硫代乙酸及其鹽的製備方法

2023-05-29 14:41:41

專利名稱：硫代乙酸及其鹽的製備方法
技術領域：
本發明涉及一種硫代乙酸及其鹽的製備方法。
硫代乙酸及其鹽是重要的工業原料，例如用於製備D-乙醯基硫代異丁酸或藥物如卡託普利(抗高血壓的ACE抑制劑，JP-A-09-295963)，並用於合成生物素(DE-A-2807200)。例如在製備睪(甾)酮衍生物時使用硫代乙酸鉀(DE-A-19860917)。
合成硫代乙酸的已知方法例如以乙酸酐為原料，使其與硫化氫(OA-A-2110)或金屬硫氫化物(US-A-2568020)反應生成希望的產物。
另一種方法以乙烯酮為原料，使其與硫化氫在氣相中，並且在一種固態的含鋁催化劑存在下，在10～204.4℃(50～400°F)，優選在65.6～176.7℃(150～350°F)下，反應成為硫代乙酸或二乙醯基硫化物(US-A-2639293)。
一種製備鹼金屬硫代羧酸鹽的常規方法從硫代羧酸開始，例如通過鹼金屬氫化物將其轉化為相應的鹽(Kato，S.等，Z.Naturforsch.1983，38B(12)，1585-1590)。
迄今公開的方法存在缺點，即硫代乙酸及其鹽的製備只能在分開的工藝步驟中進行。
因此，本發明的目的是提供一種直接製備硫代乙酸及其鹽的簡單方法，該方法也可按「一鍋法」運行，生產成本低，使用易於得到的原料，並產生較少的廢品和副產物。
根據本發明，該目的通過權利要求1的方法實現。已發現，乙烯酮在氮鹼存在下能夠直接與硫化氫或溶解的鹼金屬硫氫化物反應。根據需要，通過隨後蒸餾出硫代乙酸，或者通過加入氨、鹼金屬鹼或鹼土金屬鹼、鋁鹼或鈦鹼，能夠以良好產率和較高純度直接得到其相應的鹽。特別優選的是硫代乙酸的形成與隨後的鹽形成按「一鍋法」進行。因此可節省大量的溶劑，並且避免廢物。
根據本發明，乙烯酮與硫化氫或者與溶解的鹼金屬硫氫化物能在不存在鋁催化劑的情況下進行反應是出人意料的，因為在US-A-2639293中描述到，在不存在催化劑的情況下，乙烯酮與硫化氫的反應得不到確定量的硫代乙酸或二乙醯基硫化物。也沒有描述乙烯酮與溶解的鹼金屬硫氫化物的反應。
在本發明製備下式的硫代乙酸及其鹽的方法中 和 其中，Mn+是銨或鹼金屬-、鹼土金屬-、鋁-或鈦的陽離子，其選自鋰、鈉、鉀、鎂、鈣、鋇、鋁和鈦，其中，n是陽離子的正電荷數，乙烯酮在氮鹼存在下與硫化氫或溶解的鹼金屬硫氫化物反應，然後任選地使所得的硫代乙酸與氨或一種鹼金屬鹼、鹼土金屬鹼、鋁鹼或鈦鹼反應生成相應的鹽。
這裡和以下所述的鹼金屬硫氫化物特別是指鋰、鈉和鉀的硫氫化物。
這裡和以下所述的鹼金屬鹼或鹼土金屬鹼、鋁鹼或鈦鹼特別是指鋰、鈉、鉀、鎂、鈣、鋇、鋁和鈦的氫氧化物、碳酸鹽、碳酸氫鹽、醇鹽、酚鹽、羧酸鹽、氧化物、氫化物、磺酸鹽、磷酸鹽、硫化物、亞磺酸鹽、草酸鹽、六氟磷酸鹽和四氟硼酸鹽。
這裡和以下所述的鹼金屬、鹼土金屬、鋁和鈦的醇鹽和酚鹽特別是指式R1O-·1/nMn+的化合物，其中，R1是C1-6-烷基或苯基，Mn+是鹼金屬陽離子，優選Li+、Na+或K+，鹼土金屬陽離子，優選Mg2+、Ca2+或Ba2+，鋁陽離子或鈦陽離子，其中，n是陽離子的正電荷數。
這裡和以下所述的鹼金屬、鹼土金屬、鋁和鈦的羧酸鹽特別是指式R2COO-·1/nMn+的化合物，其中，R2是任選地部分或完全滷代的C1-6-烷基或苯基，並且Mn+是鹼金屬陽離子，優選Li+、Na+或K+，鹼土金屬陽離子，優選Mg2+、Ca2+或Ba2+，鋁陽離子或鈦陽離子，其中，n是陽離子的正電荷數。
