JPS5941984B2 - クロロチオ−ル蟻酸エステルの製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 適当なメルカプタン、例えばアルキルメルカプタンまた
はフエニルメルカプタンとホスゲンとの反応によるクロ
ロチオール蟻酸アルキルおよびクロロチオール蟻酸フエ
ニルの触媒による製造方法は特許文献中に記載されてい
る。

触媒が無Ｘ．娼合には、反応が実質的に完了するのに数
日を要することがある。クロロチオール蟻酸エステルの
製造に関する米国特許の代表例には、クロロチオール蟻
酸アルキルおよびクロロチオール蟻酸フエニルの製造の
ための活性炭の使用を記載している米国特許第３１６５
５４４号、第３０９３５３７号、第４０１２４０５号お
よび第４１１９６５９号ならびに上記反応の触媒として
の第三アミンおよび複素環式アミン化合物の使用を記載
している米国特許第３２９９１１４号がある。本発明者
らは今回、第二アミンおよび第二アミン塩酸塩がメルカ
プタンとホスゲンとの反応の触媒として使用できること
を発見した。

特に、第二アミンは＝般式Ｒ，Ｒ２ＮＨ（上記一般式中
、Ｒ１およびＲ２はおのおのが炭素原子数１〜６個のア
ルキル基である）で示すことができる。本発明はクロロ
チオール蟻酸エステルを製造するためのメルカプタンと
ホスゲンとの反応の触媒としての第二アミンまたは第二
アミン塩酸塩の使用に関する。

この反応は下記の釣り合つた方程式で示すことができる
。ある種のクロロチオール蟻酸エステル、例えば、クロ
ロチオール蟻酸エチルは殺虫剤として有用であることが
知られている（例えば米国特許第３０９３５３７号参照
）。

さらに、クロロチオール蟻酸エステル、例えば、クロロ
チオール蟻酸エチルは除草剤として有効なチオールカル
バミン酸エステルおよび類似化合物の製造の中間体とし
て有用であることもわかつている。例えば、米国特許第
２９１３３２７号、第３１２６４０６号、第３１７５８
９７号および第３１８５７２０号を参照されたい。後者
の特許では、クロロチオール蟻酸エステルをさらにアミ
ンと反応させて対応するチオールカルバミン酸エステル
を製造する。メルカプタンとホスゲンとの反応の触媒と
しての第二アミンの使用は、クロロチオール蟻酸エステ
ルをチオールカルバミン酸エステル製造の中間体として
使用する場合には、チオールカルバミン酸エステル生成
反応の反応成分として第二アミンが典型的に用いられる
という理由で、クロロチオール蟻酸エステルから触媒を
分離する必要がないという付加的な利益がある。かくし
て、本明細書中に記載する方法では適当な第二アミンを
触媒として使用するために選ぶことができ、クロロチオ
ール蟻酸エステル生成物中に存在するアミンは次のチオ
ールカルバミン酸エステル生成反応の反応成分として作
用し、それによつてチオールカルバミン酸生成物中の副
生不純物の導入を防ぐことができる。メルカプタンとホ
スゲンとの反応の触媒として有用な第二アミン化合物は
一般式ＲｌＲ２ＮＨおよびＲｌＲ２ＮＨ−ＨＣｌ（式中
、ト，およびＲ２はおのおのが炭素原子数１〜６個のア
ルキル基である）を有する第二アミンおよび第二アミン
塩酸塩である。

より好ましい第二アミンおよび第二アミン塩酸塩はＲ，
およびＲ２のおのおのが炭素原子数１〜４個のアルキル
基である第二アミンおよび第二アミン塩酸塩である。さ
らに、本明細書ならびに特許請求の範囲中で使用する第
二アミンという用語は対応する第二アミン塩酸塩を含む
ものとする。上記の式で示される第二アミン化合物は当
業界で公知の方法で製造することができる。炭素原子数
１〜６個のアルキル基の例としては、メチル、エチル、
ｎ−プロピル、イソプロピル、ｎ−ブチル、イソブチル
、第二ブチル、第三ブチル、ｎ−ペンチル、ネオペンチ
ル、ヘキシル、ネオヘキシルを挙げることができる。

