JP4654412B2 - α―エポキシホスホン酸類の製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、α―エポキシホスホン酸類の製造方法に関するものである。
α―エポキシホスホン酸類は、ホスホマイシンに代表されるように、抗生物質として、及び高分子のモノマーまたは高分子の難燃剤として有用な一群の化合物である。
従来このようなα―エポキシホスホン酸類、たとえば、α―エポキシホスホン酸ジエチルはビニルホスホン酸ジエチルとt-BuOOHとTritonB（水酸化ベンジルトリメチルアンモニウム）と反応させることにより（非特許文献１）により、また、α―エポキシホスホン酸類はビニルホスホン酸エステル類とNADPH（ニコチンアミドアデニンジヌクレオチドリン酸）とglucose-6-phosphateを反応させる方法（非特許文献２）により合成されている。
しかし、いずれの方法の場合も高価な反応剤を用いる必要があり、また目的物質であるα―エポキシホスホン酸エステルの収率が低いなどの問題があり、工業的に必ずしも有利な方法とはいえなかった。また、α―エポキシホスホン酸類の中にはその合成が難しく、安定に供給することができない化合物もあった。
従来このようなα―エポキシホスホン酸類、たとえば、α―エポキシホスホン酸ジエチルはビニルホスホン酸ジエチルとt-BuOOHとTritonB（水酸化ベンジルトリメチルアンモニウム）と反応させることにより（非特許文献１）により、また、α―エポキシホスホン酸類はビニルホスホン酸エステル類とNADPH（ニコチンアミドアデニンジヌクレオチドリン酸）とglucose-6-phosphateを反応させる方法（非特許文献２）により合成されている。
しかし、いずれの方法の場合も高価な反応剤を用いる必要があり、また目的物質であるα―エポキシホスホン酸エステルの収率が低いなどの問題があり、工業的に必ずしも有利な方法とはいえなかった。また、α―エポキシホスホン酸類の中にはその合成が難しく、安定に供給することができない化合物もあった。
J. Organomet. Chem. 1988, 341, 293.
Tetrahedron Lett. 2002, 43, 1797.
本発明は、安価で製造効率に優れた、α―エポキシホスホン酸類の製造方法を提供することを目的とする。
本発明は、前記した問題点を克服するために、容易に入手可能なビニルホスホン酸類と過酸化水素との反応について鋭意検討を行ったところ、好ましくはタングステン触媒または塩基触媒の存在下で、これらのエポキシ化が効率よく進行し、高い収率で対応するエポキシ化合物を与えることを見出し、これらの知見に基づいて本発明を完成するに至った。
すなわち、この出願によれば、以下の発明が提供される。
（１）一般式（１）
（Rは水素原子または置換されていてもよい炭化水素基を示す。）
で表されるビニルホスホン酸エステル化合物を過酸化水素と反応させることを特徴とする、一般式(II)
（Rは前記と同じ）
で表されるα―エポキシホスホン酸類の製造方法。
（２）タングステン酸またはタングステン酸塩を含む触媒の存在下で反応を行うことを特徴とする上記（１）に記載のα―エポキシリンホスホン酸類の製造方法。
（３）アルカリ金属またはアルカリ土類金属の化合物の存在下で反応を行うことを特徴とする上記（１）又は（２）に記載のα―エポキシホスホン酸類の製造方法。
（４）アルカリ金属またはアルカリ土類金属の化合物が、これらの金属の水酸化物、炭酸塩または炭酸水素塩であることを特徴とする上記（３）に記載のα―エポキシホスホン酸類の製造方法。
（５）下記一般式（III）
で表されるα―エポキシホスホン酸。
（１）一般式（１）
で表されるビニルホスホン酸エステル化合物を過酸化水素と反応させることを特徴とする、一般式(II)
で表されるα―エポキシホスホン酸類の製造方法。
（２）タングステン酸またはタングステン酸塩を含む触媒の存在下で反応を行うことを特徴とする上記（１）に記載のα―エポキシリンホスホン酸類の製造方法。
（３）アルカリ金属またはアルカリ土類金属の化合物の存在下で反応を行うことを特徴とする上記（１）又は（２）に記載のα―エポキシホスホン酸類の製造方法。
（４）アルカリ金属またはアルカリ土類金属の化合物が、これらの金属の水酸化物、炭酸塩または炭酸水素塩であることを特徴とする上記（３）に記載のα―エポキシホスホン酸類の製造方法。
（５）下記一般式（III）
本発明のα―エポキシホスホン酸類の製造方法は、容易に入手可能な一般式（I）で示されるビニルホスホン酸類を用い、これを過酸化水素と反応させるだけの工程で、簡便、安全、かつ効率的にα―エポキシホスホン酸類を合成することができ、その分離精製も容易である。
