湿潤させる。
消泡剤（泡止め剤）は、発泡した液体にわずかに溶解し、膜形成で発泡化合物を表面から取り除き、これにより泡形成を減少または抑制する界面活性物質であるか、または水の表面張力を増加させる物質である。
【０００９】
湿潤剤のみを反応混合物中に添加した場合には、蒸留の終点においてベンゾイミダゾロンの浮上は防ぐことができるが、同時に発泡が制御できないほど増加する。他方で、消泡剤のみを添加した場合には、蒸留の開始時および蒸留中の発泡は防ぐことができるが、共沸蒸留の終点において、膠着し、濾過できず、膨張した反応混合物が得られ、その中にベンゾイミダゾロンが含まれる。
【００１０】
湿潤剤と消泡剤を同時に使用した場合のみに、所望の結果を得ることができ、そして蒸留の開始時および蒸留の際の不所望の発泡、および蒸留の終了時の不所望のベンゾイミダゾロンの浮上を避けることができる。湿潤剤の特性および消泡剤の特性は、互いに反対であり、その効果を互いに打ち消し合うと通常予想されていた。しかしながら、驚くべきことに、このことはこのケースには当てはまらないので予期できないものである。
【００１１】
本発明の方法のその他の長所は、取り除かれる溶媒を、さらに処理することなくこの方法に再使用できるような純度で得ることができる点にある。廃水もまた負荷が低く、従って特別な問題を生じない。
一般式（Ｉ）において、R1、R2およびR3が、同一であるか、または相違し、お互い無関係に水素原子、それぞれ１〜４個の炭素原子を有するアルキル基またはアルコキシ基、塩素、ヒドロキシル基、シアノ基またはニトロ基であり、特にR1、R2またはR3のうち２つが、水素原子であるベンゾイミダゾロンを含有する反応混合物は、本発明において非常に上首尾に使用することができる。この方法は、同様に一般式（Ｉ）において、R1、R2およびR3が、水素原子であるベンゾイミダゾロンを含有する反応混合物、すなわち置換されていないベンゾイミダゾロンを含有する反応混合物を使用する場合にも適している。
【００１２】
本発明では、通常の湿潤剤を非常に上首尾に使用することができ、例えば１２〜１８個の炭素原子を有するアルキルスルホネートまたはそのようなアルキルスルホネートの混合物、好ましくは１２〜１８個の炭素原子を有する直鎖状の第二アルキルスルホネートまたはそのようなアルキルスルホネートの混合物が挙げられる。
【００１３】
しかしながら、１４〜１７個の炭素原子を有するパラフィンスルホネートまたはそのようなパラフィンスルホネートの混合物または１０〜１３個の炭素原子を有するアルキルベンゼンスルホネートまたはそのようなアルキルベンゼンスルホネートの混合物も、湿潤剤として使用することができる。
通常の消泡剤を消泡剤として使用することができる。アルキル基当たり３〜２０個の炭素原子を有するトリアルキルホスフェートまたはそのようなトリアルキルホスフェートの混合物、特にトリ-n- ブチルホスフェートが、消泡剤として非常に好適に使用される。
【００１４】
脂肪またはオイル、高級カルボン酸のエステル、高級アルコール、ポリアルキレングリコール、ポリグリコール、シリコンを界面活性物質として含有する消泡剤またはその混合物、特に高級カルボン酸のエステル、高級アルコール、ポリアルキレングリコール、ポリグリコールを界面活性物質として含有する消泡剤またはその混合物も、同様に消泡剤として使用することができる。
【００１５】
湿潤剤および消泡剤を反応混合物に添加した後に、水を添加して溶媒を留去する。蒸留において、水は液体の状態またはスチームの状態で、反応混合物に添加することができる。多くの場合において、スチームの状態で水を添加して溶媒を共沸蒸留することが有利である。しかしながら、液体の状態で、連続的にまたはバッチ式に、水を反応混合物に添加することも可能である。しかしながら、液体の状態およびスチームの状態の水を同時に使用することも可能である。
【００１６】
通常ベンゾイミダゾロンに対して、０．１〜５、好ましくは０．２５〜２．５、特に０．４〜１重量％の湿潤剤を使用する。
通常ベンゾイミダゾロンに対して、０．１〜５、好ましくは０．２５〜２．５、特に０．４〜１重量％の消泡剤を使用することで十分である。
必要な場合には、消泡剤と同様に、湿潤剤を大量に、例えばベンゾイミダゾロンに対して１０重量％までまたはそれ以上の量で使用することも可能である。しかしながら、多くの場合において、上記の量で十分であり、それによって本発明に従って受け入れられるべき要求条件が明らかに不利になることはない。
【００１７】
ベンゾイミダゾロンの種類およびそれぞれの場合に使用される湿潤剤および消泡剤の種類の両方とも、当然必要な湿潤剤および消泡剤の量に特定の範囲で影響する。これは、場合によっては考慮に入れなければならない。