メルカプタンとホスゲンとの反応の触媒として使用する
第二アミン触媒の量は反応を商業的に受容できる速度に
加速するのに必要な量すなわち触媒量である。

無触媒の場合、メルカプタンのかなりの転化、例えば８
０％以上の転化を達成させるには数日間を要することが
ありうるが、第二アミン触媒の使用により、かかる転化
を４〜１６時間以内に達成させることができる。典型的
には、メルカプタンに対して約０．０１〜約１０モル％
の第ニアミンを使用することができる。より通常には、
約０．０５〜約０．５または１モル％の第二アミン触媒
を使用する。例えば、メルカプタンに対して０．０１〜
０．０５モル％のジ一ｎ−プロピルアミンはエチルメル
カプタンまたはｎ−プロピルメルカプタンとホスゲンと
の反応に経済的な速度で触媒作用を及ぼし、高品質の対
応するクロロチオール蟻酸エステルを生じる。第二アミ
ン触媒は単独で、あるいはホスゲン中に溶解して、ある
いはメルカプタンと混合して反応器へ添加することがで
きる。

１つの好ましい実施態様においては、アミン触媒をホス
ゲンのプールへ徐々に添加するか、あるいはメルカプタ
ンと混合したホスゲンへ、反応の初期段階の間に、全部
を一度に添加するのではなく徐々に添加する。

第二アミン触媒の存在下でホスゲンと反応させることが
できるメルカプタンは式Ｒ−ＳＨ（式中、Ｒは炭素原子
数１〜６個のアルキル基である）で示すことができる。
かかるメルカプタンは、上に挙げた米国特許を参照する
ことによつて明らかなように、当業界で公知である。本
明細書中に記載するようなメルカプタンは先行技術で公
知の方法で製造することができる。先行技術に記載され
ているメルカプタン製造方法の中には、硫酸アルキルア
ルカリまたはハロゲン化アルキルと水酸化ナトリウムま
たは水硫化カリウムとの反応、適当なアルコールと硫化
水素との気相反応、および適当な不飽和有機化合物への
硫化水素の付加がある。本発明の反応に適当に使用でき
る有機メルカプタンの例は、メチルメルカプタン、エチ
ルメルカプタン、イソプロピルメルカプタン、ｎ−プロ
ピルメルカプタン、イソブチルメルカプタン、第二ブチ
ルメルカプタン、ｎ−ブチルメルカプタン、２−ペンチ
ルメルカプタン、ネオペンチルメルカプタン、ｎ−ペン
チルメルカプタン、ｎ−ヘキシルメルカプタン、ネオヘ
キシルメルカプタンなどを使用することができる。反応
に使用されるホスゲンの量は変化させることができるが
、典型的には、少なくとも方程式（４）に基づく化学量
論量である。

すなわちメルカプタン１モル毎に少なくとも１モルのホ
スゲンを使用する。ホスゲンは反応混合物から容易に除
去するノことができ且つメルカプタンが過剰だと副生成
物のジチオール炭酸エステルが生成し易いという理由で
、メルカプタンに対して、例えば約５〜約５０モル％過
剰のホスゲンを使用するのがより一般的である。

メルカプタンとホスゲンとの反応は通常、常圧で行われ
るが、常圧以下または常圧以上の圧力も使用することが
できる。

高温ではジチオール炭酸エステルのかなりの量が生成す
る可能性があるので、合理的な反応速度と調和させなが
ら反応温度をできるだけ低く保たねばならない。前述し
たメルカプタンは種々の反応性および種々の分解温度を
示すので、反応温度の選択に当つてはかかる因子を考慮
に入れなければならない。ホスゲンが過剰の場合、常圧
およびホスゲン還流下で、反応温度は典型的には約０℃
〜約７０℃の範囲である。より典型的には、反応温度は
約１０℃〜約５０℃の範囲であり、例えば１０℃〜３５
℃の範囲である。反応成分は、任意の順序で、あるいは
同時に適当な反応器中へ導入することができるが、メル
カプタンをホスゲンのプールへ添加することが好ましい
。

