СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ 2,2-ДИБРОММАЛОНАМИДА Российский патент 2015 года по МПК C07C231/06 C07C233/05 A01N37/30 

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Перекрестная ссылка на родственные заявки

Данная заявка заявляет приоритет предварительной заявки на патент США номер 61/263423, поданной 23 ноября 2009 года, полное содержание которой включено в настоящее описание путем ссылки.

Область техники

Настоящее изобретение в целом относится к способу получения 2,2-диброммалонамида.

Уровень техники

Соединение 2,2-диброммалонамид применимо, среди прочего, в качестве продукта, исходного вещества и ингредиента в химической промышленности и смежных отраслях, таких как отрасль микробиологического контроля.

Патент США 4241080 описывает, среди прочего, диамид 2,2-диброммалоновой кислоты (т.е. 2,2-диброммалонамид) и его получение. Примером получения является катализируемая кислотой реакция соответствующего негалогенированного амида, диамида малоновой кислоты (т.е. малонамида) с галогеном, в особенности бромом, в водном растворе.

Химическая и смежные отрасли заинтересованы в улучшенном способе получения 2,2-диброммалонамида с высоким выходом и селективностью.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение относится к способу получения 2,2-диброммалонамида из 2,2-дибром-2-цианоацетамида.

В первом варианте осуществления настоящее изобретение представляет собой способ получения 2,2-диброммалонамида, который включает совместный контакт некоторого количества 2,2-дибром-2-цианоацетамида и эффективного количества композиции для нитрил-амидной конверсии с образованием реакционной смеси, причем контакт осуществляют таким образом, чтобы получить 2,2-диброммалонамид.

Во втором варианте осуществления настоящее изобретение представляет собой способ превращения первого биоцидного состава во второй биоцидный состав, причем способ включает подготовку первого биоцидного состава, включающего первое количество 2,2-дибром-2-цианоацетамида и воду, совместный контакт первого биоцидного состава и эффективного количества композиции для нитрил-амидной конверсии с образованием реакционной смеси, включающей второй биоцидный состав, причем второй биоцидный состав включает воду и 2,2-диброммалонамид, причем контакт осуществляют таким образом, чтобы получить (in situ) второй биоцидный состав.

Способ по изобретению применим для получения 2,2-диброммалонамида и биоцидного состава, включающего 2,2-диброммалонамид, воду и, необязательно, по меньшей мере, один другой ингредиент биоцидного состава. 2,2-Диброммалонамид, полученный способом по изобретению, применим в качестве продукта (например, химического продукта тонкого органического синтеза), исходного вещества (например, в синтезе фармацевтических соединений) и ингредиента (например, в качестве компонента антибактериальной композиции) в химической промышленности и смежных отраслях, таких как отрасль микробиологического контроля. Биоцидные составы, полученные способом по изобретению, применимы в традиционных биоцидных методах, таких как, например, борьба с микроорганизмами в водных системах (например, в градирнях).

Дополнительные варианты осуществления описываются в остальной части описания, включая формулу изобретения.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение относится к способу получения 2,2-диброммалонамида, как изложено ранее. Настоящее изобретение также относится ко второму биоцидному составу, приготовленному способом по изобретению второго варианта осуществления. В некоторых вариантах осуществления второй биоцидный состав дополнительно включает, по меньшей мере, один другой ингредиент биоцидного состава. В некоторых вариантах осуществления, по меньшей мере, один другой ингредиент биоцидного состава включает в себя пероксид водорода. В некоторых вариантах осуществления, по меньшей мере, один другой ингредиент биоцидного состава включает в себя непрореагировавшую часть первого количества 2,2-дибром-2-цианоацетамида, причем непрореагировавшая часть (т.е. второе количество) 2,2-дибром-2-цианоацетамида меньше, чем первое количество 2,2-дибром-2-цианоацетамида. В некоторых вариантах осуществления, по меньшей мере, один другой ингредиент биоцидного состава включает в себя пероксид водорода и непрореагировавшую часть данного количества 2,2-дибром-2-цианоацетамида. В некоторых вариантах осуществления второй биоцидный состав не содержит непрореагировавшую часть данного количества 2,2-дибром-2-цианоацетамида (т.е. первое количество и количество 2,2-дибром-2-цианоацетамида, которое прореагировало с образованием его продукта, являются одинаковыми). В некоторых вариантах осуществления второй биоцидный состав не содержит пероксид водорода и непрореагировавшую часть данного количества 2,2-дибром-2-цианоацетамида.

Для целей патентной практики США и других патентных практик, позволяющих включать объект изобретения ссылкой, полное содержание - если не указано иное - каждого патента США, заявки на патент США, публикации заявки на патент США, международной заявки на патент согласно РСТ и ее эквивалентной WO публикации, на которое дается ссылка в сущности изобретения или подробном описании изобретения, настоящим включается ссылкой. В случае, когда существует конфликт между тем, что написано в настоящем описании, и тем, что написано в патенте, заявке на патент или публикации заявки на патент, или их части, которая включается ссылкой, преимущество имеет то, что написано в настоящем описании.

