JP2005170820A

JP2005170820A - チオール化合物の製造方法

Info

Publication number: JP2005170820A
Application number: JP2003411271A
Authority: JP
Inventors: Hideto Hayashi; 英人林
Original assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Current assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Priority date: 2003-12-10
Filing date: 2003-12-10
Publication date: 2005-06-30
Anticipated expiration: 2023-12-10
Also published as: JP4617667B2

Abstract

【課題】アルカリ水溶液中でイソチウロニウム塩を加水分解させてチオール化合物を製造する方法であって、ポリマーの副生を抑制して高い収率が得られる様に改良されたチオール化合物の製造方法を提供する。
【解決手段】アルカリ水溶液中でイソチウロニウム塩を加水分解させてチオール化合物を製造する方法であって、水に不溶性の有機溶剤の存在下に上記の加水分解を行うチオール化合物の製造方法。
【選択図】なし

Description

本発明は、チオール化合物の製造方法に関し、例えば、２−（４−ピリジル）エタンチオール等のチオール化合物の改良された製造方法に関するものである。代表的なチオール化合物である２−（４−ピリジル）エタンチオールは、医薬、農薬などの合成の中間体として有用な化合物であり、また、フェノールとアセトンとの縮合によりビスフェノールＡを製造する際の触媒の変性剤としても有用な化合物である。

ピリジルアルキルチオール類の合成については、従来から多くの報文が公表されているが、２−（４−ピリジル）エタンチオールの合成に関しては、エタノール溶媒中でパラトルエンスルホン酸の存在下に４−ビニルピリジンとチオ尿素とを反応させてイソチウロニウム塩を生成させ、次いで、これをアンモニア水中で加水分解して２−（４−ピリジル）エタンチオールに転化させる方法（例えば非特許文献１参照）が実用的であると考えられており、この方法の改良が進められている（例えば特許文献１及び２参照）。

そして、水性溶媒中でイソチウロニウム塩の生成反応を行い、次いで、その反応液にアンモニア水溶液と添加することにより、イソチウロニウム塩を単離することなく、簡便に２−（４−ピリジル）エタンチオールを製造する方法も提案されている（例えば特許文献３参照）。

しかしながら、アルカリによりイソチウロニウム塩を加水分解させてチオール化合物を製造する場合、ポリマーが副生し、収率の低下を惹起させると共に、反応後の抽出による回収操作にも支障を来すという問題がある。

ジャーナル・オブ・オーガニック・ケミストリー（Ｊ．Ｏｒｇ．Ｃｈｅｍ．）２６，８２（１９６１）

特開平１１−２２８５４０号公報特開平１１−２５５７４８号公報特開２００２−２２０３７３号公報

本発明は、上記実情に鑑みなされたものであり、その目的は、アルカリ水溶液中でイソチウロニウム塩を加水分解させてチオール化合物を製造する方法であって、ポリマーの副生を抑制して高い収率が得られる様に改良されたチオール化合物の製造方法を提供することにある。

本発明者は、上記の目的を達成すべく鋭意検討を重ねた結果、ポリマーの副生は、アルカリ加水分解で生成したチオール化合物がアルカリ条件下に置かれることにより生じており、有機溶剤の存在下にイソチウロニウム塩の加水分解を行って生成したチオール化合物を直ちに有機溶剤で抽出することによりポリマーの副生を抑制し得るとの知見を得た。

本発明は、上記の知見に基づき達成されたものであり、その要旨は、アルカリ水溶液中でイソチウロニウム塩を加水分解させてチオール化合物を製造する方法であって、水に不溶性の有機溶剤の存在下に上記の加水分解を行うことを特徴とするチオール化合物の製造方法に存する。

