JP2010510258A - アミノグリコールの製造方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、ケトオキシムを塩基性条件下でエチレンオキシドと反応させることによって置換２−ヒドロキシエチルケトオキシムを形成し、その後それを酸と反応させてアミノグリコールを得る、アミノグリコールの製造方法に関する。
【化１】

Description

本発明は、ケトオキシムを塩基性条件下でエチレンオキシドと反応させ、置換２−ヒドロキシエチルケトオキシムを得、その後酸と反応させてアミノグリコールを得る、アミノグリコールの製造方法に関する。

アミノグリコールは、除草剤として有効な農薬成分の製造、特にジオキサジン誘導体、特にジオキサジニルピリジニルスルホニル尿素（特許文献１）の製造のための重要な合成単位である。

例えば、特許文献２は、アセトンオキシムをＤＢＵの存在下でエチレンカーボネートと反応させる、アミノグリコールの製造方法を教示しているが、６５〜７５％の変換収率しか達成されていない。さらに、ＤＢＵは回収のできない高価な原料である。

特許文献３は、２−（イソプロピリデンアミノ）−オキシエタノールの製造方法を提示しており、水中のアセトンオキシムをエチレンオキシドと反応させている。反応収率は報告されていなかった。この２−ヒドロキシエチルアセトンオキシム生成物は非常に良好な水溶解度を有しており、抽出によって単離するのが困難である。しかしながら、特許文献３（実施例１）に詳述されるこの反応手順を再考すると、この反応の収率は５０〜５５％を超えないことがわかる。なぜなら窒素のアルキル化およびニトロンの形成が副反応として起こるからである。ニトロンは、後処理中でさえ分解するために非常に望ましくない副生成物であり、またその単離はその高い分解可能性のために望ましくない。

さらなるアミノグリコールの製造方法（非特許文献１）は、２−ブロモエタノールおよびＮ−ヒドロキシフタルイミドから進め、水和ヒドラジンでの開裂と進めるが、非常に高い製造コストがかかる。

米国特許５，４７６，９３６号 ＥＰ０６５５４３７ ＵＳ−Ａ−４，６８７，８４９

Ｊ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．Ｃｈｅｍ．Ｃｏｍ．，１９８６，９０３

つまり、先行技術に記載される方法は以下、（ａ）非常に高価である および／または（ｂ）その収率はこの反応工程を工業的に実現するのに十分なほど高くない および／または（ｃ）所望のアミノグリコールが、簡単かつ安価な方法で反応副生成物から除去および単離することができない、のいずれかの不利な点があると言える。従って、本発明の目的は、より簡単にかつより経済的に実行可能なアミノグリコールの製造方法を提供することである。

上記の目的は、式（Ｉ）：

のアミノグリコールの製造方法であり、
（ａ）式（ＩＩ）のケトオキシムをエチレンオキシドと水中かつ塩基の存在下で反応させる工程であって：

式中、Ｒ１およびＲは、各々独立して非置換であるかまたはモノ−ハロゲン−もしくはポリ−ハロゲン−、−ＣＮ−、−ＮＯ₂−で置換された直鎖（Ｃ₁−Ｃ₈）−アルキル、フェニルまたは分枝鎖（Ｃ₃−Ｃ₈）−アルキルであるが、Ｒ１またはＲが非置換であるかまたはハロゲン−、ＣＮ−、ＮＯ₂−で置換された直鎖（Ｃ₁−Ｃ₈）−アルキルである場合、他方のＲ１またはＲラジカルは、各々の場合において非置換であるかまたはハロゲン−、ＣＮ−、ＮＯ₂−で置換されたフェニルまたは分枝鎖（Ｃ₃−Ｃ₈）−アルキルに対応する、工程
および（ｂ）

反応工程（ａ）中で形成した式（ＩＩＩ）の２−ヒドロキシケトオキシムを、酸の存在下でさらに反応させてアミノグリコールを得る、工程
からなる方法による本発明に従って達成される。