一般式（Ｉ）のベンゾイミダゾロンの製造において、水に不溶性である有機溶媒、例えばキシレン、クロロベンゼン、1,2-ジクロロベンゼン、1,3-ジクロロベンゼン、1,4-ジクロロベンゼン、ジクロロベンゼンの異性体混合物、2-クロロトルエン、3-クロロトルエン、4-クロロトルエン、クロロトルエンの異性体混合物、特に1,2-ジクロロベンゼン、2-クロロトルエンまたはクロロトルエンの異性体混合物が、溶媒として使用される。
【００１８】
多くの場合において、共沸蒸留の際の発泡を低く抑えるために、半径方向に作用する撹拌器(radially acting agitator)を使用して、反応混合物を撹拌し、この手法により湿潤剤および消泡剤の効果を補うことが有利である。
本発明の方法は、減圧下、常圧下または加圧下のどれでも実施することができる。また、連続的またはバッチ式のどちらでも実施することができる。バッチ式に実施することが特に適している。
【００１９】
濾過した後に生じる一般式（Ｉ）の水湿潤ベンゾイミダゾロンは、多くの場合さらに処理することなく次の処理に使用することができる。
【００２０】
【実施例】
以下の例は、本発明をさらに説明するものであり、限定するものではない。
実験部：
比較例１
湿潤剤および消泡剤を使用しない共沸蒸留
水分離器および還流冷却器を備えた３．０Ｌの撹拌したフラスコ中で、715mL の2-クロロトルエン中の273gのフェニレンジアミンおよび155gの尿素を、アンモニアの放出が終わるまで１２０〜１６０℃に加熱する。次いで、この混合物を約９０℃に冷却し、全体で930mL の水を連続的に添加しながら、2-クロロトルエンを注意深く共沸して除去する。次いで、この混合物を室温に冷却し、固体を吸引濾過し、全体で1000mLの水で洗浄した後に、含水量が１５％である389gのベンゾイミダゾロンが得られる。
【００２１】
これは理論値の９９％の収率に相当する。
激しい発泡が、共沸蒸留の開始時に起こり、反応混合物の容量が、最初の約1000mLから約1700mLに増加する。最終的な共沸蒸留の相では、ベンゾイミダゾロンが浮上し始め、反応混合物の容量が2500mLから3000mLに増加し、この反応混合物はときどき冷却器中にまでも発泡がおよぶ。
比較例２
湿潤剤を使用し、消泡剤を使用しない共沸蒸留
水分離器および還流冷却器を備えた３．０Ｌの撹拌したフラスコ中で、715mL の2-クロロトルエン中の273gのフェニレンジアミンおよび155gの尿素を、アンモニアの放出が終わるまで１２０〜１６０℃に加熱する。次いで、この混合物を約９０℃に冷却し、1.8gのHostapur SAS 60 （ヘキスト社から市販されている直鎖第二アルカンスルホネート(C12-C18) の60％濃度の水溶液）を添加する。水を連続的に添加しながら、2-クロロトルエンを除去する。約600mL の2-クロロトルエンを除去し、約780mL の水を添加した後に、この混合物は制御不能なまでに発泡する。従って、この実験は中止しなければならない。
比較例３
湿潤剤を使用しないで、消泡剤を使用する共沸蒸留
水分離器および還流冷却器を備えた３．０Ｌの撹拌したフラスコ中で、715mL の2-クロロトルエン中の273gのフェニレンジアミンおよび155gの尿素を、アンモニアの放出が終わるまで１２０〜１６０℃に加熱する。次いで、この混合物を約９０℃に冷却し、1.8gのトリ-n- ブチルホスフェートを添加する。水を連続的に添加しながら、2-クロロトルエンを除去する。約500mL の2-クロロトルエンを除去し、約650mL の水を添加した後に、この混合物は非常に粘性が高くなりはじめ、この混合物の容量は約2000mLから2500mLに増加する。凝集したベンゾイミダゾロンは、非常に大量の水でフラスコを洗浄することによってのみ取り出すことができる。
実施例１
湿潤剤および消泡剤を使用する共沸蒸留
ブレード撹拌器、水分離器および還流冷却器を備えた３．０Ｌの撹拌したフラスコ中で、715mL の2-クロロトルエン中の273gのフェニレンジアミンおよび155gの尿素を、アンモニアの放出が終わるまで１２０〜１６０℃に加熱する。次いで、この混合物を９０℃未満に冷却し、1.8gのMarlon A350 （ヒュルス社から市販されているアルキルベンゼンスルホネート(C10-C13) の混合物）および1.8gの消泡剤FN（ヘキスト社から市販されている多種のポリアルキレングリコール誘導体のフッ素含有非界面活性物質の混合物）を添加し、次いで全体で930mL の水を連続的に添加しながら、2-クロロトルエンを除去する。次いで、この混合物を室温に冷却し、固体を吸引濾過し、全体で1000mLの水で洗浄した後に、含水量が16％である394gのベンゾイミダゾロンが得られ、これは理論値の９９％の収率に相当する。
