JP2014505024A - エナミンの調製方法 - Google Patents

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Abstract

この明細書中に開示されている発明は、本明細書に開示されているエナミンの調製方法の分野に関し、R1、R2、R3、R4、R5及び更なる情報は本明細書中に開示されている。

Description

(関連出願の相互参照)
本出願は、2010年12月3日に出願した米国特許仮出願第61/419,277号の優先権を主張する。この仮出願の全ての内容はここで参照によって本出願に組み込まれる。
本明細書中に開示されている発明は、エナミンの調製方法の分野に関する。
エナミンは非常に有用な分子である。これらは、例えば求電子置換及び付加、酸化及び還元、並びに付加環化などの多種多様な反応に使用されてきた(J. Kang, Y. R. Cho及びJ. H. Lee, Bull. Korean Chem Soc. Vol. 13, No.2, 1992)。
エナミンを調製する初期の方法は、アルデヒド及びケトンと第二級アミンとの縮合を伴う(C. Mannich及びH. Davidsen, Ber., 69, 2106 (1936))。Mannich及びDavidsenは、アルデヒドと第二級アミンとの縮合反応を炭酸カリウム(KCO)の存在下、0℃近くの温度で実施できるが、ケトンと第二級アミンとの縮合反応には酸化カルシウム(CaO)及び高温が必要であることを発見した。後に、Herr及びHeylは、この種類の縮合反応を、ベンゼンとの共沸蒸留の際に水(HO)を除去することにより改善できることを発見した(M.E. Herr及びF. W. Heyl, J. Am. Chem. Soc., 74, 3627 (1952); F. W. Heyl及びM.E. Herr , J. Am. Chem. Soc., 75, 1918 (1953); M.E. Herr及びF. W. Heyl, J. Am. Chem. Soc., 75, 5927 (1953); F. W. Heyl及びM.E. Herr , J. Am. Chem. Soc., 77, 488 (1955))。これらの出版物以降、多数の変更が開示されてきた。通常、これらの変更は、KCO、CaO、p−トルエンスルホン酸、(TsOH)、三フッ化ホウ素ジエチルエーテラート、(BF−OEt)、酢酸(AcOH)、硫酸マグネシウム(MgSO)、水素化カルシウム(CaH)、四塩化チタン(TiCl)及びモレキュラーシーブなどの脱水試薬の使用に基づいている(上記のJ. Kangを参照のこと)。他の変更は、水を、縮合反応の間に他のものに化学的に変換することに取り組んでいる(上記のJ. Kangを参照のこと)。エナミンを調製する膨大な数の方法の広範囲にわたる概要が、「ENAMINES, Synthesis, Structure, and Reactions」、第2版、A. G. Cook編、第2章、(1988年)において考察されている。エナミンを調製する方法の特定の例を、以下において見出すことができる。
米国特許第3,074,940号(特定のアルデヒドが水と共沸混合物を形成し、これを使用して、特定のエナミン縮合反応の際に形成される反応水を除去できることを開示する)、
米国特許第3,530,120号(不活性雰囲気下で特定のアルシン分子と特定のエナミン縮合反応を実施することを開示する)、
米国特許第5,247,091号(水性媒質において特定のエナミン縮合反応を実施することを開示する)、
S. Kaiser、S. P. Smidt及びA. Pfaltz、Angew. Int. Ed. 2006年、45、5194-5197(10〜11頁の支援情報を参照のこと)、及び
WO2009/007460A2(13頁、実施例1.aを参照のこと)。
