JP2016190818A - 1,1−ジ置換ヒドラジン化合物の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
従来、1,1−ジ置換ヒドラジン化合物の製造方法が記載されたものとしては、次のものが知られている。
(a)特許文献1には、「2−(1−メチルヒドラジノ)ベンゾチアゾールは、例えば、2−クロロベンゾチアゾールとメチルヒドラジンとの反応によって、又は、2−(N−メチルアミノ)ベンゾチアゾール等を、亜硝酸を用いてニトロソ体とし、次いで還元剤を用いて還元することによって得られる」と記載されている。
しかしながら、この文献には、製造方法の詳細や反応収率などは記載されていない。
この文献に記載の製造方法に用いるヒドラジノベンゾチアゾールは、工業的に生産されており入手が容易であるため、工業的製造方法には有利な原料といえる。
しかしながら、この方法には、ヒドラジノベンゾチアゾールに直接置換基を導入しようとすると、競争反応が進行し、1,2−ジ置換ヒドラジノベンゾチアゾール(1,2−ジ置換体)が副生するため、収率よく目的物を得ることができないという問題があった。また、塩基として高価な炭酸セシウム等を大過剰用いる必要があるため、コスト面にも問題があった。さらに、記載されている合成方法は、分液処理後にカラム精製が必要であるため、目的物を工業的生産規模で製造することが困難なものであった。
(1)非プロトン性極性溶媒と芳香族炭化水素溶媒からなる混合溶媒中、下記式(I)
RXは、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜6のアルキル基、シアノ基、ニトロ基、炭素数1〜6のフルオロアルキル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、炭素数1〜6のアルキルチオ基、一置換アミノ基、二置換アミノ基又は、−C(=O)−O−R3を表す。ここで、R3は、水素原子、又は置換基を有していてもよい炭素数1〜10のアルキル基を表す。複数のRX同士は、すべて同一であっても、相異なっていてもよく、環を構成する任意のC−RXは窒素原子に置き換えられていてもよい。)で表されるヒドラジノ化合物を、該ヒドラジノ化合物に対し1.0〜3.0当量の、アルカリ金属水酸化物、アルカリ土類金属水酸化物及びアルカリ金属アルコキシドからなる群から選択される塩基の存在下、式(III):R−Hal(Halは塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子を表し、Rは置換基を有していてもよい炭素数1〜12の有機基を表す。)で表される化合物と反応させることを特徴とする、下記式(II)
(3)前記プロトン性溶媒が水である、(2)に記載の製造方法。
(4)前記式(I)で表される化合物が、式(I)中、Rxが水素原子の化合物である、(1)〜(3)のいずれかに記載の製造方法。
(6)前記式:R−Halで表される化合物が、式中、Rが、置換基を有していてもよい炭素数1〜12のアルキル基の化合物である、(1)〜(5)のいずれかに記載の製造方法。
(7)前記塩基が、アルカリ金属水酸化物又はアルカリ金属アルコキシドである(1)〜(6)のいずれかに記載の製造方法。
(9)前記塩基を、前記ヒドラジノ化合物に対し1.0〜2.0当量用いる(1)〜(8)のいずれかに記載の製造方法。
(11)前記芳香族炭化水素溶媒が、トルエン、キシレン又はメシチレンからなる群から選ばれる少なくとも一種である、(1)〜(10)のいずれかに記載の製造方法。
(12)前記非プロトン性極性溶媒と芳香族炭化水素溶媒からなる混合溶媒が、非プロトン性極性溶媒と芳香族炭化水素溶媒を、容積比で、(非プロトン性極性溶媒):(芳香族炭化水素溶媒)=1:3〜3:1の割合で含有するものである、(1)〜(11)のいずれかに記載の製造方法。
なお、本明細書において、「置換基を有していてもよい」とは、「無置換又は置換基を有する」を意味する。
すなわち、本発明によれば、下記に示す1,2−ジ置換ヒドラジン化合物を副生することなく、高反応選択性で、高収率にて、目的とする化合物(II)(1,1−ジ置換ヒドラジン化合物)を得ることができる。
