JP2012188518A - ６，６’‐ジブロモインジゴの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】６，６'‐ジブロモインジゴを安定して高収率で製造できる方法を提供する。
【解決手段】４−ブロモ−２−ニトロベンズアルデヒド、アセトンおよび水を含む混合液に対して塩基を添加して６，６'‐ジブロモインジゴを生成する工程を含み、塩基の添加開始直後における混合液のｐHを１２以上１４以下とする、６，６'‐ジブロモインジゴの製造方法が提供される。
【選択図】なし
【解決手段】４−ブロモ−２−ニトロベンズアルデヒド、アセトンおよび水を含む混合液に対して塩基を添加して６，６'‐ジブロモインジゴを生成する工程を含み、塩基の添加開始直後における混合液のｐHを１２以上１４以下とする、６，６'‐ジブロモインジゴの製造方法が提供される。
【選択図】なし
Description
本発明は、６，６'‐ジブロモインジゴの製造方法に関する。
古代紫の主成分は、６，６'−ジブロモインジゴである。６，６'‐ジブロモインジゴの合成方法として、４−ブロモ−２−ニトロベンズアルデヒドを原料とする方法が知られている（非特許文献１、２、３）。これらの方法では、まず、４−ブロモ−２−ニトロベンズアルデヒド、アセトン、および水の混合液を調製する。次に調整した混合液に対し、塩基を添加することによって、６，６'‐ジブロモインジゴを室温で合成している。上記の操作において、塩基を添加した後の混合液のｐＨは、ｐＨ１０に保たれていた。これは、ｐＨが下がると４−ブロモ−２−ニトロベンズアルデヒドとアセトンによる６，６'‐ジブロモインジゴの合成反応が進行しにくくなるためである。
また、上記のいずれの方法においても、４−ブロモ−２−ニトロベンズアルデヒドとアセトンによる６，６'‐ジブロモインジゴの合成反応では、生成物である６，６'‐ジブロモインジゴの収率が高くても４５モル％程度であり、かつ収率が安定しなかった。このため、収率がより良い６，６'‐ジブロモインジゴを製造できる方法が必要である。
なお、非特許文献１、２、および３には、４−ブロモ−２−ニトロベンズアルデヒドとアセトンによる６，６'‐ジブロモインジゴの合成結果が報告されている。非特許文献１では、ｐＨをｐＨ１０近傍に保ちながら室温で合成した際、収率４４モル％で６，６'‐ジブロモインジゴを生成したと報告されている。非特許文献２では、ｐＨをｐＨ１０以上に保ちながら室温で合成した際、収率４２モル％で６，６'‐ジブロモインジゴを生成したと報告されている。しかし、これらの非特許文献に記載されている方法を用いて６，６'‐ジブロモインジゴを合成した際、収率２４モル％となってしまうことが分かっている。
また、非特許文献３には、４−ブロモ−２−ニトロベンズアルデヒドとアセトンにより６，６'‐ジブロモインジゴを反応温度６０−７０℃で合成する方法が報告されている。また、この文献には生成した６，６'‐ジブロモインジゴの４００−７００ｎｍの吸収スペクトルが記載されている（非特許文献３，図１）。極大吸収波長は、含水ＤＭＳＯ中で５１６ｎｍだと報告されている。
Ｐ． Ｉｍｍｉｎｇ ｅｔ ａｌ．， Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ （２００１） ３１，２３，３７２１−３７２７
Ｃ． Ｃｈｒｉｓｔｏｐｈｅｒｓｅｎ ｅｔ ａｌ．， Ｔｅｔｒａｈｅｄｒｏｎ （１９７８） ３４， ２７７９−２７８１
Ｎ． Ｔｏｒｉｍｏｔｏ ｅｔ ａｌ．， 化学と教育 （１９９１） ３９， １９８−２０１
４−ブロモ−２−ニトロベンズアルデヒドとアセトンによる６，６'‐ジブロモインジゴの合成反応において、６，６'‐ジブロモインジゴが高収率で製造できる反応条件が必要である。
従来の技術水準では、塩基を添加した４−ブロモ−２−ニトロベンズアルデヒド、アセトン、および水を含む混合液のｐＨは、純度の高い６，６'‐ジブロモインジゴを得るために、ｐＨ１０を超えないようにしていた。
