JP2004501894A

JP2004501894A - ２，２−ジメチル−５−（４−クロロベンジル）シクロペンタノンの製造方法およびそのための有用な中間体

Info

Publication number: JP2004501894A
Application number: JP2002505356A
Authority: JP
Inventors: ウォン，ジョージ，エス．，ケイ．
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 2000-06-12
Filing date: 2001-06-11
Publication date: 2004-01-22
Also published as: EP1289938B1; WO2002000608A2; DE60103274T2; HUP0302818A2; US6344580B1; IL152836A0; DK1289938T3; BR0111586A; DE60103274D1; ATE266629T1; HUP0302818A3; AU2001275678A1; US20020013489A1; KR20030029055A; EP1289938A2; WO2002000608A3; ES2220785T3

Abstract

イソブチロニトリルを無極性溶媒中で第１塩基の存在下に１−ブロモ−３−クロロプロパンと反応させて、５−クロロ−２，２−ジメチルペンタンニトリルを得；この５−クロロ−２，２−ジメチルペンタンニトリルを相間移動触媒の存在下でシアン化物送達試薬により処理して、２，２−ジメチルアジポニトリルを得；この２，２−ジメチルアジポニトリルを無極性溶媒中で第２塩基の存在下に環化して、３，３−ジメチル−２−アミノ−１−シアノシクロペンテンを得；この３，３−ジメチル−２−アミノ−１−シアノシクロペンテンを酸の存在下で加水分解して、５−シアノ−２，２−ジメチルシクロペンタノンを得；この５−シアノ−２，２−ジメチルシクロペンタノンを極性非プロトン性溶媒中で第３塩基の存在下に塩化４−クロロベンジルにより処理して、５−（４−クロロベンジル）−５−シアノ−２，２−ジメチルシクロペンタノンを得；この５−（４−クロロベンジル）−５−シアノ−２，２−ジメチルシクロペンタノンを酸の存在下で加水分解して、目的の５−（４−クロロベンジル）−２，２−ジメチルシクロペンタノンを得ることによる、５−（４−クロロベンジル）−２，２−ジメチル−シクロペンタノン（Ｉ）の製造方法、ならびに、化合物５−（４−クロロベンジル）−５−シアノ−２，２−ジメチルシクロペンタノンを提供する。

Description

【０００１】
（発明の背景）
抗真菌薬メトコナゾールを製造する際の重要な中間体である２，２−ジメチル−５−（４−クロロベンジル）シクロペンタノンの製造方法は、米国特許第５，０２８，２５４号および同第４，９３８，７９２号に記載されている。メトコナゾールは、多くの重要な農作物に害を与える植物病原性真菌が原因となる様々な葉の病気を防除するのに非常に有効である。メトコナゾールを製造するための別の有効な方法は、この有用な殺真菌薬の利用能の増加に貢献するものである。上記のような方法が知られているとは言え、これらの方法は、中間体である２，２−ジメチル−５−（４−クロロベンジル）シクロペンタノンの製造のために極めて低い温度条件を必要とするものである。
【０００２】
したがって、２，２−ジメチル−５−（４−クロロベンジル）シクロペンタノンを製造するための、より効率的で、環境にやさしい、改良された新規方法に関する研究が続けられている。
【０００３】
本発明の目的は、２，２−ジメチル−５−（４−クロロベンジル）シクロペンタノンを製造するための改良方法を提供することである。
【０００４】
本発明のさらなる目的は、メトコナゾールの改良された製法にとって有用な化合物である５−（４−クロロベンジル）−５−シアノ−２，２−ジメチルシクロペンタノンを提供することである。
【０００５】
（発明の概要）
２，２−ジメチル−５−（４−クロロベンジル）シクロペンタノン（Ｉ）
【化１】

