JP2002030070A - ピリジン類のβ−アルキル化方法 - Google Patents

ピリジン類のβ−アルキル化方法

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JP2002030070A
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JP
Japan
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reaction
pyridine
alcohol
present
methanol
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JP2000220510A
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English (en)
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Fumiaki Goto
文郷 後藤
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Sumitomo Chemical Co Ltd
Original Assignee
Sumitomo Chemical Co Ltd
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    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/50Improvements relating to the production of bulk chemicals
    • Y02P20/54Improvements relating to the production of bulk chemicals using solvents, e.g. supercritical solvents or ionic liquids

Abstract

(57)【要約】 【課題】ピリジン類とアルコールを反応させてピリジン
類のβ位をアルキル化したβ−アルキルピリジン類を製
造する際に、小さい反応容器でも高選択率でかつ熱拡散
性の良い条件で製造できる方法を提供する。 【解決手段】一般式(1) 【化1】 ………(1)[式中、R1〜R4は、それぞれ独立に、水
素原子又は炭素数1〜10のアルキル基を表す。]で示
されるピリジン類と、一価のアルコールとを、金属ハロ
ゲン化物触媒の存在下、該アルコールが超臨界状態にな
る条件下で反応させる、ピリジン類のβ−アルキル化方
法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ピリジン類のβ−
アルキル化方法に関する。
【0002】
【従来の技術】ピリジン類のβ−アルキル化したβ−ア
ルキルピリジン類は医薬、農薬、界面活性剤、工業薬品
等の原料や中間体として工業的に用いられている。従
来、ピリジン類のアルキル化方法として、ピリジン類と
アルコールを気相で反応させる方法が知られている。
【0003】例えば、Chem.Pharm.Bul
l.、第30巻、2575頁(1982年)には、X型
およびY型ゼオライトを触媒としたピリジン類のアルキ
ル化方法が記載されているが、反応収率、選択率が低か
った。特開昭61−271274号公報には、コバルト
触媒の存在下ピリジン塩基類をアルコールと反応させる
アルキル化法が記載されているが、2位または6位をア
ルキル化することが特徴であった。また、Cataly
sis Letters 第65巻、99頁(2000
年)には、Ni1-xCoxFe24触媒の存在下ピリジン
をアルコールと反応させるアルキル化法が記載されてい
る。これらはいずれも気相で反応を行っているため、大
きな反応容器が必要であるだけでなく、熱拡散が十分で
ないため反応速度が比較的低く、局部的な温度差もつき
やすいという問題点があった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、ピリ
ジン類とアルコールを反応させてピリジン類のβ位をア
ルキル化したβ−アルキルピリジン類を製造する際に、
小さい反応容器でも高選択率でかつ熱拡散性の良い条件
で製造できる方法を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の状
況に鑑み、鋭意研究を続けた結果、ピリジン類と一価の
アルコールとを、金属ハロゲン化物触媒の存在下に超臨
界状態になる条件下で反応させることにより上記課題を
解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【0006】すなわち、本発明は、一般式(1)
【0007】
【化2】 ………(1)
【0008】[式中、R1〜R4は、それぞれ独立に、水
素原子又は炭素数1〜10のアルキル基を表す。]で示
されるピリジン類と、一価のアルコールとを、金属ハロ
ゲン化物触媒の存在下、該アルコールが超臨界状態にな
る条件下で反応させる、ピリジン類のβ−アルキル化方
法[以下、本発明製法(1)と記す。]に係るものであ
る。
【0009】また、本発明は、上記一般式(1)で示さ