本発明によれば、ポリマーの副生を抑制して高い収率が得られる様に改良されたチオール化合物の製造方法を提供される。

以下、本発明を詳細に説明する。本発明において、原料となるイソチウロニウム塩としては、アルカリ加水分解によりチオール化合物を生成し得る限り特に制限されないが、好適には、次の反応式に示す様に、４−ビニルピリジンとチオ尿素から合成される式（１）に示される構造のイソチウロニウム塩が使用される。この場合、チオール化合物として２−（４−ピリジル）エタンチオールが得られる。

式（１）に示される構造のイソチウロニウム塩は、酸の存在下に４−ビニルピリジンとチオ尿素とを反応させて得られる。

酸としては、パラトルエンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、トリフルオロメタンスルホン酸などの有機酸、硫酸、塩酸、硝酸などの一般的な無機酸が使用される。これら中では、取り扱いの容易な点から、パラトルエンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸などの芳香族スルホン酸や硫酸が好ましく、特に、パラトルエンスルホン酸または硫酸が好ましい。

酸は、４−ビニルピリジンに対し、上記の式で示される化学量論量以上となる様に使用されるが、大過剰に使用した場合は、副反応を起す可能性があるため、４−ビニルピリジンに対し、通常４当量以下、好ましくは３当量以下となる様に使用される。また、チオ尿素は、化学量論量ないしこれより若干過剰に使用されるが、４−ビニルピリジンに対し、通常１．５当量以下、好ましくは１．３当量以下である。

イソチウロニウム塩のアルカリ加水分解によるチオール化合物の生成反応は、前記の反応に引き続いて行われる。具体的には、前記の反応液にアルカリを加えて液性をアルカリ性にする。アルカリとしては、水酸化ナトリウム等を金属水酸化物を使用することも出来るが、アンモニアを使用するのが好ましい。アンモニアを使用した場合、分解反応は下記の様に進行する。

アンモニアの所要量は、イソチウロニウム塩に対して化学量論上は２倍モルであるが、反応を十分に進行させるため、過剰に使用する。アンモニアの使用量は、具体的には、イソチウロニウム塩溶液中に存在する前工程の酸を中和するのに要する量に加え、原料として使用した４−ビニルピリジンに対し、通常３〜１５倍モル、好ましくは３〜５倍モルである。アンモニアの使用量が多過ぎる場合は一般に収率が低下するが、これは生成した２−（４−ピリジル）エタンチオールが副反応を起すためと推定される。なお、アンモニアは、通常、取扱いの容易なアンモニア水として使用されるが、その濃度は、後続する濾過および抽出工程での操作性を考慮して適宜に決定すればよい。

イソチウロニウム塩から２−（４−ピリジル）エタンチオールへの転化反応は、撹拌下、３０〜７０℃の温度で０．５〜１０時間で完了する。室温でも転化反応は進行するが反応速度が遅く、一方、高温で反応を行うと、副反応が起きて収率が低下する傾向となる。

本発明の特徴は、水に不溶性の有機溶剤の存在下に前記の加水分解を行う点にある。有機溶剤としては、水に不溶性であるため、水と相分離し得る限り、その種類は制限されないが、ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素、ジクロロエタン、四塩化炭素などのハロゲン化炭化水素などが使用される。これらの中では、チオール化合物の溶解度の観点からトルエンが好適である。

有機溶剤の使用量は、理論的には、加水分解反応で生成するチオール化合物を溶解し得る量の範囲から決定されるが、一般的には、加水分解に供させられる前記の反応液に対する容量比として０．０５〜３倍（好ましくは０．１〜１．５倍）とされる。

加水分解反応終了後は、有機溶剤相と水相の２相に分離し、有機溶剤相を回収した後、水相から残余のチオール化合物を回収する。この場合、イソチウロニウム塩の生成反応の際に酸として芳香族スルホン酸を使用した場合は、反応生成液を１０℃程度まで冷却し、副生したグアニジニウム塩を析出させ、更にトルエン等の抽出溶媒を加えて濾過し、不溶物を除去する。濾滓は、更に抽出溶媒で洗浄し、洗浄液は濾液と合体させる。次いで、濾液を分液し、抽出溶媒相を回収する。一方、イソチウロニウム塩の生成反応の際に酸として硫酸などの無機酸を使用した場合は、冷却によってグアニジウム塩は析出しないため、濾過を省略し、直接に有機溶媒による抽出操作を行えばよい。

