JP2011105608A - Method for producing optically active cyanohydrins - Google Patents

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Masahiro Matsumoto
正裕 松本
Masanori Sugita
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for producing optically active cyanohydrins, by which optically active cyanohydrins widely used as a raw material for medicines or agrochemicals can be obtained from an aliphatic aldehyde by an industrially simple method in high purity and in a high yield. <P>SOLUTION: The optically active cyanohydrins can industrially easily be obtained in high purity and in a high yield, from aliphatic aldehydes and a cyanizing agent such as inexpensive hydrogen cyanide or acetone cyanhydrin by using an organic metal complex comprising a (R, R)- or (S, S)-bisoxazolylpyridines and aluminum chloride as a catalyst. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、脂肪族アルデヒド類をシアン化水素またはアセトンシアンヒドリンをシアノ化剤として、(R,R)−、または(S,S)−ビスオキサゾリルピリジン類と塩化アルミニウムからなる有機金属錯体を不斉誘起触媒とする光学活性シアノヒドリン類の製造法に関する。本発明により高収率かつ高光学純度で得られる光学活性シアノヒドリン類は医薬、農薬の原料として幅広く利用されているα−ヒドロキシ酸、α−ヒドロキシケトン、β−アミノアルコール、α−アミノ酸、合成ピレスレノイド中間体等に容易に誘導可能であり、医薬、農薬中間体の製造方法として大変有用である。   The present invention relates to an organometallic complex comprising (R, R)-or (S, S) -bisoxazolylpyridines and aluminum chloride using aliphatic aldehydes as hydrogen cyanide or acetone cyanohydrin as a cyanating agent. The present invention relates to a process for producing optically active cyanohydrins as asymmetric induction catalysts. Optically active cyanohydrins obtained with high yield and high optical purity by the present invention are α-hydroxy acids, α-hydroxy ketones, β-amino alcohols, α-amino acids, synthetic pyrethrenoids widely used as raw materials for pharmaceuticals and agricultural chemicals. It can be easily derived into intermediates and the like, and is very useful as a method for producing pharmaceutical and agricultural chemical intermediates.

光学活性シアノヒドリン類は、医薬、農薬の原料として幅広く利用されており、特にα−ヒドロキシ酸、α−ヒドロキシケトン、β−アミノアルコール、α−アミノ酸、合成ピレスレノイド中間体等の合成に重要である。   Optically active cyanohydrins are widely used as raw materials for pharmaceuticals and agricultural chemicals, and are particularly important for the synthesis of α-hydroxy acids, α-hydroxy ketones, β-amino alcohols, α-amino acids, synthetic pyrethrenoid intermediates and the like.

光学活性シアノヒドリン類の不斉選択的製造方法は、(1)バイオ触媒を利用した製造法、(2)不斉有機合成技術を利用した製造法に分類される。バイオ触媒を利用した製造法は、微生物等が有する酵素を利用した酵素反応が広く知られている。例えば、酵素反応に利用される酵素として、オキシニトリラーゼ、リパーゼ、ヒドロキシニトリルリアーゼ、アミノデヒドロゲナーゼなどが挙げられる。脂肪族アルデヒド類から光学活性シアノヒドリン類を取得する方法にはヘベアブラシリエンシス(Hevea brasiliensis)由来のオキシニトリラーゼ及びシアン化水素と立体選択的に反応させる製造法(特許文献1)が報告されている。しかし、バイオ触媒を利用した製造法は、酵素の基質適用範囲が非常に狭いため、特定の置換基を持つアルデヒド類のみにしか適用できない場合が多い。また、酵素反応に用いる酵素が使用できる温度、pH、基質濃度、溶媒等の条件は限定されており、使用条件を逸脱すると酵素の反応活性は著しく低下してしまう。したがって、酵素反応は穏やかな条件で行わなくてはならず、酵素反応の速度も遅いため、生産効率の面では問題がある。   Asymmetric selective production methods of optically active cyanohydrins are classified into (1) a production method using a biocatalyst and (2) a production method using an asymmetric organic synthesis technique. As a production method using a biocatalyst, an enzyme reaction using an enzyme possessed by a microorganism or the like is widely known. For example, oxynitrilase, lipase, hydroxynitrile lyase, amino dehydrogenase and the like can be mentioned as enzymes used for the enzyme reaction. As a method for obtaining optically active cyanohydrins from aliphatic aldehydes, a production method (Patent Document 1) in which oxynitrilase derived from Hevea brasiliensis and hydrogen cyanide is stereoselectively reacted has been reported. However, the production method using a biocatalyst is often applicable only to aldehydes having a specific substituent because the substrate application range of the enzyme is very narrow. In addition, the conditions such as temperature, pH, substrate concentration, solvent, etc. at which the enzyme used in the enzyme reaction can be used are limited. If the conditions deviate from the use conditions, the reaction activity of the enzyme is significantly reduced. Therefore, the enzyme reaction must be performed under mild conditions, and the rate of the enzyme reaction is slow, which is problematic in terms of production efficiency.

そのため、不斉有機合成技術を利用した光学活性シアノヒドリン類の製造法は現在最も広く利用されている。有機金属錯体触媒を用いた触媒的不斉シアノ化反応は幅広い基質に適用可能であり、配位子の構造を変更することによる基質アルデヒド類の立体選択性の向上、反応性の向上が容易である。例えば、光学活性ビナフトール類と塩化ジエチルアルミニウムから調製される有機金属錯体触媒を用いる光学活性シアノヒドリン類の製造法(特許文献2)が報告されている。また、光学活性β−アミノアルコール類とサリチルアルデヒド類からなるシッフ塩基配位子とチタンテトラアルコキシド化合物および水から調製される有機金属錯体触媒を用いる光学活性シアノヒドリン類の製造法(特許文献3)も報告されている。しかし、光学活性ビナフトール類と塩化ジエチルアルミニウムから調製される有機金属錯体触媒はその配位子の合成に多段階を要することから入手困難なこと、反応温度が−40℃以下の低温下でのみ高い光学収率が得られることなど工業的に使用することは困難である。また、シッフ塩基配位子とチタンテトラアルコキシド化合物および水から調製される有機金属錯体触媒は用いる配位子の合成が容易であり、反応に用いられる触媒量も少量でよいメリットがあるが、触媒調製時、もしくは反応溶液に含まれる水分含量が反応成績に大きく影響し、また、その水分量の制御も困難である。さらにシアノ化剤としてはトリメチルシリルシアニドが好適であり安価なシアノ化剤であるシアン化水素を用いた場合には反応の進行が認められないことからも工業的に使用することは困難である。したがって、安価かつ取り扱いの容易な有機金属錯体触媒を用いて高収率、高光学収率で脂肪族アルデヒド類のシアノ化反応を進行させる光学活性シアノヒドリン類の製造法が求められていた。   Therefore, the production method of optically active cyanohydrins using asymmetric organic synthesis technology is currently most widely used. Catalytic asymmetric cyanation reactions using organometallic complex catalysts can be applied to a wide range of substrates, and it is easy to improve the stereoselectivity and reactivity of substrate aldehydes by changing the ligand structure. is there. For example, a method for producing optically active cyanohydrins using an organometallic complex catalyst prepared from optically active binaphthols and diethylaluminum chloride has been reported (Patent Document 2). In addition, a process for producing optically active cyanohydrins using a Schiff base ligand composed of optically active β-amino alcohols and salicylaldehydes, a titanium tetraalkoxide compound and an organometallic complex catalyst prepared from water (Patent Document 3) It has been reported. However, organometallic complex catalysts prepared from optically active binaphthols and diethylaluminum chloride are difficult to obtain due to the multi-step synthesis of the ligand, and the reaction temperature is high only at low temperatures of -40 ° C. or lower. It is difficult to use industrially such as obtaining an optical yield. An organometallic complex catalyst prepared from a Schiff base ligand, a titanium tetraalkoxide compound and water is easy to synthesize the ligand used, and has a merit that a small amount of catalyst can be used for the reaction. At the time of preparation or the water content contained in the reaction solution greatly affects the reaction results, and it is difficult to control the water content. Furthermore, trimethylsilyl cyanide is preferred as the cyanating agent, and when hydrogen cyanide, which is an inexpensive cyanating agent, is used, the progress of the reaction is not recognized, and it is difficult to use industrially. Accordingly, there has been a demand for a method for producing optically active cyanohydrins that allows the cyanation reaction of aliphatic aldehydes to proceed with high yield and high optical yield using an inexpensive and easy-to-handle organometallic complex catalyst.

