JP2007084506A - Method for producing croconic acid compound - Google Patents

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英登 森
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for producing a croconic acid compound, capable of being safely and economically performed in an industrial scale. <P>SOLUTION: This method for producing the croconic acid compound comprises oxidizing tetrahydroxybenzoquinone in the presence of an inorganic base containing an alkali metal, crystallizing the obtained reaction product, and then subjecting the crystallized alkali metal croconate crystals to a solid-liquid separation to isolate the crystals. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明はクロコン酸化合物の製造方法に関する。さらには、本発明は近赤外染料の合成中間体として有用であるクロコン酸の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for producing a croconic acid compound. Furthermore, the present invention relates to a method for producing croconic acid which is useful as a synthetic intermediate for near-infrared dyes.

近赤外染料は750〜1100nmの近赤外領域に吸収極大を有する染料であり、ポジ型感光性平板印刷版(特許文献1、2)、熱現像感光材料(特許文献3)、ハロゲン化銀写真感光材料(特許文献4)、光学フイルム(特許文献5、6)、バーコードパターン等のマーク形成するための画像形成材料(特許文献7)など種々の分野での利用が検討、報告されている。代表的な近赤外染料としてはスクアリリウム染料、クロコニウム染料、オキサジベンゾフランシアニン染料が知られている。   The near-infrared dye is a dye having an absorption maximum in the near-infrared region of 750 to 1100 nm, and is a positive photosensitive lithographic printing plate (Patent Documents 1 and 2), a photothermographic material (Patent Document 3), and a silver halide. Photographic materials (Patent Document 4), optical films (Patent Documents 5 and 6), and image forming materials (Patent Document 7) for forming marks such as barcode patterns have been studied and reported. Yes. As typical near-infrared dyes, squarylium dyes, croconium dyes, and oxadibenzofurocyanine dyes are known.

クロコニウム染料は、5員環化合物であるクロコン酸と、N,N−ジアルキルアニリン、複素環活性メチレン化合物あるいは2−(N,N−ジアルキルアミノ)チオフェン等の縮合反応により合成される(例えば非特許文献1)。クロコン酸はクロコニウム染料合成において鍵となる共通中間体であり、種々の合成法が検討されている。   The croconium dye is synthesized by a condensation reaction of croconic acid, which is a 5-membered ring compound, with N, N-dialkylaniline, a heterocyclic active methylene compound, 2- (N, N-dialkylamino) thiophene, or the like (for example, non-patented). Reference 1). Croconic acid is a key intermediate in the synthesis of croconium dyes, and various synthetic methods are being studied.

古くは1930年に発煙硝酸によるイノシトールの酸化により、ロジソン酸、トリキノイルとの混合物としてクロコン酸の生成が確認されている(非特許文献2)。
非特許文献3には、イノシトールヘキサ硝酸エステルを2級アミンと反応させることでクロコン酸化合物を得る方法が開示されているが、収率等に関しては何も記載されていない。
非特許文献4および5には、テトラヒドロキシベンゾキノンを炭酸カリウムの存在下に二酸化マンガンで酸化してクロコン酸骨格に変換し、クロコン酸をバリウム塩として単離した後に、硫酸でプロトン化してクロコン酸を得る方法が開示されている。
In 1930, the formation of croconic acid as a mixture with rosic acid and triquinoyl was confirmed by oxidation of inositol with fuming nitric acid in 1930 (Non-patent Document 2).
Non-Patent Document 3 discloses a method for obtaining a croconic acid compound by reacting inositol hexanitrate with a secondary amine, but nothing is described regarding yield and the like.
Non-Patent Documents 4 and 5 disclose that tetrahydroxybenzoquinone is oxidized with manganese dioxide in the presence of potassium carbonate to convert to croconic acid skeleton, and croconic acid is isolated as a barium salt, and then protonated with sulfuric acid to produce croconic acid. Is disclosed.

一方、近年では化学製造プロセスの環境に対する負荷が問題視されるようになっており、廃棄物が少なくて、有害な溶剤や反応剤等を可能な限り使用しないクリーンな化学反応が求められるようになってきている(例えば、非特許文献6)。
特開平10−26851号公報 特開2002−365792号公報 特開2000−160042号公報 特開2001−83663号公報 特開2001−194522号公報 特開2004−52028号公報 特開2001−294785号公報 Liebigs Ann Chem.,935頁(1993年) J.Am.Chem.Soc.,52巻,2483頁(1930年) Tetrahedron Lett.,31巻,1797頁(1990年) Chem Ber.,93巻,1451頁(1960年) 化学世界,第3期,139頁(1999年) 化学フロンティア4 「グリーンケミストリー」,化学同人,GSCネットワーク訳,2001年11月30日
On the other hand, in recent years, the environmental load of chemical manufacturing processes has been seen as a problem, and there is a need for clean chemical reactions that have little waste and do not use harmful solvents or reagents as much as possible. (For example, Non-Patent Document 6).
Japanese Patent Laid-Open No. 10-26851 JP 2002-365792 A JP 2000-160042 A JP 2001-83663 A JP 2001-194522 A JP 2004-52028 A JP 2001-294785 A Liebigs Ann Chem. , 935 (1993) J. et al. Am. Chem. Soc. 52, 2483 (1930) Tetrahedron Lett. 31, 1797 (1990) Chem Ber. 93, 1451 (1960) Chemical World, Phase 3, 139 (1999) Chemistry Frontier 4 “Green Chemistry”, Chemistry Doujinshi, GSC Network, November 30, 2001

