【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、４−ピリジンチオール類の製造法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
４−ピリジルピリジニウム二ハロゲン化水素塩類を原料として４−ピリジンチオール類を製造する方法は公知である。
例えば、４−ピリジルピリジニウム二ハロゲン化水素塩類をピリジン溶媒中で硫化水素を吹き込んで反応させて４−ピリジンチオール類を収率６４％で製造する方法（特許文献１参照）。４−ピリジルピリジニウム二ハロゲン化水素塩類をチオ尿素と反応させて４−ピリジンチオール類を製造する方法（非特許文献１参照）。
【０００３】
上記従来法において前者の方法は、反応原料として硫化水素ガスを用いる必要があるが、硫化水素ガスは毒性および臭いが強く、その取り扱いには細心の注意が必要であることから、工業的な反応原料としては、可能な限り使用をさけるべき物質である。
また、後者の方法では、反応副成物として、収率で４０〜５０％相当のスルフィドが得られることが記載されており、逆算すると、４−ピリジンチオール類の収率は６０〜５０％が上限ということになる。
【０００４】
【特許文献１】ドイツ国特許第１２２５１７８号明細書（１９５６年）
【非特許文献１】ＰＯＬＩＳＨ ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＣＨＥＭＩＳＴＲＹ，１９９２年６６巻５号７８７ページ
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、毒性が高く扱いの難しい硫化水素を使わずに４−ピリジンチオール類を従来知られている方法以上の収率で製造することのできる方法を提供することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記課題を解決するために研究を重ねた。その結果、４−ピリジルピリジニウム二ハロゲン化水素塩類を、固体であり取り扱いの容易な水硫化アルカリ金属塩をそのまま、あるいは更に取り扱いの容易な水溶液として反応させることによって、従来方法と同等以上の収率で４−ピリジンチオール類を製造できることを見出し、本発明に至った。
【０００７】
すなわち本発明は、４−ピリジルピリジニウム二ハロゲン化水素塩類を水硫化アルカリ金属塩と反応させることを特徴とする４−ピリジンチオール類の製造法に関する。
【０００８】
本発明は、毒性の高い硫化水素を用いることなく、４−ピリジンチオール類を高収率で製造できることから、工業的に優れた製造法である。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下に本発明を詳細に説明する。
本発明における原料である４−ピリジルピリジニウム二ハロゲン化水素塩類としては、一般式（１）；
【化２】
（式中、Ｒ１およびＲ２はそれぞれ水素原子または低級アルキル基を示す。Ｈａｌはハロゲン原子を示す。）で表される４−ピリジルピリジニウム二ハロゲン化水素塩類が挙げられる。低級アルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基などの炭素数１〜４のアルキル基が挙げられる。ハロゲン原子としては、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子などが挙げられる。４−ピリジルピリジニウム二ハロゲン化水素塩類の具体例としては、４−ピリジルピリジニウム二塩酸塩、４−ピリジルピリジニウム二臭酸塩、２−メチル−１−（２−メチル−４−ピリジル）ピリジニウム二塩酸塩、５−エチル−１−（５−エチル−３−メチル−４−ピリジル）−３−メチルピリジニウム二塩酸塩などが挙げられる。４−ピリジルピリジニウム二ハロゲン化水素塩類は、公知の製造方法（例えばドイツ国特許第５３６８９１号（１９３１年））によって製造、単離したものを原料として用いることもできるし、また反応終了液そのままであっても、共存する物質が４−ピリジルピリジニウム二ハロゲン化水素塩類と水硫化アルカリ金属塩との反応に障害とならないものであれば原料として用いることができる。
【００１０】
本発明の目的物である４−ピリジンチオール類としては、一般式（１）で表される４−ピリジルピリジニウム二ハロゲン化水素塩類に相当する一般式（２）：
【化３】