さらに、バツチ式で本発明の方法を実施する場合には、
メルカプタンをホスゲンのプールへ徐々に添加して反応
熱を制御し且つ副生成物ジチオール炭酸エステルの生成
を最少限にすることが好ましい。ホスゲンをメルカプタ
ンのプールへ添加するとき、反応成分の導入順序が逆の
場合よりも高温で反応が開始し、従つて副生成物ジチオ
ール炭酸エステル生成の機会が増すことになる。第ニア
ミン触媒は、メルカプタンと混合して添加することが好
ましいが、ホスゲンのプールへ添加してもよい。反応は
、クロロチオール蟻酸エステルのピール（１１ｅｅ１）
すなわち前の製造の反応生成物の一部分に反応成分を導
入することによつてもバツチ式で行うことができる。

初期反応温度はメルカプタンをホスゲンのプールへ添加
するときよりも高いが、反応時間はより短い。連続反応
によるクロロチオール蟻酸エステルの製造も意図される
。本発明の方法で製造したクロロチオール蟻酸エステル
は低レベルの有機ジスルフイド（すなわちＲ−Ｓ−Ｓ−
Ｒ）およびジチオール炭酸エステル副生成物を含む。

この低レベルのジスルフイド不純物は活性炭を触媒とし
て用いて製造したクロロチオール蟻酸エステルで見られ
るかなりの量のかかる不純物に対して対照的である。米
国特許第４０１２４０５号（第１欄）を参照されたい。
この米国特許第４０１２４０５号（第１欄）には、活性
炭触媒の存在下においてエチルメルカプタンとホスゲン
との反応によるクロロチオール蟻酸エチルの製造中に３
〜７％のジエチルジスルフイドが生成すると記載されて
いる。さらに、本発明の方法の第二アミン触媒はクロロ
チオール蟻酸エステルがさらにメルカプタンと反応して
ジチオール炭酸エステル副生成物を生成する反応に触媒
作用を及ぼさないように思われる。本発明の方法の反応
を実施する場合、反応器からの熱の除去を助けるため、
通常反応混合物を攪拌する。

反応の終了時に、過剰のホスゲンを例えばストリツピン
グによつて除去する。ホスゲンのクロロチオール蟻酸エ
ステル生成物からのストリツピングは、系を真空にし、
それによつてホスゲンを沸騰除去することにより、ある
いは不活性ガス例えば窒素を反応混合物中に通じること
により、あるいは反応混合物を僅かに加熱して過剰のホ
スゲンを沸騰除去することによつて行うことができる。
過剰のホスゲンを除去すると、第二アミン触媒は、例え
ば多分塩酸塩として沈澱し、ろ過によつてクロロチオー
ル蟻酸エステルから除去することができる。クロロチオ
ール蟻酸エステルを、第ニアミン触媒と同じかまたは異
なる追加の第二アミンとさらに反応させてチオールカル
バミ酸塩に転化させようとする場合には、クロロチオー
ル蟻酸エステルをこの適当な追加のアミン反応成分とさ
らに反応させる前にクロロチオール蟻酸エステルから残
留アミン触媒を除去する必要はない。ガス抜きしたクロ
ロ蟻酸エステル生成物は、ある種の商業的用途、例えば
チオールカルバミン酸エステル製造の中間体としての用
途に使用するのに十分な純度で得られる。さらに精製が
所望の場合には、このクロロチオール蟻酸エステルを蒸
留し、あるいは適当な溶媒から再結晶して、より純粋な
生成物を得ることができる。バツチ法の典型的な実施態
様においては、使用するメルカプタン１モルにつき約０
，６モルのホスゲンを約１０℃で凝縮させてホスゲンの
プールをつくる。

