Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von l,2-Benzisothiazolin-3-onen umfassend die Umsetzung von 2-(Alkylthio)benzonitril mit einer Peroxoverbindung unter Bildung von 2-(Alkylsulfoxy)benzonitril und anschließender Umsetzung des 2- (Alkylsulfoxy)benzonitrils mit einer Säure zu dem gewünschten l,2-Benzisothiazolin-3- on.

Bei dem l,2-Benzisothiazol-3-on handelt es sich um ein Biozid, welches als Konservierungsmittel in Dispersionsfarben, Lacken, Klebstoffen, Waschmitteln, Treibstoffen und in der Papierherstellung eingesetzt wird. Zur Gebindekonservierung in Farben kommen insbesondere Mischungen des l,2-Benzisothiazol-3-ons mit dem 2- Methyl-4-isothiazolin-3-on zum Einsatz.

Aus dem Stand der Technik sind verschiedenartige Verfahren für die Herstellung des 1 ,2- Benzisothiazol-3-ons, sowie Derivaten davon bekannt:

(A) Bull. Chem. Soc. Japan, 55, 1183-1187 (1982); im Rahmen dieses Verfahrens wird 2-(Methylthio)benzamid aus 2-(Methylthio)-benzoylchlorid hergestellt; mit Periodsäure zu 2-(Methylsulfinyl)benzamid oxidiert, und daraufhin in Gegenwart von Thionylchlorid cyclisiert, um das l,2-Benzisothiazol-3-on zu erhalten.

(B) Org. Prep. Proced. Int., 15, 315-319 (1983); in Rahmen dieses Verfahrens wird das l,2-Benzisothiazol-3-on in einem 4 stufigen Verfahren unter Verwendung von Thiosalicylsäure als Ausgangsmaterial erhalten.

BESTÄTIGUNGSKOPIE (C) Deutsche Offenlegungsschrift DE 3 500 577 (1986); im Rahmen dieses Verfahrens wird das l,2-Benzisothiazol-3-on unter Verwendung von Thiosalicylsäure als Ausgangsmaterial und Natriumhydroxid im finalen Cyclisierungsverfahren erhalten. (D) Die europäische Patentschrift EP 0 702 008 Bl offenbart ein Verfahren zur Herstellung von l,2-Benzisothiazol-3-on, unter Verwendung von 2- (Alkylthio)benzaldehyden oder 2-(Alkylthio)benzaldehydoximen als Ausgangsmaterialien.

(E) Die europäische Patentschrift EP 1 081 141 Bl offenbart ein Verfahren zur Herstellung von l,2-Benzisothiazol-3-onen unter Verwendung von 2- (Alkylthio)benzonitrilen mittels eines Halogenierungsmittels in Anwesenheit von Wasser.

Die oben geschilderten, aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren zur Herstellung von l,2-Benzisothiazol-3-on beziehungsweise von Derivaten davon besitzen jedoch die folgenden Nachteile:

In dem Verfahren (A) besitzt das 2-(Methylthio)benzoylchlorid- Ausgangsmaterial das Problem der hohen Produktionskosten und der geringen Stabilität. Dieses Verfahren erfordert auch die Verwendung von Periodsäure, die gefährlich in der Handhabung ist.

Die Verfahren beiden Verfahren (B) und (C) erfordern die Verwendung von teurer bzw. aufwändig herzustellender Thiosalicylsäure als Ausgangsmaterial und sind für die industrielle Anwendung nicht zufriedenstellend. Die Herstellverfahren (D) und (E) erfordern den Einsatz von Halogenierungsmitteln und führen zur Freisetzung von Halogenwasserstoff und dem Auftreten von halogenierten Verbindungen aufgrund von Nebenreaktionen.

Im Lichte des vorstehend diskutierten Stands der Technik liegt die Aufgabe der vorliegenden Erfindung in der Bereitstellung eines einfachen und wirtschaftlichen Verfahrens zur Herstellung von l,2-Benzisothiazol-3-onen in industriellem Maßstab, wobei auf die die Verwendung von Ausgangsmaterialien, die kostspielig und/oder gefährlich in der Handhabung sind, weitgehend verzichtet wird. Ferner soll ein Verfahren zur Herstellung von l,2-Benzisothiazol-3-onen zur Verfügung gestellt werden, bei dem die Bildung unerwünschter Nebenprodukte, wie halogenierte Nebenprodukte, weitgehend vermieden wird.

Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren zur Herstellung von 1,2-Benzisothiazolin- 3-onen gemäß der allgemeinen Formel (I)

(I)

wobei R ein Wasserstoffatom, eine Alkylgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, eine Alkoxygruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, eine Nitrogruppe oder ein Ester davon, oder ein Halogenatom bedeutet, umfassend die Umsetzung von 2-(Alkylthio)benzonitril gemäß der allgemeinen Formel (II):

(Π)

worin R ¹ eine Alkylgruppe mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, bevorzugt eine Methylgruppe bedeutet, und R wie vorstehend definiert ist, in einem ersten Reaktionsschritt mit einer Peroxoverbindung unter Bildung von 2-(Alkylsulfoxy)benzonitril der allgemeinen Formel (III):

(III)

worin R 1 und R 2 jeweils wie vorstehend definiert sind. In einem daran anschließenden zweiten Reaktionsschritt wird das in dem ersten Reaktionsschritt erhaltene 2- (Alkylsulfoxy)benzonitril mit einer Säure zu dem l,2-Benzisothiazolin-3-on gemäß der allgemeinen Formel (I) umgesetzt, wobei R wie vorstehend definiert ist.

Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens lassen sich somit l,2-Benzisothiazol-3-one in hoher Ausbeute in einem wirtschaftlichen Verfahren erhalten. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung werden die l,2-Benzisothiazol-3-one, dargestellt durch die allgemeine Formel (I), ausgehend von 2-Halogenbenzonitrilen, dargestellt durch die allgemeine Formel (VII) als Ausgangsverbindung hergestellt. Gemäß dieser Ausführungsform handelt es sich um ein Verfahren zur Herstellung von 1 ,2-

Benzisothiazolin-3-onen gemäß der allgemeinen Formel (I)

(I)

wobei R ² ein Wasserstoffatom, eine Alkylgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, eine Alkoxygruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, eine Nitrogruppe oder ein Ester davon, oder ein Halogenatom bedeutet, umfassend die Umsetzung des einen 2-Halogenbenzonitrils, dargestellt durch die folgende allgemeine Formel (IV):

(IV)

wobei X ein Chloratom oder ein Bromatom bedeutet, und R wie vorstehend definiert ist, mit einem Alkanthiol, dargestellt durch die folgende allgemeine Formel (V):

R'SH

(V)

worin R ¹ eine Alkylgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen bedeutet, unter Bildung eines 2- (Alkylthio)benzonitrils gemäß der allgemeinen Formel (II):

(Π)

worin R ¹ und R ² wie vorstehend definiert sind. In einem nun folgenden Reaktionsschritt wird das gebildete 2-(Alkylthio)benzonitril, mit einer Peroxo Verbindung unter Bildung des 2-(Alkylsulfoxy)benzonitrils der allgemeinen Formel (III):

(III) worin R 1 und R 2 jeweils wie vorstehend definiert sind, umgesetzt. In einem letzten Reaktionsschritt wird nun das 2-(Alkylsulfoxy)benzonitril mit einer Säure zu dem 1,2- Benzisothiazolin-3-οη gemäß der allgemeinen Formel (I), worin R ² wie vorstehend definiert ist, umgesetzt.

Die vorliegende Erfindung betrifft somit ein Verfahren zur Herstellung von 1,2- Benzisothiazolin-3-onen, bei dem ein 2-(Alkylthio)benzonitril, dargestellt durch die allgemeine Formel (I), mit einer Peroxoverbindung unter Bildung eines 2- (Alkylsulfoxy)benzonitrils umgesetzt wird, und daran anschließend das 2- (Alkylsulfoxy)benzonitril mit einer Säure unter Bildung des l,2-Benzisothiazolin-3-ons umgesetzt wird.

II III I Die erfindungsgemäße Verfahrensweise ist dadurch gekennzeichnet, dass ein 1,2- Benzisothiazolin-3-οη auf einfache Art und Weise und in hoher Ausbeute hergestellt werden kann.

R ¹ steht in den allgemeinen Formeln (II), (III) und (V) für eine Alkylgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen. Beispiele für Alkylgruppen, die durch R ¹ dargestellt werden, sind Methyl-, Ethyl-, n-Propyl-, Isopropyl-, n-Butyl-, Isobutyl-, sec-Butyl-, tert-Butylgruppen, wobei Methyl-, Ethyl-, n-Propyl- und tert-Butylgruppen bevorzugt sind, und Methylgruppen besonders bevorzugt sind. R ² steht in den allgemeinen Formeln (I), (II), (III) und (IV) für ein Wasserstoffatom, eine Alkylgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, eine Alkoxygruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, eine Nitrogruppe, eine Carboxylgruppe oder einen Ester davon, oder ein Halogenatom. Beispiele für Alkylgruppen, die durch R ² dargestellt werden, sind Methyl-, Ethyl-, n-Propyl-, Isopropyl-, n-Butyl-, Isobutyl-, sek-Butyl- und tert- Butylgruppen. Alkoxygruppen, die durch R dargestellt werden, sind beispielsweise Methoxy-, Ethoxy-, Propoxy- und Butoxygruppen. Beispiele für Ester von Carboxylgruppen, die durch R dargestellt werden, sind Methoxycarbonyl, Ethoxycarbonyl, Propoxycarbonyl und Butoxycarbonyl, Halogenatome, die durch R ² dargestellt werden, sind beispielsweise ein Chloratom und ein Bromatom. Bevorzugte Beispiele für R umfassen ein Wasserstoffatom, eine Methylgruppe, eine Ethylgruppe, eine tert-Butylgruppe, eine Methoxygruppe, eine Methoxycarbonylgruppe, eine Ethoxycarbonyl gruppe, eine Propoxycarbonylgruppe, ein Chloratom und eine Nitrogruppe.

Beispiele für 2-(Alkylthio)benzonitrilverbindungen, dargestellt durch die allgemeine Formel (II) umfassen beispielsweise: 2-(Methylthio)benzonitril, 2-(Ethylthio)benzonitril, 2-(n-Propylthio)benzonitril, 2-(tert-Butylthio)benzonitril, 3-Methyl-2-

(methylthio)benzonitril, 5-Butyl-2-(methylthio)benzonitril , 4-Methoxy-2-

(methylthio)benzonitril, 2-Methylthio-3-nitrobenzonitril, 4-Chlor-2-

(methylthio)benzonitril, 4-Carboxy-2-(methylthio)benzonitril und 4-Methoxycarbonyl-2- (methylthio)benzonitril .

