JP2015505546A - メチレン−１，３−ジオキソラン類の製造方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、一般式（Ｉ）【化１】のメチレン−１，３−ジオキソラン類（Ｒ１およびＲ２は明細書に記載の意味を有する。）の新規な製造方法に関するものである。メチレン−１，３−ジオキソラン類は、殺虫剤として用いることができるピラゾール類およびアントラニル酸アミド類の製造における重要な中間体生成物である。【選択図】なし

Description

本発明はメチレン−１，３−ジオキソラン類の新規な製造方法に関する。メチレン−１，３−ジオキソラン類は、殺虫剤として使用可能なピラゾール類およびアントラニル酸アミド類の製造のための重要な中間体である。

文献で既報のように、２−メチレンジオキソラン類は２−クロロメチレンジオキソラン類およびＫＯＨから製造することができる。Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｓｃｉｅｎｃｅ １９６４， ｖｏｌ． ２ ｐ．３４７１およびＢｉｏｃｈｅｍｉｃａｌ ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ， １９６０ ｖ． ７， ４５には、４−クロロメチレン−１，３−ジオキソラン類と固体ＫＯＨとの反応からは、生成物（４−メチレン−１，３−ジオキソラン類）は約５２％の収率でしか得られず、２，２−ジメチル−４−メチレン−１，３−ジオキソランが約６０％の収率で得られることが報告されている。対照的に、Ｇｅｖｏｒｋｙａｎ ｅｔ ａｌ， Ｋｈｉｍｉｙａ Ｇｅｔｅｒｏｃｙｃｌ． Ｓｏｅｄ． Ｎ１， １９９１， ｐｐ．３３−３６には、固体としてまたは相間移動条件下で使用される場合にＫＯＨは２−クロロメチルジオキソラン類の脱塩化水素には適さないことが報告されている。例えば、Ｇｅｖｏｒｋｙａｎらは、環における二重結合の移動が生じる異性体化を報告している。無水ジエチレングリコール酸ナトリウム（Ｎａおよびジエチレングリコールから製造される）を用いたＨＣｌの脱離も、Ｇｅｖｏｒｋｙａｎ ｅｔ ａｌ， Ｋｈｉｍｉｙａ Ｇｅｔｅｒｏｃｙｃｌ． Ｓｏｅｄ． Ｎ １２， １９８３， １６０７−１６１３によって提案されており、その場合、約７０から８０％の収率を達成することができる。工業的環境での金属ナトリウムの使用は、安全上の理由から好ましくない。ＨＣｌの脱離時に、相当するクロロメチレンジオキソラン類の一部がエチレングリコールアニオンによる塩素原子の置換を伴って反応して、高沸点化合物を生じる。Ｊ． Ｏｒｇ． Ｃｈｅｍ， １９８７， ５２， ２６２５−２７には、２，２−ジメチル−４−メチレン−１，３−ジオキソランが−１０℃でごく限られた安定性しか持たないことを報告している。これは、生成物の安定性が製造方法によって決まることを示している。

Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｓｃｉｅｎｃｅ １９６４， ｖｏｌ． ２ ｐ．３４７１ Ｂｉｏｃｈｅｍｉｃａｌ ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ， １９６０ ｖ． ７， ４５ Ｇｅｖｏｒｋｙａｎ ｅｔ ａｌ， Ｋｈｉｍｉｙａ Ｇｅｔｅｒｏｃｙｃｌ． Ｓｏｅｄ． Ｎ１， １９９１， ｐｐ．３３−３６ Ｇｅｖｏｒｋｙａｎ ｅｔ ａｌ， Ｋｈｉｍｉｙａ Ｇｅｔｅｒｏｃｙｃｌ． Ｓｏｅｄ． Ｎ １２， １９８３， １６０７−１６１３ Ｊ． Ｏｒｇ． Ｃｈｅｍ， １９８７， ５２， ２６２５−２７

文献記載の方法では、さらなる欠点が認められている。溶媒を用いずに過剰の固体ＮａＯＨまたはＫＯＨを用いることで、生成物が部分的に蒸留された後、特に反応終了に向けて、反応混合物の撹拌ができなくなる。さらに、２−メチレン−４，４−ジオキソランの場合、特に手順の規模を大きくした場合に、異性体化が生じて、相当する異性体が５％まで生成する可能性があることも認められている。さらに、その反応条件下では生成物が部分的に分解して、アセトン生成が生じる。これは、特に規模を拡大した際に生成物の純度に重大な影響を及ぼし、アセトン残留物が含まれることになる。最高４％までのアセトンが確認されている。

