用于将TDA转化成 TDA砜的改进的方法 本发明的领域涉及噻二唑砜的合成。本发明更特别地涉及用于将2-(甲硫基)-5-(三氟甲基)-1，3，4-噻二唑(TDA)经催化氧化转化成2-(甲磺酰基)-5-(三氟甲基)-1，3，4-噻二唑(TDA砜)的改进的方法。
砜类的通式为RR’SO2。可从多种前体制备砜类。例如，可以通过(a)氧化硫化物、(b)亚磺酸酯重排、(c)烯烃和炔烃的磺酰卤加成、(d)亚磺酸对极性键的加成和(e)SO2对多烯的加成制备砜类(见例如Durst，T.，in Comprehensive Organic Chemistry：章11.6，Barton和Ollis编，Pergammon Press，Oxford，1979)。
砜类的特别的一类2-(烷基磺酰基)-5-(三氟甲基)-1，3，4-噻二唑是用于制备除草剂的中间体。已经报道了这类中特别的一种砜-2-(甲磺酰基)-5-(三氟甲基)-1，3，4-噻二唑——有抗真菌活性(见US3562284)。根据US3562284，通过在诸如高锰酸钾、过氧化氢或过三氟乙酸等氧化剂存在下氧化相应的2-(取代的硫基)-5-(三氟甲基)-1，3，4-噻二唑可制备2-(取代的磺酰基)-5-(三氟甲基)-1，3，4-噻二唑。氧化在酸性含水介质中进行，包括乙酸和二氯甲烷作为溶剂。从工业卫生和处理地角度看，二氯甲烷不是理想的溶剂。由于其沸点低(高蒸气压)，所以处理困难。另外，它还污染水流。通过结晶将砜产物分离。报道的基于起始硫化物的砜的产率为约65％。
在该已知的方法中，使用存在水的乙酸在反应中引入了过量的水，需要使用昂贵的结晶处理提纯砜，而且产率低。因此，本领域仍需要一种高产率地制备噻二唑砜的实用的廉价的方法。
本发明提供一种制备2-(甲磺酰基)-5-(三氟甲基)-1，3，4-噻二唑的方法，包括在含有冰醋酸和催化剂量的钨催化剂的反应混合物中氧化2-(甲硫基)-5-(三氟甲基)-1，3，4-噻二唑形成反应产物。钨催化剂包括任何能形成过钨酸的钨化合物(不同于元素钨)；或钨催化剂可以是钨酸本身。过钨酸是过氧化氢与钨酸反应形成的一种中间体酸。在一个优选的实施方案中，钨催化剂可选自钨酸钠、钨酸钾和钨酸。优选的氧化剂是过氧化氢。根据该实施方案，2-(甲硫基)-5-(三氟甲基)-1，3，4-噻二唑在冰醋酸和钨酸钠或钨酸钾或钨酸存在下与过氧化氢反应。
在反应混合物中使用的过氧化氢优选是含有约30-50％重量过氧化氢的水溶液。过氧化氢以相对于2-(甲硫基)-5-(三氟甲基)-1，3，4-噻二唑过量的摩尔量存在。优选过氧化氢与2-(甲硫基)-5-(三氟甲基)-1，3，4-噻二唑的摩尔比为约2.0∶1-约3.0∶1。更优选摩尔比为约2.05∶1-约2.5∶1。优选对于每摩尔2-(甲硫基)-5-(三氟甲基)-1，3，4-噻二唑，冰醋酸以约0.1-约0.5摩尔乙酸的量存在。更优选冰醋酸对2-(甲硫基)-5-(三氟甲基)-1，3，4-噻二唑的摩尔比为约0.2∶1-约0.3∶1。在一个优选的实施方案中，优选对于每摩尔2-(甲硫基)-5-(三氟甲基)-1，3，4-噻二唑，钨酸钠以约0.001-约0.025摩尔钨酸钠的量存在。更优选钨酸钠对2-(甲硫基)-5-(三氟甲基)-1，3，4-噻二唑的摩尔比为约0.002∶1-约0.008∶1。