專利名稱：制備三溴甲磺?；拎さ姆椒?br> 技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及使用甲硫基吡啶作為中間體制備三溴甲磺酰基吡啶的一種新型方法以及使用鹵代吡啶作為起始原料制備甲硫基吡啶的一種新型方法。
三溴甲磺?；拎な且环N有用的化合物，當(dāng)被用作光敏樹脂組合物的組成成分時，在受到例如可見光、紫外線或激光等活性光線的照射后，三溴甲磺酰基吡啶將產(chǎn)生鹵素游離基并進(jìn)而產(chǎn)生鹵化氫，提高在光敏樹脂和基材之間的粘結(jié)。
而且，在J.Org.Chem.(第51卷，3369頁，1986)中所公開的一個方法被認(rèn)為是一個通過溴化甲磺?；拎か@得三溴甲磺酰基吡啶的方法。在這一方法中，使用次溴酸鈉作為溴化劑，甲磺?；拎け痪坏厝苡诙趿h(huán)-水的混合溶劑中，并且在強(qiáng)堿性條件下在室溫進(jìn)行反應(yīng)，從而獲得三溴甲磺?；拎?；反應(yīng)需要24小時。然而，在這一方法中，堿和次溴酸鈉的使用量非常大，相對于每摩爾作為起始原料的甲磺?；拎ぃ謩e使用21.5摩爾和6摩爾。特別是次溴酸鈉的使用量必須是理論用量(每摩爾甲磺?；拎な褂?摩爾)的二倍。而且，所要求的反應(yīng)時間長達(dá)24小時，并且所獲得的三溴甲磺?；拎さ募兌容^低，致使在使用前需要進(jìn)行再結(jié)晶。因此，從工業(yè)化的角度看，該方法并不適合。
本發(fā)明的公開本發(fā)明的一個目的是提供一種工業(yè)上便利的制備三溴甲磺酰基吡啶的方法，允許在較短的時間內(nèi)容易地獲得三溴甲磺酰基吡啶，并且具有高收率和高純度。
本發(fā)明的另一個目的是提供制備作為三溴甲磺?；拎ぶ虚g體的甲硫基吡啶的一種新型方法。
本發(fā)明的發(fā)明人為實(shí)現(xiàn)上述目的進(jìn)行了刻苦的研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在多相體系中在堿和水的存在下通過甲硫基吡啶和次溴酸鹽的反應(yīng)，氧化和溴化可同時發(fā)生，因此可以通過單一的反應(yīng)階段獲得三溴甲磺酰基吡啶。
而且，本發(fā)明的發(fā)明人還發(fā)現(xiàn)在多相體系中在堿和水的存在下通過鹵代吡啶和甲硫醇的堿金屬鹽的反應(yīng)，能夠容易地獲得甲硫基吡啶。
此外，本發(fā)明的發(fā)明人還發(fā)現(xiàn)在多相體系中在堿和水存在的條件下將通過上述反應(yīng)所產(chǎn)生的甲硫基吡啶與次溴酸鹽繼續(xù)反應(yīng)，能夠獲得三溴甲磺酰基吡啶，這一產(chǎn)物是使用鹵代吡啶作為起始原料在一個單一的容器內(nèi)的一系列反應(yīng)獲得的。
因此，本發(fā)明提供了制備三溴甲磺酰基吡啶的方法和制備甲硫基吡啶的方法，步驟如下1.一種制備三溴甲磺?；拎さ姆椒?，其中包括在多相體系中在堿和水的存在下使甲硫基吡啶與次溴酸鹽的反應(yīng)。
2.根據(jù)上述第1項制備三溴甲磺?；拎さ姆椒?，其中所述的次溴酸鹽是次溴酸鈉。
3.根據(jù)上述第1或2項制備三溴甲磺?；拎さ姆椒ǎ渲兴龅膲A是堿金屬的氫氧化物。
4.一種制備甲硫基吡啶的方法，其中包括在多相體系中在堿和水的存在下使鹵代吡啶和甲硫醇的堿金屬鹽發(fā)生反應(yīng)。
5.根據(jù)上述第4項制備甲硫基吡啶的方法，其中所述的甲硫醇的堿金屬鹽是甲硫醇鈉。
6.根據(jù)上述第4或5項制備甲硫基吡啶的方法，其中反應(yīng)在相轉(zhuǎn)移催化劑的存在下進(jìn)行。
7.根據(jù)上述第6項制備甲硫基吡啶的方法，其中所述的相轉(zhuǎn)移催化劑是季銨鹽或季鏻鹽。
8.一種制備三溴甲磺?；拎さ姆椒?，其中包括在多相體系中在堿和水的存在下使鹵代吡啶和甲硫醇的堿金屬鹽發(fā)生反應(yīng)獲得甲硫基吡啶，然后在多相體系中在堿和水存在下使甲硫基吡啶與次溴酸鹽反應(yīng)。
