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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung
von 4-Bromthioanisol. Spezieller bezieht sie sich auf ein Verfahren
zur Herstellung von 4-Bromthioanisol, das als eine Verbindung nützlich ist,
die in verschiedenen Bereichen, wie medizinischen Chemikalien, Agrochemikalien
und funktionellen Materialien, verwendet wird.
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Es
sind Verfahren zur Herstellung von 4-Bromthioanisol bekannt, beispielsweise
(1) das Verfahren, umfassend das Umsetzen von Thioanisol mit Brom,
gefolgt von Reinigung unter Verwendung einer Flashsäule (J.
Amer. Chem. Soc., 119, 11381 (1997)), und (2) das Verfahren, umfassend
das Umsetzen von p-Dibrombenzol mit Methanthiolkupfersalz (J. Amer.
Chem. Soc., 90, 4051 (1968)).
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Was
das Verfahren (1) betrifft, ist es jedoch schwierig, das gewünschte Produkt
4-Bromthioanisol von dem Nebenprodukt 2-Bromthioanisol abzutrennen,
weshalb die Reinheit des gewünschten
Produktes niedrig ist. Was das Verfahren (2) betrifft, ist die Ausbeute
gering, und es wird Kupfer-enthaltendes Abwasser erzeugt, was ein
Umweltproblem darstellt.
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Es
ist ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur
Herstellung eines hochreinen 4-Bromthioanisols bereitzustellen,
das bei der Herstellung von medizinischen Chemikalien, Agrochemikalien
oder funktionellen Materialien in einer einfachen und industriell
vorteilhaften Weise nützlich ist.
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Die
vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zur Herstellung von 4-Bromthioanisol
bereit, welches das Zugeben eines alkoholischen Lösungsmittels
zu einem 4-Bromthioanisol enthaltenden Produkt, das aus der Reaktion
von Thioanisol mit Brom resultiert, umfaßt, um eine Kristallisation
von 4-Bromthioanisol zu verursachen, wobei das alkoholische Lösungsmittel
ein niederer Alkohol, ausgewählt
aus der Gruppe, bestehend aus Methanol, Ethanol, n-Propylalkohol
und Isopropylalkohol, oder ein gemischtes Lösungsmittel, zusammengesetzt aus
dem niederen Alkohol und Wasser, ist.
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Die
Zugabemenge des alkoholischen Lösungsmittels
beträgt
bevorzugt 0,03 bis 10 Mal das Gewicht von 4-Bromthioanisol.
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Der
niedere Alkohol ist bevorzugt Methanol.
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Die
betreffenden Erfinder führten
intensive Untersuchungen durch, um die obigen Probleme zu lösen, und
fanden im Ergebnis heraus, daß hochreines
4-Bromthioanisol in einer kommerziell vorteilhaften Weise hergestellt
werden kann, wenn ein alkoholisches Lösungsmittel zu dem 4-Bromthioanisol,
erhältlich
durch Umsetzen von Thioanisol mit Brom und Auskristallisieren des
Produktes, zugegeben wird. Basierend auf dieser Erkenntnis vervollständigten
sie die vorliegende Erfindung.
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In
der Praxis der vorliegenden Erfindung wird 4-Bromthioanisol zuerst
hergestellt. Das Verfahren zur Herstellung von 4-Bromthioanisol
ist nicht besonders eingeschränkt,
aber das Verfahren, das das Umsetzen von Thioanisol mit Brom in
Gegenwart eines Lewis-Säure-Katalysators
umfaßt,
wird unter anderen bevorzugt verwendet.
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Der
Lewis-Säure-Katalysator
ist nicht besonders eingeschränkt,
aber umfaßt
unter anderem Eisen(II)-chlorid, Aluminiumchlorid, Bortrifluorid,
Zinkchlorid, Eisen, Magnesiumchlorid und Samariumchlorid. Unter
diesen sind Eisen(II)-chlorid, Aluminiumchlorid und Bortrifluorid
aus wirtschaftlicher Sicht bevorzugt.