（式中、Ｒ１およびＲ２はそれぞれ前記に同じ。）表される４−ピリジンチオール類が挙げられる。具体的には４−ピリジンチオール、２−メチル−４−ピリジンチオール、５−エチル−３−メチル−４−ピリジンチオールなどが挙げられる。
【００１１】
本発明に用いる水硫化アルカリ金属塩としては、水硫化ナトリウム、水硫化カリウムなどが挙げられる。水硫化アルカリ金属塩は、無水物および水和物のいずれも本発明の反応に用いることが可能である。用いる水硫化アルカリ金属塩の量は、比較的高価な原料である４−ピリジルピリジニウム二ハロゲン化水素塩類を確実に目的物に転化させることが工業的にも有利であるから、４−ピリジルピリジニウム二ハロゲン化水素塩類に対して１．０〜２．０倍モル量、好ましくは１．０〜１．５倍モル量である。
【００１２】
本発明の反応には通常、溶媒を使用する。溶媒としてはピリジン、ピコリン類やルチジン類などのアルキルピリジン類、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ−メチルピロリドン、ジメチルイミダゾリジノンが挙げられるが、工業的には反応後の溶媒回収などを考慮し原料である４−ピリジルピリジニウム二ハロゲン化水素塩類を合成する際の原料となるピリジンあるいはアルキルピリジン類の使用が好ましい。溶媒の使用量は、４−ピリジルピリジニウム二ハロゲン化水素塩類に対して０．５〜１０倍重量、好ましくは１〜５倍重量である。
【００１３】
本発明の反応を実施するには、例えば、反応温度９０〜１４０℃、好ましくは１００〜１１５℃で４−ピリジルピリジニウム二ハロゲン化水素塩類と溶媒とを混合しておき、ここに水硫化アルカリ金属塩を固体あるいは溶液として０．１〜１時間好ましくは０．１〜０．５時間かけて加えて反応させる。この反応を完結するには通常、反応液がよく攪拌されている状態であれば、水硫化アルカリ金属塩の添加後、３０分から１時間、反応温度で攪拌をつづけるだけで十分である。
【００１４】
反応後の反応液中には、目的物である、４−ピリジンチオール類のほかに、反応で副生するピリジン類のハロゲン化水素塩、ハロゲン化アルカリ金属塩、および反応に用いた溶媒が存在している。この反応液から目的とする４−ピリジンチオール類を取り出す方法としては、次のような操作が挙げられる。
【００１５】
すなわち、まず副生したピリジン類の塩を強アルカリ性化合物（例えばアルカリ金属の水酸化物）の添加により中和する。この時反応、中和に水を使用しない場合は、反応及び中和で生成したハロゲン化アルカリ金属塩を濾過により分離し、また反応、中和に水を使用する場合には蒸留操作によって水を除去した後、ハロゲン化アルカリ金属塩の溶解度が低い溶媒、例えば反応溶媒として前述したピリジン、ピコリン類やルチジン類などのアルキルピリジン類、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ−メチルピロリドン、ジメチルイミダゾリジノンなどを加えて、ハロゲン化アルカリ金属塩を濾過により分離することで、４−ピリジンチオール類を溶液の状態で取り出すことが出来る。
【００１６】
塩類を分離した、４−ピリジンチオール類の溶液に対して、これを冷却するか、あるいは他の種類の溶媒を添加する、もしくは他の種類の溶媒に置き換える事によって、４−ピリジンチオール類を結晶として析出させ、ついでこれをろ過することによって、単離することができる。
【００１７】
【実施例】
以下に実施例を示し、本発明を更に具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００１８】
実施例１
容量５００ｍｌの４つ口フラスコに、ピリジン２００．０ｇおよび硫黄２．０ｇを加えて１００℃まで加温した。この溶液中に、温度１００〜１２０℃で、塩素ガス３４．８ｇを３０分かけて吹き込むことにより、４−ピリジルピリジニウム二塩化水素塩を生成させた。吹き込みが終わった反応液を１０５℃まで冷却した後、水硫化ナトリウム水和物（水硫化ナトリウム含量７０％）３９．４ｇ（対４−ピリジルピリジニウム二塩酸塩１．０倍モル）を水４７．１ｇに溶解させた水溶液を、１時間かけて滴下し、反応させた。この反応液を５０℃まで冷却した後、４８％水酸化ナトリウム水溶液３３．４ｇを加えることにより、反応液をｐＨ４．８から６．７まで中和した後、析出した無機塩をろ過により取り除いた。得られたろ液中に含まれる４−ピリジンチオールの量を高速液体クロマトグラフィーにより定量した結果、４−ピリジンチオールの収率は８５．