JP2003523960A - カルボニル化合物と有機金属試薬の反応 - Google Patents
カルボニル化合物と有機金属試薬の反応Info
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Abstract
Description
行うための新規な方法に関する。
によって大きく影響される。この一例は、特許出願DE4411101A1(「
D−(+)−ビオチン中間体を調製するための改良された方法(Improve
d process for the preparation of a D
−(+)−biotin intermediate)」)に記載の反応である
。これは、下記の反応を含む。
1,4−(ジクロロマグネシウム)−ブタンを撹拌した装置に導入する。テトラ
ヒドロフラン中に溶解した(+)−シス−1,3−ジベンジルヘキサヒドロ−1
H−チエノ[3,4d]イミダゾール−2,4−ジオン(1)を、−25℃から
−15℃で、計量しながら供給する。反応によって生成する中間体を引き続いて
二酸化炭素とさらに反応させる。溶媒交換(テトラヒドロフランをキシレンと置
き換える)後、30%硫酸を用いてT>50℃で混合物を脱水する。生成した副
生物を除去するために、次いでpHを制御した抽出を行う。
5〜75%である。このような方法で反応を行う欠点は、様々な副生物がかなり
の量で生成することであり、副生物の生成は非常に長い滞留時間(τは約12時
間)によって著しく促進される。
単純な方法で、カルボニル化合物と有機金属化合物との反応を行うことができる
方法を提供することである。
こと、 c)a)およびb)の溶液を、反応のために、特定の温度に保持したミニ/マイ
クロミキサ内にポンプで送り込み、必要であれば同様にある温度に加熱すること
ができ、所定の滞留時間を設定した、非常に細い管路の形の下流の滞留帯を通す
こと、 d)出てゆく反応混合物を必要であれば下流の反応で引き続き反応させること、
および e)得られた生成物の混合物を検査する ことを特徴とする方法によって達成される。
イクロミキサであり、その中で、所望により、出発原料を180°Tピース内で
混合し、所望により、プレート型の細い管路内で徹底的な混合を行う。
機リチウム化合物の両方である。したがって、1,4−(ジクロロマグネシウム
)−ブタン、3,4,5−トリフルオロ−1−ブロモマグネシウムベンゼンおよ
びn−ブチルリチウムからなる群からの化合物を使用することができる。
ンからなる群から選択される化合物とすることができる。
クロヘキサン−4−オン(4)および(+)−シス−1,3−ジベンジルヘキサ
ヒドロ−1H−チエノ[3,4d]イミダゾール−2,4−ジオンからなる群か
ら選択されるカルボニル化合物との反応に特に有利である。
プロトン性求核溶媒である。適当な溶媒はテトラヒドロフラン、ジエチルエーテ
ル、ジオキサンおよびジブチルエーテルからなる群から選択される。
度で行うことができる。
下流のポンプによって貯蔵タンクまたは撹拌反応器に輸送する。
または加水分解である。
の反応が滞留時間τ<10秒で行われると、これらの反応では著しく高い収率が
得られることを、現在では諸研究が明らかにしている。この研究の過程で、第1
ステップをマイクロ/ミニ反応器内で連続的に行うと特に有利であることが分か
った。用語「マイクロ反応器」は、大きさが1から1000μmのフローチャネ
ルを有するユニットを意味するものである。一方、「ミニ反応器」は、>100
0μmの範囲のフロー断面を意味する。
。同時に、これらの条件下で反応混合物は、ほぼ理想的な条件下にある反応器内
での反応中、所定の温度、すなわち使用される出発原料に応じて−40から、所
望なら、120℃までに確実に一定に保たれる。
転されるミニ/マイクロ反応器内でグリニャール試薬溶液および出発原料チオラ
クトンの溶液を徹底的に混合して行われる。マイクロ反応器を出た後、所望によ
り、非常に細い、温度制御された下流の滞留時間帯を通過した後、得られた前駆
物質を二酸化炭素を用いて適当な下流の反応器でカルボキシル化する。圧力、温
度および質量流量のプロセスパラメータを測定し、様々な点で調節する。
ラメータを精密に設定することができるので、一般に有機金属試薬とカルボニル
