JP3964485B2 - ニトリルの製造方法 - Google Patents
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- Heterocyclic Carbon Compounds Containing A Hetero Ring Having Nitrogen And Oxygen As The Only Ring Hetero Atoms (AREA)
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ニトリルを、それに対応するアミドを脱水することによって製造する新規な方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
過去数年間で、対応するアミドを脱水することによってニトリルを製造する方法がいくつか知られるようになった。これら公知の方法の一つは、例えば、五酸化リンの存在下で脱水を実施することを含む〔T. RinderspacherおよびB. Prijs, Helv. Chim. Acta, 43, 1522-1530 (1960)〕。しかし、この方法の欠点は、この反応において非常に起こりやすい炭化が原因で、生成物の収率が低いことである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、アミドから脱水によってニトリルを製造する方法を提供することであって、これにより穏和な反応条件下で短い反応時間でニトリルが高収率で得られる。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明による方法は、塩基性反応媒体中で、三酸化硫黄とアミンとのアダクトの存在下に脱水することを特徴とする。このアダクトのアミンは特に第三級アミンである。
【０００５】
脂肪族アミンおよび含窒素ヘテロ芳香族化合物が三酸化硫黄−アミンアダクトの形成に適したアミンである。
【０００６】
本発明の範囲にある脂肪族アミンのうち、特に、炭素原子１〜２０個を含む直鎖状または分岐鎖状のアルキル残基を有するトリアルキルアミンを使用することができる。このようなアルキル残基の例は、メチル、エチル、ｎ−プロピル、イソプロピル、ｎ−ブチル、イソブチル、tert−ブチル、ｎ−ペンチル、ｎ−ヘキシルおよびｎ−オクチルである。このようなトリアルキルアミンにおいては、アルキル残基は同じものでもよいし、あるいは異なるものでもよい。これらのトリアルキルアミンおよび、同時に、好ましいトリアルキルアミンの例は、それぞれトリエチルアミンおよびジイソプロピルエチルアミンである。
【０００７】
含窒素ヘテロ芳香族化合物は、特に、少なくとも１個の環窒素原子を含む複素環式化合物である。ピリジンおよびピリジン誘導体、例えばピコリンおよびキノリンがその例である。そのような含窒素ヘテロ芳香族化合物はまた、ポリマー性担体に結合することができる。ピリジンがこれらの化合物のうちで最も好ましい。ポリマー性担体に結合しているピリジンの例は、ポリ−（４−ビニル−ピリジン）であり、三酸化硫黄とそれとのアダクトが市販されている（Fluka Chemie社、スイス国、CH-9471 Buchs)。
【０００８】
本発明の方法における脱水試薬としての三酸化硫黄−アミンアダクトの使用は、遊離形態の三酸化硫黄およびアミンからの簡単な製造、および三酸化硫黄を単独で使用した場合の強反応性と比較すると扱いやすいという理由で有利である。このアダクトは、一部には公知であり、場合によっては市販されている。これらは、三酸化硫黄を希釈したアミンに導入することにより、容易に製造することができる。このとき、例えば塩化メチレンを希釈剤として使用する。
【０００９】
脱水する場合、好都合には室温で、または室温〜約１２０℃までの温度で加温して、好ましくは約５０℃〜約１００℃、特に約７０℃〜約９０℃で、アミドを脱水試薬と反応させる。