В настоящей заявке любой нижний предел диапазона чисел или любой предпочтительный нижний предел диапазона можно объединить с любым верхним пределом диапазона или любым предпочтительным верхним пределом диапазона, чтобы установить предпочтительный аспект или вариант осуществления данного диапазона. Каждый диапазон чисел включает все числа как рациональные, так и иррациональные числа, относящиеся к данному диапазону (например, диапазон примерно от 1 до 5 включает, например, 1; 1,5; 2; 2,75; 3; 3,80; 4 и 5).

В случае, когда имеется конфликт между величиной единицы, указанной без скобок, например 2 дюйма, и соответствующей величиной единицы, которая указана в скобках, например (5 сантиметров), преимущество имеет величина единицы, указанная без скобок.

В случае, когда имеется расхождение между химическим названием и структурой, преимущество имеет структура.

Используемые здесь термины "некоторый", "данный", "по меньшей мере, один" и "один или более" используются взаимозаменяемо. В любом аспекте или варианте осуществления настоящего изобретения, описанного здесь, термин "примерно" во фразе, относящейся к численному значению, может быть удален из фразы, давая другой аспект или вариант осуществления настоящего изобретения. В предшествующих аспектах или вариантах осуществления, использующих термин "примерно", значение "примерно" можно истолковывать из контекста его использования. Предпочтительно "примерно" означает от 90 процентов до 100 процентов от численного значения, от 100 процентов до 110 процентов от численного значения или от 90 процентов до 110 процентов от численного значения. В любом аспекте или варианте осуществления настоящего изобретения, описанного здесь, открытые термины "включающий", "включает" и аналогичные (которые являются синонимами с "включающий", "содержащий" и "характеризующийся") могут быть заменены соответствующими частично закрытыми фразами "состоящий по существу из", "состоит по существу из" и аналогичными или соответствующими закрытыми фразами "состоящий из", "состоит из" и аналогичными, давая другой аспект или вариант осуществления настоящего изобретения. В настоящей заявке, когда делается ссылка к предшествующему перечню элементов (например, ингредиентов), фразы "их смесь", "их комбинация" и аналогичные обозначают любые два или более, включая все, из перечисленных элементов. Термин "или", используемый при перечислении членов, если не указано иным образом, относится к перечисленным членам в отдельности, а также в любой комбинации, и поддерживает дополнительные варианты осуществления, указывающие любой из индивидуальных членов (например, в одном варианте осуществления, указывающим фразу "10 процентов или более", "или" поддерживает другой вариант осуществления, указывающий "10 процентов", и еще один другой вариант осуществления, указывающий "больше чем 10 процентов"). Термин "необязательно" означает "с или без". Например, "необязательно, по меньшей мере, один другой ингредиент биоцидного состава" означает содержащий или несодержащий, по меньшей мере, один другой ингредиент биоцидного состава. Термин "множество" означает два или более, где каждое множество выбрано независимо, если не указано иным образом. Символы "≤" и "≥", соответственно, означают меньше или равно и больше или равно. Символы "<" и ">", соответственно, означают меньше чем или больше чем.

Используемый здесь термин "амид" обозначает карбоксамид (т.е. соединение, содержащее трехрадикальную функциональную группу, имеющую структуру -C(=O)-N<), если не указано иным образом.

Термин "2,2-дибром-2-цианоацетамид" обозначает соединение формулы (А):

Другими названиями 2,2-дибром-2-цианоацетамида являются 2,2-дибром-3-нитрилопропионамид и DBNPA.

Термин "2,2-диброммалонамид" обозначает соединение формулы (B):

Другими названиями 2,2-диброммалонамида являются диамид 2,2-диброммалоновой кислоты, 2,2-дибромпропандиамид и DBMAL.

Как указано ранее, способ по изобретению использует эффективное количество композиции для нитрил-амидной конверсии. Термин "эффективное количество" обозначает количество, достаточное для получения, по меньшей мере, 50% 2,2-диброммалонамида из конкретной реакции, о которой идет речь (например, способ первого варианта осуществления), причем процентный выход основан на количестве 2,2-диброммалонамида, которое прореагировало с образованием этого продукта. Примерами продукта являются 2,2-диброммалонамид и любые побочные продукты реакции. Количество вступившего во взаимодействие 2,2-дибром-2-цианоацетамида равно первому количеству 2,2-дибром-2-цианоацетамида минус количество непрореагировавшего 2,2-дибром-2-цианоацетамида.

