JP3580064B2

JP3580064B2 - Method for producing protocatechualdehyde

Info

Publication number: JP3580064B2
Application number: JP00920597A
Authority: JP
Inventors: 勝正原田; 昌志白井; 敏男古谷
Original assignee: Ube Industries Ltd
Current assignee: Ube Corp
Priority date: 1996-01-23
Filing date: 1997-01-22
Publication date: 2004-10-20
Anticipated expiration: 2017-01-22
Also published as: JPH09263562A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ピペロニルジクロライドからプロトカテキュアルデヒドを製造する方法に関する。プロトカテキュアルデヒドは医薬や農薬の合成原料、更にはマイクロフォトレジスト等の電子材料の原料として有用な化合物である。
【０００２】
【従来の技術】
プロトカテキュアルデヒドを製造する方法としては、ピペロナール（ヘリオトロピン）を塩素化し、次いで塩素化物を加水分解してプロトカテキュアルデヒドを製造する方法が知られている。このような方法としては、例えば（１）ピペロナールを五塩化リンと反応させ、生成するテトラクロル体を加水分解する方法（Ｊ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，９３，５６３−５７３（１９０８）；Ｏｒｇ．Ｓｙｎ．，Ｖｏｌ．ＩＩ，５４９−５５０）、（２）ピペロナールを三臭化アルミニウムと反応させた後に加水分解を行う方法（Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，５２，２９８８−２９９４（１９３０））、（３）ピペロナールを塩化チオニル次いで分子状塩素と反応させ、生成するジクロロピペロニルクロライドを加水分解する方法（ＤＥ３３９９４５）が知られている。
【０００３】
しかしながら、（１）の方法では、ピペロナールに対して５倍モル量という多量の五塩化リンを使用しなければならないため、工業生産では副生するリン化合物の処理が大きな問題となり、（２）の方法では、目的物の收率が低い上に、アルミニウムが目的物に配位するために精製が困難になって品質のよい製品を得ることが困難になるという問題がある。（３）の方法では、ピペロナールのベンゼン環が塩素化された６−クロロピペロナールが主生成物として得られ、目的物の收率が非常に低いという問題がある。
【０００４】
また、その他のプロトカテキュアルデヒドの製造方法として、ピペロニルジクロライドからプロトカテキュアルデヒドを收率よく製造する方法は知られていない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、ピペロニルジクロライドからプロトカテキュアルデヒドを製造する方法において、プロトカテキュアルデヒドを高收率で製造することができ、しかも副生するリン化合物の処理も簡単で、プロトカテキュアルデヒドの精製が容易である、工業的に好適なプロトカテキュアルデヒドの製造方法を提供することを課題とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の課題は、三塩化リン、五塩化リン及び塩化スルフリルから選ばれる塩素化合物の存在下にピペロニルジクロライドを分子状塩素と反応させ、生成するジクロロピペロニリデンジクロライドを加水分解することを特徴とするプロトカテキュアルデヒドの製造方法によって達成される。
【０００７】
【発明の実施の形態】
ピペロニルジクロライドは下記の構造式ａによって示される化合物で、ヘリオトロピン（ピペロナール）を塩素化する公知の方法によって得ることができる（Ｊ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，９３，５６３−５７３（１９０８）参照）。このとき、塩素化剤としては、五塩化リンが化学量論量使用される。
【０００８】
【化１】

【０００９】
本発明では、ピペロニルジクロライドを三塩化リン、五塩化リン及び塩化スルフリルから選ばれる塩素化合物の存在下に分子状塩素と反応させ、生成するジクロロピペロニリデンジクロライド（下記の構造式ｂにより示す）を加水分解することによって、プロトカテキュアルデヒド（下記の構造式ｃにより示す）が製造される。
【００１０】
【化２】