９％であった。上記反応液にジメチルホルムアミド２８６．０ｇを加えた後、減圧蒸留操作によって反応溶媒のピリジンおよび水の混合物３８４．８ｇを留出、分離した。釜に残った溶液は、析出した無機塩をろ過により取り除いた。得られたろ液に活性炭１２．１ｇを添加して３０℃で１時間攪拌させて着色成分を除去したのち、活性炭をろ過により取り除き、次いでろ液をエバポレーターにより８２．５ｇまで濃縮した。濃縮液にトルエン１６１．４ｇを加えることによって４−ピリジンチオールの結晶を析出させた。ろ過により取り出した結晶を乾燥させたところ、４−ピリジンチオールを３５．３ｇ、収率６４．７％で得た。
【００１９】
実施例２
実施例１と同様の方法によって、１００３．５ｇのピリジン、１０．０ｇの硫黄および１８７．９ｇの塩素を用いて４−ピリジルピリジニウム二塩酸塩を合成した後、反応液を１０５℃まで冷却した後、水硫化ナトリウム水和物（水硫化ナトリウム含量７０％）２３９・４ｇ（対４−ピリジルピリジニウム二塩酸塩１．３倍モル）を水３５９．９ｇに溶解させた水溶液を、４０分かけて滴下し、反応させた。この反応液を５０℃まで冷却した後、４８％水酸化ナトリウム水溶液３３．４ｇを加えることにより、反応液をｐＨ４．８から６．７まで中和した後、析出した無機塩をろ過により取り除いた。このろ液中に含まれる４−ピリジンチオールの量を高速液体クロマトグラフィーにより定量した結果、４−ピリジンチオールの収率は９８．０％であった。
【００２０】
実施例３
実施例１と同様の方法によって、１５０．０ｇのピリジン、１．５ｇの硫黄および２４．４ｇの塩素を用いて４−ピリジルピリジニウム二塩酸塩を合成した後、反応液を１０５℃まで冷却した後、水硫化ナトリウム水和物（水硫化ナトリウム含量７０％）３５．８ｇ（対４−ピリジルピリジニウム二塩酸塩１．３倍モル）を固体状のまま、７回にわけて添加した。添加後、１００℃で３０分攪拌した後、反応液中に含まれる４−ピリジンチオールの量を高速液体クロマトグラフィーにより定量した結果、４−ピリジンチオールの収率は９６．５％であった。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for producing 4-pyridinethiols.
[0002]
[Prior art]
A method for producing 4-pyridinethiols using 4-pyridylpyridinium dihalide as a raw material is known.
For example, 4-pyridylpyridinium dihydrohalide is reacted by blowing hydrogen sulfide in a pyridine solvent to produce 4-pyridinethiol in a yield of 64% (see Patent Document 1). A method of producing 4-pyridinethiol by reacting 4-pyridylpyridinium dihydrohalide with thiourea (see Non-Patent Document 1).
[0003]
In the above conventional method, the former method requires the use of hydrogen sulfide gas as a reaction raw material, but hydrogen sulfide gas is highly toxic and odorous and requires careful attention to its handling. As a raw material, it should be avoided as much as possible.
In the latter method, it is described that a sulfide corresponding to 40 to 50% in yield is obtained as a reaction by-product, and when calculated backward, the yield of 4-pyridinethiol is 60 to 50%. That is the upper limit.