好ましくは、式（ＩＩ）および（ＩＩＩ）の化合物において、Ｒ１およびＲは各々メチル、エチル、プロピル、フェニル、ｓｅｃ−ブチル、ｔｅｒｔ−ブチル、イソブチル、イソプロピルまたはネオペンチルと定義され、前述のラジカルは各々独立して非置換であるかまたはモノ−ハロゲン−もしくはポリ−ハロゲン−、−ＣＮ−、−ＮＯ₂−で置換されるが、Ｒ１またはＲが非置換であるかまたはハロゲン−、ＣＮ−、ＮＯ₂−で置換されたメチル、エチル、またはプロピルである場合、他方のＲ１またはＲラジカルは、各場合において非置換であるかまたはハロゲン−、ＣＮ−、ＮＯ₂−で置換されたフェニル、ｓｅｃ−ブチル、ｔｅｒｔ−ブチル、イソブチル、イソプロピルまたはネオペンチルである。

さらに好ましくは、式（ＩＩ）および（ＩＩＩ）の化合物において、Ｒ１およびＲは各々メチル、エチル、プロピル、フェニル、ｓｅｃ−ブチル、ｔｅｒｔ−ブチル、イソブチル、イソプロピルおよびネオペンチルと定義され、Ｒ１またはＲがメチルまたはエチルである場合、他方のＲ１またはＲラジカルは、各場合において必ずフェニル、ｓｅｃ−ブチル、ｔｅｒｔ−ブチル、イソブチル、およびイソプロピルからなる群から選択される。

より好ましくは、式（ＩＩ）および（ＩＩＩ）の化合物において、Ｒ１はメチルであり、Ｒはｔｅｒｔ−ブチルまたはイソブチルであるか、あるいはＲはメチルであり、Ｒ１はｔｅｒｔ−ブチルまたはイソブチルである。

最も好ましくは、式（ＩＩ）および（ＩＩＩ）の化合物において、Ｒ１はメチルでありＲはｔｅｒｔ−ブチルであるか、あるいはＲはメチルであり、Ｒ１はｔｅｒｔ−ブチルである。

本発明のさらなる実施形態は、従属する請求項および明細書から得ることができる。

本発明による方法は、以下のスキーム（Ｉ）を参照して説明することができる。

本発明による方法のさらなる利点（以下のスキーム（ＩＩ）に示すとおり）は、式（ＩＩＩ）の生成物が水に不溶であり、従って分離抽出工程なしで水相から単離されることである。式（ＩＩＩ）の２−ヒドロキシエチルケトオキシムの加水分解によってアミノグリコールが定量的に遊離する。形成されたケトン（例えばＲ１＝メチル およびＲ＝ｔｅｒｔ−ブチル（ピナコロン）の場合、メチルｔｅｒｔ−ブチルケトン）は水溶性であり、例えば、ヒドロキシルアミンを加えることによって完全にリサイクルされ、その後ケトオキシムの製造に再利用される。

総合的にいえば、この新規の方法は経済的な観点（低コストの出発物質および助剤、ケトンの高い生成物収量および回収率（スキーム（ＩＩ）に従う）、および環境的な観点（すなわち比較的少量の廃棄物の形成）の両方で、先行技術による既知の方法よりも明らかに優れている。

本発明に関して、用語「ハロゲン」は、フッ素、塩素、臭素およびヨウ素からなる群から選択される元素を含み、フッ素、塩素および臭素を用いることが好ましく、フッ素および塩素を用いることが特に好ましい。

置換ラジカルは、一置換または多置換であってよく、その置換基は多置換の場合において同一であっても異なっていてもよい。

使用される塩基は、有機塩基または無機塩基のどちらであってもよい。好ましい例としては、ＬｉＯＨ、ＮａＯＨ、ＫＯＨ、Ｃａ（ＯＨ）₂、Ｂａ（ＯＨ）₂、Ｌｉ₂ＣＯ₃、Ｋ₂ＣＯ₃、Ｎａ₂ＣＯ₃、ＮａＨＣＯ₃、のような無機塩基、またはアミン（例えば、好ましくはトリエチルアミン、ジエチルイソプロピルアミン）、Ｂｕ₄ＮＯＨ、ピペリジン、モルホリン、アルキルピリジンのような有機塩基が挙げられる。特に無機塩基を用いることが好ましく、最も好ましくはＬｉＯＨ、ＮａＯＨおよびＫＯＨである。

使用される酸は有機酸または無機酸のどちらであってもよい。例えば、ＨＣｌ、ＨＢｒ、ＨＦ、Ｈ₂ＳＯ₄、Ｈ₃ＰＯ₄のような無機酸、またはＣＦ₃ＣＯＯＨ、ＣＨ₃ＣＯＯＨ、ｐ−トルエンスルホン酸のような有機酸を用いることが好ましい。特に無機酸を用いることが好ましく、最も好ましくはＨＣｌおよびＨ₂ＳＯ₄である。

