JP5115762B2 - ４−ホルミルピペリジンアセタール誘導体の製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、医薬、農薬等の原料として有用な４−ホルミルピペリジンアセタール誘導体の製造方法に関する。
４−ホルミルピペリジンアセタール誘導体の製造方法としては、下記の方法が知られている。
（１）４−ヒドロキシメチルピペリジンを炭酸カリウム存在下でクロロギ酸ベンジルと反応させ、得られたＮ−ベンジルオキシカルボニル−４−ヒドロキシメチルピペリジンをクロロクロム酸ピリジニウムで処理して酸化し、Ｎ−ベンジルオキシカルボニル−４−ホルミルピペリジンを得る。これを触媒量のｐ−トルエンスルホン酸の存在下、メタノールとオルトギ酸トリメチルで処理してアセタール化し、Ｎ−ベンジルオキシカルボニル−４−ホルミルピペリジンジメチルアセタールを得る。更にその後、１０％パラジウムカーボン存在下、エタノール−シクロヘキセン中で加熱することによりベンジルオキシカルボニル基を除去して、４−ホルミルピペリジンジメチルアセタールを得る方法（特許文献１）。
（２）Ｎ−ベンジルオキシカルボニル−４−ホルミルピペリジンを触媒量のｐ−トルエンスルホン酸の存在下、オルトギ酸トリメチルで処理してアセタール化し、Ｎ−ベンジルオキシカルボニル−４−ホルミルピペリジンジメチルアセタールを得る。これを１０％パラジウムカーボン及びギ酸アンモニウムで処理してベンジルオキシカルボニル基を除去することにより、４−ホルミルピペリジンジメチルアセタールを得る方法（特許文献２）。
（３）４−ヒドロキシメチルピペリジンをトリエチルアミン存在下でクロロギ酸ベンジルと反応させ、得られたＮ−ベンジルオキシカルボニル−４−ヒドロキシメチルピペリジンをデス・マーチン試薬で処理して酸化し、Ｎ−ベンジルオキシカルボニル−４−ホルミルピペリジンを得る。これを触媒量のｐ−トルエンスルホン酸の存在下、エチレングリコールと反応させてアセタール化し、Ｎ−ベンジルオキシカルボニル−４−（１，３−ジオキソラン−２−イル）ピペリジンを得る。更にその後、１０％パラジウムカーボンを用いた接触水素化反応によりベンジルオキシカルボニル基を除去して、４−（１，３−ジオキソラン−２−イル）ピペリジンを得る方法（特許文献３）。
（１）４−ヒドロキシメチルピペリジンを炭酸カリウム存在下でクロロギ酸ベンジルと反応させ、得られたＮ−ベンジルオキシカルボニル−４−ヒドロキシメチルピペリジンをクロロクロム酸ピリジニウムで処理して酸化し、Ｎ−ベンジルオキシカルボニル−４−ホルミルピペリジンを得る。これを触媒量のｐ−トルエンスルホン酸の存在下、メタノールとオルトギ酸トリメチルで処理してアセタール化し、Ｎ−ベンジルオキシカルボニル−４−ホルミルピペリジンジメチルアセタールを得る。更にその後、１０％パラジウムカーボン存在下、エタノール−シクロヘキセン中で加熱することによりベンジルオキシカルボニル基を除去して、４−ホルミルピペリジンジメチルアセタールを得る方法（特許文献１）。
（２）Ｎ−ベンジルオキシカルボニル−４−ホルミルピペリジンを触媒量のｐ−トルエンスルホン酸の存在下、オルトギ酸トリメチルで処理してアセタール化し、Ｎ−ベンジルオキシカルボニル−４−ホルミルピペリジンジメチルアセタールを得る。これを１０％パラジウムカーボン及びギ酸アンモニウムで処理してベンジルオキシカルボニル基を除去することにより、４−ホルミルピペリジンジメチルアセタールを得る方法（特許文献２）。
（３）４−ヒドロキシメチルピペリジンをトリエチルアミン存在下でクロロギ酸ベンジルと反応させ、得られたＮ−ベンジルオキシカルボニル−４−ヒドロキシメチルピペリジンをデス・マーチン試薬で処理して酸化し、Ｎ−ベンジルオキシカルボニル−４−ホルミルピペリジンを得る。これを触媒量のｐ−トルエンスルホン酸の存在下、エチレングリコールと反応させてアセタール化し、Ｎ−ベンジルオキシカルボニル−４−（１，３−ジオキソラン−２−イル）ピペリジンを得る。更にその後、１０％パラジウムカーボンを用いた接触水素化反応によりベンジルオキシカルボニル基を除去して、４−（１，３−ジオキソラン−２−イル）ピペリジンを得る方法（特許文献３）。