Предпочтительно, данное количество как раз достаточно, чтобы пероксид водорода израсходовал весь 2,2-дибром-2-цианоацетамид и осталось менее 5% непрореагировавшего пероксида водорода, более предпочтительно, менее чем 2% непрореагировавшего пероксида водорода, еще более предпочтительно, менее чем 1% непрореагировавшего пероксида водорода, и еще более предпочтительно, менее чем 0,5% непрореагировавшего пероксида водорода. Типично, данное количество составляет от 2,0 молей до 2,2 молей и, более вероятно, от 2,0 молей до 2,1 молей пероксида водорода на 1,0 моль 2,2-дибром-2-цианоацетамида.

Предпочтительно, композиция для нитрил-амидной конверсии включает пероксид водорода или смесь, включающую воду и каталитическое количество фермента нитрилгидратазы.

В некоторых вариантах осуществления композиция для нитрил-амидной конверсии включает воду и каталитическое количество фермента нитрилгидратазы. Ферменты нитрилгидратазы включают семейство одноядерных железосодержащих ферментов и некорриноидных кобальтсодержащих ферментов, которые катализируют гидратацию структурно разнообразных нитрилов в их соответствующие амиды (карбоксамиды). Ферменты нитрилгидратазы также известны под другими названиями, такими как NH-аза, нитрилаза, алифатический амид гидролиаза и нитрил гидролиаза. Предпочтительными ферментами нитрилгидратазы являются ферменты, имеющие номер Комиссии по Ферментам (ЕС) 4.2.1.84 и обнаруживаются в мезофильных микроорганизмах, таких как, например, Bacillus, Norcardia, Bacterium, Rhodococcus, Micrococcus, Brevibacterium, Alcaligenes, Acinetobacter, Corynebacterium, Fusarium и Klebsiella. Для использования в настоящем изобретении подходят любые ферменты нитрилгидратазы. Один пример таких ферментов нитрилгидратазы получают посредством термофильного штамма Bacillus sp.BR449, как описывается в патенте США 6228633 B1. Нитрилгидратаза из патента США 6228633 B1 характеризуется тем, что имеет активность по отношению к гидролизу нитрильной функциональной группы в амидную функциональную группу при температуре, находящейся в диапазоне от 20 градусов Цельсия (°C) до 70°C, и pH примерно от 5 до 9.

Более предпочтительно, композиция для нитрил-амидной конверсии включает пероксид водорода и воду. Еще более предпочтительно, композиция для нитрил-амидной конверсии включает пероксид водорода, воду и каталитическое количество щелочи на основе щелочного или щелочноземельного металла, которая представляет собой гидроксид щелочного или щелочноземельного металла или карбонат щелочного или щелочноземельного металла. Термин "щелочной или щелочноземельный металл" обозначает катионную форму лития, натрия, калия, цезия, магния, кальция, стронция или бария, предпочтительно натрия, калия, магния или кальция и более предпочтительно натрия. В некоторых вариантах осуществления композиция для нитрил-амидной конверсии включает или состоит по существу из воды, пероксида водорода (т.е. H₂O₂) и каталитического количества щелочи на основе щелочного или щелочноземельного металла, включающей гидроксид щелочного или щелочноземельного металла, карбонат щелочного или щелочноземельного металла, бикарбонат щелочного или щелочноземельного металла или смесь любых двух или более данных соединений. В некоторых вариантах осуществления композиция для нитрил-амидной конверсии дополнительно включает или состоит по существу из 2,2-диброммалонамида, маточного раствора из предшествующей операции первого варианта осуществления способа по изобретению, как описано ниже, или то и другое.

Было обнаружено и считается, что, желательно, щелочь на основе щелочного или щелочноземельного металла действует каталитически в реакции пероксида водорода с 2,2-дибром-2-цианоацетамидом, давая 2,2-диброммалонамид согласно способу по изобретению, посредством этого обеспечивая предпочтительный катализируемый основанием способ по изобретению. В то время как считается, что скорость реакции способа по изобретению снижается при уменьшении pH, скорость реакции остается удовлетворительной для экономического коммерческого получения 2,2-диброммалонамида вплоть до pH 4,0 композиции для нитрил-амидной конверсии.

Было обнаружено и считается, что щелочь на основе щелочного или щелочноземельного металла, которая в некоторых вариантах осуществления является частью композиции для нитрил-амидной конверсии, при щелочных значениях pH (т.е. при значениях pH больше чем pH 7,0) нежелательно содействует разложению 2,2-дибром-2-цианоацетамида до нежелательных продуктов. Противоположным образом, 2,2 -диброммалонамид является существенно более стойким (т.е. в 10 раз или более) при щелочных pH по сравнению с 2,2-дибром-2-цианоацетамидом. По мере того, как pH композиции для нитрил-амидной конверсии становится все больше и больше щелочным, щелочь на основе щелочного или щелочноземельного металла разрушает все больше 2,2-дибром-2-цианоацетамида. Данное промотируемое щелочью разрушение 2,2-дибром-2-цианоацетамида особенно преобладает при pH 9,0 и выше. Способ по изобретению преимущественно поддерживает pH реакционной смеси in situ в течение конверсии 2,2-дибром-2-цианоацетамида в 2,2-диброммалонамид в диапазоне pH, который минимизирует или предотвращает промотируемое щелочью разрушение 2,2-дибром-2-цианоацетамида, в то же время облегчает его катализируемую щелочью конверсию в 2,2-диброммалонамид.