1−(3−メチルチオブタ−1−エニル)ピロリジンのようなエナミンは、特定の新たな殺虫剤の調製のために有用な中間体である(例えば、米国特許出願公開第2005/0228027号及び同第2007/0203191号を参照のこと)。このようなチオエナミンを調製する現在知られている方法は、このようなエナミンの生成において様々な理由で効率的ではなく−チオエナミン熱分解の防止において問題がある。また、炭酸カリウムの使用は有効な乾燥剤であるが、実験室規模より大きい製造の間にはこのような乾燥剤の濾過が問題となる。したがって、固体乾燥剤を使用することも、このようなエナミンの熱分解を促進する温度条件を使用することもなく、これらの種類の縮合反応の間に水を除去する方法が必要とされている。
一般に、本明細書中に開示されている方法は、スキーム1として例示することができる。
式1
Figure 2014505024
一般に、本発明は、
(A)反応ゾーンにおいて、第1の混合物を第2の混合物と接触させるステップであって、
(1)前記第1の混合物が、下記式
Figure 2014505024
[式中、R4及びR5は、それぞれ独立して、C〜Cアルキル、C〜Cシクロアルキル、C〜Cアルコキシアルキル、C〜C12アリールアルキル、C〜Cアルキルアミノアルキル、アリール及びヘテロアリールから選択されるか又はR4及びR5は、Nと一緒になって、5員若しくは6員の飽和若しくは不飽和環を表す]
を有するアミンを含み、且つ
(2)前記第2の混合物が、非極性高沸点溶媒及び下記式
Figure 2014505024
[式中、
(a)R1及びR2は、それぞれ独立してC〜Cアルキル、C〜Cシクロアルキル、C〜Cアルコキシアルキル、C〜C12アリールアルキル、C〜Cアルキルアミノアルキル、アリール及びヘテロアリールから選択され、これらはそれぞれ1つ以上のS−R6で独立して置換されており、各R6は、C〜Cアルキル、C〜Cシクロアルキル、C〜Cアルコキシアルキル、C〜C12アリールアルキル、C〜Cアルキルアミノアルキル、アリール及びヘテロアリールから独立して選択され、
(b)R3は、H、C〜Cアルキル、C〜Cシクロアルキル、C〜Cアルコキシアルキル、C〜C12アリールアルキル、C〜Cアルキルアミノアルキル、アリール及びヘテロアリールから選択される]
を有するカルボニル(すなわち、アルデヒド又はケトン)を含むステップと、
(B)前記反応ゾーンにおいて、前記アミンを前記カルボニルと反応させて、エナミン及びHOを生成するステップであって、
(1)約100パスカル(Pa)〜約120,000Paの圧力及び
(2)前記反応の際の前記エナミンの熱分解温度よりもほぼ低いが、好ましくは前記エナミンの熱分解温度未満の温度
を含む蒸留条件下で前記反応が実施されるステップと、
(C)気相を前記反応ゾーンから取り出すステップであって、
前記気相が、前記非極性高沸点溶媒及びHOを含み、
(前記反応ゾーンに添加された第1の混合物の量):(前記反応ゾーンから取り出された気相の量)の比が、
およそ(添加された第1の混合物 1部):(取り出された気相 1部)から
およそ(添加された第1の混合物 1部):(取り出された気相 20部)
であるステップと
を含む方法である。
一般に、前記接触は任意の方法で実施され得るが、前記第1の混合物は、前記反応ゾーンにおいて、前記接触が前記第2の混合物の表面又は表面下で起こるように前記第2の混合物と接触することが好ましい。
およそ等モル量の前記アミン及び前記カルボニルを方法に使用することができるが、一方又は他方を過剰量で用いてもよい。アミンとカルボニルのモル比は、約0.9〜約1.2でありうるが、カルボニルに対して、例えば1を超えるが約1.1未満のモル比などの僅かにモル過剰量のアミンが好ましい。
反応は、炭化水素溶媒、最も好ましくは例えばベンゼン、トルエン又はキシレンなどの芳香族炭化水素溶媒などの、非極性高沸点溶媒の存在下で実施される。現在、トルエンが好ましい溶媒である。