れるピリジン類と、一価のアルコールとを、金属ハロゲ
ン化物触媒、及び二酸化炭素の存在下、該アルコール及
び二酸化炭素の混合物が超臨界状態になる条件下で反応
させる、ピリジン類のβ−アルキル化方法[以下、本発
明製法(2)と記す。]に係るものである。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、本発明について詳細に説明
する。本発明において出発原料として用いる一般式
(1)で示されるピリジン類のR1〜R4は、それぞれ独
立に、水素原子又は炭素数1〜10のアルキル基を表す
が、アルキル基は直鎖であっても分岐があってもよく、
例えばメチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロ
ピル基、n−ブチル基、イソブチル基、t−ブチル基、
シクロヘキシル基などが挙げられる。かかるピリジン類
の具体例としては、ピリジン、α−ピコリン、β−ピコ
リン、γ−ピコリン、2、3−ルチジン、2、4−ルチ
ジン、2、5−ルチジン、2、6−ルチジン、3、4−
ルチジン、3−エチルピリジン、2−ブチルピリジン等
があげられるが、好ましくはピリジン、α−ピコリン、
β−ピコリン、γ−ピコリンである。これらは単独で
も、混合物でも使用できる。
【0011】本発明において、もう1つの出発原料であ
るアルコールは、一価のアルコールであれば特に限定さ
れないが、炭素数1〜10の一価のアルコールであるこ
とが好ましい。かかるアルコールの具体例としては、メ
タノール、エタノール、n−プロパノール、イソプロパ
ノール、n−ブタノール、イソブタノール、t−ブタノ
ール、n−ペンタノール、n−へキサノール、シクロヘ
キサノール、n−ヘプタノール、n−オクタノール、n
−ノナノール、n−デカノール等があげらる。メタノー
ル又はエタノールがより好ましく、メタノールがさらに
好ましい。これらのアルコールは、単独でも、混合物で
も使用できる。
【0012】一般式(1)で示されるピリジン類に対す
るアルコールのモル比は、使用する化合物により適宜決
定されるが、一般に3から1000であり、3から30
0が好ましく使用できる。
【0013】本発明製法(1)においては、一価のアル
コールが超臨界状態になる条件下で反応させることを特
徴とする。また、本発明製法(2)においては、該アル
コール及び二酸化炭素の混合物が超臨界状態になる条件
下で反応させることを特徴とする。ここに本発明でいう
超臨界状態とは次の状態をいう。物質には、固有の気
体、液体、固体の3態があり、さらに、臨界温度および
臨界圧力以上になると、圧力をかけても凝縮しない流体
相がある。この状態を超臨界状態という。超臨界状態に
ある流体は、液体や気体の通常の性質と異なる性質を示
す。超臨界状態の流体の密度は、液体に近く、粘度は、
気体に近く、熱伝導率と拡散係数は、気体と液体の中間
的性質を示す、“液体ではない溶媒”であり、低粘性、
高拡散性のために物質移動が有利となり、また高伝導性
のために高い熱移動性を得ることができる。
【0014】超臨界流体を反応場として用いると、反応
場が上述のように高密度、高拡散性の状態になっている
ため、通常の液相反応や気相反応よりも高い反応性が得
られ、一般式(1)で示されるピリジン類のβ−アルキ
ル化したβ−アルキルピリジン類を効率よく生成するこ
とが可能である。また、超臨界状態は、液相に近い密度
を持つため、気相反応と比較して反応装置を小さくでき
る。
【0015】本発明においては、反応温度の上限は、限
定的ではないが、副反応を抑制するため、500℃以下
であることが好ましい。反応圧力の上限も限定的ではな
いが、反応装置の耐圧を増すためにコストがかかるの
で、25MPa以下であることが好ましい。
【0016】本発明製法(1)においては、一価のアル
コールが超臨界状態になる条件下で反応させることが必
要である。該アルコールとして例えばメタノールを用い
る場合には、メタノールは、臨界温度が240℃、臨界
圧力が8MPaなので、240℃以上および8MPa以
上の条件で反応を行う。エタノールを用いる場合には、
エタノールは、臨界温度が243℃、臨界圧力が6.3
MPaなので、243℃以上および6.3MPa以上の
条件で反応を行う。n−プロパノールを用いる場合に
は、n−プロパノールの臨界温度は264℃、臨界圧力
は5MPaなので、264℃および5MPa以上の条件
で行う。n−ブタノールを用いる場合には、n−ブタノ
ールの臨界温度は287℃、臨界圧力は4.8MPaな
ので、287℃以上および4.8MPa以上の条件で反
応を行う。
【0017】次に、本発明製法(2)について説明す
る。本発明製法(2)においては、二酸化炭素の存在
下、一価のアルコール及び二酸化炭素の混合物が超臨界
状態になる条件下で反応させることが必要である。該ア
ルコールと二酸化炭素の混合比に特に制限はないが、反
応に用いるピリジン類の該アルコールへの溶解度を考慮
して決定される。該アルコールと二酸化炭素の混合比
は、通常10:90から90:10である。
【0018】該アルコールとしてメタノールを、一般式
(1)で示されるピリジン類としてピリジンを用いる場
合について具体的に説明する。例えば、メタノールと二
酸化炭素のモル比が、75:25の混合物の場合、J.