Предпочтительно, чтобы минимизировать промотируемое щелочью разрушение 2,2-дибром-2-цианоацетамида в течение способа по изобретению, pH реакционной смеси поддерживают in situ при pH 8,9 или ниже, более предпочтительно, при pH 7,9 или ниже, еще более предпочтительно, при pH 7,0 или ниже и, еще более предпочтительно, при pH<7,0. Предпочтительно, чтобы сделать максимальной катализируемую щелочью конверсию 2,2-дибром-2-цианоацетамида в 2,2-диброммалонамид в течение способа по изобретению, pH реакционной смеси поддерживают in situ при pH 4,0 или выше, более предпочтительно, при pH 5,0 или выше, и еще более предпочтительно, при pH 5,5 или выше. В некоторых вариантах осуществления pH реакционной смеси поддерживают in situ от pH 5,5 до pH 7,0 и, более предпочтительно, от pH 5,5 до pH<7,0.

В некоторых вариантах осуществления способ по изобретению дополнительно включает подержание pH реакционной смеси in situ внутри вышеуказанных диапазонов pH таким образом, чтобы привести к получению 2,2-диброммалонамида, по меньшей мере, с 75 процентным (%) выходом, более предпочтительно, по меньшей мере, с 80% выходом, еще более предпочтительно, по меньшей мере, с 85% выходом и, еще более предпочтительно, по меньшей мере, с 90% выходом (например, 95% выходом или более). Все выходы 2,2-диброммалонамида в настоящем описании основаны на количестве вступившего во взаимодействие 2,2-дибром-2-цианоацетамида, если не указано иным образом.

В некоторых вариантах осуществления способ по изобретению дополнительно включает подержание pH реакционной смеси in situ внутри вышеуказанных диапазонов pH таким образом, чтобы обеспечить 2,2-диброммалонамид, где способ по изобретению характеризуется тем, что имеет селективность конверсии 2,2-дибром-2-цианоацетамида в 2,2-диброммалонамид в присутствии любого другого необязательного ингредиента состава, в особенности других ингредиентов состава, которые могли бы иным образом взаимодействовать с 2,2-дибром-2-цианоацетамидом, пероксидом водорода или с тем и другим, если pH реакционной смеси не поддерживают in situ в вышеуказанных диапазонах pH. Некоторыми примерами других ингредиентов состава являются полиэтиленгликоли, полипропиленгликоли, простые эфиры полиэтиленгликоля, простые эфиры полипропиленгликоля, спирты (например, метанол, этанол и пропанолы), сополимеры полиэтиленоксид-пропиленоксида и их смеси. Дополнительными примерами других ингредиентов состава являются поверхностно-активные вещества, ионные полимеры, неионные полимеры, ингибиторы накипеобразования и ингибиторы коррозии. Предпочтительно, другие ингредиенты состава совместимы с пероксидом водорода, 2,2-дибром-2-цианоацетамидом или, еще более предпочтительно, как с пероксидом водорода, так и с 2,2-дибром-2-цианоацетамидом. Используемый здесь термин "совместимы" обозначает способность формирования гомогенной смеси, которая не разделяется, не изменяется необратимо посредством химического взаимодействия и химически не разрушает другие компоненты. Более предпочтительно, способ по изобретению дополнительно включает поддержание in situ pH реакционной смеси внутри вышеуказанных диапазонов pH таким образом, чтобы приводить к получению 2,2-диброммалонамида как с вышеуказанными выходами, так и селективностью.

Способ по изобретению предлагает in situ средство поддержания pH реакционной смеси в вышеуказанных диапазонах pH посредством добавления способом, контролирующим скорость добавления, отмеренного количества пероксида водорода, щелочи на основе щелочного или щелочноземельного металла или, более предпочтительно, независимое добавление в раздельных контролирующих скорость добавления способах отмеренных количеств пероксида водорода и щелочи на основе щелочного или щелочноземельного металла, каждого по отдельности. Более предпочтительно, контролирующие скорость добавления способы включают контроль скоростей потоков отдельных сырьевых потоков пероксида водорода (например, в виде водной смеси) и щелочи на основе щелочного или щелочноземельного металла (например, в виде водной смеси).

