JP2906686B2 - ジ−t−ブチルジカーボネートの製造法 - Google Patents

ジ−t−ブチルジカーボネートの製造法

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JP2906686B2 JP3023494A JP2349491A JP2906686B2 JP 2906686 B2 JP2906686 B2 JP 2906686B2 JP 3023494 A JP3023494 A JP 3023494A JP 2349491 A JP2349491 A JP 2349491A JP 2906686 B2 JP2906686 B2 JP 2906686B2
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  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、アミノ基の保護化剤と
して有用なジ−t−ブチルカーボネート(以下、DIB
OCと略す。DIBOCは、アイバイツ株式会社の登録
商標です。)の新規な製造法に関する。
【0002】
【従来の技術】DIBOCは、各種のアミノ基をt−ブ
トキシカルボニル化(以下、BOC化と略す。)して保
護するためのアミノ基保護化剤として有用であることが
知られている。DIBOCを用いるBOC化は、反応性
が良好であり、また、副生物のほとんどがt−ブチルア
ルコールと炭酸ガスであるため、反応の後処理が容易で
あることなどの利点を有している。
【0003】このDIBOCの製造法としては、大きく
分けて3つの方法が知られている。
【0004】第1の方法は、Org.Synth.,
,45(1975)に記載の方法であり、カリウム
t−ブトキシドをテトラヒドロフラン中で炭酸ガスと反
応させ、次いで、得られた炭酸t−ブチルカリウムをホ
スゲンと反応させてジ−t−ブチルトリカーボネートを
得、これを単離精製の後、1,4−ジアザビシクロ
[2,2,2]オクタン等の第3級アミンを触媒とし
て、脱炭酸することにより、目的とするDIBOCを製
造する方法である。また、この方法に関しては、中間体
であるジ−t−ブチルトリカーボネートの単離精製を行
わない改良法も提案されている(特開昭63−5135
8号公報)。
【0005】第2の方法は、特開平1−186847号
公報に記載の方法であり、前記第1の方法で用いるホス
ゲンに代えて、塩化チオニルを用いることが提案されて
いる。
【0006】第3の方法は、Zh.Org.Khi
m.,15(1),106(1975)に記載の方法で
あり、ナトリウム t−ブトキシドをトルエン等の芳香
族炭化水素中で炭酸ガスと反応させ、次いで、得られた
炭酸t−ブチルナトリウムの一部をトルエン等の芳香族
炭化水素とN,N’−ジメチルホルムアミドの混合溶媒
中で少なくとも1つのニトロ基で置換された安息香酸ク
ロリドまたはトリクロロ酢酸クロリドと反応させて、反
応系中に活性な混合酸無水物を発生させ、さらにこの混
合酸無水物と過剰の炭酸t−ブチルナトリウムとを反応
させることにより、DIBOCを製造する方法である。
また、類似の方法として、上記の方法で酸クロリドを用
いるのに代えて、チェコスロバキア国特許CS2478
45号およびCS247846号では、塩化ベンゼンス
ルホニルまたは、塩化p−トルエンスルホニルを用いる
方法が報告されており、さらに、この方法の改良法がチ
ェコスロバキア国特許CS257157号およびCS2
60076号で報告されている。
【0007】しかしながら、DIBOCを工業的に製造
しようとする場合、第1の方法では、毒性の強いホスゲ
ンを使用する必要があり、また、第2の方法では、ホス
ゲンを使用する問題は解決されたが、DIBOCの収率
が不十分であり、必ずしも満足し得るものではない。一
方、第3の方法は、初期の報告では、反応に15〜20
時間の長時間を必要とし、必ずしも満足し得るものでは
なかったものの、その後の改良で反応時間の短縮が図ら