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Der
Lewis-Säure-Katalysator
wird in einer Menge von 0,001 bis 5,0 mol-%, bevorzugt 0,005 bis 2,0
mol-%, in bezug auf Thioanisol, verwendet. Wenn die Menge des Lewis-Säure-Katalysators
kleiner als 0,001 mol-% ist, wird keine wesentliche Wirkung der Zugabe
des Katalysators erzeugt. Wenn sie umgekehrt 5,0 mol-% über steigt,
wird die Wirkung nicht mehr proportional zu dem Zugabeniveau sein
und dies ist wirtschaftlich nachteilig.
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Brom
wird in einer Menge von 0,5 bis 2 mol, bevorzugt 0,5 bis 1,5 mol
und stärker
bevorzugt 0,5 bis 1,4 mol, pro Mol Thioanisol verwendet. Wenn die Menge
an Brom kleiner als 0,5 mol pro Mol Thioanisol ist, wird die Reaktion
möglicherweise
nicht zu Ende gebracht, was zu einer verringerten Ausbeute führt. Wenn
sie umgekehrt 2 mol pro Mol Thioanisol übersteigt, wird die Extramenge
keine zusätzliche Wirkung
erzeugen und dies ist unwirtschaftlich.
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Die
Reaktion wird bei einer Temperatur von –50°C bis 200°C, bevorzugt –10°C bis 100°C durchgeführt. Bei
einer Reaktionstemperatur unter –50°C ist die Reaktionsrate langsam
und es ist ein langer Zeitraum für
die Beendigung der Reaktion erforderlich. Bei über 200°C können Nebenreaktionen auftreten
und die Ausbeute und Reinheit können
sich möglicherweise
verringern. Die Reaktionszeit beträgt im allgemeinen 0,5 bis 20
Stunden, obwohl sie in Abhängigkeit
der Reaktionstemperatur variieren kann.
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Die
obige Reaktion kann ohne die Verwendung irgendeines Lösungsmittels
oder unter Verwendung eines Lösungsmittels
durchgeführt
werden. Das Lösungsmittel
ist nicht besonders eingeschränkt,
aber umfaßt
unter anderem Kohlenwasserstoffe, wie Hexan, Cyclohexan und Heptan,
halogenierte Kohlenwasserstoffe, wie Dichlorethan, Dichlormethan
und Chloroform, und aromatische Kohlenwasserstoffe, wie Benzol,
Toluol, Xylol, Chlorbenzol, Dichlorbenzol und Trichlorbenzol.
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Die
Menge des obigen Lösungsmittels
ist nicht besonders eingeschränkt,
aber beträgt
im allgemeinen 0,1 bis 10 Mal das Gewicht von Thioanisol. Wenn die
Menge des Lösungsmittels
10 Mal das Gewicht von Thioanisol übersteigt, wird sich die Volumeneffizienz
ungünstig
absenken.
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Die
Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß ein alkoholisches Lösungsmittel
zu dem Reaktionsgemisch, enthaltend 4-Bromthioanisol, wie in der obigen
Weise erhalten, zugegeben wird, damit 4-Bromthioanisol selektiv
unter Isolation von dem Ne benprodukt 2-Bromthioanisol auskristallisiert,
wodurch 4-Bromthioanizol mit hoher Reinheit erhalten wird. Was das
Verfahren der Zugabe des alkoholischen Lösungsmittels betrifft, kann
das alkoholische Lösungsmittel
direkt zu dem Reaktionsgemisch, enthaltend 4-Bromthioanisol, zugegeben
werden, wodurch ein 4-Bromthioanisol-Kristallprodukt erhalten wird,
aber für
günstigere
Ergebnisse wird das alkoholische Lösungsmittel zu dem 4-Bromthioanisol-Rohprodukt
zugegeben, das beispielsweise durch Entfernen des Lewis-Säure-Katalysators
aus dem Reaktionsgemisch durch Waschen mit Wasser erhalten wurde.
In Fällen,
wo ein Lösungsmittel
bei der Durchführung
der Reaktion verwendet wird, kann das alkoholische Lösungsmittel
zu dem 4-Bromthioanisol-enthaltenden Reaktionsgemisch nach dem Waschen
mit Wasser oder ähnlicher
Behandlung, wie oben erwähnt,
zugegeben werden, gefolgt vom Verursachen der Auskristallisation.
