JP2797559B2 - ニトロン化合物およびその製造法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は、不対電子を持つ物質、具体的には有機ある
いは無機ラジカル、活性酸素等のトラップ剤、いわゆる
スピントラップ剤として有用なニトロン化合物およびそ
の製造法に関する。

＜従来の技術＞ スピントラッピング法とは、反応系中に存在する短命
ラジカル種を中性分子の不飽和結合に付加させて安定ラ
ジカル種を生成させ、それを電子スピン共鳴（ESR）装
置を用いて観測し、そのスペクトルからトラップされた
短命ラジカル種の構造を決定する手法である。

現在、この手法に用いられているスピントラップ剤と
しては、ニトロソ化合物とニトロン化合物があるが、特
に酸素ラジカルあるいは活性酸素の検出においては、ス
ピントラップ剤との付加体の安定性の点からニトロン化
合物が好ましく用いられている。このようなニトロン化
合物において、現在、主に用いられている化合物として
は、5,5−ジメチル−１−ピロリン−Ｎ−オキシド、フ
ェニル−ｔ−ブチルニトロンおよびα−（４−ピリジル
−１−オキシド）−Ｎ−ｔ−ブチルニトロン等があげら
れる。

また、Can.J.Chem.,60,1532（1982）には、メチル−
ｎ−（2,3,5,6−テトラメチル）フェニルニトロンがス
ピントラップ剤として有用であることが記載されてい
る。

＜発明が解決しようとする課題＞ スピントラップ剤に求められる条件としては、反応系
中に存在する短命ラジカル種の捕捉速度が速いこと、短
命ラジカル種を捕捉した生成物が安定であること、電子
スピン共鳴（ESR）により得られるスペクトルが単純で
あること等があるが、通常、単一のスピントラック剤で
上記の条件を一度に満足させることはできず、数種のス
ピントラップ剤を用いて短命ラジカル種の構造決定を行
っている。しかしながら、現在、用いられているスピン
トラップ剤だけでは不十分な経過しか得られないことも
多くあり、新規なスピントラップ剤の開発が求められて
いた。

＜課題を解決するための手段＞ 本発明者らは、スピントラップ剤として有用な新規な
化合物の開発につき鋭意検討の結果、本発明に至った。

すなわち、本発明は、一般式（Ｉ） 〔式中、Ｒは炭素数２〜20のアルキル基を示す。〕 で示されるニトロン化合物およびその製造法に関する。

上記一般式（Ｉ）で示されるニトロン化合物は、一般
式（II） （式中、Ｒは前記と同じ意味を示す。） で示されるニトロソ化合物とジアゾエタンを反応させる
ことにより製造することができる。

この反応は、通常、溶媒中で行われる。かかる溶媒と
しては、エーテル、テトラヒドロフランまたはジオキサ
ン等のエーテル類、ペンタン、ヘキサンまたはヘプタン
等の脂肪族炭化水素類、ベンゼンまたはトルエン等の芳
香族炭化水素類等の反応に不活性な溶媒の単一または混
合物が例示される。

反応に用いられるじジアゾエタンは、Ｎ−エチル−Ｎ
−ニトロソエチルウレタン、N,N′−ジエチル−N,N′−
ジニトロソオキサミド、１−エチル−１−ニトロソ−３
−ニトログアニジンまたは２−（Ｎ−エチル−Ｎ−ニト
ロソ）アミノ−２−メチルプロピルメチルケトン等のジ
アゾエタン発生試薬をエーテル等の溶媒中で、水酸化カ
リウムまたは水酸化ナトリウム等の塩基性物質を用いて
分解することにより得ることができる。反応において
は、上記のようにして得られたジアゾエタン溶液をその
まま用いてもよいし、ジアゾエタン溶液を溶媒と共に蒸
溜して、精製ジアゾエタン溶液を得、これを用いてもよ
い。

ジアゾエタンの使用量はニトロソ化合物（II）に対し
て１当量以上必要であり、上限は特に制限されないが、
通常、３当量である。

反応温度は通常、−50〜80℃、より好ましくは−20〜
50℃の範囲である。

反応時間は特に制限されないが、通常、30分〜３時間
の範囲である。

反応終了後は、酢酸水溶液を加えることにより過剰の
ジアゾエタンを分解し、その後、通常の後処理、例え
ば、水洗、濃縮により、粗生成物を得、さらにカラムク
ロマトグラフィーまたは再結晶等の操作により精製し、
目的とするニトロン化合物（Ｉ）を得ることができる。

原料であるニトロソ化合物（II）は、例えば、下記の
反応式に示した様な方法により製造することができる。

（上記の反応式中、Ｒは炭素数２〜20のアルキル基を示
し、ＸおよびＹはそれぞれヨウ素原子、臭素原子または
塩素原子を示す。） 以下、各工程を詳細に説明する。

まず、第一工程はグリニャールカップリング反応であ
り、ハロゲン化テトラメチルベンゼン（III）とマグネ
シウムとの反応により得られるグリニャール試薬とハロ
ゲン化アルキルとを触媒の存在下、反応させることによ
りアルキルベンゼン類（IV）を得る工程である。

