JP2829744B2 - ピペリジンカルボン酸類の製造方法 - Google Patents

ピペリジンカルボン酸類の製造方法

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【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、一般式 (式中、Xは−COOH、−CONH2および−COOR′から選ば
れる1種の基を表し、Rは水素または低級アルキル基を
表し、R′は低級アルキル基を表す) で示されるピリジンカルボン酸類の製造方法に関するも
のである。
ピペリジンカルボン酸類は、医薬や農薬の合成中間体
として広く利用されている有用な化合物である。
従来の技術 ピリジン核の水素化方法に関しては、既に多くの方法
が知られている。例えば、ラネーニッケル触媒を使用す
る方法(M.Freifelder,J.Org.Chem.28,1135,(196
3))、白金触媒を使用する方法(P.Aeberli,J.Med.Che
m.,12,51,(1969))、パラジウム触媒を使用する方法
(G.N.Walker,J.Org.Chem.27,1929,(1962))そして酸
化ルテニウム触媒を使用する方法(M.Freifelder,J.Or
g.Chem.,26,3805(1961))などがある。
発明が解決しようとする課題 しかしながら、ピリジンカルボン酸類の核水素化反応
に従来知られているこれらの方法を適用した場合、化合
物の分解による副生物の混入と目的物の収率低下ならび
に生成物の着色が見られ、経済的な工業的実施方法とし
ては満足できるものでない。本発明は、ピリジンカルボ
ン酸類を還元しピペリジンカルボン酸類を製造するに際
し、副生物の生成を抑制し、目的物の収率を向上させ、
かつ着色の無い目的物を得る新規な方法を提供するもの
である。
課題を解決するための手段及び作用 すなわち本発明は、一般式 (式中、Xは−COOH、−CONH2および−COOR′から選ば
れる1種の基を表し、Rは水素または低級アルキル基を
表し、R′は低級アルキル基を表す) で示されるピリジンカルボン酸類を溶媒中、活性化した
ルテニウム炭素触媒と水素の存在下に還元することを特
徴とする一般式 (式中、XおよびRは前記に同じ) で示されるピペリジンカルボン酸類の製造方法である。
本発明で製造されるピペリジンカルボン酸類として
は、ピペリジンカルボン酸、ピペリジンカルボン酸アミ
ド、ピペリジンカルボン酸エステルがある。エステル
は、炭素数1ないし3の低級アルキルエステルから選ば
れる1種である。更に具体的に例示すれば、ピペコリン
酸、ニペコチン酸、イソニペコチン酸、ピペコリン酸ア
ミド、ニペコチン酸アミド、イソニペコチン酸アミド、
ピペコリン酸メチル、ニペコチン酸メチル、イソニペコ
チン酸メチル、ピペコリン酸エチル、ニペコチン酸エチ
ル、イソニペコチン酸エチル ピペコリン酸イソプロピ
ル、ニペコチン酸イソプロピル、イソニペコチン酸イソ
プロピルおよびこれらのアルキル置換体が挙げられる。
本発明で使用される「活性化したルテニウム炭素触媒
とは、通常市販されているルテニウム炭素触媒を還元反
応に入る前に水素存在下に加熱処理するか、ソジウムボ
ロハイドライドなどの金属水素化物の水溶液で処理し、
低温でも触媒活性が発現する状態のものをいう。ルテニ
ウムは酸化され易い金属であり、ルテニウム炭素触媒の
表面も酸化されているものと推定される。一般の水素化
反応に使用される時は、系内で金属ルテニウムに還元さ
れ触媒活性を発現するものと見られ、活性が発現するま
でに導入時間を要するのが普通である。本発明者等はピ
リジンカルボン酸類の水素化反応においては、ルテニウ
ム炭素触媒の活性が発現するまでの間に生じる副反応
が、良好な結果を得ることができない原因であることを
見いだし、本発明を完成するに至った。
活性化したルテニウム炭素触媒を得る最も簡便な方法
は、ルテニウム触媒を溶媒中に懸濁させ、水素雰囲気下
に120℃ないし180℃に30分〜1時間程度加熱処理する方
法である。この時使用される溶媒は、ピリジンカルボン
酸類を還元する時に使用できる溶媒であればいずれも使
用できるが、最も好ましいのは水である。水素雰囲気
は、常圧ないし加圧状態の水素ガス存在下のいずれでも
利用できる。この活性化処理操作は、別の反応釜で行っ
ても良いが、ピリジンカルボン酸を水素還元するのに使
用するオートクレーブ中で還元反応実施の直前に行うの
が便利である。
本発明によりピリジンカルボン酸類を還元するには、
活性化したルテニウム炭素触媒を被還元物に対して1〜
10%使用するのが良い。ルテニウム担持量は1〜10%の
ものが好ましく使用される。ピリジンカルボン酸類の還
元の際に使用される溶媒としては、水、メタノール、エ
タノール、イソプロピルアルコール、ジオキサン、テト
ラヒドロフラン、酢酸、酢酸エステルなどが使用できる
が、特に好ましくは水溶媒が使用される。水素還元の条
件としては、水素圧力10kg/cm2以上、反応温度50〜150
℃で行うのが良い。ピリジンカルボン酸類の還元反応に
おいては副反応が発生し易いので、なるべく温和な条件
を選択するのが好ましい。これらの還元に関する条件
は、被還元物の種類により適宜好適な条件が選択され
る。
本発明の一実施態様を述べれば、まずオートクレーブ
