JP2008503452A

JP2008503452A - 無水アルキルホスホン酸類でのアルデヒドオキシム類から水の脱離によるニトリル類の製造方法

Info

Publication number: JP2008503452A
Application number: JP2007515817A
Authority: JP
Inventors: アンドレアス、モイト; シュテファン、シェーラー; クラウディウス、ベーム
Original assignee: Archimica GmbH
Current assignee: Euticals GmbH
Priority date: 2004-06-19
Filing date: 2005-06-04
Publication date: 2008-02-07
Also published as: DE102004029812A1; DE502005005703D1; WO2005123661A1; EP1763506B1; US7405318B2; US20080033186A1; EP1763506A1

Abstract

本発明は、アルデヒドオキシム類（Ｒ^１ＣＨ＝Ｎ‐ＯＨ）を環状無水アルキルホスホン酸類と−１００〜＋１２０℃の範囲内の温度で反応させることによる、式（II）Ｒ^１‐ＣＮのニトリル類の製造方法に関し、ここでＲ^１はＨ、直鎖または分岐Ｃ_１‐Ｃ_１２アルキル基、Ｃ_３‐Ｃ_１０シクロアルキル、アルケニル、アリールまたはヘテロアリール基を表わす。好ましく用いられる環状無水アルキルホスホン酸は式（Ｉ）の２，４，６‐置換１，３，５，２，４，６‐トリオキサトリホスフィナン２，４，６‐トリオキシドであり、ここでＲ′は独立してアリル、アリールまたは開鎖もしくは分岐Ｃ_１‐Ｃ_１２アルキル基を表わす。場合により、反応は三級アミン塩基ＮＲ^２ _３の存在下で行われる。

Description

ニトリル類は有機合成において重要な極めて用途の広い中間体である。この化合物種は、多くの付加反応を行える、Ｃ，Ｎ三重結合の高反応性を示す。現代有機合成における意義は、これら化合物種の入手可能性の限界により制限されるだけである。

ニトリル類の標準製造方法は、対応官能基保有アルドキシム類の脱離である。無水酢酸、塩化アセチル、塩化チオニルまたは酸化鉛を用いるものを含めて、多くの方法が用いられている。用いられる他の水脱離剤は、五酸化リン、ベンゼンスルホニルクロリド、クロロギ酸エチルまたは水性アルカリであった。酸化金属触媒で３４０〜３６０℃の熱脱離も同様に可能である。アルデヒド類から出発するワンポットプロセスも有用である。しかしながら、７０〜１４０℃で作業することが常に必要である。塩酸ヒドロキシルアミンおよび無水トリフルオロ酢酸を用いたアルデヒド類の変換は２０℃で生じる。もう１つの別法は、ピリジン／水中ジシクロヘキシルカルボジイミド、Ｃｕ（II）塩およびトリエチルアミンの存在下でアルデヒド類と塩酸ヒドロキシルアミンとの反応である。重金属塩に加えて、除去が極めて難しいだけのジシクロヘキシル尿素も得られる。

現代有機合成において、化学‐、位置‐および立体選択的試薬の意義は飛躍的に増している。例えば、多くの官能基を有する複雑な分子でオキシムをニトリルへ変換することが目的である場合、上記のうち多くの方法が選択性の理由から除外される。熱脱水の使用も制限され、４５０℃に達するほど非常に高い温度が必要とされるからである。

オキシム類をニトリル類へ脱離する選択的な好ましい方法は、多くの脱水剤を用いる反応である。

現在まで、上記変換の問題には高度に選択的な解決法が欠如していた。公知の試薬で望ましい変換を行えるが、他の部分も同様に影響をうけてしまうことが多い。多くの場合に、必要とされる激烈な条件が、遠くに離れた立体中心すらエピマー化してしまう。それに加えて、変換は非常に穏やかな条件下で行われねばならず、特に用いられた試薬の変換生成物の除去が非常に簡単でなければならない。

したがって、水の脱離によりオキシム類から対応ニトリル類への変換を行え、同時に非常に穏やかな反応条件の使用を行え、後処理が簡単である、経済的に実施可能なプロセスを提供することが、本発明の目的である。

従来知られていたニトリル類の製造方法はすべて重大な欠点を有している：
例えば、塩化チオニルが用いられる場合、反応は高温で行われねばならない。これは、特に繊細な化合物の場合に不利である。酸化鉛が用いられる場合には、重金属が廃液流中に得られる。

Voswinkelプロセスはアルデヒド類から出発するニトリル類の１段階製造で有用とわかったが、ジシクロヘキシルカルボジイミドの使用はそれが繊細であるため欠点を有し、反応副生成物を完全に除去することが多くの場合に不可能である。