欧州特許出願公開第0927130号明細書European Patent Application No. 0927130 特開2001−348392号公報JP 2001-348392 A 国際公開第2006/041000号International Publication No. 2006/041000

上記実情に鑑み、より安価な不斉触媒、およびシアノ化剤を用いて光学活性シアノヒドリン類を高純度かつ高収率で製造する方法の開発が求められている。しかしながら、不斉有機合成技術を用いて脂肪族アルデヒド類から光学活性シアノヒドリン類を高収率、高光学収率で取得することは困難であり、実際に有機金属錯体触媒を用いて高光学収率で脂肪族アルデヒド類から光学活性シアノヒドリン類を取得した例は少ない。通常は、脂肪族アルデヒド類は触媒となる有機金属配位子との軌道の重なり等による相互作用が得られ難いため、有機金属錯体触媒による不斉誘起効果はそれ程期待できない。一方、これらの触媒的不斉シアノ化反応はシアノ化剤としてトリメチルシリルシアニド等のかさ高いシアノ化剤を用いた場合、効果的に生成物の光学純度を高める作用があることが提唱されている。しかしながら、トリアルキル置換シリルシアニド類等のシアノ化剤は高価であることから工業的に用いることは困難である。   In view of the above circumstances, development of a method for producing optically active cyanohydrins with high purity and high yield using a cheaper asymmetric catalyst and a cyanating agent is required. However, it is difficult to obtain optically active cyanohydrins from aliphatic aldehydes with high yields and high optical yields using asymmetric organic synthesis technology. There are few examples of obtaining optically active cyanohydrins from aliphatic aldehydes. Usually, since aliphatic aldehydes are difficult to obtain interaction due to orbital overlap with the organometallic ligand as a catalyst, the asymmetric induction effect by the organometallic complex catalyst cannot be expected so much. On the other hand, it is proposed that these catalytic asymmetric cyanation reactions have the effect of effectively increasing the optical purity of the product when a bulky cyanating agent such as trimethylsilyl cyanide is used as the cyanating agent. . However, cyanating agents such as trialkyl-substituted silylcyanides are expensive and difficult to use industrially.

そこで、本発明は、医薬、農薬の原料として幅広く利用されている光学活性シアノヒドリン類を、脂肪族アルデヒド類と安価なシアン化水素、またはアセトンシアンヒドリンのようなシアノ化剤から合成する際に、工業的に容易に実施可能な(R,R)−または(S,S)−ビスオキサゾリルピリジン類と塩化アルミニウムからなる有機金属錯体を触媒として用いることで高純度かつ高収率に取得する方法を提供することを主目的としている。   Accordingly, the present invention provides an optically active cyanohydrin that is widely used as a raw material for pharmaceuticals and agricultural chemicals, when an aliphatic aldehyde and an inexpensive hydrogen cyanide or a cyanating agent such as acetone cyanohydrin are synthesized. For obtaining high purity and high yield by using an organometallic complex consisting of (R, R)-or (S, S) -bisoxazolylpyridines and aluminum chloride as a catalyst The main purpose is to provide

有機金属配位子と金属試薬から調製される有機金属錯体触媒を用いた不斉シアノ化反応を工業的に用いるためには反応条件に対する制限が緩やかであることが重要である。しかし、一般的に1)水分により触媒が失活する、2)−20〜−78℃程度の低温条件を必要とする、3)有機金属錯体触媒に用いる有機金属配位子が高価であり、かつ合成に多段階を要するものが多い、4)トリメチルシリルシアニド等の高価なシアノ化剤が必要である等の要因により、工業的には実施することが困難な場合が多い。   In order to industrially use an asymmetric cyanation reaction using an organometallic complex catalyst prepared from an organometallic ligand and a metal reagent, it is important that the restrictions on the reaction conditions are moderate. However, in general, 1) the catalyst is deactivated by moisture, 2) a low temperature condition of about −20 to −78 ° C. is required, and 3) the organometallic ligand used for the organometallic complex catalyst is expensive, In many cases, the synthesis requires many steps. 4) Due to factors such as the need for an expensive cyanating agent such as trimethylsilylcyanide, it is often difficult to implement industrially.

また、基質とするアルデヒド類による化学収率、光学収率の差も大きく、報告されている多くの有機金属錯体触媒が芳香族アルデヒド類では良好な成績を示す場合でも脂肪族アルデヒド類を基質とする場合には十分な成績が得られない場合が多い。したがって、脂肪族アルデヒド類を標的とした不斉シアノ化反応の立体選択性の予測は困難であり、脂肪族アルデヒド類に対しても高い選択性でシアノ化が進行する触媒の探索とその使用条件の探索を幅広く行う必要がある。 In addition, the difference in chemical yield and optical yield due to the aldehydes used as the substrate is large, and even when many of the reported organometallic complex catalysts show good results with aromatic aldehydes, aliphatic aldehydes are used as substrates. In many cases, sufficient results cannot be obtained. Therefore, it is difficult to predict the stereoselectivity of asymmetric cyanation reactions targeting aliphatic aldehydes, and the search for a catalyst in which cyanation proceeds with high selectivity to aliphatic aldehydes and the conditions for their use It is necessary to conduct a wide range of searches.

一般的に脂肪族アルデヒド類は芳香族アルデヒド類をシアノ化する場合と異なり、多くの不斉有機金属錯体触媒が持つ芳香環や共役二重結合との軌道の重なりを用いた相互作用や不斉誘起効果が期待できない。そのため、有機金属錯体触媒、シアノ化剤、およびアルデヒド類からなる反応の遷移状態において十分に立体選択性を出すことが困難であり、トリメチルシアニドのような立体的にかさ高いシアノ化剤を用いた場合でも得られるシアノヒドリンの光学純度は低いものとなる。つまり、立体障害がほとんどないシアン化水素のような安価なシアノ化剤を不斉シアノ化反応に用いることは非常に困難である。   In general, aliphatic aldehydes are different from cyanation of aromatic aldehydes, and interaction and asymmetry using orbital overlap with aromatic rings and conjugated double bonds of many asymmetric organometallic complex catalysts. Induction effect cannot be expected. Therefore, it is difficult to obtain sufficient stereoselectivity in the transition state of the reaction consisting of an organometallic complex catalyst, a cyanating agent, and aldehydes, and a sterically bulky cyanating agent such as trimethylcyanide is used. Even if it exists, the optical purity of the cyanohydrin obtained becomes low. That is, it is very difficult to use an inexpensive cyanating agent such as hydrogen cyanide having little steric hindrance for the asymmetric cyanation reaction.

そこで、安価で工業的に入手容易なシアン化水素あるいはアセトンシアンヒドリンを用いた場合にも脂肪族アルデヒド類のシアノ化反応を高い収率、高光学純度で進行させ得る有機金属錯体触媒のスクリーニングを行った。その結果、ビスオキサゾリルピリジン類と塩化アルミニウムからなる触媒を用いた場合に脂肪族アルデヒド類の化学収率、光学収率ともに良好な成績となることを見いだした。   Therefore, screening of organometallic complex catalysts that can promote the cyanation reaction of aliphatic aldehydes with high yield and high optical purity even when using cheap and industrially available hydrogen cyanide or acetone cyanohydrin is conducted. It was. As a result, it was found that when a catalyst comprising bisoxazolylpyridines and aluminum chloride was used, both the chemical and optical yields of aliphatic aldehydes were good.

