(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
式(II)
【化１】
0004263783.tif 000005
で表される化合物またはその塩を、本質的には重金属塩を除くが、アルカリ金属水酸化物もしくはその混合物またはアルカリ金属炭酸塩の群から選択される金属塩基の存在下において化学量論的当量または過剰量の金属次亜塩素酸塩で酸化することからなる式(Ｉ)
【化２】
0004263783.tif 000006
で表される化合物またはその塩の製造方法。
【請求項２】
ＬｉＯＣｌ、ＮａＯＣｌ、ＫＯＣｌおよびＣａ(ＯＣｌ)2並びにそれらの混合物からなる群より選択される金属次亜塩素酸塩を使用する請求項１記載の方法。
【請求項３】
ＬｉＯＨ、ＮａＯＨおよびＫＯＨ並びにそれらの混合物からなる群より選択されるアルカリ金属水酸化物を使用する請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
Ｎａ2ＣＯ3およびＫ2ＣＯ3並びにそれらの混合物からなる群より選択されるアルカリ金属炭酸塩を使用する請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
その方法を水の存在下で実施する請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
酸化反応を６０℃〜１１０℃で実施する請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
アルカリ性反応溶液に塩素ガスを導入することにより過剰量の金属次亜塩素酸塩を製造するかまたは保持する請求項１〜６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
式(II)の化合物のモル当たり次亜塩素酸塩３〜１０モル当量を用いる請求項１〜７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
過剰の次亜塩素酸塩またはその一部分を、酸化後の反応混合物から回収する請求項１〜８のいずれか１項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は種々の領域例えば医薬、農作物保護、ポリマーおよび／または染料の領域での使用を意図する活性化合物、その他の中間体または生成物を製造するのに用いることができる中間体を製造する化学的方法の技術分野に関する。
【０００２】
化合物２−カルボキシ−５−ニトロベンゼンスルホン酸は種々の活性化合物の合成用中間体として US−A−4,608,205、DE−A−4,334,949、DE−A−4,236,902 およびJP−A−57,036,121 並びに「化学ハンドブック」に記載されている。その中間体の製造は例えば、２−メチル−５−ニトロベンゼンスルホン酸の酸化により行うことができる。具体的に述べれば、熱塩基性過マンガン酸カリウム溶液（US−A−4,608,205参照）を１３０℃〜２２０℃で硝酸と（US−A−2,675,405参照)、マンガン塩および／またはコバルト塩の存在下で大気中酸素と（US−A−5,175,351、CS−A−149,998，CS150,000参照)、または重金属過酸化物およびアルカリ金属水酸化物の存在下で次亜塩素酸塩と（JP−A−57,200,353参照）反応させることによる。これらの酸化方法には、例えば工業規模でのバッチに対するスケールアップの場合に特に強く現れる不利な点がある。
【０００３】
多量のＫＭｎＯ4の取り扱いに関連する操作および廃液についての諸問題の外に、２−メチル−５−ニトロベンゼンスルホン酸に対するこの塩基性酸化中には収量をかなり減少させる副反応、例えば書物でも十分に証明されているような出発物質の迅速な二量化が起こる（Chem. Ber., 1886(19）3234, Chem. Berichte, 1897(30) 3236 および J. Am. Chem. Soc., 1954(76) 2725参照)。
【０００４】