その後で、約０．５モル％（メルカプタン〈に対して）
のジ一ｎ−プロピルアミンを含むエチルメルカプタンを
反応器中に徐々に導入し、同時に、使用するメルカプタ
ン１モルにつき約０．６モルの追加のホスゲンをも添加
する。

この追加のホスゲンおよびメルカプタン反応成分の反応
器への添加は約１時間にわたつて行い、反応混合物を絶
えず攪拌下に保つ。気化したホスゲンは反応器に接続す
る還流冷却器中で濃縮し、凝縮したホスゲンは反応器に
戻される。反応が起こるにつれて、９ホスゲンとエチル
メルカプタンとは消費され、反応混合物の沸点は約１０
℃から反応の終了時には約２７℃に上がる。約５〜６時
間の終了時に、ガス抜きによつて過剰のホスゲンおよび
未反応のエチルメルカプタンを反応器からストリツピン
グし、５クロロチオール蟻酸エステルを反応器から取り
出す。上記の実施態様ではエチルメルカプタンとジ一ｎ
−プロピルアミンを例示したが、前に挙げたメルカプタ
ンまたは第二アミンの中の他のものをそれぞれ例示のエ
チルメルカプタンおよびジ一ｎプロピルアミンの代わり
に使用することができる。

但し対応するクロロチオール蟻酸エステルが得られる。
以下、実施例によつて本発明をさらに詳しく説明するが
、実施例中の数多くの変形や変化が当業者には明らかで
あるので、これらの実施例は説明のためのみのものであ
る。

実施例中、クロロチオール蟻酸エステル生成物の純度は
ピーク面積％として示す。すなわち気液クロマトグラフ
イ一分析で得たチヤートのピーク下の面積を算定して示
す。実施例 １ ビトン（ＶｉｔＯｒｌ）隔膜で栓をした３０ｍ１容の血
精びん中にホスゲン（０．１９４モル）を凝縮させた。

次に、０．０１モルのジ一ｎ−プロピルアミンを含むエ
チルメルカプタン（０．１７１モル）をシリンジおよび
皮下注射針でびん中に注入した。反応混合物を攪拌し、
−７０℃から湿氷温度（０℃）に昇温させ、この温度に
２５０分間保つ。未反応エチルメルカプタンの気液クロ
マトグラフイ一分析（ＧＬＣ）によつて反応を追跡した
。０℃の上記期間中、反応混合物は均一であり且つ約９
０％のエチルメルカプタンが反応した。

反応混合物を１晩中室温に昇温させて過剰のホスゲンを
除去した。

この粗製生成物を３０ｍ１の蒸留水で２回洗浄してアミ
ン触媒を除去し、硫酸ナトリウムで乾燥し、沢過によつ
て回収した。無色透明の生成物（このものはＧＬＣで純
度約９０〜９５％のクロロチオール蟻酸エチルであるこ
とが確認された）１３．７ｙを回収した。これは全エチ
ルメルカプタンのクロロチオール蟻酸エチル−の理論的
転化に対しての収率が６４．３％であることを示す。実
施例 ２ １ｅ容の丸底３つロフラスコ中にホスゲン（４．８モル
）を凝縮させた。

このフラスコに攪拌機とモーター、温度計、滴下漏斗、
ホスゲン導人管およびドライアイス−アセトン冷却器を
装備し、湿氷浴で冷却した。４．０モルのエチルメルカ
プタンと０．２モルのジ一ｎ−プロピルアミンとの混合
物を滴加漏斗に入れた。

ホスゲンの約％が反応フラスコ中に濃縮したとき、攪拌
しながら、エチルメルカプタンとジ一ｎ−プロピルアミ
ンとの混合物のフラスコへの添加を２〜３ＣＣ／分の速
度で開始した。エチルメルカプタン添加開始時における
反応フラスコ中のホスゲンの温度は７℃であつた。エチ
ルメルカプタンの添加（１１７分を要した）中、氷浴は
使用しなかつた。エチルメルカプタンの添加終了時にお
ける反応混合物の温度は７．５℃であつた。反応混合物
を１晩中（約１７％時間）攪拌し、翌朝ＧＬＣ分析の結
果、ほとんどのエチルメルカプタンが反応したことがわ
かつた。