従来、光学活性シアノヒドリン類の製造法としてビスオキサゾリルピリジン類と金属試薬からなる有機金属錯体を触媒とするアルデヒド類のシアノ化反応を用いる方法としては、Edmunds Lukevicsらによるジイソプロピルオキサゾリルピリジンと塩化アルミニウムを有機金属錯体触媒として、トリメチルシリルシアニドをシアノ化剤とするベンズアルデヒドからの光学活性マンデロニトリルの合成法(Tetrahedron: Asymmetry, 1997, 8(8), 1279−1285)、Peter M.Smithらがビスオキサゾリルピリジン類とランタノイド類、特に塩化イッテルビウムからなる有機金属錯体触媒を用いたアルデヒド類からの光学活性シアノヒドリン類の合成法(Tetrahedron Letter, 1999, 40, 1763−1766)が、知られていた。これらの方法では有機金属錯体触媒を少なくとも10 mol%以上必要とし、シアノ化剤としては高価なトリメチルシリルシアニドが使用されている。さらに、芳香族アルデヒドを基質とした場合には高い不斉収率で目的のシアノヒドリンを取得することに成功しているが脂肪族アルデヒドに関しては得られるシアノヒドリンの光学純度は約40%e.e.であり、工業的に使用するためには実用的ではない。   Conventionally, as a method for producing optically active cyanohydrins, a method using a cyanation reaction of an aldehyde catalyzed by an organometallic complex composed of a bisoxazolylpyridine and a metal reagent includes diisopropyloxazolylpyridine by Edmunds Lukevics et al. Synthesis method of optically active mandelonitrile from benzaldehyde using aluminum chloride as organometallic complex catalyst and trimethylsilylcyanide as cyanating agent (Tetrahedron: Asymmetry, 1997, 8 (8), 1279-1285), Peter M. et al. Smith et al., A method for synthesizing optically active cyanohydrins from aldehydes using organometallic complex catalysts consisting of bisoxazolylpyridines and lanthanoids, particularly ytterbium chloride (Tetrahedron Letter, 1999, 40, 1763-1766), It was known. These methods require at least 10 mol% or more of an organometallic complex catalyst, and expensive trimethylsilyl cyanide is used as the cyanating agent. Furthermore, when an aromatic aldehyde is used as a substrate, the target cyanohydrin has been successfully obtained with a high asymmetric yield, but the aliphatic aldehyde has an optical purity of about 40% e.e. e. And is not practical for industrial use.

しかし、本発明による該ビスオキサゾリルピリジン類の塩化アルミニウムに対するモル比を1.2〜10となるように調製した有機金属錯体触媒の存在下、シアン化水素またはアセトンシアンヒドリンをシアノ化剤として基質アルデヒドのモル濃度を1〜30 mol/Lの範囲で反応させる方法は、従来のトリアルキル置換シリルシアニド類をシアノ化剤としたビスオキサゾリルピリジン類と金属試薬からなる有機金属錯体触媒による脂肪族アルデヒド類からの光学活性シアノヒドリンの製造法と比較して、高収率、高光学純度の光学活性シアノヒドリン類が得られることに加え、通常2〜24時間必要とする反応時間を短縮することができるという性質を有している。さらに、塩化アルミニウムに対してビスオキサゾリルピリジン類のモル比が過剰となるように調製することで、短時間、高収率、かつ高光学純度で光学活性シアノヒドリンを工業的に容易に取得できることを見出し、本発明に到達した。   However, in the presence of an organometallic complex catalyst prepared so that the molar ratio of the bisoxazolylpyridines to aluminum chloride is 1.2 to 10 according to the present invention, hydrogen cyanide or acetone cyanohydrin is used as a cyanating agent as a substrate. The method of reacting the aldehyde in a molar concentration range of 1 to 30 mol / L is a conventional aliphatic group produced by an organometallic complex catalyst comprising a bisoxazolylpyridine having a trialkyl-substituted silylcyanide as a cyanating agent and a metal reagent. Compared with the method for producing optically active cyanohydrin from aldehydes, in addition to obtaining optically active cyanohydrins with high yield and high optical purity, the reaction time usually required for 2 to 24 hours can be shortened. It has the property of Furthermore, by preparing the molar ratio of bisoxazolylpyridines to aluminum chloride to be excessive, optically active cyanohydrins can be easily obtained industrially in a short time with high yield and high optical purity. And reached the present invention.

即ち、本発明は、一般式(2)に示される(R,R)−または(S,S)−ビスオキサゾリルピリジン類と塩化アルミニウムからなり、該ビスオキサゾリルピリジン類の塩化アルミニウムに対するモル比が1.2〜10である有機金属錯体触媒の存在下、
シアン化水素またはアセトンシアンヒドリンと、溶媒に対するモル濃度が1~30 mol/Lである一般式(1)で示されるアルデヒドとを作用させることを特徴とする一般式(3)で示される光学活性シアノヒドリン類の製造方法。

Figure 2011105608
(式中、R1は炭素数1〜9のアルキル基を表す。)
Figure 2011105608
(式中、R2、R3は水素原子、炭素数1〜9のアルキル基、または炭素数6〜14のアリール基を表す。但し、R2、R3が同じ置換基である場合を除く。)
Figure 2011105608
(式中、R1は炭素数1〜9のアルキル基を表す。) That is, the present invention comprises (R, R)-or (S, S) -bisoxazolylpyridines represented by the general formula (2) and aluminum chloride, and the bisoxazolylpyridines with respect to aluminum chloride. In the presence of an organometallic complex catalyst having a molar ratio of 1.2 to 10,
An optically active cyanohydrin represented by general formula (3), characterized by reacting hydrogen cyanide or acetone cyanohydrin with an aldehyde represented by general formula (1) having a molar concentration with respect to a solvent of 1 to 30 mol / L. Manufacturing method.
Figure 2011105608
(In the formula, R1 represents an alkyl group having 1 to 9 carbon atoms.)
Figure 2011105608
(In the formula, R 2 and R 3 represent a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 9 carbon atoms, or an aryl group having 6 to 14 carbon atoms, except when R 2 and R 3 are the same substituent.)
Figure 2011105608
(In the formula, R1 represents an alkyl group having 1 to 9 carbon atoms.)

本発明の(R,R)−または(S,S)−ビスオキサゾリルピリジン類の塩化アルミニウムに対するモル比を1.2〜10となるように調製した触媒の存在下、シアン化水素、またはアセトンシアンヒドリンをシアノ化剤として脂肪族アルデヒド類から光学活性シアノヒドリン類を製造する方法は、有機金属錯体触媒を用いた場合に不斉誘起が困難であり、通常脂肪族アルデヒド類から40〜50%e.e.程度の光学純度として得られる光学活性シアノヒドリン類の光学純度を約75%e.e.まで向上させ、かつ高収率で工業的に容易に製造するものである。   Hydrogen cyanide or acetone cyanide in the presence of a catalyst prepared such that the molar ratio of (R, R)-or (S, S) -bisoxazolylpyridines of the present invention to aluminum chloride is 1.2-10 In the method of producing optically active cyanohydrins from aliphatic aldehydes using hydrin as a cyanating agent, asymmetric induction is difficult when an organometallic complex catalyst is used, and usually 40 to 50% e from aliphatic aldehydes. . e. The optical purity of optically active cyanohydrins obtained as an optical purity of about 75% e. e. And is easily manufactured industrially with a high yield.

シアノ化剤としてシアン化水素またはアセトンシアンヒドリンを用いた場合には、短時間で光学活性シアノヒドリン類の高収率、高光学純度での取得が可能となり、トリアルキル置換シリルシアニド等のシアノ化剤を用いる場合よりも触媒量を大幅に低減することが可能となった。 When hydrogen cyanide or acetone cyanohydrin is used as the cyanating agent, optically active cyanohydrins can be obtained in high yield and high optical purity in a short time, and cyanating agents such as trialkyl-substituted silyl cyanides are used. The amount of catalyst can be greatly reduced compared to the case.

また、基質となる脂肪族アルデヒドのモル濃度を1〜30 mol/Lの範囲にすることで、反応に必要な触媒量はさらに低減可能であることが判明し、本発明により少量の触媒使用でシアノ化剤添加後、短時間での反応完結が可能となった。
また、光学分割等の手法を組み合わせることで高光学純度の光学活性シアノヒドリン類が取得できるため、その場合ラセミ体の光学異性体分割を行うよりも効率的な光学活性シアノヒドリン類の取得が可能であり、工業的に安価な光学活性シアノヒドリン類の製造法として経済面からも有利なプロセスとなる。
In addition, it was found that the amount of catalyst required for the reaction can be further reduced by setting the molar concentration of the aliphatic aldehyde as a substrate in the range of 1 to 30 mol / L. After the cyanating agent was added, the reaction could be completed in a short time.
In addition, since optically active cyanohydrins with high optical purity can be obtained by combining techniques such as optical resolution, optically active cyanohydrins can be obtained more efficiently than in the case of racemic optical isomer resolution. This is an economically advantageous process for producing an optically active cyanohydrin that is industrially inexpensive.