本発明は、下記式(I)で表されるヒドラジノ化合物(以下、「ヒドラジノ化合物(I)」ということがある。)を、前記ヒドラジノ化合物に対し、1.0〜3.0当量の、アルカリ金属水酸化物、アルカリ土類金属水酸化物及びアルカリ金属アルコキシドからなる群から選択される塩基の存在下、非プロトン性極性溶媒と芳香族炭化水素溶媒の混合溶媒中、式(III):R−Halで表される化合物(以下、「化合物(III)」ということがある。)と反応させることを特徴とする、下記式(II)で表される1,1−ジ置換ヒドラジン化合物の製造方法である。
ここでR1、R2はそれぞれ独立して、水素原子、又は置換基を有していてもよい炭素数1〜10のアルキル基を表す。
R3の置換基を有していてもよい炭素数1〜10のアルキル基としては、R1等の置換基を有していてもよい炭素数1〜10のアルキル基として例示したのと同様のものが挙げられる。
前記式(III)中、Halは、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子を表す。なかでも、本発明の効果がより得られやすい観点から、塩素原子、臭素原子が好ましい。
炭素数2〜12のアルケニル基としては、ビニル基、アリル基、イソプロペニル基、ブチニル基等が挙げられる。
炭素数2〜12のアルキニル基としては、プロピニル基、プロパルギル基、ブチニル基等が挙げられ、炭素数6〜12のアリール基としては、フェニル基、1−ナフチル基、2−ナフチル基等が挙げられる。
これらの中でも、Rとしては、置換基を有していてもよい炭素数1〜12の炭化水素基が好ましく、置換基を有していてもよい炭素数1〜12のアルキル基がより好ましい。
アルカリ金属水酸化物としては、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等が挙げられる。アルカリ土類金属水酸化物としては、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、水酸化バリウム等が挙げられる。アルカリ金属アルコキシドとしては、ナトリウムメトキシド、ナトリウムエトキシド等が挙げられる。
これらの中でも、アルカリ金属水酸化物、アルカリ金属アルコキシドが好ましく、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、ナトリウムメトキシドが特に好ましい。
前記非プロトン性極性溶媒は、プロトン供与性を有さない極性溶媒である。例えば、アセトン、メチルエチルケトン、2−ペンタノン、2−ヘキサノン、メチルイソブチルケトン、ジイソブチルケトン等のケトン系溶媒;酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸イソプロピル、酢酸ブチル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル等のエステル系溶媒;ジエチルスルホン、ジフェニルスルホン等のスルホン系溶媒;ジメチルスルホキシド、ジエチルスルホキシド等のスルホキシド系溶媒;N,N,N’,N’−テトラメチルエチレンジアミン、N,N−ジメチルアニリン等のアミン系溶媒;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系溶媒;1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン等のウレア系溶媒;アセトニトリル、プロピオニトリル、ベンゾニトリル等のニトリル系溶媒;ニトロメタン、ニトロベンゼン等のニトロ化合物;等が挙げられる。これらの溶媒はそれぞれ単独で、あるいは2種以上を組み合わせて用いることができる。
また、再結晶する必要がないことから、安全性に問題のあるヘプタン、ヘキサン等の炭化水素溶媒を用いての洗浄操作を行う必要がなく、安全性の高い製造プロセスを確保することができる。
具体的には、(α)化合物(I)を前記混合溶媒に溶解し、ここに、所定量の前記塩基と化合物(III)を添加し、全容を撹拌する方法、(β)化合物(III)を混合溶媒に溶解し、ここに、所定量の塩基と化合物(I)を添加し、全容を撹拌する方法、(γ)化合物(I)及び化合物(III)を混合溶媒に溶解し、ここに、所定量の塩基を添加し、全容を撹拌する方法等が挙げられ、(α)の方法が好ましい。
また、塩基は、固体状態のものを反応液に添加してもよいし、塩基を混合溶媒に溶解(懸濁)させたものを反応液に添加してもよい。
さらに、化合物(III)は、そのまま反応液に添加してもよいし、化合物(III)を混合溶媒に溶解させたものを反応液に添加してもよい。
また、反応は、窒素気流中等の不活性雰囲気下で行うのが好ましい。