しかしながら、（１）の方法は、酸化剤として用いるクロロクロム酸ピリジニウムの毒性が高く、化学量論量以上を必要とするため使用量が多いこと、またこのため有害な廃棄物を生じること、更に工程が多段階にわたるため、総収率が１０％（対４−ヒドロキシメチルピペリジン）と低いことから、工業的方法として満足できるものではない。（２）の方法は、（１）の方法で得られる中間体のＮ−ベンジルオキシカルボニル−４−ホルミルピペリジンを原料としている。本化合物の工業的製法は知られておらず、（１）の方法と同様に毒性の高い酸化剤を用いることになるなど、原料入手が困難である。また、本原料の製造も考慮すると、全工程は多段階となり、工業的方法とは言い難い。（３）の方法は、酸化剤として用いるデス・マーチン試薬が高価なうえ、化学量論量以上を必要とするため使用量が多いこと、またこの試薬がヨウ素の高原子価化合物であることから潜在的な危険性を有すること、更に工程が多段階にわたるため、総収率が４０％（対４−ヒドロキシメチルピペリジン）と低いことから、工業的方法として満足できるものではない。
本発明の目的は、４−ホルミルピペリジンアセタール誘導体を収率よく、かつ短工程で得ることができる工業的な製造方法を提供することである。
本発明者らは、前述の課題を解決するため、４−ホルミルピペリジンアセタール誘導体を工業的に収率よく、かつ短工程で製造する方法について鋭意検討を重ねた結果、４−ホルミルピリジンアセタール誘導体を、ロジウム又はルテニウムを含有する触媒の存在下に接触水素化する方法を見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は、下記一般式（１）
（式中、Ｒ１とＲ２は、同一又は異なっても良いアルキル基を示し、また、相互に結合して環を形成しても良い。）
で表される４−ホルミルピリジンアセタール誘導体を、ロジウム又はルテニウムを含有する触媒の存在下に接触水素化することによる、下記一般式（２）
（式中、Ｒ１とＲ２は、前記と同じ。）
で表される４−ホルミルピペリジンアセタール誘導体の製造方法である。
で表される４−ホルミルピリジンアセタール誘導体を、ロジウム又はルテニウムを含有する触媒の存在下に接触水素化することによる、下記一般式（２）
で表される４−ホルミルピペリジンアセタール誘導体の製造方法である。
本発明により、４−ホルミルピペリジンアセタール誘導体を工業的に収率よく、かつ短工程で容易に製造することができる。４−ホルミルピペリジンアセタール誘導体は、医薬、農薬等の原料として有用なＮ−置換−４−ホルミルピペリジンへ容易に変換することができる。
以下、本発明を詳細に説明する。
一般式（１）で表される４−ホルミルピリジンアセタール誘導体において、Ｒ１とＲ２は、同一又は異なっても良いアルキル基を示し、また、相互に結合して環を形成しても良い。アルキル基としては、炭素数１〜１０の直鎖または分岐状の炭化水素基であり、例えば、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、イソプロピル基、ｎ−ブチル基、イソブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基などが挙げられる。アルキル基が相互に結合して環を形成した場合とは、１，３−ジオキソラニル基、４−メチル−１，３−ジオキソラニル基、１，３−ジオキサニル基などが挙げられる。
一般式（１）で表される４−ホルミルピリジンアセタール誘導体において、Ｒ１とＲ２は、同一又は異なっても良いアルキル基を示し、また、相互に結合して環を形成しても良い。アルキル基としては、炭素数１〜１０の直鎖または分岐状の炭化水素基であり、例えば、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、イソプロピル基、ｎ−ブチル基、イソブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基などが挙げられる。アルキル基が相互に結合して環を形成した場合とは、１，３−ジオキソラニル基、４−メチル−１，３−ジオキソラニル基、１，３−ジオキサニル基などが挙げられる。
４−ホルミルピリジンアセタール誘導体の具体的化合物としては、４−ホルミルピリジンジメチルアセタール、４−ホルミルピリジンジエチルアセタール、４−ホルミルピリジンジプロピルアセタール、４−ホルミルピリジンジイソプロピルアセタール、４−ホルミルピリジンジブチルアセタール、４−（１，３−ジオキソラン−２−イル）ピリジン、４−（４−メチル−１，３−ジオキソラン−２−イル）ピリジン、４−（１，３−ジオキサン−２−イル）ピリジンなどが挙げられる。