Chem.Thermodynamics、第23巻、
第970頁(1991年)によれば、当該混合物の臨界
温度は204℃、臨界圧力は、12.75MPaであ
る。メタノールと二酸化炭素の混合物が超臨界状態にな
る温度圧力条件下で該ピリジン類のβ−アルキル化した
β−アルキルピリジン類の製造を行う場合には、該混合
物が超臨界状態となる温度・圧力条件下である必要があ
る。例えば、上記のメタノールと二酸化炭素のモル比
が、75:25の混合物の場合は、温度204℃以上、
圧力12.75MPa以上で行うことが必要であり、温
度240℃以上、圧力12.75MPa以上で行うこと
がより好ましい。
【0019】本発明製法(1)及び本発明製法(2)に
おける反応時間は、それぞれ、該ピリジン類および該ア
ルコールの種類等により適宜決定されるが、通常、5分
〜24時間の範囲である。また、本発明のそれぞれの製
法においては、金属ハロゲン化物触媒の存在下で反応さ
せることが必要である。
【0020】金属ハロゲン化物としては、アルカリ金属
のハロゲン化物、アルカリ土類金属のハロゲン化物、遷
移金属のハロゲン化物等が挙げられ、アルカリ金属のハ
ロゲン化物が好ましい。金属ハロゲン化物の具体例とし
ては、塩化ナトリウム、臭化ナトリウム、塩化リチウ
ム、ヨウ化リチウム、塩化マグネシウム、塩化カルシウ
ム、塩化鉄、塩化銅等が挙げられるが、塩化ナトリウ
ム、臭化ナトリウム、塩化リチウム、ヨウ化リチウムが
好ましい。さらに好ましくは、塩化リチウムである。
【0021】本発明は種々の反応態様で実施できる。例
えば、バッチ方式で行っても良いし、流通連続方式で行
っても良い。使用する触媒量は特に限定されず、各反応
態様や規模に応じて選択できる。
【0022】本発明製法(1)及び本発明製法(2)の
それぞれの反応終了後の反応混合物には、未反応の原料
や、副生成物が含まれることもある。各種の用途に必要
な純度まで、目的とする該ピリジン類のβ−アルキル化
したβ−アルキルピリジンを分離して使用されるが、そ
の方法は特に限定されず、該化合物の性質に応じて、蒸
留、抽出等の一般的な方法が適用できる。
【0023】すなわち、本発明の方法によれば、一般式
(1)で示されるピリジン類と一価のアルコールから該
ピリジン類のβ−アルキル化したβ−アルキルピリジン
類を、比較的小さな反応器でも高選択率でかつ熱拡散性
の良い条件で製造する方法が提供できる。
【0024】
【実施例】以下、実施例によって本発明をさらに詳細に
説明するが、本発明は、これらに限定されるものではな
い。実施例における反応物および生成物の量は、ガスク
ロマトグラフィーGC−353B(ジーエルサイエンス
製)を用いて検出した各物質の面積をもとに、面積百分
率法を用いて求めた。
【0025】実施例1 ピリジン0.337g(和光純薬製、特級)とメタノー
ル1.37g(和光純薬製、特級)、LiCl5mg
(高純度科学研究所製)をオートクレーブ(SUS31
6製、内容積4.5ml)に仕込み、サンドバスにて4
00℃まで昇温し反応を開始した。5時間後オートクレ
ーブを急冷し、室温に戻った後に反応液をオートクレー
ブから取り出した。上記の方法により定量したところピ
リジンの転化率は73モル%で、β−ピコリンの選択率
は58モル%であった。また、3、5−ルチジンの選択
率は1モル%以下であった。本オートクレーブには、圧
力計が付属しないため、反応中の圧力を推定するため、
次の実験を行った。すなわち、同一のオートクレーブに
圧力計を付け、同量のピリジンとメタノールを仕込み、
サンドバスにて400℃まで昇温して、圧力を測定し
た。反応中の圧力の推定値は15MPaであった。
【0026】実施例2 ピリジン0.033gとメタノール1.37g、LiC
l5mgをオートクレーブ(SUS316製、内容積