本発明の別の実施形態において、反応していない前記カルボニルの全てとはいえないにしても大部分を、好ましくは前記気相中ではなく前記第2の混合物中に保持する温度を含む蒸留条件下で、前記反応が実施される。カルボニルは、アミンと反応することができるが水アルデヒド共沸混合物を形成できないように、第2の混合物中に保持するのが好ましい。例えば、ブチルアルデヒドが使用される場合、望ましい温度範囲は、およそ1気圧で約60℃〜約80℃である。
本発明の別の実施形態において、前記反応は、約1000Pa〜約60,000Paの圧力及び約10℃〜約80℃の温度を含む蒸留条件下で実施される。
本発明の別の実施形態において、前記反応は、約2500Pa〜約30,000Paの圧力及び約20℃〜約70℃の温度を含む蒸留条件下で実施される。
本発明の別の実施形態において、前記反応は、約5000Pa〜約15,000Paの圧力及び約25℃〜約65℃の温度を含む蒸留条件下で実施される。本発明の別の実施形態において、1−(3−メチルスルファニル−ブタ−1−エニル)−ピロリジンを生成するとき、前記反応の際に1−(3−メチルスルファニル−ブタ−1−エニル)−ピロリジンの熱分解温度をほぼ下回る温度が好ましい。
望ましい量の水を除去できるように、縮合反応は共沸条件下で実施されることがこのような方法において好ましい。水の除去に乾燥剤を使用しないことも好ましい。
本発明の別の実施形態において、R1及びR2は、独立して、C〜Cアルキル、C〜Cシクロアルキルであり、これらはそれぞれ1つ以上のS−R6で独立して置換されており、ここで各R6はC〜Cアルキルから独立して選択される。
本発明の別の実施形態において、R3はHである。
本発明の別の実施形態において、R4及びR5は、それぞれ独立してC〜Cアルキル及びC〜Cシクロアルキルから選択される。本発明の別の実施形態において、R4及びR5は、Nと一緒になって、5員又は6員の飽和又は不飽和環を表す。
本発明の別の実施形態において、前記第1の混合物はピロリジンを含み、前記第2の混合物は3−メチルスルファニル−ブチルアルデヒドを含む。本発明の別の実施形態において、前記エナミンは、1−(3−メチルスルファニル−ブタ−1−エニル)−ピロリジンである。
本発明の別の実施形態において、第1の混合物及び第2の混合物を、これらが添加されると、反応ゾーンにおいて同時に接触させることができる。
本発明の別の実施形態において、(前記反応ゾーンに添加された第1の混合物の量):(前記反応ゾーンから取り出された気相の量)の比は、
およそ(添加された第1の混合物 1部):(取り出された気相 2部)
から
およそ(添加された第1の混合物 1部):(取り出された気相 15部)
である。
本発明の別の実施形態において、(前記反応ゾーンに添加された第1の混合物の量):(前記反応ゾーンから取り出された気相の量)の比は、
およそ(添加された第1の混合物 1部):(取り出された気相 3部)
から
およそ(添加された第1の混合物 1部):(取り出された気相 10部)
である。
実施例は、例示の目的であり、本書類に開示されている発明を、これらの実施例に開示されている実施形態だけに限定すると解釈されるべきではない。
1.クロトンアルデヒドからの3−メチルチオブタナール(1)の調製
Figure 2014505024
電磁式撹拌機、温度プローブ、添加漏斗、蒸留ヘッドを備え、窒素を詰め込み、ブリーチスクラバー(bleach scrubber)へのベントを設けた3リットル(L)の三つ口丸底フラスコに、100mLのトルエン、続いて84g(1.39モル)の氷酢酸、続いて61g(0.86モル)のクロトンアルデヒドを投入した。別の100mLのトルエンを、酢酸及びクロトンアルデヒドの添加の際に溶媒リンスとして使用した。反応混合物を氷水浴で冷却し、次に500g(0.906モル)の12.7重量%ナトリウムメチルメルカプチド(sodium methyl mercaptide)水溶液を、添加漏斗を介して67分間(min)かけて加えた。