４−ホルミルピリジンアセタール誘導体は、容易に入手可能な４−ホルミルピリジンから、文献記載の方法（例えば、特表２００５−５０４００４号公報の実施例１やＧｒｅｅｎｅ‘ｓ Ｐｒｏｔｅｃｔｉｖｅ Ｇｒｏｕｐｓ ｉｎ ｏｒｇａｎｉｃ ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ｆｏｕｒｔｈ ｅｄｉｔｉｏｎ、２００７年、Ｊｏｈｎ Ｗｉｌｅｙ ＆ Ｓｏｎｓ，Ｉｎｃ．）を利用して合成することができる。具体的には、４−ホルミルピペリジンを酸触媒存在下、アルコールやオルトギ酸トリアルキルと反応させることにより、４−ホルミルピリジンアセタール誘導体を合成する方法がある。あるいは、容易に入手可能な４−シアノピリジンから文献記載の方法（例えば、特許第３０９８０９９号公報）を利用して合成することもできる。具体的には、４−シアノピリジンを酸及びアルコールの存在下で接触水素化することにより４−ホルミルピリジンアセタール誘導体を合成する方法である。得られた４−ホルミルピリジンアセタール誘導体は単離精製して後工程へ使用するほか、後工程に影響を与えない限り、未単離の状態で使用することもできる。
４−ホルミルピリジンアセタール誘導体は、容易に入手可能な４−ホルミルピリジンから、文献記載の方法（例えば、特表２００５−５０４００４号公報の実施例１やＧｒｅｅｎｅ‘ｓ Ｐｒｏｔｅｃｔｉｖｅ Ｇｒｏｕｐｓ ｉｎ ｏｒｇａｎｉｃ ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ｆｏｕｒｔｈ ｅｄｉｔｉｏｎ、２００７年、Ｊｏｈｎ Ｗｉｌｅｙ ＆ Ｓｏｎｓ，Ｉｎｃ．）を利用して合成することができる。具体的には、４−ホルミルピペリジンを酸触媒存在下、アルコールやオルトギ酸トリアルキルと反応させることにより、４−ホルミルピリジンアセタール誘導体を合成する方法がある。あるいは、容易に入手可能な４−シアノピリジンから文献記載の方法（例えば、特許第３０９８０９９号公報）を利用して合成することもできる。具体的には、４−シアノピリジンを酸及びアルコールの存在下で接触水素化することにより４−ホルミルピリジンアセタール誘導体を合成する方法である。得られた４−ホルミルピリジンアセタール誘導体は単離精製して後工程へ使用するほか、後工程に影響を与えない限り、未単離の状態で使用することもできる。
本発明で使用するロジウム又はルテニウムを含有する触媒とは、ロジウム又はルテニウムを含有する触媒であれば特に制限されないが、例えば、担体に担持された触媒を使用することができる。担体としては、珪藻土、軽石、活性炭、グラファイト、シリカゲル、アルミナ、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、酸化チタン、ゼオライト、炭酸カルシウム、硫酸バリウムなどが挙げられるが、好ましくはロジウムカーボン又はルテニウムカーボンである。更に好ましくはロジウムカーボンである。
ロジウム、ルテニウム以外の白金族系金属では、例えば、白金触媒では目的とする反応が進行し難く、パラジウム触媒ではピリジン環の核水素化は進行せず、アセタールの脱アルコキシ化の副反応が優先する（例えば、４−モノアルコキシ体が副生する）ので好ましくない。
これに対して、本発明であるロジウム又はルテニウムを含有する触媒を用いた場合には、脱アルコキシ化よりもピリジン環の核水素化が優先して進行する。特にロジウムを含有する触媒では、副反応である脱アルコキシ化が抑制され、高選択的に目的とする４−ホルミルピペリジンアセタール誘導体を得ることができる。触媒の使用量（金属換算）は、４−ホルミルピリジンアセタール誘導体に対して０．００５〜２重量％、好ましくは、０．０１〜１重量％の範囲が反応速度と経済性の点から好ましい。
ロジウム、ルテニウム以外の白金族系金属では、例えば、白金触媒では目的とする反応が進行し難く、パラジウム触媒ではピリジン環の核水素化は進行せず、アセタールの脱アルコキシ化の副反応が優先する（例えば、４−モノアルコキシ体が副生する）ので好ましくない。
これに対して、本発明であるロジウム又はルテニウムを含有する触媒を用いた場合には、脱アルコキシ化よりもピリジン環の核水素化が優先して進行する。特にロジウムを含有する触媒では、副反応である脱アルコキシ化が抑制され、高選択的に目的とする４−ホルミルピペリジンアセタール誘導体を得ることができる。触媒の使用量（金属換算）は、４−ホルミルピリジンアセタール誘導体に対して０．００５〜２重量％、好ましくは、０．０１〜１重量％の範囲が反応速度と経済性の点から好ましい。
反応は無溶媒、溶媒中のいずれでも行うことができる。溶媒を用いる際は、反応に悪影響を与えない溶媒であれば特に限定されないが、例えば、水、メタノール、エタノール、１−プロパノール、２−プロパノール、１−ブタノール、イソブタノール、２−ブタノール、ｔｅｒｔ−ブタノールなどのアルコール類、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、ｔｅｒｔ−ブチルメチルエーテル、１，２−ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン、ジオキソラン、ジオキサンなどのエーテル類、ペンタン、シクロペンタン、ヘキサン、シクロヘキサン、ヘプタン、メチルシクロヘキサンなどの脂肪族炭化水素類、酢酸エチル、プロピオン酸エチルなどのエステル類、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、２−ピロリドンなどのアミド類、クロロホルムなどのハロゲン化炭化水素類などが挙げられる。これらは単独で用いても、複数を組み合わせて用いても良いが、好ましくは、アルコール類単独、又はアルコール類と水の混合溶媒である。