Von den vorstehenden Beispielen für 2-(Alkylthio)benzonitrilverbindungen sind 2- (Methylthio)benzonitril, 2-(Ethylthio)benzonitril, 2-(n-Propylthio)benzonitril und 2-{tert- Butylthio)benzonitril bevorzugt, da diese Verbindungen leicht verfügbar sind und als Endprodukte 1 ,2-Benzisothiazolin-3-one mit hoher biozider Wirksamkeit liefern.

Verfahren zur Herstellung der 2-(Alkylthio)benzonitrile, dargestellt durch die allgemeine Formel (II), sind den Fachleuten bekannt. Es ist gemäß einer Ausführungsform der Erfindung von Vorteil, die Verbindung, wie nachfolgend beschrieben, herzustellen. Gemäß dieser Ausführungsform wird ein 2-(Alkylthio)benzonitril, dargestellt durch die allgemeine Formel (II) hergestellt durch die Reaktion eines 2-Halogenbenzonitrils, dargestellt durch die allgemeine Formel (IV), mit einem Alkanthiol, dargestellt durch die allgemeine Formel (V), in Anwesenheit einer Base in einem heterogenen Lösungsmittelsystem. In der allgemeinen Formel (V) steht X für ein Chloratom oder ein Bromatom. R steht für die gleichen Substituenten wie R ² in der allgemeinen Formel (II), R ¹ steht in der allgemeinen Formel (III) für die gleichen Substituenten wie R ¹ in der allgemeinen Formel (II).

Beispiele für 2-Halogenbenzonitrile, die durch die allgemeine Formel (IV) dargestellt werden, umfassen beispielsweise: 2-Chlorbenzonitril, 2-Brombenzonitril, 3-Methyl-2- chlorbenzonitril, 5-Butyl-2-chlorbenzonitril, 4-Methoxy-2-chlorbenzonitril, 2-Chlor-3- nitrobenzonitril und 4-Methoxycarbonyl-2-chlorbenzonitril.

Bevorzugte Alkanthiole, die durch die allgemeine Formel (V) dargestellt werden, umfassen Methanthiol, Ethanthiol, 1-Propanthiol, tert.-Butylthiol und 2-Butanthiol, bevorzugt Methanthiol.

Das Alkanthiol wird allgemein in einer Menge von 0,8 bis 3,0 Mol, vorzugsweise 1,0 bis 2,0 Mol pro Mol 2-Halogenbenzonitril verwendet. Wenn die verwendete Menge an Alkanthiol weniger als 0,8 Mol beträgt, steigt der Gehalt an nicht umgesetztem 2- Halogenbenzonitril an. Selbst wenn die Menge an Alkanthiol 3,0 Mol überschreitet, können zusätzliche Wirkungen nicht erwartet werden und daher ist dies aus wirtschaftlichen Gründen nicht von Vorteil. Bevorzugte Basen, die bei der Reaktion eines 2-Halogenbenzonitrils mit dem Alkanthiol verwendet werden umfassen Alkalimetallhydroxide, wie Natriumhydroxid und Kaliumhydroxid; Alkalimetallcarbonate, wie Natriumcarbonat und Kaliumcarbonat; und Metallalkoholate, wie Natriummethylat und Natriumethylat. Aus wirtschaftlichen Gründen wird besonders bevorzugt Natriumhydroxid verwendet.

Die Base wird üblicherweise in einer Menge von 0,8 bis 3,5 Mol, vorzugsweise 1,0 bis 2,5 Mol pro Mol 2-Halogenbenzonitril verwendet. Wenn die Menge der verwendeten Base weniger als 0,8 Mol beträgt, so steigt der Gehalt an nicht verändertem 2- Halogenbenzonitril an. Selbst wenn die Menge der verwendeten Base 3,5 Mol überschreitet, können keine zusätzlichen Effekte erwartet werden und daher ist dies aus wirtschaftlichen Gründen nicht vorteilhaft.

Das Verfahren zur Herstellung des 2-(Alkylthio)benzonitrils kennzeichnet sich dadurch, dass die Reaktion in einem heterogenen Lösungsmittelsystem in Anwesenheit einer Base durchgeführt wird. Die Reaktion des als Ausgangsmaterial verwendeten 2- Halogenbenzonitrils mit einem Alkanthiol wird in einem Zweiphasen- Lösungsmittelsystem durchgeführt, da 2-Halogenbenzonitril in Wasser unlöslich ist. In diesem Falle wird vorzugsweise ein Phasentransfer-Katalysator zu dem Lösungsmittelsystem zugesetzt, um die Reaktion zu fördern. Phasentransfer-Katalysatoren, die für diesen Zweck verwendet werden können, umfassen quaternäre Ammoniumsalze, wie Benzyltriethylammoniumbromid, Benzyltrimethylammoniumchlorid,

Hexadecyltriethylammoniumbromid, Hexadecyltrimethylammoniumchlorid, Dodecyltrimethylammoniumchlorid, Octyltriethylammoniumbromid, Tetra-n- butylammoniumbromid, Tetra-n-butylammoniumchlorid, Tetra-n- butylammoniumhydrogensulfat, Tetraethylammoniumchlorid und

Trioctylmethylammoniumchlorid; quaternäre Phosphoniumsalze, wie

Hexadecyltriethylphosphoniumbromid, Hexadecyltributylphosphoniumchlorid, Tetra-n- butylphosphoniumbromid, Tetra-n-butylphosphoniumchlorid, Trioctylethylphosphoniumbromid und Tetraphenylphosphoniumbromid; und Kronenether wie 18-Crown-6, Dibenzo-18-crown-6 und Dicyclohexyl-18-crown-6. Vom wirtschaftlichen Standpunkt her gesehen, sind quaternäre Ammoniumsalze, wie Tetra-n- butylammoniumbromid, Tetra-n-butylammoniumhydrogensulfat und Tetra-n- butylammoniumchlorid bevorzugt verwendbar.