在另一个优选实施方案中，对于每摩尔2-(甲硫基)-5-(三氟甲基)-1，3，4-噻二唑，钨酸钾以约0.001-约0.025摩尔钨酸的量存在。优选钨酸钾对2-(甲硫基)-5-(三氟甲基)-1，3，4-噻二唑的摩尔比为约0.002∶1-约0.008∶1。在另一个优选实施方案中，对于每摩尔2-(甲硫基)-5-(三氟甲基)-1，3，4-噻二唑，钨酸以约0.001-约0.025摩尔钨酸的量存在。优选钨酸对2-(甲硫基)-5-(三氟甲基)-1，3，4-噻二唑的摩尔比为约0.002∶1-约0.008∶1。
氧化一般在约60-约110℃的温度进行，优选约70-约100℃。
本发明的方法可包括另外的步骤。可在反应混合物中加入硫酸以酸化混合物。另外，可从反应产物中除去水。优选用共沸完成水的去除。此外，本发明的一个实施方案中可包括分离生成的2-(甲磺酰基)-5-(三氟甲基)-1，3，4-噻二唑的步骤。
在专利申请No.08/989568中公开了在一种含有活化的钼或钨催化剂的反应混合物中氧化2-(甲硫基)-5-(三氟甲基)-1，3，4-噻二唑制备2-(甲磺酰基)-5-(三氟甲基)-1，3，4-噻二唑的方法。该发明中的活化的钼或钨催化剂分别是钼酸或钨酸。该方法的反应在不存在冰醋酸的条件下进行。
在专利申请No.08/989594中公开了在冰醋酸催化剂存在下氧化2-(甲硫基)-5-(三氟甲基)-1，3，4-噻二唑制备2-(甲磺酰基)-5-(三氟甲基)-1，3，4-噻二唑的方法。
本发明提供一种制备噻二唑砜类的方法。本发明用于从2-(甲硫基)-5-(三氟甲基)-1，3，4-噻二唑(TDA)制备2-(甲磺酰基)-5-(三氟甲基)-1，3，4-噻二唑(TDA砜)的方法。在适合的氧化剂存在下催化氧化TDA制备TDA砜。用于催化氧化的催化剂是冰醋酸和钨催化剂。钨催化剂包括任何能形成过钨酸的钨化合物(不同于元素钨)；或钨催化剂可以是钨酸本身。过钨酸是过氧化氢与钨酸反应形成的一种中间体酸。钨酸可通过钨酸钠或钨酸钾与硫酸反应形成。优选的钨催化剂包括钨酸钠、钨酸钾和钨酸。
本发明的方法包括在含有冰醋酸和钨催化剂的反应混合物中氧化2-(甲硫基)-5-(三氟甲基)-1，3，4-噻二唑形成含有TDA砜的反应产物的步骤。TDA的氧化在合适的氧化剂存在进行。这类氧化剂的例子是本领域公知的(见例如Durst，T.，Comprehensive OrganicChemistry：Chapter 11.6，Barton and Ollis，Eds.，PergammonPress，Oxford，(1979))。优选的氧化剂是过氧化氢(H2O2)。根据该实施方案，TDA在冰醋酸和(i)钨酸钠或(ii)钨酸钾或(iii)钨酸存在下与过氧化氢反应。在反应混合物中使用的过氧化氢优选是含有约30-约50％重量过氧化氢的水溶液。H2O2对TDA的摩尔比为约2.0∶1-约3.0∶1，优选约2.05∶1-约2.5∶1。氧化条件是本领域公知的。氧化一般在约60-约110℃的温度进行，优选约70-约100℃。
