JP2007230941A - ニトリル化合物又はカルボン酸化合物の製法 - Google Patents

Abstract

【課題】温和な条件下、簡便な方法によって、酢酸化合物からニトリル化合物又はカルボン酸化合物を高収率で製造出来る、工業的に好適なニトリル化合物又はカルボン酸化合物の製法を提供する。
【解決手段】一般式（１）

（Ｒは、シアノ基又はカルボキシル基を示し、Ｒ^１及びＲ^２は、反応に関与しない基を示す。）で示される酢酸化合物と有機塩基とを反応させる、一般式（２）

で示される、ニトリル化合物又はカルボン酸化合物の製法。
【選択図】 なし

Description

本発明は、酢酸化合物からニトリル化合物又はカルボン酸化合物を製造する方法に関する。ニトリル化合物又はカルボン酸化合物は、医薬・農薬等の原料や合成中間体として有用な化合物である。

従来、酢酸化合物からニトリル化合物又はカルボン酸化合物を製造する方法としては、例えば、シアノ酢酸を160℃以上に加熱してアセトニトリルを得る方法（例えば、非特許文献１参照）やマロン酸をp-アゾキシアニソール中で141℃に加熱して酢酸を得る方法（例えば、非特許文献２参照）が知られている。しかしながら、上記いずれの方法においても高い反応温度が必要である上に、収率が低い又は収率の記載がない等、ニトリル化合物又はカルボン酸化合物の工業的な製法としては満足できるものではなかった。

Chem.Ber.,7,1382(1874) J.Indian.Chem.Soc.,58,868(1981)

本発明の課題は、即ち、上記問題点を解決し、温和な条件下、簡便な方法によって、酢酸化合物からニトリル化合物又はカルボン酸化合物を高収率で製造出来る、工業的に好適なニトリル化合物又はカルボン酸化合物の製法を提供するものである。

本発明の課題は、一般式（１）

（式中、Ｒは、シアノ基又はカルボキシル基を示し、Ｒ^１及びＲ^２は、置換基を有していても良い、反応に関与しない基を示す。なお、Ｒ^１及びＲ^２は、互いに結合して環を形成していても良い）
で示される酢酸化合物と有機アミンとを反応させることを特徴とする、一般式（２）

（式中、Ｒ、Ｒ^１及びＲ^２は、前記と同義である。）
で示される、ニトリル化合物又はカルボン酸化合物の製法によって解決される。

本発明により、温和な条件下、簡便な方法によって、酢酸化合物からニトリル化合物又はカルボン酸化合物を高収率で製造出来る、工業的に好適なニトリル化合物又はカルボン酸化合物の製法を提供出来る。

本発明の反応において使用する酢酸化合物は、前記の一般式（１）で示される。その一般式（１）において、Ｒは、シアノ基又はカルボキシル基を示す。又、Ｒ^１及びＲ^２は、置換基を有していても良い、反応に関与しない基を示すが、具体的には、例えば、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アラルキル基、アリール基、ハロゲン原子、ヒドロキシル基、アルコキシル基、アルキルチオ基、ニトロ基、シアノ基、カルボニル基又はアミノ基を示す。なお、Ｒ^１及びＲ^２は、互いに結合して環を形成していても良い。

前記アルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基等が挙げられる。なお、これらの基は、各種異性体を含む。

前記シクロアルキル基としては、例えば、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基等が挙げられる。

前記アラルキル基としては、例えば、ベンジル基、フェネチル基、フェニルプロピル基等が挙げられる。なお、これらの基は、各種異性体を含む。

前記アリール基としては、例えば、フェニル基、p-トリル基、ナフチル基、アントリル基等が挙げられる。なお、これらの基は、各種異性体を含む。

前記ハロゲン原子としては、例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子が挙げられる。

前記アルコキシル基としては、例えば、メトキシル基、エトキシル基、プロポキシル基等が挙げられる。なお、これらの基は、各種異性体を含む。

前記アルキルチオ基としては、例えば、メチルチオ基、エチルチオ基、プロピルチオ基等が挙げられる。なお、これらの基は、各種異性体を含む。

前記のアルキル基、シクロアルキル基、アラルキル基、アリール基、アルコキシル基、アルキルチオ基又はアミノ基は、置換基を有していても良い。その置換基としては、炭素原子を介して出来る置換基、酸素原子を介して出来る置換基、窒素原子を介して出来る置換基、硫黄原子を介して出来る置換基、ハロゲン原子等が挙げられる。