本発明においては、直接結晶化するだけで、高純度の目的物を得ることができるため、得られる結晶をさらにカラム精製や再結晶等の精製工程に付す必要がない。
(反応選択性)
反応選択性(%)は、下記式により求めた値である。
製品純度(%)は、高速液体クロマトグラフ(HPLC)にて分析した生成物中の1,1−ジ置換体の含有割合である。
目的物の構造は1H−NMRで同定した。
7.60(dd,1H,J=1.0Hz,8.0Hz)、7.53(dd,1H,J=1.0Hz,8.0Hz)、7.27(ddd,1H,J=1.0Hz,8.0Hz,8.0Hz)、7.06(ddd,1H,J=1.0Hz,8.0Hz,8.0Hz)4.22(s,2H)、3.74(t,2H,J=7.5Hz)、1.69−1.76(m,2H)、1.29−1.42(m,6H)、0.89(t,3H,J=7.0Hz)。
実施例1において、水酸化カリウム7.64g(136.19mmol)を水酸化ナトリウム7.26g(181.58mmol)に変更した以外、実施例1と同様にして、白色結晶として化合物1を19.52g得た。結果は表1にまとめた。
実施例1において、トルエン55.5gをキシレン55.5gに、水酸化カリウム7.64g(136.19mmol)を水酸化ナトリウム7.26g(181.58mmol)に変更した以外は、実施例1と同様にして、白色結晶として化合物1を19.06g得た。結果は表1にまとめた。
実施例1において、トルエン55.5gをキシレン55.5gに変更した以外は、実施例1と同様にして、白色結晶として化合物1を19.22g得た。結果は表1にまとめた。
目的物の構造は1H−NMRで同定した。
7.59(dd,1H,J=1.5Hz,8.0Hz)、7.53(dd,1H,J=1.5Hz,8.0Hz)、7.06−7.28(m,2H)、4.22(s,2H)、3.75(t,2H,J=7.0Hz)、1.29−1.38(m,10H)、0.88(t,3H,J=7.0Hz)。
実施例1において、トルエン55.5gをキシレン55.5gに、水酸化カリウム7.64g(136.19mmol)を水酸化ナトリウム5.45g(136.19mmol)に、1−ブロモヘキサン17.98g(108.95mmol)を1−ブロモヘプタン19.51g(108.95mmol)に変更した以外は、実施例1と同様にして、白色結晶として化合物2を20.33g得た。結果は表1にまとめた。
実施例1において、トルエン55.5gをキシレン55.5gに、1−ブロモヘキサン17.98g(108.95mmol)を1−ブロモヘプタン19.51g(108.95mmol)に変更した以外は、実施例1と同様にして、白色結晶として化合物2を20.04g得た。結果は表1にまとめた。
目的物の構造は1H−NMRで同定した。
7.60(dd,1H,J=1.0Hz,8.0Hz)、7.53(dd,1H,J=1.0Hz,8.0Hz)、7.27(ddd,1H,J=1.0Hz,7.5Hz,8.0Hz)、7.06(ddd,1H,J=1.0Hz,7.5Hz,8.0Hz)、4.22(s,2H)、3.74(t,2H,J=7.5Hz)、1.73(tt,2H,J=7.5Hz,7.5Hz)、1.41−1.25(m,18H)、0.88(t,3H,J=7.0Hz)。
実施例1において、トルエン55.5gをキシレン55.5gに、1−ブロモヘキサン17.98g(108.95mmol)を1−ブロモドデカン27.15g(108.95mmol)に変更した以外は、実施例1と同様にして、白色結晶として化合物3を24.71g得た。結果は表1にまとめた。
目的物の構造は1H−NMRで同定した。
7.59(dd,1H,J=1.0Hz,8.0Hz)、7.52(dd,1H,J=1.0Hz,8.0Hz)、7.24−7.30(m,1H)、7.05(ddd,1H,J=1.0Hz,8.0Hz,8.0Hz)、3.97(s,2H)、1.47−1.74(m,3H)、1.20−1.41(m,7H)、0.89(t,3H,J=5.5Hz)。
目的物の構造は1H−NMRで同定した。
7.58(d,1H,J=8.5Hz)、7.51(d,1H,J=8.1Hz)、7.26(dd,1H,J=7.0Hz,8.1Hz)、7.04(dd,1H,J=7.0Hz,8.1Hz)、4.24(s,2H)、3.59(d,2H,J=7.4Hz,)1.84−1.92(m,1H)、1.67−1.77(m,5H)、1.16−1.29(m,3H)、1.02−1.13(m,2H)。