反応圧力は、０．１〜３０ＭＰａ、好ましくは０．１〜５ＭＰａである。反応温度は通常、２０〜３００℃、好ましくは４０〜１５０℃、更に好ましくは７０〜１２０℃である。この温度範囲より低い場合には、十分な反応速度が得られず、高い場合には副反応や分解反応を伴うため、収率が低下する。
一般式（２）で表される４−ホルミルピペリジンアセタール誘導体の具体的化合物としては、４−ホルミルピペリジンジメチルアセタール、４−ホルミルピペリジンジエチルアセタール、４−ホルミルピペリジンジプロピルアセタール、４−ホルミルピペリジンジイソプロピルアセタール、４−ホルミルピペリジンジブチルアセタール、４−（１，３−ジオキソラン−２−イル）ピペリジン、４−（４−メチル−１，３−ジオキソラン−２−イル）ピペリジン、４−（１，３−ジオキサン−２−イル）ピペリジンなどが挙げられる。
以下、調製例、実施例及び比較例により本発明を更に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。なお、以下の調製例および実施例中のＧＣ面百値とはガスクロマトグラフィーの分析による当該化合物の面積百分率を表す。
〔調製例１〕４−ホルミルピリジンジメチルアセタールの合成
３Ｌ反応フラスコに攪拌下、４−ホルミルピリジン１６０．７ｇ（１．５モル）、メタノール４８０．６ｇ（１５モル）、濃硫酸２２０．７ｇ（２．３モル）を仕込み、５０℃で３時間反応を行った。反応混合物を濃縮後、３０％水酸化ナトリウム水溶液６００ｇ、トルエン８０００ｇを用いて中和抽出・分液を行った。得られた有機層を濃縮、蒸留することにより、無色液体の４−ホルミルピリジンジメチルアセタール１４０．２ｇ（０．９２モル、ＧＣ面百値９９％、収率６１％）を得た。
３Ｌ反応フラスコに攪拌下、４−ホルミルピリジン１６０．７ｇ（１．５モル）、メタノール４８０．６ｇ（１５モル）、濃硫酸２２０．７ｇ（２．３モル）を仕込み、５０℃で３時間反応を行った。反応混合物を濃縮後、３０％水酸化ナトリウム水溶液６００ｇ、トルエン８０００ｇを用いて中和抽出・分液を行った。得られた有機層を濃縮、蒸留することにより、無色液体の４−ホルミルピリジンジメチルアセタール１４０．２ｇ（０．９２モル、ＧＣ面百値９９％、収率６１％）を得た。
〔実施例１〕４−ホルミルピペリジンジメチルアセタールの合成
２００ｍＬのオートクレーブに、調製例１で得られた４−ホルミルピリジンジメチルアセタール１．５ｇ（９．８ミリモル）、メタノール４．５ｇ、５％ロジウムカーボン触媒（含水率５０質量％）７５ｍｇ（金属ロジウム換算で原料に対して０．１３質量％）を仕込み、攪拌下、水素圧０．８ＭＰａ、反応温度８０℃で６時間反応した。反応混合物から触媒をろ別し、濃縮することにより、無色液体の粗の４−ホルミルピペリジンジメチルアセタール１．６ｇ（９．８ミリモル、粗収率１００％）を得た。ガスクロマトグラフィー（ＧＣ）による分析の結果、目的とする４−ホルミルピペリジンジメチルアセタールの面百値は９５％であり、副生物の４−メトキシメチルピペリジンの面百値は３％であった。
２００ｍＬのオートクレーブに、調製例１で得られた４−ホルミルピリジンジメチルアセタール１．５ｇ（９．８ミリモル）、メタノール４．５ｇ、５％ロジウムカーボン触媒（含水率５０質量％）７５ｍｇ（金属ロジウム換算で原料に対して０．１３質量％）を仕込み、攪拌下、水素圧０．８ＭＰａ、反応温度８０℃で６時間反応した。反応混合物から触媒をろ別し、濃縮することにより、無色液体の粗の４−ホルミルピペリジンジメチルアセタール１．６ｇ（９．８ミリモル、粗収率１００％）を得た。ガスクロマトグラフィー（ＧＣ）による分析の結果、目的とする４−ホルミルピペリジンジメチルアセタールの面百値は９５％であり、副生物の４−メトキシメチルピペリジンの面百値は３％であった。
〔調製例２〕４−ホルミルピリジンジエチルアセタールの合成
