JP2013032336A - Method for producing 3-trifluoromethylpyridine n-oxide - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、医薬及び農薬の中間体として有用な3−トリフルオロメチルピリジン N−オキシドの製造方法に関する。 The present invention relates to a method for producing 3-trifluoromethylpyridine N-oxide useful as an intermediate for pharmaceuticals and agricultural chemicals.
特許文献1には、ピリジン類と過酸化水素水を、タングステン酸化合物及び/又はモリブデン酸化合物を含む触媒の存在下、pH3−9に保持させて、ピリジン類のN−オキシド誘導体を製造する方法が記載されている。しかしながら、ピリジン類の具体例として、3−トリフルオロメチルピリジンは記載されていない。
非特許文献1には、3−トリフルオロメチルピリジンを酢酸及び過酸化水素の存在下で酸化させて、3−トリフルオロメチルピリジン N−オキシドを製造する方法が記載されている。しかしながら、タングステン酸化合物及び/又はモリブデン酸化合物を触媒として使用して酸化反応を行う方法については記載されていない。また、非特許文献1に記載の方法では、酢酸溶媒を使用しているため、反応終了後に酢酸を留去し、さらにその残渣を炭酸ナトリウムで中和してから塩化メチレンで抽出を行うなど操作が煩雑である上、3−トリフルオロメチルピリジン N−オキシド3−エトキシカルボニルピリジン N−オキシドの生成率の面で必ずしも満足されるものではなかった。
Patent Document 1 discloses a method for producing N-oxide derivatives of pyridines by maintaining pyridines and hydrogen peroxide water at pH 3-9 in the presence of a catalyst containing a tungstic acid compound and / or a molybdate compound. Is described. However, 3-trifluoromethylpyridine is not described as a specific example of pyridines.
Non-Patent Document 1 describes a method for producing 3-trifluoromethylpyridine N-oxide by oxidizing 3-trifluoromethylpyridine in the presence of acetic acid and hydrogen peroxide. However, it does not describe a method for performing an oxidation reaction using a tungstic acid compound and / or a molybdate compound as a catalyst. In the method described in Non-Patent Document 1, since an acetic acid solvent is used, acetic acid is distilled off after completion of the reaction, and the residue is neutralized with sodium carbonate and then extracted with methylene chloride. Is complicated, and is not always satisfactory in terms of the production rate of 3-trifluoromethylpyridine N-oxide 3-ethoxycarbonylpyridine N-oxide.
3−トリフルオロメチルピリジン N−オキシドを、簡便な操作で、高生成率、高収率に製造する方法を提供する。 Provided is a method for producing 3-trifluoromethylpyridine N-oxide by a simple operation with high production rate and high yield.
上記課題を解決すべく種々の検討を行った結果、3−トリフルオロメチルピリジン及び過酸化水素水を、触媒であるタングステン酸化合物及び/又はモリブデン酸化合物の存在下、酸化反応させることにより、高生成率、高収率に3−トリフルオロメチルピリジン N−オキシドを製造する方法を見出した。
即ち本発明は、3−トリフルオロメチルピリジン及び過酸化水素水を、触媒であるタングステン酸化合物及び/又はモリブデン酸化合物の存在下、酸化反応させることを特徴とする3−トリフルオロメチルピリジン N−オキシドの製造方法に関する。
As a result of various studies to solve the above-mentioned problems, as a result of oxidation reaction of 3-trifluoromethylpyridine and hydrogen peroxide water in the presence of tungstic acid compound and / or molybdic acid compound as catalysts, The present inventors have found a method for producing 3-trifluoromethylpyridine N-oxide with a high yield and high yield.
That is, according to the present invention, 3-trifluoromethylpyridine and hydrogen peroxide water are subjected to an oxidation reaction in the presence of a tungstic acid compound and / or molybdate compound as a catalyst. The present invention relates to a method for producing oxide.
本発明の製造方法によれば、3−トリフルオロメチルピリジン N−オキシドを簡便な操作で、高生成率、高収率に製造することができる。また、触媒をリサイクル使用できるので、経済的に目的物を製造することができる。 According to the production method of the present invention, 3-trifluoromethylpyridine N-oxide can be produced with a high production rate and a high yield by a simple operation. Further, since the catalyst can be recycled, the target product can be produced economically.
3−トリフルオロメチルピリジン N−オキシドは、3−トリフルオロメチルピリジン及び過酸化水素水を、触媒であるタングステン酸化合物及び/又はモリブデン酸化合物の存在下、酸化反応させて製造することができる。 3-trifluoromethylpyridine N-oxide can be produced by subjecting 3-trifluoromethylpyridine and aqueous hydrogen peroxide to an oxidation reaction in the presence of a tungstic acid compound and / or molybdate compound as a catalyst.