В некоторых вариантах осуществления способ по изобретению дополнительно включает стадию, включающую в себя очистку, по меньшей мере, некоторого количества 2,2-диброммалонамида с получением 2,2-диброммалонамида по существу в чистой форме (т.е. 90 процентов или более, более предпочтительно, 95% или более и, еще более предпочтительно, 97% или более, измеренных не считая воду и с использованием метода высокоэффективной жидкостной хроматографии, описанного позднее). Например, 100,0 грамм (г) осадка на фильтре, включающего 25,0 воды и 67,5 г или более 2,2-диброммалонамида, были бы по существу чистыми. Аналогичным образом, 100,0 г сухого осадка на фильтре, включающего 0,50 г воды и 89,55 г или более 2,2-диброммалонамида, были бы по существу чистыми. В некоторых вариантах осуществления по существу чистый 2,2-диброммалонамид можно использовать в дальнейшей стадии процесса изготовления. В дальнейшей стадии процесса изготовления по существу чистый 2,2-диброммалонамид может входить в состав, например, исходного материала в синтезе органического соединения (например, фармацевтического) или ингредиента в синтезе или получении биоцидной композиции, включающей или приготовленной из 2,2-диброммалонамида. В некоторых вариантах осуществления способ по изобретению дополнительно включает стадию, включающую в себя сушку по существу чистого 2,2-диброммалонамида с получением 2,2-диброммалонамида по существу в чистой и сухой форме, которая предпочтительно содержит менее чем 2 масс. % и, более предпочтительно, менее чем 1 масс. % воды.

Реакционная(ые) стадия(и) (например, в противоположность стадиям очистки или сушки) способа по изобретению дает(ют) реакционную смесь, которая в конечном итоге включает 2,2-диброммалонамид и, возможно, один или несколько других компонентов. Примерами возможных других компонентов являются непрореагировавшие исходные материалы (например, непрореагировавший 2,2-дибром-2-цианоацетамид, H₂O₂ или щелочь на основе щелочного или щелочноземельного металла), растворитель(и) (например, вода), побочные продукты реакции, промотированные щелочью продукты распада 2,2-дибром-2-цианоацетамида или их комбинации. Растворимость 2,2-диброммалонамида в реакционной смеси может зависеть от конкретных используемых условий (например, температуры, pH, композиции состава или их комбинации). 2,2-Диброммалонамид может быть в форме вещества, растворенного в реакционной смеси, распределенного твердого вещества (например, диспергированного или суспендированного) в реакционной жидкости, или в обеих формах. Предпочтительно, по меньшей мере, 90% 2,2-диброммалонамида, полученного способом по изобретению, находятся в форме твердого вещества, распределенного в реакционной жидкости. Твердый 2,2-диброммалонамид можно легко удалить или выделить из реакционной жидкости и, таким образом, отделить от любых растворимых в реакционной жидкости материалов. В некоторых вариантах осуществления твердый 2,2-диброммалонамид удаляют фильтрованием, чтобы по отдельности дать фильтрат водного маточного раствора и влажный твердый осадок на фильтре, включающий в себя 2,2-диброммалонамид и остаточную воду, причем 2,2-диброммалонамид влажного твердого осадка на фильтре находится по существу в чистой форме, как описано ранее. В некоторых вариантах осуществления влажный твердый осадок на фильтре, содержащий 2,2-диброммалонамид, используют без дополнительной очистки или сушки для приготовления биоцидного состава. В других вариантах осуществления влажный твердый осадок на фильтре, содержащий 2,2-диброммалонамид, сушат традиционными методами (например, вакуумной сушкой или сушкой посредством контакта твердого вещества с газовым потоком (например, протеканием газового потока над твердым веществом или через него)) с получением сухого твердого осадка на фильтре, включающего 2,2-диброммалонамид по существу в чистой и сухой форме, как описано ранее.

Предпочтительно, способ по изобретению дополнительно включает стадию использования части или всего количества маточного раствора в другой операции первого варианта осуществления способа по изобретению. Каждая такая последующая операция первого варианта осуществления способа по изобретению, предпочтительно, использует маточный раствор из предшествующей операции, посредством этого устанавливая средство повторного использования маточного раствора из исходной операции способа по изобретению два или более, более предпочтительно, 3 или более и, еще более предпочтительно, 5 или более раз.

Температура, давление и время реакции не являются критичными для осуществления любой из реакций, очисток или осушек способа по изобретению. Любые температуры, давления, времена реакции подходят при условии, что при этом исходные материалы (например, соединение формулы (А)) не разлагаются или иным образом нежелательно не взаимодействуют в существенной степени. Например, подходящие температуры для получения 2,2-диброммалонамида составляют от 0°C до 100°C, предпочтительно, от 20°C до 50°C, и давление равно примерно атмосферному давлению (например, примерно 101 килоПаскаль (кПа)). Примером подходящей температуры для сушки влажного твердого 2,2-диброммалонамида является температура от 20°C до 100°C, предпочтительно, от 20°C до 60°C (например, 50°C), и примером давления является приблизительно атмосферное давление или ниже (например, вплоть до 1 кПа).