Im Falle der Verwendung eines Phasentransfer-Katalysators liegt die verwendete Menge des Phasentransfer-Katalysators üblicherweise beim 0,005- bis 0,5-fachen, bevorzugt beim 0,01- bis 0,2-fachen des Gewichts des 2-Halogenbenzonitrils. Wenn die Menge des verwendeten Phasentransfer-Katalysators weniger als das 0,005-fache des Gewichts des 2- Halogenbenzonitrils beträgt, kann ein zufriedenstellender katalytischer Effekt nicht erzielt werden. Selbst wenn die Menge des Phasentransfer-Katalysators, die verwendet wird, das 0,5-fache des Gewichts des verwendeten 2-Halogenbenzonitrils überschreitet, kann kein zusätzlicher Effekt erwartet werden und daher ist dies aus wirtschaftlichen Gründen nicht vorteilhaft.

Bei diesem Verfahrensschritt, der Herstellung des 2-(Alkylthio)benzonitrils ausgehend von dem 2-Halogenbenzonitril ist ein Reaktionslösungsmittel nicht immer notwendig. Um jedoch die Reaktion und die Abtrennung des Produktes aus dem Reaktionsgemisch zu erleichtern, ist die Verwendung eines gemischten Lösungsmittels aus 0,5 bis 10 Gewichtsteilen eines in Wasser unlöslichen organischen Lösungsmittels, basierend auf einem Gewichtsteil Wasser, von Vorteil. In vielen Fällen können bessere Ergebnisse durch die Verwendung des gemischten Lösungsmittels erhalten werden. Wasserunlösliche organische Lösungsmittel unterliegen keiner speziellen Beschränkung und umfassen Kohlenwasserstoffe, wie n-Hexan, n-Heptan, Cyclohexan, Methylcyclohexan, Benzol, Toluol und Xylol; und halogenierte Kohlenwasserstoffe, wie Methylenchlorid, 1,2- Dichlorethan, Chlorbenzol und Dichlorbenzol. Die Menge des verwendeten Lösungsmittels liegt normalerweise beim 1- bis 30-fachen des Gewichts des 2- Halogenbenzonitrils.

Die Reaktionstemperatur für die vorstehende Reaktion liegt normalerweise im Bereich von 0 bis 120°C, vorzugsweise von 20 bis 100°C. Reaktionstemperaturen über 120°C führen zu Nebenreaktionen. Andererseits wird die Reaktionsgeschwindigkeit in ungünstiger Weise auf ein nicht durchführbares Ausmaß verringert, wenn die Reaktionstemperatur weniger als 0°C beträgt. Die Reaktionszeit variiert mit der Reaktionstemperatur und den Arten des verwendeten Phasentransfer-Katalysators und Lösungsmittels und kann nicht verallgemeinert werden, sie liegt jedoch normalerweise im Bereich zwischen 1 und 40 Stunden. Nach beendeter Reaktion kann ein 2-(Alkylthio)benzonitril aus der abgetrennten organischen Lösungsmittelschicht in üblicher Verfahrensweise, wie durch Kristallisieren, isoliert und gereinigt werden. Da die abgetrennte Wasserschicht den Phasentransfer- Katalysator enthält, kann sie wiederholt für nachfolgende Reaktionen eingesetzt werden. Daher wird fast kein wässriger Abfall aus dem Lösungsmittelsystem entfernt. Die abgetrennte organische Lösungsmittelschicht, die das 2-(Alkylthio)benzonitril enthält, kann auch direkt und ohne vorherige Aufreinigung zur Herstellung eines 1,2- Benzisothiazol-3-ons verwendet werden.

Nun folgend wird das erfindungsgemäße Verfahren beschrieben, wobei 1,2- Benzisothiazol-3-one ausgehend von 2-(Alkylthio)benzonitrilen unter Verwendung wenigstens einer Peroxoverbindung und anschließender säureinduzierter Zyklisierung erhalten werden:

In einem ersten Verfahrensschritt wird dabei ausgehend von einem 2- (Alkylthio)benzonitril unter Verwendung wenigstes einer Peroxoverbindung ein 2- (Alkylsulfoxy)benzonitril hergestellt.