従って本願の目的は、文献の方法について認められる欠点を持たず、高純度且つ高収率でメチレン−１，３−ジオキソラン類を製造する新規な方法を提供することにある。

本発明の目的は、下記一般式（Ｉ）のメチレン−１，３−ジオキソラン類：

［式中、
Ｒ^１およびＲ^２は互いに独立に、水素、アルキル、アリールまたはアルキルアリールであり、
Ｒ^１およびＲ^２は、それらが連結されている炭素原子とともに、４から７員の置換されていても良い飽和環を形成していても良い。］
の製造方法であって、
ポリエチレングリコールジメチルエーテル類またはポリエチレングリコールジエチルエーテル類の存在下、下記式（ＩＩ）の化合物：

［式中、
Ｒ^１、Ｒ^２は上記の意味を有し、
Ｘはハロゲンである。］
を無機塩基と反応させることによる方法によって解決される。

開環、異性体化または置換などの面倒な副反応が認められず、本発明による方法によって、式（Ｉ）のメチレン−１，３−ジオキソラン類を選択的かつ高収率で製造可能であることは、驚くべきことであると考えることができる。

本発明に従って製造可能な式（Ｉ）のメチレン−１，３−ジオキソラン類の例には、２，２−ジメチル−４−メチレン−１，３−ジオキソラン、４−メチレン−１，３−ジオキソラン、２，２−ジエチル−４−メチレン−１，３−ジオキソラン、２，２−ペンタメチレン−４−メチレン−１，３−ジオキソラン、２，２−ヘキサメチレン−４−メチレン−１，３−ジオキソラン、２−フェニル−４−メチレン−１，３−ジオキソラン、２−メチル−４−メチレン−１，３−ジオキソランがある。

一般的定義
本発明の文脈では、ハロゲン類（Ｘ）という用語は、別段の定義がない限り、フッ素、塩素、臭素およびヨウ素からなる群から選択される元素を含み、フッ素、塩素および臭素の使用が好ましく、フッ素および塩素が特に好ましい。置換された基は、一置換または多置換されていることができ、多置換の場合、その置換基は同一でも異なっていても良い。

１以上のハロゲン原子（−Ｘ）で置換されたアルキル基（＝ハロアルキル基）は、例えば、トリフルオロメチル（ＣＦ_３）、ジフルオロメチル（ＣＨＦ_２）、ＣＣｌ_３、ＣＦＣｌ_２、ＣＦ_３ＣＨ_２、ＣｌＣＨ_２、ＣＦ_３ＣＣｌ_２から選択される。

本発明の文脈では、アルキル基は、別段の定義がない限り、直鎖もしくは分岐の炭化水素基である。

アルキルおよびＣ_１−Ｃ_１２−アルキルの定義には、例えば、メチル、エチル、ｎ−およびイソ−プロピル、ｎ−、イソ−、ｓｅｃ−およびｔ−ブチル、ｎ−ペンチル、ｎ−ヘキシル、１，３−ジメチルブチル、３，３−ジメチルブチル、ｎ−ヘプチル、ｎ−ノニル、ｎ−デシル、ｎ−ウンデシル、ｎ−ドデシルが含まれる。

本発明の文脈では、アルキルアリール基（アルカリール基）は、別段の定義がない限り、Ｃ_１−８アルキレン鎖を有することができるアルキル基によって置換されたアリール基であり、前記アリール部分はＯ、Ｎ、ＰおよびＳから選択される１以上のヘテロ原子を含むことができる。

本発明による化合物は、各種可能な異性体型の混合物、特にはＥおよびＺ異性体、トレオおよびエリトロ異性体、ならびに光学異性体、そしてさらには適用可能な場合は互変異性体の混合物であっても良い。ＥおよびＺ異性体だけでなくトレオおよびエリトロ異性体も、そして光学異性体およびこれら異性体のいずれかの混合物、ならびに可能な互変異性型が開示および特許請求される。

式（ＩＩ）の４−ハロメチル−１，３−ジオキソラン誘導体
本発明による方法を実施するための原料として用いられる４−ハロメチル−１，３−ジオキソラン類は通常、下記式（ＩＩ）によって定義される。