混合液のｐＨについて具体的に述べる。非特許文献１では、ｐＨ１０近傍に保つと記載されている。なお、当該文献中の実施例においても、混合液のｐＨはｐＨ１０近傍に保たれていた。非特許文献２では、ｐＨ１０以上に保つと記載されている。なぜなら、混合液を静置しておくと、混合液のｐＨは副生成物により徐々に酸性側に傾いてしまう。このため、塩基を添加することで混合液のｐＨを保っている。なお、実施例において混合液は、ｐＨ１０近傍に保たれていた。
これらの先行技術から、混合液のｐＨに関する従来の技術水準として、ｐＨ１０近傍に保つことが常識とされていると示唆される。
混合液のｐＨについて具体的に述べる。非特許文献１では、ｐＨ１０近傍に保つと記載されている。なお、当該文献中の実施例においても、混合液のｐＨはｐＨ１０近傍に保たれていた。非特許文献２では、ｐＨ１０以上に保つと記載されている。なぜなら、混合液を静置しておくと、混合液のｐＨは副生成物により徐々に酸性側に傾いてしまう。このため、塩基を添加することで混合液のｐＨを保っている。なお、実施例において混合液は、ｐＨ１０近傍に保たれていた。
これらの先行技術から、混合液のｐＨに関する従来の技術水準として、ｐＨ１０近傍に保つことが常識とされていると示唆される。
混合液のｐＨは、ｐＨ１０から酸性側に傾くにつれ、反応が進行しにくくなるため、未反応の４−ブロモ−２−ニトロベンズアルデヒドが増加する。一方、混合液のｐＨが、ｐＨ１０より塩基側に傾くにつれ、何らかの副反応が起きてしまうと考えられていた。このため、従来の技術水準では、６，６'‐ジブロモインジゴの合成反応における、混合液の最適ｐＨは、ｐＨ１０とされてきた。
また、従来の技術水準で開示されている方法を用いた際、６，６'‐ジブロモインジゴの収率について再現性が得られず、かつ従来の技術水準と比べ低収率であった。
また、従来の技術水準で開示されている方法を用いた際、６，６'‐ジブロモインジゴの収率について再現性が得られず、かつ従来の技術水準と比べ低収率であった。
こうした従来技術の抱える問題を踏まえ、本発明は、６，６'‐ジブロモインジゴが安定的に、かつより高収率で製造できる方法を提供することを目的とする。
本発明によれば、４−ブロモ−２−ニトロベンズアルデヒド、アセトンおよび水を含む混合液に対して塩基を添加して６，６'−ジブロモインジゴを生成する工程を含み、
上記塩基の添加開始直後における上記混合液のｐＨを１２以上１４以下とする、６，６'−ジブロモインジゴの製造方法が提供される。
上記塩基の添加開始直後における上記混合液のｐＨを１２以上１４以下とする、６，６'−ジブロモインジゴの製造方法が提供される。
なお、上記塩基を添加した後、所定時間、上記混合液を攪拌する攪拌工程をさらに含み、
上記攪拌工程の終了時における上記混合液のｐHを１２以上１４以下とし、上記塩基の添加終了直後から上記攪拌工程の終了時までの間、上記混合液のｐＨは１２以上１４以下である。また、６，６'‐ジブロモインジゴの製造方法における、６，６'‐ジブロモインジゴを生成する上記工程において、混合液に対して塩基の全量を一括添加する方法や、混合液に対して塩基を所定の期間にわたって複数回または連続的に添加する方法がある。
上記攪拌工程の終了時における上記混合液のｐHを１２以上１４以下とし、上記塩基の添加終了直後から上記攪拌工程の終了時までの間、上記混合液のｐＨは１２以上１４以下である。また、６，６'‐ジブロモインジゴの製造方法における、６，６'‐ジブロモインジゴを生成する上記工程において、混合液に対して塩基の全量を一括添加する方法や、混合液に対して塩基を所定の期間にわたって複数回または連続的に添加する方法がある。
本発明の製造方法では、６，６'‐ジブロモインジゴの製造工程において、塩基の添加開始直後における混合液のｐHを１２以上１４以下としている。これにより、６，６'‐ジブロモインジゴを高収率で製造できるという効果が得られる。