本発明の方法において、出発原料として用いることのできるアルデヒド類は特に制限はないが、代表例としては、プロピオンアルデヒド、ブチルアルデヒド、バレルアルデヒド、イソバレルアルデヒド、ヘキサアルデヒド、へプトアルデヒド、オクチルアルデヒド、イソブチルアルデヒド、2−メチルブチルアルデヒド、2−エチルブチルアルデヒド、2−エチルヘキサナール、ピバルアルデヒド、2,2−ジメチルペンタナール、シクロプロパンカルボアルデヒド、シクロヘキサンカルボアルデヒド、クロトンアルデヒド、3−メチルクロトンアルデヒド、メタクロレイン、またはトランス−2−ヘキセナールが挙げられ、とくにブチルアルデヒド、イソブチルアルデヒド、バレルアルデヒド、ピバルアルデヒド、プロピオンアルデヒド、シクロヘキサンカルボキサルデヒドが好適に用いられる。   In the method of the present invention, aldehydes that can be used as a starting material are not particularly limited, but representative examples include propionaldehyde, butyraldehyde, valeraldehyde, isovaleraldehyde, hexaaldehyde, heptaldehyde, octylaldehyde, Isobutyraldehyde, 2-methylbutyraldehyde, 2-ethylbutyraldehyde, 2-ethylhexanal, pivalaldehyde, 2,2-dimethylpentanal, cyclopropanecarbaldehyde, cyclohexanecarbaldehyde, crotonaldehyde, 3-methylcrotonaldehyde, Methacrolein or trans-2-hexenal, especially butyraldehyde, isobutyraldehyde, valeraldehyde, pivalaldehyde, propionaldehyde, Cyclohexane carboxaldehyde is preferably used.

また、本発明の反応において用いられるシアノ化剤としては、シアン化水素、またはアセトンシアンヒドリンがあげられ、とりわけシアン化水素を使用した場合に反応時間の短縮、光学収率の向上が顕著である。   Further, examples of the cyanating agent used in the reaction of the present invention include hydrogen cyanide or acetone cyanohydrin. In particular, when hydrogen cyanide is used, the reaction time is shortened and the optical yield is remarkably improved.

本発明の方法はこれらの脂肪族アルデヒド類とシアノ化剤との反応において、一般式(2)

Figure 2011105608
(R2,R3は水素原子、炭素数1〜9のアルキル基、または炭素数6〜14のアリール基を表す。但し、R2、R3が同じ置換基である場合を除く。)で示される(R,R)−、または(S,S)−ビスオキサゾリルピリジン類のアルミニウム錯体を触媒とすることを特徴とする。 In the reaction of these aliphatic aldehydes with a cyanating agent, the method of the present invention is represented by the general formula (2)
Figure 2011105608
(R2 and R3 represent a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 9 carbon atoms, or an aryl group having 6 to 14 carbon atoms, except when R2 and R3 are the same substituent). , R)-or (S, S) -bisoxazolylpyridines as a catalyst.

オキサゾリン環の置換基としては一般式(2)で示される構造を有するものであればどのような置換基でも可能であり、例えば、イソブチル基、イソプロピル基、n−ブチル基、n−プロピル基、tert−ブチル基、フェニル基、またはナフチル基などがあげられる。アルミニウム化合物としては塩化アルミニウムが好適に用いられる。   As the substituent of the oxazoline ring, any substituent can be used as long as it has a structure represented by the general formula (2). For example, an isobutyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, an n-propyl group, Examples thereof include a tert-butyl group, a phenyl group, and a naphthyl group. Aluminum chloride is preferably used as the aluminum compound.

すなわち本発明の方法は、一般式(A)(式中R1は前記と同じ。*の符号は不斉炭素原子を表わす。)のように、

Figure 2011105608
アルデヒド類にシアノ化剤を作用させる際に、一般式(2)で示される触媒を用いて光学活性シアノヒドリン類を製造する方法である。 That is, in the method of the present invention, as in the general formula (A) (wherein R1 is the same as described above, the sign of * represents an asymmetric carbon atom),
Figure 2011105608
This is a method for producing optically active cyanohydrins using a catalyst represented by the general formula (2) when a cyanating agent is allowed to act on aldehydes.

本発明の反応に用いる不斉シアノ化触媒は、(R,R)−、または(S,S)−ビスオキサゾリルピリジン類の塩化アルミニウムに対するモル比が1.2〜10となるように調製することが望ましい。該ビスオキサゾリルピリジン類の塩化アルミニウムに対するモル比が1.2未満の場合には反応性が低くなるとともに、光学純度の著しい低下が見られる。一方、該ビスオキサゾリルピリジン類の塩化アルミニウムに対するモル比が10より大きい場合は特に問題ないが、該ビスオキサゾリルピリジン類を大量に用いることは、経費がかかり実用的ではない。   The asymmetric cyanation catalyst used in the reaction of the present invention is prepared so that the molar ratio of (R, R)-or (S, S) -bisoxazolylpyridines to aluminum chloride is 1.2-10. It is desirable to do. When the molar ratio of the bisoxazolylpyridines to aluminum chloride is less than 1.2, the reactivity is lowered and the optical purity is remarkably lowered. On the other hand, there is no particular problem when the molar ratio of the bisoxazolylpyridines to aluminum chloride is greater than 10, but using a large amount of the bisoxazolylpyridines is expensive and impractical.

不斉シアノ化触媒の調製は、具体的には下記にあげたような、本発明の反応を行わせる際に使用する溶媒100 mLに対して、窒素気流下、塩化アルミニウムを1ミリモル〜0.59モル、好ましくは2ミリモル〜0.2モル懸濁させ、 次いで、(R,R)−、または(S,S)−ビスオキサゾリルピリジン類を1.2ミリモル〜5.9モル、好ましくは2.4ミリモル〜2モル加えて−30〜50℃、好ましくは−10〜30℃の温度で、0.5〜12時間攪拌することにより得られる。本発明の反応はさらに、引き続きこの溶液に反応剤を加えて実施すればよく、触媒を単離したのちに使用しても構わない。   Specifically, the asymmetric cyanation catalyst was prepared by adding 1 millimole to 0.001 ml of aluminum chloride in a nitrogen stream with respect to 100 mL of the solvent used in carrying out the reaction of the present invention as described below. 59 mol, preferably 2 mmol to 0.2 mol are suspended, and then (R, R)-or (S, S) -bisoxazolylpyridines are added in an amount of 1.2 mmol to 5.9 mol, preferably Is obtained by adding 2.4 mmol to 2 mol and stirring at a temperature of -30 to 50 ° C, preferably -10 to 30 ° C for 0.5 to 12 hours. The reaction of the present invention may be further carried out by adding a reactant to this solution, and may be used after the catalyst is isolated.

本発明の反応には、塩化メチレン、クロロホルム、1,2−ジクロロエタン、クロロベンゼンなどのハロゲン化炭化水素、酢酸エチル、酢酸ブチル、1,4−ジオキサン、トルエン、ベンゼンなどが溶媒として用いられ、中でも塩化メチレン、1,2−ジクロロエタン、クロロベンゼン、クロロホルムなどのハロゲン化炭化水素が好ましい。   In the reaction of the present invention, halogenated hydrocarbons such as methylene chloride, chloroform, 1,2-dichloroethane, and chlorobenzene, ethyl acetate, butyl acetate, 1,4-dioxane, toluene, benzene, and the like are used as solvents. Halogenated hydrocarbons such as methylene, 1,2-dichloroethane, chlorobenzene and chloroform are preferred.

溶媒はアルデヒド類1ミリモルに対して0.034〜1 mL(モル濃度が1~30 mol/L)、好ましくは0.1〜1 mL(モル濃度が1〜10 mol/L)程度用いることが好適である。基質アルデヒドのモル濃度が30 mol/Lよりも大きい場合は溶媒による触媒の安定化効果が得られなくなることから反応性の低下、並びに生成するシアノヒドリンの光学純度の低下が見られる。一方、基質アルデヒドのモル濃度が1 mol/L未満になるとシアンヒドリンの収率、光学純度の低下が見られ、さらに基質アルデヒドの酸化反応が優先的に起こり対応するカルボン酸の副生を認めるため好ましくない。   The solvent should be used in an amount of 0.034 to 1 mL (molar concentration is 1 to 30 mol / L), preferably 0.1 to 1 mL (molar concentration is 1 to 10 mol / L) per 1 mmol of aldehydes. Is preferred. When the molar concentration of the substrate aldehyde is larger than 30 mol / L, the effect of stabilizing the catalyst by the solvent cannot be obtained, so that the reactivity is lowered and the optical purity of the produced cyanohydrin is lowered. On the other hand, when the molar concentration of the substrate aldehyde is less than 1 mol / L, the yield of cyanohydrin and optical purity are decreased, and further, the oxidation reaction of the substrate aldehyde is preferentially performed and the corresponding carboxylic acid by-product is recognized. Absent.

