JP4320343B2 - アルコール性ヒドロキシ基を有するホスホネートの製造方法 - Google Patents
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Description
例えば、特開昭49−126623号公報(特許文献1)には、トリエチルアミンやトリブチルアミンなどのアミン化合物またはナトリウムエトキシドなどの金属アルコキシドからなる触媒の存在下で、ジアルキルホスファイトとカルボニル化合物とを反応させてアルコール性ヒドロキシ基を有するホスホネートを合成する方法が記載されている。
しかしながら、この方法では、目的化合物を高収率で得ることができず、反応生成物中に未反応の原料が残存する。そして、目的化合物の純度を向上させるためには、未反応の原料を除去する工程が必要になり、収率の低下や除去工程時にかかる熱履歴などによる副生成物の増加につながり、好ましくない。
しかしながら、この方法で触媒として用いられるアルカリ金属は、保管や使用において取り扱いが非常に危険であるため、アルカリ金属の使用は工業的には好ましくない。また、この特許の実施例に記載されている目的化合物の収率は、満足できるものではない。
で表されるホスファイトと、一般式(III):
で表されるカルボニル化合物とを、窒素含有塩基性化合物および塩化マグネシウムの共存下で付加反応させて、一般式(I):
で表される3級のアルコール性ヒドロキシ基を有するホスホネートを得ることを特徴とするホスホネートの製造方法が提供される。
はそれらが結合する酸素原子およびリン原子と一緒になって環状構造を形成していてもよい。
R1およびR2のうち少なくとも一方がメチル基である場合には、ホスファイト(II)およびホスホネート(I)が分解し易く、その結果、ホスホネート(I)の収率が低下するおそれがあるので好ましくない。また、R1およびR2の少なくとも一方のアルキル基の炭素原子数が9以上の場合には、ホスファイト(II)の製造に由来する炭素原子数の大きなアルコールが最終生成物中に残存することがあり、その除去が困難となるおそれがあるので好ましくない。
シクロアルキル基の環状構造を形成する炭素原子数が8以上の場合、あるいはシクロアルキル基の環状構造を形成する炭素原子数が4以下の場合には、該シクロアルキル環が不安定になり易く、その結果、環の開裂によって生じる副生物が、反応系に悪影響を及ぼすおそれがあるので好ましくない。
置換基を有するシクロアルキル基としては、例えば、3-メチルシクロヘキシル基、4-メチルシクロヘキシル基などが挙げられ、これらの基を有するホスファイト(II)は、原料として入手し易く、かつホスファイト(II)の製造に由来するアルコール類を最終生成物中から除去し易いので好ましい。
R1およびR2のアリール基は置換基を有していてもよい。その置換基としては、C1〜C9の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基が挙げられ、それらの中でも、例えばメチル、エチル、n-プロピル、n-ブチル、iso-ブチル、sec-ブチル、tert-ブチルのようなC1〜C4アルキル基が特に好ましい。
置換基を有するアリール基としては、例えば、2-メチルフェニル、3-メチルフェニル、4-メチルフェニル、2,6-ジメチルフェニル、2,4-ジメチルフェニル、3,5-ジメチルフェニル、2,6-ジ-tert-ブチル-4-メチルフェニルなどのC6〜C15アリール基が挙げられる。
上記のアリール基の中でも、フェニル基、3-メチルフェニル基、4-メチルフェニル基を有するホスファイト(II)は、原料として入手し易く、かつホスファイト(II)の製造に由来するフェノール類を最終生成物中から除去し易いので好ましい。
このアリール基は置換基を有していてもよい。その置換基としては、C1〜C7の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基が挙げられ、それらの中でも、例えばメチル、エチル、n-プロピル、n-ブチル、iso-ブチル、sec-ブチル、tert-ブチルのようなC1〜C4アルキル基が特に好ましい。
置換基を有するアリール基としては、例えば、2-メチルフェニル、3-メチルフェニル、4-メチルフェニル、2,6-ジメチルフェニル、2,4-ジメチルフェニル、3,5-ジメチルフェニルなどが挙げられる。
1〜10であるのが好ましい。
そのようなカルボニル化合物(III)としては、アセトアルデヒド、プロピオンアルデ