4.5ml)に仕込み、サンドバスにて350℃まで昇
温し反応を開始した。2時間後オートクレーブを急冷
し、室温に戻った後に反応液をオートクレーブから取り
出した。上記の方法により定量したところピリジンの転
化率は14モル%で、β−ピコリンの選択率は59モル
%であった。また、3、5−ルチジンの選択率は1モル
%以下であった。反応中の圧力推定値は11MPaであ
った。
【0027】実施例3 β−ピコリン0.396g(和光純薬製、特級)とメタ
ノール1.38g、LiCl6mgをオートクレーブ
(SUS316製、内容積4.5ml)に仕込み、サン
ドバスにて400℃まで昇温し反応を開始した。30分
後オートクレーブを急冷し、室温に戻った後に反応液を
オートクレーブから取り出した。上記の方法により定量
したところβ−ピコリンの転化率は20モル%で、3、
5−ルチジンの選択率は45モル%であった。反応中の
圧力推定値は15MPaであった。
【0028】比較例1 ピリジン0.356gとメタノール1.37gをオート
クレーブ(SUS316製、内容積4.5ml)に仕込
み、サンドバスにて400℃まで昇温し反応を開始し
た。30分後オートクレーブを急冷し、室温に戻った後
に反応液をオートクレーブから取り出した。上記の方法
により定量したところピリジンの転化率は2モル%で、
β−ピコリンの選択率は37モル%であった。また、
3、5−ルチジンの選択率は1モル%以下であった。反
応中の圧力推定値は15MPaであった。
【0029】比較例2 ピリジン0.344gとメタノール1.39g、LiC
l5mgをオートクレーブ(SUS316製、内容積
4.5ml)に仕込み、サンドバスにて200℃まで昇
温し反応を開始した。8時間後オートクレーブを急冷
し、室温に戻った後に反応液をオートクレーブから取り
出した。上記の方法により定量したところピリジンの転
化率は1モル%以下であった。反応中の圧力推定値は3
MPaであった。
【0030】
【発明の効果】本発明の方法によれば、ピリジン類とア
ルコールからピリジン類のβ位をアルキル化したβ−ア
ルキルピリジン類を、比較的小さい反応容器でも高選択
率でかつ熱拡散性の良い条件で製造できる方法を提供す
ることにある。ここで得られた該β−アルキルピリジン
化合物を分離・精製することにより、医薬、農薬、界面
活性剤、工業薬品等の原料や中間体として用いることが
可能となる。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】一般式(1) 【化1】 ………(1)[式中、R1〜R4は、それぞれ独立に、水
    素原子又は炭素数1〜10のアルキル基を表す。]で示
    されるピリジン類と、一価のアルコールとを、金属ハロ
    ゲン化物触媒の存在下、該アルコールが超臨界状態にな
    る条件下で反応させることを特徴とするピリジン類のβ
    −アルキル化方法。
  2. 【請求項2】上記一般式(1)で示されるピリジン類
    と、一価のアルコールとを、金属ハロゲン化物触媒、及
    び二酸化炭素の存在下、該アルコール及び二酸化炭素の
    混合物が超臨界状態になる条件下で反応させる請求項1
    記載の方法。
  3. 【請求項3】ピリジン類がピリジン又はピコリンである
    請求項1又は2記載の方法。
  4. 【請求項4】一価のアルコールがメタノール又はエタノ
    ールである請求項1〜3のいずれかに記載の方法。
  5. 【請求項5】一価のアルコールがメタノールである請求
    項4記載の方法。
  6. 【請求項6】金属ハロゲン化物がアルカリ金属のハロゲ
    ン化物である請求項1〜5のいずれかに記載の方法。
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