本発明の反応においては、アルデヒド類1モルに対して1〜3モル、好ましくは1.2〜2.5モルのシアノ化剤を使用する。   In the reaction of the present invention, 1 to 3 mol, preferably 1.2 to 2.5 mol of cyanating agent is used per 1 mol of aldehydes.

すなわち、上記触媒は、アルデヒド類1モルに対して0.001〜0.5モル、好ましくは0.02〜0.1モル使用することになる。   That is, the catalyst is used in an amount of 0.001 to 0.5 mol, preferably 0.02 to 0.1 mol, per 1 mol of aldehydes.

本発明の反応は、これらのアルデヒド類、シアノ化剤を引き続き、前記の触媒溶液に加え、−20〜40℃、好ましくは−10〜30℃で0.1〜24時間攪拌し、反応させることにより実施できる。   In the reaction of the present invention, these aldehydes and cyanating agent are continuously added to the catalyst solution, and the reaction is performed by stirring at -20 to 40 ° C, preferably -10 to 30 ° C for 0.1 to 24 hours. Can be implemented.

このように、本発明の方法を用いることによって、脂肪族アルデヒド類から光学活性シアノヒドリン類を高純度かつ高収率で工業的に容易に取得することが可能となり、例えば、医薬、農薬の原料として幅広く利用されているα−ヒドロキシ酸、α−ヒドロキシケトン、β−アミノアルコール、α−アミノ酸、合成ピレスレノイド中間体等を高純度かつ高収率で、特別な装置も必要とすることなく効率的かつ経済的に製造することも可能とした。   Thus, by using the method of the present invention, optically active cyanohydrins can be easily obtained industrially from aliphatic aldehydes with high purity and high yield. For example, as raw materials for pharmaceuticals and agricultural chemicals. Widely used α-hydroxy acids, α-hydroxy ketones, β-amino alcohols, α-amino acids, synthetic pyrethrenoid intermediates, etc. with high purity and high yield, without requiring special equipment and efficiently It was also possible to manufacture economically.

実施例および比較例によって本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらの例にのみ限定されるものではない。また、以下の実施例において、シアノヒドリンの光学純度は、GC分析により決定した。なお、分析には下記条件を使用した。   The present invention will be described more specifically with reference to examples and comparative examples, but the present invention is not limited to these examples. In the following examples, the optical purity of cyanohydrin was determined by GC analysis. The following conditions were used for the analysis.

カラム;β−Dex325(30 m×0.25 mm×0.25 μm thickness,SUPELCO社製)
キャリヤーガス;ヘリウム
検出;FID
検出温度;230℃
インジェクション温度;180℃
カラム温度;120℃
Column; β-Dex325 (30 m × 0.25 mm × 0.25 μm thickness, manufactured by SUPELCO)
Carrier gas; helium detection; FID
Detection temperature: 230 ° C
Injection temperature: 180 ° C
Column temperature: 120 ° C

実施例1
窒素雰囲気下、(R,R)−2,6−ビス(4−イソプロピル−2−オキサゾリン−2−イル)ピリジン(4)
Example 1
Under a nitrogen atmosphere, (R, R) -2,6-bis (4-isopropyl-2-oxazolin-2-yl) pyridine (4)

Figure 2011105608
Figure 2011105608

1.13 g(3.8ミリモル)を塩化メチレン50 mLに溶解させ、さらに塩化アルミニウム0.34 g(2.5ミリモル)を加え、室温にて1時間攪拌した。この溶液にピバルアルデヒド4.33 g(50ミリモル)を加え、溶液を0℃に冷却してシアン化水素1.6 g(60ミリモル)を加えて、10分間攪拌して反応させ、GC分析を行ったところ、基質の転化率は99.8%、生成した2−ヒドロキシ−3,3−ジメチルブタンニトリルの光学純度は75.7%e.e.であった。 1.13 g (3.8 mmol) was dissolved in 50 mL of methylene chloride, 0.34 g (2.5 mmol) of aluminum chloride was further added, and the mixture was stirred at room temperature for 1 hour. To this solution was added 4.33 g (50 mmol) of pivalaldehyde, the solution was cooled to 0 ° C., 1.6 g (60 mmol) of hydrogen cyanide was added, and the mixture was allowed to react for 10 minutes, followed by GC analysis. As a result, the conversion of the substrate was 99.8%, and the optical purity of the produced 2-hydroxy-3,3-dimethylbutanenitrile was 75.7% e.e. e. Met.

実施例2
窒素雰囲気下、(R,R)−2,6−ビス(4−イソプロピル−2−オキサゾリン−2−イル)ピリジン(4)450 mg(1.5ミリモル)を塩化メチレン50 mLに溶解させ、さらに塩化アルミニウム136 mg(1ミリモル)を加え、室温にて1時間攪拌した。この溶液にピバルアルデヒド4.33 g(50ミリモル)を加え、溶液を0℃に冷却してシアン化水素1.6 g(60ミリモル)を加えて、4時間攪拌して反応させ、GC分析を行ったところ、基質の転化率は82.7%、生成した2−ヒドロキシ−3,3−ジメチルブタンニトリルの光学純度は65.8%e.e.であった。
Example 2
Under a nitrogen atmosphere, 450 mg (1.5 mmol) of (R, R) -2,6-bis (4-isopropyl-2-oxazolin-2-yl) pyridine (4) was dissolved in 50 mL of methylene chloride. 136 mg (1 mmol) of aluminum chloride was added and stirred at room temperature for 1 hour. To this solution was added 4.33 g (50 mmol) of pivalaldehyde, the solution was cooled to 0 ° C., 1.6 g (60 mmol) of hydrogen cyanide was added, and the mixture was reacted by stirring for 4 hours, followed by GC analysis. As a result, the conversion rate of the substrate was 82.7%, and the optical purity of the produced 2-hydroxy-3,3-dimethylbutanenitrile was 65.8% e.e. e. Met.

実施例3
窒素雰囲気下、(R,R)−2,6−ビス(4−イソプロピル−2−オキサゾリン−2−イル)ピリジン(4)604 mg(2.04ミリモル)を塩化メチレン2 mLに溶解させ、さらに塩化アルミニウム223 mg(1.7ミリモル)を加え、室温にて1時間攪拌した。この溶液にピバルアルデヒド1.44 g(16.6ミリモル)、アセトンシアンヒドリン1.68 g(20ミリモル)を加えて、室温で1時間攪拌して反応させ、GC分析を行ったところ、基質の転化率は99.8%、生成した2−ヒドロキシ−3,3−ジメチルブタンニトリルの光学純度は67.1%e.e.であった。
Example 3
Under a nitrogen atmosphere, 604 mg (2.04 mmol) of (R, R) -2,6-bis (4-isopropyl-2-oxazolin-2-yl) pyridine (4) was dissolved in 2 mL of methylene chloride, and 223 mg (1.7 mmol) of aluminum chloride was added, and the mixture was stirred at room temperature for 1 hour. To this solution, 1.44 g (16.6 mmol) of pivalaldehyde and 1.68 g (20 mmol) of acetone cyanohydrin were added and reacted by stirring at room temperature for 1 hour, and GC analysis was performed. The substrate conversion was 99.8%, and the optical purity of the produced 2-hydroxy-3,3-dimethylbutanenitrile was 67.1% e.e. e. Met.

比較例1
溶媒量を100 mLとした以外は、実施例3と同様に反応を行った。不斉シアノ化反応の攪拌開始から2時間後に分析を行ったところ、基質の転化率は64.2%でピバリン酸のみが生成した。
Comparative Example 1
The reaction was performed in the same manner as in Example 3 except that the amount of the solvent was 100 mL. Analysis was conducted 2 hours after the start of stirring of the asymmetric cyanation reaction. As a result, the substrate conversion rate was 64.2% and only pivalic acid was produced.