前記の非特許文献2や非特許文献3に記載される方法は、硝酸酸化の反応制御が困難なこと、有害な窒素酸化物が発生しやすいこと、さらに中間体として生成する硝酸エステルが爆発の危険性があることから、多量合成に適しておらず、実用性はほとんどない。また、非特許文献4や非特許文献5に記載される方法は、クロコン酸バリウム塩を硫酸でプロトン化する際に不溶性の硫酸バリウムが生成し、これを除去する際の反応液の流動性や濾過性が極めて悪く、大量製造には全く不向きであることが本発明者らの検討により明らかとなった。
このように従来のクロコン酸化合物の製造方法は、安全性、環境への配慮、スケールアップ適性、コスト等などを考慮すると決して有利な方法とは言えなかった。
従って本発明が解決しようとする課題は、上述のごとき問題点を解決し、工業的規模で安全かつ経済的に実施可能なクロコン酸化合物の製造方法を提供することにある。
In the methods described in Non-Patent Document 2 and Non-Patent Document 3, the reaction control of nitric acid oxidation is difficult, harmful nitrogen oxides are easily generated, and the nitrate ester produced as an intermediate is explosive. Due to the danger, it is not suitable for mass synthesis and has little practicality. In addition, in the methods described in Non-Patent Document 4 and Non-Patent Document 5, insoluble barium sulfate is formed when protonating barium croconate with sulfuric acid, and the fluidity of the reaction liquid when removing this is determined. The present inventors have clarified that the filterability is extremely poor and is not suitable for mass production.
Thus, the conventional method for producing croconic acid compound has never been an advantageous method in consideration of safety, consideration for the environment, suitability for scale-up, cost, and the like.
Therefore, the problem to be solved by the present invention is to solve the above-mentioned problems and to provide a method for producing a croconic acid compound that can be carried out safely and economically on an industrial scale.

本発明者らは上記の事情に鑑み、クロコン酸化合物の製造方法について鋭意研究した結果、以下の新規な手段によって上述の課題が解決されることを確認し、本発明を完成するに至ったものである。
[1] 下記工程を含むことを特徴とするクロコン酸化合物の製造方法。
(工程1) テトラヒドロキシベンゾキノンを、アルカリ金属を含有する無機塩基の存在下に酸化する工程、
(工程2) 得られた反応生成物から晶析することにより、クロコン酸アルカリ金属塩を結晶として析出する工程、および、
(工程3) クロコン酸アルカリ金属塩の結晶を固液分離によって単離する工程
[2] 前記アルカリ金属を含有する無機塩基が、アルカリ金属水酸化物、アルカリ金属アルコキシド、アルカリ金属炭酸塩およびアルカリ金属炭酸水素塩からなる群より選択されることを特徴とする[1]に記載の製造方法。
[3] 前記アルカリ金属を含有する無機塩基が、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、ナトリウムメトキシド、ナトリウムエトキシド、ナトリウム tert−ブトキシド、カリウ tert−ブトキシド、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸水素ナトリウムおよび炭酸水素カリウムからなる群より選択されることを特徴とする[1]に記載の製造方法。
[4] 前記(工程1)において酸化剤として遷移金属酸化物を用いることを特徴とする[1]〜[3]のいずれか1項に記載の製造方法。
[5] 前記(工程1)において酸化剤として二酸化マンガン(IV)を用いることを特徴とする[1]〜[3]のいずれか1項に記載の製造方法。
In view of the above circumstances, the present inventors have intensively studied on a method for producing a croconic acid compound. As a result, the inventors have confirmed that the above-described problems can be solved by the following novel means, and have completed the present invention. It is.
[1] A process for producing a croconic acid compound comprising the following steps:
(Step 1) A step of oxidizing tetrahydroxybenzoquinone in the presence of an inorganic base containing an alkali metal,
(Step 2) Step of precipitating an alkali metal croconate as a crystal by crystallization from the obtained reaction product, and
(Step 3) Step [2] of isolating a crystal of an alkali metal croconate by solid-liquid separation. The inorganic base containing the alkali metal is an alkali metal hydroxide, an alkali metal alkoxide, an alkali metal carbonate or an alkali metal. The production method according to [1], which is selected from the group consisting of bicarbonates.
[3] The inorganic base containing the alkali metal is sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium methoxide, sodium ethoxide, sodium tert-butoxide, potassium tert-butoxide, sodium carbonate, potassium carbonate, sodium hydrogen carbonate and carbonic acid. The method according to [1], wherein the method is selected from the group consisting of potassium hydrogen.
[4] The production method according to any one of [1] to [3], wherein a transition metal oxide is used as an oxidizing agent in the (Step 1).
[5] The production method according to any one of [1] to [3], wherein manganese dioxide (IV) is used as an oxidizing agent in the (Step 1).