触媒としては、タングステン酸化合物及び/又はモリブデン酸化合物を使用できる。タングステン酸化合物としては、例えば、タングステン酸;タングステン酸リチウム、タングステン酸ナトリウム、タングステン酸カリウムのようなタングステン酸のアルカリ金属塩;タングステン酸マグネシウム、タングステン酸カルシウム、タングステン酸バリウムのようなタングステン酸のアルカリ土類金属塩;等が挙げられる。また、モリブデン酸化合物としては、酸化モリブデン、モリブデン酸アンモニウム等が挙げられる。これらのなかでも、タングステン酸、タングステン酸ナトリウム、酸化モリブデン、モリブデン酸アンモニウムが3−トリフルオロメチルピリジン N−オキシドを製造する上での生成率、収率の観点から望ましい。 As the catalyst, a tungstic acid compound and / or a molybdate compound can be used. Examples of the tungstic acid compound include tungstic acid; alkali metal salts of tungstic acid such as lithium tungstate, sodium tungstate, and potassium tungstate; alkalis of tungstic acid such as magnesium tungstate, calcium tungstate, and barium tungstate. Earth metal salts; and the like. Examples of molybdate compounds include molybdenum oxide and ammonium molybdate. Among these, tungstic acid, sodium tungstate, molybdenum oxide, and ammonium molybdate are desirable from the viewpoint of production rate and yield in producing 3-trifluoromethylpyridine N-oxide.
酸化反応は、3−トリフルオロメチルピリジンと過酸化水素水とを反応させることによって行われる。過酸化水素水の濃度は、通常の過酸化水素の濃度で使用することができるが、5−90重量%のものが望ましく、10−60重量%のものがさらに望ましい。また、過酸化水素水のほかに、溶媒としての水をさらに加えて反応を行ってもよい。 The oxidation reaction is performed by reacting 3-trifluoromethylpyridine with hydrogen peroxide. The hydrogen peroxide solution can be used at a normal hydrogen peroxide concentration, preferably 5 to 90% by weight, more preferably 10 to 60% by weight. In addition to the hydrogen peroxide solution, the reaction may be carried out by further adding water as a solvent.
過酸化水素水は、過酸化水素として3−トリフルオロメチルピリジン1モルに対して、通常1〜10倍モル、望ましくは1〜3倍モル使用することができる。但し、反応条件によっては、この範囲外の量を使用することもできる。 The hydrogen peroxide solution is usually used in an amount of 1 to 10 moles, preferably 1 to 3 moles per mole of 3-trifluoromethylpyridine as hydrogen peroxide. However, depending on the reaction conditions, an amount outside this range can be used.
反応温度は、通常0〜100℃程度、望ましくは10〜90℃程度、さらに望ましくは60〜90℃程度であり、反応時間は、通常0.1〜24時間程度、望ましくは0.5〜3時間程度である。 The reaction temperature is usually about 0 to 100 ° C, preferably about 10 to 90 ° C, more preferably about 60 to 90 ° C, and the reaction time is usually about 0.1 to 24 hours, preferably 0.5 to 3 hours. It is about time.
反応終了後、反応溶液を冷却して触媒を析出させ、これをろ過などの分離操作により、固液分離し、使用した触媒を回収することができる。もしくは、反応溶液から反応生成物を溶媒抽出して回収した後、水溶液を亜硫酸ナトリウム水などの還元剤で処理して、希硫酸などの希酸で酸性化して触媒を析出させる。これをろ過などの分離操作により、固液分離し、使用した触媒を回収することが出来る。回収した触媒は乾燥して使用しても未乾燥のままでも再度、本発明の製造方法の酸化反応に用いることができる。 After completion of the reaction, the reaction solution is cooled to precipitate a catalyst, which is separated into solid and liquid by a separation operation such as filtration, and the used catalyst can be recovered. Alternatively, the reaction product is recovered from the reaction solution by solvent extraction, and then the aqueous solution is treated with a reducing agent such as sodium sulfite and acidified with a dilute acid such as dilute sulfuric acid to precipitate the catalyst. This can be separated into solid and liquid by a separation operation such as filtration, and the used catalyst can be recovered. The recovered catalyst can be used again in the oxidation reaction of the production method of the present invention, whether it is used after drying or not.