2,2-Дибром-2-цианоацетамид можно приготовить любым известным методом синтеза (например, дибромированием 2-цианоацетамида) или, предпочтительно, получить от коммерческого поставщика. Имеется несколько коммерческих поставщиков 2,2-дибром-2-цианоацетамида, и все коммерчески поставляемые варианты 2,2-дибром-2-цианоацетамида приемлемы для использования в изобретении. Более того, в изобретении можно использовать коммерчески составленные формы 2,2-дибром-2-цианоацетамида, такие как, например, состав смесей 2,2-дибром-2-цианоацетамида и полиэтиленгликоля в воде.

МАТЕРИАЛЫ И ОБЩИЕ МЕТОДЫ

Реагенты:

2,2-Дибром-2-цианоацетамид, The Dow Chemical Company, партия #W126xxxxC2; молекулярная масса 241,87 грамм на моль (г/моль).

50 масс. % водный пероксид водорода - Sigraa-Aldrich материал #516813-4L, партия #55798PJ.

6 масс. % водный гидроксид натрия.

Деионизированная вода.

Оборудование:

Колба для фильтрования под вакуумом.

22-литровый стеклянный реактор с перегородками (т.е. реактор с мешалкой), имеющий утопленный заподлицо нижний сливной вентиль. Реактор с мешалкой имеет множество верхних патрубков для добавления, сенсорный ввод. Шесть патрубков реактора с мешалкой оборудованы следующим образом:

1) pH зонд - портативный pH-метр (Accuraet АР62 pH/мВ-метр с pH зондом Orion)

2) 1000 мл капельная воронка для добавления 50 масс. % водного пероксида водорода

3) Мешалка - электрический перемешивающий вал и тефлоновая лопастная мешалка с 4 лопастями

4) Две температурные термопары, каждая из которых присоединена к особому цифровому температурному дисплею

5) 250 мл капельная воронка для добавления 6 масс. % водного гидроксида натрия

6) Вентиляционное отверстие в атмосферу или, если желательно, устройство газоочистки.

Используют 22-литровую, стеклянную емкость для хранения, чтобы хранить маточный раствор между операциями. Используют перистальтический насос Masterflex® (Cole-Parmer Instrument Company, Вермон Хиллс, Иллинойс, США), чтобы перекачать маточный раствор из 4-литровой колбы для фильтрования под вакуумом в емкость для хранения, а также, чтобы перекачать рециркулирующую загрузку снова из емкости для хранения в реактор с мешалкой для последующей операции. Используют фарфоровую воронку Бюхнера, оснащенную фильтровальной бумагой средней пористости (диаметр 18,5 сантиметров), которая расположена на 4-литровой колбе для фильтрования под вакуумом. Вакуум создают водоструйным насосом.

ПРИМЕР(Ы) НАСТОЯЩЕГО ИЗОБРЕТЕНИЯ

Неограничивающие примеры настоящего изобретения описываются ниже. В некоторых вариантах осуществления настоящее изобретение является таким, как описано в любом из примеров.

Пример 1: получение 2,2-диброммалонамида с использованием деионизированной воды

Осуществление реакции: Реактор с мешалкой заполняют примерно 16 литрами деионизированной воды. При перемешивании мешалкой добавляют 2,2-дибром-2-цианоацетамид (1997,4 г, 8,258 моль) при некоторой скорости перемешивания. Когда весь 2,2-дибром-2-цианоацетамид находится в реакторе, увеличивают скорость перемешивания (т.е. скорость мешалки), обеспечивая суспензию 2,2-дибром-2-цианоацетамида. Исходное значение pH данной исходной суспензии составляет pH 6,3. Начинают медленное добавление 50 масс. % водного раствора пероксида водорода (в конечном счете, добавляют суммарное количество 1180,8 г 50 масс. % водного раствора пероксида водорода, содержащее 17 моль H₂O₂ (молекулярная масса 34,015 г/моль)). Как только pH полученной в результате смеси снижается до pH 3,9, начинают добавление 6 масс. % водного гидроксида натрия (в конечном счете, добавляют суммарное количество 251,8 г 6 масс. % водного гидроксида натрия, содержащее 0,38 моль NaOH (молекулярная масса 40,00 г/моль)). Может появиться густой слой пены и, возможно, выступить из вентиляционного отверстия реактора с мешалкой. Скорость добавления 50 масс. % водного раствора пероксида водорода устанавливают достаточно медленной, чтобы дать возможность разрушиться слою пены, или дополнительно увеличивают скорость перемешивания, чтобы содействовать диспергированию и разрушению пены. После того, как добавлена примерно половина 50 масс. % водного раствора пероксида водорода, полученная в результате реакционная смесь (суспензия) является заметно гуще исходной суспензии, и температура реакционной суспензии достигает 51°C. Значение pH остается примерно от pH 5,5 до pH 5,7 в течение добавления 50 масс. % водного раствора пероксида водорода. Время добавления 50 масс. % водного раствора пероксида водорода составляет 4,13 часа. Суспензию перемешивают примерно в течение 1 часа и затем суспензии дают осесть в течение ночи, в то же время медленно охлаждая ее до комнатной температуры (примерно 25°C).