実施例1において、1−ブロモヘキサン17.98g(108.95mmol)を(ブロモメチル)シクロヘキサン19.29g(108.95mmol)に変更した以外は、実施例1と同様にして、白色結晶として化合物5を19.74g得た。結果は表1にまとめた。
目的物の構造は1H−NMRで同定した。
7.61(dd,1H,J=1.0Hz,8.0Hz)、7.50(dd,1H,J=1.0Hz,8.0Hz)、7.27−7.29(m,1H)、7.04−7.08(m,1H)、4.70(s,2H)、4.01(t,2H,J=5.0Hz)、3.82(t,2H,J=5.0Hz)、3.44(t,2H,J=7.0Hz)、1.52−1.57(m,2H)、1.31−1.39(m,2H)、0.90(t,3H,J=7.0Hz)。
目的物の構造は1H−NMRで同定した。
7.60(d,1H,J=7.8Hz)、7.51(d,1H,J=8.1Hz)、7.28(dd,1H,J=7.3Hz,7.8Hz)、7.07(dd,1H,J=7.3Hz,7.8Hz)、4.23(s,2H)、3.81(t,2H,J=6.9Hz)、2.46(t,2H,J=7.1Hz,)1.88−1.95(m,2H)、1.71−1.79(m,2H)。
実施例1において、水酸化カリウム7.64g(136.19mmol)をナトリウムメトキシド6.87g(127.11mmol)に、1−ブロモヘキサン17.98g(108.95mmol)を20.98g(127.11mmol)に、反応温度を82℃から60℃に変更した以外は、実施例1と同様にして、白色結晶として化合物1を18.14g得た。結果は表1にまとめた。
実施例1において、水酸化カリウム7.64g(136.19mmol)をナトリウムメトキシド6.87g(127.11mmol)に、1−ブロモヘキサン17.98g(108.95mmol)を1−ブロモヘプタン22.77g(127.11mmol)に、反応温度を82℃から60℃に変更した以外は、実施例1と同様にして、白色結晶として化合物2を19.20g得た。結果は表1にまとめた。
温度計を備えた3つ口反応器に、窒素気流中、2−ヒドラジノベンゾチアゾール5.00g(30.26mmol)、及びN,N−ジメチルホルムアミド40mlを加え、均一な溶液とした。この溶液に、炭酸カリウム20.91g(151.30mmol)、及び、1−ヨードヘキサン7.71g(36.35mmol)を加え、全容を25℃で2時間撹拌した。反応終了後、反応液に蒸留水50gを加え、水層を除去した。有機層をロータリーエバポレーターにて濃縮した後、黄色固体を得た。この固体をシリカゲルクロマトグラフィー(n−ヘキサン:酢酸エチル=75:25(体積比、以下にて同じ))により精製し、白色結晶として化合物1を5.25g得た。結果は表1にまとめた。
比較例1において、炭酸カリウム20.91g(151.30mmol)を炭酸セシウム19.72g(60.52mmol)に、1−ヨードヘキサン7.71g(36.35mmol)を1−ヨードドデカン10.77g(36.35mmol)に変更した以外は、比較例1と同様にして反応を実施した。反応終了後、反応液に蒸留水50gを加え、水層を除去した。有機層をロータリーエバポレーターにて濃縮した後、黄色固体を得た。この固体をシリカゲルクロマトグラフィー(n−ヘキサン:酢酸エチル=75:25)により精製し、白色結晶として化合物3を4.87g得た。結果は表1にまとめた。
比較例1において、炭酸カリウム20.91g(151.30mmol)を水酸化カリウム2.55g(45.45mmol)に、1−ヨードヘキサン7.71g(36.35mmol)を2−ブロモヘキサン6.00g(36.35mmol)に変更した以外は、比較例1と同様にして反応を実施した。反応終了後、反応液に蒸留水50gを加え、水層を除去した。有機層をロータリーエバポレーターにて濃縮した後、黄色固体を得た。この固体をシリカゲルクロマトグラフィー(n−ヘキサン:酢酸エチル=93:7)により精製し、白色結晶として化合物4を4.03g得た。結果は表1にまとめた。
比較例1において、炭酸カリウム20.91g(151.30mmol)を炭酸セシウム19.72g(60.52mmol)に、1−ヨードヘキサン7.71g(36.35mmol)をブチル2−クロロエチルエーテル4.97g(36.35mmol)に変更した以外は、比較例1と同様にして反応を実施した。反応終了後、反応液に蒸留水50gを加え、水層を除去した。有機層をロータリーエバポレーターにて濃縮した後、黄色固体を得た。この固体をシリカゲルクロマトグラフィー(n−ヘキサン:酢酸エチル=75:25)により精製し、白色結晶として化合物6を4.26g得た。結果は表1にまとめた。