9.根據(jù)上述第8項制備三溴甲磺?；拎さ姆椒?，其中所述的鹵代吡啶是2-氯吡啶。甲硫基吡啶的制備根據(jù)本發(fā)明制備甲硫基吡啶的方法的特征是在多相體系中在堿和水的存在下進(jìn)行鹵代吡啶和甲硫醇的堿金屬鹽的反應(yīng)。
對本發(fā)明中所使用的鹵代吡啶沒有特別的限制，但例子包括2-鹵代吡啶，3-鹵代吡啶和4-鹵代吡啶，其中的具體的例子包括2-氯吡啶、3-氯吡啶、4-氯吡啶、2-溴吡啶、3-溴吡啶和4-溴吡啶。其中優(yōu)選使用2-氯吡啶。
對本發(fā)明中所使用的甲硫醇的堿金屬鹽沒有特別的限制，但實(shí)例包括甲硫醇的鉀鹽(甲硫醇鉀)和甲硫醇的鈉鹽(甲硫醇鈉)。其中，從經(jīng)濟(jì)的角度考慮，優(yōu)選使用甲硫醇鈉。使用量通常為每摩爾鹵代吡啶使用1至3摩爾，優(yōu)選1至2摩爾。如果甲硫醇堿金屬鹽的使用量低于1摩爾，未反應(yīng)的鹵代吡啶的量將增加，而甲硫醇堿金屬鹽的使用量高于3摩爾，在經(jīng)濟(jì)上也是不利的，因?yàn)檫@樣將不會獲得與所使用的量相稱的效果。
在本發(fā)明中所使用的堿的實(shí)例是堿金屬氫氧化物，例如氫氧化鈉和氫氧化鉀。其中，從經(jīng)濟(jì)的角度考慮，優(yōu)選使用氫氧化鈉。通常每摩爾鹵代吡啶使用0.05-2摩爾，優(yōu)選0.1-1摩爾的堿。如果所使用的堿量低于0.05摩爾，將增加未反應(yīng)的鹵代吡啶的量，而使用高于2摩爾的堿，在經(jīng)濟(jì)上也是不利的，因?yàn)檫@樣將不會獲得與所使用的量相稱的效果。
在根據(jù)本發(fā)明制備甲硫基吡啶的過程中，鹵代吡啶和甲硫醇的堿金屬鹽的反應(yīng)在一個兩相體系中進(jìn)行，因?yàn)樽鳛槠鹗荚系柠u代吡啶是不溶于水的。優(yōu)選向反應(yīng)體系中加入相轉(zhuǎn)移催化劑，因?yàn)檫@將使反應(yīng)進(jìn)行得更順利。優(yōu)選使用季銨鹽如氯化四丁基銨或溴化四丁基銨，季鏻鹽如氯化四丁基鏻或溴化四丁基鏻等作為相轉(zhuǎn)移催化劑。通常使用量相對于鹵代吡啶的重量比為0.1％至50％，優(yōu)選為1％至20％。如果所使用的相轉(zhuǎn)移催化劑的重量比低于0.1％，將不會獲得充分的催化效果，而如果使用的重量比高于50％，在經(jīng)濟(jì)上是不利的，因?yàn)閷⒉粫@得與所使用的量相稱的效果。
對反應(yīng)中所使用的水量沒有特別的限制，但適當(dāng)?shù)挠昧渴敲磕桘u代吡啶使用150至1000克水。
反應(yīng)溫度通常在50至110℃，優(yōu)選80至105℃。如果反應(yīng)溫度低于50℃，反應(yīng)速率將降低，因此將要求延長反應(yīng)時間。相反，如果反應(yīng)溫度高于110℃，反應(yīng)速率將提高，但也會增加副反應(yīng)產(chǎn)物。
反應(yīng)時間通常為2至10小時。
反應(yīng)在一種液-液兩相體系中進(jìn)行，因此在反應(yīng)完成后僅通過使用常規(guī)程序分離兩種液相即可輕易地分離出甲硫基吡啶。如此獲得的甲硫基吡啶可以按照原來的狀態(tài)被用于三溴甲磺?；拎さ闹苽?。三溴甲磺酰基吡啶的制備根據(jù)本發(fā)明的一種制備三溴甲磺?；拎さ姆椒ǎ涮卣髟谟谠谝粋€多相體系中在堿和水的存在下由甲硫基吡啶與次溴酸鹽反應(yīng)。在本發(fā)明中次溴酸鹽的作用既是氧化劑也是溴化劑，這樣，硫基的氧化和甲基的溴化在一個單一的反應(yīng)階段同時進(jìn)行，因此，允許目標(biāo)產(chǎn)物三溴甲磺?；拎ひ砸环N工業(yè)上有利的方式獲得。
本發(fā)明中所使用的甲硫基吡啶的例子包括2-甲硫基吡啶，3-甲硫基吡啶和4-甲硫基吡啶。而且，本發(fā)明中所使用的甲硫基吡啶可以通過任何方法獲得，但可以很方便地通過上文中所描述的本發(fā)明的方法獲得。