一方、塩基誘導による二量化を回避する硝酸での酸化は、要求される高い反応温度で発熱的であるため、その工業的規模での実施に相当な調整を必要とし、そして危険を最小にするため特別の注意を払わなければならない。
しかし、次亜塩素酸塩（JP−57200353）または空気（US−A−5175351）による僅かに塩基性の酸化は触媒として重金属を必要とし、そして後処理および廃棄物処理に関する費用のために同様に不利である。さらに、爆発の危険をもたらす過酸化物が生成されることもある。空気による前記酸化での爆発の危険はまた、工業規模での有機溶媒の使用にも関連している。
【０００５】
異性体の５−メチル−２−ニトロベンゼンスルホン酸が実験室規模で容易に酸化されると異性体の５−カルボキシル−２−ニトロベンゼンスルホン酸になることは既に US−A−5,565,608 で知られており、その場合その酸化は重金属酸化物を使用せずに、５０℃〜１５０℃好ましくは１００℃〜１１０℃でＮａＯＣｌ（次亜塩素酸ナトリウム）を用いて実施される。意外なことに、この酸化はそこに記載の条件を同様の方法で２−メチル−５−ニトロベンゼンスルホン酸に適用しても成功しない。その酸化に必要な反応温度より低い温度（例えば45〜50℃）でさえ、ガスの強い発生が起こり、その結果その反応を経済的に実行可能なサイズの反応容器中で実施することができない。
【０００６】
より高い温度（例えば還流温度）ではガスの発生が減少するが、しかし還流条件下でのＮａＯＣｌによる２−メチル−５−ニトロベンゼンスルホン酸のナトリウム塩またはカリウム塩の酸化は、その試薬の分解よりもかなり遅い。すなわち、次亜塩素酸ナトリウム水溶液（13.5重量％のNaOCl）６当量による反応は所望のカルボン酸へのたった４５％変換をもたらすだけである。既述したように、塩基性次亜塩素酸ナトリウム溶液による酸化では二量体の４,４′−ジニトロビベンジル−２,２′−ジスルホン酸または４,４′−ジニトロスチルベン−２,２′−ジスルホン酸が副生成物として得られることもさらに知られている（DE−A−115410、DE−A−106961 および Chem. Ber., 1897(30) 3097参照)。
【０００７】
次亜塩素酸ナトリウムを使用するメチル置換芳香族のその他の酸化は知られている（US−A−3,790,624 および WO−9427959参照)。しかしこれらの酸化においては重金属が触媒として用いられている。
【０００８】
したがって本発明の目的は、前述の不利点を伴わずに２−メチル−５−ニトロベンゼンスルホン酸の工業的規模での酸化を可能ならしめる方法を提供することである。
【０００９】
本発明は、式(II)
【化３】
0004263783.tif 000002
で表される化合物またはその塩を、本質的には重金属塩を除くが、アルカリ金属水酸化物またはアルカリ金属炭酸塩またはそれらの混合物の群から選択される金属塩基の存在下で化学量論的当量または過剰量の金属次亜塩素酸塩、好ましくはＬｉＯＣｌ、ＮａＯＣｌ、ＫＯＣｌまたはＣａ（ＯＣｌ)2からなる式(Ｉ)
【化４】
0004263783.tif 000003
で表される化合物またはその塩の製造方法を提供する。
【００１０】
式(II)の化合物中のメチル基の酸化のための化学量論的当量は、式（II)の化合物のモル当たり次亜塩素酸塩陰イオン３モルまたは１価次亜塩素酸塩３モルである。
【００１１】
特に適当な金属塩基はアルカリ金属水酸化物のＬｉＯＨ、ＮａＯＨおよびＫＯＨ並びにアルカリ金属炭酸塩のＮａ2ＣＯ3およびＫ2ＣＯ3ならびにそれらの混合物である。
【００１２】
式(Ｉ)の化合物は後処理中のｐＨによって遊離カルボキシベンゼンスルホン酸、該化合物のモノ塩、ジ塩または混合物として得られる。経済的理由からはアルカリ金属塩およびアルカリ土類金属塩、特にアルカリ金属塩例えばナトリウム塩およびカリウム塩が好ましい。水を溶媒として用いると反応の実施が簡単になる。
【００１３】