【００１１】
【化３】

【００１２】
ピペロニルジクロライドを分子状塩素により塩素化する際に共存させる、三塩化リン、五塩化リン又は塩化スルフリルの量は、ピペロニルジクロライド１モルに対して０．０５〜１．５モル、好ましくは０．１〜１モルである。この量が少ないとベンゼン環の塩素化による副生物が多く生成し、目的物の選択率を低下させることになる。三塩化リン、五塩化リン、塩化スルフリルの中では、安価でしかも取扱が容易な三塩化リンが工業的に好ましい。
【００１３】
ピペロニルジクロライドの塩素化において、使用される分子状塩素の量は、ピペロニルジクロライド１モルに対して１〜１０モル、好ましくは１〜５モルである。塩素の量が少ないと反応が遅くなり、余りに多くなるとベンゼン環の塩素化による副生物が多く生成し、目的物の選択率を低下させることになる。
【００１４】
ピペロニルジクロライドの塩素化は、例えば、ピペロニルジクロライドと、三塩化リン、五塩化リン又は塩化スルフリルと溶媒とを入れた反応器に、分子状塩素として塩素ガスを２５〜１５０℃、好ましくは２５〜１００℃で供給することによって行われる。反応圧は特に制限されるものではなく、反応は、例えば、常圧で行われる。なお、塩素ガスは窒素等の不活性ガスで希釈されて供給されても差し支えない。
【００１５】
ピペロニルジクロライドの塩素化においては、溶媒として、ピペロニルジクロライドを溶解し、それ自体は塩素化されにくい溶媒を使用することが好ましい。このような溶媒としては、（１）ベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン、クロロベンゼン等の芳香族炭化水素、（２）四塩化炭素、クロロホルム、塩化メチレン、１，２−ジクロロエタン等の脂肪族ハロゲン化炭化水素、（３）ｎ−ヘキサン、ｎ−ヘプタン、ｎ−オクタン、ｎ−デカン、シクロヘキサン、シクロヘプタン、シクロオクタン等の脂肪族非ハロゲン化炭化水素、（４）ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサン等のエーテル、及び（５）酢酸エチル、酢酸ブチル等のエステルから選ばれる少なくとも一つの溶媒が挙げられる。これら溶媒の中では、芳香族炭化水素、脂肪族ハロゲン化炭化水素及びエステルが好ましい。
なお、溶媒はピペロニルジクロライド１モルに対して０．１〜５Ｌ（リットル）、好ましくは０．１〜３Ｌ（リットル）使用される。
【００１６】
プロトカテキュアルデヒドは、上記のようなピペロニルジクロライドの塩素化によって得られた反応液に水を添加して、反応液中に含まれるジクロロピペロニリデンジクロライドを加水分解することによって得ることができる。このとき、水の添加量は、例えば、塩素化に使用されたピペロニルジクロライド１モルに対して０．１〜５Ｌ（リットル）、好ましくは０．１〜３Ｌ（リットル）であり、反応温度は、例えば、０〜１００℃、好ましくは０〜８０℃である。なお、反応圧は特に制限されるものではなく、例えば、常圧で反応が行われる。
