JP2003532628A

JP2003532628A - シアノ酢酸エステルの製造方法

Info

Publication number: JP2003532628A
Application number: JP2001519662A
Authority: JP
Inventors: パウルハンセルマン，; ヒルデブラント，シュテファン
Original assignee: ロンザア−ゲ−
Priority date: 1999-08-30
Filing date: 2000-08-29
Publication date: 2003-11-05
Also published as: ES2219396T3; CN1377339A; AU7511400A; ATE264296T1; EP1208081B1; EP1208081A1; CN1183103C; WO2001016092A1

Abstract

(57)【要約】本発明は、下記の一般式（Ｉ）のシアノ酢酸エステルを製造する方法に関する。（式中、Ｒは、場合によって置換されている、直鎖の、または分岐鎖のＣ_１-８アルキル基またはアリール−Ｃ_１-４アルキル基である。）この方法においては、一般式（II）のアルコキシプロピオニトリルを、（式中、Ｒは上記した意味を有する。）鉛または遷移金属の１種をベースとする触媒の存在下に、酸素または酸素生成反応剤を用いて酸化して、所望の生成物を得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】

本発明は、アルコキシプロピオニトリルから出発して、一般式（Ｉ）のシアノ
酢酸エステルを製造する方法に関する。

【化３】

【０００２】残基Ｒは、この明細書では、場合によって置換されている、直鎖の、または分
岐鎖のＣ_１-８アルキル基またはアリール−Ｃ_１-４アルキル基と解すべきである
。非置換のＣ_１-８アルキル基は、たとえば、メチル、エチル、プロピル、イソ
プロピル、ブチル、イソブチル、tert-ブチル、ペンチル、ヘキシル、２−エチ
ルブチル、ヘプチル、オクチル、または２−エチルヘキシルである。２−エトキ
シエチルまたは２−メトキシエチルは、たとえば、置換Ｃ_１-８アルキル基とし
て使用できるであろう。アリール−Ｃ_１-４アルキル基は、たとえば、ベンジル
、１−フェニルエチルおよび２−フェニルエチルである。

【０００３】

【従来の技術】

一般式（Ｉ）のシアノ酢酸エステルは、有機化合物たとえば薬理学的に活性な
物質を合成するための重要な中間体である。

【０００４】アルキル−β−シアノエチルエステル（アルコキシプロピオニトリル）を、白
金または酸化鉛を陽極として、硫酸中で電気化学的に酸化することは知られてい
る（B. Wermeckes, F. Beck, Elektrochim. Acta, 1985, 30, 1491）。この反応
において主として得られる生成物は、所望のエステルではなく、シアノ酢酸と、
アルキル基に対応するカルボン酸、たとえば蟻酸または酢酸のようなカルボン酸
とである。

【０００５】ＷＯ９２／０１２９６には、部分的に酸化されたプロピオニトリル（たとえば
シアノアセトアルデヒドまたはそのアセタール）の、酸素またはその他の酸化剤
による、塩化鉄または塩化パラジウムのような触媒を使用した部分酸化により、
シアノ酢酸が最初に生成し、それがつぎに、適当なアルコールとの、酸触媒によ
るエステル化によって、シアノ酢酸エステルに転化することが記述されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】

本発明の目的は、所望のシアノ酢酸エステルが直接生成するような、シアノ酢
酸エステルの製造方法を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

上記の目的は、本発明に従って、請求項１に記載の方法により達成される。

【０００８】驚くべきことに、一般式（II）のアルコキシプロピオニトリルが、

【化４】（式中、Ｒは上記した意味を有する。）酸素または酸素生成剤を使用して、鉛または遷移金属の１種をベースとする触媒
の存在下に酸化されると、一般式（Ｉ）のシアノ酢酸エステルが直接生成するこ
とがわかった。

【０００９】

【発明の実施形態】

基Ｒが意味するところによって、また製造すべきエステルの種類に従って、使
用可能な出発物質は、たとえば３−メトキシプロピオニトリル、３−エトキシプ
ロピオニトリル、３−プロポキシプロピオニトリル、３−ブトキシプロピオニト
リルおよび３−ベンジロキシプロピオニトリルである。これらの出発物質は、市
場で入手可能であるし、また、既知の合成法によっても（たとえば、B. Wermeck
es, F. Beck, Elektrochim. Acta, 1985, 30, 1491参照）、たとえば対応するア
ルコールをアクリロニトリルに転化することにより、製造することができる。