Фильтрование реакционной смеси для выделения твердого вещества, включающего 2,2-диброммалонамид в виде осадка на фильтре, и сбор и хранение маточного раствора для использования в следующей операции: На следующее утро полученная в результате реакционная смесь включает твердое вещество, различные части которого плавают на поверхности, осели на дно или суспендированы в реакционной смеси. Включают мешалку, чтобы диспергировать твердое вещество в жидкости и затем реакционную смесь фильтруют, используя воронку Бюхнера, чтобы собрать влажное твердое вещество, включающее 2,2-диброммалонамид, и колбу для фильтрования под вакуумом, чтобы собрать маточный раствор в виде фильтрата. Влажный твердый 2,2-диброммалонамид содержит 19,6 масс. % летучего вещества (например, воды), которое можно удалить сушкой. Откачивают маточный раствор из колбы для фильтрования под вакуумом в емкость для хранения, чтобы повторно его использовать в последующей реакции вместо деионизированной воды в примере 2 (описанном позднее).

Осушка твердого осадка на фильтре, включающего в себя 2,2-диброммалонамид: твердый осадок на фильтре переносят в металлический или пластмассовый лоток. Помещают лотки в самодельную "камеру осушки", которая сконструирована таким образом, чтобы поток сухого газообразного азота или сухого воздуха мог проходить над твердым веществом. Подают газ и позволяют ему течь над твердым веществом в лотках до достижения постоянной массы, получая 1752 грамма (г) осушенного газом 2,2-диброммалонамида (выход 81,6%, исходя из 2,2-дибром-2-цианоацетамида, который добавлен; молекулярная масса 2,2-диброммалонамида 259,88 г/моль). Результаты показаны позднее в таблице 1.

Примеры 2-7: получение 2,2-диброммалонамида с использованием рециркулирующего маточного раствора вместо деионизированной воды

В каждом из примеров с 1 по 7 молярное отношение H₂O₂ к 2,2-дибром-2-цианоацетамиду равно примерно 2,06. Повторяют процедуру примера 1 за исключением того, что не используют или используют незначительное количество деионизированной воды, а вместо деионизированной воды из примера 1 используют маточный раствор из предшествующей реакционной смеси. Пример 2 использует 15 л маточного раствора из примера 1. Каждый из примеров 3-7 использует 13 л маточного раствора из примеров 2-6, соответственно. Снижение количества рециркулирующего маточного раствора используют для уменьшения потенциальной возможности вытеснения пены из вентиляционного отверстия реактора с мешалкой. Никакое выделение маточных растворов из различных партий не является необходимым; для рециркуляции подходит смесь маточных растворов из нескольких реакций. Партии влажного твердого 2,2-диброммалонамида из примеров 2-7, соответственно, содержат 32,8 масс. %, 26,9 масс. %, 24,7 масс. %, 17,9 масс. %, 28,6 масс. % и 26,0 масс. % летучего вещества (например, воды). Сушат влажный твердый 2,2-диброммалонамид, как описано ранее в примере 1, соответственно, получая осушенный газом твердый 2,2-диброммалонамид из примеров 2-7.

Результаты показаны ниже в таблице 1. В таблице 1 Пр. № обозначает номер примера, г обозначает граммы, DBNPA обозначает 2,2-дибром-2-цианоацетамид, масс. % обозначает массовый процент, ч обозначает часы, DBMAL обозначает 2,2-диброммалонамид и % обозначает проценты.

Смешивают вместе осушенный газом 2,2-диброммалонамид из примеров 1-7. Сушат 502,46 г часть объединенного осушенного газом 2,2-диброммалонамида в вакуумном сушильном шкафу в течение 5 часов при 50°C, получая 502,03 г осушенного под вакуумом 2,2-диброммалонамида. Данный результат показывает, что объединенный осушенный газом 2,2-диброммалонамид из примеров 1-7 содержит примерно 0,5 масс. % воды.