這裡和以下所述的氮鹼特別是指pKa＞7的含氮化合物，例如伯、仲和叔烷基胺，例如二叔丁胺、三甲胺和三乙胺，伯、仲和叔芳基胺，環胺，例如哌啶、吡咯烷或嗎啉，芳香族含氮雜環，例如吡啶或取代的吡啶，例如4-二甲基氨基吡啶，氨，胍，二環含氮化合物，例如1，4-二氮雜二環[2.2.2]辛烷(DABCO)、1，5-二氮雜二環[4.3.0]壬-5-烯(DBN)或1，8-二氮雜二環[5.4.0]十一烯(DBU)，以及鹼性含氮的離子交換劑，例如其名稱為Lewatit、Duolite和Dowex。氮鹼的作用是使H2S活化。
在一個優選實施方式中，Mn+選自Li+、Na+、K+、Mg2+、Ca2+和Ba2+。
作為氮鹼，優選使用叔胺，特別優選三烷基胺，更特別優選三甲胺或三乙胺。
在一個有利的方法改進中，乙烯酮與硫化氫或溶解的鹼金屬硫氫化物的反應在極性溶劑中進行。
在一個優選實施方式中，使用C1-4-醇、水、乙醚、四氫呋喃、二氯甲烷、吡啶、甲基吡啶或二甲基甲醯胺作為極性溶劑。
在一個特別優選實施方式中，使用C1-4-醇或水作為極性溶劑。
在另一個特別優選實施方式中，為了製備硫代乙酸的鉀鹽或鈉鹽，使用1-丁醇作為極性溶劑。在1-丁醇中，硫代乙酸的鉀鹽或鈉鹽可特別容易結晶出來。
在一個特別的方法改進中，乙烯酮在水溶液中與鹼金屬硫氫化物溶液反應，同時任選地加入氣態的硫化氫。
在本發明方法中，硫化氫與乙烯酮或者鹼金屬硫氫化物與乙烯酮的摩爾比宜為0.5∶1～2∶1。在一個優選實施方式中，硫化氫∶乙烯酮的摩爾比或者鹼金屬硫氫化物∶乙烯酮的摩爾比為0.8∶1～1.3∶1。在一個特別優選實施方式中，硫化氫∶乙烯酮的摩爾比或者鹼金屬硫氫化物∶乙烯酮的摩爾比為1∶1。
在本發明方法中，在一個優選實施方式中，乙烯酮∶氮鹼的摩爾比為1∶0.001～1∶0.5。在一個特別優選實施方式中，乙烯酮∶氮鹼的摩爾比為1∶0.001～1∶0.1。
在一個優選實施方式中，乙烯酮與硫化氫的反應在+60和-40℃之間的溫度下進行，特別優選在+10和-20℃之間進行。
為了形成硫代乙酸的鹽，在本發明方法中可以使用鹼金屬、鹼土金屬、鋁或鈦的鹼。作為鹼金屬或鹼土金屬、鋁或鈦的鹼，優選使用鋰、鈉、鉀、鎂、鈣、鋇、鋁或鈦的氫氧化物、碳酸鹽、碳酸氫鹽、醇鹽、酚鹽、羧酸鹽、氧化物、氫化物、磺酸鹽、磷酸鹽、硫化物、亞磺酸鹽、草酸鹽、六氟磷酸鹽或四氟硼酸鹽。
所得的金屬硫代乙酸鹽可任選通過過濾從所用金屬鹼的相應酸中分離，根據溶解性的不同，金屬硫代乙酸鹽或相應的酸可被溶解。
在一個特別優選實施方式中，使用鋰、鈉或鉀的氫氧化物、醇鹽、酚鹽或羧酸鹽來形成鹽。
在一個方法改進中，可將鹼金屬、鹼土金屬、鋁或鈦的鹼以固體或水溶液和/或懸浮液的形式加入。
在另一個方法改進中，還可使難溶或不溶的鹼土金屬、鋁或鈦的鹼，例如氫氧化鋁、碳酸鈣和二氧化鈦，優選以細顆粒，特別優選以粉末形式，與硫代乙酸反應形成鹽。
在另一個方法改進中，與鹼金屬鹼或鹼土金屬鹼、鋁鹼或鈦鹼的反應在-20～+100℃溫度下，特別優選在-10～+10℃溫度下進行。
在本發明方法中，可以不事先分離硫代乙酸而以「一鍋法」形成鹽。
實施例以下的實施例用來說明本發明的方法，不應被視為對本發明方法的限制。
實施例1硫代乙酸放入1-丁醇(1300毫升)和三乙胺(17.7克；0.175摩爾)的混合物，並冷卻到-10℃。隨後通入硫化氫，流速為34.4克/小時，總量為60.2克(1.75摩爾)。10分鐘後，再通入乙烯酮，流速為42克/小時，總量為99.4克(1.75摩爾)。在通入硫化氫和乙烯酮期間，保持反應溫度低於-5℃。
通入結束後，蒸餾出形成的硫代乙酸。
得到86克(65％)硫代乙酸，純度＞98％(GC)。
