Tittel: Fremgangsmåte for fremstillingen av jodpropargylforbindelser

Transkript

1 1 Tittel: Fremgangsmåte for fremstillingen av jodpropargylforbindelser Beskrivelse Foreliggende oppfinnelse omhandler en ny fremgangsmåte for fremstillingen av jodpropargylforbindelser. Jodpropargylforbindelser er kjente virkestoffer, som spesielt innen materialbeskyttelse blir anvendt for det formål å beskytte tekniske materialer så som klebestoffer, lim, papir og kartong, tekstiler, lær, tre, trematerialer, malingsmidler og plastgjenstander, kjølende smøremidler og andre materialer, som kan bli angrepet eller brutt ned av mikroorganismer, mot angrepet, spesielt av sopp. Den mest kjente representanten er IPBC (3-jod-2-propinyl-N-butylkarbamat). 1 Det er av spesiell betydning å oppnå svært rent IPBC ved fremstillingen, siden forbindelser som er jodert flere ganger for eksempel to eller tre ganger, hvilket svært lett kan oppstå ved joderinger, fører til en uønsket misfarging, som gjør seg negativt merkbar ved anvendelsen som mikrobicid. Dessuten fører disse forurensningene hyppig til at materialer beskyttet med IPBC misfarges ved lysinnvirkning. Det er allerede kjent enkelte fremgangsmåter for fremstillingen av jodpropargylfor- bindelser, spesielt av IPBC. 2 DE-A beskriver for eksempel joderingen av propargylalkohol med jod, hvori natriumhypokloritt blir anvendt som oksidasjonsmiddel for jodidet som oppstår. Deretter følger omsetningen av den joderte propargylalkoholen med alkylisocyanater til jodpropargylforbindelser. EP-A beskriver omsetningen av propargylalkohol med alkylisocyanater til propargylalkylkarbamater og påfølgende jodering med jod eller metalljodider under anvendelse av NaOCl som oksidasjonsmiddel til jodpropargylforbindelser. Som løsemiddel er det beskrevet anvendelsen av vann under tilsats av et medløsemiddel (f.eks. metanol) eller hhv. et tensid eller løsningsformidler (f.eks. delvis hydrolysert polyvinylacetat). 3 Joderingen av propargylforbindelser er beskrevet i US-A i vandig medium med jod og natriumhypokloritt under tilsats av et grenseflateaktivt stoff, hvori det

2 2 derved handler om en sur delvis ester av et organisk fosfat eller saltet av en sulfatert fettalkohol. W00/ beskriver joderingen av propargylbutylkarbamat (PBC) i vandig medium under tilsats av et ikke-ionisk tensid med metalljodider og natriumhypoklo- ritt som oksidasjonsmiddel til IPBC. 1 Ved alle kjente fremgangsmåter blir natriumhypokloritt anvendt som oksidasjonsmiddel. Dette er nødvendig, for å oksidere jodid som oppstår eller opprinnelig er fremlagt og dermed effektiv kunne nytte jodkilden. Siden den anvendte natriumhypokloritt-løsningen vanligvis har en konsentrasjon på bare -1 %, fører dette til en uønsket fortynning av reaksjonsløsningen og derved etter isolering av produktet til en større mengde avløpsvann, som må bli avhendet til høye kostnader. Dessuten har natriumhypokloritt den ulempe, at den lett lar seg bryte ned, hvorved konsentrasjonen avtar. Dermed tiltar den uønskede fortynningen. Derfor må natriumhypoklorittløsninger bli lagret svært omhyggelig. Utover dette kan det ved fremstillingen av natriumhypokloritt oppstå biprodukter, f.eks. natriumklorat, som likeledes kan føre til uønskede bireaksjoner ved anvendelsen av natriumhypoklorittløsninger. Det var derfor oppgave å finne en fremgangsmåte, hvor disse ulempene ikke opptrer. 2 På overraskende måte ble det funnet en fremgangsmåte for fremstillingen av jod- propargylforbindelser med formel (I), hvori R står for hydrogen, i hvert tilfelle eventuelt substituert C 1 -C -alkyl, C 2 -C - alkenyl, C 6 -C -aryl eller C 3 -C -cykloalkyl og n står for et heltall fra 1 til 6, kjennetegnet ved at man omsetter propargylforbindelser med formel (II)