れている。
【0008】しかし、上記のいずれの方法においてもD
IBOCの反応混合物からの取り出しは、DIBOCが
熱的に不安定(J.Org.Chem.,43,241
0(1978)参照)であるため、工業的には必ずしも
容易ではない高真空下での蒸留を行う必要があり、さら
なる製造法の改良が求められていた。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
の種々の問題点を解決する新規なDIBOCの製造法を
提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、炭酸
t−ブチルカリウムを塩化メタンスルホニルと反応させ
ることによりDIBOCを得る製造法に関する。
【0011】本発明の原料となる炭酸t−ブチルカリウ
ムは、通常、カリウム t−ブトキシドを炭酸ガスと反
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、有機溶媒に懸濁または溶解したカリウム t
−ブトキシドに−50〜70℃、好ましくは、−40〜
40℃の温度で、カリウム t−ブトキシドに対して、
0.5〜10モル倍、好ましくは1〜3モル倍の炭酸ガ
スを吹き込むことにより行われる。この反応で用いるこ
とのできる溶媒としては、ベンゼン、トルエン、キシレ
ン等の芳香族炭化水素類、ペンタン、ヘキサン、ヘプタ
ン、オクタン、デカン、シクロヘキサン等の脂肪族炭化
水素類、テトラヒドロフラン、ジオキサン、ジエチルエ
ーテル、ジイソプロピルエーテル、ジブチルエーテル等
のエーテル類の単独もしくは混合物があげられるが、実
際には、続く塩化メタンスルホニルとの反応で良好な結
果を与える芳香族炭化水素類または脂肪族炭化水素類の
単独もしくは混合物を溶媒として用いることが好まし
く、この場合は、上記反応により得られた炭酸t−ブチ
ルカリウムを単離することなく、続く塩化メタンスルホ
ニルとの反応に供することができる。一方、芳香族炭化
水素または脂肪族炭化水素以外の溶媒を用いる際には、
上記反応により得られた炭酸t−ブチルカリウムを単離
してから、続く塩化メタンスルホニルとの反応に用いる
のが好ましい。
【0012】このようにして得られた炭酸t−ブチルカ
リウムを溶媒中、塩化メタンスルホニルと反応させるこ
とによってDIBOCを得ることができるが、ここで用
いられる好ましい溶媒としては、ベンゼン、トルエン、
キシレン等の芳香族炭化水素類、ペンタン、ヘキサン、
ヘプタン、オクタン、デカン、シクロヘキサン等の脂肪
族炭化水素類等の非極性溶媒の単独もしくは混合物があ
げられ、より好ましくは脂肪族炭化水素類があげられ
る。また、その使用量は特に制限されない。
【0013】本発明の方法において、芳香族もしくは脂
肪族炭化水素類にN,N’−ジメチルホルムアミド等の
非プロトン性極性溶媒またはt−ブチルアルコール等の
アルコール類を加えた混合溶媒中で反応を行うと収率の
低下を招き、好ましくない。
【0014】塩化メタンスルホニルの使用量は、通常、
原料の炭酸t−ブチルカリウムに対して、0.4〜0.
6モル倍、より好ましくは0.45〜0.55モル倍の
範囲である。この使用量が少なすぎてもまた多すぎても
目的とするDIBOCの収率低下を招く。
【0015】反応温度は、通常、−50〜50℃、より
好ましくは−40〜40℃の範囲である。この反応温度
が低すぎると非常に反応速度が遅くなり、また、高すぎ
ると原料、反応中間体の混合酸無水物あるいは生成物の
分解が起こり、好ましくない。
【0016】反応時間は、反応温度に影響され必ずしも
特定できないが、通常、0.5〜10時間の範囲であ
る。
【0017】本反応は、以上のように炭酸t−ブチルカ
リウムと塩化メタンスルホニルとの反応により行われる
が、この反応を行う際、収率の向上あるいは反応時間の
短縮を目的として、相関移動触媒および/または芳香族
アミンを添加することが場合によっては効果的である。
【0018】本反応で用いることができる相関移動触媒