化合物の反応に適当である。精密な反応制御の可能性および小さい反応器容積の
使用によって、高い安全レベルがこの方法で実現される。
:テトラヒドロフラ中に溶解したチオラクトン(1)を、下流の滞留時間帯(滞
留時間:τ<10秒)を有するマイクロ反応器またはミニ反応器内で、グリニャ
ール化合物(2)と連続的に反応させる。得られた前駆物質を、炭酸ガスを満た
した撹拌装置内に直接、通す。粗生成物のその後の検査は、DE4411101
A1にも記載されているようなバッチプロセスに相当するものである。分析デー
タ(NMR、TLC)はバッチ反応のものと一致する。
、驚くべきことには、所期生成物の高い収率を実現した。例えば、下記の収率が
得られた(cグリニャール:cチオラクトン=2:1から1.5:1の出発原料
について2l/時間の流量)。
期待することができる。
タティックミニミキサ(図1)を使用した。この場合は、例えば、以下の収率が
実現された。
料を単に混合し、所望なら、同じ直径の細い管路の形をしたそれに続く滞留帯(
図2)を通す、非常に単純化されたミキサでも、いままでよりも著しく高い収率
を実現することができる。
6% 約28〜33℃、出発原料について30kg/時間、内径2mmのTピースで
88.2% 約5〜24℃、出発原料について5〜30kg/時間、内径4mmおよび下流
のスタティックミキサを有するTピースで84%(この単一バッチで多くの実験
パラメータを試験した)。
察することができる。
れた反応混合物をプレート型管路(図3)にも通すと、実験が示しているように
、収率の上昇をさらに実現することができる。
構造を示す。出発原料(1)および(2)は、初めに2基の貯蔵タンクまたは撹
拌タンク(I)および(II)に導入される。プロセスの最適制御を可能にする
ために、様々な点に圧力センサおよび温度センサおよび流量計を設ける。反応器
(III)の上流の出発原料管路中に予熱帯を一体化することはさらに賢明であ
る。さらに複数の反応器を直列に接続することも可能であり、これにより、多段
階反応を行わせることもできる。図4のモデルプラントでは、出発原料を貯蔵タ
ンク(I)および(II)から反応器(III)中へ輸送するために、これらの
間にポンプが設けられている。スタティックミニ/マイクロ反応器から出た後、
反応混合物を下流の貯蔵タンクまたは撹拌タンク(IV)に入れ、ここで、この
後の反応、例えばCO2との反応などが行われる。
ンプを設けるように、適切なプラントを建設することもできる。
行った。
容器の役割も果たした。チオラクトン溶液に用いた貯蔵容器は、撹拌機付きのフ
ラスコであった。チオラクトン溶液に用いた貯蔵容器は、撹拌機付きのフラスコ
であった。標準的な撹拌装置を、グリニャール付加生成物用、およびこれとCO 2 とのさらなる反応のための収集容器として用いた。装置内の温度を記録するた
めに、Pt100温度センサを用いた。溶媒(溶媒≡S)の貯蔵容器として鋼製
タンクを用いた。
、逆止弁を経由してミニ/マイクロ反応器中へ輸送された。チオールアセトン溶
液の温度は、熱交換器を利用して制御した。
案し、必要に応じて管路を液体媒体およびガス媒体のいずれでも洗浄できるよう
にした。例えば、この方法で、不活性ガスまたは溶媒での洗浄、または不可欠な
圧力均一化が可能である。
応ユニットからの出口が上記の撹拌装置へ通じるようにした。反応器の下流に位
置する3方ストップコックが、サンプリングの手段を提供した。
ットを接続した。
用いて、記載のように本方法を実行することができる。装置の構造は、行われる
特定の反応に適合するように必要に応じて変えることができる。
ムの細片(99%)2.87kg(116.9モル)を添加し、窒素を用いて装
置を再度、不活性にした。次いで細片の上にTHF4.2kgを添加し、ジャケ
ット温度を70℃に設定し、THF38.8kgに1,4−ジクロロブタン(>
99%)7.5kg(59.1モル)を溶かした溶液4.0kgを加えた。1,
4−(ジクロロマグネシウム)−ブタン約50mlを加えて反応を開始した。そ
の後、ジャケット温度を60℃に下げた。出発時の量が反応し尽くしたら、1,
4−ジクロロブタンのTHF溶液の残りを、反応混合物が常に還流しているよう