本発明をより詳しく述べるために、以下に実施例を記載するが、本発明はこれらに限定して解釈されるものではない。 In order to describe the present invention in more detail, examples are described below, but the present invention is not construed as being limited thereto.
実施例1
攪拌器、温度計及び冷却管を備えた四ツ口フラスコに、3−トリフルオロメチルピリジン220.65gとタングステン酸15.0gを仕込んだ。そこへ75〜85℃で35%過酸化水素水182.1gを1時間かけて滴下し、同温度で2時間反応させた。
反応液を冷却後、30℃以下で20%水酸化ナトリウム水溶液30gを加えて15分攪拌後、さらに20%亜硫酸ナトリウム47.3gを添加した。添加後同温度で15分攪拌し、反応液中の過剰の過酸化水素の処理が完了していることをヨウ化カリウムデンプン紙により確認した。ジクロロメタンにより抽出を計2回(745ml、496ml)行い、3−トリフルオロメチルピリジン N−オキシドを含むジクロロメタン溶液1863gを得た。
ジクロロメタン溶液を常圧下で内温が50℃に達するまで加熱してジクロロメタンを留去すると共に系内の水分を除去し、3−トリフルオロメチルピリジン N−オキシドを含むジクロロメタン溶液977gを得た。液体クロマトグラフィーで分析した結果、収率はほぼ定量的であった。
3−トリフルオロメチルピリジンを溶媒抽出して取り除いた水層に20%硫酸66.0gを添加してpH1.5まで酸性化して結晶を析出させ、3時間撹拌を行った後、白色スラリーをろ過した。結晶を45℃で14時間乾燥させて触媒12.4gを回収した。
回収した触媒を用いて再度酸化反応を実施した。攪拌器、温度計及び冷却管を備えた四ツ口フラスコに、3−トリフルオロメチルピリジン77.4gと回収触媒6.25gを仕込んだ。そこへ75〜85℃で35%過酸化水素水63.9gを1時間かけて滴下し、同温度で3時間反応させた。
反応液を冷却後、30℃以下で20%水酸化ナトリウム水溶液10gを加えて15分攪拌後、さらに20%亜硫酸ナトリウム15.8gを添加した。添加後同温度で15分攪拌し、反応液中の過剰の過酸化水素の処理が完了していることをヨウ化カリウムデンプン紙により確認した。ジクロロメタンによる抽出を計2回(248ml、165ml)行い、濃縮して真空乾燥することで3−トリフルオロメチルピリジン N−オキシドの結晶79.9gを得た。
3−トリフルオロメチルピリジンを溶媒抽出して取り除いた水層に20%硫酸23.0gを添加してpH1.5まで酸性化して結晶を析出させ、3時間撹拌を行った後、白色スラリーをろ過した。湿結晶を45℃で14時間乾燥させて触媒5.1gを回収した。
Example 1
In a four-necked flask equipped with a stirrer, a thermometer, and a condenser tube, 220.65 g of 3-trifluoromethylpyridine and 15.0 g of tungstic acid were charged. Thereto, 182.1 g of 35% hydrogen peroxide solution was added dropwise at 75 to 85 ° C. over 1 hour and reacted at the same temperature for 2 hours.
After cooling the reaction solution, 30 g of 20% aqueous sodium hydroxide solution was added at 30 ° C. or lower, and the mixture was stirred for 15 minutes, and further 47.3 g of 20% sodium sulfite was added. After the addition, the mixture was stirred at the same temperature for 15 minutes, and it was confirmed with potassium iodide starch paper that the treatment of excess hydrogen peroxide in the reaction solution was completed. Extraction was performed twice with dichloromethane (745 ml, 496 ml) to obtain 1863 g of a dichloromethane solution containing 3-trifluoromethylpyridine N-oxide.
The dichloromethane solution was heated under normal pressure until the internal temperature reached 50 ° C. to distill off the dichloromethane, and the water in the system was removed to obtain 977 g of a dichloromethane solution containing 3-trifluoromethylpyridine N-oxide. As a result of analysis by liquid chromatography, the yield was almost quantitative.
To the aqueous layer from which 3-trifluoromethylpyridine was removed by solvent extraction, 66.0 g of 20% sulfuric acid was added to acidify to pH 1.5 to precipitate crystals. After stirring for 3 hours, the white slurry was filtered. did. The crystals were dried at 45 ° C. for 14 hours to recover 12.4 g of catalyst.
The oxidation reaction was performed again using the recovered catalyst. In a four-necked flask equipped with a stirrer, a thermometer and a condenser tube, 77.4 g of 3-trifluoromethylpyridine and 6.25 g of a recovered catalyst were charged. Thereto, 63.9 g of 35% aqueous hydrogen peroxide was added dropwise at 75 to 85 ° C. over 1 hour and reacted at the same temperature for 3 hours.