以下に本発明の製造方法について詳細に述べる。本発明において４−ブロモ−２−ニトロベンズアルデヒドから６，６'‐ジブロモインジゴを得る反応を表す反応式は次の通りである。
次に混合液に対し塩基を添加する。塩基は、全量を一括添加してもよいし、所定時間にわたって分割添加または連続添加してもよい。
塩基の添加方式としては、全量を一度に添加する一括添加方式、数度に分割して添加する分割添加、または連続的に添加する連続添加方式のいずれを採用してもよい。
塩基の添加方式としては、全量を一度に添加する一括添加方式、数度に分割して添加する分割添加、または連続的に添加する連続添加方式のいずれを採用してもよい。
本発明では、塩基の添加開始直後のｐＨを所定範囲となるように調整する。「塩基の添加開始直後」とは、一括添加においては一括添加の直後、分割添加または連続添加においては、添加を開始した直後をいう。
本発明においては、塩基の添加開始直後のｐＨをｐＨ１２以上１４以下とする。こうすることにより、収率を顕著に改善することができる。収率が改善される理由については必ずしも明らかではないが、ｐＨ１２以上１４以下という範囲は、混合液中において水酸化物イオンが高い触媒作用を呈することのできる条件だと考えられる。
本発明においては、塩基の添加開始直後のｐＨをｐＨ１２以上１４以下とする。こうすることにより、収率を顕著に改善することができる。収率が改善される理由については必ずしも明らかではないが、ｐＨ１２以上１４以下という範囲は、混合液中において水酸化物イオンが高い触媒作用を呈することのできる条件だと考えられる。
なお、塩基を添加した後、所定時間、前記混合液を攪拌する（攪拌工程）。これは、添加した塩基を混合液において均一に混合させるためである。また、混合液の攪拌は、任意の時間行ってよい。ただし、塩基添加開始直後から攪拌工程の終了時までの間も、攪拌工程の終了時も、混合液のｐＨは、ｐＨ１２以上１４以下とすることが好ましい。
これにより、６，６'‐ジブロモインジゴの収率を、より一層安定的に高くすることができる。
これにより、６，６'‐ジブロモインジゴの収率を、より一層安定的に高くすることができる。
本発明において、混合液は、４−ブロモ−２−ニトロベンズアルデヒドをいったんアセトンに溶解した後、このアセトン溶液に水を添加することが好ましい。４−ブロモ−２−ニトロベンズアルデヒドにおいて、水は貧溶媒であり、アセトンは良溶媒である。一度原料粉末を良溶媒で溶解させてから貧溶媒を添加するほうが、その逆順の添加順よりも微結晶の懸濁液となることにより結晶表面積を増加させることができ、固液反応に、より優位だからである。
本発明の混合液中の４−ブロモ−２−ニトロベンズアルデヒド、アセトン、および水の含有量は、４−ブロモ−２−ニトロベンズアルデヒド１ｇ（４．３×１０―３ｍｏｌ）あたり、アセトン１０〜１００ｍｌ、水１０〜２００ｍｌである。なお、４−ブロモ−２−ニトロベンズアルデヒド１ｇ（４．３×１０―３ｍｏｌ）あたり、アセトン２０〜６０ｍｌ、水４０〜１４０ｍｌが好ましい。更には、４−ブロモ−２−ニトロベンズアルデヒド１ｇ（４．３×１０―３ｍｏｌ）あたり、アセトン４５ｍｌ、水５０ｍｌがより好ましい。
本発明に用いることのできる塩基としては、水溶液中において水酸化物イオンが放出されるタイプの塩基である。例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなどのアルカリ金属塩、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウムなどのアルカリ土類金属塩、炭酸ナトリウム、炭酸カリウムなどのアルカリ金属炭酸塩、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウムなどのアルカリ金属炭酸水素塩、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウムなどのアルカリ土類金属炭酸塩、炭酸水素カルシウム、炭酸水素マグネシウムなどのアルカリ土類金属炭酸水素塩、アンモニア、水酸化バリウム、水酸化銅（ＩＩ）、水酸化鉄（ＩＩ）、水酸化鉄（ＩＩＩ）、水酸化アルミニウムなどの塩基が挙げられる。