３００Ｌ反応槽に攪拌下、４−ホルミルピリジン３０ｋｇ（２８０モル）、エタノール１２９ｋｇ（２８０モル）、濃硫酸２７．５ｋｇ（２８０モル）を仕込み、８０℃で２時間反応を行った。反応混合物を濃縮後、オルトギ酸トリエチルを加え、７０℃で１時間反応を行った。２０％水酸化ナトリウム水溶液１１２ｋｇ、トルエン７５ｋｇを用いて中和抽出・分液を行った。得られた有機層を濃縮することにより、橙色液体の４−ホルミルピリジンジエチルアセタール４６．２ｋｇを含有する溶液（２５５モル、収率９１％）を得た。
３００Ｌ反応槽に攪拌下、４−ホルミルピリジン３０ｋｇ（２８０モル）、エタノール１２９ｋｇ（２８０モル）、濃硫酸２７．５ｋｇ（２８０モル）を仕込み、８０℃で２時間反応を行った。反応混合物を濃縮後、オルトギ酸トリエチルを加え、７０℃で１時間反応を行った。２０％水酸化ナトリウム水溶液１１２ｋｇ、トルエン７５ｋｇを用いて中和抽出・分液を行った。得られた有機層を濃縮することにより、橙色液体の４−ホルミルピリジンジエチルアセタール４６．２ｋｇを含有する溶液（２５５モル、収率９１％）を得た。
〔実施例２〕４−ホルミルピペリジンジエチルアセタールの合成
２００Ｌの反応槽に、調製例２で得られた４−ホルミルピリジンジエチルアセタールを含有する溶液１９ｋｇ（４−ホルミルピリジン仕込み基準 １１２モル）、エタノール５１．０ｋｇ、水３０．６ｋｇ、５％ロジウムカーボン触媒（含水率５０質量％）２．０ｋｇ（金属ロジウム換算で原料に対して０．２５質量％）を仕込み、攪拌下、水素圧０．８ＭＰａ、反応温度８０℃で８時間反応した。反応混合物から触媒をろ別し、濃縮することにより、褐色液体の４−ホルミルピペリジンジエチルアセタール１７．８ｋｇ（９４．８モル、収率８５％）を得た。ＧＣ分析の結果、目的とする４−ホルミルピペリジンジエチルアセタールの面百値は９５％であり、副生物の４−エトキシメチルピペリジンの面百値は４％であった。本粗製物を蒸留することにより、面百値９８％の４−ホルミルピペリジンジエチルアセタールを得た。
２００Ｌの反応槽に、調製例２で得られた４−ホルミルピリジンジエチルアセタールを含有する溶液１９ｋｇ（４−ホルミルピリジン仕込み基準 １１２モル）、エタノール５１．０ｋｇ、水３０．６ｋｇ、５％ロジウムカーボン触媒（含水率５０質量％）２．０ｋｇ（金属ロジウム換算で原料に対して０．２５質量％）を仕込み、攪拌下、水素圧０．８ＭＰａ、反応温度８０℃で８時間反応した。反応混合物から触媒をろ別し、濃縮することにより、褐色液体の４−ホルミルピペリジンジエチルアセタール１７．８ｋｇ（９４．８モル、収率８５％）を得た。ＧＣ分析の結果、目的とする４−ホルミルピペリジンジエチルアセタールの面百値は９５％であり、副生物の４−エトキシメチルピペリジンの面百値は４％であった。本粗製物を蒸留することにより、面百値９８％の４−ホルミルピペリジンジエチルアセタールを得た。
〔調製例３〕４−ホルミルピリジンジブチルアセタールの合成
３Ｌのオートクレーブに、４−シアノピリジン１０４．１ｇ（１．０モル）、水４６０ｇ、濃硫酸２３２．３ｇ（２．３モル）、５％パラジウム−１％銅／カーボン触媒（含水率５０質量％）３ｇ（金属パラジウム換算で原料に対して０．０７質量％）、硫酸銅・五水和物３００ｍｇを仕込み、攪拌下、水素圧０．８ＭＰａ、反応温度６０℃で８時間反応した。反応混合物から触媒をろ別、濃縮した。これにブタノール５９３．０ｇ（８．０モル）を添加し、攪拌下、還流温度で水とブタノールの共沸成分を留去しながら４時間反応を行った。反応液を冷却後、メチルシクロヘキサン５００ｇ、３０％水酸化ナトリウム水溶液５００ｇを用いて中和抽出・分液を行った。得られた有機層を濃縮、蒸留することにより、無色液体の４−ホルミルピリジンジブチルアセタール１５４．３ｇ（０．６５モル、ＧＣ面百値９７％、収率６５％）を得た。
３Ｌのオートクレーブに、４−シアノピリジン１０４．１ｇ（１．０モル）、水４６０ｇ、濃硫酸２３２．３ｇ（２．３モル）、５％パラジウム−１％銅／カーボン触媒（含水率５０質量％）３ｇ（金属パラジウム換算で原料に対して０．０７質量％）、硫酸銅・五水和物３００ｍｇを仕込み、攪拌下、水素圧０．８ＭＰａ、反応温度６０℃で８時間反応した。反応混合物から触媒をろ別、濃縮した。これにブタノール５９３．０ｇ（８．０モル）を添加し、攪拌下、還流温度で水とブタノールの共沸成分を留去しながら４時間反応を行った。反応液を冷却後、メチルシクロヘキサン５００ｇ、３０％水酸化ナトリウム水溶液５００ｇを用いて中和抽出・分液を行った。得られた有機層を濃縮、蒸留することにより、無色液体の４−ホルミルピリジンジブチルアセタール１５４．３ｇ（０．６５モル、ＧＣ面百値９７％、収率６５％）を得た。
〔実施例３〕４−ホルミルピペリジンジブチルアセタールの合成
