JP2015196668A - シアノピリジン化合物の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】シアノピリジン化合物の新たな製造方法の提供。【解決手段】式（４）で表される化合物とシアノ化剤とを反応させる式（１）で表されるシアノピリジン化合物の製造方法。（式中、Ｒ１は炭素数１〜６のアルキル基又は炭素数１〜６のアルキル基を有していてもよいフェニル基を表し、前記炭素数１〜６のアルキル基は、ハロゲン原子を有していてもよい。Ｒ２、Ｒ３及びＲ４は、それぞれ独立して、水素原子又はハロゲン原子を有していてもよい炭素数１〜６のアルキル基を表す。Ｘ２は、ハロゲン原子を表す。ｎは０〜２の整数を表す。）【選択図】なし

Description

本発明は、シアノピリジン化合物の製造方法に関する。

特許文献１には、有害生物に対して防除効力を有する２−（３−エチルスルホニル−２−イル）６−トリフルオロメチル−チアゾロ［４，５−ｂ］ピリジンの中間体として、２−シアノ−３−エチルチオピリジン、２−シアノ−３−エチルスルフィニルピリジン、２−シアノ−３−エチルスルホニルピリジンが記載されている。特許文献１には、対応する２−シアノ−３−ハロゲンピリジンとエタンチオールとを反応させることにより２−シアノ−３−エチルチオピリジンを製造することが記載されており、２−シアノ−３−エチルチオピリジンを酸化することにより、２−シアノ−３−エチルするフェニルピリジン及び２−シアノ−３−エチルスルホニルピリジンを製造することが記載されている。

ＷＯ２０１３/０１８９２８

２−シアノ−３−エチルチオピリジン及び２−シアノ−３−エチルスルホニルピリジンに代表される式（１）

（式中、Ｒ^１は炭素数１〜６のアルキル基又は炭素数１〜６のアルキル基を有していてもよいフェニル基を表し、炭素数１〜６のアルキル基は、ハロゲン原子を有していてもよい。
Ｒ^２、Ｒ^３及びＲ^４は、それぞれ独立して、水素原子又はハロゲン原子を有していてもよい炭素数１〜６のアルキル基を表す。
ｎは０〜２の整数を表す。）
で表されるシアノピリジン化合物の新たな製造方法が求められていた。

本発明は、以下の発明を含む。
［１］式（４）

（式中、Ｒ^１は炭素数１〜６のアルキル基又は炭素数１〜６のアルキル基を有していてもよいフェニル基を表し、前記炭素数１〜６のアルキル基は、ハロゲン原子を有していてもよい。
Ｒ^２、Ｒ^３及びＲ^４は、それぞれ独立して、水素原子又はハロゲン原子を有していてもよい炭素数１〜６のアルキル基を表す。
Ｘ^２は、ハロゲン原子を表す。
ｎは０〜２の整数を表す。）
で表される化合物とシアノ化剤とを反応させる式（１）

（式中、Ｒ^１、Ｒ^２、Ｒ^３、Ｒ^４及びｎは上記と同じ意味を表す。）
で表されるシアノピリジン化合物の製造方法。
［２］Ｒ^２、Ｒ^３及びＲ^４が水素原子である［１］に記載の製造方法。
［３］酸の存在下、式（２）

（式中、Ｒ^１及びｎは上記と同じ意味を表す。）
で表される化合物と、式（３）

（式中、Ｒ^２、Ｒ^３及びＲ^４は上記と同じ意味を表す。）
で表される化合物又該化合物のアセタール体とを反応させることにより、式（４）で表される化合物を得、得られた式（４）で表される化合物とシアノ化剤とを反応させる［１］又は［２］に記載の製造方法。