この方法は水中または不活性有機溶媒、好ましくは極性非プロトン溶媒の存在下のいずれかで実施され得る。有機溶媒の例としては、芳香族溶媒または脂肪族溶媒（例えば、ベンゼン、トルエン、キシレン、メシチレン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、シクロヘキサン）、脂肪族ハロゲン化水素および芳香族ハロゲン化水素（例えば、塩化メチレン、ジクロロエタン、クロロホルム、四塩化炭素、クロロベンゼン、ジクロロベンゼン）、エーテル（例えば、ジエチルエーテル、ジブチルエーテル、ジイソブチルエーテル、メチルｔｅｒｔ−ブチルエーテルエーテル、イソプロピルエチルエーテル）、テトラヒドロフランおよびジオキサン；およびまた、ジメチルスルホキシド、および酸アミド誘導体（例えば、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミドおよびＮ−メチル−２−ピロリドン、およびまた、カルボン酸エステル（例えば、酢酸エチル）、あるいはジオキサン、ジグライム、ジメチルグリコールまたはＴＨＦ；ニトリル（例えば、メチルニトリル、ブチルニトリルまたはフェニルニトリルがある。特に好ましくは、トルエン、キシレン、ジクロロベンゼン、クロロベンゼンまたは酢酸エチルが挙げられる。

式ＩＩおよびＩＩＩの化合物は、異なる可能な異性体形態、特に立体異性体（例えばＥおよびＺ、ｓｙｎおよびａｎｔｉ、ならびに光学異性体）の混合物として存在し得るが、適切であれば互変異性体としても存在し得る。光学異性体、これらの異性体の任意の混合物、および可能な互変異性体形態である場合、Ｅ−異性体とＺ−異性体の両方共特許請求される。

本発明による方法の最初の反応工程における式（ＩＩ）のケトオキシムとエチレンオキシドの比率は、１：１〜１：１０、好ましくは１：１〜１：５、より好ましくは１：１〜１：３であり、塩基は、各場合ケトオキシムを基準に０．０５〜１モル当量、好ましくは０．０５〜０．５モル当量、より好ましくは０．０５〜０．３モル当量の割合で使用される。

式（ＩＩＩ）の２−ヒドロキシエチルケトオキシムに酸を添加してアミノグリコールを得る反応において、使用される酸は、各場合２−ヒドロキシエチルケトオキシムを基準にモル比で２：１〜１０：１、好ましくは２：１〜５：１、より好ましくは１：１〜３：１で使用される。

エチレンオキシドの存在下で式（ＩＩ）のケトオキシムを反応させ式（ＩＩＩ）の２−ヒドロキシエチルケトオキシムを得る反応は、例えば、好ましくは０〜＋５０℃で、より好ましくは０〜＋４０℃で、最も好ましくは０〜＋３０℃で実施される。

強調することのできる特に有利な面は、２−ヒドロキシエチルケトオキシムの形成が室温においてでさえ高い選択率で進行するということである。

本発明の方法の別の特に有利な点は、この方法において形成される式（ＩＩＩ）の２−ヒドロキシケトオキシムは水への溶解度がごくわずかであるかまたはゼロであり、相分離によって簡単な手順で水相から単離することができることである。

また、本発明による方法の全ての反応工程が、中間体の中間精製／単離をせずに連続的に実施され得る点も利点として述べられる。さらに式（ＩＩＩ）の２−ヒドロキシエチルケトオキシムの加水分解によって形成されるアミノグリコールは定量的に放出され、同様に形成されるケトンは水への溶解度がごくわずかであるかまたはゼロであるため、ケトンの定量的なリサイクルを可能にすることも利点として述べられる。その上、例えばヒドロキシルアミンをケトンに再び加えることで新しい合成サイクルのために出発物質（ケトオキシム）を提供する（スキーム（ＩＩ）を参照のこと）。

得られた式（ＩＩＩ）の２−ヒドロキシエチルケトオキシムは文献によって公知ではないため、新規の物質として本発明の主題の一部を形成する。

一般式（ＩＩＩ）の好ましい化合物としては、（ａ）Ｒ１がメチルでありＲがイソブチルである、（ｂ）Ｒ１がメチルであり、Ｒがｔｅｒｔ−ブチルである、および（ｃ）Ｒ１がエチルでありＲがｔｅｒｔ−ブチルである、２−ヒドロキシエチルケトオキシムを含む。