以上のようにして得られたプロトカテキュアルデヒドは抽出、晶析等により容易に分離精製される。
【００１７】
【実施例】
次に、実施例及び比較例を挙げて本発明を具体的に説明する。
なお、プロトカテキュアルデヒドの收率（モル％）はピペロニルジクロライドに対して求めた。
【００１８】
実施例１
攪拌装置及び滴下ロートを備えた内容積１００ｍｌのガラス製反応器に、アルゴン気流中、室温下で、溶媒（トルエン）５０ｍｌとピペロニルジクロライド１０ｇ（４８．７ｍｍｏｌ）を入れ、更に三塩化リン１．３４ｇ（９．７４ｍｍｏｌ）を攪拌下で滴下した。引き続き攪拌を続けながら、温度を５０℃に上げ、この温度で塩素ガス（９７．４ｍｏｌ）を２時間かけて吹き込んで塩素化を完結させた。得られた反応液を室温まで冷却して水２０ｍｌを加えた後、１時間攪拌を行って加水分解を終了させた。なお、反応は全て常圧下で行った。
反応後、トルエン層を廃棄して、水層から生成物を酢酸エチルで抽出した。得られた抽出液を飽和食塩水で洗浄し、無水硫酸ナトリウムで乾燥した後、溶媒を留去した。析出した結晶を濾過して室温で減圧乾燥して、プロトカテキュアルデヒド５．６５ｇ（收率：８４％）を得た。
【００１９】
実施例２
実施例１において三塩化リンを五塩化リン（９．７４ｍｍｏｌ）に変えたほかは、実施例１と同様に塩素化と加水分解を行って生成物を分離した。その結果、プロトカテキュアルデヒド５．７８ｇ（收率：８６％）を得た。
【００２０】
実施例３
実施例１において三塩化リンを塩化スルフリル（９．７４ｍｍｏｌ）に変えたほかは、実施例１と同様に塩素化と加水分解を行って生成物を分離した。その結果、プロトカテキュアルデヒド５．３８ｇ（收率：８０％）を得た。
【００２１】
実施例４
実施例１において、三塩化リンを塩化スルフリル（９．７４ｍｍｏｌ）に変え、溶媒を四塩化炭素５０ｍｌに変えたほかは、実施例１と同様に塩素化と加水分解を行って生成物を分離した。その結果、プロトカテキュアルデヒド５．７８ｇ（收率：８６％）を得た。
【００２２】
実施例５〜８
実施例１において溶媒と塩素化の時間を表１記載のように変えたほかは、実施例１と同様に塩素化と加水分解を行って生成物を分離した。その結果を表１に示す。なお、溶媒はそれぞれ５０ｍｌ使用した。
【００２３】
比較例１
実施例１と同様の反応器に、アルゴン気流中、室温下で、ピペロナール７．３１ｇ（４８．７ｍｍｏｌ）を入れ、更に塩化チオニル５．８５ｇ（４９．２ｍｍｏｌ）を攪拌下で加えた。引き続き攪拌を続けながら、温度を５０℃に上げ、この温度で塩素ガス（９７．４ｍｏｌ）を２時間かけて吹き込んで塩素化を完結させた。得られた反応液を室温まで冷却して水２０ｍｌを加えた後、１時間攪拌を行って加水分解を終了させた。なお、反応は全て常圧下で行った。
反応後、実施例１と同様に生成物を分離したが、６−クロロピペロナール６．２９ｇ（收率：７０％）を得たのみで、プロトカテキュアルデヒドを得ることはできなかった。
実施例及び比較例の結果をまとめて表１に示す。
【００２４】
【表１】