3 3 hvori R og n har betydningene over, med jod og/eller metalljodider i nærvær av en base og under anvendelse av klor. Foretrukne eventuelt substituerte C 2 -C -alkenyler i betydningen av R er vinyl, pro- penyl eller butenyl. Foretrukne eventuelt substituerte C 6 -C -aryler i betydningen av R er fenyl, tolyl eller naftyl. Foretrukne eventuelt substituerte C 3 -C -cykloalkyler i betydningen av R er cyklopropyl, cyklobutyl, cyklopentyl eller cykloheksyl. 1 Som foretrukne substituenter for de ovennevnte alkenyl-, aryl- og cykloalkylrestene kan det anvendes metyl, etyl, n-propyl, iso-propoyl, klor, brom, fluor, metoksy, etoksy, dimetylamino, metoksykarbonyl, etoksykarbonyl, hydroksy og acyl. Som foretrukne substituenter for den ovennevnte alkylresten kan det anvendes klor, brom, fluor, metoksy, etoksy, dimetylamino, metoksykarbonyl, etoksykarbonyl, hydroksy, acyl og fenyl. 2 Foretrukket er forbindelser med formel (I), hvor R i betydningen av C 1 -C - alkylresten står for eventuelt substituert C 7 -C -alkylaryl, spesielt benzyl eller fenyletyl eller C 1 -C 6 -alkyl, så som metyl, etyl, n-propyl, iso-propoyl eller n-butyl og n står for 1. Spesielt foretrukket står R for n-butyl og n for 1. Det er foretrukket å gjennomføre fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen i vann og/eller et organisk løsemiddel. I tilfelle blandinger utgjør forholdet av vann til organisk løsemiddel fortrinnsvis 9:1 til 1:9 spesielt 3:1 til 1:3 Det kan være aktuelt med forskjellige organiske løsemidler, så som f.eks. alifatiske hydrokarboner, aromatiske hydrokarboner, alkoholer, etere, klorerte hydrokarboner, nitriler, estere eller ketoner. Blandinger av to eller flere løsemidler kan også bli anvendt.

4 4 1 Dessuten kan vann bli anvendt alene, eventuelt i kombinasjon med ett eller flere organiske løsemidler, spesielt alifatiske alkoholer, fortrinnsvis metanol og/eller etanol. Ved anvendelse av vann evt. sammen med et organisk løsemiddel kan det bli medanvendt overflateaktive substanser, f.eks. ikke-ioniske, anioniske, amfotære eller kationiske emulgatorer, så som f.eks. betainer, polyoksyetylen-fettsyreester, polyoksyetylen-fettalkoholeter, alkylarylpolyglykoleter, alkylsulfonater, alkylsulfater, arylsulfonater samt alkoholetoksylater, spesielt etoksylater av C -C 18 -alkoholer. Videre kan det bli anvendt faseoverføringskatalysatorer, så som f.eks. tetrabutylammoniumhydrogensulfat, tetrabutylammoniumbromid, tetrabutylammoniumklorid, tetraoktylammoniumbromid, tetraoktylammoniumklorid, metyltridecylammoniumklorid, metyltrioktylammoniumklorid (Aliquat 336) eller metyltributylammoniumklorid. Som jodkilde kan det bli anvendt elementært jod (I 2 ) og/eller metalljodider, så som for eksempel natriumjodid, kaliumjodid eller blandinger. Disse forbindelsene kan bli anvendt som faststoff eller løst i et egnet løsemiddel, spesielt alkoholer så som metanol eller etanol og/eller vann. 2 I tilfelle jod (I 2 ) blir dette fortrinnsvis anvendt i en mengde på 0,4 til 0,7 molekvivalenter, spesielt 0,4 til 0,6 mol-ekvivalenter, med referanse til den anvendte propargylforbindelsen med formel (II). I tilfelle metalljodid blir dette fortrinnsvis anvendt i en mengde på 0,8 til 1, mol-ekvivalenter, spesielt 0,9 til 1,2 molekvivalenter, med referanse til den anvendte propargylforbindelsen med formel (II). Derved kan totalmengden av hhv. jod eller metalljodid foreligge allerede ved begynnelse av reaksjonen eller bare en del, hvori resten blir tilsatt kontinuerlig eller diskontinuerlig f.eks. porsjonsvis i løpet av omsetningen. 3 Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen blir gjennomført i nærvær av en base. Som base er det for eksempel egnet med alkalihydroksider, fosfater, alkoholater og karbonater samt blandinger derav. Spesielt egnet er fra rekken av alkalihydroksidene NaOH og KOH samt fra rekken av karbonatene Na 2 CO 3, K 2 CO 3, MgCO 3. Helt spesielt foretrukket blir det anvendt vandige løsninger av NaOH og/eller KOH. Basen blir