の製造方法を提供し、この方法は、次の工程：
ａ）イソブチロニトリルを、無極性溶媒中で第１塩基の存在下に約１５〜６５℃の温度で、１−ブロモ−３−クロロプロパンと反応させることにより、５−クロロ−２，２−ジメチルペンタンニトリルを得ること、
ｂ）前記５−クロロ−２，２−ジメチルペンタンニトリルを、相間移動触媒の存在下に、シアン化物送達試薬で処理することにより、２，２−ジメチルアジポニトリルを形成させること、
ｃ）前記２，２−ジメチルアジポニトリルを無極性溶媒中で第２塩基の存在下に環化することにより、３，３−ジメチル−２−アミノ−１−シアノシクロペンテンを得ること、
ｄ）前記３，３−ジメチル−２−アミノ−１−シアノシクロペンテンを酸で加水分解することにより、５−シアノ−２，２−ジメチルシクロペンタノンを得ること、
ｅ）前記５−シアノ−２，２−ジメチルシクロペンタノンを、極性非プロトン性溶媒中で第３塩基の存在下に、塩化４−クロロベンジルで処理することにより、５−（４−クロロベンジル）−５−シアノ−２，２−ジメチルシクロペンタノンを形成させること、
ｆ）前記５−（４−クロロベンジル）−５−シアノ−２，２−ジメチルシクロペンタノンを酸の存在下で加水分解することにより、目的化合物の５−（４−クロロベンジル）−２，２−ジメチルシクロペンタノンを得ること、
を含んでなる。
【０００６】
本発明はさらに、化合物５−（４−クロロベンジル）−５−シアノ−２，２−ジメチルシクロペンタノンを提供する。
【０００７】
（詳細な説明）
以前に記載された、イソブチロニトリルの１−ブロモ−３−クロロプロパンによるアルキル化条件は、極性溶媒と−７８℃の反応温度を使用する必要がある（Ｓ．Ｓ．Ｋｕｌｐ，Ｖ．Ｂ．ＦｉｓｈおよびＮ．Ｒ．Ｅａｓｔｏｎ，Ｃａｎ．Ｊ．Ｃｈｅｍ．，１９６５，４３，２５１２；Ｍ．Ｎ．Ｒｏｍａｎｅｌｌｉ，Ｆ．Ｇａｕｌｔｉｅｒｅ，Ｒ．ＭａｎｎｈｏｌｄおよびＡ．Ｃｈｉａｒｉｎｉ，Ｆａｒｍａｃｏ，１９８９，４４，４４９）。この温度要件は大規模製造において容易には達成されない。驚いたことに、今回、イソブチロニトリルのアルキル化を、無極性溶媒中でリチウムビス（トリメチルシリル）アミドまたはリチウムジメチルアミドのような塩基の存在下に行なうと、６５℃までの温度で実施したとき高収率で進行し、それゆえ、より効率的かつ有効な製造方法が可能である、ことを見出した。
【０００８】
有利には、本発明は、抗真菌薬メトコナゾールを製造する際の重要な中間体である５−（４−クロロベンジル）−２，２−ジメチルシクロペンタノンの有効かつ実用的な製造方法を提供する。
【０００９】
本発明の方法によれば、イソブチロニトリル（ＩＩＩ）を、無極性溶媒中で第１塩基の存在下に、少なくとも１モル当量の１−ブロモ−３−クロロプロパンでアルキル化して、５−クロロ−２，２−ジメチルペンタンニトリル（ＩＶ）を得る。次に、この５−クロロ−２，２−ジメチルペンタンニトリル（ＩＶ）を相間移動触媒（Ｐｔｃ）の存在下でシアン化物送達試薬により処理して、２，２−ジメチルアジポニトリル（Ｖ）を得る。この２，２−ジメチルアジポニトリル（Ｖ）を無極性溶媒中で第２塩基の存在下に環化して、３，３−ジメチル−２−アミノ−１−シアノシクロペンテンを得る。有利には、このようにして形成された３，３−ジメチル−２−アミノ−１−シアノシクロペンテン（ＶＩ）を、単離または精製することなく、酸による加水分解にかけて、５−シアノ−２，２−ジメチルシクロペンタノン（ＶＩＩ）を形成させる。次に、このシクロペンタノン（ＶＩＩ）を極性非プロトン性溶媒中で第３塩基の存在下に塩化４−クロロベンジルによりアルキル化して、中間体５−（４−クロロベンジル）−５−シアノ−２，２−ジメチルシクロペンタノン（ＩＩ）を得る。最後に、このペンタノン（ＩＩ）を酸で加水分解して、５−（４−クロロベンジル）−２，２−ジメチルシクロペンタノン（Ｉ）を得る。上記方法をフローダイヤグラムＩに示す。
【００１０】
【化２】