１Ｌのオートクレーブに、調製例３で得られた４−ホルミルピリジンジブチルアセタール６５．０ｇ（０．２７モル）、イソプロピルアルコール２６０ｇ、５％ロジウムカーボン触媒（含水率５０質量％）６．５ｇ（金属ロジウム換算で原料に対して０．２５質量％）を仕込み、攪拌下、水素圧０．８ＭＰａ、反応温度８０℃で８時間反応した。反応混合物から触媒をろ別し、濃縮、蒸留することにより、無色液体の４−ホルミルピペリジンジブチルアセタール５３．３ｇ（０．２２モル、収率８１％）を得た。ＧＣ分析の結果、目的とする４−ホルミルピペリジンジブチルアセタールの面百値は９８％であり、副生物の４−ブトキシメチルピペリジンの面百値は１％であった。
１Ｌのオートクレーブに、調製例３で得られた４−ホルミルピリジンジブチルアセタール６５．０ｇ（０．２７モル）、イソプロピルアルコール２６０ｇ、５％ロジウムカーボン触媒（含水率５０質量％）６．５ｇ（金属ロジウム換算で原料に対して０．２５質量％）を仕込み、攪拌下、水素圧０．８ＭＰａ、反応温度８０℃で８時間反応した。反応混合物から触媒をろ別し、濃縮、蒸留することにより、無色液体の４−ホルミルピペリジンジブチルアセタール５３．３ｇ（０．２２モル、収率８１％）を得た。ＧＣ分析の結果、目的とする４−ホルミルピペリジンジブチルアセタールの面百値は９８％であり、副生物の４−ブトキシメチルピペリジンの面百値は１％であった。
〔調製例４〕４−（１，３−ジオキソラン−２−イル）ピリジンの合成
５００ｍＬ反応フラスコに攪拌下、４−ホルミルピリジン３２．１ｇ（０．３０モル）、エチレングリコール２０．５ｇ（０．３３モル）、濃硫酸３９．２ｇ（０．４モル）を仕込み、１００℃で３時間反応を行った。反応混合物を冷却後、トルエン１５０ｇ、３０％水酸化ナトリウム水溶液１１０ｇを用いて中和抽出・分液を行った。得られた有機層を濃縮、蒸留することにより、無色液体の４−（１，３−ジオキソラン−２−イル）ピリジン２７．２ｇ（０．１８モル、ＧＣ面百値９９％、収率６０％）を得た。
５００ｍＬ反応フラスコに攪拌下、４−ホルミルピリジン３２．１ｇ（０．３０モル）、エチレングリコール２０．５ｇ（０．３３モル）、濃硫酸３９．２ｇ（０．４モル）を仕込み、１００℃で３時間反応を行った。反応混合物を冷却後、トルエン１５０ｇ、３０％水酸化ナトリウム水溶液１１０ｇを用いて中和抽出・分液を行った。得られた有機層を濃縮、蒸留することにより、無色液体の４−（１，３−ジオキソラン−２−イル）ピリジン２７．２ｇ（０．１８モル、ＧＣ面百値９９％、収率６０％）を得た。
〔実施例４〕４−（１，３−ジオキソラン−２−イル）ピペリジンの合成
２００ｍＬのオートクレーブに、調製例４で得られた４−（１，３−ジオキソラン−２−イル）ピリジン１．０ｇ（６．６ミリモル）、イソプロピルアルコール９．０ｇ、５％ロジウムカーボン触媒（含水率５０質量％）５０ｍｇ（金属ロジウム換算で原料に対して０．１３質量％）を仕込み、攪拌下、水素圧１ＭＰａ、反応温度１００℃で５時間反応した。反応混合物から触媒をろ別し、濃縮することにより、無色液体の粗の４−（１，３−ジオキソラン−２−イル）ピペリジン１．０ｇ（６．６ミリモル、粗収率１００％）を得た。ＧＣ分析の結果、目的とする４−（１，３−ジオキソラン−２−イル）ピペリジンの面百値は９８％であり、副生物の４−モノアルコキシ体は検出されなかった。
２００ｍＬのオートクレーブに、調製例４で得られた４−（１，３−ジオキソラン−２−イル）ピリジン１．０ｇ（６．６ミリモル）、イソプロピルアルコール９．０ｇ、５％ロジウムカーボン触媒（含水率５０質量％）５０ｍｇ（金属ロジウム換算で原料に対して０．１３質量％）を仕込み、攪拌下、水素圧１ＭＰａ、反応温度１００℃で５時間反応した。反応混合物から触媒をろ別し、濃縮することにより、無色液体の粗の４−（１，３−ジオキソラン−２−イル）ピペリジン１．０ｇ（６．６ミリモル、粗収率１００％）を得た。ＧＣ分析の結果、目的とする４−（１，３−ジオキソラン−２−イル）ピペリジンの面百値は９８％であり、副生物の４−モノアルコキシ体は検出されなかった。
〔調製例５〕４−（１，３−ジオキサン−２−イル）ピリジンの合成
３Ｌのオートクレーブに、４−シアノピリジン２０８．２ｇ（２．０モル）、１，３−プロパンジオール３０４．４ｇ（４．０モル）、水３６０ｇ（１０．０モル）、濃硫酸４６４．６ｇ（４．５モル）、５％パラジウム−１％銅／カーボン触媒（含水率５０質量％）６ｇ（金属パラジウム換算で原料に対して０．０７質量％）、硫酸銅・五水和物７００ｍｇを仕込み、攪拌下、水素圧０．８ＭＰａ、反応温度６０℃で３６時間反応した。反応混合物から触媒をろ別した後、トルエン９００ｇ、３０％水酸化ナトリウム水溶液８７０ｇを用いて中和抽出・分液を行った。得られた有機層を濃縮、蒸留することにより、無色液体の４−（１，３−ジオキサン−２−イル）ピリジン２１４．７ｇ（１．３モル、ＧＣ面百値９９％、収率６５％）を得た。