Unter Peroxoverbindungen versteht man erfindungsgemäß solche Verbindungen, in denen eine Gruppe -O- durch die Gruppe -O-O- ersetzt ist. Der einfachste und bevorzugte Vertreter dieser Gruppe ist das Wasserstoffperoxid (H ₂ 0 ₂ ). Weitere Vertreter der Peroxoverbindungen sind die Metallperoxide, insbesondere die Alkali- und Erdalkali- Peroxide, wie Natriumperoxid und Kaliumperoxid; die Peroxohydrate, d.h. die Wasserstoffperoxid-Anlagerungsverbindungen an Borate, Carbonate, Harnstoff und Phosphate, wie Natriumborat-Peroxohydrat (auch als Natriumperborat bekannt), Natriumcarbonat-Peroxohydrat (auch als Natriumpercarbonat bekannt), Harnstoff- Peroxohydrat und Phosphat-Peroxohydrat; Peroxosäuren, wie Peroxobenzoesäure, meta- Chlorperoxobenzoesäure, Peroxophosphorsäure und Peroxoschwefelsäure. Durch den Begriff "Peroxoverbindungen" sollen ferner auch organische Persäuren, wie Peressigsäure, Perameisensäure bzw. Perpropionsäure mit erfasst werden, die gewöhnlich als Peroxyverbindungen bezeichnet werden. Weiterhin sollen auch Alkylhydroperoxide, wie tert-Butylhydroperoxid als Peroxoverbindung verstanden werden.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird bei der Herstellung des 2- (Alkylsulfoxy)benzonitrils das 2-(Alkylthio)benzonitril vorzugsweise vor der Mischung mit dem Oxidationsmittel in einer Carbonsäure wie beispielsweise Essigsäure, Ameisensäure, Maleinsäure, Benzoesäure, met -Chlorbenzoesäure, Adipinsäure, Ölsäure, Buttersäure, Zitronensäure und Acrylsäure, besonders bevorzugt in Essigsäure, Ameisensäure und Maleinsäure gelöst. Um die Gleichgewichtseinstellung zu beschleunigen, kann in katalytischen Mengen Schwefelsäure dazugegeben werden. Neben der Schwefelsäure können auch andere geeignete Säuren verwendet werden. Alternativ können Persäuren auch direkt als Oxidationsmittel verwendet werden, einfacher ist jedoch häufig deren in situ Herstellung.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Peroxoverbindung ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Peressigsäure, Perameisensäure, Natriumperoxid, Kaliumperoxid und Wasserstoffperoxid, wobei Wasserstoffperoxid unter wirtschaftlichen Gesichtspunkten besonders bevorzugt ist.

Bei der„einen Peroxoverbindung" kann es sich gemäß der vorliegenden Erfindung sowohl um eine Peroxoverbindung in reiner Form als auch um ein Gemisch mehrerer Peroxoverbindungen gemäß der vorstehenden Definition handeln. Vorzugsweise werden Peroxoverbindungen in reiner Form eingesetzt. Wird als bevorzugte Peroxoverbindung Wasserstoffperoxid eingesetzt, so wird dies gemäß einer allgemeinen Ausführungsform der Erfindung in Form einer Wasserstoffperoxidlösung eingesetzt. Obwohl die Konzentration der Peroxidlösung nicht kritisch ist, wird diese so gewählt, dass man möglichst wenig Wasser in das Reaktionsmedium einbringt. Im Allgemeinen verwendet man eine wässrige Wasserstoffperoxidlösung mit mindestens 20 Gew.-% Η ₂ Ο ₂ , vorzugsweise eine solche mit 50 Gew.-%.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird im Rahmen der Herstellung des 2- (Alkylsulfoxy)benzonitrils ausgehend von dem 2-(Alkylthio)benzonitril ein möglichst wasserfreies Oxidationsmittel, d.h. mit einem möglichst geringem Wassergehalt eingesetzt. Die Verwendung eines solchen Oxidationsmittels ermöglicht es, die zur Weiterreaktion des 2-(Alkylsulfoxy)benzonitrils zu dem l,2-Benzisothiazolin-3-on gegebenenfalls notwendige Menge an Wasser so hinzuzugeben, dass die Bildung von Nebenprodukten weiter minimiert wird, wodurch das l,2-Benzisothiazol-3-on in noch höherer Ausbeute hergestellt werden kann.

Die Peroxoverbindung wird normalerweise in einer Menge von 0,8 bis 1,6 Mol, vorzugsweise 1,0 bis 1,4 Mol, pro Mol 2-(Alkylthio)benzonitril, verwendet. Wenn die Menge der Peroxoverbindung weniger als 0,8 Mol des 2-(Alkylthio)benzonitrils beträgt, besteht die Tendenz zu einem Anwachsen der Menge an nicht umgesetzten 2- (Alkylthio)benzonitril. Wenn andererseits die Menge an verwendeter Peroxoverbindung 1,6 Mol übersteigt, treten Nebenreaktionen auf und die Ausbeute an 2- (Alkylsulfoxy)benzonitril wird deutlich verringert.

Das Verfahren zur Herstellung des 2-(Alkylsulfoxy)benzonitrils kennzeichnet sich dadurch, dass die Reaktion in einem heterogenen Lösungsmittelsystem in Anwesenheit wenigstens einer Peroxoverbindung durchgeführt wird. Die Reaktion des als Edukt verwendeten 2-Alkylthiobenzonitrils mit der Peroxoverbindung wird bevorzugt in einem Zweiphasen-Lösungsmittelsystem durchgeführt, da das 2-Alkylthiobenzonitril in Wasser unlöslich ist. In diesem Falle wird vorzugsweise ein Phasentransfer-Katalysator zu dem Lösungsmittelsystem zugesetzt, um die Reaktion zu fördern. Phasentransfer-Katalysatoren, die für diesen Zweck verwendet werden können, umfassen quaternäre Ammoniumsalze, wie Benzyltriethylammoniumbromid, Benzyltrimethylammoniumchlorid, Hexadecyltriethylammoniumbromid, Hexadecyltrimethylammoniumchlorid, Dodecyltrimethylammoniumchlorid, Octyltriethylammoniumbromid, Tetra-n- butylammoniumbromid, Tetra-n-butylammoniumchlorid, Tetra-n- butylammoniumhydrogensulfat, Tetraethylammoniumchlorid und Trioctylmethylammoniumchlorid; quaternäre Phosphoniumsalze, wie