對本發(fā)明中使用的次溴酸鹽沒有特別的限制，實(shí)施例中使用的是次溴酸的堿金屬鹽，例如次溴酸鈉和次溴酸鉀。其中，優(yōu)選次溴酸鈉。
對本發(fā)明中所使用的次溴酸鹽的濃度沒有特別的限制，但濃度為10至30重量％在工業(yè)上是有利的。次溴酸鹽通常在一個有機(jī)溶劑一水系統(tǒng)中使用，通過與有機(jī)溶劑的反應(yīng)被消耗，因此，在反應(yīng)中必須大大地過量。然而，在本發(fā)明中，在反應(yīng)中沒有使用有機(jī)溶劑，因此，所使用的次溴酸鹽的量可以是相對于甲硫基吡啶的理論用量的1.01至1.5倍，即，每摩爾的甲硫基吡啶使用5.05至7.5摩爾次溴酸鹽。
本發(fā)明中所使用的堿的例子是堿金屬的氫氧化物，例如氫氧化鈉和氫氧化鉀。其中，從經(jīng)濟(jì)的角度考慮，優(yōu)選使用氫氧化鈉。每摩爾甲硫基吡啶通常使用0.2至4摩爾，優(yōu)選0.5至2摩爾的堿。如果所使用的堿量低于0.2摩爾，未反應(yīng)的甲硫基吡啶的量將增加，而使用高于4摩爾的堿在經(jīng)濟(jì)上是不利的，因?yàn)椴粫@得與所使用的量相稱的結(jié)果。
反應(yīng)在一個液-液(即甲硫基吡啶-水)兩相體系中進(jìn)行。然而，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，所生成的三溴甲磺?；拎ひ怨腆w形式沉淀下來，因此，在反應(yīng)結(jié)束時，反應(yīng)體系是一個固-液體系。在反應(yīng)完成后，只要將沉淀的晶體過濾即可獲得高純度高收率的三溴甲磺酰基吡啶。
對反應(yīng)中所使用的水量沒有特別的限制。盡管如此，由于在反應(yīng)中所獲得的三溴甲磺酰基吡啶不溶于水并因此如上文中的描述在反應(yīng)過程中被沉淀下來，所使用的水量應(yīng)考慮水漿濃度和容積效率而確定。每摩爾甲硫基吡啶使用適當(dāng)?shù)乃繛?00至4000克。
反應(yīng)溫度通常在-5至50℃的范圍，優(yōu)選-5至30℃，更優(yōu)選0至10℃。如果反應(yīng)溫度低于-5℃，反應(yīng)速率將降低并因此需要更長的反應(yīng)時間。相反，如果反應(yīng)溫度高于50℃，反應(yīng)速率將提高，但也將增加副產(chǎn)物的量。
反應(yīng)時間通常在2至10小時。
在本發(fā)明的方法中，在反應(yīng)完成后，可以僅通過過濾反應(yīng)液體并以水沖洗晶體而獲得能夠正常使用的純度足夠高的三溴甲磺?；拎?。盡管如此，如果要求更高的純度，則可以使用一氯苯等通過重結(jié)晶提高純度。
當(dāng)使用通過上文“甲硫基吡啶的制備”中描述的方法所制備的甲硫基吡啶作為起始原料制備三溴甲磺?；拎r，既可以使用在制備甲硫基吡啶的反應(yīng)完成后通過分離兩相反應(yīng)液所獲得的甲硫基吡啶，也可以在不分離的情況下繼續(xù)使用兩相反應(yīng)液體。
因此，有可能在制備甲硫基吡啶的反應(yīng)完成后通過向兩相反應(yīng)液中加入次溴酸鹽并在多相系統(tǒng)中在堿和水的存在下繼續(xù)進(jìn)行第二步反應(yīng)，因此，在一個單一的反應(yīng)容器中，通過一系列反應(yīng)由起始原料鹵代吡啶制備出了三溴甲磺酰基吡啶。
在本發(fā)明中所獲得的三溴甲磺?；拎さ睦影?-三溴甲磺酰基吡啶，3-三溴甲磺?；拎ず?-三溴甲磺酰基吡啶。
根據(jù)本發(fā)明的方法，有可能通過簡單和經(jīng)濟(jì)的方法，在工業(yè)上方便地由鹵代吡啶制備出三溴甲磺?；拎ぃ⒕哂懈呤章屎透呒兌?。
而且，在本發(fā)明中沒有使用有機(jī)溶劑，因此不涉及與回收有機(jī)溶劑相關(guān)的時間和成本問題，這在工業(yè)上是有利的。