本発明の製造方法によれば、危険性が高い硝酸を使用したり、硝酸エステル中間体や濾過性が悪く取り扱いが困難な硫酸バリウムを生成したりすることなく、クロコン酸化合物を製造することができる。このため、本発明によれば、工業的規模で安全、経済的にクロコン酸化合物を製造することができる。   According to the production method of the present invention, it is possible to produce a croconic acid compound without using highly dangerous nitric acid, or generating nitric ester intermediates and barium sulfate which is difficult to handle due to poor filterability. it can. For this reason, according to the present invention, a croconic acid compound can be produced safely and economically on an industrial scale.

以下において、本発明のクロコン酸化合物の製造方法について詳細に説明する。以下に記載する構成要件の説明は、本発明の代表的な実施態様に基づいてなされることがあるが、本発明はそのような実施態様に限定されるものではない。なお、本明細書において「〜」を用いて表される数値範囲は、「〜」の前後に記載される数値を下限値および上限値として含む範囲を意味する。   Below, the manufacturing method of the croconic acid compound of this invention is demonstrated in detail. The description of the constituent elements described below may be made based on typical embodiments of the present invention, but the present invention is not limited to such embodiments. In the present specification, a numerical range represented by using “to” means a range including numerical values described before and after “to” as a lower limit value and an upper limit value.

本発明でいうクロコン酸化合物とは、クロコン酸、クロコン酸塩、クロコン酸誘導体の総称である。本発明の製造方法を用いれば、本発明の(工程1)〜(工程3)により得られるクロコン酸アルカリ金属塩を経由して、このようなクロコン酸化合物を製造することができる。   The croconic acid compound referred to in the present invention is a general term for croconic acid, croconic acid salts, and croconic acid derivatives. If the production method of the present invention is used, such a croconic acid compound can be produced via the alkali metal croconate obtained by (Step 1) to (Step 3) of the present invention.

本発明の製造方法の(工程1)は、アルカリ金属を含有する無機塩基の存在下でテトラヒドロキシベンゾキノンを酸化する工程である。
(工程1)で使用する原料となるテトラヒドロキシベンゾキノンは、2,3,5,6−テトラヒドロキシ−1,4−ベンゾキノンであってもよいし、3,4,5,6−テトラヒドロキシ−1,2−ベンゾキノンであってもよい。好ましいのは、2,3,5,6−テトラヒドロキシ−1,4−ベンゾキノンである。これらのテトラヒドロキシベンゾキノンは、東京化成工業株式会社から購入する等して入手しうる。
(Step 1) of the production method of the present invention is a step of oxidizing tetrahydroxybenzoquinone in the presence of an inorganic base containing an alkali metal.
The tetrahydroxybenzoquinone used as the raw material used in (Step 1) may be 2,3,4,6-tetrahydroxy-1,4-benzoquinone or 3,4,5,6-tetrahydroxy-1 , 2-Benzoquinone. Preference is given to 2,3,5,6-tetrahydroxy-1,4-benzoquinone. These tetrahydroxybenzoquinones can be obtained by purchasing from Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.

(工程1)で用いるアルカリ金属を含有する無機塩基としては、アルカリ金属水酸化物、アルカリ金属アルコキシド、アルカリ金属炭酸塩、アルカリ金属炭酸水素塩を好ましく挙げることができる。より具体的には、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、ナトリウムメトキシド、ナトリウムエトキシド、ナトリウム tert−ブトキシド、カリウ tert−ブトキシド、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウムが好ましく、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウムを好ましく用いることができる。本発明の(工程1)における最も好ましい塩基は、炭酸ナトリウムまたは炭酸カリウムである。   Preferred examples of the inorganic base containing an alkali metal used in (Step 1) include alkali metal hydroxides, alkali metal alkoxides, alkali metal carbonates, and alkali metal bicarbonates. More specifically, sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium methoxide, sodium ethoxide, sodium tert-butoxide, potassium tert-butoxide, sodium carbonate, potassium carbonate, sodium hydrogen carbonate, potassium hydrogen carbonate are preferred. Sodium, potassium hydroxide, sodium carbonate, and potassium carbonate can be preferably used. The most preferred base in (Step 1) of the present invention is sodium carbonate or potassium carbonate.

(工程1)において使用する該塩基のモル比は、原料であるテトラヒドロキシベンゾキノンに対して通常3.0〜20倍モルの範囲であるが、この範囲を超えて過剰に使用しても反応速度や目的物の収率にはそれほど影響しない。逆にあまり過剰に塩基を使用すると反応混合物の流動性が悪化するなどの工程操作上の問題を引き起こし、廃棄物量の増大やコストアップの原因となるので工業スケールの製造ではかえって障害となる。本発明の(工程1)におけるテトラヒドロキシベンゾキノンに対する塩基の好ましい使用量は3.5〜10倍モル、より好ましくは3.5〜6.0倍モルである。   The molar ratio of the base used in (Step 1) is usually in the range of 3.0 to 20 times the molar amount of the raw material tetrahydroxybenzoquinone, but the reaction rate is exceeded even if it is used in excess of this range. And the yield of the target product is not significantly affected. On the other hand, if the base is used in an excessive amount, it causes problems in the process operation such as deterioration of the fluidity of the reaction mixture, and increases the amount of waste and increases the cost. The preferable usage-amount of the base with respect to the tetrahydroxy benzoquinone in (process 1) of this invention is 3.5-10 times mole, More preferably, it is 3.5-6.0 times mole.