【００１１】
本発明の方法で用いるのに適した無極性溶媒は、本質的に水を含まない溶媒であり、例えば、芳香族炭化水素（例：トルエン、ベンゼン、キシレン、ナフタレンなど、好ましくはトルエン）、ハロゲン化芳香族炭化水素（例：クロロベンゼン、ジクロロベンゼンなど）、炭化水素（例：ペンタン、ヘキサンなど）、ハロゲン化炭化水素（例：クロロホルム、塩化メチレン、ジクロロエタンなど）、または、慣用の、好ましくは水不混和性の、無極性有機溶媒である。
【００１２】
本発明の方法で用いるのに適した好ましい無極性溶媒は、炭化水素および芳香族炭化水素であり、例えば、ヘキサン、ヘプタン、トルエン、エチルベンゼンなどである。
【００１３】
本発明の方法で用いるのに適した極性非プロトン性溶媒は、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、テトラヒドロフラン、ジエチルエーテルなどである。
【００１４】
本発明の方法で用いるのに適した好ましい極性非プロトン性溶媒は、ジメチルホルムアミドとジメチルスルホキシドである。
【００１５】
本発明の方法で第１塩基として用いるのに適した塩基は、アルカリ金属アミド、例えばリチウムアミド、リチウムジメチルアミド、ナトリウムビス（トリメチルシリル）アミド、マグネシウムクロロジエチルアミド（Ｅｔ_２ＮＭｇＣｌ）、好ましくはリチウムビス（トリメチルシリル）アミドまたはリチウムアミドである。
【００１６】
本発明の方法で第２塩基として用いるのに適した塩基は、アルカリ金属アルコキシド、例えばナトリウムまたはカリウムＣ_１−Ｃ_４アルコキシド、好ましくはナトリウムｔ−ブトキシドである。
【００１７】
本発明の方法で第３塩基として用いるのに適した塩基は、アルカリ金属水素化物、例えばナトリウム、カリウムまたはリチウムの水素化物、好ましくは水素化ナトリウムである。
【００１８】
塩基は触媒量から過剰量までの量、例えば、１０モル％から４．０モル過剰の量で存在させることができる。
【００１９】
本発明の方法で用いるのに適した酸としては、強鉱酸、例えば塩酸、臭化水素酸または硫酸があり、好ましくは硫酸である。
【００２０】
「触媒作用」という用語は、塩基が全反応を通じて未変化のままであり、該塩基の存在によって反応速度が高まることを意味する。相間移動触媒とは、有機−水の２相系の界面を越えて反応体が移動するのを促進することによって、このような系における反応速度を高める化合物のことである。
【００２１】
本発明の方法で用いるのに適した相間移動触媒は、硫酸水素テトラブチルアンモニウム、臭化テトラブチルアンモニウム、塩化ベンジルトリエチルアンモニウムなどであり、硫酸水素テトラブチルアンモニウムが好ましいものである。
【００２２】
実施にあたっては、イソブチロニトリル（ＩＩＩ）を、無極性溶媒、好ましくは炭化水素、より好ましくはヘキサン中で、第１塩基、好ましくはアルカリ金属アミド、より好ましくはリチウムビス（トリメチルシリル）アミドまたはリチウムジメチルアミドの存在下に、少なくとも１モル当量の１−ブロモ−３−クロロプロパンでアルキル化して、５−クロロ−２，２−ジメチルペンタンニトリル（ＩＶ）を得る。次に、この５−クロロ−２，２−ジメチルペンタンニトリル（ＩＶ）を、相間移動触媒、好ましくは硫酸水素テトラブチルアンモニウムの存在下で、シアン化物送達試薬、好ましくはアルカリ金属シアン化物、より好ましくはシアン化ナトリウムにより処理して、２，２−ジメチルアジポニトリル（Ｖ）を得る。この２，２−ジメチルアジポニトリル（Ｖ）を、無極性溶媒、好ましくは芳香族炭化水素、より好ましくはトルエン中で、第２塩基、好ましくはアルカリ金属アルコキシド、より好ましくはナトリウムｔ−ブトキシドの存在下に、環化する。このようにして形成された３，３−ジメチル−２−アミノ−１−シアノシクロペンテン（ＶＩ）を、有利には、単離または精製することなく、酸による加水分解、好ましくは強鉱酸、より好ましくは硫酸による加水分解にかけて、５−シアノ−２，２−ジメチルシクロペンタノン（ＶＩＩ）を形成させる。次に、このシクロペンタノン（ＶＩＩ）を、極性非プロトン性溶媒、好ましくはＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミド中で、第３塩基、好ましくはアルカリ金属水素化物、より好ましくは水素化ナトリウムの存在下に、塩化４−クロロベンジルによりアルキル化して、中間化合物５−（４−クロロベンジル）−５−シアノ−２，２−ジメチルシクロペンタノン（ＩＩ）を得る。この化合物を酸、好ましくは強鉱酸、より好ましくは硫酸で加水分解して、目的生成物５−（４−クロロベンジル）−２，２−ジメチルシクロペンタノン（Ｉ）を得る。
【００２３】
本発明の明確な理解を促すことを目的として、以下に実施例を記載する。これらの実施例は単なる例示であって、いかなる場合も本発明の範囲ならびに基礎となる原理を制限するものとして解釈されるべきでない。
【００２４】
（実施例）
実施例１
５−クロロ−２，２−ジメチルペンタンニトリルの製造
【化３】