此外，在本發(fā)明的方法中，實(shí)際上沒有產(chǎn)生氮氧化物，因此既使在工業(yè)上也可以安全地使用本方法。
與上述步驟分開進(jìn)行，將一種水溶液，其中含有(i)通過將溴滴入30％的氫氧化鈉水溶液中所獲得的27％的次溴酸鈉水溶液554.4g(1.3mol)和(ii)5.2g(0.13mol)95％的氫氧化鈉冷卻至0℃。然后將這一水溶液經(jīng)5小時滴入上面所獲得的兩相反應(yīng)液體中并同時保持溫度在0至5℃，然后在5至10℃下攪拌3小時。過濾作為晶體沉淀下來的反應(yīng)產(chǎn)物，用水沖洗、干燥。這樣，便獲得了67.5g 2-三溴甲磺酰基吡啶(純度99％)，相對于2-氯吡啶的收率為85.7％。所獲得的2-三溴甲磺?；拎さ娜埸c(diǎn)為160至161℃。
將一種水溶液，其中含有(i)通過將溴滴入30％的氫氧化鈉水溶液中所獲得的27％的次溴酸鈉水溶液522.7g(1.2mol)和(ii)8.4g(0.2mol)95％的氫氧化鈉冷卻至0℃。將在實(shí)施例6中所獲得的23.8g 2-甲硫基吡啶經(jīng)3個小時滴入該水溶液中并保持溫度在0至5℃，然后在0至5℃下攪拌7小時。過濾作為晶體沉淀下來的反應(yīng)產(chǎn)物，用水沖洗、干燥。這樣，便獲得了71.1g2-三溴甲磺?；拎?純度99％)，相對于2-甲硫基吡啶的收率為95.0％。所獲得的2-三溴甲磺?；拎さ娜埸c(diǎn)為160至161℃。
權(quán)利要求
1.一種制備三溴甲磺?；拎さ姆椒ǎ渲邪ㄔ诙嘞囿w系中在堿和水的存在下使甲硫基吡啶和次溴酸鹽反應(yīng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1制備三溴甲磺?；拎さ姆椒?，其中所述的次溴酸鹽是次溴酸鈉。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2制備三溴甲磺?；拎さ姆椒?，其中所述的堿是堿金屬的氫氧化物。
4.一種制備甲硫基吡啶的方法，其中包括在多相體系中在堿和水的存在下使鹵代吡啶與甲硫醇的堿金屬鹽反應(yīng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4制備甲硫基吡啶的方法，其中所述的甲硫醇的堿金屬鹽是甲硫醇鈉。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5制備甲硫基吡啶的方法，其中反應(yīng)在相轉(zhuǎn)移催化劑的存在下進(jìn)行。
7.根據(jù)權(quán)利要求6制備甲硫基吡啶的方法，其中所述的相轉(zhuǎn)移催化劑是季銨鹽和季鏻鹽。
8.一種制備三溴甲磺?；拎さ姆椒ǎ渲邪ㄔ诙嘞囿w系中在堿和水的存在下使鹵代吡啶和甲硫醇的堿金屬鹽發(fā)生反應(yīng)獲得甲硫基吡啶，然后在多相體系中在堿和水存在下使甲硫基吡啶與次溴酸鹽發(fā)生反應(yīng)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8制備三溴甲磺酰基吡啶的方法，其中所述的鹵代吡啶是2-氯吡啶。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種在多相體系中在堿和水的存在下,通過甲硫基吡啶與次溴酸鹽反應(yīng)制備三溴甲磺?；拎さ姆椒?。這一方法可以高收率、高純度地制備出三溴甲磺?；拎げ⒕哂泄I(yè)上的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號C07D213/70GK1349505SQ00806955
公開日2002年5月15日 申請日期2000年5月10日 優(yōu)先權(quán)日1999年5月14日
發(fā)明者藤澤映志, 畑啟之 申請人:住友精化株式會社