実施例4
窒素雰囲気下、(R,R)−2,6−ビス(4−イソプロピル−2−オキサゾリン−2−イル)ピリジン(4)181 mg(0.6ミリモル)を塩化メチレン2 mLに溶解させ、さらに塩化アルミニウム67 mg(0.5ミリモル)を加え、室温で1時間攪拌した。この溶液にピバルアルデヒド216 mg(2.5ミリモル)、アセトンシアンヒドリン234 mg(2.8ミリモル)を加えて、室温で2時間攪拌して反応させ、GC分析を行ったところ、基質の転化率は97.7%、生成した2−ヒドロキシ−3,3−ジメチルブタンニトリルの光学純度は66.4%e.e.であった。
Example 4
Under a nitrogen atmosphere, 181 mg (0.6 mmol) of (R, R) -2,6-bis (4-isopropyl-2-oxazolin-2-yl) pyridine (4) was dissolved in 2 mL of methylene chloride, and 67 mg (0.5 mmol) of aluminum chloride was added and stirred at room temperature for 1 hour. To this solution, 216 mg (2.5 mmol) of pivalaldehyde and 234 mg (2.8 mmol) of acetone cyanohydrin were added and reacted by stirring at room temperature for 2 hours. The conversion was 97.7%, and the optical purity of the produced 2-hydroxy-3,3-dimethylbutanenitrile was 66.4% e.e. e. Met.

比較例2
シアノ化剤をトリメチルシリルシアニド295 mg(2.8ミリモル)とした以外は、実施例4と同様に反応を行った。不斉シアノ化反応の攪拌開始から2時間後に分析を行ったところ、基質の転化率は88.4%、シロキシ基の除去を行った後、生成した2−ヒドロキシ−3,3−ジメチルブタンニトリルの光学純度は38.6%e.e.であった。
Comparative Example 2
The reaction was conducted in the same manner as in Example 4 except that the cyanating agent was 295 mg (2.8 mmol) of trimethylsilylcyanide. The analysis was conducted 2 hours after the start of stirring of the asymmetric cyanation reaction. As a result, the conversion rate of the substrate was 88.4%, and after removal of the siloxy group, the 2-hydroxy-3,3-dimethylbutanenitrile produced Has an optical purity of 38.6% e.e. e. Met.

比較例3
窒素雰囲気下、(R,R)−2,6−ビス(4−イソプロピル−2−オキサゾリン−2−イル)ピリジン(4)151 mg(0.5ミリモル)を塩化メチレン2 mLに溶解させ、さらに塩化アルミニウム67 mg(0.5ミリモル)を加え、室温にて2時間攪拌した。この溶液にピバルアルデヒド216 mg(2.5ミリモル)、アセトンシアンヒドリン298 mg(3.5ミリモル)を加えて、室温で2時間攪拌して反応させ、GC分析を行ったところ、基質の転化率は10%、生成した2−ヒドロキシ−3,3−ジメチルブタンニトリルの光学純度は53.8%e.e.であった。
Comparative Example 3
Under a nitrogen atmosphere, 151 mg (0.5 mmol) of (R, R) -2,6-bis (4-isopropyl-2-oxazolin-2-yl) pyridine (4) was dissolved in 2 mL of methylene chloride, and 67 mg (0.5 mmol) of aluminum chloride was added and stirred at room temperature for 2 hours. To this solution, 216 mg (2.5 mmol) of pivalaldehyde and 298 mg (3.5 mmol) of acetone cyanohydrin were added and reacted by stirring at room temperature for 2 hours. The conversion was 10% and the optical purity of the produced 2-hydroxy-3,3-dimethylbutanenitrile was 53.8% e.e. e. Met.

実施例5
窒素雰囲気下、(R,R)−2,6−ビス(4−イソプロピル−2−オキサゾリン−2−イル)ピリジン(4)1.51 g(5ミリモル)を塩化メチレン25 mLに溶解させ、さらに塩化アルミニウム0.34 g(2.5ミリモル)を加え、室温にて1時間攪拌した。この溶液にピバルアルデヒド2.15 g(25ミリモル)を加え、溶液を0℃に冷却してシアン化水素 1.01g(38ミリモル)を加えて、2時間攪拌して反応させ、GC分析を行ったところ、基質の転化率は92.3%、生成した2−ヒドロキシ−3,3−ジメチルブタンニトリルの光学純度は70.3%e.e.であった。
Example 5
Under a nitrogen atmosphere, 1.51 g (5 mmol) of (R, R) -2,6-bis (4-isopropyl-2-oxazolin-2-yl) pyridine (4) was dissolved in 25 mL of methylene chloride. 0.34 g (2.5 mmol) of aluminum chloride was added and stirred at room temperature for 1 hour. To this solution was added 2.15 g (25 mmol) of pivalaldehyde, the solution was cooled to 0 ° C., 1.01 g (38 mmol) of hydrogen cyanide was added, and the mixture was allowed to react with stirring for 2 hours for GC analysis. However, the conversion of the substrate was 92.3%, and the optical purity of the produced 2-hydroxy-3,3-dimethylbutanenitrile was 70.3% e.e. e. Met.

比較例4
(R,R)−2,6−ビス(4−イソプロピル−2−オキサゾリン−2−イル)ピリジン(4)の使用量を760 mg(2.5ミリモル)とした以外は、実施例5と同様に反応を行った。不斉シアノ化反応の攪拌開始から2時間後に分析を行ったところ、基質の転化率は52.1%、生成した2−ヒドロキシ−3,3−ジメチルブタンニトリルの光学純度は50.8%e.e.であった。
Comparative Example 4
The same as Example 5 except that the amount of (R, R) -2,6-bis (4-isopropyl-2-oxazolin-2-yl) pyridine (4) used was changed to 760 mg (2.5 mmol). The reaction was performed. Analysis was conducted 2 hours after the start of stirring of the asymmetric cyanation reaction. As a result, the conversion of the substrate was 52.1%, and the optical purity of the produced 2-hydroxy-3,3-dimethylbutanenitrile was 50.8% e. . e. Met.

実施例6
窒素雰囲気下、(R,R)−2,6−ビス(4−イソプロピル−2−オキサゾリン−2−イル)ピリジン(4)151 mg(0.51ミリモル)を塩化メチレン1.5 mLに溶解させ、さらに塩化アルミニウム22 mg(0.17ミリモル)を加え、室温にて1時間攪拌した。この溶液にピバルアルデヒド144 mg(1.66ミリモル)、アセトンシアンヒドリン168 mg(2ミリモル)を加えて、室温で1時間攪拌して反応させ、GC分析を行ったところ、基質の転化率は98.8%、生成した2−ヒドロキシ−3,3−ジメチルブタンニトリルの光学純度は69.8%e.e.であった。
Example 6
Under a nitrogen atmosphere, 151 mg (0.51 mmol) of (R, R) -2,6-bis (4-isopropyl-2-oxazolin-2-yl) pyridine (4) was dissolved in 1.5 mL of methylene chloride. Further, 22 mg (0.17 mmol) of aluminum chloride was added, and the mixture was stirred at room temperature for 1 hour. When 144 mg (1.66 mmol) of pivalaldehyde and 168 mg (2 mmol) of acetone cyanohydrin were added to this solution and reacted by stirring at room temperature for 1 hour, GC analysis was conducted. Was 98.8%, and the optical purity of the produced 2-hydroxy-3,3-dimethylbutanenitrile was 69.8% e.e. e. Met.

比較例5
窒素雰囲気下、(R,R)−2,6−ビス(4−イソプロピル−2−オキサゾリン−2−イル)ピリジン(4)101 mg(0.34ミリモル)を塩化メチレン2 mLに溶解させ、さらに塩化アルミニウム22 mg(0.17ミリモル)を加え、室温にて1時間攪拌した。この溶液にピバルアルデヒド144 mg(1.66ミリモル)、トリメチルシリルシアニド168 mg(2ミリモル)を加えて、室温で22時間攪拌して反応させ、GC分析を行ったところ、基質の転化率は78.2%、シロキシ基の除去を行った後、生成した2−ヒドロキシ−3,3−ジメチルブタンニトリルの光学純度は42.0%e.e.であった。
Comparative Example 5
Under a nitrogen atmosphere, (R, R) -2,6-bis (4-isopropyl-2-oxazolin-2-yl) pyridine (4) (101 mg, 0.34 mmol) was dissolved in methylene chloride (2 mL). 22 mg (0.17 mmol) of aluminum chloride was added and stirred at room temperature for 1 hour. When 144 mg (1.66 mmol) of pivalaldehyde and 168 mg (2 mmol) of trimethylsilylcyanide were added to this solution and stirred for 22 hours at room temperature, GC analysis was performed. After removing the siloxy group at 78.2%, the optical purity of the resulting 2-hydroxy-3,3-dimethylbutanenitrile is 42.0% e.e. e. Met.