ａ）リチウムビス（トリメチルシリルアミド）法
ヘキサン中のリチウムビス（トリメチルシリルアミド）（２００ｍｌ，０．２０モル）の１Ｍ溶液を攪拌し、この溶液にイソブチロニトリル（１３．８ｇ，０．２０モル）と１−ブロモ−３−クロロプロパン（３４．５ｇ，０．２２モル）を順次添加し、６９℃で２時間攪拌してから水で反応を停止させた。相を分離し、有機相を真空濃縮すると、油状の表題生成物が３８．９ｇ（純度６４％、収率８５．７％）得られ、これをガスクロマトグラフィーにより確認した。
【００２５】
ｂ）リチウムジメチルアミド法
ヘキサン中のリチウムジメチルアミド（７．３ｇ，０．１４３モル）の懸濁液にイソブチロニトリル（９．９ｇ，０．１４３モル）を滴下した。得られたアニオン溶液をヘキサン中の１−ブロモ−３−クロロプロパン（２４．８ｇ，０．１６モル）の溶液に５〜１０℃で添加し、室温へと温め、水で反応を停止させた。相を分離し、有機相を真空濃縮すると、黄色の油状物として表題生成物が１９．０ｇ（純度８０％、収率９０．９％）得られ、これをガスクロマトグラフィーにより確認した。
【００２６】
実施例２
２，２−ジメチルアジポニトリルの製造
【化４】

水中の５−クロロ−２，２−ジメチルペンタンニトリル（１４５．６ｇ，１モル）とシアン化ナトリウム（９８．０ｇ，２モル）と硫酸水素テトラブチルアンモニウム（１０．２ｇ，０．０３モル）の混合物を１００℃で２時間攪拌し、室温まで冷却して、酢酸エチルで抽出した。抽出物を合わせ、水で洗浄し、真空濃縮して褐色の油状物を得た。この油状物を蒸留（０．２トル、９０℃）すると、無色の油状物として表題生成物が１２３．７ｇ（純度９４．９％、収率９１％）得られ、これをガスクロマトグラフィーにより確認した。
【００２７】
実施例３
５−シアノ−２，２−ジメチルシクロペンタノンの製造
【化５】

トルエン中のカリウムｔ−ブトキシド（６０．２ｇ，０．５４モル）の懸濁液を２，２−ジメチルアジポニトリル（１２０．７ｇ，０．８７モル）と共に８０℃で処理し、２時間攪拌してから３０℃より低い温度へと冷却し、水で反応を停止させた。相を分離し、有機相を３Ｎ塩酸と共に攪拌し、濾過した。濾液を真空濃縮して油状物を得、これを２回蒸留（２トル、１５０℃）すると、無色の油状物として表題生成物が６５．７ｇ（純度９８．５％、収率５５％）得られ、これをガスクロマトグラフィーにより確認した。
【００２８】
実施例４
５−（４−クロロベンジル）−５−シアノ−２，２−ジメチルシクロペンタノンの製造
【化６】