この反応は、通常、溶媒中で行われ、かかる溶媒とし
ては、エーテルまたはテトラヒドロフラン等のエーテル
類の単一または混合物が例示される。

一段目のハロゲン化テトラメチルベンゼン（III）と
マグネシウムからのグリニャール試薬の調整は一般的な
グリニャール試薬の調整法が適用される。

二段目のグリニャール試薬とハロゲン化アルキル（Ｒ
−Ｙ）との反応では触媒が必要であり、かかる触媒とし
ては、テトラクロロ銅（II）ジリチウム等の銅触媒、塩
化鉄（III）等の鉄触媒、硝酸銀と臭化エチルマグネシ
ウムより調整される可溶化銀等の銀触媒が例示される。
かかる触媒の使用量としてはハロゲン化テトラメチルベ
ンゼン（III）に対して0.1〜20モル％、より好ましくは
0.2〜10モル％の範囲である。

また、ハロゲン化アルキル（Ｒ−Ｙ）の使用量は、ハ
ロゲン化テトラメチルベンゼン（III）に対して１当量
以上必要であり、上限は特に制限されないが通常は２当
量である。

反応温度は−80〜80℃、より好ましくは−50〜50℃の
範囲である。

反応時間は特に制限されない。

反応終了後、通常の後処理、例えば水洗、抽出、濃縮
および再結晶等の操作を加えることにより、目的とする
アルキルベンゼン類（IV）を収率良く得ることができ
る。

第二工程は、アルキルベンゼン類（IV）と酢酸水銀と
を反応させアリール水銀化合物（Ｖ）を得る工程である
が、この反応は、J.Am.Chem.Soc.,57,2370（1935）に記
載の方法に準拠して行うことができる。

反応は、通常、アルコール性溶媒中で行われる。かか
る溶媒としては具体的にはメタノールまたはエタノール
等が例示される。

酢酸水銀の使用量は、通常、アルキルベンゼン類（I
V）に対して１〜1.5当量の範囲であり、この酢酸水銀の
加水分解を防ぐために適当量の酢酸を加えて、反応を行
うことが有効である。

反応温度は、通常、溶媒が還流する温度である。反応
時間は特に制限されず、原料のアルキルベンゼン類（I
V）の消失をもって決定されるが、通常、３〜７日間を
必要とする。

反応終了後、反応混合物を室温まで冷却し、析出した
結晶を濾過、洗浄することにより、収率良くアリール水
銀化合物（Ｖ）を得ることができる。このものは、さら
に再結晶等の操作により精製することも可能である。

第３工程は、上で得たアリール水銀化合物（Ｖ）を塩
酸の存在下、塩化ニトロシルと反応させてニトロソ化合
物（II）を得る工程であるが、この反応は、J.Am.Chem.
Soc.,57,2460（1935）に記載の方法に準拠して行うこと
ができる。

反応は通常、溶媒中で行われ、かかる溶媒としては、
クロロホルム、ジクロルメタン等のハロゲン化炭化水
素、ベンゼン、トルエン等の芳香族炭化水素、メタノー
ル、エタノール等のアルコール類、酢酸等の有機酸類の
単一もしくは混合物が例示される。

塩化ニトロシルの使用量は原料のアリール水銀化合物
（Ｖ）に対して、通常１〜２当量の範囲である。また、
塩化ニトロシルに変えて、亜硝酸エチル等の亜硝酸エス
テル類を使用し、亜硝酸エステル類と塩酸の反応により
系中で塩化ニトロシルを生成させ、反応を行うこともで
きる。

反応温度は、通常−50〜50℃、より好ましくは−20〜
30℃の範囲である。

反応時間は特に制限されないが、通常、15〜120分の
範囲である。

反応終了後、水洗により水銀塩を溶解除去し、さらに
析出している結晶を濾過、水洗することにより、目的と
するニトロソ化合物（II）を収率良く得ることができ
る。このものは、必要に応じて再結晶等の操作により、
さらに精製することもできる。

＜発明の効果＞ 本発明によればスピントラップ剤として有用な新規な
ニトロン化合物（Ｉ）を収率良く得ることができる。

＜実施例＞ 以下、実施例により本発明を説明する。

製造例 Ｍ−１ 温度計、滴下ロートおよび撹拌装置を装置した四つ口
フラスコにマグネシウム片2.43g（0.1モル）および無水
テトラヒドロフラン40mlを仕込み、これに１−ブロモ−
2,3,5,6−テトラメチルベンゼン2.13g（10ミリモル）の
無水テトラヒドロフラン5ml溶液およびヨウ素10mgを加
えて、60℃まで加熱したところ還流が始まった。この混
合物におだやかに還流が続くように１−ブロモ−2,3,5,
6−テトラメチルベンゼン19.2g（90ミリモル）の無水テ
トラヒドロフラン45ml溶液を滴下した。