Hexadecyltriethylphosphoniumbromid, Hexadecyltributylphosphoniumchlorid, Tetra-n- butylphosphoniumbromid, Tetra-n-butylphosphoniumchlorid, Trioctylethylphosphoniumbromid und Tetraphenylphosphoniumbromid; und Kronenether wie 18-Crown-6, Dibenzo-18-crown-6 und Dicyclohexyl-18-crown-6.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Phasentransfer- Katalysator ausgewählt aus der Gruppe der quaternären Ammoniumsalze, wie Tetra-n- butylammoniumbromid, Tetra-n-butylammoniumhydrogensulfat und Tetra-n- butylammoniumchlorid. Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Phasentransfer-Katalysator Tetra-n-butylammoniumhydrogensulfat.

Im Falle der Verwendung eines Phasentransfer-Katalysators liegt die verwendete Menge des Phasentransfer-Katalysators normalerweise beim 0,005- bis 0,5-fachen, bevorzugter 0,01- bis 0,2-fachen des Gewichts des 2-Alkylthiobenzonitrils. Wenn die Menge des verwendeten Phasentransfer-Katalysators weniger als das 0,005-fache des Gewichts des 2- Alkylthiobenzonitrils beträgt, kann ein entsprechender katalytischer Effekt nicht erzielt werden. Selbst wenn die Menge des Phasentransfer-Katalysators, die verwendet wird, das 0,5-fache des Gewichts des verwendeten 2-Alkylthiobenzonitrils überschreitet, kann kein zusätzlicher Effekt erwartet werden und daher ist dies aus wirtschaftlichen Gründen nicht vorteilhaft.

Die Herstellung des 2-(Alkylsulfoxy)benzonitrils kann gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung in einem Lösungsmittel durchgeführt werden. Gemäß einer alternativen Ausführungsform jedoch auch ohne Zusatz eines Lösemittels nur unter Verwendung der zur Herstellung notwendigen Komponenten (2-Alkylthiobenzonitril, Wasser und Oxidationsmittel) erfolgen.

Lösungsmittel, die bei dem Verfahren zur Herstellung des 2-(Alkylsulfoxy)benzonitrils verwendet werden, unterliegen keiner speziellen Beschränkung, solange sie gegenüber der Reaktion inert sind. Beispiele für bei der Reaktion verwendbare Lösungsmittel umfassen Kohlenwasserstoffe, wie n-Hexan, n-Heptan, Cyclohexan, Methylcyclohexan, Benzol, Toluol und Xylol, sowie halogenierte Kohlenwasserstoffe, wie Methylenchlorid, 1 ,2- Dichlorethan und Chlorbenzol. Als besonders bevorzugt hat sich im Rahmen der Erfindung das Chlorbenzol erwiesen. Die Menge des verwendeten Lösungsmittels liegt normalerweise beim 1- bis 30 fachen des Gewichts des 2-(Alkylthio)benzonitrils.

Die Reaktionstemperatur liegt bei der Herstellung des 2-(Alkylsulfoxy)benzonitrils normalerweise im Bereich von 0 bis 90°C, vorzugsweise bei Temperaturen unter 50°C. Die Reaktionszeit variiert mit der Reaktionstemperatur und dem Reaktionslösungsmittel und liegt normalerweise im Bereich zwischen 1 und 40 Stunden

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die Oxidation des wie vorstehend beschriebenen 2-(Alkylthio)benzonitril in Anwesenheit eines Katalysators durchgeführt. Als Katalysator kommen dabei alle dem Fachmann bekannten, bei der Oxidation von Alkylthioethern einsetzbaren Katalysatoren in Frage. Der Katalysator ist dabei bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Phosphonsäuren, wie Phenylphosphonsäure, Wolfram- und Molybdänkatalysatoren, wie Na ₂ W0 ₄ ; Vanadiumkatalysatoren, wie NaV0 ₃ , NH ₄ V0 ₃ und V ₂ 0 ₅ ; H ₂ S0 ₄ und Titankomplexen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Katalysator eine Phosphonsäure oder eine Mischung mehrerer Phosphonsäuren, gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Katalysator eine Phenylphosphonsäure. Die Menge an eingesetztem Katalysator beträgt allgemein etwa 0,01 bis 10 Mol.-%, bevorzugt etwa 0,05 bis 5 Mol.-%, besonders bevorzugt etwa 0,1 bis 0,5 Mol.-%, bezogen auf ein Mol 2-(Alkylthio)benzonitril.