ヒド、ブチルアルデヒドおよびベンズアルデヒドが挙げられる。
以上であり、かつR3およびR4に含まれる炭素原子数の和が2〜12であるのが好ましい。
そのようなカルボニル化合物(III)としては、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、アセトフェノンおよびベンゾフェノンが挙げられる。
本発明の製造方法は、ホスファイト(II)とカルボニル化合物(III)とを、窒素含有塩基性化合物および金属ハロゲン化物の共存下で付加反応させることにより行われる。
本発明の製造方法では、窒素含有塩基性化合物と金属ハロゲン化物とを併用することが必須要件であり、いずれか一方の単独使用では反応が円滑に進行しない。
これらの窒素含有塩基性化合物の中でも、ホスホネート(I)が選択的に得られるという点で、ナトリウムアミド、トリエチルアミン、DBUが好ましく、入手し易さおよび取り扱い易さの点でトリエチルアミンが特に好ましい。
窒素含有塩基性化合物の使用量がホスファイト(II)に対して1モル%未満の場合には、ホスホネート(I)の収率が低下するので好ましくない。また、窒素含有塩基性化合物の使用量がホスファイト(II)に対して50モル%を超えても、ホスホネート(I)のさらなる収率の向上を期待できないので好ましくない。
金属ハロゲン化物の使用量がホスファイト(II)に対して0.1モル%未満の場合には、ホスホネート(I)の収率が低下するので好ましくない。また、金属ハロゲン化物の使用量がホスファイト(II)に対して5モル%を超えても、ホスホネート(I)のさらなる収率の向上を期待できないばかりか、ホスホネート(I)が分解することもあるので好ましくない。
カルボニル化合物(III)がホスファイト(II)1モルに対して1.0モル未満の場合には、ホスファイト(II)が反応混合物中に残存する比率が高くなり、その結果、ホスホネート(I)への転化率(目的化合物の収率)が低下するので好ましくない。また、過剰のカルボニル化合物(III)を使用したときに、反応終了後に反応混合物中に残存する未反応のカルボニル化合物(III)は、例えば、減圧低沸分除去により容易に除去することができる。しかし、カルボニル化合物(III)がホスファイト(II)1モルに対して1.5モルを超えると、除去する未反応のカルボニル化合物(III)の量が多くなるので好ましくない。
また、反応時間は、反応温度などの条件にもよるが、通常、1〜5時間程度で十分である。
有機溶剤は、この反応に不活性な溶剤であれば特に限定されず、例えば、ペンタン、ヘキサン、ベンゼン、トルエン、キシレンなどの炭化水素系溶剤;モノクロロベンゼン、ジクロロベンゼン、1,2-ジクロロエタンなどのハロゲン含有炭化水素溶剤;ジエチルエーテル、1,4-ジオキサンなどのエーテル系溶剤などが挙げられる。
また、目的化合物中に、触媒として用いられる窒素含有塩基性化合物および金属ハロゲン化物、溶剤などに由来する金属成分や酸性成分が残存することを避けたい場合には、それらを公知の方法で除去するのが好ましい。この除去方法としては、酸洗浄処理、アルカリ洗浄処理、水洗処理、減圧蒸留などが挙げられる。
アルカリ洗浄処理では、反応混合物中の酸性成分を中和により除去することができる。具体的には、水酸化ナトリウム、水酸化カルシウム、炭酸ナトリウムなどのアルカリ水溶液を用いて、得られた反応混合物を洗浄すればよい。
具体的には、本発明のホスホネートと、ジ置換ホスホロハリダイトのようなP−Cl結合を有する化合物とを脱ハロゲン化水素反応に付し、得られた反応生成物を酸化して、1分子中にホスフェート−ホスホネート結合を有する有機リン化合物を得る。
本発明を以下の実施例および比較例によりさらに具体的に説明するが、これらの実施例により本発明の範囲が限定されるものではない。
攪拌機、温度計、滴下装置および還流管を備えた2リットルの4つ口フラスコに、ジブチルホスファイト194.0g(1モル)、トリエチルアミン5.1g(0.05モル)および塩化マグネシウム1.7g(0.018モル)を充填した。この混合溶液を40℃にて撹拌しながら、アセトン63.8g(1.1モル)を1時間かけて追加した。さらに同温度(40℃)で1時間撹拌することにより、ジブチル(1−ヒドロキシ−1−メチルエチル)ホスホネートを主成分とする反応溶液264.6gを得た。
得られた反応溶液をゲルパーミエイションクロマトグラフィー(GPC)により測定して、主成分の反応率(面積比)を算出したところ、99.7%であった。