この方法は一般的には、最初に化合物(II)またはその塩、水および前記次亜塩素酸塩の混合物を製造するような方法で実施することができる。例えば２−メチル−５−ニトロベンゼンスルホン酸を、化合物(II)をベースとして化学量論的当量または過剰量の次亜塩素酸塩の水性溶液または懸濁液とあらかじめ混合した少なくとも１当量のアルカリ金属水酸化物および／またはアルカリ金属炭酸塩（すなわち化合物(II)のモル当たり少なくとも１モル当量の塩基）に加えることにより実施することができる。
【００１４】
別法として、少なくとも化学量論的当量の塩素ガスを好ましくは５℃またはそれより低い温度で過剰量の金属水酸化物および／または金属炭酸塩の水溶液中に導入することにより得られた、次亜塩素酸塩、水酸化物および所望により炭酸塩の水性混合物に２−メチル−５−ニトロベンゼンスルホン酸を加えることも可能である。過剰の次亜塩素酸塩は酸化後にバッチから回収し、次のバッチに移すことができる。
【００１５】
次いで、化合物(II)、次亜塩素酸塩、水酸化物および／または炭酸塩からなる得られた水性混合物を例えば６０℃またはそれ以上、好ましくは６０℃から還流温度（約110℃）に加熱しながら反応させる。その酸化反応は少しずつさらに塩基を加えることにより、好ましくはさらにアルカリ金属水酸化物水溶液を加えることにより調整することができる。その反応がさらなる塩基の添加により調整される場合、最適の添加割合はバッチのサイズおよび各反応成分の濃度に左右される。その添加割合は、ｐＨ１０またはそれ以上例えばｐＨ１０〜１１の反応混合物中ｐＨが確実に得られるように設定するのが好ましい。
【００１６】
６０℃〜７５℃の反応温度では、水酸化物または炭酸塩の添加が通常、反応の進行について速度決定しているので、そのｐＨのさらなる測定は不要であることもある。
【００１７】
より高い反応温度、例えば還流温度でもまた、一定の過剰量のアルカリ金属水酸化物またはアルカリ金属炭酸塩を維持するのが好ましい。すなわち塩基の全量、例えば１〜３モル当量が既に反応の開始時に存在するようにする。
【００１８】
別法として、２−メチル−５−ニトロベンゼンスルホン酸またはその塩は固形物としてまたは水中の溶液もしくは懸濁液として、ｐＨについての前記条件を維持しかつ所望によりさらなる塩基を加えながら、次亜塩素酸塩と水酸化物および／または炭酸塩との混合物に数時間かかって加えることができる。
【００１９】
次亜塩素酸塩は化学量論的当量または過剰量で、好ましくは全量では３〜１０モル当量で用いられ、特に好ましくは式(II)の化合物のモル当たり次亜塩素酸塩４〜７モル当量で用いられる。次亜塩素酸塩の全量は例えば、反応の開始時でさえ加えてもよい。またはそれは一度に少しずつまたは全反応時間かけて一定に加えられる各割合の合計から得られる。式(II)の化合物に対して次亜塩素酸塩の過剰量を常に維持するのが好ましい。次亜塩素酸塩の過剰量はまたそのアルカリ性反応溶液中に塩素ガスを導入することにより得ることもできる。
【００２０】
技術的観点から、その酸化方法は簡単な手法で実施することができ、それにより生成物(Ｉ)が良好な収量および純度で得られる。実施中、式(II)の化合物の酸化において US−A−5,565,608（＝塩基の添加なし）の操作条件を同様に用いた間に観察されたようなガスの発生も次亜塩素酸塩の分解も起こらない。
【００２１】
粗製生成物の後処理は実験室的実施または操作工学の各慣用法により実施することができる。酸化後、式(Ｉ)の生成物は最初モノ塩またはジ塩好ましくはジナトリウム塩もしくはジカリウム塩として存在し、それらはろ過により直接、所望によっては塩析後に単離することができる。
【００２２】
別法として、生成物は酸好ましくは鉱酸例えば塩酸または硫酸で酸性化した後に、設定するｐＨにより、好ましくは溶解性が低いが故にモノ塩として、カリウム塩またはナトリウム塩またはそれらの混合物として、あるいはまた遊離酸として得ることができる。
【００２３】
結晶化およびモノ塩またはジ塩としての生成物の回収は、アルカリ金属またはアルカリ土類金属の水酸化物の水溶性塩を添加することにより容易にすることができる。
【００２４】