として具体的には、第四級アンモニウム塩、ピリジニウ
ム塩等があげられ、さらに具体的には以下の化合物があ
げられる。
【0019】フッ化テトラメチルアンモニウム、塩化テ
トラメチルアンモニウム、臭化テトラメチルアンモニウ
ム、ヨウ化テトラメチルアンモニウム、過塩素酸テトラ
メチルアンモニウム、テトラフルオロホウ酸テトラメチ
ルアンモニウム、ヘキサフルオロリン酸テトラメチルア
ンモニウム、フッ化テトラエチルアンモニウム、塩化テ
トラエチルアンモニウム、臭化テトラエチルアンモニウ
ム、ヨウ化テトラエチルアンモニウム、過塩素酸テトラ
エチルアンモニウム、テトラフルオロホウ酸テトラメチ
ルアンモニウム、酢酸テトラエチルアンモニウム、p−
トルエンスルホン酸テトラエチルアンモニウム、塩化テ
トラ−n−プロピルアンモニウム、臭化テトラ−n−プ
ロピルアンモニウム、ヨウ化テトラ−n−プロピルアン
モニウム、過塩素酸テトラ−n−プロピルアンモニウ
ム、フッ化テトラ−n−ブチルアンモニウム、塩化テト
ラ−n−ブチルアンモニウム、臭化テトラ−n−ブチル
アンモニウム、ヨウ化テトラ−n−ブチルアンモニウ
ム、過塩素酸テトラ−n−ブチルアンモニウム、硫酸水
素テトラ−n−ブチルアンモニウム、臭化テトラ−n−
ペンチルアンモニウム、臭化テトラ−n−ヘキシルアン
モニウム、臭化テトラ−n−ヘプチルアンモニウム、臭
化テトラ−n−オクチルアンモニウム、塩化フェニルト
リメチルアンモニウム、臭化フェニルトリメチルアンモ
ニウム、ヨウ化フェニルトリメチルアンモニウム、塩化
フェニルトリエチルアンモニウム、塩化ベンジルトリメ
チルアンモニウム、臭化ベンジルトリメチルアンモニウ
ム、ヨウ化ベンジルトリメチルアンモニウム、塩化ベン
ジルトリエチルアンモニウム、臭化ベンジルトリエチル
アンモニウム、塩化ベンジルトリ−n−ブチルアンモニ
ウム、塩化ベンジルセチルジメチルアンモニウム、塩化
ベンジルジメチルステアリルアンモニウム、塩化セチル
トリメチルアンモニウム、臭化セチルトリメチルアンモ
ニウム、塩化ラウリルトリメチルアンモニウム、臭化ラ
ウリルトリメチルアンモニウム、塩化メチルトリ−n−
オクチルアンモニウム等の第四級アンモニウム塩、塩化
N−n−ブチルピリジニウム、臭化N−n−ブチルピリ
ジニウム、塩化N−n−ペンチルピリジニウム、臭化N
−n−ペンチルピリジニウム、塩化N−n−オクチルピ
リジニウム、臭化N−n−オクチルピリジニウム、塩化
N−セチルピリジニウム、臭化N−セチルピリジニウ
ム、塩化N−ラウリルピリジニウム、臭化N−ラウリル
ピリジニウム、塩化N−n−ブチル−2−ピコリニウ
ム、臭化N−n−ブチル−2−ピコリニウム、塩化N−
n−ペンチル−2−ピコリニウム、臭化N−n−ペンチ
ル−2−ピコリニウム、塩化N−n−オクチル−2−ピ
コリニウム、臭化N−n−オクチル−2−ピコリニウ
ム、塩化N−セチル−2−ピコリニウム、臭化N−セチ
ル−2−ピコリニウム、塩化N−ラウリル−2−ピコリ
ニウム、臭化N−ラウリル−2−ピコリニウム、塩化N
−n−ブチル−3−ピコリニウム、臭化N−n−ブチル
−3−ピコリニウム、塩化N−n−ペンチル−3−ピコ
リニウム、臭化N−n−ペンチル−3−ピコリニウム、
塩化N−n−オクチル−3−ピコリニウム、臭化N−n
−オクチル−3−ピコリニウム、塩化N−セチル−3−
ピコリニウム、臭化N−セチル−3−ピコリニウム、塩
化N−ラウリル−3−ピコリニウム、臭化N−ラウリル
−3−ピコリニウム、塩化N−n−ブチル−4−ピコリ
ニウム、臭化N−n−ブチル−4−ピコリニウム、塩化
N−n−ペンチル−4−ピコリニウム、臭化N−n−ペ
ンチル−4−ピコリニウム、塩化N−n−オクチル−4
−ピコリニウム、臭化N−n−オクチル−4−ピコリニ
ウム、塩化N−セチル−4−ピコリニウム、臭化N−セ
チル−4−ピコリニウム、塩化N−ラウリル−4−ピコ
リニウム、臭化N−ラウリル−4−ピコリニウム等のピ
リジニウム塩等。
【0020】本反応では、以上のような第四級アンモニ
ウム塩およびピリジニウム塩の単独あるいは混合物を用