３Ｌのオートクレーブに、４−シアノピリジン２０８．２ｇ（２．０モル）、１，３−プロパンジオール３０４．４ｇ（４．０モル）、水３６０ｇ（１０．０モル）、濃硫酸４６４．６ｇ（４．５モル）、５％パラジウム−１％銅／カーボン触媒（含水率５０質量％）６ｇ（金属パラジウム換算で原料に対して０．０７質量％）、硫酸銅・五水和物７００ｍｇを仕込み、攪拌下、水素圧０．８ＭＰａ、反応温度６０℃で３６時間反応した。反応混合物から触媒をろ別した後、トルエン９００ｇ、３０％水酸化ナトリウム水溶液８７０ｇを用いて中和抽出・分液を行った。得られた有機層を濃縮、蒸留することにより、無色液体の４−（１，３−ジオキサン−２−イル）ピリジン２１４．７ｇ（１．３モル、ＧＣ面百値９９％、収率６５％）を得た。
〔実施例５〕４−（１，３−ジオキサン−２−イル）ピペリジンの合成
１Ｌのオートクレーブに、調製例５で得られた４−（１，３−ジオキサン−２−イル）ピリジン１００．０ｇ（０．６１モル）、イソプロピルアルコール３００ｇ、５％ロジウムカーボン触媒（含水率５０質量％）５ｇ（金属ロジウム換算で原料に対して０．１３質量％）を仕込み、攪拌下、水素圧０．８ＭＰａ、反応温度１００℃で６時間反応した。反応混合物から触媒をろ別し、濃縮、蒸留することにより、無色液体の４−（１，３−ジオキサン−２−イル）ピペリジン９０．１ｇ（０．５３モル、収率８７％）を得た。ＧＣ分析の結果、目的とする４−（１，３−ジオキサン−２−イル）ピペリジンの面百値は９７％であり、副生物の４−モノアルコキシ体は検出されなかった。
１Ｌのオートクレーブに、調製例５で得られた４−（１，３−ジオキサン−２−イル）ピリジン１００．０ｇ（０．６１モル）、イソプロピルアルコール３００ｇ、５％ロジウムカーボン触媒（含水率５０質量％）５ｇ（金属ロジウム換算で原料に対して０．１３質量％）を仕込み、攪拌下、水素圧０．８ＭＰａ、反応温度１００℃で６時間反応した。反応混合物から触媒をろ別し、濃縮、蒸留することにより、無色液体の４−（１，３−ジオキサン−２−イル）ピペリジン９０．１ｇ（０．５３モル、収率８７％）を得た。ＧＣ分析の結果、目的とする４−（１，３−ジオキサン−２−イル）ピペリジンの面百値は９７％であり、副生物の４−モノアルコキシ体は検出されなかった。
〔調製例６〕４−（４−メチル−１，３−ジオキソラン−２−イル）ピリジンの合成
２００ｍＬ反応フラスコに攪拌下、４−ホルミルピリジン１０．７ｇ（１００ミリモル）、１，２−プロパンジオール１５．２ｇ（０．２０モル）、濃硫酸１９．６ｇ（０．２０モル）を仕込み、１００℃で３時間反応を行った。反応液を冷却後、トルエン１００ｇ、３０％水酸化ナトリウム水溶液５０ｇを用いて中和抽出・分液を行った。得られた有機層を濃縮、蒸留することにより、無色液体の４−（４−メチル−１，３−ジオキソラン−２−イル）ピリジン１２．１ｇ（７３ミリモル、ＧＣ面百値９９％、収率７３％）を得た。
２００ｍＬ反応フラスコに攪拌下、４−ホルミルピリジン１０．７ｇ（１００ミリモル）、１，２−プロパンジオール１５．２ｇ（０．２０モル）、濃硫酸１９．６ｇ（０．２０モル）を仕込み、１００℃で３時間反応を行った。反応液を冷却後、トルエン１００ｇ、３０％水酸化ナトリウム水溶液５０ｇを用いて中和抽出・分液を行った。得られた有機層を濃縮、蒸留することにより、無色液体の４−（４−メチル−１，３−ジオキソラン−２−イル）ピリジン１２．１ｇ（７３ミリモル、ＧＣ面百値９９％、収率７３％）を得た。
〔実施例６〕４−（４−メチル−１，３−ジオキソラン−２−イル）ピペリジンの合成
２００ｍＬのオートクレーブに、調製例６で得られた４−（４−メチル−１，３−ジオキソラン−２−イル）ピリジン１．７ｇ（１０．３ミリモル）、イソプロピルアルコール１５ｇ、５％ロジウムカーボン触媒（含水率５０質量％）８５ｍｇ（金属ロジウム換算で原料に対して０．１３質量％）を仕込み、攪拌下、水素圧０．８ＭＰａ、反応温度１００℃で５時間反応した。反応混合物から触媒をろ別し、濃縮、蒸留することにより、無色液体の４−（４−メチル−１，３−ジオキソラン−２−イル）ピペリジン１．６ｇ（９．２ミリモル、収率８９％）を得た。ＧＣ分析の結果、副生物の４−モノアルコキシ体は検出されなかった。
２００ｍＬのオートクレーブに、調製例６で得られた４−（４−メチル−１，３−ジオキソラン−２−イル）ピリジン１．７ｇ（１０．３ミリモル）、イソプロピルアルコール１５ｇ、５％ロジウムカーボン触媒（含水率５０質量％）８５ｍｇ（金属ロジウム換算で原料に対して０．１３質量％）を仕込み、攪拌下、水素圧０．８ＭＰａ、反応温度１００℃で５時間反応した。反応混合物から触媒をろ別し、濃縮、蒸留することにより、無色液体の４−（４−メチル−１，３−ジオキソラン−２−イル）ピペリジン１．６ｇ（９．２ミリモル、収率８９％）を得た。ＧＣ分析の結果、副生物の４−モノアルコキシ体は検出されなかった。