Das in dem ersten Verfahrensschritt hergestellte 2-(Alkylsulfoxy)benzonitril kann mit oder ohne vorherige Aufbereitung in dem zweiten Verfahrensschritt weiter zu dem 1,2- Benzisothiazolin-3-οη umgesetzt werden. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird das 2-(Alkylsulfoxy)benzonitril ohne weitere Aufbereitung weiter zu dem 1,2- Benzisothiazol-3-οη umgesetzt. In dem auf die Herstellung des 2-(Alkylsulfoxy)benzonitrils folgenden zweiten Verfahrensschritt wird dann ausgehend von einem wie vorstehend beschrieben hergestellten 2-(Alkylsulfoxy)benzonitril unter Verwendung wenigstens einer Säure das 1 ,2-Benzisothiazol-3-on hergestellt:

Beispiele für die bei diesem Verfahrensschritt verwendbaren Säuren umfassen sämtliche, dem Fachmann bekannten starken Säuren. Die Säuren können sowohl in reiner Form als auch in Form ihrer Gemische eingesetzt werden. Vorzugsweise werden die Säuren in reiner Form eingesetzt.

Als Säure werden bevorzugt Salzsäure, Bromwasserstoffsäure, Iodwasserstoffsäure, Schwefelsäure, Salpetersäure, Chromsäure, Methansulfonsäure,

Trifluormethansulfonsäure, Trichloressigsäure, Dichloressigsäure, Bromessigsäure, Chloressigsäure, Cyanessigsäure, 2-Chlorpropansäure, 2-Oxobutansäure, 2- Chlorbutansäure, 4-Cyanobutansäure, Perchlorsäure und Phosphorsäure eingesetzt. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird Salzsäure als Säure verwendet. Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung können auch saure Ionentauschen an Stelle einer Säure verwendet werden. Die Säure wird normalerweise in einer Menge von 0,8 bis 3,0 Mol, vorzugsweise 1,0 bis 2,0 Mol, pro Mol 2-(Alkylsulfoxy)benzonitril, verwendet. Die Zugabe der Säure kann dabei ein- oder auch mehrstufig erfolgen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden in einer ersten Stufe 10% der Säure, und in einer zweiten Stufe weitere 100% der Säure zugegeben. So werden gemäß dieser Ausführungsform beispielsweise 0,1 Mol-Äquivalente (Säure zu Benzonitril) Säure zu Beginn der Reaktion, und weitere 1,0 Mol-Äquivalente zu einem späteren Zeitpunkt hinzugegeben.

Lösungsmittel, die bei dem Verfahren zur Herstellung des l,2-Benzisothiazol-3-ons ausgehend von dem 2-(Alkylsulfoxy)benzonitril verwendet werden, unterliegen keiner speziellen Beschränkung, solange sie gegenüber der Reaktion inert sind. Beispiele für bei der Reaktion verwendbare Lösungsmittel umfassen Kohlenwasserstoffe, wie n-Hexan, n- Heptan, Cyclohexan, Methylcyclohexan, Benzol, Toluol und Xylol, sowie halogenierte Kohlenwasserstoffe, wie Methylenchlorid, 1 ,2-Dichlorethan Chlorbenzol und Dichlorbenzol. Als besonders bevorzugt hat sich im Rahmen der Erfindung das Chlorbenzol erwiesen. Die Menge des verwendeten Lösungsmittels liegt normalerweise beim 1- bis 30 fachen des Gewichts des 2-( Alkylsulfoxy)benzonitrils.

Die Reaktionstemperatur des zweiten Verfahrensschritts, in dessen Rahmen das 1,2- Benzisothiazol-3-οη ausgehend von 2-(Alkylsulfoxy)benzonitril hergestellt wird, liegt

Üblicherweise im Bereich von 50 bis 90°C, vorzugsweise bei Temperaturen im Bereich von 70 bis 80°C. Die Reaktionszeit variiert mit der Reaktionstemperatur und dem Reaktionslösungsmittel und liegt normalerweise im Bereich zwischen 1 und 40 Stunden. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird das 2- (Alkylthio)benzonitril in einer one pot Synthese zu dem l,2-Benzisothiazolin-3-on umgesetzt. Gemäß dieser Ausführungsform legt man das 2-(Alkylthio)benzonitril und die wenigstens eine starke Säure zu, und gibt bei Temperaturen im Bereich von -10 bis 20 °C, bevorzugt im Bereich von 0 bis 10 °C die wenigstens eine Peroxo Verbindung zu, um das l,2-Benzisothiazolin-3-on zu erhalten. Bzgl. der weiteren Verfahrensparameter, wie Lösemittel und Einsatzmengen, wird auf die vorstehenden Ausführungen verwiesen. Gemäß einer weiter bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird das 2- (Alkylthio)benzonitril aus dem entsprechenden 2-Halogenbenzonitril hergestellt und bei vorgelegter Säure bei Temperaturen im Bereich von -10 bis 20 °C, bevorzugt im Bereich von 0 bis 10 °C mit der wenigstens einen Peroxo Verbindung zu dem 1,2-Benzisothiazolin- 3-on umgesetzt. Bzgl. der Verfahrensparameter auf die vorstehenden Ausführungen verwiesen.

Das Isolieren des l,2-Benzisothiazol-3-ons aus dem nach dem vorstehenden Verfahren erhaltenen Reaktionsgemisch kann durch übliche Kristallisationstechniken oder durch Umkristallisieren nach dem Extrahieren erfolgen. Es kann auch in wässrigen alkalischen Lösungen gelöst und aus diesen ausgefällt werden. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird das l,2-Benzisothiazol-3-on durch Abkühlen des Reaktionsgemisches kristallisiert, abfiltriert und gegebenen falls gewaschen.