本発明によれば、式（１）で表される化合物を新規な製造方法で製造することができる。

炭素数１〜６のアルキル基としては、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、イソプロピル基、ｎ−ブチル基、ｓｅｃ−ブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、ペンチル基及びヘキシル基が挙げられる。好ましくはメチル基又はエチル基であり、より好ましくはエチル基である。
ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子及びヨウ素原子が挙げられ、好ましくはフッ素原子、塩素原子又は臭素原子である。
ハロゲン原子を有していてもよい炭素数１〜６のアルキル基としては、トリフルオロメチル基、トリクロロメチル基、トリブロモメチル基及びペンタフルオロエチル基が挙げられ、好ましくはトリフルオロメチル基である。
ハロゲン原子を有していてもよい炭素数１〜６のアルキル基を有していてもよいフェニル基としては、フェニル基、2-メチルフェニル基、３−メチルフェニル基、４−メチルフェニル基、４−トリフルオロメチルフェニル基、４−トリクロロメチルフェニル基及び４−ブロモメチルフェニル基が挙げられる。

Ｒ^１は、好ましくは炭素数１〜６のアルキル基であり、より好ましくはエチル基である。
Ｒ^２、Ｒ^３及びＲ^４は、すべて同一の基であることが好ましい。
Ｒ^２、Ｒ^３及びＲ^４は、水素原子であることがより好ましい。
Ｘ^２は、好ましくは塩素原子又は臭素原子であり、より好ましくは臭素原子である。
ｎは、２が好ましい。

式（４）で表される化合物（以下、化合物（４）という場合がある。）としては、２−クロロ−３−メチルチオピリジン、２−ブロモ−３−メチルチオピリジン、２−クロロ−３−エチルチオピリジン、２−ブロモ−３−エチルチオピリジン、２−クロロ−３−メチルスルフィニルピリジン、２−ブロモ−３−メチルスルフィニルピリジン、２−クロロ−３−エチルスルフィニルピリジン、２−ブロモ−３−エチルスフィニルピリジン、２−クロロ−３−メチルスルホニルピリジン、２−ブロモ−３−メチルスルホニルピリジン、２−クロロ−３−エチルスルホニルピリジン及び２−ブロモ−３−エチルスホニルピリジンが挙げられる。

シアノ化剤としては、シアノ化ナトリウム、シアノ化カリウム等のシアノ化アルカリ金属；シアン化銅；シアン化亜鉛等が挙げられ、好ましくはシアン化銅及びシアン化亜鉛であり、より好ましくはシアン化銅であり、特に好ましくはシアン化銅（Ｉ）である。
シアノ化剤の使用量は、化合物（４）１モルに対して、通常１〜１０モルであり、好ましくは１〜５モルであり、より好ましくは１〜２モルである。

化合物（４）とシアノ化剤とを反応させることにより、式（１）で表される化合物（以下、化合物（１）という場合がある。）を得ることができる。化合物（４）とシアノ化剤との反応は、通常、化合物（４）とシアノ化剤とを混合することにより行われる。
反応温度は、通常２０〜２００℃であり、好ましくは５０〜１５０℃であり、より好ましくは５０〜１３０℃である。
反応は、窒素雰囲気下で行うことが好ましい。
反応時間は、通常０．１〜１００時間であり、好ましくは０．１〜２４時間である。

化合物（４）とシアノ化剤との反応は、溶媒の存在下で行われてもよい。溶媒としては、水；ベンゼン、クロロベンゼン、トルエン等の芳香族炭化水素溶媒；クロロホルム、ジクロロメタン等の含ハロゲン脂肪族炭化水素溶媒；メタノール、エタノール、ノルマルブタノール等のアルコール溶媒；アセトニトリル、プロピルニトリル等のニトリル溶媒；ピリジン等の芳香族複素環溶媒；ジメチルスルホキシド、スルホラン等のスルホキシド溶媒；Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、N-メチルピロリドン等のアミド溶媒；またはこれらの混合溶媒が挙げられ、好ましくはスルホキシド溶媒及びアミド溶媒であり、より好ましくはスルホキシド溶媒であり、特に好ましくはジメチルスルホキシドである。
溶媒の使用量は、化合物（４）１重量部に対して、通常１〜１００質量部であり、好ましくは１〜２０質量部である。