滴下終了後、還流下、１時間撹拌した後、０〜５℃ま
で冷却した。

この溶液に、１−ブロモオクタデカン35.0g（105ミリ
モル）を無水テトラヒドロフラン100mlに溶解した溶液
を加え、さらに0.1Mテトラクロロ銅（II）ジリチウム−
テトラヒドロフラン溶液20mlを加え、０〜５℃で５時間
撹拌し、さらに室温まで昇温して10時間撹拌した。

反応終了後、反応混合物を０〜５℃に冷却し、1N塩酸
水100mlを加え30分間撹拌し、その後、トルエン300mlを
加えて抽出した。得られた有機層を、水、５％重曹水、
飽和食塩水の順に洗浄し、さらに無水硫酸マグネシウム
で乾燥の後、減圧濃縮した。得られた残渣を酢酸エチル
から再結晶して１−オクタデシル−2,3,5,6−テトラメ
チルベンゼン（IV−１）25.9g（収率67％）を無色針状
結晶として得た。融点76−77℃。

上で得た（IV−１）19.3g（50ミリモル）、エタノー
ル200mlおよび氷酢酸3.0gを四つ口フラスコに仕込み、
５日間、加熱還流した。

反応終了後、反応混合物を室温まで冷却し、析出した
結晶を濾別し、エタノール50mlで洗浄した。得られた結
晶をクロロホルムから再結晶し、酢酸（４−オクタデシ
ル−2,3,5,6−テトラメチルフェニル）水銀（Ｖ−１）3
1.6g（収率98％）を得た。融点128〜130℃。

上で得た（Ｖ−１）19.4g（40ミリモル）、クロロホ
ルム200mlおよび15％亜硝酸エチル−エタノール溶液30.
3gを四つ口フラスコに仕込み、０〜５℃に冷却した。こ
の混合物に濃塩酸20mlと氷酢酸30mlの混液を加え、同温
で１時間撹拌した。

反応終了後、水200mlを加え30分間撹拌した後、生じ
た沈澱を濾別、水洗した。得られた沈澱をクロロホルム
より再結晶して、１−ニトロソ−４−オクタデシル−2,
3,5,6−テトラメチルベンゼン（II−１）7.0（収率42
％）を得た。融点127〜128℃（分解）。

製造例 Ｍ−２およびＭ−３ 製造例Ｍ−１で原料として用いた１−ブロモオクタデ
カンに代えて表−１に記載のハロゲン化アルキルを用い
る以外は製造例Ｍ−１と同様にして反応および後処理を
行いニトロソ化合物（II）を得た。結果を表−１に示
す。

製造例１ 40％水酸化カリウム水溶液10mlおよびエーテル100ml
を三角フラスコに仕込み、撹拌子により撹拌しながら０
〜５℃に冷却した。これに１−エチル−１−ニトロソ−
３−ニトログアニジン3.2g（20ミリモル）を少量ずつ加
え、加え終わった後、生じた沈澱を濾別した。得られた
濾液を分液ロートに移し、水洗した後、粒状水酸化カリ
ウムで乾燥し、ジアゾエタン−エーテル溶液を得た。

次に製造例Ｍ−１で得た（II−１）4.2g（10ミリモ
ル）およびトルエン100mlを四つ口フラスコに仕込み、
０〜５℃に冷却した。この混合物に上で得たジアゾエタ
ン−エーテル溶液を加え、０〜５℃で１時間、次いで室
温まで昇温して１時間撹拌した。

反応終了後、反応混合物に20％酢酸水を窒素の発生が
停止するまで加えて、過剰のジアゾエタンを分解した
後、分液した。得られた有機層を水、５％重曹水、飽和
食塩水の順に洗浄し、さらに無水硫酸マグネシウムで乾
燥した後、減圧濃縮した。得られた残渣をシリカゲルカ
ラムクロマトグラフィー（溶出液：酢酸エチル）に供
し、メチル−Ｎ−（４−オクタデシル−2,3,5,6−テト
ラメチル）フェニルニトロン（Ｉ−１）1.9g（収率43
％）を得た。融点95〜96℃。

製造例２および３ 製造例１で原料として用いた（II−１）に変えて製造
例Ｍ−２またはＭ−３で製造した（II−２）または（II
−３）を原料とする以外は製造例１と同様にして反応お
よび後処理を行いニトロン化合物（Ｉ）を得た。結果を
表−２に示す。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) C07C 207/02,291/04 ＣＡ（ＳＴＮ) ＲＥＧＩＳＴＲＹ（ＳＴＮ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】一般式 （式中、Ｒは炭素数２〜20のアルキル基を示す。） で示されるニトロソ化合物。