実施例7
窒素雰囲気下、(R,R)−2,6−ビス(4−イソプロピル−2−オキサゾリン−2−イル)ピリジン(4)76 mg(0.23ミリモル)を塩化メチレン1 mLに溶解させ、さらに塩化アルミニウム22 mg(0.17ミリモル)を加え、室温にて1時間攪拌した。この溶液にピバルアルデヒド288 mg(3.32ミリモル)、アセトンシアンヒドリン336 mg(4ミリモル)を加えて、室温で2時間攪拌して反応させ、GC分析を行ったところ、基質の転化率は95.4%、生成した2−ヒドロキシ−3,3−ジメチルブタンニトリルの光学純度は68.3%e.e.であった。
Example 7
Under a nitrogen atmosphere, 76 mg (0.23 mmol) of (R, R) -2,6-bis (4-isopropyl-2-oxazolin-2-yl) pyridine (4) was dissolved in 1 mL of methylene chloride, and 22 mg (0.17 mmol) of aluminum chloride was added and stirred at room temperature for 1 hour. When 288 mg (3.32 mmol) of pivalaldehyde and 336 mg (4 mmol) of acetone cyanohydrin were added to this solution and reacted with stirring at room temperature for 2 hours, GC analysis was conducted. Is 95.4%, and the optical purity of the produced 2-hydroxy-3,3-dimethylbutanenitrile is 68.3% e.e. e. Met.

比較例6
溶媒量を0.1 mLとした以外は、実施例7と同様に反応を行った。不斉シアノ化反応の攪拌開始から2時間後に分析を行ったところ、基質の転化率は52.1%、生成した2−ヒドロキシ−3,3−ジメチルブタンニトリルの化学収率は24.7%、光学純度は41.1%e.e.であった。
Comparative Example 6
The reaction was performed in the same manner as in Example 7 except that the amount of the solvent was 0.1 mL. Analysis was performed 2 hours after the start of stirring of the asymmetric cyanation reaction. As a result, the substrate conversion was 52.1%, and the chemical yield of the produced 2-hydroxy-3,3-dimethylbutanenitrile was 24.7%. The optical purity is 41.1% e.e. e. Met.

実施例8
窒素雰囲気下、(R,R)−2,6−ビス(4−イソプロピル−2−オキサゾリン−2−イル)ピリジン(4)60 mg(0.2ミリモル)を塩化メチレン1 mLに溶解させ、さらに塩化アルミニウム22 mg(0.17ミリモル)を加え、室温にて1時間攪拌した。この溶液にイソブチルアルデヒド120 mg(1.66ミリモル)、アセトンシアンヒドリン168 mg(2ミリモル)を加えて、室温で2時間攪拌して反応させ、GC分析を行ったところ、基質の転化率は98.4%、生成した2−ヒドロキシ−3−メチルブタンニトリルの光学純度は67.6%e.e.であった。
Example 8
Under a nitrogen atmosphere, 60 mg (0.2 mmol) of (R, R) -2,6-bis (4-isopropyl-2-oxazolin-2-yl) pyridine (4) was dissolved in 1 mL of methylene chloride. 22 mg (0.17 mmol) of aluminum chloride was added and stirred at room temperature for 1 hour. To this solution, 120 mg (1.66 mmol) of isobutyraldehyde and 168 mg (2 mmol) of acetone cyanohydrin were added and reacted by stirring at room temperature for 2 hours. When GC analysis was performed, the conversion rate of the substrate was as follows. 98.4%, The optical purity of the produced 2-hydroxy-3-methylbutanenitrile is 67.6% e.e. e. Met.

実施例9
アルデヒドをプロピオンアルデヒド96 mg(1.66ミリモル)とした以外は、実施例8と同様に反応を行った。不斉シアノ化反応の攪拌開始から2時間後に分析を行ったところ、基質の転化率は99.1%、生成した2−ヒドロキシブタンニトリル光学純度は68.5%e.e.であった。
Example 9
The reaction was conducted in the same manner as in Example 8 except that 96 mg (1.66 mmol) of propionaldehyde was used. Analysis was conducted 2 hours after the start of stirring of the asymmetric cyanation reaction. As a result, the conversion of the substrate was 99.1%, and the optical purity of the produced 2-hydroxybutanenitrile was 68.5% e.e. e. Met.

実施例10
窒素雰囲気下、(R,R)−2,6−ビス(4−イソプロピル−2−オキサゾリン−2−イル)ピリジン(4)1.13 g(3.8ミリモル)を1,2−ジクロロエタン50 mLに溶解させ、さらに塩化アルミニウム0.34 g(2.5ミリモル)を加え、室温にて1時間攪拌した。この溶液にピバルアルデヒド4.33 g(50ミリモル)を加え、溶液を0℃に冷却してシアン化水素1.6 g(60ミリモル)を加えて、10分攪拌して反応させ、GC分析を行ったところ、基質の転化率は100%、生成した2−ヒドロキシ−3,3−ジメチルブタンニトリルの光学純度は76.4%e.e.であった。
Example 10
Under a nitrogen atmosphere, 1.13 g (3.8 mmol) of (R, R) -2,6-bis (4-isopropyl-2-oxazolin-2-yl) pyridine (4) was added to 50 mL of 1,2-dichloroethane. In addition, 0.34 g (2.5 mmol) of aluminum chloride was added, and the mixture was stirred at room temperature for 1 hour. To this solution was added 4.33 g (50 mmol) of pivalaldehyde, the solution was cooled to 0 ° C., 1.6 g (60 mmol) of hydrogen cyanide was added, and the mixture was allowed to react for 10 minutes, followed by GC analysis. As a result, the conversion rate of the substrate was 100%, and the optical purity of the produced 2-hydroxy-3,3-dimethylbutanenitrile was 76.4% e.e. e. Met.

実施例11
溶媒を1,4−ジオキサン50 mLとした以外は、実施例10と同様に反応を行った。不斉シアノ化反応の攪拌開始から2時間後に分析を行ったところ、基質の転化率は92.9%、生成した2−ヒドロキシブタンニトリルの光学純度は71.7%e.e.であった。
Example 11
The reaction was conducted in the same manner as in Example 10 except that 50 mL of 1,4-dioxane was used as the solvent. Analysis was conducted 2 hours after the start of stirring of the asymmetric cyanation reaction. As a result, the conversion of the substrate was 92.9%, and the optical purity of the produced 2-hydroxybutanenitrile was 71.7% e.e. e. Met.

実施例12
溶媒をトルエン50 mLとした以外は、実施例10と同様に反応を行った。不斉シアノ化反応の攪拌開始から2時間後に分析を行ったところ、基質の転化率は95.8%、生成した2−ヒドロキシブタンニトリルの光学純度は65.8%e.e.であった。
Example 12
The reaction was performed in the same manner as in Example 10 except that the solvent was 50 mL of toluene. Analysis was conducted 2 hours after the start of stirring of the asymmetric cyanation reaction. As a result, the conversion of the substrate was 95.8%, and the optical purity of the produced 2-hydroxybutanenitrile was 65.8% e.e. e. Met.

実施例13
溶媒をクロロベンゼン50 mLとした以外は、実施例10と同様に反応を行った。不斉シアノ化反応の攪拌開始から2時間後に分析を行ったところ、基質の転化率は97.5%、生成した2−ヒドロキシブタンニトリル光学純度は72.6%e.e.であった。
Example 13
The reaction was performed in the same manner as in Example 10 except that the solvent was 50 mL of chlorobenzene. Analysis was conducted 2 hours after the start of stirring of the asymmetric cyanation reaction. As a result, the conversion of the substrate was 97.5%, and the optical purity of the produced 2-hydroxybutanenitrile was 72.6% e.e. e. Met.

比較例7
窒素雰囲気下、(R,R)−2,6−ビス(4−イソプロピル−2−オキサゾリン−2−イル)ピリジン(4)112 mg(0.37ミリモル)をアセトニトリル5 mLに溶解させ、さらに塩化イッテルビウム102 mg(0.37ミリモル)を加え、室温にて1時間攪拌した。0℃でこの溶液にピバルアルデヒド320 mg(3.7ミリモル)、アセトンシアンヒドリン376 mg(4.4ミリモル)を加えて、0℃で2時間攪拌して反応させ、GC分析を行ったところ、基質の転化率は0%であった。
Comparative Example 7
Under a nitrogen atmosphere, 112 mg (0.37 mmol) of (R, R) -2,6-bis (4-isopropyl-2-oxazolin-2-yl) pyridine (4) was dissolved in 5 mL of acetonitrile, and further chlorinated. 102 mg (0.37 mmol) of ytterbium was added, and the mixture was stirred at room temperature for 1 hour. At 0 ° C., 320 mg (3.7 mmol) of pivalaldehyde and 376 mg (4.4 mmol) of acetone cyanohydrin were added to this solution, and the mixture was reacted by stirring at 0 ° C. for 2 hours for GC analysis. However, the substrate conversion was 0%.