［式中、
Ｒ^１およびＲ^２は互いに独立に、水素、アルキル、アリールまたはアルキルアリールであり、
Ｒ^１およびＲ^２はそれらが連結されている炭素原子とともに、４から７員の置換されていても良い飽和環を形成していても良く、
Ｒ^１およびＲ^２は互いに独立に、好ましくは水素、（Ｃ_１−Ｃ_１２）−アルキル、ペンタメチレンまたはヘキサメチレンであり、
Ｒ^１およびＲ^２は特に好ましくは水素、メチル、ペンタメチレンまたはヘキサメチレンであり、
Ｘはハロゲン、好ましくは塩素または臭素、特に好ましくは塩素である。］
当該化合物は公知であるか、Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｓｃｉｅｎｃｅ １９６４， ｖｏｌ． ２ ｐ．３４７１；Ｂｉｏｃｈｅｍｉｃａｌ ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ， １９６０ ｖ． ７， ４５でのような、そしてＧｅｖｏｒｋｙａｎ ｅｔ ａｌ、Ｋｈｉｍｉｙａ Ｇｅｔｅｒｏｃｙｃｌ． Ｓｏｅｄ． Ｎ １， １９９１， ｐｐ． ３７−３９によって記載の方法に従って製造することができる。

本発明による好適な原料の例には、４−クロロメチル−２，２−ジメチル−１，３−ジオキソラン、４−クロロメチル−１，３−ジオキソラン、４−（クロロメチル）−２−メチル−１，３−ジオキソラン、２−（クロロメチル）−１，４−ジオキサスピロ［４．４］ノナン、２−（クロロメチル）−１，４−ジオキサスピロ［４．５］デカン、４−（クロロメチル）−２−フェニル−１，３−ジオキソラン、４−ブロモメチル−２，２−ジメチル−１，３−ジオキソランがある。

反応手順
本発明による工程段階は好ましくは、６０℃から１５０℃の範囲の温度で、特に好ましくは８０℃から１４０℃の温度で行う。本発明による工程段階は通常、常圧または減圧下で行う。

反応時間はあまり重要ではなく、バッチ規模および温度に応じて、１時間から２時間以上の範囲とすることができる。

本発明による工程段階では、式（ＩＩ）の４−ハロメチル−１，３−ジオキソラン１モルを、無機塩基０．８モルから２．５モル、好ましくは１モルから２モルと反応させる。好適な塩基は、ＮａＯＨ、ＫＯＨ、ＮａＯ^ｔＢｕ、ＫＯ^ｔＢｕ、ＮａＯＭｅ、ＫＯＭｅである。特に好ましいものはＮａＯＨおよびＫＯＨであり、非常に特に好ましいものはＮａＯＨである。

その反応は溶媒中で行う。

好適な溶媒は、モル質量２００から５００を有するポリエチレングリコールジメチルエーテル類またはポリエチレングリコールジエチルエーテル類である。特に好ましいものは、モル質量２５０を有するポリエチレングリコールジメチルエーテル類である。

反応混合物の後処理（workup）は、生成物の蒸留によって無水的に行う。生成物は好ましくは、反応混合物から直接蒸留する。その蒸留は減圧下で行って、生成物に対するさらなる熱的ストレスを回避することもできる。塩、例えばＮａＣｌを除去した後に、残留物（底部）をさらに利用することができる。

しかしながら、水系後処理も可能である。

そうして得られた式（Ｉ）の化合物の純度は非常に高く、９７％から９９％の範囲であり、精製段階を行わずにさらに利用することができる。本発明による反応は、好ましい原料の使用の故に、さらには工業的規模でも簡単で良好に制御可能な工程の故に、特に注目すべきものである。

一般式（Ｉ）の化合物は、ピラゾール酸類の合成において貴重な中間体であり、そのピラゾール酸類は殺虫活性を有するアントラニル酸アミド類の製造における重要な構成要素である（ＷＯ２００７／１１２８９３、ＷＯ２００７／１４４１００）。式（Ｉ）の化合物は、例えば、図式（Ｉ）に従ってピラゾールカルボン酸類に変換することができる。

スキーム（Ｉ）

式中、
Ｒ^１、Ｒ^２は上記の意味を有し、
Ｒ^３はＣＸ_３、（Ｃ＝Ｏ）Ｏアルキルまたは（Ｃ＝Ｏ）Ｏアリールであり、
Ｘはハロゲンであり、
Ｒ^５は、ハロゲン、シアノ、ニトロ、アルキル、シクロアルキル、ハロアルキル、ハロシクロアルキル、アルコキシ、ハロアルコキシ、アルキルアミノ、ジアルキルアミノ、シクロアルキルアミノであり、
Ｒ^６はハロゲン、ＯＳＯ_２Ｍｅ、Ｏ（Ｃ＝Ｏ）ＣＨ_３であり、
ＺはＣＨ、Ｎである。