このうち、反応収率の安定性の観点から、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなどのアルカリ金属塩が好ましい。
このうち、反応収率の安定性の観点から、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなどのアルカリ金属塩が好ましい。
本発明の混合液への塩基の添加方法は、一括添加、所定期間にわたって添加する方法がある。一括添加とは、混合液に対し一度に塩基全量を添加することを指している。また、混合液に対して塩基を所定の期間にわたって添加してもよく、この場合、混合液に対し塩基を複数回または連続的に添加することを指す。
本発明では、混合液を終始モニタリングすることが好ましい。これは、混合液に対し塩基を加えて以降混合液のｐＨは酸性側に偏りやすいことから、終始モニタリングしていない場合、混合液のｐＨがｐＨ１２を下回ってしまう可能性が高いからである。
ｐＨの測定方法は、ｐＨ検知器を用いても、ｐＨ試験紙などの簡易ｐＨ測定システムであっても良い。具体的には、手動式であっても、自動式であってもｐＨ検知器を用いることが好ましい。更には、自動式のｐＨ検知器を用いることがより好ましい。
また、ｐＨのモニタリング方法は、ｐＨ検知器を混合液に設置し適宜観測する方法と、自動でｐＨの測定結果を記録できるシステムを搭載したｐＨ検知器を混合液に設置し観測する方法がある。さらに、収集したｐＨデータを塩基水溶液の自動添加装置にフィードバックさせ、ｐＨの調整を自動化する方法がある。これらの方法は、何れの方法を用いても良い。
ｐＨの測定方法は、ｐＨ検知器を用いても、ｐＨ試験紙などの簡易ｐＨ測定システムであっても良い。具体的には、手動式であっても、自動式であってもｐＨ検知器を用いることが好ましい。更には、自動式のｐＨ検知器を用いることがより好ましい。
また、ｐＨのモニタリング方法は、ｐＨ検知器を混合液に設置し適宜観測する方法と、自動でｐＨの測定結果を記録できるシステムを搭載したｐＨ検知器を混合液に設置し観測する方法がある。さらに、収集したｐＨデータを塩基水溶液の自動添加装置にフィードバックさせ、ｐＨの調整を自動化する方法がある。これらの方法は、何れの方法を用いても良い。
本発明における、塩基の添加開始直後から、６，６'‐ジブロモインジゴを生成させる混合液の攪拌時間は、如何なる時間でも良い。好ましくは、１０分から２４時間、より好ましくは３０分から２３時間が良い。
本発明における攪拌温度は、０℃以上アセトンの沸点（５６．５℃）以下の範囲であれば良い。これは、混合液の組成物全てが、常圧条件下、液体で存在できる温度である。また、０℃以上４０℃以下の範囲であればより好ましい。
以下、実施例をもって本発明を更に詳細に説明する。なお、本発明はこれらに限定されるものではない。
（実施例１）
まず、４−ブロモ−２−ニトロベンズアルデヒドを正確に１ｇを、アセトン４５ｍｌに溶解する。４−ブロモ−２−ニトロベンズアルデヒドが完全に溶解した後、水５０ｍｌを少量ずつ添加し、混合液を調製した。なお、４−ブロモ−２−ニトロベンズアルデヒドは、Ｃｈｅｍｉｋ社のＯｒｄｅｒ Ｎｏ．ＣＨＢ１８７９１を使用した。
まず、４−ブロモ−２−ニトロベンズアルデヒドを正確に１ｇを、アセトン４５ｍｌに溶解する。４−ブロモ−２−ニトロベンズアルデヒドが完全に溶解した後、水５０ｍｌを少量ずつ添加し、混合液を調製した。なお、４−ブロモ−２−ニトロベンズアルデヒドは、Ｃｈｅｍｉｋ社のＯｒｄｅｒ Ｎｏ．ＣＨＢ１８７９１を使用した。
次に、２Ｎの水酸化ナトリウム水溶液５ｍｌを、混合液に添加した。この時、ｐＨ検知器を用いて混合液のｐＨを測定した。次に、混合液を３０分から２３時間攪拌した。なお、混合液の攪拌は、６，６'‐ジブロモインジゴの製造が終了するまで終始行い、適宜混合液のｐＨ測定を行った。