Анализируют чистоту объединенного осушенного газом 2,2-диброммалонамида высокоэффективной жидкостной хроматографией (ВЭЖХ), используя колонку Agilent Zorbax CN (4,6 миллиметров (мм) на 250 мм, частицы 5 микрон) и элюент, включающий 80 объемных процентов (об. %) воды высокой чистоты/20 об. % ацетонитрила высокой чистоты с буфером на основе 0,05 молярного раствора одноосновного фосфата натрия, pH регулируют до pH 3 с помощью 85 масс. % фосфорной кислоты. Скорость потока равна 1,0 мл элюента в минуту, вводимый объем 2,0 микролитра, ультрафиолетовое детектирование при 205 нм и время обработки 15 минут. 2,2-Диброммалонамидный компонент элюируется в момент времени, равный 3,62 минуты, и это показывает, что осушенный газом 2,2-диброммалонамид имеет чистоту 97,75%, исходя из площади пика.

Как показано в вышеприведенных примерах, способ по изобретению дает 2,2-диброммалонамид с высокими выходами из 2,2-дибром-2-цианоацетамида и предлагает средство для рециркуляции реакционного маточного раствора, в то же время минимизируя количество щелочи на основе щелочного или щелочноземельного металла, чтобы минимизировать или предотвратить промотируемое щелочью разрушение 2,2-дибром-2-цианоацетамида, в то же время, обеспечивая достаточные количества щелочи на основе щелочного или щелочноземельного металла, чтобы катализировать желательную конверсию 2,2-дибром-2-цианоацетамида в 2,2-диброммалонамид.

В то время как изобретение было описано выше согласно его предпочтительным вариантам осуществления, его можно модифицировать внутри сущности и объема данного описания. Поэтому настоящая заявка имеет намерение охватить любые вариации, использования или адаптации настоящего изобретения, используя описанные здесь общие принципы. Далее, настоящая заявка имеет намерение охватить такие отклонения от настоящего описания, которые являются известной или общепринятой практикой в уровне техники, к которому относится данное изобретение и которые попадают внутрь границ следующей ниже формулы изобретения.

Изобретение относится к способу получения 2,2-диброммалонамида. Способ осуществляют путем взаимодействия 2,2-дибром-2-цианоацетамида и эффективного количества композиции, включающей водный раствор пероксида водорода и каталитическое количество гидроксида щелочного или щелочноземельного металла, с образованием реакционной смеси. Способ проводят в условиях для осуществления нитрил-амидной конверсии таким образом, чтобы получить 2,2-диброммалонамид. Также изобретение относится к способу получения биоцидного состава, содержащего 2,2-диброммалонамид, включающему подготовку первого биоцидного состава, содержащего первое количество 2,2-дибром-2-цианоацетамида и воду, и совместный контакт первого биоцидного состава и эффективного количества композиции, содержащей пероксид водорода и каталитическое количество гидроксида щелочного или щелочноземельного металла, с образованием второго биоцидного состава, причем второй биоцидный состав включает воду и 2,2-диброммалонамид. Совместный контакт проводят в условиях для осуществления нитрил-амидной конверсии таким образом, чтобы получить биоцидный состав. Технический результат - усовершенствованный способ получения 2,2-диброммалонамида с высоким выходом и селективностью. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 1 табл., 2 пр.

1. Способ получения 2,2-диброммалонамида, включающий совместный контакт некоторого количества 2,2-дибром-2-цианоацетамида и эффективного количества композиции, включающей водный раствор пероксида водорода и каталитическое количество гидроксида щелочного или щелочноземельного металла, с образованием реакционной смеси, который осуществляют в условиях для осуществления нитрил-амидной конверсии таким образом, чтобы получить 2,2-диброммалонамид.

2. Способ получения биоцидного состава, содержащего 2,2-диброммалонамид, включающий
- подготовку первого биоцидного состава, включающего первое количество 2,2-дибром-2-цианоацетамида и воду,
- совместный контакт первого биоцидного состава и эффективного количества композиции, включающей пероксид водорода и каталитическое количество гидроксида щелочного или щелочноземельного металла, с образованием второго биоцидного состава, причем второй биоцидный состав включает воду и 2,2-диброммалонамид,
причем контакт осуществляют в условиях для осуществления нитрил-амидной конверсии таким образом, чтобы получить биоцидный состав.

3. Способ по п. 2, в котором биоцидный состав дополнительно включает пероксид водорода, непрореагировавшую часть от количества 2,2-дибром-2-цианоацетамида или их комбинацию.

4. Способ по любому из пп. 1-4, который дополнительно включает поддержание значения pH реакционной смеси в течение стадии контакта меньше чем pH 9,0.

5. Способ по п. 4, который дополнительно включает поддержание значения pH реакционной смеси в течение стадии контакта при pH от pH 4,0 до менее чем pH 9,0.

6. Способ по п. 5, который дополнительно включает поддержание значения pH реакционной смеси в течение стадии контакта при pH от pH 5,5 до pH 7,0.