1H MR(400MHz，DMSO)δ＝2.41(s，3H)；13C NMR(133MHz，CDCl3)δ＝171.6ppm。
實施例2硫代乙酸鉀放入1-丁醇(1300毫升)和三乙胺(17.7克；0.175摩爾)的混合物，並冷卻到-10℃。隨後通入硫化氫，流率34.4克/小時，總量60.2克(1.75摩爾)。10分鐘後，再通入乙烯酮，流速為42克/小時，總量為99.4克(1.75mol)。在通入硫化氫和乙烯酮期間，保持反應溫度低於-5℃。
通入結束後，在20分鐘內計量加入45％氫氧化鉀水溶液(218克；1.75摩爾)，並在回流下加熱1小時。
由此沉澱出的硫代乙酸鉀，將反應混合物冷卻到-5℃後進行過濾，用1-丁醇洗滌，然後乾燥。
得到98.5克(63％)硫代乙酸鉀，純度＞98％(滴定法)。
權利要求
1.一種下式的硫代乙酸及其鹽的製備方法 和 其中，Mn+是陽離子，其選自銨和鹼金屬、鹼土金屬、鋁和鈦的陽離子，並且n是陽離子的正電荷數，其特徵在於，乙烯酮在氮鹼存在下與硫化氫或溶解的鹼金屬硫氫化物反應，然後任選地使所得的硫代乙酸與氨或鹼金屬鹼、鹼土金屬鹼、鋁鹼或鈦鹼反應生成相應的鹽。
2.根據權利要求1的方法，其特徵在於，Mn+選自Li+、Na+、K+、Mg2+、Ca2+和Ba2+。
3.根據權利要求1或2的方法，其特徵在於，作為氮鹼，使用pKa＞7並且選自伯、仲和叔烷基胺，伯、仲和叔芳基胺，氨，胍，二環的含氮雜環和鹼性離子交換劑的鹼。
4.根據權利要求1～3之一的方法，其特徵在於，使用叔胺作為氮鹼。
5.根據權利要求1～4之一的方法，其特徵在於，在極性溶劑中進行。
6.根據權利要求1～5之一的方法，其特徵在於，使用C1-4-醇、水、二甲基甲醯胺或者任選取代的吡啶，優選C1-4-醇或水，作為極性溶劑。
7.根據權利要求1～6之一的方法，其特徵在於，乙烯酮在水溶液中與鹼金屬硫氫化物反應，任選加入硫化氫。
8.根據權利要求1～7之一的方法，其特徵在於，硫化氫與乙烯酮或者鹼金屬硫氫化物與乙烯酮的摩爾比為0.5∶1～2∶1，優選為0.8∶1～1.3∶1。
9.根據權利要求1～8之一的方法，其特徵在於，乙烯酮與氮鹼的摩爾比為1∶0.001～1∶0.5，優選為1∶0.001～1∶0.1。
10.根據權利要求1～9之一的方法，其特徵在於，乙烯酮與硫化氫或鹼金屬硫氫化物的反應在+60和-40℃之間的溫度下進行，優選在+10和-20℃之間進行。
11.根據權利要求1～10之一的方法，其特徵在於，使用鋰、鈉、鉀、鎂、鈣、鋇、鋁或鈦的氫氧化物、碳酸鹽、碳酸氫鹽、醇鹽、酚鹽、羧酸鹽、氧化物、氫化物、磺酸鹽、磷酸鹽、硫化物、亞磺酸鹽、草酸鹽、六氟磷酸鹽或四氟硼酸鹽，優選鋰、鈉或鉀的氫氧化物、醇鹽、酚鹽或羧酸鹽作為鹼金屬鹼或鹼土金屬鹼、鋁鹼或鈦鹼。
12.根據權利要求1～11之一的方法，其特徵在於，將鹼金屬鹼、鹼土金屬鹼、鋁鹼或鈦鹼以固體或水溶液和/或懸浮液的形式加入。
13.根據權利要求1～12之一的方法，其特徵在於，與鹼金屬鹼、鹼土金屬鹼、鋁鹼或鈦鹼的反應在-20～+100℃溫度下，優選在-10～+10℃溫度下進行。
14.根據權利要求1～13之一的方法，其特徵在於，未事先分離硫代乙酸就進行鹽的形成。
全文摘要
本發明涉及一種製備式(I)和(II)的硫代乙酸及其鹽的方法，其中，M
文檔編號C07C327/06GK1756739SQ200480005743
公開日2006年4月5日 申請日期2004年3月2日 優先權日2003年3月3日
發明者C·泰施勒, P·漢塞爾曼, C·阿諾爾德 申請人:隆薩股份公司