制备取代的三硫代碳酸酯衍生物的方法

制备取代的三硫代碳酸酯衍生物的方法
【专利摘要】本发明提供了制备取代的三硫代碳酸酯衍生物的方法，其不要求溶剂洗涤或再结晶步骤，并导致实际产率高于现有技术中所公开方法的两倍。
【专利说明】制备取代的三硫代碳酸酯衍生物的方法
[0001] 本申请是申请号为200880102674. 5、申请日为2008年8月4日、发明名称为"制 备取代的三硫代碳酸酯衍生物的方法"的专利申请的分案申请。

【技术领域】
[0002] 本发明涉及制备取代的三硫代碳酸酯及其衍生物的方法。本发明所制得的化合物 可以用作受控自由基聚合中的引发剂、链转移剂和/或终止剂。

【背景技术】
[0003] 取代的三硫代碳酸酯及其衍生物在广泛的应用中具有商业意义，包括将它们用作 受控自由基聚合中的引发剂、链转移剂和/或终止剂。
[0004] 尽管许多种有机三硫代碳酸酯已经已知很多年并且已经采用很多种方法合成它 们，但是本发明的制备三硫代碳酸酯化合物的方法尚未公开。
[0005] 传统制备三硫代碳酸酯的方法具有很多缺点如转化率低、废物产生率高、反应速 率慢、需要大量溶剂、需要大大过量地装载试剂、实际产率低（其中实际产率定义为重量百 分数，通过从该方法收集的三硫代碳酸酯化合物的总量除以该方法过程中装载的所有物料 的总量并乘以一百计算得到的百分数值）、需要昂贵且费时的溶剂洗涤和最终产物的再结 晶及处理最终三硫代碳酸酯化合物（其通常为固体产物）的成本和复杂性。传统制备三硫 代碳酸酯的这些缺点导致没有能够大规模工业应用的实际工艺或方法，因此对于许多商业 使用的三硫代碳酸酯化合物没有大规模商业来源。
[0006] 本发明公开的制备三硫代碳酸酯化合物的方法减轻了上述问题并提供了可行的 大规模制备三硫代碳酸酯化合物的工业方法。
[0007] 专利 U.S.6,596,899, Lai，2003 年7 月 22 日，公开了 s，s' -双（α, α，-二取 代-α 乙酸）_三硫代碳酸酯及其衍生物以及制备它们的方法。所公开方法为多步工艺， 要求所用碱和各种装载试剂的多步反应，其中第一步结合二硫化碳与碱形成中间体三硫结 构，然后第二步结合中间体与卤仿、酮和另外的碱。所公开实施例包括三硫代碳酸酯的制备 均要求产物作为固体分离并收集，实例之一要求溶剂再结晶步骤，其中将额外的溶剂加入 最终混合物中，产物沉淀然后作为固体分离。这些实例导致实际产率（ 申请人:定义为产物 量除以该工艺获得该产物所装载物料的总量并乘以一百得到的百分数）为4. 3重量％或更 少。在US6, 596, 899中，通过实施例2中所述产量40. 3克产物除以该实施例中所有装料之 和942克计算最大实际产率为4. 3重量％。
[0008] 专利U. S. 6, 894, 116，Lai 等人，2005年 5 月 17 日和专利U. S. 6, 962, 961，Lai，2005 年11月8日，公开了类似上述专利U.S. 6, 596, 899所公开的内容，包括制备三硫代碳酸酯 化合物的相同多步工艺和相同低实际产率。
[0009] 专利U. S. 7, 038, 062, Parker，2006年5月2日公开了由环氧化物使用离子液体制 备环状三硫代碳酸酯的方法。所公开方法允许再使用离子液体至少两次。所有公开实施例 包括再结晶步骤以作为结晶固体收集最终环状三硫代碳酸酯并导致如上文所定义的实际 产率为5.8重量％或更少。
[0010] 本发明提供了上文所讨论的制备三硫代碳酸酯衍生物的方法的改进的替换方法。 现有技术使用多步反应体系和再结晶步骤制备这些化合物，具有低实际产率、低转化率和 高废物生产率。本发明提供了具有改进的实际产率、改进的转化率、更高纯度和降低的废物 生产率的更简单的方法。本发明因此解决了在以工业规模制备这些化合物中遇到的问题并 提供了制备三硫代碳酸酯衍生物的低成本方法。