また、本発明に係る前記一般式（III）で表される、α―エポキシホスホン酸は、文献未載の新規な化合物であり、抗生物質としてまた高分子のモノマーまたは高分子の難燃剤として有用な化合物である。
また、本発明に係る前記一般式（III）で表される、α―エポキシホスホン酸は、文献未載の新規な化合物であり、抗生物質としてまた高分子のモノマーまたは高分子の難燃剤として有用な化合物である。
本発明において反応原料として用いるビニルホスホン酸エステル類は、前記一般式（I）で示される。Rは、水素または置換されていてもよい炭化水素基を示す。炭化水素基としては、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基等が挙げられる。
アルキル基の場合のアルキル基の炭素数は１〜１８、好ましくは１〜１０である。その具体例としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ヘキシル基、デシル基などが挙げられる。
シクロアルキル基の場合の炭素数は５〜１８、好ましくは５〜１２である。その具体例としては、シクロヘキシル基、シクロオクチル基、シクロドデシル基などが挙げられる。
アリール基の場合の炭素数は６〜１４、好ましくは６〜１０である。その具体例としては、フェニル基、ナフチル基が挙げられ、さらにそれらの置換体（トリル基、キシリル基、ベンジルフェニル基など）も包含される。
アラルキル基の場合の炭素数は７〜１３、好ましくは７〜９である。その具体例としては、ベンジル基、フェネチル基、フェニルベンジル基、ナフチルメチル基などが挙げられる。
これらの炭化水素基は、酸素、窒素、イオウなどのヘテロ原子を含む官能基で置換されていてもよい。
前記一般式（Ｉ）で示されるビニルホスホン酸エステル類の具体例として、たとえば、ビニルホスホン酸ジメチル、ビニルホスホン酸ジエチル、ビニルホスホン酸ジブチル、ビニルホスホン酸ジベンジル、ビニルホスホン酸ジフェニルなどを挙げられるが、これらに限定されたものではない。
本発明の前記一般式（II）で締めされるα―エポキシホスホン酸類の製造方法は、一般式(I)で表されるビニルホスホン酸エステル化合物を過酸化水素と反応させることを特徴としている。
この反応は、タングステン触媒を使用することにより、またアルカリ又はアルカリ土類金属の化合物を添加させることにより、反応がより効率よく進行し、高収率で目的化合物を与える。
タングステン触媒としては、タングステン酸または、タングステン酸ナトリウムやカリウムなどの塩が用いられる。その使用量は反応基質に対し、0.0１〜１当量であり、好ましくは、０．０１〜０．５当量である。
アルカリ金属またはアルカリ土類金属の化合物としては、その水酸化物、炭酸塩、炭酸水素塩などが挙げられる。水酸化物の具体例としては、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウムなどが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
アルカリ又はアルカリ土類金属の炭酸塩、炭酸水素塩の具体例としては、炭酸リチウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸カルシウム、炭酸水素リチウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウムなどを上げられるが、これらに限定されるものではない。
アルカリ又はアルカリ土類金属の炭酸塩、炭酸水素塩の具体例としては、炭酸リチウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸カルシウム、炭酸水素リチウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウムなどを上げられるが、これらに限定されるものではない。
また、これらの化合物の使用量は、一般的に反応基質に対し、０．１〜１当量であり、好ましくは、０．５〜０．８当量である。
反応は特に溶媒を用いなくてもよいが、必要に応じて溶媒中で実施することもできる。溶媒としては、水、アルコール類、炭化水素類、エーテル類、エステル類など種々のものが使用できる。また、これらは単独若しくは２種以上の混合物として使用される。
反応の温度は一般的に、零度ないし２００℃の範囲から選ばれ、好ましくは室温ないし１００℃の範囲で実施される。
反応混合物からの生成物の分離は、蒸留やカラムクロマトグラフィーによって容易に達成される。
本発明を以下の実施例によってさらに具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