有利には、過剰の酸化剤のあるものは次亜塩素酸塩として回収され、再生利用される。このためには反応媒体を生成物単離の前または後のいずれかに酸性化し、過剰の次亜塩素酸塩から生成される塩素ガスを、アルカリ性溶液例えばアルカリ金属水酸化物水溶液、またはアルカリ金属水酸化物溶液およびアルカリ金属次亜塩素酸塩水溶液中に導入する。これは場合により、出発物質または酸化生成物を含有する。
【００２５】
本発明はまた、好ましくは最初に述べた技術分野での加工製品の製造における、本発明により製造される式(Ｉ)の化合物の使用も提供する。また、化合物(Ｉ)の加工製品、好ましくは式（IIIａ）または（IIIｂ）
【化５】
0004263783.tif 000004
〔式中、遊離結合は部分的構造の結合部位（時々使用するメチル基に関する短い表記法と混同しないように）を意味する〕の部分構造を有する製品の製造方法も提供する。その方法は、製造工程で前記にさらによく説明されている化合物(Ｉ)を製造する本発明方法を実施することからなる。
以下の実施例中、特記のない限り％は重量をベースとする。
【００２６】
【実施例】
方法Ａ
７９.８％の２−メチル−５−ニトロベンゼンスルホン酸１kg（3.67モル）を、４０％の水酸化カリウム水溶液３７１ml（3.70モル）および次亜塩素酸ナトリウム水溶液１０.５Ｌ（22.35モル）の混合物に加えた。得られた懸濁液を６５℃に加熱し、この温度で４０％水酸化カリウム水溶液７６８ml（7.6７モル）と１.０７ml／分の速度で混合した。添加完了後６５℃でさらに４時間撹拌を続け、次いで塩化カリウム１.４kg（18.78モル）を加えた。５０〜６０℃に冷却後、その混合物を５０〜６０℃で１〜２時間かけて濃塩酸（37％，920ml，11.1モル）で少しずつ酸性化し、その過程で得られた塩素ガスを過剰の水酸化カリウム水溶液中に入れた。窒素ガスに通過させながら１５〜２０℃に冷却し、残留塩素ガスを除去し、そしてさらに１５〜２０℃で３０〜６０分間撹拌した後に、生成物の２−カルボキシ−５−ニトロベンゼンスルホン酸モノカリウム塩をろ過により単離し、７５℃／１００mbarで乾燥した。生成物は白色粉末として得られた。収量：１１０１ｇ；８６.７％純度の生成物（理論量の91.3％)。
【００２７】
方法Ｂ
７９.８％の２−メチル−５−ニトロベンゼンスルホン酸２７.２ｇ（0.1モル）を、４０％の水酸化カリウム水溶液１０.１ml（0.1モル）および次亜塩素酸ナトリウム水溶液１４１ml（0.3モル）の混合物に加えた。得られた懸濁液を６５℃に加熱し、この温度で４０％水酸化カリウム水溶液２３ml（0.23モル）と０.０４ml／分の速度で混合した。添加完了後、その混合物を０℃に冷却し、次いでＫＯＨ １２.２４ｇ（0.3モル）と混合した。次いで３０分かけて塩素ガス１０.６４７ｇ（0.15モル）をこの温度で導入した。次いでこの温度を６５℃に上昇させ、ＫＯＨ水溶液（40％，9.0ml，0.9モル）を０.０４ml／分で加え、その混合物を引き続き６５℃でさらに２時間撹拌した。５０℃に冷却後、その混合物を５０℃で１時間かけて濃塩酸（37％，18ml，0.22モル）で少しずつ酸性化し、窒素ガスに通過させながら１５〜２０℃に冷却し、残留塩素ガスを除去し、そして１５〜２０℃でさらに２時間撹拌した。ろ過し次いで７５℃／１００mbarで乾燥した後に生成物の２−カルボキシ−５−ニトロベンゼンスルホン酸モノカリウム塩が白色粉末として得られた。収量：３１ｇ；７６.５％純度の生成物（理論量の83.1％)。
【００２８】
方法Ｃ
２−メチル−５−ニトロベンゼンスルホン酸（79.8％，40.8ｇ，0.15モル）を、４０％のＫＯＨ水溶液３２ml（0.32モル)、Ｋ2ＣＯ3 ４０.８ｇ（0.3モル）およびＮａＯＣｌ水溶液４２０ml（0.71モル）の混合物に加えた。激しく撹拌しながら得られた懸濁液を８５℃に加熱し、８５℃に３０分間保持し、９０℃で３０分間次いで還流温度（103〜104℃）で３.５時間加熱した。
次いでその反応混合物を１５〜２０℃に冷却し、この温度でさらに３０分間撹拌した。
ろ過し次いで７５℃／１００mbarで乾燥した後に９４.９％純度の２−カルボキシ−５−ニトロベンゼンスルホン酸モノナトリウムモノカリウムジ塩がクリーム色粉末として４２．８ｇの収量で得られた（理論量の88.2％)。