【发明内容】

[0011] 本发明提供了通过一步法合成取代的三硫代碳酸酯及其衍生物的低成本技术，其 不要求溶剂洗涤或再结晶步骤，并获得高于现有技术中所公开方法两倍的实际产率以及高 产物纯度和反应物至所需产物的高转化率。
[0012] 本发明提供了使以下试剂反应的方法：（i)CS2,（ii)卤仿或其反应性等价物，和 (iii)结构攸（=0)R2的酮或醒，和任选地（iv)结构R3SH的硫醇，其中R1、!? 2和R3独立地 为氢或烃基，条件是R1、!?2和R3中至少一个为烃基，以提供三硫代碳酸酯酸产物或具有以下 结构的产物：
[0013] H02C - CRf - S- C( = S)-S-Y，其中 Y 为-CR1!?2 - C02H 或 R3 或其衍生物，所述方 法包括：
[0014] (a)在单个容器中混合试剂⑴、（ii)、（iii)、任选的（iv)和（v)金属氢氧化物 碱，在所述酮或醛、所述齒仿和所述三硫代碳酸酯产物可溶于其中的有机溶剂中，及任选水 中进行；从而由碱（v)和试剂（i)和卤仿（ii)和酮或醛（iii)和任选硫醇（iv)的反应形 成碱中和形式的所述三硫代碳酸酯产物，以及其中水相和有机相一起存在；
[0015] (b)任选去除在步骤（a)结束时存在的水相和任何固体；
[0016] (c)然后将容器中剩余的混合物与酸混合；从而由所述三硫代碳酸酯和所述酸的 反应形成三硫代碳酸酯酸，以及其中水相和有机相一起存在；
[0017] (d)任选去除在步骤（c)结束时存在的水相和任何固体；从而提供所述三硫代碳 酸酯酸溶于其中的有机相；和
[0018] (e)任选从步骤⑷的所述有机相中分离所述三硫代碳酸酯酸；从而从步骤（b)、 (d)和（e)的反应混合物中去除杂质和反应副产物。
[0019] 本发明提供了使以下试剂反应的方法：（i)CS2,（ii)卤仿。本发明还提供了如上 文所述的方法，其中试剂（ii)卤仿为氯仿、溴仿或其混合物；试剂（iii)酮或醛为丙酮；任 选的试剂（iv)硫醇为十二烷硫醇；试剂（v)碱为氢氧化钠、氢氧化钾或其混合物；步骤（a) 中的有机溶剂为丙酮、己烷、庚烷或其混合物；和步骤（c)中的酸为磷酸、盐酸或其混合物。 本发明还提供了任选的试剂（iv)硫醇被二烷基胺代替。
[0020] 本发明的一个实施方案提供了所述方法，其中任选的步骤（b)和（d)独立地通过 液相分离、排液（draining)、过滤或其组合进行,和任选的步骤（e)通过液相分离、排液、过 滤、快速汽提（flash stripping)、罐中汽提（kettle stripping)、真空汽提或其组合进行。
[0021] 本发明还提供了上文所述方法，其中该方法还包括：
[0022] (f)在反应容器中将所述三硫代碳酸酯酸与（vi)结构R4_0H的醇，其中R 4为烃基； 任选的有机溶剂；任选的酸催化剂混合；从而由所述三硫代碳酸酯酸和所述醇的反应形成 三硫代碳酸酯酯；和
[0023] (g)任选将所述三硫代碳酸酯酯与所述任选溶剂、任选催化剂和残留醇分离。
[0024] 在本发明的一个实施方案中，本方法所有步骤独立地以分批方式进行。在另一个 实施方案中，步骤（a)、（b)、（c)、（d)、（e)、（f)和（g)中的一步或多步独立地以连续方式进 行。

【具体实施方式】
[0025] 下文将通过非限制性的举例说明详细描述各优选特征和实施方案。
[0026] 通过本文后面公开的要求保护的方法制备的三硫代碳酸酯（TTC)通常可以它们 的酸状态通过下式描述：
[0027]