After cooling the reaction solution, 10 g of a 20% aqueous sodium hydroxide solution was added at 30 ° C. or lower and stirred for 15 minutes, and then 15.8 g of 20% sodium sulfite was further added. After the addition, the mixture was stirred at the same temperature for 15 minutes, and it was confirmed with potassium iodide starch paper that the treatment of excess hydrogen peroxide in the reaction solution was completed. Extraction with dichloromethane was performed twice in total (248 ml, 165 ml), concentrated and vacuum-dried to obtain 79.9 g of 3-trifluoromethylpyridine N-oxide crystals.
To the aqueous layer from which 3-trifluoromethylpyridine was removed by solvent extraction, 23.0 g of 20% sulfuric acid was added to acidify to pH 1.5 to precipitate crystals. After stirring for 3 hours, the white slurry was filtered. did. The wet crystals were dried at 45 ° C. for 14 hours to recover 5.1 g of catalyst.
実施例2
攪拌器、温度計及び冷却管を備えた四ツ口フラスコに、3−トリフルオロメチルピリジン29.4gとタングステン酸1.50gを仕込んだ。そこへ75〜85℃で35%過酸化水素水29.1gを1時間かけて滴下し、同温度で3時間反応させた。反応液を液体クロマトグラフィーで分析したところ、3−トリフルオロメチルピリジンを0.57%、3−トリフルオロメチルピリジン N−オキシドを98.85%の割合で含んでいることを確認した。
反応液を10℃まで冷却し、スラリー液をヌッチェにてろ過し湿結晶の触媒2.34gを回収した。
回収した触媒を全量用いて再度酸化反応を実施した。攪拌器、温度計及び冷却管を備えた四ツ口フラスコに、3−トリフルオロメチルピリジン29.4gと回収触媒2.34gを仕込んだ。そこへ75〜85℃で35%過酸化水素水29.1gを1時間かけて滴下し、同温度で1時間反応させた。タングステン酸0.5gを追加してさらに反応を3時間継続した。反応液を液体クロマトグラフィーで分析したところ、3−トリフルオロメチルピリジンを0.53%、3−トリフルオロメチルピリジン N−オキシドを98.80%の割合で含んでいることを確認した。
Example 2
In a four-necked flask equipped with a stirrer, a thermometer, and a condenser tube, 29.4 g of 3-trifluoromethylpyridine and 1.50 g of tungstic acid were charged. Thereto, 29.1 g of 35% hydrogen peroxide solution was added dropwise at 75 to 85 ° C. over 1 hour and reacted at the same temperature for 3 hours. When the reaction solution was analyzed by liquid chromatography, it was confirmed that it contained 0.57% of 3-trifluoromethylpyridine and 98.85% of 3-trifluoromethylpyridine N-oxide.
The reaction solution was cooled to 10 ° C., and the slurry solution was filtered with Nutsche to recover 2.34 g of wet crystal catalyst.
The oxidation reaction was carried out again using the entire amount of the recovered catalyst. In a four-necked flask equipped with a stirrer, a thermometer, and a condenser tube, 29.4 g of 3-trifluoromethylpyridine and 2.34 g of a recovered catalyst were charged. Thereto, 29.1 g of 35% hydrogen peroxide solution was added dropwise at 75 to 85 ° C. over 1 hour and reacted at the same temperature for 1 hour. The reaction was further continued for 3 hours by adding 0.5 g of tungstic acid. When the reaction solution was analyzed by liquid chromatography, it was confirmed that it contained 0.53% of 3-trifluoromethylpyridine and 98.80% of 3-trifluoromethylpyridine N-oxide.