な速度で2時間40分かけて加えた(撹拌機のスイッチは10分後にオンにした
)。混合物をさらに90分間還流し(ジャケット温度80℃)、次いで徐々に3
0℃に冷却した。さらにTHF55.9kgで溶液を希釈した。次いで内温を2
8から32℃に一定に保った。グリニャール溶液(c=0.5モル/l)110
kgが得られた。
)11.2kg(33.0モル)を溶解した。溶液101kg(c=0.30モ
ル/l)を得た。装置は、窒素下に保った。
た。65のTHFを添加した後、撹拌装置を脱気し、二酸化炭素を満たした。8
00lの撹拌装置、混合ユニットおよびチオラクトンの予備冷却帯用の熱交換器
をブラインで冷却した(約−14から−12℃まで)。
、容積2.5l ・ステンレス鋼ドラム、耐圧、100l ・6mm鋼管製熱交換器、長さ3mのコイル ・6mmおよび100mm鋼管 ・スウェジロックコネクタ、ストップコックおよびホース 測定および制御システムとしては、800l撹拌装置の標準センサに追加して
、以下のセンサを用いた。 −混合ユニット全体の下流の温度測定 −混合ユニットの下流およびチオラクトン用予備冷却器の上流のブラインの温度
測定 のために、 =>Pt100センサ、6mm鋼ケーシング、Cowie AG(スイス) =>Pt100センサ、6mmテフロン(登録商標)ケーシング、Cowie
AG(スイス) を使用し、 −フィルタ上流のギヤポンプ下流の圧力測定2箇所 −グリニャール管路内のミキサ上流の圧力測定 の圧力測定のために、 =>P41圧力測定変換器[鋼メンブラン、M20×1.5、絶対圧力0〜10
バール、PMH(Prozeβ−und Maschinen−Automat
ion GmbH(Philips、D)] を使用した。
および記録計)、Danfoss Antriebs−und Regelte
chnik GmbH グリニャールの流量を30kg/時間に設定し(3kgは、チオラクトンと反
応させずに800l撹拌装置にポンプで送った)、チオラクトン流量は係数(密
度差)を用いて調整した。この運転設定値(30kg/時間)は、すべてのグリ
ニャール溶液を使い果たすまで保持した。CO2流量は、約25l/時間に設定
する必要があった。
ャール溶液約110kgを使い果たした後、冷却をオフにして、引き続きCO2
をさらに30分間装置に通した。得られた懸濁液を一晩中、撹拌した。
残留物が非常に粘稠になるまでTHFを留去した。キシレン30lを加え、さら
にTHFを除去した。さらにキシレン30lを加えた後、撹拌しながら30%H 2 SO466kgを徐々に加えた。その間に混合物はT=67℃に暖められた。混
合物を、内温62〜70℃でさらに120分間、最高の撹拌速度で撹拌し、その
後ジャケット温度を50℃に下げた。所望の温度に到達したときに、撹拌機をオ
フにした。約65℃で水相を分離し、有機相を30℃に冷却した。1N NaO
H約45lを添加して、激しく撹拌しながらpHをpH=9.37に設定した。
撹拌機をオフにし、1時間後に相は分離した(キシレン1)。水相を装置に戻し
、キシレン60lを加えた。25%塩酸約4lを用いてpH=6.81に設定し
、相が分離し(約30分)、キシレン中に生成物を得た(キシレン2)。
た。得られた質量から総収率を求めた。 キシレン1:2.07kg(副生物) キシレン2:12.14kg(主生成物、収率88.2%) この実験を行っている間、ミキサ出口の温度は、約2時間は31〜33℃、残
りの時間は約28〜29℃であった。システム全体で、約1バールの圧力上昇が
観察された。グリニャール溶液の温度は30℃に設定した。グリニャールポンプ
の制御挙動は、約10単位上昇した。実験の終わりで、システムの最高圧力は約
4.5バールであった。
所期化合物(3)の還元生成物ならびにウレイドチオールであることが分かった
。
チルシクロヘキシル)−1−シクロヘキセン−1−イル]−1−トリフルオロメ
トキシベンゼン(CCP−5−OCF3−エニル)(5)を調製することができ
る。使用した出発原料は、4−ブロモトリフルオロメトキシベンゼン(3)およ
び4−(4−ペンチルシクロヘキシル)シクロヘキサン−4−オン(4)であっ
た。引き続き加水分解を行って、所期の生成物(5)が得られる。