本発明の(工程1)では、テトラヒドロキシベンゾキノンを酸化する酸化剤を使用することが好ましい。(工程1)で使用する酸化剤としては、遷移金属酸化物が好ましい。遷移金属酸化物の具体例としては、酸化銀(I)、酸化銅(II)、酸化水銀(II)、三酸化クロム(VI)、二酸化マンガン(IV)等が挙げられるが、本発明において最も好ましい酸化剤は二酸化マンガン(IV)である。反応において使用する酸化剤のモル比は、原料であるテトラヒドロキシベンゾキノンに対して通常2.0〜15倍モルの範囲である。この範囲を超えて過剰に使用しても反応速度や収率向上にはそれほど影響せず、かえって廃棄物量の増大やコストアップの原因となるので工業スケールの製造では障害となる。本発明の製造方法におけるテトラヒドロキシベンゾキノンに対する酸化剤の好ましい使用量は2.5〜10倍モル、より好ましくは3.0〜7.0倍モルである。   In (Step 1) of the present invention, it is preferable to use an oxidizing agent that oxidizes tetrahydroxybenzoquinone. The oxidant used in (Step 1) is preferably a transition metal oxide. Specific examples of the transition metal oxide include silver (I) oxide, copper (II) oxide, mercury (II) oxide, chromium trioxide (VI), manganese dioxide (IV) and the like. A preferred oxidizing agent is manganese (IV) dioxide. The molar ratio of the oxidizing agent used in the reaction is usually in the range of 2.0 to 15 times the molar amount of the raw material tetrahydroxybenzoquinone. Excessive use beyond this range does not significantly affect the reaction rate and yield, but rather increases the amount of waste and increases costs, which is an obstacle in industrial scale production. In the production method of the present invention, the preferred amount of oxidizing agent used for tetrahydroxybenzoquinone is 2.5 to 10 times mol, more preferably 3.0 to 7.0 times mol.

本発明の製造方法において使用しうる反応溶媒としては、攪拌不能になる等の工程操作上の問題等を引き起こさず、反応の進行を妨げず、かつ本発明の製造条件において反応・分解して悪影響を与えない限り特に制限はなく、例えば2−メチル−2−プロパノール等のアルコール系溶媒、ジメチルスルホン、ジエチルスルホン、スルホラン、2,4−ジメチルスルホラン等のスルホン系溶媒、メチル−tert−ブチルエーテル、アニソール等のエーテル系溶媒、酢酸エチル、酢酸n−ブチル等のエステル系溶剤、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン系溶媒、アセトニトリル、プロピオニトリル、水、ジメチルスルホキシド等が挙げられる。これらの中でもジメチルスルホン、ジエチルスルホン、スルホラン、2,4−ジメチルスルホラン等のスルホン系溶媒、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン系溶媒、アセトニトリル、プロピオニトリル、水が溶媒として好ましく、スルホラン、アセトニトリル、プロピオニトリル、水がより好ましい。本発明における最も好ましい反応溶媒は水である。   The reaction solvent that can be used in the production method of the present invention does not cause problems in process operations such as impossibility of stirring, does not hinder the progress of the reaction, and adversely reacts and decomposes under the production conditions of the present invention. Is not particularly limited, for example, alcohol solvents such as 2-methyl-2-propanol, sulfone solvents such as dimethyl sulfone, diethyl sulfone, sulfolane, 2,4-dimethyl sulfolane, methyl-tert-butyl ether, anisole And ether solvents such as ethyl acetate, n-butyl acetate, ketone solvents such as methyl ethyl ketone and methyl isobutyl ketone, acetonitrile, propionitrile, water, dimethyl sulfoxide and the like. Among these, sulfone solvents such as dimethyl sulfone, diethyl sulfone, sulfolane, 2,4-dimethyl sulfolane, ketone solvents such as methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, acetonitrile, propionitrile, and water are preferable as the solvent, sulfolane, acetonitrile, Propionitrile and water are more preferred. The most preferred reaction solvent in the present invention is water.

本発明の(工程1)において、テトラヒドロキシベンゾキノンを、アルカリ金属を含有する無機塩基の存在下に酸化する反応温度は通常30℃〜140℃の範囲であるが、(工程1)の反応は脱炭酸を伴うので反応速度を向上させるために加熱することが好ましい。好ましい反応温度は65℃〜140℃、より好ましくは80℃〜110℃である。 反応時間は原料として用いるテトラヒドロキシベンゾキノンの仕込み量、反応温度等により異なるが、通常30分〜5時間である。   In (Step 1) of the present invention, the reaction temperature at which tetrahydroxybenzoquinone is oxidized in the presence of an inorganic base containing an alkali metal is usually in the range of 30 ° C to 140 ° C. Since it accompanies carbonic acid, it is preferable to heat to improve the reaction rate. The preferred reaction temperature is 65 ° C to 140 ° C, more preferably 80 ° C to 110 ° C. The reaction time varies depending on the amount of tetrahydroxybenzoquinone used as a raw material, the reaction temperature, etc., but is usually 30 minutes to 5 hours.