【００２５】
【発明の効果】
本発明により、ピペロニルジクロライドからプロトカテキュアルデヒドを高收率で製造することができる。また、リン化合物の使用量を大幅に低減させることができるため、副生するリン化合物の処理を非常に簡単にすることができる。更に、三臭化アルミニウムを使用する方法に比較して、プロトカテキュアルデヒドの精製が非常に容易になって、高品質の製品を得ることも可能になる。この結果、本発明により、工業的に好適なプロトカテキュアルデヒドの製造方法を提供することができる。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for producing protocatechualdehyde from piperonyl dichloride. Protocatechualdehyde is a compound useful as a raw material for synthesizing pharmaceuticals and agricultural chemicals, and as a raw material for electronic materials such as microphotoresists.
[0002]
[Prior art]
As a method for producing protocatechualdehyde, a method is known in which piperonal (heliotropin) is chlorinated, and then chlorinated products are hydrolyzed to produce protocatechualdehyde. As such a method, for example, (1) a method of reacting piperonal with phosphorus pentachloride and hydrolyzing a generated tetrachloride (J. Chem. Soc., 93, 563-573 (1908); Org. Syn. , Vol. II, 549-550), (2) a method of reacting piperonal with aluminum tribromide followed by hydrolysis (J. Am. Chem. Soc., 52, 2988-2994 (1930)), 3) A method is known in which piperonal is reacted with thionyl chloride and then with molecular chlorine to hydrolyze the resulting dichloropiperonyl chloride (DE339945).
[0003]
However, in the method (1), a large amount of phosphorus pentachloride, which is 5 times the molar amount of piperonal, must be used. Therefore, in industrial production, treatment of a by-produced phosphorus compound becomes a serious problem. The method has problems that the yield of the target substance is low and that aluminum is coordinated with the target substance, so that purification is difficult and it is difficult to obtain a high quality product. The method (3) has a problem that 6-chloropiperonal in which the benzene ring of piperonal is chlorinated is obtained as a main product, and the yield of the target product is extremely low.
[0004]
As another method for producing protocatechualdehyde, a method for producing protocatechualdehyde from piperonyl dichloride with high yield is not known.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention relates to a method for producing protocatechualdehyde from piperonyl dichloride, wherein protocatechualdehyde can be produced at a high yield, and the treatment of by-produced phosphorus compounds is simple. It is an object of the present invention to provide an industrially suitable method for producing protocatechualdehyde, which is easy to purify.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
An object of the present invention is to react piperonyl dichloride with molecular chlorine in the presence of a chlorine compound selected from phosphorus trichloride, phosphorus pentachloride and sulfuryl chloride to hydrolyze dichloropiperonylidene dichloride to be produced. This is achieved by a method for producing protocatechualdehyde, which is a feature.
[0007]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Piperonyl dichloride is a compound represented by the following structural formula a and can be obtained by a known method for chlorinating heliotropin (piperonal) (see J. Chem. Soc., 93, 563-573 (1908)). ). At this time, a stoichiometric amount of phosphorus pentachloride is used as the chlorinating agent.
[0008]
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[0009]
In the present invention, piperonyl dichloride is reacted with molecular chlorine in the presence of a chlorine compound selected from phosphorus trichloride, phosphorus pentachloride and sulfuryl chloride to form dichloropiperonylidene dichloride (shown by the following structural formula b) ) Is hydrolyzed to produce protocatechualdehyde (shown by the following structural formula c).
[0010]
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[0011]
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[0012]
The amount of phosphorus trichloride, phosphorus pentachloride or sulfuryl chloride coexisted when chlorinating piperonyl dichloride with molecular chlorine is 0.05 to 1.5 mol, preferably 1 mol of piperonyl dichloride. Is 0.1 to 1 mol. If the amount is small, many by-products are generated due to chlorination of the benzene ring, and the selectivity of the target product is reduced. Among phosphorus trichloride, phosphorus pentachloride and sulfuryl chloride, phosphorus trichloride which is inexpensive and easy to handle is industrially preferable.
[0013]
In the chlorination of piperonyl dichloride, the amount of molecular chlorine used is 1 to 10 mol, preferably 1 to 5 mol, per 1 mol of piperonyl dichloride. If the amount of chlorine is small, the reaction will be slow, and if it is too large, many by-products will be generated due to chlorination of the benzene ring, and the selectivity of the target product will decrease.
[0014]
Chlorination of piperonyl dichloride, for example, piperonyl dichloride, phosphorus trichloride, phosphorus pentachloride or sulfuryl chloride and a reactor containing a solvent, chlorine gas as molecular chlorine 25 ~ 150 ℃, preferably Is carried out by supplying at 25 to 100 ° C. The reaction pressure is not particularly limited, and the reaction is performed, for example, at normal pressure. The chlorine gas may be supplied after being diluted with an inert gas such as nitrogen.
[0015]
In the chlorination of piperonyl dichloride, it is preferable to use a solvent that dissolves piperonyl dichloride and is hardly chlorinated as a solvent. Examples of such a solvent include (1) aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene, xylene, ethylbenzene, and chlorobenzene; (2) aliphatic halogenated carbons such as carbon tetrachloride, chloroform, methylene chloride, and 1,2-dichloroethane. Hydrogen, (3) aliphatic non-halogenated hydrocarbons such as n-hexane, n-heptane, n-octane, n-decane, cyclohexane, cycloheptane, cyclooctane, (4) diethyl ether, diisopropyl ether, tetrahydrofuran, dioxane And (5) at least one solvent selected from esters such as ethyl acetate and butyl acetate. Among these solvents, aromatic hydrocarbons, aliphatic halogenated hydrocarbons and esters are preferred.