次に、窒素でガス抜きすることによつて、反応混合物か
ら過剰のホスゲンおよび未反応のエチルメルカプタンを
除去し、ガス抜き工程終了後、反応混合物から白色固体
を分離し、沢過によつてフラスコから取り出した。この
反応生成物はＧＬＣで純度約９７．７％のクロロチオー
ル蟻酸エチルであることを確認した。このクロロチオー
ル蟻酸エチル生成物はおのおの約０．０５％のジエチル
ジスルフイドおよびジチオール炭酸ジエチルを含むこと
が推定された。ガス抜きした生成物の収率は、全エチル
メルカプタンのクロロチオール蟻酸エチル−の理論的転
化に基づいて計算して８４．２％であつた。白色固体は
融点測定でジ一ｎ−プロピルアミン塩酸塩であることを
確認した。比較例 実施例２の操作を繰返した。

但し、エチルメルカプメンヘジ一ｎ−プロピルアミンを
添加せず、エチルメルカプタンを８９分かけてフラスコ
へ添加した。ホスゲンの還流以外は、反応が起こつてい
るという兆侯は見られなかつた。反応混合物の温度を少
なくとも６時間１５℃に保ち、エチルメルカプタン添加
の１２時間後に温度は１３℃であつた。この反応混合物
を１晩中攪拌放置した。翌朝（実験開始後約２４時間）
、還流冷却器中のドライアイス−アセトン冷媒がなくな
つており、ホスゲンは反応系から消失していた。反応温
度は１９℃であつた。反応混合物のＧＬＣ分析の結果、
ホスゲンの過剰はもはや存在せず、この時点ではエチル
メルカプタンの約％しか反応していなかつた。この時点
で、９２７の追加のホスゲンを反応器に攪拌しながら添
加した。反応混合物の温度は約１７℃に下がり、その日
の残りを攪拌し続けた。還流冷却器を冷凍装置を通つて
循環する５０％エチレングリコール溶液で冷却した。翌
日の午後、反応温度は２４℃になつており、反応混合物
のＧＬＣ分析の結果、約％のエチルメルカプタンが反応
したことがわかつた。次の日の午後、反応温度は２６℃
になつており、反応混合物のＧＬＣ分析はエチルメルカ
プタンの約％が反応したことを示した。次の日（４日間
反応後）、反応混合物を窒素でガス抜きした。

クロロチオール蟻酸エチルの収率は７１．７％であつた
。ＧＬＣ分析で生成物はクロロチオール蟻酸エチルが約
９９．５％であり、約０．１％のジエチルジスルフイド
と約０．３％のジチオール炭酸ジエチルを副生成物とし
て含むことが確認された。実施例 ３ 実施例２の操作を繰返した。

但し、０．００１モルのジ一ｎ−プロピルアミンを触媒
として用い、２．０モルのエチルメルカプタンと２．４
モルのホスゲンを使用した。このエチルメルカプタン−
触媒混合物を５０分間かけて添加した。反応温度は８℃
（エチルメルカプタン添加開始時）から２４℃まで９時
間にわたつて上がり、かなりの反応が起こつたことを示
した。反応系中のスクラツバ一から反応フラスコ中へ水
酸化ナトリウムを吸引するため、この時点で実験を終了
した。エチルメルカプタン添加開始後６％時間で反応混
合物のＧＬＣ分析を行つたところ、約５０％のエチルメ
ルカプタンが反応したことがわかつた。実施例 ４ 実施例３の操作を繰返した。