実施例１
1ミリリットルのt-BuOH溶媒にビニルホスホン酸（1 ミリモル）、トリエチルアミン（0.5ミリモル）、Na2WO4(0.01 ミリモル)、30％の過酸化水素溶液（1ｍL）を加え、室温で16時間をかくはんした。α−エポキシホスホン酸は44％の収率で得られた。
1ミリリットルのt-BuOH溶媒にビニルホスホン酸（1 ミリモル）、トリエチルアミン（0.5ミリモル）、Na2WO4(0.01 ミリモル)、30％の過酸化水素溶液（1ｍL）を加え、室温で16時間をかくはんした。α−エポキシホスホン酸は44％の収率で得られた。
実施例２
0.5ミリリットルのテトラヒドロフラン溶媒にビニルホスホン酸ジメチル（0.5 ミリモル）、NaOH（0.5ミリモル）、30％の過酸化水素溶液（0.5ｍL）を加え、室温で16時間をかくはんした。α−エポキシホスホン酸ジメチルは78％の収率で得られた。
0.5ミリリットルのテトラヒドロフラン溶媒にビニルホスホン酸ジメチル（0.5 ミリモル）、NaOH（0.5ミリモル）、30％の過酸化水素溶液（0.5ｍL）を加え、室温で16時間をかくはんした。α−エポキシホスホン酸ジメチルは78％の収率で得られた。
実施例３−８
実施例２と同様の手法により、テトラヒドロフランの代わりに、種々の溶媒を用いて反応を行った。結果は表１にまとめた。
実施例２と同様の手法により、テトラヒドロフランの代わりに、種々の溶媒を用いて反応を行った。結果は表１にまとめた。
実施例９−１５
ビニルホスホン酸メチルの代わりに、ビニルホスホン酸エチルを用いて、実施例２の条件下で種々の溶媒中反応を行った。結果は表２に示した。
ビニルホスホン酸メチルの代わりに、ビニルホスホン酸エチルを用いて、実施例２の条件下で種々の溶媒中反応を行った。結果は表２に示した。
実施例１６−２２
ビニルホスホン酸メチルの代わりに、ビニルホスホン酸イソプロピルを用いて、実施例２の条件下で種々の溶媒中反応を行った。結果は表３に示した。
ビニルホスホン酸メチルの代わりに、ビニルホスホン酸イソプロピルを用いて、実施例２の条件下で種々の溶媒中反応を行った。結果は表３に示した。
実施例２３
ビニルホスホン酸メチルの代わりに、ビニルホスホン酸ジベンジルを用いて、実施例２の条件下で反応を行った。α−エポキシホスホン酸ジベンジルが57％の収率で得られた。
ビニルホスホン酸メチルの代わりに、ビニルホスホン酸ジベンジルを用いて、実施例２の条件下で反応を行った。α−エポキシホスホン酸ジベンジルが57％の収率で得られた。
実施例２４
0.5ミリリットルのテトラヒドロフラン溶媒にビニルホスホン酸ジエチル（0.5 ミリモル）、NaHCO3（0.5ミリモル）、30％の過酸化水素溶液（0.5ｍL）を加え、室温で16時間をかくはんした。α−エポキシホスホン酸ジエチルは20％の収率で得られた。
0.5ミリリットルのテトラヒドロフラン溶媒にビニルホスホン酸ジエチル（0.5 ミリモル）、NaHCO3（0.5ミリモル）、30％の過酸化水素溶液（0.5ｍL）を加え、室温で16時間をかくはんした。α−エポキシホスホン酸ジエチルは20％の収率で得られた。
実施例２５
0.5ミリリットルのテトラヒドロフラン溶媒にビニルホスホン酸ジエチル（0.5 ミリモル）、Na２CO3（0.5ミリモル）、30％の過酸化水素溶液（0.5ｍL）を加え、室温で16時間をかくはんした。α−エポキシホスホン酸ジエチルは46％の収率で得られた。
0.5ミリリットルのテトラヒドロフラン溶媒にビニルホスホン酸ジエチル（0.5 ミリモル）、Na２CO3（0.5ミリモル）、30％の過酸化水素溶液（0.5ｍL）を加え、室温で16時間をかくはんした。α−エポキシホスホン酸ジエチルは46％の収率で得られた。
実施例２６
0.5ミリリットルのテトラヒドロフラン溶媒にビニルホスホン酸ジエチル（0.5 ミリモル）、NaOH（0.3ミリモル）、30％の過酸化水素溶液（0.3ｍL）を加え、室温で16時間をかくはんした。α−エポキシホスホン酸ジエチルは63％の収率で得られた。
0.5ミリリットルのテトラヒドロフラン溶媒にビニルホスホン酸ジエチル（0.5 ミリモル）、NaOH（0.3ミリモル）、30％の過酸化水素溶液（0.3ｍL）を加え、室温で16時間をかくはんした。α−エポキシホスホン酸ジエチルは63％の収率で得られた。
Claims (1)
- 一般式（Ｉ）
で表されるビニルホスホン酸類を、アルカリ金属の水酸化物の存在下、過酸化水素と反応させることを特徴とする、一般式(II)
で表されるα―エポキシホスホン酸類の製造方法。
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