【００１０】
脱水は、塩基性反応媒体中で実施する。脱水試薬の形成に使用するものと同じアミンを反応媒体として使用することができる。トリエチルアミン中で三酸化硫黄−トリエチルアミンアダクトを用いる脱水が特に有利であることがわかった。所望ならば、アミンと有機溶剤との混合物を反応媒体として使用することができる。この場合、脂肪族エーテルまたは環式エーテル（例えばtert−ブチルメチルエーテルまたはテトラヒドロフランもしくはジオキサン）、脂肪族ニトリル（例えばアセトニトリル）または芳香族炭化水素（例えばトルエン）が特に好適な有機溶剤である。しかし、好ましくは有機溶剤を使用しない。
【００１１】
固体アミドを反応させると、アミドは好都合に塩基性反応媒体中に懸濁する。
【００１２】
アミド：脱水試薬のモル比は、好都合には約１：１〜約１：１０、好ましくは約１：１〜約１：４、特に約１：１〜約１：２．５である。
【００１３】
反応が完了したのち、粗生成物を得るための処理を、有機化学において使用される適切な方法にしたがって実施することができる。アミンを分別するためには、アミンを、例えば、塩化水素によって塩酸塩に転換することができる。この場合、塩化水素は、希塩酸（例えば２５％塩酸）として、濃塩酸として、または塩化水素ガスとしても使用することができる。粗生成物は、蒸留によって単離することもできる。
【００１４】
本発明による方法は、緩和な反応条件下でアミドからニトリルを高収率で製造することを可能にする。これは、脂肪族アミドの脱水に適しているだけでなく、芳香族アミドおよびヘテロ芳香族アミドの脱水にも適している。
【００１５】
直鎖状または分岐鎖状のアルキルアミド、例えばヘキサンアミドを脂肪族アミドとして使用することができる。
【００１６】
例えば、２−ナフタレンカルボキサミド、ベンズアミドおよび置換ベンズアミド、例えば４−クロロベンズアミドもしくは３，５−ジフルオロベンズアミドを芳香族アミドとして使用することができる。
【００１７】
ヘテロ芳香族アミドとしては、例えばニコチン酸アミドを使用することができる。
【００１８】
本方法は、５−シアノ−４−低級アルキル−オキサゾール、例えば、ピリドキシン（ビタミンＢ6)の合成における貴重な中間体である５−シアノ−４−メチル−オキサゾールの製造に特に適している。
【００１９】
以下の実施例が本発明の方法をさらに詳細に説明する。ただし、本発明にいかなる限定をも加えるものではない。
【００２０】
【実施例】
実施例１
５−シアノ−４−メチル−オキサゾールの製造
ａ）脱水試薬：トリエチルアミン−三酸化硫黄
トリエチルアミン２００ml中５−カルバモイル−４−メチル−オキサゾール２００mmolおよびトリエチルアミン−三酸化硫黄５００mmolの懸濁液を８９℃で６時間攪拌した。
【００２１】
次に、氷槽中で０℃に冷却した反応混合物をメチルtert−ブチルエーテル１５０mlで処理した。中和するため、pH値が７に達するまで濃塩酸を滴下した。得られた沈殿物をろ別し、メチルtert−ブチルエーテル１００mlで洗浄した。ろ液の相を分離し、水相をメチルtert−ブチルエーテル５０mlずつで２回抽出した。合わせた有機相を炭酸水素ナトリウム飽和溶液で一度、塩化ナトリウム飽和溶液で一度洗浄し、無水硫酸ナトリウム上で乾燥させ、ろ過した。最後に、ろ液を、ロータリーエバポレーターで、４０℃および５００mbarで濃縮した。
収率：ガスクロマトグラフィーによる測定で理論値の９３％。
【００２２】
ｂ）脱水試薬：ジイソプロピルエチルアミン−三酸化硫黄
トリエチルアミン２００ml中５−カルバモイル−４−メチル−オキサゾール２００mmolおよびジイソプロピルエチルアミン−三酸化硫黄５００mmolの懸濁液を８９℃で６時間攪拌した。ａ）に記したようにして処理を実施した。
収率：理論値の９２％
【００２３】
ｃ）脱水試薬：ピリジン−三酸化硫黄