Für bessere
Ergebnisse wird jedoch das alkoholische Lösungsmittel zu dem 4-Bromthioanisol-Rohprodukt,
das durch Waschen mit Wasser oder ähnlicher Behandlung und Abdestillieren
des Lösungsmittels
erhalten wird, zugegeben.
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Die
Zugabemenge des obigen alkoholischen Lösungsmittels beträgt 0,03
bis 10 Mal, bevorzugt 0,1 bis 5 Mal, das Gewicht von 4-Bromthioanisol.
Wenn die Menge an alkoholischem Lösungsmittel kleiner als 0,03
Mal das Gewicht von 4-Bromthioanisol ist, kann die Reinheit des
Produktes 4-Bromthioanisol möglicherweise
niedrig sein. Wenn sie umgekehrt 10 Mal übersteigt, wird die zugegebene überschüssige Menge
keine zusätzliche
Wirkung erzeugen; dies ist unwirtschaftlich.
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Das
alkoholische Lösungsmittel,
das in der Praxis der vorliegenden Erfindung verwendet werden soll,
ist ein niederer Alkohol oder ein gemischtes Lösungsmittel, zusammengesetzt
aus einem niederen Alkohol und Wasser. Der niedere Alkohol ist aus
der Gruppe ausgewählt,
bestehend aus Methanol, Ethanol, n-Propylalkohol und Isopropylalkohol.
Unter diesen wird Methanol bevorzugt verwendet.
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Der
Anteil an Wasser in dem Niederalkohol-Wasser-Mischlösungsmittel
ist nicht besonders eingeschränkt,
aber beträgt
im allgemeinen nicht mehr als 70 Gew.-%, bevorzugt nicht mehr als
50 Gew.-%. Wenn die Menge an Wasser 70 Gew.-% übersteigt, kann sich die Reinheit
von 4-Bromthioanisol möglicherweise
verringern.
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In
der Praxis der vorliegenden Erfindung wird das obengenannte alkoholische
Lösungsmittel
zu dem rohen 4-Bromthioanisol zugegeben und dann wird das Gemisch
langsam abgekühlt,
wodurch die Kristallisation von 4-Bromthioanisol verursacht wird. Im
allgemeinen wird das Gemisch auf eine Temperatur von –20 bis
30°C, bevorzugt –10 bis
20°C abgekühlt. Wenn
die Kühltemperatur
unter –20°C liegt, kann
keine entsprechende Extrawirkung erzeugt werden und dies ist unwirtschaftlich.
Umgekehrt kristallisiert bei Temperaturen, die 30°C übersteigen, 4-Bromthioanisol
kaum aus und die Rückgewinnungsrate
kann sich möglicherweise
verringern.
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Das
so erhaltene 4-Bromthioanisol wird in konventioneller Weise isoliert,
beispielsweise durch Filtration, und getrocknet, wodurch 4-Bromthioanisol mit
einer ausreichend hohen Reinheit erhalten werden kann. Ferner ist
es durch Waschen des 4-Bromthioanisols, erhalten mit einem kalten
niederen Alkohol, und dann Trocknen desselbigen möglich, 4-Bromthioanisol
mit einer höheren
Reinheit zu erhalten.
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Die
folgenden Beispiele stellen die vorliegende Erfindung ausführlicher
dar. Die Beispiele sind jedoch keineswegs einschränkend für den Umfang
der Erfindung.
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Beispiel 1
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Ein
1-Liter-Vierhalskolben, ausgestattet mit einem Rührer, Thermometer, Tropftrichter
und Liebig-Kondensator, wurde mit 124,2 g (1,00 mol) Thioanisol
und 0,32 g (0,002 mol) Eisen(II)-chlorid beschickt, und 160 g (1,0
mol) Brom wurden tropfenweise unter Rühren bei 50°C über 4 Stunden zugegeben. Danach
konnte die Reaktion für
eine Stunde weiter verlaufen. Nach der Beendigung der Reaktion wurden
50 g Wasser zugegeben, und die organische Schicht wurde abgetrennt,
wodurch 202,9 g rohes 4-Bromthioanisol erhalten wurden. Die Reinheit
des so erhaltenen rohen 4-Bromthioanisols betrug 90,3 %, wie durch
Gaschromatographie bestimmt.