に所定量のルテニウム炭素触媒と溶媒の一部を仕込み、
系内を水素置換したのち加熱撹拌し触媒の活性化処理を
する。活性化終了後冷却して水素を放出し、それに被還
元物と残りの溶媒を仕込み、再び水素加圧にして加熱撹
拌して還元反応を実施する。還元終了後触媒を濾過し、
溶媒の除去ないし必要に応じて蒸留または再結晶の操作
などを行って目的のピリジンカルボン酸類を得ることが
できる。
以下、実施例により本発明を更に詳細に説明するが、
本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
実施例 実施例 1 5%担持ルテニウム炭素触媒0.75gと水45gを200mlオ
ートクレーブに仕込み、水素置換後水素圧30kg/cm2まで
加圧し、温度を徐々に上げて160℃で1時間撹拌を続け
た。冷却後オートクレーブを開け、ピコリン酸30gを加
えて再び水素圧力50kg/cm2まで水素を導入し、反応温度
80℃で還元反応を実施した。水素吸収は約30分間で終了
し、その後30分熟成を続けて反応を終了した。冷却後内
容物を取りだし、触媒を濾過したところ反応液は薄くピ
ンク色に着色していた。この反応液を濃縮後イソプロピ
ルアルコールを加えて再結晶を行ったところ、純度99%
のピペコリン酸が44g(収率92%)得られた。
実施例 2 5%ルテニウム炭素触媒1.2gと水45gをオートクレー
ブに入れ、実施例1と同様の操作で160℃で30分間処理
した。冷却後、イソニペコチン酸アミド12.2gを加えて
再び圧力50kg/cm2まで水素を圧入し、反応温度70℃で還
元反応を行った。水素吸収は30分で終了し、その後30分
熟成を行った。触媒濾過後の濾液は無色透明であった。
これを液体クロマトグラフィーで分析した結果、目的物
のイソニペコチン酸アミドが98.0%、副生物のイソニペ
コチン酸が1.9%生成していた。
実施例 3 5%ルテニウム炭素触媒0.6gを実施例1と同様にして
活性化処理を行った。次にイソニコチン酸30gを仕込ん
で再び水素圧50kg/cm2まで水素を入れ、反応温度135℃
で還元を行った。水素吸収は2時間で終了し、その後30
分間熟成を続けた。触媒濾過後の濾液は無色透明であっ
た。これを液体クロマトグラフィーで分析した結果、イ
ソニペコチン酸が収率99%で生成していることが判っ
た。
実施例 4 5%ルテニウム炭素触媒0.75gを10%エタノール水混
合溶媒の中で、水素圧力50kg/cm2、160℃の条件で1時
間活性化処理を行った。その後、イソニコチン酸エチル
エステル15gを仕込み、水素圧50kg/cm2、110℃の還元条
件で1時間還元反応を行った。反応液は若干の黄色を帯
びていた。ガスクロマトグラフィーによる分析の結果、
収率99.4%で目的物のイソニペコチン酸エチルが生成し
ていた。
比較例 1 ピコリン酸30g、水45g、5%ルテニウム炭素触媒0.75
gを200mlオートクレーブに仕込み、水素圧50kg/cm2、10
0℃の条件で還元反応を実施したところ、還元終了まで
に6時間を要した。触媒濾過後の反応液は赤褐色であっ
た。これを実施例1と同様にしたイソプロピルアルコー
ルから再結晶により精製した。純度98%の淡褐色結晶の
ピペコリン酸27g(収率85%)が得られた。
比較例 2 イソニコチン酸アミド12.2g、5%ルテニウム炭素触
媒0.6gおよび水45gをオートクレーブに入れ、水素圧力5
0kg/cm2、反応温度90℃で水素化反応を行った。反応終
了に4時間を要した。反応液は赤褐色に着色しており、
液体クロマトグラフィーによる分析の結果、イソニペコ
チン酸アミド20.2%、イソニペコチン酸0.78%、その他
の構造不明の化合物78.5%の組成であることがわかっ
た。
発明の効果 本発明の実施例と比較例を対比すれば明らかなよう
に、本発明の方法はピリジンカルボン酸類の水素還元反
応において極めて優れた方法であり、ピペリジンカルボ
ン酸類製造の工業的かつ経済的実施を可能にするもので
ある。
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C07D 211/90 CA(STN)

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】一般式 (式中、Xは−COOH、−CONH2および−COOR′から選ば
    れる1種の基を表し、Rは水素または低級アルキル基を
    表し、R′は低級アルキル基を表す) で示されるピリジンカルボン酸類を溶媒中、活性化した
    ルテニウム炭素触媒と水素の存在下に還元することを特
    徴とする一般式 (式中、XおよびRは前記に同じ) で示されるピペリジンカルボン酸類の製造方法。
  2. 【請求項2】ルテニウム炭素触媒の活性化処理が、水素
    雰囲気下溶媒中で120〜180℃に加熱処理して行われる特
    許請求の範囲第1項の製造方法。
  3. 【請求項3】還元反応が、水素圧力10kg/cm2以上かつ反
    応温度50〜150℃の範囲内で行われることを特徴とする
    特許請求の範囲第1項の製造方法。
  4. 【請求項4】還元反応の溶媒が、水である特許請求の範
    囲第1項の製造方法。
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