酸化反応終了後の反応混合物は、好ましくは、濾過して不溶物を除去することにより後処理する。濾過にあたってはセライトやフロリジル等の濾過助剤を用いてもよく、この操作により過剰に使用した酸化剤等が除去される。   The reaction mixture after completion of the oxidation reaction is preferably post-treated by filtering to remove insoluble matters. In the filtration, a filter aid such as celite or florisil may be used, and an excessively used oxidizing agent or the like is removed by this operation.

次に、本発明の(工程2)を行う。(工程2)は、得られた反応生成物から晶析することにより、クロコン酸アルカリ金属塩を結晶として析出する工程である。
(工程1)で得られた反応混合物を冷却、晶析するとクロコン酸アルカリ金属塩が結晶として析出する。また反応混合物に貧溶剤を添加してクロコン酸アルカリ金属塩を晶析、析出させることも可能である。収率や精製効果を考慮すると、冷却を行いながら貧溶剤を添加してクロコン酸アルカリ金属塩を析出させる方法が有利である。塩化バリウムを加えてクロコン酸バリウム塩を析出させる前記非特許文献4および5に記載の方法と比較すると、新たな反応剤を用いる必要がなく、操作も簡便である。この点が、本発明の製造方法の大きな利点の1つである。
クロコン酸アルカリ金属塩を析出させる貧溶剤としては炭素数1〜4の低級アルコール、アセトニトリル、プロピオニトリル等が挙げられるが、好ましく使用される溶剤はメタノール、2−プロパノール、アセトニトリルである。
Next, (Step 2) of the present invention is performed. (Step 2) is a step of precipitating croconic acid alkali metal salt as crystals by crystallization from the obtained reaction product.
When the reaction mixture obtained in (Step 1) is cooled and crystallized, the alkali metal croconate precipitates as crystals. It is also possible to crystallize and precipitate the alkali metal croconate by adding a poor solvent to the reaction mixture. Considering the yield and purification effect, a method of depositing an alkali metal croconate by adding a poor solvent while cooling is advantageous. Compared with the methods described in Non-Patent Documents 4 and 5 in which barium chloride is added to precipitate barium croconate, it is not necessary to use a new reactant and the operation is simple. This is one of the great advantages of the production method of the present invention.
Examples of the poor solvent for precipitating the alkali metal croconate include lower alcohols having 1 to 4 carbon atoms, acetonitrile, propionitrile and the like, and preferably used solvents are methanol, 2-propanol and acetonitrile.

次に、本発明の(工程3)を行う。(工程3)は、クロコン酸アルカリ金属塩の結晶を固液分離によって単離する工程である。
固液分離の方法は特に制限されず、通常用いられている方法を適宜選択して用いることができる。例えば、濾過、遠心濾過、重力沈殿法濾過、吸引濾過などの方法を挙げることができる。好ましいのは、濾過である。析出したクロコン酸アルカリ金属塩は容易に単離することができる。
Next, (Step 3) of the present invention is performed. (Step 3) is a step of isolating the crystals of alkali metal croconate by solid-liquid separation.
The method for solid-liquid separation is not particularly limited, and a commonly used method can be appropriately selected and used. Examples thereof include methods such as filtration, centrifugal filtration, gravity precipitation method filtration, and suction filtration. Preference is given to filtration. The precipitated alkali metal croconic acid salt can be easily isolated.

本発明の製造方法により得られたクロコン酸アルカリ金属塩は、そのままクロコン酸塩として使用してもよいし、クロコン酸、他のクロコン酸塩、クロコン酸誘導体に変換してもよい。   The alkali metal croconate obtained by the production method of the present invention may be used as a croconate as it is, or may be converted into croconate, other croconate, or croconate derivatives.