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Methanol
(200,0 g) wurde zu dem erhaltenen rohen 4-Bromthioanisol zugegeben,
und das Gemisch wurde langsam von 50°C auf –5°C unter Rühren abgekühlt, wodurch die Ausfällung von 4-Bromthioanisol
verursacht wurde. Der kristalline Niederschlag wurde durch Filtration
gesammelt und getrocknet, wodurch 158,4 g (0,78 mol, Schmelzpunkt
37,4 bis 37,5°C)
4-Bromthioanisol erhalten wurden. Die Ausbeute, basierend auf Thioanisol,
betrug 78,0 %. Die Reinheit des erhaltenen 4-Bromthioanisols war
nicht niedriger als 99,95 %, wie durch Gaschromatographie bestimmt.
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Beispiel 2
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Ein
1-Liter-Vierhalskolben, ausgestattet mit einem Rührer, Thermometer, Tropftrichter
und Liebig-Kondensator, wurde mit 124,2 g (1,00 mol) Thioanisol
und 0,13 g (0,001 mol) Aluminiumchlorid und 200 g Dichlormethan
beschickt, und 160 g (1,0 mol) Brom wurden tropfenweise unter Rühren bei
5°C über 4 Stunden
zugegeben. Danach konnte die Reaktion für 2 Stunden weiter verlaufen.
Nach der Beendigung der Reaktion wurden 50 g Wasser zugegeben, und
die Phasentrennung wurde bewirkt, wodurch eine 4-Bromthioanisol-enthaltende
organische Schicht erhalten wurde. Das Dichlormethan wurde von der
erhaltenen organischen Schicht abdestilliert, wodurch 203,1 g rohes
4-Bromthioanisol erhalten wurden. Die Reinheit des so erhaltenen
rohen 4-Bromthioanisols betrug 90,1 %, wie durch Gaschromatographie
bestimmt.
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Ein
gemischtes Lösungsmittel,
zusammengesetzt aus Methanol und Wasser (60 % (bezogen auf das Gewicht)
Methanol) (300 g), wurde zu dem erhaltenen rohen 4-Bromthioanisol
zugegeben, und das resultierende Gemisch wurde langsam von 50°C auf –5°C unter Rühren abgekühlt, wodurch
die Ausfällung
von 4-Bromthioanisol verursacht wurde. Der kristalline Niederschlag
wurde durch Filtration gesammelt. Die erhaltenen Kristalle wurden
mit Methanol gewaschen, auf –5°C abgekühlt und
getrocknet, wodurch 154,8 g (0,762 mol) 4-Bromthioanisol erhalten
wurden. Die Ausbeute, basierend auf Thioanisol, betrug 76,2 %. Die
Reinheit des erhaltenen 4-Bromthioanisols war nicht niedriger als
99,95 %, wie durch Gaschromatographie bestimmt.
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Beispiel 3
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Ein
1-Liter-Vierhalskolben, ausgestattet mit einem Rührer, Thermometer, Tropftrichter
und Liebig-Kondensator, wurde mit 124,2 g (1,0 mol) Thioanisol und
0,068 g (0,001 mol) Bortrifluorid beschickt, und 160 g (1,0 mol)
Brom wurden tropfenweise unter Rühren
bei 50°C über 4 Stunden
zugegeben. Danach konnte die Reaktion für eine Stunde weiter verlaufen.
Nach der Beendigung der Reaktion wurden 50 g Wasser zugegeben, und
die organische Schicht wurde abgetrennt, wodurch 203,9 g rohres 4-Bromthioanisol
erhalten wurden. Die Reinheit des so erhaltenen rohen 4-Bromthioanisols
betrug 90,5 %, wie durch Gaschromatographie bestimmt.