【００１０】使用できる酸素生成反応剤は、たとえば、過酸化水素である。

【００１１】「遷移金属」は、以下、つぎのように理解すべきである。すなわち、とりわけ
白金、パラジウム、ルテニウム、ロジウム、レニウム、スカンジウム、チタン、
バナジウム、クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、銅、亜鉛、ジルコニ
ウム、ニオブ、モリブデン、オスミウム、銀、カドミウム、タンタル、タングス
テンまたは水銀である。

【００１２】酸化には、コバルト触媒、たとえば酢酸コバルト・四水塩またはコバルトアセ
チルアセトネートが、とくに好ましく使用される。

【００１３】最も好ましく使用されるコバルト触媒は、酢酸コバルト・四水塩である。

【００１４】遷移金属は、アルコキシプロピオニトリル（II）基準で、好ましくは０．０１
〜１０モル％の量、より好ましくは０．０１〜３モル％の量を使用する。

【００１５】酸化反応は、５０〜２５０℃の温度において好都合に、好ましくは１００から
２００℃の温度において、実施することができる。

【００１６】通常、この酸化は、加圧下、たとえば５ないし１５気圧のもとに実施する。

【００１７】酸化は、溶媒なしで行なってもよいし、無機または有機の溶媒の中で行なって
もよい。使用できる有機溶媒は、たとえば、アセトニトリル、酢酸、トルエン、
酢酸エチル、アセトンまたはテトラヒドロフラン、またはメタノール、エタノー
ル、プロパノールまたはブタノールのようなアルコールである。使用できる無機
の溶媒は、たとえば水である。アセトニトリルのような有機溶媒が、好ましく使
用される。

【００１８】酸化反応は、ラジカル誘起剤、たとえばＮ−ヒドロキシフタルイミド、Ｎ−ヒ
ドロキシサクシンイミドまたはＮ−ヒドロキシマレイミドの存在下に、好都合に
実施することができる。

【００１９】

【実施例】

以下の限定的でない実施例は、本発明の製造方法の実施態様を説明するもので
ある。

【００２０】［実施例１（Ｎｏ．１〜４）］メチルシアノアセテート１．１９気圧の酸素を、３．０ｇ（０．０３５mol）の３−メトキシプロピ
オニトリル（フルカ社製）、０．５ｇ（３．０mmol）のＮＨＰＩ（Ｎ−ヒドロキ
シフタルイミド）および５７mg（０．２３mmol）のＣｏ(ＣＨ_３ＣＯＯ)_２・４Ｈ_２Ｏの、５０mlの酢酸中の溶液に、オートクレーブ内で注入した。混合物を１５
０℃で５時間撹拌した。オートクレーブ内の圧力を開放し、反応混合物をガスク
ロマトグラフィーにより分析した。出発物質／生成物の比を、それぞれのピーク
面積の比較により決定した。使用した装置は、ＨＰ５８９０ガスクロマトグラフ
ィーであって、ＷＬＤ検出器と「パーマボンド（Permabond、登録商標）」カー
ボワックスカラムをそなえたものである。３−メトキシプロピオニトリル／メチ
ルシアノアセテートの比は、１１：１であった。

【００２１】１．２９気圧の酸素を、３．０ｇ（０．０３５mol）の３−メトキシプロピ
オニトリル、１．０ｇ（６．１３mmol）のＮＨＰＩおよび１１２mg（０．４５mm
ol）のＣｏ(ＣＨ_３ＣＯＯ)_２・４Ｈ_２Ｏの、３０ｇのアセトニトリル中の溶液に
注入した。混合物を、１９０℃で７時間撹拌した。オートクレーブ内の圧力を開
放し、反応混合物を、実施例１．１で使用したガスクロマトグラフィーにより分
析した。３−メトキシプロピオニトリル／メチルシアノアセテートの比は、２：
１であった。つづいて、反応生成物をつぎのように処理した：回転蒸発器でアセ
トニトリルを留去し、残留物を５０mlのジエチルエーテルにとり、混合物を濾過
した。濾液をＨ_２Ｏ（５０ml）で洗浄し、回転蒸発器で溶媒を追い出し、残留物
をフラッシュカラムクロマトグラフィー（ヘキサン／酢酸エチル＝３：１）で精
製した。出発物質を完全に分離することは不可能であった。^１Ｈ-ＮＭＲ（ＣＤＣｌ_３，３００ＭＨｚ）δ：３．８１（ｓ、３Ｈ）；３．５（ｓ、２Ｈ）。