実施例3
攪拌器、温度計及び冷却管を備えた四ツ口フラスコに、3−トリフルオロメチルピリジン30.2gとタングステン酸ナトリウム二水和物2.6gと濃硫酸0.8gを仕込んだ。そこへ75〜85℃で35%過酸化水素水182.1gを1時間10分かけて滴下し、同温度で4時間反応させた。反応液を冷却後、30℃以下で10%亜硫酸ナトリウム75.6gを添加した。添加後同温度で15分攪拌し、反応液中の過剰の過酸化水素の処理が完了していることをヨウ化カリウムデンプン紙により確認した。ジクロロメタン75gによる抽出を3回行い、溶媒を減圧留去し真空乾燥して3−トリフルオロメチルピリジン−N−オキシドの結晶20.4gを得た。
Example 3
In a four-necked flask equipped with a stirrer, a thermometer and a condenser, 30.2 g of 3-trifluoromethylpyridine, 2.6 g of sodium tungstate dihydrate and 0.8 g of concentrated sulfuric acid were charged. Thereto, 182.1 g of 35% aqueous hydrogen peroxide was added dropwise at 75 to 85 ° C. over 1 hour and 10 minutes, and reacted at the same temperature for 4 hours. After cooling the reaction solution, 75.6 g of 10% sodium sulfite was added at 30 ° C. or lower. After the addition, the mixture was stirred at the same temperature for 15 minutes, and it was confirmed with potassium iodide starch paper that the treatment of excess hydrogen peroxide in the reaction solution was completed. Extraction with 75 g of dichloromethane was performed three times, the solvent was distilled off under reduced pressure, and vacuum drying was performed to obtain 20.4 g of 3-trifluoromethylpyridine-N-oxide crystals.
実施例4
撹拌器、温度計及び冷却管を備えた四ツ口フラスコに、3−トリフルオロメチルピリジン73.55gと酸化モリブデン2.16gを仕込んだ。そこへ75〜85℃で約1時間かけて35%過酸化水素水72.86gを投入し、同温度条件下3時間反応させた。
反応液を冷却後、30℃以下で亜硫酸ナトリウム17.38gを添加した。添加後30〜40℃で1時間程度撹拌し、反応液中の過剰の過酸化水素の処理が完了していることをヨウ化カリウムデンプン紙により確認した。そこへ水36mlを投入し、その後、ジクロロメタン147.1mlによる抽出を3回繰り返した。
抽出したジクロロメタン溶液を常圧で濃縮した後、還流下で共沸脱水をおこない、3−トリフルオロメチルピリジンN-オキシド80.16gを含むジクロロメタン溶液145.4gを得た。
Example 4
In a four-necked flask equipped with a stirrer, a thermometer and a condenser tube, 73.55 g of 3-trifluoromethylpyridine and 2.16 g of molybdenum oxide were charged. Thereto, 72.86 g of 35% hydrogen peroxide solution was added at 75 to 85 ° C. over about 1 hour, and reacted for 3 hours under the same temperature condition.
After cooling the reaction solution, 17.38 g of sodium sulfite was added at 30 ° C. or lower. After the addition, the mixture was stirred at 30 to 40 ° C. for about 1 hour, and it was confirmed by potassium iodide starch paper that the treatment of excess hydrogen peroxide in the reaction solution was completed. 36 ml of water was added thereto, and then extraction with 147.1 ml of dichloromethane was repeated three times.
The extracted dichloromethane solution was concentrated at normal pressure and then subjected to azeotropic dehydration under reflux to obtain 145.4 g of a dichloromethane solution containing 80.16 g of 3-trifluoromethylpyridine N-oxide.
実施例5
撹拌器、温度計及び冷却管を備えた四ツ口フラスコに、3−トリフルオロメチルピリジン44.13gと7−モリブデン酸6−アンモニウム18.54gと水90.0gを仕込んだ。そこへ75〜85℃で約1時間かけて35%過酸化水素水98.79gを投入し、同温度条件下1時間反応させた。
反応液を冷却後、30℃以下で亜硫酸ナトリウム37.82gを添加した。添加後30〜40℃で1時間程度撹拌し、反応液中の過剰の過酸化水素の処理が完了していることをヨウ化カリウムデンプン紙により確認した。反応液を液体クロマトグラフィーで分析したところ、3−トリフルオロメチルピリジンを0.25%、3−トリフルオロメチルピリジン N−オキシドを99.39%の割合で含んでいることを確認した。
Example 5
A four-necked flask equipped with a stirrer, a thermometer, and a condenser tube was charged with 44.13 g of 3-trifluoromethylpyridine, 18.54 g of 6-ammonium 7-molybdate, and 90.0 g of water. Thereto, 98.79 g of 35% aqueous hydrogen peroxide was added at 75 to 85 ° C. over about 1 hour, and reacted for 1 hour under the same temperature condition.
After cooling the reaction solution, 37.82 g of sodium sulfite was added at 30 ° C. or lower. After the addition, the mixture was stirred at 30 to 40 ° C. for about 1 hour, and it was confirmed by potassium iodide starch paper that the treatment of excess hydrogen peroxide in the reaction solution was completed. When the reaction solution was analyzed by liquid chromatography, it was confirmed that it contained 0.25% 3-trifluoromethylpyridine and 99.39% 3-trifluoromethylpyridine N-oxide.
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