で、3,4,5−トリフルオロ−1−ブロモマグネシウムベンゼンと反応させる
ことができる。この場合も、滞留時間を、数時間から10秒未満に短縮すること
ができる。上記の反応とは違って、圧力および温度を上げることによって、収率
および、したがって、生成物の品質を最適化することができる。しかし、グリニ
ャール化合物は著しい発熱反応において100℃を超えると分解しやすいこと、
およびTHFの沸点は65℃であることにも注意が必要である。しかし、マイク
ロミキサ本来の安全性によって、それでもこの方法をさらに高い温度で行うこと
ができる。したがって、本発明によって、他の方法では不可能なやり方で反応を
行うことが可能になる。
す図である。
されたTピース(III)内で、出発原料(1)および(2)を混合する、単純
化ミキサ。管路の内径は、内側2mmおよび冷却ジャケット外側4mmである。
(5)を有するスタティックミキサに反応混合物を通す、Tピース(III)内
の管路内径が4mmの図2に類似のスタティックミキサ。
II) 反応器(III) 反応混合物用の貯蔵タンクまたは撹拌タンク(IV) ポンプP1およびP2
mおよび100mm鋼管;Swadgelokコネクタ、ストップコックおよび
ホース。
Claims (11)
- 【請求項1】 カルボニル化合物と有機金属試薬の反応を実施する方法であ
って、 a)有機金属試薬を初めに溶媒中に導入し、特定の温度に加熱すること、 b)カルボニル化合物を初めに適当な溶媒中に別に導入し、特定の温度に加熱す
ること、 c)a)およびb)の溶液を、反応のため、にある一定の温度に保持したミニ/
マイクロミキサ内にポンプで送り込み、必要であれば同様に特定の温度に加熱す
ることができ、所定の滞留時間を設定した、非常に細い管路の形の下流の滞留帯
を通すこと、 d)出てゆく反応混合物を必要であれば下流の反応で引き続き反応させること、
および e)得られた生成物の混合物を検査すること を特徴とする方法。 - 【請求項2】 使用する温度制御されたミニ/マイクロ反応器がプレート形
マイクロミキサであり、その中で、所望により、出発原料を180°Tピース内
で混合させ、所望により、プレート型の細い管路内で徹底的な混合を行うことを
特徴とする、請求項1に記載の方法。 - 【請求項3】 使用する有機金属試薬がグリニャール試薬または有機リチウ
ム化合物であることを特徴とする、請求項に記載の方法。 - 【請求項4】 使用する有機金属試薬が1,4−ジクロロマグネシウムブタ
ン、3,4,5−トリフルオロ−1−ブロモマグネシウムベンゼンおよびn−ブ
チルリチウムからなる群から選択される化合物であることを特徴とする、請求項
1ないし3のいずれかに記載の方法。 - 【請求項5】 使用するカルボニル化合物が脂肪族ケトン、脂環式ケトンお
よび複素環ケトンからなる群から選択される化合物であることを特徴とする、請
求項1に記載の方法。 - 【請求項6】 使用するカルボニル化合物が4−(4−ペンチルシクロヘキ
シル)シクロヘキサン−4−オン(4)および(+)−シス−1,3−ジベンジ
ル−ヘキサヒドロ−1H−チエノ[3,4d]イミダゾール−2,4−ジオンか
らなる群から選択される化合物であることを特徴とする、請求項1または5のい
ずれかに記載の方法。 - 【請求項7】 使用する溶媒が非プロトン性求核溶媒であることを特徴とす
る、請求項1ないし6のいずれかに記載の方法。 - 【請求項8】 使用する溶媒がテトラヒドロフラン、ジエチルエーテル、ジ
オキサンおよびジブチルエーテルからなる群から選択される溶媒であることを特
徴とする、請求項7に記載の方法。 - 【請求項9】 −40℃と+120℃の間、好ましくは60℃までの一定温
度で反応を行うことを特徴とする、請求項1ないし8のいずれかに記載の方法。 - 【請求項10】 ミニ/マイクロミキサを出てゆく反応混合物を下流のポン
プによって貯蔵タンクまたは撹拌反応器またはミニ/マイクロ反応器に輸送する
ことを特徴とする、請求項1または2に記載の方法。 - 【請求項11】 行われる下流の反応が二酸化炭素との反応または加水分解
であることを特徴とする、請求項1ないし9のいずれかに記載の方法。
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