本发明使用的TDA可从多种来源获得。优选用在诸如甲苯等非质子传递芳族溶剂中得到TDA的方法制备TDA。制备TDA的特别优选的方法可在标题为“用二硫代肼甲酸甲酯和三氟乙酸制备2-(甲硫基)-5-(三氟甲基)-1，3，4-噻二唑的方法”(序号No.08/989152，申请日12/12/97)、“用二硫代肼甲酸甲酯和三氟乙酸制备2-(甲硫基)-5-(三氟甲基)-1，3，4-噻二唑并选择性去除2，5-双(甲硫基)-1，3，4-噻二唑的方法”(序号No.08/989563，申请日12/12/97)和“用二硫代肼甲酸甲酯和摩尔量过剩的三氟乙酸制备2-(甲硫基)-5-(三氟甲基)-1，3，4-噻二唑并回收三氟乙酸的方法”(序号No.08/989485，申请日12/12/98)的美国专利申请中找到。引用所有这3篇申请公开的内容作为参考。
TDA的氧化在溶剂存在下进行。优选溶剂是非质子传递的芳族溶剂。这类溶剂是本领域公知的。这类溶剂的优选例子是甲苯、二甲苯、枯烯和1，3，5-三甲基苯。特别优选甲苯。使用的溶剂的量可在宽范围内变化，这是本领域技术人员容易确定的。溶剂的精确的量取决于使用的具体溶剂。当溶剂是甲苯时，每摩尔TDA使用约0.5-约3.5摩尔甲苯。优选每摩尔TDA使用约1.0-约2.0摩尔甲苯，更优选每摩尔TDA使用约1.0-约1.5摩尔甲苯。
在一种含有冰醋酸和优选选自钨酸钠、钨酸钾和钨酸的钨催化剂的反应混合物中氧化TDA，形成含有TDA砜的反应产物。TDA的来源、溶剂的使用、氧化条件和适合的氧化剂的选择与上文所述的相同。在反应混合物中使用的氧化剂(例如过氧化氢)的摩尔量优选相对TDA过量。优选氧化剂对TDA的摩尔比为约2.0∶1-约3.0∶1。更优选摩尔比为约2.05∶1-约2.5∶1。将冰醋酸和钨酸钠或钨酸钾或钨酸直接加入到反应混合物中。对于每摩尔TDA，冰醋酸以约0.1-约0.5摩尔乙酸的量存在。更优选冰醋酸对TDA的摩尔比为约0.2∶1-约0.3∶1。在一个优选的实施方案中，对于每摩尔TDA，钨酸钠以约0.001-约0.025摩尔钨酸钠的量存在。优选钨酸钠对TDA的摩尔比为约0.002∶1-约0.008∶1。在另一个优选实施方案中，对于每摩尔TDA，钨酸钾以约0.001-约0.025摩尔钨酸钾的量存在。优选钨酸钾对TDA的摩尔比为约0.002∶1-约0.008∶1。在另一个优选实施方案中，对于每摩尔TDA，钨酸以约0.001-约0.025摩尔钨酸钾的量存在。优选钨酸对TDA的摩尔比为约0.002∶1-约0.008∶1。
在本发明的一个实施方案中，可在反应混合物中加入少于或等于约0.5摩尔的硫酸以酸化混合物。另外，可从反应产物中除去水。此外，本发明的方法可包括分离生成的砜的步骤。
优选用共沸法完成水的去除。在溶剂存在下易于完成共沸除水，特别是溶剂为甲苯时。因为共沸物的沸点低于水的沸点，将反应物加热到溶剂的沸点可有效地除去水。因为氧化反应在约60-约110℃进行，在反应期间就除去了水，无需另外的步骤。
下述实施例进一步说明本发明的一个优选实施方案，但对说明书和权利要求不构成限制。
实施例
用冰醋酸和钨酸钠合成TDA
在反应容器中加入约1.5摩尔在甲苯中的TDA、约0.33摩尔冰醋酸、约0.0065摩尔钨酸钠和约0.027摩尔硫酸。然后将反应混合物加热到约80-85℃，在约4小时的期间加入3.65摩尔的35％过氧化氢。加热得到的混合物约7小时，共沸除去水。
基于本方法使用的TDA，TDA砜的平均产率约99.4％。
尽管以上为了示例说明对本发明作了详细描述，但应认为这些细节仅仅用于示例说明，在不背离本发明的精神和范围的情况下，除非受到权利要求的限制，本领域的技术人员可作出各种变化。