本発明を以下の実施例によって詳細に記述するが、これらに限定されるわけではない。

（実施例１）

３，３−ジメチルブタン−２−オン Ｏ−（２−ヒドロキシエチル）オキシム
４００ｍｌの水、９２ｇ（０．８ｍｏｌ）の３，３−ジメチルブタン−２−オンオキシムおよび３．４ｇのＬｉＯＨを最初に仕込み、ガスを完全に抜くように７０ｇ（１．６ｍｏｌ）のエチレンオキシドを加えた。その後反応を継続させるためにこの混合物を室温（ＲＴ）で８〜１２時間攪拌した。上相を除去し、酢酸エチルと混合し、水で洗浄した。有機相を１００〜２００ｍｂａｒの減圧下で濃縮した。残渣：１１４〜１２０ｇの無色のオイル、これは９０％の収率に対応する；；ｂ．ｐ． １０６℃／３５ｍｂａｒ。
１Ｈ ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３）：１．１１（９Ｈ，ｓ），１．８３（３Ｈ，ｓ），３．２（１Ｈ，ｂｓ），３．８５（２Ｈ，ｍ），４．２（２Ｈ，ｍ）ｐｐｍ。

（実施例２）

（２−ヒドロキシエトキシ）アンモニウムクロライド／アミノグリコール塩酸塩
７８．４ｇの塩酸（３７．５％、ｄ １．１９）および２７５ｍｌの水を最初に仕込み、４４ｇ（０．２７５ｍｏｌ）の３，３−ジメチルブタン−２−オン Ｏ−（２−ヒドロキシエチル）オキシムを加えた。この混合物を１００℃まで加熱し、ピナコロン／水の混合物を標準圧下で３．５時間以内で蒸留した。
得られた１７０ｇの残渣を分析した。
滴定結果：アミノグリコール塩酸塩 １８％；この収率は、理論値の９５〜９７％に相当する。

（実施例３）

２−メチルブタン−２−オン Ｏ−（２−ヒドロキシエチル）オキシム
この反応を、３，３−ジメチルブタン−２−オンオキシムの代わりに３−メチルブタン−２−オンオキシムを使用したこと以外は実施例１に記載した反応と同様に実施した。この収率は、理論値の７８％に相当する。

Claims (22)

1. 式（Ｉ）：
   

   

   のアミノグリコールの製造方法であって、
   （ａ）式（ＩＩ）のケトオキシムをエチレンオキシドと水中かつ塩基の存在下での反応させる、工程
   

   

   ［式中、Ｒ１およびＲは、各々独立して非置換であるかまたはモノ−ハロゲン−もしくはポリ−ハロゲン−、−ＣＮ−、−ＮＯ₂−で置換された直鎖（Ｃ₁−Ｃ₈）−アルキル、フェニルまたは分枝鎖（Ｃ₃−Ｃ₈）−アルキルであるが、Ｒ１またはＲが非置換であるかまたはハロゲン−、ＣＮ−、ＮＯ₂−で置換された直鎖（Ｃ₁−Ｃ₈）−アルキルである場合、他方のＲ１またはＲラジカルは、各々の場合において非置換であるかまたはハロゲン−、ＣＮ−、ＮＯ₂−で置換されたフェニルまたは分枝鎖（Ｃ₃−Ｃ₈）−アルキルに対応する］、
   および（ｂ）
   

   