比較例8
窒素雰囲気下、(R,R)−2,6−ビス(4−イソプロピル−2−オキサゾリン−2−イル)ピリジン(4)198 mg(0.66ミリモル)をアセトニトリル10 mLに溶解させ、さらに塩化イッテルビウム183 mg(0.66ミリモル)を加え、室温にて1時間攪拌した。0℃でこの溶液にピバルアルデヒド570 mg(6.57ミリモル)、トリメチルシリルシアニド987 mg(7.88ミリモル)を加えて、0℃で2時間攪拌して反応させ、GC分析を行ったところ、基質の転化率は95.4%、シロキシ基の除去を行った後、生成した2−ヒドロキシ−3,3−ジメチルブタンニトリルの光学純度は13.4%e.e.であった。
Comparative Example 8
Under a nitrogen atmosphere, 198 mg (0.66 mmol) of (R, R) -2,6-bis (4-isopropyl-2-oxazolin-2-yl) pyridine (4) was dissolved in 10 mL of acetonitrile, and further chlorinated. 183 mg (0.66 mmol) of ytterbium was added, and the mixture was stirred at room temperature for 1 hour. When 570 mg (6.57 mmol) of pivalaldehyde and 987 mg (7.88 mmol) of trimethylsilylcyanide were added to this solution at 0 ° C., the mixture was stirred at 0 ° C. for 2 hours to perform a GC analysis. The substrate conversion was 95.4%, and after removal of the siloxy group, the optical purity of the produced 2-hydroxy-3,3-dimethylbutanenitrile was 13.4% e.e. e. Met.

実施例14
窒素雰囲気下、(R,R)−2,6−ビス(4−フェニル−2−オキサゾリン−2−イル)ピリジン(5)
Example 14
Under a nitrogen atmosphere, (R, R) -2,6-bis (4-phenyl-2-oxazolin-2-yl) pyridine (5)

Figure 2011105608
Figure 2011105608

1.0 g(2.71ミリモル)を塩化メチレン35 mLに溶解させ、さらに塩化アルミニウム0.25 g(1.96ミリモル)を加え、室温にて1時間攪拌した。この溶液にピバルアルデヒド3.57 g(41.4ミリモル)を加え、溶液を0℃に冷却してシアン化水素1.96 g(72.5ミリモル)を加えて、4時間攪拌して反応させ、GC分析を行ったところ、基質の転化率は93.2%、生成した2−ヒドロキシ−3,3−ジメチルブタンニトリルの光学純度は56.4%e.e.であった。 1.0 g (2.71 mmol) was dissolved in 35 mL of methylene chloride, and 0.25 g (1.96 mmol) of aluminum chloride was further added, followed by stirring at room temperature for 1 hour. To this solution was added 3.57 g (41.4 mmol) of pivalaldehyde, the solution was cooled to 0 ° C., 1.96 g (72.5 mmol) of hydrogen cyanide was added, and stirred for 4 hours to react. As a result of GC analysis, the conversion of the substrate was 93.2%, and the optical purity of the produced 2-hydroxy-3,3-dimethylbutanenitrile was 56.4% e.e. e. Met.

医薬、農薬の分野に有用である。特に医薬、農薬の原料として幅広く利用されているα−ヒドロキシ酸、α−ヒドロキシケトン、β−アミノアルコール、α−アミノ酸、合成ピレスレノイド中間体等を高純度かつ高収率で、特別な装置も必要とすることなく効率的かつ経済的に製造することが可能である。   Useful in the fields of medicine and agricultural chemicals. Special equipment is also required for α-hydroxy acids, α-hydroxy ketones, β-amino alcohols, α-amino acids, synthetic pyrethrenoid intermediates, etc. that are widely used as raw materials for pharmaceuticals and agricultural chemicals, with high purity and high yield. It is possible to manufacture efficiently and economically.

Claims (5)

一般式(2)に示される(R,R)−または(S,S)−ビスオキサゾリルピリジン類と塩化アルミニウムからなり、該ビスオキサゾリルピリジン類の塩化アルミニウムに対するモル比が1.2〜10である有機金属錯体触媒の存在下、
シアン化水素またはアセトンシアンヒドリンと、溶媒に対するモル濃度が1~30 mol/Lである一般式(1)で示されるアルデヒドとを作用させることを特徴とする一般式(3)で示される光学活性シアノヒドリン類の製造方法。
Figure 2011105608
(式中、R1は炭素数1〜9のアルキル基を表す。)
Figure 2011105608
(式中、R2、R3は水素原子、炭素数1〜9のアルキル基、または炭素数6〜14のアリール基を表す。但し、R2、R3が同じ置換基である場合を除く。)
Figure 2011105608
(式中、R1は炭素数1〜9のアルキル基を表す。)
It comprises (R, R)-or (S, S) -bisoxazolylpyridines represented by the general formula (2) and aluminum chloride, and the molar ratio of the bisoxazolylpyridines to aluminum chloride is 1.2. In the presence of an organometallic complex catalyst of
An optically active cyanohydrin represented by general formula (3), characterized by reacting hydrogen cyanide or acetone cyanohydrin with an aldehyde represented by general formula (1) having a molar concentration with respect to a solvent of 1 to 30 mol / L. Manufacturing method.
Figure 2011105608
(In the formula, R1 represents an alkyl group having 1 to 9 carbon atoms.)
Figure 2011105608
(In the formula, R 2 and R 3 represent a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 9 carbon atoms, or an aryl group having 6 to 14 carbon atoms, except when R 2 and R 3 are the same substituent.)
Figure 2011105608
(In the formula, R1 represents an alkyl group having 1 to 9 carbon atoms.)
前記(R,R)−または(S,S)−ビスオキサゾリルピリジン類の置換基R2、R3が水素原子、イソブチル基、sec−ブチル基、イソプロピル基、n−ブチル基、n−プロピル基、tert−ブチル基、フェニル基、またはナフチル基からなる群より選ばれた置換基であることを特徴とする請求項1に記載の光学活性シアノヒドリン類の製造法。 The substituents R2 and R3 of the (R, R)-or (S, S) -bisoxazolylpyridines are hydrogen atom, isobutyl group, sec-butyl group, isopropyl group, n-butyl group, n-propyl group. The method for producing optically active cyanohydrins according to claim 1, wherein the substituent is selected from the group consisting of tert-butyl group, phenyl group, and naphthyl group. 前記一般式(1)に示されるアルデヒドの置換基R1がn−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、tert−ブチル基、エチル基、シクロヘキシル基であることを特徴とする請求項1から2に記載の光学活性シアノヒドリン類の製造法。 The substituent R1 of the aldehyde represented by the general formula (1) is an n-propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, a tert-butyl group, an ethyl group, or a cyclohexyl group. A process for producing the optically active cyanohydrins described in 1. 前記溶媒が塩化メチレン、1,2−ジクロロエタン、クロロホルム、クロロベンゼン、ベンゼン、トルエン、酢酸エチル、酢酸ブチル、1,4−ジオキサンからなる群より選ばれることを特徴とする請求項1から3に記載の光学活性シアノヒドリン類の製造法。 4. The solvent according to claim 1, wherein the solvent is selected from the group consisting of methylene chloride, 1,2-dichloroethane, chloroform, chlorobenzene, benzene, toluene, ethyl acetate, butyl acetate, and 1,4-dioxane. A method for producing optically active cyanohydrins. 反応温度が−20℃から40℃であることを特徴とする請求項1から4に記載の光学活性シアノヒドリン類の製造法。 5. The process for producing an optically active cyanohydrin according to claim 1, wherein the reaction temperature is −20 ° C. to 40 ° C.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109134308A (en) * 2018-09-28 2019-01-04 浙江江北药业有限公司 (S)-(+)-2-preparation method of amino-butanamide hydrochloride
CN110204453A (en) * 2019-07-03 2019-09-06 上海东庚化工技术有限公司 A kind of preparation method and system of 2- amino-butanamide

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