内部反応温度がメルカプチド溶液添加の間に2℃から13℃に上昇し、反応pHを、pH試験ストリップの使用により試験して、およそ約7であった。氷水浴を取り外し、反応物を50℃で10時間(h)加熱した。この時点で、ガスクロマトグラフィー(GC)分析は、クロトンアルデヒド出発物質のおよそ約0.8%(相対面積)を示した。次に反応混合物を2Lの分液漏斗に移し、混合物を別の400mLのトルエンで希釈した。底部水性層を排水し、廃棄した。残った有機層を300mLの新たな水で洗浄した。底部洗浄水性層を廃棄し、残った有機層を反応容器に戻した。次に反応混合物を、19℃〜22℃の温度範囲及び約5300Pa Hgの真空で約40分間共沸乾燥させた。収集した留出物は、主にトルエン及び約0.2%の3−メチルチオブタナールを含有した。蒸留を完了した後、ポットに残った反応残液を単離して、536gのトルエン中3−メチルチオブタナールを明黄色の溶液として得た。この混合物のGCアッセイ分析(内部標準としてフタル酸ジプロピルを使用する)は、トルエン中3−メチルチオブタナール(1)の17.6重量%溶液及び93%のポット内収率を示した。
2.クロトンアルデヒドからの3−メチルチオブタナール(1)の調製
Figure 2014505024
500mLの三つ口丸底フラスコに、25.00g(0.35モル)の99%クロトンアルデヒド、次に28.03g(0.47モル)の氷酢酸、最後に57.26g(0.62モル)のトルエンを順次に投入した。反応混合物を磁気的に撹拌し、氷水浴で冷却した。内部反応温度が2℃に達すると、143.79g(0.431モル)の21重量%ナトリウムメチルメルカプチド(sodium methylmercaptide)水溶液を、添加漏斗を介して56分間かけて連続的に加え、内部反応温度は、この時間の添加の間に2℃から10℃に上昇した。pHは、試験ストリップ紙の使用により測定して、およそ7.0であった。氷水浴を取り外し、反応物を60℃で24時間加熱し、この時点で反応混合物を冷ました。反応混合物相を分離した。底部水性相(147.95g)を、排水流に廃棄した。上部有機相(97.6g)を単離した。この混合物のGCアッセイ分析(内部標準としてフタル酸ジプロピルを使用する)は、トルエン中3−メチルチオブタナール(1)の37.5重量%溶液及び88%のポット内収率を示した。
3.1−(3−メチルスルファニルブタ−1−エニル)ピロリジン(2)の調製
Figure 2014505024
分留ヘッドを取り付けた500mLの三つ口丸底フラスコに、96.55g(0.31モル)のトルエン中37.5重量%3−メチルチオブタナール溶液(実施例2)、続いて追加の276g(3.0モル)の新たなトルエンを投入した。反応混合物を35℃に加熱し、系を、約9300〜10,6000Paの減圧下で全還流に付した。混合物を全還流させながら45分間撹拌し、次に15.5gの留出物を22.0分間かけてオーバーヘッドで収集し、その間、ポット温度は約39℃であった。追加の16.5gの留出物を12分間かけて収集し、その間、ポット温度は約46℃であった。第2画分を収集した後、21.8g(0.31モル)のピロリジンを、反応混合物の表面下に55.0分間かけて連続的に加えた。ピロリジンの添加の間、以下の蒸留範囲が観察された:
ポット温度: 35〜47℃
オーバーヘッド温度 30〜47℃
圧力 約9300〜10,600Pa
ピロリジン添加の終了時に、表面下の線を約0.86gのトルエンですすいだ。蒸留を、頭上から光を当てて更に47分間続けた。真空を、系を窒素でパージすることにより緩和し、次に混合物を周囲温度に冷却した。合計146.21gの留出物を収集した。合計186.82gの留出物残液を収集し、生成物収率を分析した。この生成物混合物のH NMR分光アッセイ(内部標準として酢酸ベンジル及び溶媒としてCDClを使用する)は、トルエン中1−(3−メチルスルファニルブタ−1−エニル)ピロリジン(2)の24.6重量%溶液及び87%のポット内収率を示した。