得られた結果を、使用した原料と触媒とそれらの使用量および反応条件と共に表1に示す。
攪拌機、温度計、滴下装置および還流管を備えた2リットルの4つ口フラスコに、ジブチルホスファイト194.0g(1モル)、トリエチルアミン5.1g(0.05モル)および塩化マグネシウム0.95g(0.01モル)を充填した。この混合溶液を25℃にて撹拌しながら、メチルイソブチルケトン(MIBK)110.0g(1.1モル)を1時間かけて追加した。さらに同温度(25℃)で1時間撹拌することにより、ジブチル(1−ヒドロキシ−1、3−ジメチルブチル)ホスホネートを主成分とする反応溶液310.1gを得た。
得られた反応溶液をGPCにより測定して、主成分の反応率(面積比)を算出したところ、96.4%であった。
得られた結果を、使用した原料と触媒とそれらの使用量および反応条件と共に表1に示す。
アセトンの代わりにシクロヘキサノン107.8g(1.1モル)を用い、温度条件を60℃とすること以外は、実施例1と同様にして、ジブチル(1−ヒドロキシシクロヘキシル)ホスホネートを主成分とする反応溶液308.6gを得た。
得られた反応溶液をGPCにより測定して、主成分の反応率(面積比)を算出したところ、99.8%であった。
得られた結果を、使用した原料と触媒とそれらの使用量および反応条件と共に表1に示す。
ジブチルホスファイトの代わりにビス(2−エチルヘキシル)ホスファイト306.0g(1モル)を用い、トリエチルアミン20.2g(0.2モル)および塩化マグネシウム3.4g(0.036モル)を用いること以外は、実施例1と同様にして、ビス(2−エチルヘキシル)(1−ヒドロキシ−1−メチルエチル)ホスホネートを主成分とする反応溶液393.4gを得た。
得られた反応溶液をGPCにより測定して、主成分の反応率(面積比)を算出したところ、100.0%であった。
得られた結果を、使用した原料と触媒とそれらの使用量および反応条件と共に表1に示す。
ジブチルホスファイトの代わりにネオペンチレンホスファイト150.0g(1モル)を用い、トリエチルアミン3.0g(0.03モル)および塩化マグネシウム1.7g(0.018モル)を用い、溶剤としてクロロベンゼン250gを用いること以外は、実施例1と同様にして、ネオペンチレン(1−ヒドロキシ−1−メチルエチル)ホスホネートを主成分とする反応溶液468.5gを得た。
得られた反応溶液をGPCにより測定して、主成分の反応率(面積比)を算出したところ、99.0%であった。
得られた結果を、使用した原料と触媒とそれらの使用量および反応条件と共に表1に示す。
トリエチルアミンの代わりにナトリウムアミド3.9g(0.1モル)を用いること以外は、実施例1と同様にして、ジブチル(1−ヒドロキシ−1−メチルエチル)ホスホネートを主成分とする反応溶液263.4gを得た。
得られた反応溶液をGPCにより測定して、主成分の反応率(面積比)を算出したところ、96.2%であった。
得られた結果を、使用した原料と触媒とそれらの使用量および反応条件と共に表1に示す。
塩化マグネシウムを使用しないこと以外は、実施例1と同様にして、無色透明の反応溶液を得た。
得られた反応溶液をGPCにより測定して、主成分の反応率(面積比)を算出したところ、7.5%であった。
得られた結果を、使用した原料と触媒とそれらの使用量および反応条件と共に表2に示す。
トリエチルアミンを使用しないこと以外は、実施例1と同様にして、反応させたが、GPCによる分析で目的物の生成が見られず、反応はしなかったものと判断した。
得られた結果を、使用した原料と触媒とそれらの使用量および反応条件と共に表2に示す。
トリエチルアミンおよび塩化マグネシウムの両方の代わりにナトリウムメトキシド5.4g(0.1モル)を用いること以外は、実施例1と同様にして、無色透明の反応溶液263.2gを得た。
得られた反応溶液をGPCにより測定して、主成分の反応率(面積比)を算出したところ、11.3%であった。
得られた結果を、使用した原料と触媒とそれらの使用量および反応条件と共に表2に示す。
塩化マグネシウムを使用しないこと以外は、実施例6と同様にして、無色透明の反応溶液261.7gを得た。
得られた反応溶液をGPCにより測定して、主成分の反応率(面積比)を算出したところ、27.2%であった。
得られた結果を、使用した原料と触媒とそれらの使用量および反応条件と共に表2に示す。
実施例1と同様にして、ジブチル(1−ヒドロキシ−1−メチルエチル)ホスホネート242.2gを得た。