Beispiele für l,2-Benzisothiazol-3-one, dargestellt durch die allgemeine Formel (I), die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhalten werden können, umfassen: 1,2- Benzisothiazol-3-οη, 7-Methyl-l,2-benzisothiazol-3-on, 5-Butyl-l,2-benzisothiazol-3-on, 6-Methoxy- 1 ,2-benzisothiazol-3-on, 7-Nitro- 1 ,2-benzisothiazol-3-on, 6-Chlor- 1 ,2- benzisothiazol-3-οη, 6-Carboxy-l ,2-benzisothiazol-3-on und 6-Methoxycarbonyl-l,2- benzisothiazol-3-οη. Besonders bevorzugt handelt es sich bei dem l,2-Benzisothiazol-3- one, dargestellt durch die allgemeine Formel (I), das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt werden kann um das l,2-Benzisothiazol-3-on.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird das bei der Umsetzung des Halogenbenzonitrils, der allgemeinen Formel (IV), wobei X ein Chloratom oder ein Bromatom bedeutet, und R ² wie vorstehend definiert ist, mit dem Alkanthiol, dargestellt durch die folgende allgemeine Formel (V): R'SH, worin R ¹ eine Alkylgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen bedeutet anfallende Nebenprodukt R'X durch Umsetzung mit Natriumhydrogensulfit (NaSH) zu dem Alkylthiol-Natriumsalz (R ^! SNa) umgewandelt, welches dann wieder zur Herstellung des 2-(Alkylthio)benzonitrils verwendet werden kann.

Das folgende Beispiel dient zur weiteren Veranschaulichung der vorliegenden Erfindung:

Beispiel 1 : Herstellung von l,2-Benzisothiazol-3-on ausgehend von 2- (Methylthio)benzonitril

In einen 500 ml Glasreaktor mit Blattrührer werden unter Rühren und Stickstoffspülung 225 g Chlorbenzol, 77 g (0,5 mol) 2-(Methylthio)benzonitril, 1 g Ameisensäure, 0,165 g Na ₂ 0 ₄ W · 2 H ₂ 0, 0,08 g Phenylphosphonsäure und 0,75 g Tetrabutylammoniumhydrogensulfat vorgelegt, und das Reaktionsgemisch wurde auf 5°C mit Hilfe eines Eisbades abgekühlt.

Daran anschließend wurden 58,9 g (0,5 mol) Salzsäure (31%ig) hinzugegeben, und über einen Zeitraum von 3 Stunden 51,0 g (0,525 mol) H ₂ 0 ₂ (35%ig in Wasser) hinzugegeben. Die Temperatur wurde mittels Kühlung bei 5 bis 10°C gehalten. Daran anschließend wurde das Eisbad entfernt. Über einen Zeitraum von 3 Stunden erwärmte sich die Reaktionsmischung auf Raumtemperatur (22°C).

Unter vermindertem Druck von 670 mbar erwärmte man dann die Reaktionsmischung auf einen Temperaturbereich von etwa 70 bis 80°C für 5 Stunden. Danach wurden weitere 5,6 g (0,0475 mol) Salzsäure (31%ig) hinzugegeben, und die Reaktionsmischung für weitere zwei Stunden bei etwa 70 bis 80°C reagieren gelassen.

Den Ansatz wurde unter Rühren auf Raumtemperatur gekühlt. Der erhaltene Feststoff wurde abgesaugt, mit 20 g Chlorbenzol gewaschen und bei einer Temperatur von 80°C über einen Zeitraum von 48 Stunden getrocknet.

So erhielt man 68,7 g l,2-Benzisothiazol-3-on mit einer Reinheit > 99 % (Ausbeute 91,0). Im Filtrat befinden sich weitere 4,2 g BIT gelöst was einem Gesamtumsatz von 96,6 % entspricht.

Beispiel 2: Herstellung von l,2-Benzisothiazol-3-on ausgehend von 2-(Methylthio) benzonitril in zweistufiger Fahrweise

In einem 200 ml Glasreaktor mit Magnetrührer werden 29,8 g (0,2 mol) 2-(Methylthio) benzonitril, 0,066 g Natriumwolframat, 0,032 g Phenylphosphonsäure und 0,3 g tetra Butylammoniumhydrogensulfat vorgelegt und auf 35 °C erwärmt.

Innerhalb von 30 min werden 20,4 g (0,21 mol) Wasserstoffperoxid zugetropft und die Temperatur unter Kühlung bei 32 bis 38 °C gehalten. Es wurden weitere 3 Stunden nachgerührt und anschließend bei 20 mbar und 90°C Wasser abdestilliert. Das erhaltene Methylsulfinylbenzonitril weist eine Reinheit per GC von 93,2 area% auf.

Der gesamte Ansatz wurde mit 90 g Chlorbenzol verdünnt und auf 5 °C gekühlt. Innerhalb von 30 min wurden 25,9 g (0,22 mol) Salzsäure 31% unter Kühlung bei 5 bis 10 °C zugetropft und weitere 30 min bei dieser Temperatur nachgerührt. Anschließend wurde auf 75 bis 80 °C erwärmt und 2 h bei dieser Temperatur gerührt. Nach Kühlen auf RT, Filtration und Waschen mit 10 g Chlorbenzol konnten 26,3 g BIT (entspricht 87% Ausbeute) gewonnen werden. Im Filtrat befinden sich weitere 1,5 g BIT gelöst was einem Gesamtumsatz von 92,0 % entspricht.