5 fortrinnsvis anvendt, med referanse til propargylforbindelsen med formel (II), i et molart forhold på 1 : 1 til : 1, foretrukket på 1 : 1 til : 1. Det anvendte kloret blir fortrinnsvis anvendt i en mengde på 0,7 til molekvivalenter, fortrinnsvis 1 til 2 mol-ekvivalenter, med referanse til anvendt jod (I 2 ) eller metalljodid. Kloret blir fortrinnsvis ledet inn i reaksjonsmediet som gass i løpet av omsetningen. Hastigheten blir fortrinnsvis valgt slik at fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen fortrinnsvis blir gjennomført ved - til + C, spesielt ved - til + C, spesielt foretrukket ved 0 til C. 1 2 For gjennomføring av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen går man generelt frem slik, at man innledende anbringer propargylforbindelsen med formel (II) i et løsemiddel, fortrinnsvis stiller inn reaksjonstemperaturen, deretter tilsetter basen og evt. ytterligere additiver og deretter tildoserer jodkilden fullstendig eller litt etter litt i egnet hastighet, enten som faststoff eller løst i et egnet løsemiddel. Deretter blir fortrinnsvis i egnet hastighet kloret ledet inn i reaksjonsmediet, slik at reaksjonstemperaturen fortrinnsvis ikke overstiger den ønskede temperaturen. Etter avsluttet reaksjon kan, alt etter anvendt reaksjonsmedium for opparbeidelsen, forbindelsen med formel (I), f.eks. bli isolert ved hjelp av ekstraksjon med et løsemiddel som ikke er blandbart med reaksjonsmediet eller direkte fra reaksjonsmediet ved filtrering. Ved anvendelse av vann under medanvendelse av et organisk løsemiddel er det også mulig å fjerne det organiske løsemidlet helt eller delvis ved destillasjon og deretter isolere den utfelte forbindelsen med formel (I) ved filtrering. 3 Hvis nødvendig kan den oppnådde forbindelsen med formel (I) også bli omkrystallisert. Foretrukket anvender man for dette blandinger av alifatiske alkoholer, så som metanol eller etanol og vann. Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen fører til betydelig lavere frakt av avløpsvann i forhold til oksidasjonsmiddel som bare kan anvendes fortynnet, så som hypokloritt. Det er også overraskende at det reaktive klor ikke reagerer med den trippelbindingen og ikke danner noen forstyrrende biprodukter. Det ble ikke funnet noen kloraddisjonsforbindelser ved trippelbindingen.

6 6 Følgende eksempler tjener anskueliggjøringen av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen, imidlertid uten å innskrenke denne. 1 2 Eksempler Eksempel 1 Ved C blir det innledende anbrakt 4, g C 12 -C 16 -alkoholetoksylat, 16,9 g propargylbutylkarbamat (0,7 mol), 40,7 g NaI-løsning (40 %, 0,8 mol) og 2,8 g NaOH-løsning (0 %, 0,322 mol) i 3 g vann. Deretter blir det langsomt ledet inn klor (,3 g, 0,14 mol) i reaksjonsblandingen, slik at temperaturen forblir under C. Etter avslutning av innføringen blir det langsomt varmet opp til C og omrørt 4 h ved denne temperaturen. Deretter blir det utfelte faststoffet isolert ved filtrering, vasket med vann og tørket i vakuum. Man oppnår 26,1 g 3-jod-2-propinyl-Nbutylkarbamat (renhet: 9,4 % (HPLC), flerjoderte forbindelser: <0,1 % (HPLC), utbytte: 83 %). Eksempel 2 Det blir innledende anbrakt,1 g natriumhydroksid (0,244 mol) og 19,0 g propargylbutylkarbamat (0,122 mol) ved 8 C i 48 g metanol og 0 g vann. Ved denne temperaturen blir det porsjonsvis tilsatt 1, g jod (0,061 mol). Deretter blir det langsomt ledet inn klor (,6 g, 0,079 mol) i reaksjonsblandingen, slik at temperaturen videre forblir under 8 C. Etter avsluttet dosering blir det omrørt 1 h ved denne temperaturen og deretter blir g vann tilsatt. Det utfelte faststoffet blir isolert ved filtrering, vasket med vann og tørket i vakuum. Man oppnår 28, g 3-jod-2- propinyl-n-butylkarbamat (renhet: 9,0 % (HPLC), flerjoderte forbindelser: 0,3 % (HPLC), utbytte: 79 %). 3 Eksempel 3 Ved C blir det innledende anbrakt 19,0 g propargylbutylkarbamat (0,122 mol), 12,2 g natriumhydroksid (0, mol) og 18, g natriumjodid (0,123 mol) i 0 g vann og 48 g metanol. Deretter blir det langsomt ledet inn klor (11,7 g, 0,16 mmol), slik at temperaturen forblir under C. Etter avsluttet dosering blir det omrørt 1 h ved denne temperaturen, deretter langsomt varmet opp til romtemperatur og rørt 1 time. Etter tilsats av 0 g vann blir det utfelte faststoffet isolert ved filtrering, vasket med vann og tørket i vakuum. Man oppnår 29,1 g 3-jod-2-propinyl- N-butylkarbamat (renhet: 94,7 % (HPLC), flerjoderte forbindelser <0,1 % (HPLC), utbytte: 80 %).

7 7 P a t e n t k r a v 1. Fremgangsmåte for fremstilling av jodpropargylforbindelser med formel (I), hvori R står for hydrogen, i hvert tilfelle eventuelt substituert C 1 -C -alkyl, C 2 -C - alkenyl, C 6 -C -aryl eller C 3 -C -cykloalkyl og n står for et heltall fra 1 til 6, karakterisert ved at man omsetter propargylforbindelser med formel (II) hvori R og n har betydningene over, med jod og/eller metalljodider i nærvær av en base og under anvendelse av klor karakterisert ved at R står for C 1 -C 6 -alkyl og n står for karakterisert ved at R står for n-butyl og n står for karakterisert ved at omsetningen skjer med jod.. karakterisert ved at omsetningen skjer med metalljodider, spesielt med NaI og/eller KI.

8 8 6. karakterisert ved at omsetningen skjer i vann og/eller et organisk løsemiddel. 7. karakterisert ved at omsetningen skjer i et vandig medium inneholdende minst ett organisk løsemiddel.