(工程(1))
上記の反応終了後、ジブチル(1−ヒドロキシ−1−メチルエチル)ホスホネートが残存する2リットルの四つ口フラスコに、トルエン142.0gおよびトリエチルアミン111.1g(1.10モル)を充填し、攪拌した。次いで、恒温装置により混合溶液を60℃に保持しつつ、滴下装置(追加漏斗)からネオペンチレンホスホロクロリダイト182.0g(1.08モル)を2時間かけて追加した。その後、反応混合物を同温度(60℃)で1時間攪拌することにより反応を完結させた。
反応混合物に水200g(反応混合物に対して約30重量%)を加え、同温度(60℃)で30分撹拌した後、静置して分相させた。水相を回収し、副生したトリエチルアミン塩酸塩を除去した。
次いで、得られた反応溶液を20℃まで冷却し、トリエチルアミン3.0g(0.03モル)を加え、混合溶液をpH10とした。次いで、温度20〜40℃の範囲を外れないように、発熱に注意しながら滴下装置(追加漏斗)から35%過酸化水素水溶液104.9g(過酸化水素として1.08モル)を2時間かけて加えた。その後、40℃で1時間撹拌した。
得られた生成物の純度をガスクロマトグラフにより測定し、収率を算出したところ、それぞれ98.6%および96.2%であった。
また、得られた生成物の構造をIR、NMR、元素分析および吸光法によるP%により決定した。
2976,1469,1376,1306,1261,1213,1149,1056,1014,915,851,813,742,624cm-1
1H−NMR(CDCl3;400MHz);δ4.26(2H,d,JHH=10Hz,POCH 2C(CH3)2−),4.144(2H,t,JHH=7Hz,POCH 2CH2CH2CH3),4.141(2H,t,JHH=7Hz,POCH 2CH2CH2CH3),3.86(2H,dd,JHH=10Hz,JPH=23Hz,POCH 2C(CH3)2−),1.80(3H,s,PC(CH 3)2O),1.76(3H,s,PC(CH 3)2O),1.69(4H,m,POCH2CH 2CH2CH3),1.43(4H,tq,JHH=7Hz,POCH2CH2CH 2CH3),1.29(3H,s,POCH2C(CH 3)2−),0.96(6H,t,JHH=7Hz,POCH2CH2CH2CH 3),0.86(3H,s,POCH2C(CH 3)2−)ppm
C:47.9%,H:8.5%,P:15.5%
Claims (8)
- 一般式(II):
で表されるホスファイトと、一般式(III):
で表されるカルボニル化合物とを、窒素含有塩基性化合物および塩化マグネシウムの共存下で付加反応させて、一般式(I):
で表される3級のアルコール性ヒドロキシ基を有するホスホネートを得ることを特徴とするホスホネートの製造方法。 - 窒素含有塩基性化合物が、脂肪族第3級アミンまたは金属アミドである請求項1に記載のホスホネートの製造方法。
- 脂肪族第3級アミンが、トリエチルアミンである請求項2に記載のホスホネートの製造方法。
- 窒素含有塩基性化合物の使用量がホスファイト(II)に対して1〜50モル%であり、かつ金属ハロゲン化物の使用量がホスファイト(II)に対して0.1〜5モル%である請求項1〜3のいずれか1つに記載のホスホネートの製造方法。
- ホスファイト(II)が、ジエチルホスファイト、ジn-プロピルホスファイト、ジn-ブチルホスファイト、ジn-オクチルホスファイト、ビス(2-エチルヘキシル)ホスファイト、ネオペンチレンホスファイトおよびジフェニルホスファイトから選択される請求項1〜4のいずれか1つに記載のホスホネートの製造方法。
- ホスファイト(II)が、ジn-ブチルホスファイト、ビス(2-エチルヘキシル)ホスファイトおよびネオペンチレンホスファイトから選択される請求項5に記載のホスホネートの製造方法。
- カルボニル化合物(III)のR3およびR4に含まれる炭素原子数がそれぞれ1以上であり、かつR3およびR4に含まれる炭素原子数の和が2〜12である請求項1〜6のいずれか1つに記載のホスホネートの製造方法。
- カルボニル化合物(III)が、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、アセトフェノンおよびベンゾフェノンから選択される請求項7に記載のホスホネートの製造方法。
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