[0004]
[Patent Document 1] German Patent No. 1225178 (1956)
[Non-Patent Document 1] POLISH JOURNAL OF CHEMISTRY, 1992, 66, No. 5, page 787
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to provide a method capable of producing 4-pyridinethiols in a yield higher than that of conventionally known methods without using hydrogen sulfide which is highly toxic and difficult to handle.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The present inventors have conducted research in order to solve the above problems. As a result, by reacting 4-pyridylpyridinium dihalide with an alkali metal hydrosulfide that is solid and easy to handle as it is or as an aqueous solution that is easier to handle, the yield is equal to or higher than that of the conventional method. The inventors have found that 4-pyridinethiols can be produced with the present invention and have led to the present invention.
[0007]
That is, the present invention relates to a process for producing 4-pyridinethiols, which comprises reacting 4-pyridylpyridinium dihalide with an alkali metal hydrosulfide.
[0008]
The present invention is an industrially excellent production method because 4-pyridinethiols can be produced in high yield without using highly toxic hydrogen sulfide.
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The present invention is described in detail below.
As the 4-pyridylpyridinium dihydrohalide salt that is a raw material in the present invention, the general formula (1);
[Chemical 2]
[0010]
As the 4-pyridinethiol which is the object of the present invention, the general formula (2) corresponding to the 4-pyridylpyridinium dihydrohalide represented by the general formula (1):
[Chemical 3]
(In formula, R < 1 > and R < 2 > are respectively the same as the above.) 4-pyridinethiol represented is mentioned. Specific examples include 4-pyridinethiol, 2-methyl-4-pyridinethiol, and 5-ethyl-3-methyl-4-pyridinethiol.
[0011]
Examples of the alkali metal hydrosulfide used in the present invention include sodium hydrosulfide and potassium hydrosulfide. As the alkali metal hydrosulfide, both anhydrides and hydrates can be used in the reaction of the present invention. The amount of the alkali metal hydrosulfide used is industrially advantageous to ensure that 4-pyridylpyridinium dihalide, which is a relatively expensive raw material, is converted into the target product. The amount is 1.0 to 2.0 times the molar amount, preferably 1.0 to 1.5 times the molar amount relative to the hydrogen halide salt.
[0012]
In the reaction of the present invention, a solvent is usually used. Examples of the solvent include pyridine, alkylpyridines such as picolines and lutidines, N, N-dimethylformamide, N-methylpyrrolidone, and dimethylimidazolidinone. The use of pyridine or alkylpyridines as raw materials when synthesizing the raw material 4-pyridylpyridinium dihydrohalide is preferred. The usage-amount of a solvent is 0.5 to 10 times weight with respect to 4-pyridyl pyridinium dihydrohalide, Preferably it is 1 to 5 times weight.
[0013]
In order to carry out the reaction of the present invention, for example, 4-pyridylpyridinium dihydrohalide salt and a solvent are mixed at a reaction temperature of 90 to 140 ° C., preferably 100 to 115 ° C. The salt is reacted as a solid or solution for 0.1 to 1 hour, preferably 0.1 to 0.5 hour. To complete this reaction, it is usually sufficient to continue stirring at the reaction temperature for 30 minutes to 1 hour after the addition of the alkali metal hydrosulfide salt, if the reaction solution is well stirred.
[0014]
In the reaction solution after the reaction, in addition to the target 4-pyridinethiols, hydrogen halide salts and alkali metal halides of pyridines by-produced in the reaction, and the solvent used in the reaction exist. is doing. The following operation is mentioned as a method of taking out the target 4-pyridinethiol from this reaction liquid.
[0015]
That is, first, a salt of pyridines produced as a by-product is neutralized by adding a strong alkaline compound (for example, an alkali metal hydroxide). At this time, when water is not used for the reaction and neutralization, the alkali metal halide salt formed by the reaction and neutralization is separated by filtration. When water is used for the reaction and neutralization, the water is removed by distillation. After removal, a solvent having a low solubility of the alkali metal halide, for example, the above-mentioned alkylpyridines such as pyridine, picolines and lutidines, N, N-dimethylformamide, N-methylpyrrolidone, dimethylimidazolidinone as the reaction solvent And the like, and the alkali metal halide salt is separated by filtration, whereby 4-pyridinethiol can be taken out in a solution state.