但し、２．０モルのｎ−プロピルメルカプタン、２．２
モルのホスゲンおよび０．１モル％（ｎ−プロピルメル
カプタンに対して）のジ一ｎ−プロピルアミン触媒を使
用した。このｎ−プロピルメルカプタンを１０８分間に
わたつて徐々に反応フラスコへ添加し、反応温度は９時
間にわたつて徐々に９℃から２６℃に上がつた。ｎ−プ
ロピルメルカプタン添加開始後７時間における反応混合
物のＧＬＣ分析は約８４％のメルカプタンが反応したこ
とを示した。ｎ−プロピルメルカプタン添加開始から約
１２％時間後、反応混合物を３５℃に加熱し、アルゴン
で約１０時間ガス抜きした。ガス抜きした生成物の収率
は全ｎ−プロピルメルカプタンのクロロチオール蟻酸エ
スチル−の理論的転化に基づいて９３．９％であつた。
このクロロチオール蟻酸プロピル（このものの同定はＧ
ＬＣで確認された）はＧＬＣ分析で純度が約９９．２％
であり、約０．２％のジチオール炭酸ジ一ｎ−プロピル
と約０．６％の未知物質を含むことがわかつた。実施例
１〜４および比較例のデータは、ジ一ｎ−プロビルアミ
ンのような第二アミンがエチルメルカプタンまたはｎ−
プロピルメルカプタンのような有機メルカプタンとホス
ゲンとの反応による有機クロロチオール蟻酸エステルの
製造の触媒として作用することを示している。

以上、本発明の方法を２、３の実施態様について特に詳
細に説明したが、かかる詳細は本発明の特許請求の範囲
に含まれるものおよび含まれる程度以外は本発明の範囲
を限定するものではない。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 一般式 Ｒ−ＳＨ （式中、Ｒは炭素原子数１〜６個のアルキル基である）
   で表わされる有機メルカプタンとホスゲンとの反応によ
   る有機クロロチオール蟻酸エステルの製造方法において
   、上記反応を一般式Ｒ＿１Ｒ＿２ＮＨまたはＲ＿１Ｒ＿
   ２ＮＨ・ＨＣｌ（式中、Ｒ＿１およびＲ＿２はおのおの
   が炭素原子数１〜６個のアルキル基である）で表わされ
   る第二アミン触媒の触媒量の存在下で行うことを特徴と
   する製造方法。 ２ メルカプタンに対して０．０１〜１０モル％の第二
   アミン触媒を使用する、特許請求の範囲第１項に記載の
   方法。 ３ ０．０５〜１モル％の第二アミン触媒を使用する、
   特許請求の範囲第２項に記載の方法。 ４ 第二アミン触媒が（１）一般式Ｒ＿１Ｒ＿２ＮＨ（
   式中、Ｒ＿１およびＲ＿２はおのおのが炭素原子数１〜
   ４個のアルキル基である）を有する第二アミンと（２）
   Ｒ＿１Ｒ＿２ＮＨ・ＨＣｌ（式中、Ｒ＿１およびＲ＿２
   は上記（１）で定義したものと同じである）とから成る
   群から選ばれる、特許請求の範囲第１項に記載の方法。 ５ 約５〜約５０モル％過剰のホスゲンを使用する、特
   許請求の範囲第１項に記載の方法。 ６ メルカプタンをホスゲンのプールへ徐々に添加する
   ことによつて反応を行う、特許請求の範囲第１項に記載
   の方法。 ７ 触媒がジエチルアミン、ジ−ｎ−プロピルアミン、
   ジ−ｎ−ブチルアミンまたはジ−イソブチルアミンであ
   る、特許請求の範囲第１項に記載の方法。 ８ Ｒがエチルまたはプロピルであり且つＲ＿１および
   Ｒ＿２のおのおのが炭素原子数２〜４個のアルキル基で
   ある、特許請求の範囲第１項に記載の方法。 ９ 約５〜約５０モル％過剰のホスゲンを使用する、特
   許請求の範囲第８項に記載の方法。 １０ メルカプタンをホスゲンのプールへ徐々に添加す
   ることによつて反応を行う、特許請求の範囲第９項に記
   載の方法。 １１ 第二アミン触媒をメルカプタンと混合する、特許
   請求の範囲第９項に記載の方法。