トリエチルアミン２００ml中５−カルバモイル−４−メチル−オキサゾール２００mmolおよびピリジン−三酸化硫黄５００mmolの懸濁液を８９℃で６時間攪拌した。ａ）に記したようにして処理を実施した。
収率：理論値の４５％
【００２４】
実施例２
ヘキサノニトリルの製造
トリエチルアミン７５ml中ｎ−ヘキサンアミド５０mmolおよびトリエチルアミン−三酸化硫黄１２５mmolの懸濁液を８９℃で６時間攪拌した。実施例１のａ）に記したようにして処理を実施した。
収率：理論値の８６％
【００２５】
実施例３
４−クロロベンゾニトリルの製造
トリエチルアミン７５ml中４−クロロベンズアミド５０mmolおよびトリエチルアミン−三酸化硫黄１２５mmolの懸濁液を８９℃で６時間攪拌した。実施例１のａ）に記したようにして処理を実施した。
収率：理論値の９２％
【００２６】
実施例４
３，５−ジフルオロベンゾニトリルの製造
トリエチルアミン３０ml中３，５−ジフルオロベンズアミド１０mmolおよびトリエチルアミン−三酸化硫黄２５mmolの懸濁液を８９℃で１時間攪拌した。実施例１のａ）に記したようにして処理を実施した。
収率：理論値の８５．７％
【００２７】
実施例５
ナフタレン−２−カルボニトリルの製造
トリエチルアミン３０ml中ナフタレンカルボキサミド１０mmolおよびトリエチルアミン−三酸化硫黄２５mmolの懸濁液を８９℃で２時間攪拌した。実施例１のａ）に記したようにして処理を実施した。
収率：理論値の９１％
【００２８】
実施例６
３−シアノピリジンの製造
トリエチルアミン３０ml中ニコチン酸アミド１０mmolおよびトリエチルアミン−三酸化硫黄２５mmolの懸濁液を８９℃で２時間攪拌した。実施例１のａ）に記したようにして処理を実施した。
収率：理論値の９５％
【００２９】
実施例７
５−エトキシ−４−メチルオキサゾール−２−ニトリルの製造
トリエチルアミン３０ml中５−エトキシ−４−メチルオキサゾール−２−カルボキサミド１０mmolおよびトリエチルアミン−三酸化硫黄２５mmolの懸濁液を８９℃で６時間攪拌した。実施例１のａ）に記したようにして処理を実施した。
収率：理論値の７６％
【発明の属する技術分野】
本発明は、ニトリルを、それに対応するアミドを脱水することによって製造する新規な方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
過去数年間で、対応するアミドを脱水することによってニトリルを製造する方法がいくつか知られるようになった。これら公知の方法の一つは、例えば、五酸化リンの存在下で脱水を実施することを含む〔T. RinderspacherおよびB. Prijs, Helv. Chim. Acta, 43, 1522-1530 (1960)〕。しかし、この方法の欠点は、この反応において非常に起こりやすい炭化が原因で、生成物の収率が低いことである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、アミドから脱水によってニトリルを製造する方法を提供することであって、これにより穏和な反応条件下で短い反応時間でニトリルが高収率で得られる。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明による方法は、塩基性反応媒体中で、三酸化硫黄とアミンとのアダクトの存在下に脱水することを特徴とする。このアダクトのアミンは特に第三級アミンである。
【０００５】
脂肪族アミンおよび含窒素ヘテロ芳香族化合物が三酸化硫黄−アミンアダクトの形成に適したアミンである。
【０００６】
本発明の範囲にある脂肪族アミンのうち、特に、炭素原子１〜２０個を含む直鎖状または分岐鎖状のアルキル残基を有するトリアルキルアミンを使用することができる。このようなアルキル残基の例は、メチル、エチル、ｎ−プロピル、イソプロピル、ｎ−ブチル、イソブチル、tert−ブチル、ｎ−ペンチル、ｎ−ヘキシルおよびｎ−オクチルである。このようなトリアルキルアミンにおいては、アルキル残基は同じものでもよいし、あるいは異なるものでもよい。これらのトリアルキルアミンおよび、同時に、好ましいトリアルキルアミンの例は、それぞれトリエチルアミンおよびジイソプロピルエチルアミンである。