【００２２】１．３９気圧の酸素を、１．０ｇ（６．１３mmol）のＮＨＰＩおよび１００
mg（０．４０mmol）のＣｏ(ＣＨ_３ＣＯＯ)_２・４Ｈ_２Ｏの、２０．０ｇ（０．２
３mol）の３−メトキシプロピオニトリル中の溶液に注入した。混合物を１３０
℃で３時間撹拌したのち、オートクレーブ内の圧力を開放した。実施例１．１で
使用したＧＣによれば、９：１（出発物質／メチルシアノアセテート）の比が得
られた。

【００２３】１．４９気圧の酸素を、６．０ｇ（０．０７mol）の３−メトキシプロピオ
ニトリル、２．５ｇ（０．０１５mol）のＮＨＰＩ、および０．５ｇ（２mmol）
のＣｏ(ＣＨ_３ＣＯＯ)_２・４Ｈ_２Ｏの、３０ｇのアセトニトリル中の溶液に注入
した。混合物を１８０℃で５．５時間撹拌した。オートクレーブ内の圧力を開放
して、実施例１．１で使用したガスクロマトグラフィーで分析した。出発物質／
メチルシアノアセテートの比として、５：１が得られた。

【００２４】［実施例２（Ｎｏ．５）］エチルシアノアセテート９気圧の酸素を、３．０ｇ（０．０３０mol）の３−エトキシプロピオニトリ
ル、１．０ｇ（６．１３mmol）のＮＨＰＩ、および１１６mg（０．４７mmol）の
Ｃｏ(ＣＨ_３ＣＯＯ)_２・４Ｈ_２Ｏを、３０ｇのアセトニトリル中に溶解した溶液
に注入した。混合物を１９０℃で７時間撹拌した。オートクレーブ内の圧力を開
放して、実施例１．１で使用したガスクロマトグラフィーで分析した。出発物質
／エチルシアノアセテートの比として、３：１が得られた。

【００２５】各実施例の結果を、表１にまとめて示す。

【００２６】表１略号Ｍｅ＝メチルＥｔ＝エチルＮＨＰＩ＝Ｎ−ヒドロキシフタルイミド

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＢＺ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ，ＤＺ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＭＺ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷＦターム(参考） 4H006 AA02 AC48 BA11 BA20 BA32 BA60 BB14 BB21 BC10 BC11 BE30 BE32 QN30 4H039 CA66 CC30

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】下記の一般式（Ｉ）のシアノ酢酸エステルを製造する方法で
あって、【化１】（式中、Ｒは、場合によって置換されている、直鎖の、または分岐鎖のＣ_１-８
アルキル基またはアリール−Ｃ_１-４アルキル基である。）一般式（II）のアルコキシプロピオニトリルを、【化２】（式中、Ｒは上記した意味を有する。）酸素または酸素生成反応剤を用いて、鉛または遷移金属の１種をベースとする触
媒の存在下に酸化して、所望の生成物を得ることを特徴とする製造方法。
【請求項２】使用する遷移金属触媒がコバルト触媒である請求項１の製造
方法。
【請求項３】使用するコバルト触媒が、酢酸コバルト（II）・四水塩であ
る請求項２の製造方法。
【請求項４】遷移金属触媒を、アルコキシプロピオニトリル（II）基準で
０．０１〜１０モル％の量使用する請求項１ないし３のいずれかの製造方法。
【請求項５】反応を、５０〜２５０℃の温度において実施する請求項１な
いし４のいずれかの製造方法。
【請求項６】反応を、有機溶媒中で実施する請求項１ないし５のいずれか
の製造方法。