意外にも、環状２，４，６‐置換１，３，５，２，４，６‐トリオキサトリホスフィナン２，４，６‐トリオキシド類の使用がこれら問題のすべてを解決することがわかった。この脱離法は対応ニトリル類へのオキシム類の高度選択的変換を行え、同時にエピマー化からの望ましい解放と最大の位置‐および立体選択性の観察、同時に事実上定量的な収率を生じる。

このように、本発明は：
アルデヒドオキシム類（Ｒ^１ＣＨ＝Ｎ‐ＯＨ）
を環状無水アルキルホスホン酸類および場合によりアミン塩基ＮＲ^２ _３と−１００〜＋１２０℃の範囲内の温度で反応させることによる、下記式（II）のニトリル類：
Ｒ^１‐ＣＮ（II）
を製造するための高度選択的方法に関し、ここで上記式中Ｒ^１はＨ、直鎖または分岐、置換または非置換Ｃ_１‐Ｃ_１２アルキル基、Ｃ_３‐Ｃ_１０シクロアルキル基、アルケニル基またはアリールもしくはヘテロアリール基である。

好ましい発明態様において、環状無水アルキルホスホン酸は下記式（Ｉ）の２，４，６‐置換１，３，５，２，４，６‐トリオキサトリホスフィナン２，４，６‐トリオキシドである：

上記式中Ｒ′は独立してアリル、アリールまたは開鎖もしくは分岐Ｃ_１‐Ｃ_１２アルキル基、特にＣ_１‐Ｃ_８アルキル基である。

Ｒ′がメチル、エチル、ｎ‐プロピル、イソプロピル、ｎ‐ブチル、２‐ブチル、イソブチル、ペンチル、ヘキシル、特にエチル、プロピルおよび／またはブチル基である、式（Ｉ）の無水ホスホン酸類が特に好ましい。

ニトリル類（II）の脱離は通常−１００〜＋１２０℃の範囲内の温度で行われる；−３０〜＋３０℃の範囲内の温度が好ましく、低温ほど高度選択性と通常相関している。反応時間は用いられる温度に依存し、通常１〜１２時間、特に３〜６時間である。

アミン類の添加は通常不要であるが、個別のケースでは有利なこともある。用いられるアミン類は、通常下記式(III)のアミン類である：
ＮＲ^２ _３ (III)
上記式中Ｒ^２はＨ、アリル、アリールまたは開鎖、環状もしくは分岐Ｃ_１‐Ｃ_１２アルキル基、アリールオキシ、アリルオキシまたは開鎖、環状もしくは分岐Ｃ_１‐Ｃ_１２アルキル基を有するアルコキシ、または上記置換基の組合せである。

Ｒ^２がＨ、メチル、エチル、ｎ‐プロピル、イソプロピル、ｎ‐ブチル、２‐ブチル、イソブチル、ペンチル、ヘキシル、フェニル、特にＨ、エチル、ｎ‐プロピル、イソプロピル、ｎ‐ブチル、２‐ブチル、イソブチルまたはフェニル、または上記置換基の組合せである、式(III)のアミン類が特に好ましい。

環状無水ホスホン酸は、溶融物としてまたは溶媒に溶解された液体混合物として、反応媒体に加えられる。適切な溶媒は無水ホスホン酸といかなる副反応も生じないものである；これらはすべて非プロトン性有機溶媒、例えばリグロイン、ブタン、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、シクロブタン、シクロペンタン、シクロヘキサン、シクロヘプタン、シクロオクタン、ジクロロメタン、クロロホルム、四塩化炭素、１，２‐ジクロロエタン、１，１，２，２‐テトラクロロエタン、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸ブチル、ジメチルホルムアミド、ジエチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、ジエチルアセトアミド、ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、tert‐ブチルメチルエーテル、ＴＨＦ、ジオキサン、アセトニトリルまたはそれらの混合物である；ジクロロメタン、クロロホルム、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸ブチル、ジメチルホルムアミド、ジエチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、ジエチルアセトアミド、ジイソプロピルエーテル、tert‐ブチルメチルエーテル、ＴＨＦ、ジオキサン、アセトニトリルまたはそれらの混合物が特に好ましい；ジクロロメタン、クロロホルム、酢酸エチル、酢酸ブチル、ジメチルアセトアミド、tert‐ブチルメチルエーテル、ＴＨＦ、ジオキサン、アセトニトリルまたはそれらの混合物が非常に特に好ましい；ＴＨＦ、酢酸エチルまたは酢酸ブチルが特に好ましい。

無水ホスホン酸は出発化合物に対して化学量論量の少なくとも１／３で通常加えられるが、超化学量論量、例えば１出発化合物：１．２Ｔ３Ｐ^Ｒ（環状無水プロパンホスホン酸）の比率で加えてもよい。