【０００７】
含窒素ヘテロ芳香族化合物は、特に、少なくとも１個の環窒素原子を含む複素環式化合物である。ピリジンおよびピリジン誘導体、例えばピコリンおよびキノリンがその例である。そのような含窒素ヘテロ芳香族化合物はまた、ポリマー性担体に結合することができる。ピリジンがこれらの化合物のうちで最も好ましい。ポリマー性担体に結合しているピリジンの例は、ポリ−（４−ビニル−ピリジン）であり、三酸化硫黄とそれとのアダクトが市販されている（Fluka Chemie社、スイス国、CH-9471 Buchs)。
【０００８】
本発明の方法における脱水試薬としての三酸化硫黄−アミンアダクトの使用は、遊離形態の三酸化硫黄およびアミンからの簡単な製造、および三酸化硫黄を単独で使用した場合の強反応性と比較すると扱いやすいという理由で有利である。このアダクトは、一部には公知であり、場合によっては市販されている。これらは、三酸化硫黄を希釈したアミンに導入することにより、容易に製造することができる。このとき、例えば塩化メチレンを希釈剤として使用する。
【０００９】
脱水する場合、好都合には室温で、または室温〜約１２０℃までの温度で加温して、好ましくは約５０℃〜約１００℃、特に約７０℃〜約９０℃で、アミドを脱水試薬と反応させる。
【００１０】
脱水は、塩基性反応媒体中で実施する。脱水試薬の形成に使用するものと同じアミンを反応媒体として使用することができる。トリエチルアミン中で三酸化硫黄−トリエチルアミンアダクトを用いる脱水が特に有利であることがわかった。所望ならば、アミンと有機溶剤との混合物を反応媒体として使用することができる。この場合、脂肪族エーテルまたは環式エーテル（例えばtert−ブチルメチルエーテルまたはテトラヒドロフランもしくはジオキサン）、脂肪族ニトリル（例えばアセトニトリル）または芳香族炭化水素（例えばトルエン）が特に好適な有機溶剤である。しかし、好ましくは有機溶剤を使用しない。
【００１１】
固体アミドを反応させると、アミドは好都合に塩基性反応媒体中に懸濁する。
【００１２】
アミド：脱水試薬のモル比は、好都合には約１：１〜約１：１０、好ましくは約１：１〜約１：４、特に約１：１〜約１：２．５である。
【００１３】
反応が完了したのち、粗生成物を得るための処理を、有機化学において使用される適切な方法にしたがって実施することができる。アミンを分別するためには、アミンを、例えば、塩化水素によって塩酸塩に転換することができる。この場合、塩化水素は、希塩酸（例えば２５％塩酸）として、濃塩酸として、または塩化水素ガスとしても使用することができる。粗生成物は、蒸留によって単離することもできる。
【００１４】
本発明による方法は、緩和な反応条件下でアミドからニトリルを高収率で製造することを可能にする。これは、脂肪族アミドの脱水に適しているだけでなく、芳香族アミドおよびヘテロ芳香族アミドの脱水にも適している。
【００１５】
直鎖状または分岐鎖状のアルキルアミド、例えばヘキサンアミドを脂肪族アミドとして使用することができる。
【００１６】
例えば、２−ナフタレンカルボキサミド、ベンズアミドおよび置換ベンズアミド、例えば４−クロロベンズアミドもしくは３，５−ジフルオロベンズアミドを芳香族アミドとして使用することができる。
【００１７】
ヘテロ芳香族アミドとしては、例えばニコチン酸アミドを使用することができる。
【００１８】
本方法は、５−シアノ−４−低級アルキル−オキサゾール、例えば、ピリドキシン（ビタミンＢ6)の合成における貴重な中間体である５−シアノ−４−メチル−オキサゾールの製造に特に適している。
【００１９】
以下の実施例が本発明の方法をさらに詳細に説明する。ただし、本発明にいかなる限定をも加えるものではない。