4.1−(3−メチルスルファニルブタ−1−エニル)ピロリジン(2)の調製
Figure 2014505024
分留ヘッドを取り付けた700mLの三つ口ジャケット反応器に、17.00g(0.326モル)のトルエン中22.7重量%3−メチルチオブタナール溶液、続いて追加の284g(9.44モル)の新たなトルエンを投入した。反応混合物を45℃に加熱し、約10,600Paの減圧下に置き、次に24.63g(0.343モル)のピロリジンを、反応混合物の表面下に15.0分間かけて連続的に加えた。ピロリジンの添加の間、以下の蒸留範囲が観察された:
ポット温度: 41〜45℃
オーバーヘッド温度 38〜40℃
圧力 約10,600Pa
ピロリジン添加の終了時に、表面下の線を約0.86gのトルエンですすいだ。蒸留を、頭上から光を当てて更に28分間続けた。真空を、系を窒素でパージすることにより緩和し、次に混合物を周囲温度に冷却した。合計248.25gの留出物を収集した。合計192.70gの留出物残液を収集し、生成物収率を分析した。この生成物混合物のH NMR分光アッセイ(内部標準として酢酸ベンジル及び溶媒としてCDClを使用する)は、トルエン中1−(3−メチルスルファニルブタ−1−エニル)ピロリジン(2)の19.3重量%溶液及び86%のポット内収率を示した。

Claims (18)

  1. (A)反応ゾーンにおいて、第1の混合物を第2の混合物と接触させるステップであって、
    (1)前記第1の混合物が、下記式
    Figure 2014505024
    [式中、R4及びR5は、それぞれ独立して、C〜Cアルキル、C〜Cシクロアルキル、C〜Cアルコキシアルキル、C〜C12アリールアルキル、C〜Cアルキルアミノアルキル、アリール及びヘテロアリールから選択されるか又はR4及びR5は、Nと一緒になって、5員若しくは6員の飽和若しくは不飽和環を表す]
    を有するアミンを含み、且つ
    (2)前記第2の混合物が、非極性高沸点溶媒及び下記式
    Figure 2014505024
    [式中、
    (a)R1及びR2は、それぞれ独立してC〜Cアルキル、C〜Cシクロアルキル、C〜Cアルコキシアルキル、C〜C12アリールアルキル、C〜Cアルキルアミノアルキル、アリール及びヘテロアリールから選択され、これらはそれぞれ1つ以上のS−R6で独立して置換されており、各R6は、C〜Cアルキル、C〜Cシクロアルキル、C〜Cアルコキシアルキル、C〜C12アリールアルキル、C〜Cアルキルアミノアルキル、アリール及びヘテロアリールから独立して選択され、
    (b)R3は、H、C〜Cアルキル、C〜Cシクロアルキル、C〜Cアルコキシアルキル、C〜C12アリールアルキル、C〜Cアルキルアミノアルキル、アリール及びヘテロアリールから選択される]
    を有するカルボニル(すなわち、アルデヒド又はケトン)を含むステップと、
    (B)前記反応ゾーンにおいて、前記アミンを前記カルボニルと反応させて、エナミン及びHOを生成するステップであって、
    (1)約100パスカル(Pa)〜約120,000Paの圧力及び
    (2)前記反応の際の前記エナミンの熱分解温度よりもほぼ低いが、好ましくは前記エナミンの熱分解温度未満の温度
    を含む蒸留条件下で前記反応が実施されるステップと、
    (C)気相を前記反応ゾーンから取り出すステップであって、
    前記気相が、前記非極性高沸点溶媒及びHOを含み、
    (前記反応ゾーンに添加された第1の混合物の量):(前記反応ゾーンから取り出された気相の量)の比が、
    およそ(添加された第1の混合物 1部):(取り出された気相 1部)
    から
    およそ(添加された第1の混合物 1部):(取り出された気相 20部)
    であるステップと
    を含む方法。
  2. 前記第1の混合物が、前記反応ゾーンにおいて、前記接触が前記第2の混合物の表面又は表面下で起こるように前記第2の混合物と接触させられる、請求項1に記載の方法。