   反応工程（ａ）中に形成した式（ＩＩＩ）の２−ヒドロキシエチルケトオキシムを、酸存在下でさらに反応させてアミノグリコールを得る、工程
   からなる方法。
2. Ｒ１およびＲが、各々メチル、エチル、プロピル、フェニル、ｓｅｃ−ブチル、ｔｅｒｔ−ブチル、イソブチル、イソプロピルまたはネオペンチルと定義され、前述のラジカルは各々独立して非置換であるかまたはモノ−ハロゲン−もしくはポリ−ハロゲン−、−ＣＮ−、−ＮＯ₂−で置換されるが、Ｒ１またはＲが非置換であるかまたはハロゲン−、ＣＮ−、ＮＯ₂−で置換されたメチル、エチル、またはプロピルである場合、他方のＲ１またはＲラジカルは、各場合において非置換であるかまたはハロゲン−、ＣＮ−、ＮＯ₂−で置換されたフェニル、ｓｅｃ−ブチル、ｔｅｒｔ−ブチル、イソブチル、イソプロピルまたはネオペンチルである、請求項１に記載の方法。
3. Ｒ１およびＲが、各々メチル、エチル、フェニル、ｓｅｃ−ブチル、ｔｅｒｔ−ブチル、イソブチル、またはイソプロピルと定義され、Ｒ１またはＲがメチルまたはエチルである場合、他方のラジカルは、各場合において必ずフェニル、ｓｅｃ−ブチル、ｔｅｒｔ−ブチル、イソブチル、またはイソプロピルからなる群から選択される、請求項１に記載の方法。
4. Ｒ１はメチルであり、Ｒはｔｅｒｔ−ブチルまたはイソブチルであるか、あるいはＲはメチルであり、Ｒ１はｔｅｒｔ−ブチルまたはイソブチルである、請求項１に記載の方法。
5. Ｒ１はメチルであり、Ｒはｔｅｒｔ−ブチルであるか、あるいはＲはメチルであり、Ｒ１はｔｅｒｔ−ブチルである、請求項１に記載の方法。
6. 反応工程（ａ）中で使用される塩基は、有機塩基または無機塩基である、請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法。
7. 反応工程（ａ）中で使用される塩基は、ＮａＯＨ、ＬｉＯＨ、またはＫＯＨである、請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法。
8. 反応工程（ｂ）中で使用される酸は、有機酸または無機酸である、請求項１〜７のいずれか１項に記載の方法。
9. 反応工程（ｂ）中で使用される酸は、ＨＣｌ、ＨＢｒ、ＨＦ、Ｈ₂ＳＯ₄、Ｈ₃ＰＯ₄、Ｈ₃ＢＯ₃、ＣＨ₃ＣＯＯＨ、ＣＦ₃ＣＯＯＨまたはｐ−トルエンスルホン酸である、請求項１〜７のいずれか１項に記載の方法。
10. 反応工程（ｂ）中で使用される酸は、ＨＣｌまたはＨ₂ＳＯ₄である、請求項１〜７のいずれか１項に記載の方法。
11. 最初の反応工程（ａ）における式（ＩＩ）のケトオキシムとエチレンオキシドの比率は、１：１〜１：１０である、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の方法。
12. 第２の反応工程（ｂ）中で使用される酸は、２−ヒドロキシエチルケトオキシムを基準としてモル比で２：１〜１０：１で使用される、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の方法。
13. 反応工程は、０〜＋５０℃の温度範囲内で実施される、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の方法。
14. 

    式中、Ｒ１はメチルであり、Ｒはｔｅｒｔ−ブチルまたはイソブチルであるか、あるいはＲはメチルであり、Ｒ１はｔｅｒｔ−ブチルまたはイソブチルである、一般式（ＩＩＩ）の２−ヒドロキシエチルケトオキシム。
15. Ｒ１はメチルであり、Ｒはイソブチルである、請求項１４に記載の２−ヒドロキシエチルケトオキシム。
16. Ｒ１はメチルであり、Ｒはｔｅｒｔ−ブチルである、請求項１４に記載の２−ヒドロキシエチルケトオキシム。
17. Ｒ１はエチルであり、Ｒはｔｅｒｔ−ブチルである、請求項１４に記載の２−ヒドロキシエチルケトオキシム。
18. アミノグリコールを製造するための、請求項１４〜１７のいずれか１項に記載の２−ヒドロキシエチルケトオキシムの使用。
19. 式（ＩＩ）のケトオキシムを、水中かつ塩基の存在下でエチレンオキシドと反応させることによって式（ＩＩＩ）の２−ヒドロキシエチルケトオキシムを製造する方法であって、
    

    

    式中、Ｒ１はメチルであり、Ｒはｔｅｒｔ−ブチルまたはイソブチルであるか、あるいはＲはメチルであり、Ｒ１はｔｅｒｔ−ブチルまたはイソブチルである、方法。
20. Ｒ１はメチルであり、Ｒはｔｅｒｔ−ブチルであるか、あるいはＲはメチルであり、Ｒ１はｔｅｒｔ−ブチルである、請求項１９に記載の方法。
21. 使用される塩基は、有機塩基または無機塩基である、請求項１９に記載の方法。
22. 使用される塩基は、ＮａＯＨ、ＬｉＯＨまたはＫＯＨである、請求項１９に記載の方法。