[0016]
Crystallize 4-pyridinethiol by cooling the solution of 4-pyridinethiol separated from the salt, adding another type of solvent, or replacing it with another type of solvent. And then isolated by filtration.
[0017]
【Example】
EXAMPLES The present invention will be described more specifically with reference to the following examples. However, the present invention is not limited to the following examples.
[0018]
Example 1
200.0 g of pyridine and 2.0 g of sulfur were added to a 500 ml four-necked flask and heated to 100 ° C. 4-pyridylpyridinium dihydrochloride was produced by blowing 34.8 g of chlorine gas into the solution at a temperature of 100 to 120 ° C. over 30 minutes. After cooling the reaction solution after blowing to 105 ° C., 39.4 g of sodium hydrosulfide hydrate (sodium hydrosulfide content: 70%) (1.0 times mol of 4-pyridylpyridinium dihydrochloride) was added to 47. An aqueous solution dissolved in 1 g was dropped over 1 hour and reacted. After cooling the reaction solution to 50 ° C., the reaction solution was neutralized from pH 4.8 to 6.7 by adding 33.4 g of 48% aqueous sodium hydroxide solution, and then the precipitated inorganic salt was removed by filtration. . As a result of quantifying the amount of 4-pyridinethiol contained in the obtained filtrate by high performance liquid chromatography, the yield of 4-pyridinethiol was 85.9%. After adding 286.0 g of dimethylformamide to the above reaction solution, 384.8 g of a mixture of pyridine and water as a reaction solvent was distilled and separated by distillation under reduced pressure. From the solution remaining in the kettle, the precipitated inorganic salt was removed by filtration. After adding 12.1 g of activated carbon to the obtained filtrate and stirring at 30 ° C. for 1 hour to remove the coloring components, the activated carbon was removed by filtration, and then the filtrate was concentrated to 82.5 g by an evaporator. Crystals of 4-pyridinethiol were precipitated by adding 161.4 g of toluene to the concentrate. When the crystal taken out by filtration was dried, 35.3 g of 4-pyridinethiol was obtained in a yield of 64.7%.
[0019]
Example 2
After synthesizing 4-pyridylpyridinium dihydrochloride using 1003.5 g of pyridine, 10.0 g of sulfur and 187.9 g of chlorine by the same method as in Example 1, the reaction solution was cooled to 105 ° C. Sodium hydrosulfide hydrate (sodium hydrosulfide content 70%) 239.4 g (compared to 4-pyridylpyridinium dihydrochloride 1.3 times mol) in 359.9 g of water was added dropwise over 40 minutes. And reacted. After cooling the reaction solution to 50 ° C., the reaction solution was neutralized from pH 4.8 to 6.7 by adding 33.4 g of 48% aqueous sodium hydroxide solution, and then the precipitated inorganic salt was removed by filtration. . As a result of quantifying the amount of 4-pyridinethiol contained in the filtrate by high performance liquid chromatography, the yield of 4-pyridinethiol was 98.0%.
[0020]
Example 3
After synthesizing 4-pyridylpyridinium dihydrochloride using 150.0 g of pyridine, 1.5 g of sulfur and 24.4 g of chlorine by the same method as in Example 1, the reaction solution was cooled to 105 ° C. Sodium hydrosulfide hydrate (sodium hydrosulfide content 70%) 35.8 g (vs. 4-pyridylpyridinium dihydrochloride 1.3-fold mol) was added in 7 portions while remaining solid. After the addition, the mixture was stirred at 100 ° C. for 30 minutes, and the amount of 4-pyridinethiol contained in the reaction solution was quantified by high performance liquid chromatography. As a result, the yield of 4-pyridinethiol was 96.5%.