化合物（４）とシアノ化剤との反応は、塩基の存在下で行われてもよい。塩基としては、ピリジン、４−ジメチルアミノピリジン等のピリジン化合物：トリエチルアミン、エチルジイソプロピルアミン等の３級アミン化合物が挙げられ、好ましくはピリジン化合物である。
塩基の使用量は、化合物（４）１モルに対して通常１〜１０モルであり、好ましくは１〜５モルである。
化合物（４）とシアノ化剤との反応は、金属ハロゲン化物塩の存在下で行われてもよい。金属ハロゲン化物としては、塩化銅、臭化銅、ヨウ化銅等のハロゲン化銅；塩化亜鉛、臭化亜鉛、ヨウ化亜鉛等のハロゲン化亜鉛；塩化ニオブ、臭化ニオブ、ヨウ化ニオブ等のハロゲン化ニオブなどが挙げられる。金属ハロゲン化物は、好ましくはハロゲン化銅であり、より好ましくはヨウ化銅である。
金属ハロゲン化物の使用量は、化合物（４）１モルに対して、通常０．０１〜２モルであり、好ましくは０．１〜１．５モルである。
化合物（４）とシアノ化剤との反応は、遷移金属触媒の存在下で行われてもよい。
遷移金属触媒としては、パラジウム、ロジウム、ニッケルなどが挙げられる。好ましくはパラジウムである。遷移金属触媒の使用量は化合物（４）１モルに対して、通常０．０１〜１０モルパーセントであり、好ましくは０．１〜５モルパーセントである。

得られた反応混合物を、例えば濃縮することにより、化合物（１）を取り出すことができる。得られた反応混合物を、必要に応じて洗浄、分液、カラムクロマトグラフィー等をしてもよい。取り出した化合物（１）を、洗浄、カラムクロマトグラフィー、再結晶等の通常の精製手段により精製してもよい。

化合物（１）としては、２−シアノ−３−メチルチオピリジン、２−シアノ−３−メチルスルフィニルピリジン、２−シアノ−３−メチルスルホニルピリジン、２−シアノ−３−エチルチオピリジン、２−シアノ−３−エチルスルフィニルピリジン、２−シアノ−３−エチルスルホニルピリジン、２−シアノ−３−フェニルチオピリジン、２−シアノ−３−フェニルスルフィニルピリジン及び２−シアノ−３−フェニルスルホニルピリジンが挙げられる。

化合物（４）は、酸の存在下、式（２）で表される化合物と、式（３）で表される化合物又は式（３）で表される化合物のアセタール体（以下、化合物（３）という場合がある。）とを反応させることにより製造することができる。化合物（２）と、化合物（３）との反応は、通常、酸と化合物（２）と化合物（３）とを混合することにより実施される。

化合物（２）としては、メチルチオアセトニトリル、エチルチオアセトニトリル、メチルスルフィニルアセトニトリル、エチルスルフィニルアセトニトリル、メチルスルホニルアセトニトリル及びエチルスルホニルアセトニトリル等が挙げられる。
化合物（２）は市販のものであってもよいし、例えば式（５）

（式中、Ｘは塩素原子又は臭素原子を表す。）
で表される化合物（以下、化合物（５）という場合がある。）と式（６）

（式中、Ｒ^１及びｎは、上記と同じ意味を表す。Ａ^＋は、アルカリ金属イオンを表す。）
で表される化合物（以下、化合物（６）という場合がある。）とを反応させることにより得ることもできる。