比較例1において、1−ヨードヘキサン7.71g(36.35mmol)を5−ブロモバレロニトリル5.89g(36.35mmol)に変更した以外は、比較例1と同様にして反応を実施した。反応終了後、反応液に蒸留水50gを加え、水層を除去した。有機層をロータリーエバポレーターにて濃縮した後、黄色固体を得た。この固体をシリカゲルクロマトグラフィー(n−ヘキサン:酢酸エチル=60:40)により精製し、白色結晶として化合物7を3.41g得た。結果は表1にまとめた。
なお、表1中、*は、ハロゲン原子及び窒素原子との結合手である。
一方、非プロトン性極性溶媒と芳香族炭化水素溶媒の混合溶媒を用いない場合は、塩基としてアルカリ金属水酸化物を用いても(比較例3)、反応選択性が低く、カラム精製を行った後においても、製品純度は実施例と比して低く、目的物の単離収率が低いものとなっている。
Claims (12)
- 非プロトン性極性溶媒と芳香族炭化水素溶媒からなる混合溶媒中、下記式(I)
RXは、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜6のアルキル基、シアノ基、ニトロ基、炭素数1〜6のフルオロアルキル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、炭素数1〜6のアルキルチオ基、モノ置換アミノ基、ジ置換アミノ基、又は、−C(=O)−O−R3を表す。ここで、R3は、水素原子、又は置換基を有していてもよい炭素数1〜10のアルキル基を表す。複数のRX同士は、すべて同一であっても、相異なっていてもよく、環を構成する任意のC−RXは窒素原子に置き換えられていてもよい。)で表されるヒドラジノ化合物を、該ヒドラジノ化合物に対し、1.0〜3.0当量の、アルカリ金属水酸化物、アルカリ土類金属水酸化物及びアルカリ金属アルコキシドからなる群から選択される塩基の存在下、式(III):R−Hal(Halは塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子を表し、Rは置換基を有していてもよい炭素数1〜12の有機基を表す。)
で示される化合物と反応させることを特徴とする、下記式(II)
で示される1,1−ジ置換ヒドラジン化合物の製造方法。 - 反応終了後、反応液にプロトン性溶媒を添加して、1,1−ジ置換ヒドラジン化合物を結晶化させる工程を有する請求項1に記載の製造方法。
- 前記プロトン性溶媒が水である、請求項2に記載の製造方法。
- 前記式(I)で表される化合物が、式(I)中、Rxが水素原子の化合物である、請求項1〜3のいずれかに記載の製造方法。
- 前記式(I)で表される化合物が、式(I)中、Xが硫黄原子の化合物である、請求項1〜4のいずれかに記載の製造方法。
- 前記式:R−Halで表される化合物が、式(III)中、Rが、置換基を有していてもよい炭素数1〜12のアルキル基の化合物である、請求項1〜5のいずれかに記載の製造方法。
- 前記塩基が、アルカリ金属水酸化物又はアルカリ金属アルコキシドである請求項1〜6のいずれかに記載の製造方法。
- 前記塩基が、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム又はナトリウムメトキシドである請求項1〜7のいずれかに記載の製造方法。
- 前記塩基を、前記ヒドラジノ化合物に対し、1.0〜2.0当量用いる請求項1〜8のいずれかに記載の製造方法。
- 前記非プロトン性極性溶媒が、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、アセトニトリル、1、3−ジメチル−2−イミダゾリジノン及びジメチルスルホキシドからなる群から選ばれる少なくとも一種である、請求項1〜9のいずれかに記載の製造方法。
- 前記芳香族炭化水素溶媒が、トルエン、キシレン又はメシチレンからなる群から選ばれる少なくとも一種である、請求項1〜10のいずれかに記載の製造方法。
- 前記非プロトン性極性溶媒と芳香族炭化水素溶媒からなる混合溶媒が、非プロトン性極性溶媒と芳香族炭化水素溶媒を、容積比で、(非プロトン性極性溶媒):(芳香族炭化水素溶媒)=1:3〜3:1の割合で含有するものである、請求項1〜11のいずれかに記載の製造方法。
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