【权利要求】
1. 一种使以下试剂反应的方法：（i)cs2,（ii)卤仿或其反应性等价物，和（iii)结构 #(：( = 0)R2的酮或醒，和任选的（iv)结构R3SH的硫醇，其中R1、R 2和R3独立地为氢或烃 基，条件是R1、!?2和R 3中至少一个为烃基，以提供三硫代碳酸酯酸产物或具有以下结构的产 物： H02C - CR1!?2 - S- C( = S)-S-Y，其中Y为-CRf - C02H或R3或其衍生物，所述方法包 括： (a) 在单个容器中混合试剂⑴、（ii)、（iii)、任选的（iv)和（v)金属氢氧化物碱，在 所述酮或醛、所述卤仿和所述三硫代碳酸酯产物可溶于其中的有机溶剂中，及任选水中进 行；从而由碱（v)和试剂⑴和卤仿（ii)和酮或醛（iii)和任选硫醇（iv)的反应形成碱 中和形式的所述三硫代碳酸酯产物，以及其中水相和有机相一起存在； (b) 任选去除在步骤（a)结束时存在的水相和任何固体； (c) 然后将容器中剩余的混合物与酸混合；从而由所述三硫代碳酸酯和所述酸的反应 形成三硫代碳酸酯酸，以及其中水相和有机相一起存在； (d) 任选去除在步骤（c)结束时存在的水相和任何固体；从而提供所述三硫代碳酸酯 酸溶于其中的有机相；和 (e) 任选从步骤（d)的所述有机相中分离所述三硫代碳酸酯酸；从而从步骤（b)、（d) 和（e)的反应混合物中去除杂质和反应副产物。
2. 根据权利要求1的方法，其中试剂（ii)卤仿为氯仿、溴仿或其混合物；试剂（iii)酮 或醛为丙酮；任选的试剂（iv)硫醇含有8-14个碳原子；试剂（v)碱为氢氧化钠、氢氧化钾 或其混合物；步骤（a)中的有机溶剂为丙酮、己烷、庚烷、甲苯或其混合物；和步骤（c)中的 酸为磷酸、盐酸或其混合物。
3. 根据权利要求1的方法，其中进行步骤（a)时，反应容器温度维持在约-15°C至约 80。。。
4. 根据权利要求1的方法，其中任选的步骤（b)和（d)独立地通过液相分离、排液、过 滤或其组合而进行，和任选的步骤（e)通过液相分离、排液、过滤、快速汽提、罐中汽提、真 空汽提或其组合而进行。
5. 根据权利要求1的方法，其中进行步骤（c)时，反应容器温度维持在约_15°C至约 80。。。
6. 根据权利要求1的方法，其中该方法进一步包括： (f) 将所述三硫代碳酸酯酸与（vi)结构R4_〇H的醇，其中R4为烃基；任选的有机溶剂； 和任选的酸催化剂在反应容器中混合；从而由所述三硫代碳酸酯酸和所述醇的反应形成三 硫代碳fe醋醋；和 (g) 任选将所述三硫代碳酸酯酯与所述任选溶剂、任选催化剂和残留醇分离。
7. 根据权利要求6的方法，其中进行所述酯化时，反应容器温度维持在约-15°C至约 80。。。
8. 根据权利要求6的方法，其中步骤（a)、（b)、（c)、（d)、（e)、（f)和（g)独立地以间 歇方式进行； 其中在各步骤完成时所用各试剂为l-20mol(ii)卤仿、l-20mol(iii)酮或醛、 0· 5-30mol(iv)硫醇和 l-15mol(v)碱/mol 所用的（i)二硫化碳；及使用 l-lOmol(vi)醇 / mol要转化为三硫代碳酸酯酯的三硫代碳酸酯酸。
9.根据权利要求6的方法，其中步骤（a)、（b)、（c)、（d)、（e)、（f)和（g)中的一步或 多步独立地以连续方式进行； 其中在各步骤完成时所用各试剂为l-20mol(ii)卤仿、l-20mol(iii)酮或醛、 0· 5-30mol(iv)硫醇和l-15mol(v)碱/mol所用的⑴二硫化碳；及使用l-lOmol(vi)醇/ mol要转化为三硫代碳酸酯酯的三硫代碳酸酯酸。
【文档编号】C07C329/00GK104059006SQ201410257668
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2008年8月4日 优先权日:2007年8月9日
【发明者】R·约迪斯, J·R·约翰逊, R·L·毕布, A·J·布兹特瓦, C·D·希尔克 申请人:卢布里佐尔公司