いるのが好ましく、中でもN−アルキルピリジニウム塩
がより好ましく用いられる。
【0021】相間移動触媒の使用量は特に制限されない
が、あまり多すぎる場合には効果が頭打ちとなり不経済
であるので、通常、原料の炭酸t−ブチルカリウムに対
して、200モル%以下で用いることが好ましい。
【0022】また、本反応で用いることができる芳香族
アミンとして具体的には、ピリジン、2−ピコリン、3
−ピコリン、4−ピコリン、ルチジン、コリジン等があ
げられ、これらの使用量は特に制限されないが、あまり
多すぎる場合には効果が頭打ちとなり不経済であるの
で、通常、原料の炭酸t−ブチルカリウムに対して、2
00モル%以下で用いることが好ましい。
【0023】反応混合物中からの目的とするDIBOC
の取り出しは、反応混合物を水洗した後、得られた有機
層から溶媒を留去することにより行うことができる。こ
の溶媒留去の際、あまり高温で行うとDIBOCの熱分
解が起きるので、通常、50℃以下で減圧濃縮を行う。
本発明の方法により得られるDIBOCは、以上の操作
を行うだけで十分に高純度であり、もはや公知の方法の
ように高真空下での蒸留による精製を行う必要はない。
【0024】
【発明の効果】本発明の方法によれば、カリウム t−
ブトキシドを原料として、1つの反応容器でジ−t−ブ
チルジカーボネート(DIBOC)を優れた収率かつ高
純度で製造することができる。
【0025】また、本発明の方法により得られるDIB
OCは高純度であるため、公知法のように高真空下での
蒸留による精製を必要としない。
【0026】以上のように本発明の方法は、工業的に極
めて有利な方法である。
【0027】
【実施例】以下、実施例により本発明をさらに詳細に説
明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【0028】実施例1 撹拌装置、温度計、ガス導入管および滴下ロートを装着
した5L4つ口フラスコを窒素置換し、その後、カリウ
ムt−ブトキシド336.6g(3モル)とヘキサン
3.6Lを仕込んだ。
【0029】この混合物に15〜25℃で、撹拌下、炭
酸ガス86.6L(4モル)を2時間かけて吹き込ん
だ。
【0030】次いで、上で得られたスラリー状混合物を
5〜10℃に冷却し、同温で塩化メタンスルホニル17
1.8g(1.5モル)を滴下し、その後、5〜15℃
で3時間保温、撹拌した。 反応終了後、反応混合物に
水1Lを加え、30分間撹拌した後、静置、分液した。
得られた有機層をさらに水1Lで洗浄の後、35〜40
℃で減圧濃縮して、無色液状のジ−t−ブチルジカーボ
ネート285.8g(収率87%)を得た。このものを
ガスクロマトグラフィーにより純度分析したところ、純
度は99.7%であった。融点22〜23℃。
【0031】実施例2〜5 反応溶媒および塩化メタンスルホニルとの反応の際の反
応温度を表1に示したように代えた以外は、実施例1と
同様にして反応及び後処理を行った。塩化メタンスルホ
ニルとの反応の際の反応時間、得られたDIBOCの収
率および純度を表1に示す。
【0032】
【0033】実施例6 撹拌装置、温度計、ガス導入管および滴下ロートを装着
した5L4つ口フラスコを窒素置換し、その後、カリウ
ムt−ブトキシド336.6g(3モル)とヘキサン
3.6Lを仕込んだ。
【0034】この混合物に15〜25℃で、撹拌下、炭
酸ガス86.6L(4モル)を2時間かけて吹き込ん
だ。
【0035】次いで、上で得られたスラリー状混合物に
室温で塩化N−ラウリルピリジニウム42.6g(0.
15モル)を仕込み、同温で30分撹拌した後、5〜1
0℃に冷却し、同温で塩化メタンスルホニル171.8
g(1.5モル)を滴下し、その後、5〜15℃で1.
5時間保温、撹拌した。
【0036】反応終了後、反応混合物に水1Lを加え、
30分間撹拌した後、静置、分液した。得られた有機層
をさらに水1Lで洗浄の後、35〜40℃で減圧濃縮し
て、無色液状のジ−t−ブチルジカーボネート291.