反応は好ましくは、対応出発化合物が反応温度で適切な溶媒中Ｔ３Ｐ^Ｒへ加えられるように行われる。

無水ホスホン酸類の変換生成物は通常非常に水溶性であるため、反応生成物は好ましくは加水分解および簡単な相分離により単離される。単離される生成物の性質に応じて、後抽出が必要なこともある。形成された無水ホスホン酸変換生成物は後の反応を妨げないことが多く、そのため得られた反応溶液の直接使用でも多くの場合に非常に良い結果をもたらす。上記すべての操作は非常に良い収率（典型的には９０〜１００％、特に＞９５％）であり、同時に副反応およびエピマー化が存在しない。本発明反応の選択率は９７〜１００％、特に９９〜１００％の範囲内である。

本発明による方法は下記例で詳細に説明されるが、本発明をそれに限定するものではない：

例１：ベンゾニトリルへのベンズアルデヒドオキシムの脱離
酢酸エチル中Ｔ３Ｐ^Ｒ１モル（５０％ｗ／ｗ）を０℃に冷却する。ベンズアルデヒドオキシムをこの溶液へ滴下し、混合液をこの反応で３時間攪拌する。このとき、反応ＧＣは１００％の変換率を示した。室温へ加温後、水１８０ｍｌを加え、各相を分離した。溶媒が凝縮された後、ベンゾニトリルが９７％の収率、ＧＣ純度９９％（ａ／ａ）で残留した。

例２：２‐シアノフランへのフルフラールオキシムの脱離
酢酸エチル中Ｔ３Ｐ^Ｒ１モル（５０％ｗ／ｗ）を０℃に冷却する。フルフラールオキシムをこの溶液へ滴下し、混合液をこの反応で３時間攪拌する。このとき、反応ＧＣは１００％の変換率を示した。室温へ加温後、水１８０ｍｌを加え、各相を分離した。溶媒が凝縮された後、２‐シアノフランが９７％の収率、ＧＣ純度９９％（ａ／ａ）で残留した。

例３：オクタンニトリルへのオクタノールオキシムの脱離
酢酸エチル中Ｔ３Ｐ^Ｒ１モル（５０％ｗ／ｗ）を０℃に冷却する。オクタノールオキシムをこの溶液へ滴下し、混合液をこの反応で３時間攪拌する。このとき、反応ＧＣは１００％の変換率を示した。室温へ加温後、水１８０ｍｌを加え、各相を分離した。溶媒が凝縮された後、オクタンニトリルが９７％の収率、ＧＣ純度９９％（ａ／ａ）で残留した。

Claims

アルデヒドオキシム類（Ｒ^１ＣＨ＝Ｎ‐ＯＨ）
（上記式中Ｒ^１はＨ、直鎖または分岐Ｃ_１‐Ｃ_１２アルキル基、Ｃ_３‐Ｃ_１０シクロアルキル基、アルケニル基またはアリールもしくはヘテロアリール基である）を環状無水アルキルホスホン酸類と−１００〜＋１２０℃の範囲内の温度で反応させることによる、下記式（II）のニトリル類：
Ｒ^１‐ＣＮ（II）
の製造方法。
環状無水アルキルホスホン酸が下記式（Ｉ）の２，４，６‐置換１，３，５，２，４，６‐トリオキサトリホスフィナン２，４，６‐トリオキシドである：

（上記式中Ｒ′は独立してアリル、アリールまたは開鎖もしくは分岐Ｃ_１‐Ｃ_１２アルキル基である）、請求項１に記載の方法。
Ｒ′がメチル、エチル、ｎ‐プロピル、イソプロピル、ｎ‐ブチル、２‐ブチル、イソブチル、ペンチル、ヘキシル、特にエチル、プロピルおよび／またはブチル基である、請求項２に記載の方法。
反応が、下記式(III)のアミン塩基：
ＮＲ^２ _３ (III)
（上記式中Ｒ^２はＨ、アリル、アリールまたは開鎖、環状もしくは分岐Ｃ_１‐Ｃ_１２アルキル基、アリールオキシ、アリルオキシまたは開鎖、環状もしくは分岐Ｃ_１‐Ｃ_１２アルキル基を有するアルコキシ、または上記置換基の組合せである）の存在下で行われる、請求項１〜３の少なくとも一項に記載の方法。
環状無水ホスホン酸が、溶融物としてまたは溶媒に溶解されて、反応溶液に加えられる、請求項１〜４の少なくとも一項に記載の方法。
環状無水ホスホン酸が非プロトン性溶媒中で加えられる、請求項５に記載の方法。
無水アルキルホスホン酸が加えられる前に、反応溶液が反応温度に加熱される、請求項１〜６の少なくとも一項に記載の方法。
無水アルキルホスホン酸が、出発化合物に対して、超化学量論量以下で化学量論量の１／３で用いられる、請求項１〜７の少なくとも一項に記載の方法。