実施例
下記の作業例は本発明を説明するものであるが、本発明はこれらに限定されるものではない。

例１
２，２−ジメチル−４−メチレン−１，３−ジオキソラン
４−クロロメチル−２，２−ジメチル−１，３−ジオキソラン（１５０ｇ、１ｍｏｌ）およびＮａＯＨ ８０ｇのポリエチレングリコールジメチルエーテル２５０（５００ｍＬ）を１２０℃で２時間撹拌した。２時間後、ＧＣサンプルで変換完了が示された。１００ｍｂａｒの減圧をかけ、生成物を冷却した受容器に蒸留した。生成物１２５ｇ（９２％）が得られ、純度は９９％であった。

沸点：１０３−１０５℃。

分析特性：
^１Ｈ ＮＭＲ（ＣＤＣｌ_３）δ：１．４３（ｓ、６Ｈ）、３．８１および４２０（ｄｄ、２Ｈ）、４．７（ｄｄ、２Ｈ）ｐｐｍ。

例２
４−メチレン−１，３−ジオキソラン
４−クロロメチル−１，３−ジオキソランを用いた以外は、例１に記載の方法で製造した。

収率は８７％である。沸点：７２−７４℃。ｎ_ｄ ^２０１．４３７２（Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｓｃｉｅｎｃｅ １９６４， ｖｏｌ． ２ ｐ．３４８７参照）。

例３
２，２−ペンタメチレン−４−メチレン−１，３−ジオキソラン
４−クロロメチル−２，２−（ペンタメチレン）−１，３−ジオキソランを用いた以外は、例１に記載の方法で製造した。

収率８７％；沸点：１１０−１１２℃／５０ｍｂａｒ。

分析特性：
^１Ｈ ＮＭＲ（ＣＤＣｌ_３）δ：１．３５−１．８０（ｍ、１０Ｈ）、４．１２（ｂｒｓ、２Ｈ）、４．３７−４．６２（ｍ、２Ｈ）ｐｐｍ。

例４
２−メチル−４−メチレン−１，３−ジオキソラン
４−クロロメチル−２−メチル−１，３−ジオキソランを用いた以外は、例１に記載の方法で製造した。

収率９１％、沸点：９８−１００℃。

分析特性：
^１Ｈ ＮＭＲ：δ１．２１（ｄ、３Ｈ、Ｍｅ）、３．７５（ｍ、１Ｈ、ＣＨ−Ｍｅ）、４．１−４．５（ｍ、２Ｈ、ＯＣＨ_２）、４．８０（１Ｈ、ＣＨ＝）、５．０（１Ｈ、ＣＨ＝）ｐｐｍ。

Claims (6)

1. 下記一般式（Ｉ）のメチレン−１，３−ジオキソラン類：
   

   

   ［式中、
   Ｒ^１およびＲ^２は互いに独立に、水素、アルキル、アリールまたはアルキルアリールであり、
   Ｒ^１およびＲ^２は、それらが連結されている炭素原子とともに、４から７員の置換されていても良い飽和環を形成していても良い。］
   の製造方法であって、
   ポリエチレングリコールジメチルエーテル類またはポリエチレングリコールジエチルエーテル類の存在下、下記式（ＩＩ）の化合物：
   

   

   ［式中、
   Ｒ^１、Ｒ^２は上記の意味を有し、
   Ｘはハロゲンである。］
   を無機塩基と反応させることを特徴とする製造方法。
2. Ｒ^１およびＲ^２が互いに独立に、水素、（Ｃ_１−Ｃ_１２）−アルキル、ペンタメチレンまたはヘキサメチレンであり、
   Ｘが塩素または臭素である請求項１に記載の式（Ｉ）の化合物の製造方法。
3. ＮａＯＨ、ＫＯＨ、ＮａＯ^ｔＢｕ、ＫＯ^ｔＢｕ、ＮａＯＭｅまたはＫＯＭｅを無機塩基として用いる請求項１または２に記載の式（Ｉ）の化合物の製造方法。
4. モル質量２００から５００を有するポリエチレングリコールジメチルエーテルまたはポリエチレングリコールジエチルエーテルを用いる、請求項１から３のうちのいずれか１項に記載の式（Ｉ）の化合物の製造方法。
5. 一般式（ＩＩ）の化合物１モルを、無機塩基０．８モルから２．５モルと反応させる請求項１から４のうちのいずれか１項に記載の式（Ｉ）の化合物の製造方法。
6. ６０℃から１５０℃の温度範囲で行われる請求項１から５のうちのいずれか１項に記載の式（Ｉ）の化合物の製造方法。