【００２２】
共沸蒸留の際に、反応混合物の容量は最初の約1000mLからほんの1300〜1400mLに増加するだけであり、ほんのわずかな発泡しか観察されない。
実施例２
湿潤剤および消泡剤を使用する共沸蒸留
ブレード撹拌器、水分離器および還流冷却器を備えた３．０Ｌの撹拌したフラスコ中で、900mL の2-クロロトルエン中の383gの4-ニトロ-1,2- フェニレンジアミンおよび155gの尿素を、アンモニアの放出が終わるまで１２０〜１６０℃に加熱する。次いで、この混合物を９０℃未満に冷却し、1.8gのHostapur SAS 60 （ヘキスト社から市販されている直鎖第二アルカンスルホネート(C12-C18) の混合物の60％濃度の水溶液）および1.8gのトリ-n- ブチルホスフェートを添加し、次いで全体で1100mLの水を連続的に添加しながら、2-クロロトルエンを除去し、この際反応容量は約３０〜４０％増加する。次いで、この混合物を室温に冷却し、固体を吸引濾過し、全体で1000mLの水で洗浄し、減圧乾燥した後に、425gの4-ニトロ-2- ベンゾイミダゾロンが得られる。これは理論値の９５％の収率に相当する。
実施例３
湿潤剤および消泡剤を使用する共沸蒸留
ブレード撹拌器、水分離器および還流冷却器を備えた３．０Ｌの撹拌したフラスコ中で、715mL の2-クロロトルエン中の273gのフェニレンジアミンおよび155gの尿素を、アンモニアの放出が終わるまで１２０〜１６０℃に加熱する。次いで、この混合物を９０℃未満に冷却し、1.8gのMarlon PS （ヒュルス社から市販されているパラフィンスルホネート(C14-C17) の混合物）および1.8gの消泡剤FNを添加し、次いで全体で930mL の水を連続的に添加しながら、2-クロロトルエンを除去する。次いで、この混合物を室温に冷却し、固体を吸引濾過し、全体で1000mLの水で洗浄した後に、含水量が18％である403gのベンゾイミダゾロンが得られる。これは理論値の９９％の収率に相当する。
【００２３】
共沸蒸留の際に、反応混合物の容量は最初の約1000mLからほんの1300〜1400mLに増加するだけであり、ほんのわずかな発泡しか観察されない。
実施例４
湿潤剤および消泡剤を使用する共沸蒸留
ブレード撹拌器、水分離器および還流冷却器を備えた３．０Ｌの撹拌したフラスコ中で、715mL の2-クロロトルエン中の273gのフェニレンジアミンおよび155gの尿素を、アンモニアの放出が終わるまで１２０〜１６０℃に加熱する。次いで、この混合物を９０℃未満に冷却し、1.8gのHostapur SAS 60 （直鎖第二アルカンスルホネート(C12-C18) の混合物の60％濃度の水溶液）および1.8gの消泡剤（ヘキスト社から市販されている高級カルボン酸のエステルを基材とする消泡剤）を添加し、次いで全体で930mL の水を連続的に添加しながら、2-クロロトルエンを除去する。次いで、この混合物を室温に冷却し、固体を吸引濾過し、全体で1000mLの水で洗浄した後に、含水量が13％である380gのベンゾイミダゾロンが得られる。これは理論値の９９％の収率に相当する。
【００２４】
共沸蒸留の際に、反応混合物の容量は最初の約1000mLからほんの1300〜1400mLに増加するだけであり、ほんのわずかな発泡しか観察されない。
実施例５
付加的に半径方向に作用する撹拌器を用いた共沸蒸留
半径方向に作用するブレード撹拌器、水分離器および還流冷却器を備えた３０Ｌの撹拌したフラスコ中で、10L の2-クロロトルエン中の3630g のo-フェニレンジアミンおよび2064g の尿素を、アンモニアの放出が終わるまで１２０〜１６０℃に加熱する。次いで、この混合物を９０℃未満に冷却し、24g のHostapur SAS 60 （直鎖第二アルカンスルホネート(C12-C18) の60％濃度の水溶液）および24g のトリ-n- ブチルホスフェートを添加し、次いで全体で12L の水を連続的に添加しながら、2-クロロトルエンを除去する。次いで、この混合物を室温に冷却し、固体を吸引濾過し、全体で10L の水で洗浄した後に、含水量が15％である5245g のベンゾイミダゾロンが得られる。これは理論値の９９％の収率に相当する。共沸蒸留の際に、反応混合物の容量は最初の約14L からほんの18〜19L に増加するだけであり、ほんのわずかな発泡しか観察されない。溶媒としてキシレンまたはクロロベンゼンを使用した場合にも、同様の結果が得られる。