前記炭素原子を介して出来る置換基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基等のアルキル基；シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基等のシクロアルキル基；ビニル基、アリル基、プロペニル基、シクロプロペニル基、シクロブテニル基、シクロペンテニル基等のアルケニル基；ピロリジル基、ピローリル基、フリル基、チエニル基等の複素環基；フェニル基、トリル基、キシリル基、ビフェニリル基、ナフチル基、アントリル基、フェナントリル基等のアリール基；ホルミル基、アセチル基、プロピオニル基、アクリロイル基、ピバロイル基、シクロヘキシルカルボニル基、ベンゾイル基、ナフトイル基、トルオイル基等のアシル基（アセタール化されていても良い）；メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基等のアルコキシカルボニル基；フェノキシカルボニル基等のアリールオキシカルボニル基；トリフルオロメチル基等のハロゲン化アルキル基；シアノ基が挙げられる。なお、これらの基は、各種異性体を含む。

前記酸素原子を介して出来る置換基としては、例えば、ヒドロキシル基；メトキシル基、エトキシル基、プロポキシル基、ブトキシル基、ペンチルオキシル基、ヘキシルオキシル基、ヘプチルオキシル基、ベンジルオキシル基、ピペリジルオキシル基、ピラニルオキシル基等のアルコキシル基；フェノキシル基、トルイルオキシル基、ナフチルオキシル基等のアリールオキシル基が挙げられる。なお、これらの基は、各種異性体を含む。

前記窒素原子を介して出来る置換基としては、例えば、メチルアミノ基、エチルアミノ基、ブチルアミノ基、シクロへキシルアミノ基、フェニルアミノ基、ナフチルアミノ基等の第一アミノ基；ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基、ジブチルアミノ基、メチルエチルアミノ基、メチルブチルアミノ基、ジフェニルアミノ基等の第二アミノ基；モルホリノ基、チオモルホリノ基、ピペリジノ基、ピペラジニル基、ピラゾリジニル基、ピロリジノ基、インドリル基等の複素環式アミノ基；イミノ基が挙げられる。なお、これらの基は、各種異性体を含む。

前記硫黄原子を介して出来る置換基としては、例えば、メルカプト基；チオメトキシル基、チオエトキシル基、チオプロポキシル基等のチオアルコキシル基；チオフェノキシル基、チオトルイルオキシル基、チオナフチルオキシル基等のチオアリールオキシル基等が挙げられる。なお、これらの基は、各種異性体を含む。

前記ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子が挙げられる。

本発明の反応において使用する有機アミン化合物としては、例えば、ジエチルアミン、トリエチルアミン、ジ-n-プロピルアミン、ジイソプロピルアミン、トリ-n-プロピルアミン、トリイソプロピルアミン、ジ-n-ブチルアミン、ジイソブチルアミン、トリ-n-ブチルアミン、トリイソブチルアミン、エチルイソプロピルアミン、ジイソプロピルメチルアミン、ジイソプロピルエチルアミン、ジ-n-ペンチルアミン、ジイソペンチルアミン、ジシクロヘプチルアミン、トリ-n-ペンチルアミン、トリイソペンチルアミン、ジ-n-ヘキシルアミン、ジイソヘキシルアミン、ジシクロヘキシルアミン、トリ-n-ヘキシルアミン、トリイソヘキシルアミン、ジ-n-ヘプチルアミン、ジイソヘプチルアミン、トリ-n-ヘプチルアミン、トリイソヘプチルアミン、ジ-n-オクチルアミン、ジイソオクチルアミン、トリ-n-オクチルアミン、トリイソオクチルアミン、ジ-n-ノニルアミン、ジイソノニルルアミン、トリ-n-ノニルアミン、トリイソノニルアミン、ジ-n-デシルアミン、ジイソデシルアミン、トリ-n-デシルアミン、トリイソデシルアミン、1,8-ジアザビシクロ[5,4,0]-7-ウンデセン、ジアザジシクロ[2,2,2]オクタン等のアルキルアミン類；メチルベンジルアミン、ジメチルベンジルアミン、エチルベンジルアミン、ジエチルベンジルアミン等のベンジルアミン類；メチルアニリン、ジメチルアニリン、エチルアニリン、ジエチルアニリン等のアニリン類；ピリジン、メチルピリジン、ジメチルアミノピリジン等のピリジン類；キノリン、イソキノリン等のキノリン類が使用される。なお、これらの有機アミン化合物は、単独又は二種以上を混合して使用しても良い。

前記有機アミン化合物の使用量は、酢酸化合物1gに対して、好ましくは0.01〜100ml、更に好ましくは0.05〜50ml、特に好ましくは0.1〜5.0mlである。