中でも、クロコン酸はクロコニウム染料の合成中間体として有用であることから、(工程1)〜(工程3)で得られたクロコン酸アルカリ金属塩をプロトン化してクロコン酸へ変換することが好ましい。クロコン酸への変換は、当該技術分野における種々の公知の方法によって実施可能である。例えばクロコン酸アルカリ金属塩の溶液あるいは懸濁液に酸を作用させることによって実施することができる。使用する酸の量は、クロコン酸アルカリ金属塩に対して2当量以上、好ましくは2.1当量〜3.5当量である。酸の種類としては鉱酸が好ましく、具体的にはハロゲン化水素酸、硫酸、硝酸、リン酸等が挙げられるが、より好ましい酸は塩酸である。クロコン酸アルカリ金属塩を溶液あるいは懸濁液状態にするのに用いる溶媒としては、水、炭素数1〜4の低級アルコール、アセトニトリル、プロピオニトリル等が挙げられるが、クロコン酸アルカリ金属塩を中和すること、すなわちフリー化によって生成するクロコン酸は溶解し、逆にアルカリ金属鉱酸塩は溶解しない溶媒系を用いることが好ましい。より好ましくはメタノール、エタノール、2−プロパノール、アセトニトリル、あるいはこれらの中から選択される2〜3種の溶媒の併用系である。用いる溶媒の量は、クロコン酸アルカリ金属塩に対する質量比で2〜50倍、好ましくは4〜30倍、より好ましくは5〜20倍である。プロトン化の後に析出するアルカリ金属鉱酸塩(例えばクロコン酸カリウム塩を塩酸でプロトン化すると、塩化カリウムが生成する)は濾過することで容易に除去可能であり、以下は濃縮、晶析、抽出等に代表される化学工学的に常套の分離・精製手段を適用することでクロコン酸を単離することができる。
またポリスチレン・スルホン酸型強酸性イオン交換樹脂等を用いてクロコン酸アルカリ金属塩をフリー化することも可能であり、本発明の好ましい実施形態の1つである。用いたイオン交換樹脂は回収・再利用することができるため、工業上有利である。
Among these, since croconic acid is useful as a synthetic intermediate for a croconium dye, it is preferable that the alkali metal croconate obtained in (Step 1) to (Step 3) is protonated and converted to croconic acid. Conversion to croconic acid can be carried out by various known methods in the art. For example, it can be carried out by allowing an acid to act on a solution or suspension of an alkali metal croconic acid salt. The amount of the acid used is 2 equivalents or more, preferably 2.1 equivalents to 3.5 equivalents with respect to the alkali metal croconate. As the kind of acid, a mineral acid is preferable, and specific examples include hydrohalic acid, sulfuric acid, nitric acid, phosphoric acid and the like, but a more preferable acid is hydrochloric acid. Examples of the solvent used to bring the alkali metal croconate into a solution or suspension include water, lower alcohols having 1 to 4 carbon atoms, acetonitrile, propionitrile, and the like. It is preferable to use a solvent system that dissolves croconic acid formed by freezing, but does not dissolve alkali metal mineral salts. More preferred is methanol, ethanol, 2-propanol, acetonitrile, or a combination system of two to three solvents selected from these. The amount of the solvent to be used is 2 to 50 times, preferably 4 to 30 times, and more preferably 5 to 20 times by mass ratio to the alkali metal croconate. Alkali metal mineral salts that precipitate after protonation (for example, potassium chloride formed when protonated with croconic acid with hydrochloric acid can be easily removed by filtration). The following are concentrated, crystallized and extracted. Croconic acid can be isolated by applying a conventional separation / purification means in chemical engineering such as the above.
It is also possible to make the alkali metal croconate free using a polystyrene / sulfonic acid type strongly acidic ion exchange resin or the like, which is one of the preferred embodiments of the present invention. Since the used ion exchange resin can be recovered and reused, it is industrially advantageous.

クロコン酸を用いれば、さまざまな有用な化合物をさらに製造することが可能である。例えば、クロコン酸をN,N−ジアルキルアニリン、複素環活性メチレン化合物あるいは2−(N,N−ジアルキルアミノ)チオフェン等と縮合反応させることより、クロコニウム染料を製造することができる。また、当業者に公知の他の方法を用いてクロコン酸またはその塩からクロコニウム染料を製造することも可能である。さらに、当業者に公知の方法を適宜組み合わせて、クロコニウム染料以外の有用化合物の製造に使用することも可能である。   If croconic acid is used, various useful compounds can be further produced. For example, a croconium dye can be produced by subjecting croconic acid to a condensation reaction with N, N-dialkylaniline, a heterocyclic active methylene compound, 2- (N, N-dialkylamino) thiophene, or the like. It is also possible to produce a croconium dye from croconic acid or a salt thereof using other methods known to those skilled in the art. Furthermore, methods known to those skilled in the art can be combined as appropriate to produce useful compounds other than croconium dyes.

以下に実施例と比較例を挙げて本発明の特徴をさらに具体的に説明する。以下の実施例に示す材料、使用量、割合、処理内容、処理手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない限り適宜変更することができる。したがって、本発明の範囲は以下に示す具体例により限定的に解釈されるべきものではない。   The features of the present invention will be described more specifically with reference to examples and comparative examples. The materials, amounts used, ratios, processing details, processing procedures, and the like shown in the following examples can be changed as appropriate without departing from the spirit of the present invention. Therefore, the scope of the present invention should not be construed as being limited by the specific examples shown below.