混合液の攪拌を終了した後、再び混合液のｐＨを測定した。ｐＨ測定後、吸引ろ過により生成物をろ別し、アセトンを用いて生成物を洗浄した。次に、水を用い生成物を洗浄し、８０℃の熱風循環乾燥機で５０分間乾燥させた後、重量測定をした。
収率は、以下の方法で求めた。
収率（モル％）＝[（生成物の重量（ｇ）／４２０．０６（ｇ））／｛（１．００（ｇ）／２３０．０２（ｇ））／２｝]×１００
収率（モル％）＝[（生成物の重量（ｇ）／４２０．０６（ｇ））／｛（１．００（ｇ）／２３０．０２（ｇ））／２｝]×１００
得られた生成物が、６，６'‐ジブロモインジゴであることは、構造解析により確認した。なお、含水ＤＭＳＯを溶媒として用い、ＵＶ吸収を確認したところ、非特許文献３のように極大吸収波長が５１６ｎｍに現れることを確認した。
（実施例２，３，および４）
実施例２では、混合液に添加する２Ｎの水酸化ナトリウム水溶液量が９ｍｌであり、実施例３では１２ｍｌ、実施例４では３０ｍｌである。なお、その他の操作は、実施例１と同様の操作を行っている。
実施例２では、混合液に添加する２Ｎの水酸化ナトリウム水溶液量が９ｍｌであり、実施例３では１２ｍｌ、実施例４では３０ｍｌである。なお、その他の操作は、実施例１と同様の操作を行っている。
（実施例５）
実施例５では、実施例１、２、３、および４とは異なり所定時間ごとに水酸化ナトリウム水溶液を１ｍｌずつ添加している。なお、その他の操作は、実施例１、２、３、および４と同様の操作を行っている。
実施例５では、実施例１、２、３、および４とは異なり所定時間ごとに水酸化ナトリウム水溶液を１ｍｌずつ添加している。なお、その他の操作は、実施例１、２、３、および４と同様の操作を行っている。
（実施例６）
実施例６では、最初に添加する水酸化ナトリウム水溶液の量が４ｍｌである事のみ実施例５と異なっている。なお、そのほかの操作は、実施例１，２，３、４、および５と同様の操作を行っている。
実施例６では、最初に添加する水酸化ナトリウム水溶液の量が４ｍｌである事のみ実施例５と異なっている。なお、そのほかの操作は、実施例１，２，３、４、および５と同様の操作を行っている。
（比較例）
比較例では非特許文献１に記載の追試として、ｐＨを１０に常時保持するように、混合液に適時２Ｎの水酸化ナトリウム水溶液を添加し（総添加量は約１ｍｌ）、その他の操作は実施例１と同様の操作を行った。その結果、収率２３．５％で６，６'‐ジブロモインジゴが得られた。
比較例では非特許文献１に記載の追試として、ｐＨを１０に常時保持するように、混合液に適時２Ｎの水酸化ナトリウム水溶液を添加し（総添加量は約１ｍｌ）、その他の操作は実施例１と同様の操作を行った。その結果、収率２３．５％で６，６'‐ジブロモインジゴが得られた。
Claims (5)
- ４−ブロモ−２−ニトロベンズアルデヒド、アセトンおよび水を含む混合液に対して塩基を添加して６，６'‐ジブロモインジゴを生成する工程を含み、
前記塩基の添加方式は、一括添加、分割添加、または連続添加であって、
前記塩基の添加開始直後における前記混合液のｐＨを１２以上１４以下とする、６，６'‐ジブロモインジゴの製造方法。 - 前記塩基を添加した後、所定時間、前記混合液を攪拌する攪拌工程をさらに含み、
前記攪拌工程の終了時における前記混合液のｐＨを１２以上１４以下とする、６，６'‐ジブロモインジゴの製造方法。 - 前記塩基の添加終了直後から前記攪拌工程の終了時までの間、前記混合液のｐHを１２以上１４以下とする、６，６'‐ジブロモインジゴの製造方法。
- ６，６'‐ジブロモインジゴを生成する前記工程において、
混合液に対して塩基の全量を一括添加する、６，６'‐ジブロモインジゴの製造方法。 - ６，６'‐ジブロモインジゴを生成する前記工程において、
混合液に対して塩基を所定の期間にわたって複数回または連続的に添加する、６，６'‐ジブロモインジゴの製造方法。
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