  3. 反応の際に使用されるアミンとカルボニルのモル比が、1を超えるが約1.1未満である、請求項1に記載の方法。
  4. 前記非極性高沸点溶媒がトルエンである、請求項1に記載の方法。
  5. 前記反応が、反応していない前記カルボニルの全てとはいえないにしても大部分を、前記気相中ではなく前記第2の混合物中に保持する温度を含む蒸留条件下で実施される、請求項1に記載の方法。
  6. 前記反応が、約1000Pa〜約60,000Paの圧力及び約10℃〜約80℃の温度を含む蒸留条件下で実施される、請求項1に記載の方法。
  7. 前記反応が、約2500Pa〜約30,000Paの圧力及び約20℃〜約70℃の温度を含む蒸留条件下で実施される、請求項1に記載の方法。
  8. 前記反応が、約5000Pa〜約15,000Paの圧力及び約25℃〜約65℃の温度を含む蒸留条件下で実施される、請求項1に記載の方法。
  9. 前記反応が共沸条件下で実施される、請求項1に記載の方法。
  10. R1及びR2が、独立して、C〜Cアルキル、C〜Cシクロアルキルであり、これらはそれぞれ1つ以上のS−R6で独立して置換されており、各R6がC〜Cアルキルから独立して選択される、請求項1に記載の方法。
  11. R3がHである、請求項1に記載の方法。
  12. R4及びR5が、それぞれ独立してC〜Cアルキル及びC〜Cシクロアルキルから選択される、請求項1に記載の方法。
  13. R4及びR5が、Nと一緒になって、5員又は6員の飽和又は不飽和環を表す、請求項1に記載の方法。
  14. 前記第1の混合物がピロリジンを含み、前記第2の混合物が3−メチルスルファニル−ブチルアルデヒドを含む、請求項1に記載の方法。
  15. 前記エナミンが、1−(3−メチルスルファニル−ブタ−1−エニル)−ピロリジンである、請求項1に記載の方法。
  16. (前記反応ゾーンに添加された第1の混合物の量):(前記反応ゾーンから取り出された気相の量)の比が、
    およそ(添加された第1の混合物 1部):(取り出された気相 2部)
    から
    およそ(添加された第1の混合物 1部):(取り出された気相 15部)
    である、請求項1に記載の方法。
  17. (前記反応ゾーンに添加された第1の混合物の量):(前記反応ゾーンから取り出された気相の量)の比が、
    およそ(添加された第1の混合物 1部):(取り出された気相 3部)
    から
    およそ(添加された第1の混合物 1部):(取り出された気相 10部)
    である、請求項1に記載の方法。
  18. (A)第1の混合物を反応ゾーンにおいて第2の混合物と接触させるステップであって、
    (1)前記第1の混合物がピロリジンを含み、
    (2)前記第2の混合物が、3−メチルスルファニル−ブチルアルデヒド及びトルエンを含むステップと、
    (B)前記反応ゾーンにおいて、前記ピロリジン及び前記3−メチルスルファニル−ブチルアルデヒドを反応させて、1−(3−メチルスルファニル−ブタ−1−エニル)−ピロリジン及びHOを生成するステップであって、
    (1)約5000Pa〜約15000Paの圧力及び
    (2)約25℃〜約65℃の温度
    を含む蒸留条件下で前記反応が実施されるステップと、
    (C)トルエン及びHOを含み、3−メチルスルファニル−ブチルアルデヒドを実質的に含まない気相を取り出すステップであって、
    (添加された第1の混合物の量):(取り出された気相)の比が、
    およそ(添加された第1の混合物 1部):(取り出された気相 3部)
    から
    およそ(添加された第1の混合物 1部):(取り出された気相 10部)
    であるステップと
    を含む方法。
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