窒素下でジメチルホルムアミド中の水素化ナトリウム（１２．７ｇ，０．３１モル）の６０％鉱油懸濁液を、５−シアノ−２，２−ジメチルシクロペンタノンと共に氷浴温度で５０分間処理し、その後塩化４−クロロベンジル（５０．２ｇ，０．３１モル）の溶液と共に３０分間処理し、５時間攪拌してから水で反応を停止させた。得られた混合物を酢酸エチルで抽出した。抽出物を合わせ、水で洗浄し、真空濃縮して固体残留物を得た。この残留物をヘキサンで細かくすりつぶすと、融点１０１〜１０３℃の白色結晶として表題生成物が５９．３ｇ（収率７２．６％）得られ、これをガスクロマトグラフィーにより確認した。
【００２９】
実施例５
５−（４−クロロベンジル）−２，２−ジメチルシクロペンタノンの製造
【化７】

水中の５−（４−クロロベンジル）−５−シアノ−２，２−ジメチルシクロペンタノン（５．０ｇ，０．０２モル）の懸濁液を硫酸（５０％，２５ｍｌ）で処理し、１４０℃で５時間攪拌し、室温まで冷却してトルエンで抽出した。抽出物を合わせ、水で洗浄し、セライトを通して濾過し、真空濃縮すると、暗黒色の油状物として表題生成物が５．５ｇ（純度７６．５％、収率９３．１％）得られ、これをガスクロマトグラフィーにより確認した。

Claims

化合物５−（４−クロロフェニル）−５−シアノ−２，２−ジメチルシクロペンタノン。
５−（４−クロロベンジル）−２，２−ジメチルシクロペンタノンの製造方法であって、次の工程：
ａ）イソブチロニトリルを、無極性溶媒中で第１塩基の存在下に約１５〜６５℃の温度で、１−ブロモ−３−クロロプロパンと反応させることにより、５−クロロ−２，２−ジメチルペンタンニトリルを得ること、
ｂ）前記５−クロロ−２，２−ジメチルペンタンニトリルを、相間移動触媒の存在下に、シアン化物送達試薬で処理することにより、２，２−ジメチルアジポニトリルを形成させること、
ｃ）前記２，２−ジメチルアジポニトリルを無極性溶媒中で第２塩基の存在下に環化することにより、３，３−ジメチル−２−アミノ−１−シアノシクロペンテンを得ること、
ｄ）前記３，３−ジメチル−２−アミノ−１−シアノシクロペンテンを酸で加水分解することにより、５−シアノ−２，２−ジメチルシクロペンタノンを得ること、
ｅ）前記５−シアノ−２，２−ジメチルシクロペンタノンを、極性非プロトン性溶媒中で第３塩基の存在下に、塩化４−クロロベンジルで処理することにより、５−（４−クロロベンジル）−５−シアノ−２，２−ジメチルシクロペンタノンを形成させること、
ｆ）前記５−（４−クロロベンジル）−５−シアノ−２，２−ジメチルシクロペンタノンを酸の存在下で加水分解することにより、目的の５−（４−クロロベンジル）−２，２−ジメチルシクロペンタノン化合物を得ること、
を含んでなる上記方法。
第１塩基がリチウムビス（トリメチルシリル）アミドまたはリチウムアミドである、請求項２に記載の方法。
無極性溶媒がヘキサン、ヘプタン、トルエン、またはエチルベンゼンである、請求項２に記載の方法。
第２塩基がナトリウムｔ−ブトキシドである、請求項２に記載の方法。
シアン化物送達試薬がシアン化ナトリウムである、請求項２に記載の方法。
相間移動触媒が硫酸水素テトラブチルアンモニウムである、請求項２に記載の方法。
第３塩基が水素化ナトリウムである、請求項２に記載の方法。
極性非プロトン性溶媒がＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミドである、請求項２に記載の方法。
酸が硫酸である、請求項２に記載の方法。
第１塩基がリチウムビス（トリメチルシリル）アミドまたはリチウムアミドであり、シアン化物送達試薬がシアン化ナトリウムである、請求項４に記載の方法。
第２塩基がナトリウムｔ−ブトキシドであり、極性非プロトン性溶媒がＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミドである、請求項１１に記載の方法。
第３塩基が水素化ナトリウムである、請求項１２に記載の方法。
酸が硫酸である、請求項１３に記載の方法。