(実施例1)
2,3,5,6−テトラヒドロキシ−1,4−ベンゾキノン(100g)、炭酸カリウム(300g)の水(3L)溶液に攪拌しながら二酸化マンガン(IV)(250g)を室温にて分割添加し、反応混合物を2時間加熱還流した。反応混合物を80℃まで冷却した後、セライトを加え、反応混合物を濾過して不溶性成分を除去した。濾液を5℃まで冷却し、析出した結晶を濾過して集め、メタノールで洗浄してクロコン酸2カリウム塩を湿った状態の結晶として得た。この結晶の一部を乾燥して得たクロコン酸2カリウム塩のIRスペクトルデータは以下の通りであった。
IR νmax (KBr) 1741(w), 1663(m), 1529(br,vs), 110(w) cm-1
上記操作で得たクロコン酸2カリウム塩全量をメタノール(800mL)に懸濁し、濃塩酸(100mL)を加えた後、反応混合物を1時間加熱還流した。時間が経過するとともに黄色のクロコン酸カリウム塩が溶解し、白色の塩化カリウムが析出した。反応混合物を45℃まで冷却した後、析出した塩化カリウムを濾過して除き、濾液を濃縮して56gのクロコン酸を黄土色結晶として得た。
IR νmax (KBr) 3431(br,m), 3300~2200(br.s), 1757(s),1720(w),1659(s), 1533(s), 1477(s), 1323(s), 1232(s), 1072(s), 837(m), 631(w) cm-1
Example 1
Manganese dioxide (IV) (250 g) was added in portions at room temperature while stirring to a water (3 L) solution of 2,3,5,6-tetrahydroxy-1,4-benzoquinone (100 g) and potassium carbonate (300 g). The reaction mixture was heated to reflux for 2 hours. After the reaction mixture was cooled to 80 ° C., Celite was added and the reaction mixture was filtered to remove insoluble components. The filtrate was cooled to 5 ° C., and the precipitated crystals were collected by filtration and washed with methanol to obtain dipotassium croconic acid as wet crystals. IR spectrum data of croconic acid dipotassium salt obtained by drying a part of this crystal was as follows.
IR νmax (KBr) 1741 (w), 1663 (m), 1529 (br, vs), 110 (w) cm -1
The entire amount of dipotassium croconic acid obtained by the above operation was suspended in methanol (800 mL), concentrated hydrochloric acid (100 mL) was added, and the reaction mixture was heated to reflux for 1 hour. As time passed, yellow potassium croconate dissolved and white potassium chloride precipitated. After cooling the reaction mixture to 45 ° C., the precipitated potassium chloride was removed by filtration, and the filtrate was concentrated to obtain 56 g of croconic acid as ocher crystals.
IR νmax (KBr) 3431 (br, m), 3300-2200 (br.s), 1757 (s), 1720 (w), 1659 (s), 1533 (s), 1477 (s), 1323 (s) , 1232 (s), 1072 (s), 837 (m), 631 (w) cm -1

(実施例2)
実施例1に記載の方法に従い、2,3,5,6−テトラヒドロキシ−1,4−ベンゾキノン(100g)、炭酸ナトリウム(300g)、二酸化マンガン(IV)(250g)を用いて反応を行い、クロコン酸ナトリウム塩を湿った状態の結晶として得た。
上記操作で得たクロコン酸ナトリウム塩全量をメタノール(1L)に懸濁し、オルガノ社製イオン交換樹脂アンバーライトIR120B(プロトン型)を加え反応混合物を1時間加熱還流した。反応混合物を50℃まで冷却した後、樹脂を濾過して除き、濾液を濃縮、残渣を乾燥して57.5gのクロコン酸を黄土色結晶として得た。IRスペクトルは実施例1で得たクロコン酸のものと一致した。
なお回収したイオン交換樹脂は当該技術分野における常套の手法、例えば酸処理した後に洗浄することで容易に再生、再利用することが可能であった。
(Example 2)
According to the method described in Example 1, the reaction was performed using 2,3,5,6-tetrahydroxy-1,4-benzoquinone (100 g), sodium carbonate (300 g), manganese dioxide (IV) (250 g), Croconic acid sodium salt was obtained as wet crystals.
The total amount of sodium croconate obtained by the above operation was suspended in methanol (1 L), an ion exchange resin Amberlite IR120B (proton type) manufactured by Organo Corporation was added, and the reaction mixture was heated to reflux for 1 hour. After the reaction mixture was cooled to 50 ° C., the resin was removed by filtration, the filtrate was concentrated, and the residue was dried to obtain 57.5 g of croconic acid as ocher crystals. The IR spectrum was consistent with that of croconic acid obtained in Example 1.
The recovered ion exchange resin could be easily regenerated and reused by a conventional technique in the art, for example, by washing after acid treatment.