【００２０】
【実施例】
実施例１
５−シアノ−４−メチル−オキサゾールの製造
ａ）脱水試薬：トリエチルアミン−三酸化硫黄
トリエチルアミン２００ml中５−カルバモイル−４−メチル−オキサゾール２００mmolおよびトリエチルアミン−三酸化硫黄５００mmolの懸濁液を８９℃で６時間攪拌した。
【００２１】
次に、氷槽中で０℃に冷却した反応混合物をメチルtert−ブチルエーテル１５０mlで処理した。中和するため、pH値が７に達するまで濃塩酸を滴下した。得られた沈殿物をろ別し、メチルtert−ブチルエーテル１００mlで洗浄した。ろ液の相を分離し、水相をメチルtert−ブチルエーテル５０mlずつで２回抽出した。合わせた有機相を炭酸水素ナトリウム飽和溶液で一度、塩化ナトリウム飽和溶液で一度洗浄し、無水硫酸ナトリウム上で乾燥させ、ろ過した。最後に、ろ液を、ロータリーエバポレーターで、４０℃および５００mbarで濃縮した。
収率：ガスクロマトグラフィーによる測定で理論値の９３％。
【００２２】
ｂ）脱水試薬：ジイソプロピルエチルアミン−三酸化硫黄
トリエチルアミン２００ml中５−カルバモイル−４−メチル−オキサゾール２００mmolおよびジイソプロピルエチルアミン−三酸化硫黄５００mmolの懸濁液を８９℃で６時間攪拌した。ａ）に記したようにして処理を実施した。
収率：理論値の９２％
【００２３】
ｃ）脱水試薬：ピリジン−三酸化硫黄
トリエチルアミン２００ml中５−カルバモイル−４−メチル−オキサゾール２００mmolおよびピリジン−三酸化硫黄５００mmolの懸濁液を８９℃で６時間攪拌した。ａ）に記したようにして処理を実施した。
収率：理論値の４５％
【００２４】
実施例２
ヘキサノニトリルの製造
トリエチルアミン７５ml中ｎ−ヘキサンアミド５０mmolおよびトリエチルアミン−三酸化硫黄１２５mmolの懸濁液を８９℃で６時間攪拌した。実施例１のａ）に記したようにして処理を実施した。
収率：理論値の８６％
【００２５】
実施例３
４−クロロベンゾニトリルの製造
トリエチルアミン７５ml中４−クロロベンズアミド５０mmolおよびトリエチルアミン−三酸化硫黄１２５mmolの懸濁液を８９℃で６時間攪拌した。実施例１のａ）に記したようにして処理を実施した。
収率：理論値の９２％
【００２６】
実施例４
３，５−ジフルオロベンゾニトリルの製造
トリエチルアミン３０ml中３，５−ジフルオロベンズアミド１０mmolおよびトリエチルアミン−三酸化硫黄２５mmolの懸濁液を８９℃で１時間攪拌した。実施例１のａ）に記したようにして処理を実施した。
収率：理論値の８５．７％
【００２７】
実施例５
ナフタレン−２−カルボニトリルの製造
トリエチルアミン３０ml中ナフタレンカルボキサミド１０mmolおよびトリエチルアミン−三酸化硫黄２５mmolの懸濁液を８９℃で２時間攪拌した。実施例１のａ）に記したようにして処理を実施した。
収率：理論値の９１％
【００２８】
実施例６
３−シアノピリジンの製造
トリエチルアミン３０ml中ニコチン酸アミド１０mmolおよびトリエチルアミン−三酸化硫黄２５mmolの懸濁液を８９℃で２時間攪拌した。実施例１のａ）に記したようにして処理を実施した。
収率：理論値の９５％
【００２９】
実施例７
５−エトキシ−４−メチルオキサゾール−２−ニトリルの製造
トリエチルアミン３０ml中５−エトキシ−４−メチルオキサゾール−２−カルボキサミド１０mmolおよびトリエチルアミン−三酸化硫黄２５mmolの懸濁液を８９℃で６時間攪拌した。実施例１のａ）に記したようにして処理を実施した。
収率：理論値の７６％
Claims (1)
- 塩基性反応媒体中で、脱水試薬としての三酸化硫黄と第三級アミンとのアダクトの存在下に脱水することを特徴とする、アミドを脱水してニトリルを製造する方法。
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