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Methanol
(200,0 g) wurde zu dem erhaltenen rohen 4-Bromthioanisol zugegeben,
und das Gemisch wurde langsam von 50°C auf –5°C unter Rühren abgekühlt, wodurch die Ausfällung von 4-Bromthioanisol
verursacht wurde. Der kristalline Niederschlag wurde durch Filtration
gesammelt und getrocknet, wodurch 159,5 g (0,785 mol) 4-Bromthioanisol
erhalten wurden. Die Ausbeute, basierend auf Thioanisol, betrug
78,5 %. Die Reinheit des erhaltenen 4-Bromthioanisols war nicht
niedriger als 99,95 %, wie durch Gaschromatographie bestimmt.
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Vergleichsbeispiel 1
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Ein
1-Liter-Vierhalskolben, ausgestattet mit einem Rührer, Thermometer, Tropftrichter
und Liebig-Kondensator, wurde mit 124,2 g (1,00 mol) Thioanisol
und 0,32 g (0,002 mol) Eisen(II)-chlorid beschickt, und 160,0 g
(1,00 mol) Brom wurden tropfenweise unter Rühren bei 50°C über 4 Stunden zugegeben. Danach
konnte die Reaktion für
eine Stunde weiter verlaufen. Nach der Beendigung der Reaktion wurden
50 g Wasser zugegeben, und die organische Schicht wurde abgetrennt,
wodurch 202,4 g rohes 4-Bromthioanisol erhalten wurden. Die Reinheit
des so erhaltenen rohen 4-Bromthioanisols betrug 90,5 %, wie durch
Gaschromatographie bestimmt.
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Das
so erhaltene rohe 4-Bromthioanisol wurde in einer Widmer-Destillationsvorrichtung
unter reduziertem Druck destilliert, wodurch 165,0 g einer Fraktion
erhalten wurden, die bei 103°C
bis 105°C bei
1.862 kPa siedet. Die erhaltene Fraktion wurde durch Gaschromatographie
analysiert, woraufhin ein Gemisch aus 94,8 % 4-Bromthioanisol und
5,2 % 2-Bromthioanisol gefunden wurde.
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Vergleichsbeispiel 2
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Ein
1-Liter-Vierhalskolben, ausgestattet mit einem Rührer, Thermometer, Tropftrichter
und Liebig-Kondensator, wurde mit 124,2 g (1,00 mol) Thioanisol
und 0,32 g (0,002 mol) Eisen(II)-chlorid beschickt, und 160,0 g
(1,00 mol) Brom wurden tropfenweise unter Rühren bei 50°C über 4 Stunden zugegeben. Danach
konnte die Reaktion für
eine Stunde weiter verlaufen. Nach der Beendigung der Reaktion wurden
50 g Wasser zugegeben, und die organische Schicht wurde abgetrennt,
wodurch 203,1 g rohes 4-Bromthioanisol erhalten wurden. Die Reinheit
des so erhaltenen rohen 4-Bromthioanisols betrug 90,1 %, wie durch
Gaschromatographie bestimmt.
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Ein
gemischtes Lösungsmittel,
zusammengesetzt aus Aceton und Wasser (60 % (bezogen auf das Gewicht)
Aceton) (300,0 g), wurde zu dem erhaltenen rohen 4-Bromthioanisol
zugegeben, und das Gemisch wurde langsam von 50°C auf –5°C unter Rühren abgekühlt, wodurch die Ausfällung von 4-Bromthioanisol
verursacht wurde. Der kristalline Niederschlag wurde durch Filtration
gesammelt und getrocknet, wodurch 55,0 g (0,27 mol) 4-Bromthioanisol
erhalten wurden. Die Ausbeute, basierend auf Thioanisol, betrug
27,1 %. Die Reinheit des erhaltenen 4-Bromthioanisols betrug 98,2
%, wie durch Gaschromatographie bestimmt.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung kann hochreines 4-Bromthioanisol, das eine nützliche
Verbindung ist, die in verschiedenen Bereichen, wie der Herstellung
von medizinischen Chemikalien, Agrochemikalien und funktionellen
Materialien, verwende wird, in einer einfachen und industriell vorteilhaften Weise
hergestellt werden.