本発明の反応は溶媒中で行うことができる。使用する溶媒としては、反応を阻害しないものならば特に限定されず、例えば、水；N,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチルアセトアミド、N-メチルピロリドン等のアミド類；N,N'-ジメチルイミダゾリジノン等の尿素類；ジメチルスルホキシド、スルホラン等のスルホキシド類；n-プロピルアルコール、n-ブチルアルコール等のアルコール類；ジイソプロピルエーテル、ジオキサン、シクロプロピルメチルエーテル等のエーテル類；トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類；酢酸エチル、酢酸ブチル等の酢酸エステル類；アセトニトリル、プロピオニトリル等のニトリル類が挙げられるが、好ましくは三級アミン類、ピリジン類、アミド類、スルホキシド類、或いはそれらと芳香族炭化水素類又は酢酸エステル類との混合溶媒、更に好ましくはトリエチルアミン、ピリジン、N,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチルアセトアミド、N-メチルピロリドン、N,N'-ジメチルイミダゾリジノン、ジメチルスルホキシド、或いはそれらとトルエン、酢酸エチル又は酢酸ブチルとの混合溶媒が使用される。なお、これらの溶媒は、単独又は二種以上を混合して使用しても良い。

前記溶媒の使用量は、反応液の均一性や攪拌性により適宜調節するが、酢酸化合物1gに対して、好ましくは0〜100ml、更に好ましくは0〜50ml、特に好ましくは0〜10mlである。

本発明の反応は、例えば、酢酸化合物、有機アミン化合物及び溶媒を混合して、攪拌しながら反応させる等の方法によって行われる。その際の反応温度は、好ましくは50〜150℃、更に好ましくは80〜130℃であり、反応圧力は特に制限されない。

なお、最終生成物であるニトリル化合物又はカルボン酸化合物は、例えば、反応終了後、濾過、濃縮、蒸留、再結晶、カラムクロマトグラフィー等の一般的な方法によって単離・精製される。

次に、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明の範囲はこれらに限定されるものではない。

実施例１（アセトニトリルの合成）
還流冷却装置及び温度計を備えた内容積25mlのガラス製フラスコに、純度95質量％のシアノ酢酸5.0g(55.84mmol)、トリ-n-ブチルアミン5.0ml及びN,N-ジメチルホルムアミド10.0mlを加え、攪拌しながら90℃にて5時間反応させた。反応終了後、反応液をガスクロマトグラフィーで分析（内部標準法）したところ、アセトニトリルが1.18g生成していた（反応収率；95.1%）。

実施例２（アセトニトリルの合成）
還流冷却装置及び温度計を備えた内容積25mlのガラス製フラスコに、純度95質量％のシアノ酢酸5.0g(55.84mmol)及びトリ-n-ブチルアミン15.0mlを加え、攪拌しながら90℃で5時間反応させた。反応終了後、反応液をガスクロマトグラフィーで分析（内部標準法）したところ、アセトニトリルが1.96g生成していた（反応収率；85.5％）。

実施例３（酢酸の合成）
冷却装置及び温度計を備えた内容積25mlのガラス製フラスコに、マロン酸5.0g(48.05mmol)、溶媒としてトリ-n-ブチルアミン5.0ml及びN,N-ジメチルホルムアミド10.0mlを加え、攪拌しながら90℃で5時間反応させた。反応終了後、反応液をガスクロマトグラフィーで分析（内部標準法）したところ、酢酸が2.90g生成していた（反応収率；100%）。

実施例４（酢酸の合成）
冷却装置及び温度計を備えた内容積25mlのガラス製フラスコに、マロン酸5.0g(48.05mmol)、溶媒としてトリ-n-ブチルアミン15.0mlを加え90℃オイルバス中にて5時間反応させた。反応終了後、反応液をガスクロマトグラフィーで分析（内部標準法）したところ、酢酸2.83g生成していた（反応収率；98.2%）。

本発明は、酢酸化合物からニトリル化合物又はカルボン酸化合物を製造する方法に関する。ニトリル化合物又はカルボン酸化合物は、医薬・農薬等の原料や合成中間体として有用な化合物である。

Claims (3)

1. 一般式（１）
   

   

   （式中、Ｒは、シアノ基又はカルボキシル基を示し、Ｒ^１及びＲ^２は、置換基を有していても良い、反応に関与しない基を示す。なお、Ｒ^１及びＲ^２は、互いに結合して環を形成していても良い。）
   で示される酢酸化合物と有機塩基とを反応させることを特徴とする、一般式（２）
   

   

   （式中、Ｒ、Ｒ^１及びＲ^２は、前記と同義である。）
   で示される、ニトリル化合物又はカルボン酸化合物の製法。
2. 有機アミン化合物が、アルキルアミン類である請求項１記載のニトリル化合物又はカルボン酸化合物の製法。
3. 反応温度が50〜150℃である請求項１記載のニトリル化合物又はカルボン酸化合物の製法。