そして、得られた抽出溶媒は、先に得られた有機溶剤と合体する。これから溶剤を留去した後、残液を減圧蒸留することにより、目的とするチオール化合物を得ることが出来る。回収した溶媒は、別バッチのイソチウロニウム塩のアルカリ加水分解や抽出処理に使用することが出来る

実施例１：
３００ｍＬ４口フラスコに、温度計、ジムロート冷却管、滴下ロートを取り付け、３０重量％硫酸水溶液１０２．９ｇ（０．３１５モル）と、チオ尿素１１．４２ｇ（０．１５モル）とを仕込んだ。窒素雰囲気下、攪拌しながら７０℃まで油浴した後、滴下ロートより、反応温度７０℃を保ちながら、４−ビニルピリジン１２．６２ｇ（０．１２モル）を約１時間で滴下し、その後、７０℃を保ちながら引き続き５時間反応を行った。この反応液を室温迄冷却した後、トルエン３０ｍｌを添加した。

更に、攪拌下、反応液に、２８重量％アンモニア水４５．７４ｇ（アンモニアとして０．７５ｍｏｌ）を液温が上がらない様に注意しながら約２時間かけて滴下した。滴下終了後、４０℃まで昇温し、３時間撹拌した。撹拌停止後、分液ロートに反応液を移して２相に分離した。上相（トルエン相）を取り出し、更に下相（水相）をトルエン３０ｍｌで２回抽出を繰り返した。これらのトルエン相を合わせてガスクロ分析した結果、２−（４−ピリジル）エタンチオール１６．１ｇが含まれていた。４−ビニルピリジン換算での収率は９６．４％であった。

次に、バス温５０℃、圧力１２．5〜１．１ｋＰａの条件下、ロータリーエバポレータによりトルエンを留去した。ここで得た釜残を薄膜蒸発器を使用し、壁面温度１３０℃、圧力０．６ｋＰａの条件で蒸留精製した結果、純度９５．２％の２−（４−ピリジル）エタンチオール１５．６ｇを得た。仕込んだ４−ビニルピリジンに対する収率は８８．９％であった。

実施例２：
実施例１で得たトルエン相より回収したトルエン（２−（４−ピリジル）エタンチオール０．２％含有）を使用し、実施例１と同条件で反応を行い、抽出液のガスクロ分析した結果、２−（４−ピリジル）エタンチオール１６．２ｇが含まれていた。４−ビニルピリジン換算での収率は９６．９％であった。

比較例１：
４−ビニルピリジンとチオ尿素の反応液にトルエンを投入しなかったこと以外は、実施例１と同じ条件で反応を行った。反応終了後、トルエンを３０ｍｌ添加して液液抽出を行い、その後、反応液を分液ロートに移して２相に分離した。上相（トルエン相）を取り出し、更に下相（水相）をトルエン３０ｍｌで２回抽出を繰り返した。これらのトルエン相を合わせてガスクロ分析した結果、２−（４−ピリジル）エタンチオール１５．４ｇが含まれていた。４−ビニルピリジン換算での収率は９２．２％であった。

Claims

アルカリ水溶液中でイソチウロニウム塩を加水分解させてチオール化合物を製造する方法であって、水に不溶性の有機溶剤の存在下に上記の加水分解を行うことを特徴とするチオール化合物の製造方法。
イソチウロニウム塩が４−ビニルピリジンとチオ尿素から合成される式（１）に示される構造のものであり、チオール化合物が２−（４−ピリジル）エタンチオールである請求項１に記載の製造方法。
有機溶剤がトルエンである請求項１又は２に記載の製造方法。