(比較例1)
前記非特許文献4に記載の方法に準じて、クロコン酸バリウム塩を経由する方法によりクロコン酸を合成した。2,3,5,6−テトラヒドロキシ−1,4−ベンゾキノン(100g)、炭酸カリウム(400g)の水(6L)溶液に攪拌しながら二酸化マンガン(IV)(300g)を室温にて分割添加し、反応混合物を2時間加熱還流した。反応混合物を70℃まで冷却の後セライトを加え、反応混合物を濾過して不溶性成分を除去した。濾液に濃塩酸を加えて中和、pH2とした後、飽和塩化バリウム水溶液を加えると黄金色結晶が析出した。反応混合物を2時間加熱還流後、室温まで冷却、析出した結晶を濾過して集め、メタノールで洗浄してクロコン酸バリウム塩を湿った状態の結晶として得た。
上記操作で得たクロコン酸バリウム塩全量をメタノール(1L)に懸濁し、1.5mol/Lの硫酸(200mL)を加えて反応混合物を1時間加熱還流した。この過程で析出した硫酸バリウムのため、反応混合物の流動性がかなり悪くなった。反応混合物を25℃まで冷却、硫酸バリウムを除去するため濾過を行ったが濾過性が悪く、作業は困難であった。濾液を濃縮、残渣を乾燥して52gのクロコン酸を黄土色結晶として得た。
(Comparative Example 1)
Croconic acid was synthesized by a method via barium croconate in accordance with the method described in Non-Patent Document 4. Manganese dioxide (IV) (300 g) was added in portions at room temperature while stirring to a water (6 L) solution of 2,3,5,6-tetrahydroxy-1,4-benzoquinone (100 g) and potassium carbonate (400 g). The reaction mixture was heated to reflux for 2 hours. After cooling the reaction mixture to 70 ° C., celite was added, and the reaction mixture was filtered to remove insoluble components. Concentrated hydrochloric acid was added to the filtrate to neutralize it to pH 2, and then saturated barium chloride aqueous solution was added to precipitate golden crystals. The reaction mixture was heated to reflux for 2 hours and then cooled to room temperature. The precipitated crystals were collected by filtration and washed with methanol to obtain barium croconate as wet crystals.
The total amount of barium croconate obtained by the above operation was suspended in methanol (1 L), 1.5 mol / L sulfuric acid (200 mL) was added, and the reaction mixture was heated to reflux for 1 hour. Due to the barium sulfate precipitated in this process, the fluidity of the reaction mixture was considerably deteriorated. The reaction mixture was cooled to 25 ° C. and filtered to remove barium sulfate, but the filterability was poor and the operation was difficult. The filtrate was concentrated and the residue was dried to obtain 52 g of croconic acid as ocher crystals.

本発明の製造方法によれば、クロコン酸化合物を工業的規模で安全かつ経済的に製造することができる。クロコン酸は、クロコニウム染料合成の鍵となる共通中間体であることから、本発明の製造方法は有用な化合物の提供に役立つものであり、産業上の利用可能性が高い。   According to the production method of the present invention, a croconic acid compound can be produced safely and economically on an industrial scale. Since croconic acid is a common intermediate that is the key to the synthesis of croconium dyes, the production method of the present invention is useful for providing useful compounds and has high industrial applicability.

Claims (5)

下記工程を含むことを特徴とするクロコン酸化合物の製造方法。
(工程1) アルカリ金属を含有する無機塩基の存在下でテトラヒドロキシベンゾキノンを酸化する工程、
(工程2) 得られた反応生成物から晶析することにより、クロコン酸アルカリ金属塩を結晶として析出する工程、および、
(工程3) クロコン酸アルカリ金属塩の結晶を固液分離によって単離する工程
The manufacturing method of the croconic acid compound characterized by including the following process.
(Step 1) A step of oxidizing tetrahydroxybenzoquinone in the presence of an inorganic base containing an alkali metal,
(Step 2) Step of precipitating an alkali metal croconate as a crystal by crystallization from the obtained reaction product, and
(Step 3) A step of isolating the alkali metal croconic acid salt by solid-liquid separation
前記アルカリ金属を含有する無機塩基が、アルカリ金属水酸化物、アルカリ金属アルコキシド、アルカリ金属炭酸塩およびアルカリ金属炭酸水素塩からなる群より選択されることを特徴とする請求項1に記載の製造方法。   The method according to claim 1, wherein the inorganic base containing an alkali metal is selected from the group consisting of an alkali metal hydroxide, an alkali metal alkoxide, an alkali metal carbonate, and an alkali metal bicarbonate. . 前記アルカリ金属を含有する無機塩基が、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、ナトリウムメトキシド、ナトリウムエトキシド、ナトリウム tert−ブトキシド、カリウム tert−ブトキシド、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸水素ナトリウムおよび炭酸水素カリウムからなる群より選択されることを特徴とする請求項1に記載の製造方法。   The inorganic base containing the alkali metal is sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium methoxide, sodium ethoxide, sodium tert-butoxide, potassium tert-butoxide, sodium carbonate, potassium carbonate, sodium hydrogen carbonate and potassium hydrogen carbonate. The manufacturing method according to claim 1, wherein the manufacturing method is selected from the group consisting of: 前記(工程1)において酸化剤として遷移金属酸化物を用いることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の製造方法。   The manufacturing method according to any one of claims 1 to 3, wherein a transition metal oxide is used as an oxidizing agent in the (Step 1). 前記(工程1)において酸化剤として二酸化マンガン(IV)を用いることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の製造方法。   The manufacturing method according to any one of claims 1 to 3, wherein manganese (IV) is used as an oxidizing agent in the (step 1).
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114349631A (en) * 2022-01-14 2022-04-15 北京富盛嘉华医药科技有限公司 Preparation method and application of 4-methoxy crotonic acid

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