4g(収率89%)を得た。このものをガスクロマトグ
ラフィーにより純度分析したところ、純度は98.9%
であった。
【0037】実施例7 撹拌装置、温度計、ガス導入管および滴下ロートを装着
した2L4つ口フラスコを窒素置換し、その後、カリウ
ムt−ブトキシド112.2g(1モル)とヘキサン
1.2Lを仕込んだ。
【0038】この混合物に0〜10℃で、撹拌下、炭酸
ガス26.9L(1.2モル)を1時間かけて吹き込ん
だ。
【0039】次いで、上で得られたスラリー状混合物に
0〜10℃でピリジン1.6g(0.02モル)を仕込
み、続いて、同温で塩化メタンスルホニル57.3g
(0.5モル)を滴下し、その後、同温で2.5時間保
温、撹拌した。
【0040】反応終了後、反応混合物に5%硫酸250
mLを加え、30分間撹拌した後、静置、分液した。得
られた有機層を5%重曹水、水の順で洗浄の後、35〜
40℃で減圧濃縮して、無色液状のジ−t−ブチルジカ
ーボネート97.1g(収率89%)を得た。このもの
をガスクロマトグラフィーにより純度分析したところ、
純度は98.6%であった。
【0041】実施例8 撹拌装置、温度計、ガス導入管および滴下ロートを装着
した1L4つ口フラスコを窒素置換し、その後、カリウ
ムt−ブトキシド112.1g(1モル)とヘキサン6
00mLを仕込んだ。
【0042】この混合物に−10〜0℃で、撹拌下、炭
酸ガス26.9L(1.2モル)を1時間かけて吹き込
んだ。
【0043】次いで、上で得られたスラリー状混合物に
−10〜−5℃で塩化N−n−オクチルピリジニウム1
1.4g(0.05モル)とピリジン11.4gを仕込
み、続いて、同温で塩化メタンスルホニル57.3g
(0.5モル)を滴下し、その後、同温で1時間保温、
撹拌した。
【0044】反応終了後、反応混合物に5%硫酸250
mLを加え、30分間撹拌した後、静置、分液した。得
られた有機層を5%重曹水、水の順で洗浄の後、35〜
40℃で減圧濃縮して、無色液状のジ−t−ブチルジカ
ーボネート98.2g(収率90%)を得た。このもの
をガスクロマトグラフィーにより純度分析したところ、
純度は99.3%であった。
【0045】比較例1 実施例1において、塩化メタンスルホニルとの反応温度
を60〜70℃する以外は、実施例1と同様にして反応
および後処理を行った。この反応では、塩化メタンスル
ホニルとの反応の際、激しいガスの発生が認められた。
DIBOC収率11%,純度93.2%。
【0046】比較例2 撹拌装置、温度計、ガス導入管および滴下ロートを装着
した300mL4つ口フラスコを窒素置換し、その後、
カリウム t−ブトキシド11.2g(0.1モル)と
トルエン180mLを仕込んだ。
【0047】この混合物に15〜25℃で、撹拌下、炭
酸ガス2.9L(0.13モル)を30分間かけて吹き
込んだ。次いで、上で得られたスラリー状混合物にN,
N’−ジメチルホルムアミド15mLを加え、その後、
5〜10℃に冷却し、同温で塩化メタンスルホニル5.
7g(0.05モル)を滴下し、その後、5〜15℃で
20時間保温、撹拌した。 反応終了後、反応混合物に
水50mLを加え、30分間撹拌した後、静置、分液し
た。得られた有機層をさらに水50mLで洗浄の後、3
5〜40℃で減圧濃縮して、淡黄色液状のジ−t−ブチ
ルジカーボネート2.6g(収率24%)を得た。純度
98.8%。
【0048】比較例3 比較例2において添加したN,N’−ジメチルホルムア
ミドに代えて、t−ブチルアルコールを添加する以外
は、比較例1と同様にして反応及び後処理を行い、無色
液状のジ−t−ブチルジカーボネート2.3g(収率2
1%)を得た。純度99.0%。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C07C 69/96 B01J 31/02 102 C07C 68/06 C07B 61/00 300 CA(STN) REGISTRY(STN) WPI/L(QUESTEL)

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】炭酸t−ブチルカリウムと塩化メタンスル
    ホニルとを反応させることを特徴とするジ−t−ブチル
    ジカーボネートの製造法。
  2. 【請求項2】相間移動触媒の存在下に反応を行う請求項
    1に記載の製造法。
  3. 【請求項3】芳香族アミンの存在下に反応を行う請求項
    1または2に記載の製造法。
  4. 【請求項4】反応溶媒が脂肪族炭化水素または芳香族炭
    化水素である請求項1〜3のいずれか1項に記載の製造
    法。
  5. 【請求項5】反応温度が−50〜50℃である請求項1
    〜4のいずれか1項に記載の製造法。
JP3023494A 1990-07-23 1991-02-18 ジ−t−ブチルジカーボネートの製造法 Expired - Fee Related JP2906686B2 (ja)

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US07/731,007 US5151542A (en) 1990-07-23 1991-07-16 Process for preparing di-tert.-butyl dicarbonate
EP91112243A EP0468404B1 (en) 1990-07-23 1991-07-22 Process for preparing di-tert.-butyl dicarbonate
DE69105387T DE69105387T2 (de) 1990-07-23 1991-07-22 Verfahren zur Herstellung von Di-tert.-butyl-dicarbonat.

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