化合物（５）としては、クロロアセトニトリル及びブロモアセトニトリルが挙げられる。
化合物（６）としては、ナトリウムチオメトキシド、ナトリウムチオフェノキシド、メタンスルフィン酸ナトリウム、エタンスルフィン酸ナトリウム及びベンゼンスルフィン酸ナトリウムが挙げられる。
化合物（５）と化合物（６）との反応は、通常化合物（５）と化合物（６）とを混合することにより実施される。
化合物（６）の使用量は、化合物（５）１モルに対して、通常１〜１０モルであり、
好ましくは１〜１．５モルである。
化合物（５）と化合物（６）との反応は、窒素雰囲気下で行われることが好ましい。
反応温度は、通常２０〜１５０℃である。
反応時間は、通常１〜２４時間である。

化合物（３）としては、アセチルアセトン、メチルアセチルアセトン、１，１，３，３−テトラメトキシプロパン、１，１，３，３−テトラメトキシ−２−メチルプロパンが挙げられる。これらは市販のものであってもよいし、公知の方法に従って合成されたものでもよい。
化合物（３）の使用量は、化合物（２）1モルに対して、通常１〜１００モルであり、好ましくは１〜５０モルである。

酸としては、塩化水素、臭化水素、ヨウ化水素の無機酸；酢酸、無水酢酸等の有機酸が挙げられ、好ましくは塩化水素又は臭化水素であり、より好ましくは臭化水素である。
酸の使用量は、化合物（２）１モルに対して通常１〜１０モルであり、好ましくは１〜５モルである。
化合物（２）と化合物（３）との反応は、金属ハロゲン化物の存在下で行われてもよい。
金属ハロゲン化物としては、塩化亜鉛、臭化亜鉛、ヨウ化亜鉛等のハロゲン化亜鉛；塩化チタン、臭化チタン、ヨウ化チタン等のハロゲン化チタン；塩化マグネシウム、臭化マグネシウム、ヨウ化マグネシウム等のハロゲン化マグネシウム；塩化銅、臭化銅、ヨウ化銅等のハロゲン化銅；塩化アルミニウム、臭化アルミニウム、ヨウ化アルミニウム等のハロゲン化アルミニウムなどが挙げられる。ハロゲン化金属塩は、好ましくはハロゲン化亜鉛、より好ましくは塩化亜鉛である。
金属ハロゲン化物の使用量は、化合物（２）１モルに対して、通常０．０１〜１０モルパーセントであり、好ましくは０．１〜５モルパーセントである。

化合物（２）と化合物（３）との反応は、溶媒の存在下で行われてもよい。溶媒としては、ベンゼン、クロロベンゼン、トルエン等の芳香族炭化水素溶媒；クロロホルム、ジクロロメタン等の含ハロゲン脂肪族炭化水素溶媒；メタノール、エタノール、ノルマルブタノール等のアルコール溶媒；１，２−ジメトキシエタン、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ポリエチレングリコール、テトラヒドロフラン、ジオキサン等のエーテル溶媒；アセトニトリル、プロピルニトリル等のニトリル溶媒；ジメチルスルホキシド等のスルホキシド溶媒；Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、N-メチルピロリドン等のアミド溶媒；酢酸、無水酢酸等の有機酸：またはこれらの混合溶媒が挙げられる。溶媒は、好ましくは有機酸であり、より好ましくは無水酢酸である。
溶媒の使用量は、化合物（２）１質量部に対して、通常１〜１００質量部であり、好ましくは１〜１０質量部である。

化合物（２）と化合物（３）との反応は、通常酸と化合物（２）と化合物（３）と、必要に応じて金属ハロゲン化物とを混合することにより行われる。混合は、酸と化合物（２）を含む溶液と化合物（３）を含む溶液と、必要に応じて、金属ハロゲン化物を含む溶液とを混合することが好ましい。または、化合物（２）と化合物（３）と、必要に応じて金属ハロゲン化物と混合した後、得られた混合物に酸を添加する方法でもよい。
反応は、窒素雰囲気下行われることが好ましい。
反応温度は、通常０〜１５０℃であり、好ましくは１０〜１５０℃である。
反応時間は、通常０．１〜１００時間であり、好ましくは０．１〜５０時間である。