〔実施例７〕４−ホルミルピペリジンジエチルアセタールの合成
２００ｍＬのオートクレーブに、調製例２と同様にして得られた４−ホルミルピリジンジエチルアセタール５．０ｇ（２７．６ミリモル）、メチルシクロヘキサン１５ｇ、５％ルテニウムカーボン触媒（含水率５０質量％）１．０ｇ（金属ルテニウム換算で原料に対して０．５質量％）を仕込み、水素圧３．０ＭＰａ、反応温度１４０℃で４時間反応した。反応混合物から触媒をろ別した。ＧＣ分析の結果、目的とする４−ホルミルピペリジンジエチルアセタールの面百値は８７％であり、副生物の４−エトキシメチルピペリジンの面百値は１１％であった。
２００ｍＬのオートクレーブに、調製例２と同様にして得られた４−ホルミルピリジンジエチルアセタール５．０ｇ（２７．６ミリモル）、メチルシクロヘキサン１５ｇ、５％ルテニウムカーボン触媒（含水率５０質量％）１．０ｇ（金属ルテニウム換算で原料に対して０．５質量％）を仕込み、水素圧３．０ＭＰａ、反応温度１４０℃で４時間反応した。反応混合物から触媒をろ別した。ＧＣ分析の結果、目的とする４−ホルミルピペリジンジエチルアセタールの面百値は８７％であり、副生物の４−エトキシメチルピペリジンの面百値は１１％であった。
〔比較例１〕白金カーボンを用いた４−ホルミルピペリジンジエチルアセタールの合成
２００ｍＬのオートクレーブに、調製例２と同様にして得られた４−ホルミルピリジンジエチルアセタール５．０ｇ（２７．６ミリモル）、エタノール１５ｇ、５％白金カーボン触媒（含水率５０質量％）１．０ｇ（金属白金換算で原料に対して０．５質量％）を仕込み、攪拌下、水素圧３．０ＭＰａ、反応温度１４０℃で４時間反応した。反応混合物から触媒をろ別した。ＧＣ分析の結果、目的とする４−ホルミルピペリジンジエチルアセタールの面百値は１％であり、原料である４−ホルミルピリジンジエチルアセタールの面百値は９７％であった。
２００ｍＬのオートクレーブに、調製例２と同様にして得られた４−ホルミルピリジンジエチルアセタール５．０ｇ（２７．６ミリモル）、エタノール１５ｇ、５％白金カーボン触媒（含水率５０質量％）１．０ｇ（金属白金換算で原料に対して０．５質量％）を仕込み、攪拌下、水素圧３．０ＭＰａ、反応温度１４０℃で４時間反応した。反応混合物から触媒をろ別した。ＧＣ分析の結果、目的とする４−ホルミルピペリジンジエチルアセタールの面百値は１％であり、原料である４−ホルミルピリジンジエチルアセタールの面百値は９７％であった。
〔比較例２〕パラジウムカーボンを用いた４−ホルミルピペリジンジエチルアセタールの合成
２００ｍＬのオートクレーブに、調製例２と同様にして得られた４−ホルミルピリジンジエチルアセタール５．０ｇ（２７．６ミリモル）、エタノール１５ｇ、５％パラジウムカーボン触媒（含水率５０質量％）１．０ｇ（金属パラジウム換算で原料に対して０．５質量％）を仕込み、撹拌下、水素圧３．０ＭＰａ、反応温度１４０℃で４時間反応した。反応混合物から触媒をろ別した。ＧＣ分析の結果、目的とする４−ホルミルピペリジンジエチルアセタールの面百値は０％であった。主な生成物は４−エトキシメチルピリジンであり面百値は１５％であった。また、原料である４−ホルミルピリジンジエチルアセタールの面百値は８５％であった。
２００ｍＬのオートクレーブに、調製例２と同様にして得られた４−ホルミルピリジンジエチルアセタール５．０ｇ（２７．６ミリモル）、エタノール１５ｇ、５％パラジウムカーボン触媒（含水率５０質量％）１．０ｇ（金属パラジウム換算で原料に対して０．５質量％）を仕込み、撹拌下、水素圧３．０ＭＰａ、反応温度１４０℃で４時間反応した。反応混合物から触媒をろ別した。ＧＣ分析の結果、目的とする４−ホルミルピペリジンジエチルアセタールの面百値は０％であった。主な生成物は４−エトキシメチルピリジンであり面百値は１５％であった。また、原料である４−ホルミルピリジンジエチルアセタールの面百値は８５％であった。
Claims (3)
- 下記一般式（１）
で表される４−ホルミルピリジンアセタール誘導体を、ロジウム又はルテニウムを含有する触媒の存在下に接触水素化することによる、下記一般式（２）
で表される４−ホルミルピペリジンアセタール誘導体の製造方法。 - 触媒がロジウムカーボンである、請求項１記載の４−ホルミルピペリジンアセタール誘導体の製造方法。
- 触媒がルテニウムカーボンである、請求項１記載の４−ホルミルピペリジンアセタール誘導体の製造方法。
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