The solvent is used in an amount of 0.1 to 5 L (liter), preferably 0.1 to 3 L (liter) per 1 mol of piperonyl dichloride.
[0016]
Protocatechualdehyde can be obtained by adding water to the reaction solution obtained by chlorination of piperonyl dichloride as described above, and hydrolyzing dichloropiperonylidene dichloride contained in the reaction solution. it can. At this time, the amount of water to be added is, for example, 0.1 to 5 L (liter), preferably 0.1 to 3 L (liter) per 1 mol of piperonyl dichloride used for chlorination, Is, for example, 0 to 100 ° C, preferably 0 to 80 ° C. The reaction pressure is not particularly limited. For example, the reaction is performed at normal pressure.
The protocatechualdehyde obtained as described above is easily separated and purified by extraction, crystallization and the like.
[0017]
【Example】
Next, the present invention will be specifically described with reference to Examples and Comparative Examples.
The yield (mol%) of protocatechualdehyde was determined for piperonyl dichloride.
[0018]
Example 1
A solvent (toluene) (50 ml) and piperonyl dichloride (10 g, 48.7 mmol) were put in a 100 ml glass reactor equipped with a stirrer and a dropping funnel at room temperature in an argon stream at room temperature. .34 g (9.74 mmol) were added dropwise with stirring. While continuing stirring, the temperature was raised to 50 ° C., and chlorine gas (97.4 mol) was blown at this temperature for 2 hours to complete the chlorination. The obtained reaction solution was cooled to room temperature, 20 ml of water was added, and the mixture was stirred for 1 hour to terminate the hydrolysis. In addition, all the reactions were performed under normal pressure.
After the reaction, the toluene layer was discarded, and the product was extracted from the aqueous layer with ethyl acetate. The obtained extract was washed with brine, dried over anhydrous sodium sulfate, and the solvent was distilled off. The precipitated crystals were filtered and dried under reduced pressure at room temperature to obtain 5.65 g of protocatechualdehyde (yield: 84%).
[0019]
Example 2
The product was separated by chlorination and hydrolysis in the same manner as in Example 1 except that phosphorus trichloride was changed to phosphorus pentachloride (9.74 mmol) in Example 1. As a result, 5.78 g (yield: 86%) of protocatechualdehyde was obtained.
[0020]
Example 3
The product was separated by chlorination and hydrolysis in the same manner as in Example 1 except that phosphorus trichloride was changed to sulfuryl chloride (9.74 mmol) in Example 1. As a result, 5.38 g (yield: 80%) of protocatechualdehyde was obtained.
[0021]
Example 4
In Example 1, chlorination and hydrolysis were carried out in the same manner as in Example 1 except that phosphorus trichloride was changed to sulfuryl chloride (9.74 mmol) and the solvent was changed to 50 ml of carbon tetrachloride to separate a product. . As a result, 5.78 g (yield: 86%) of protocatechualdehyde was obtained.
[0022]
Examples 5 to 8
The product was separated by chlorination and hydrolysis in the same manner as in Example 1 except that the solvent and the chlorination time in Example 1 were changed as shown in Table 1. Table 1 shows the results. In addition, each solvent used 50 ml.
[0023]
Comparative Example 1
7.31 g (48.7 mmol) of piperonal was charged into a reactor similar to that of Example 1 at room temperature in an argon stream, and 5.85 g (49.2 mmol) of thionyl chloride was further added under stirring. While continuing stirring, the temperature was raised to 50 ° C., and chlorine gas (97.4 mol) was blown at this temperature for 2 hours to complete the chlorination. The obtained reaction solution was cooled to room temperature, 20 ml of water was added, and the mixture was stirred for 1 hour to terminate the hydrolysis. In addition, all the reactions were performed under normal pressure.
After the reaction, the product was separated in the same manner as in Example 1, but only 6.29 g (yield: 70%) of 6-chloropiperonal was obtained, and protocatechualdehyde could not be obtained.
Table 1 shows the results of Examples and Comparative Examples.
[0024]
[Table 1]

[0025]
【The invention's effect】
According to the present invention, protocatechualdehyde can be produced at high yield from piperonyl dichloride. Further, since the amount of the phosphorus compound used can be greatly reduced, the treatment of the by-produced phosphorus compound can be greatly simplified. Furthermore, compared to the method using aluminum tribromide, purification of protocatechualdehyde is very easy, and a high quality product can be obtained. As a result, the present invention can provide an industrially suitable method for producing protocatechualdehyde.

Claims

In a solvent, 0.05 to 1 mol of a chlorine compound selected from phosphorus trichloride, phosphorus pentachloride and sulfuryl chloride is present per 1 mol of piperonyl dichloride, and piperonyl dichloride is reacted with molecular chlorine. A method for producing protocatechualdehyde, comprising hydrolyzing dichloropiperonylidene dichloride to be produced.

The method for producing protocatechualdehyde according to claim 1, wherein the solvent is at least one solvent selected from aromatic hydrocarbons, aliphatic halogenated hydrocarbons and esters.