得られた反応混合物を濃縮等することにより、化合物（４）を取り出すことができる。また、得られた反応混合物を、必要に応じて洗浄、カラムクロマトグラフィー等の通常の精製手段により精製してもよい。取り出した化合物（４）を、蒸留、カラムクロマトグラフィー、再結晶等の通常の精製手段により精製してもよい。精製せずにそのまま使用してもよい。

以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明する。なお、分析には、高速液体クロマトグラフィを用いた。

参考例１
室温、窒素雰囲気化、ナスフラスコにクロロアセトニトリル１．２ｇ、アセトニトリル５．０ｍＬ、エタンスルフィン酸ナトリウム１．９８ｇを加え１００℃まで加熱し５時間攪拌した。室温に冷却した後、減圧濃縮し酢酸エチルで希釈した。水を加え、洗浄、分液し、得られた有機層を濃縮して（エチルスルホニル）アセトニトリル１．３ｇを得た。

実施例１
室温、窒素雰囲気下、三口ナスフラスコに、無水酢酸１．２ｇ、塩化亜鉛１６．３ｍｇ及び１，１，３，３−テトラメトキシプロパン９８０ｍｇを加えた。得られた混合物を１００℃で、３０分撹拌した。得られた混合物に、（エチルスルホニル）アセトニトリル５３１．０ｍｇ、トルエン１．０ｇを加えた。得られた混合物を３時間撹拌し、室温まで冷却した後、減圧濃縮した。得られた混合物に、２０％酢酸溶液の臭化水素３．２ｇを加え、３０℃で１時間撹拌した。得られた混合物に、水、ヘキサン-ジエチルエーテル（１：１）混合液を加えた。得られた混合物を、飽和重曹水を用いてｐＨ＝７に調整し、分液した。得られた有機層を飽和食塩水にて洗浄し、減圧濃縮し、２−ブロモ−３−エタンスルホニルピリジン９０ｍｇを得た。

室温、窒素雰囲気下、二口フラスコに、２−ブロモ−３−エタンスルホニルピリジン３３．７ｍｇ、ジメチルスルホキシド５００ｍｇ及びシアン化銅(Ｉ)１６．２ｍｇを加えた。得られた混合物を８０℃で２時間攪拌した後、９５℃で、５時間攪拌し、室温まで冷却した。得られた混合物をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(ヘキサン:酢酸エチル＝３：１〜１：１)で精製し、２−シアノ−３−エタンスルホニルピリジン１６．７ｍｇを得た。

本発明によれば、式（１）で表される化合物を新規な製造方法で製造することができる。

Claims (3)

1. 式（４）
   

   

   （式中、Ｒ^１は炭素数１〜６のアルキル基又は炭素数１〜６のアルキル基を有していてもよいフェニル基を表し、前記炭素数１〜６のアルキル基は、ハロゲン原子を有していてもよい。
   Ｒ^２、Ｒ^３及びＲ^４は、それぞれ独立して、水素原子又はハロゲン原子を有していてもよい炭素数１〜６のアルキル基を表す。
   Ｘ^２は、ハロゲン原子を表す。
   ｎは０〜２の整数を表す。）
   で表される化合物とシアノ化剤とを反応させる式（１）
   
   

   

   （式中、Ｒ^１、Ｒ^２、Ｒ^３、Ｒ^４及びｎは上記と同じ意味を表す。）
   で表されるシアノピリジン化合物の製造方法。
2. Ｒ^２、Ｒ^３及びＲ^４が水素原子である請求項１に記載の製造方法。
3. 酸の存在下、式（２）
   

   

   
   （式中、Ｒ^１及びｎは上記と同じ意味を表す。）
   で表される化合物と、式（３）
   

   

   （式中、Ｒ^２、Ｒ^３及びＲ^４は上記と同じ意味を表す。）
   で表される化合物又該化合物のアセタール体とを反応させることにより、式（４）で表される化合物を得、得られた式（４）で表される化合物とシアノ化剤とを反応させる請求項１又は２に記載の製造方法。