JP5137576B2 - 1,2−ベンズイソキサゾール−3−酢酸のスルホン化法 - Google Patents

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Description

本発明は、トルエン中の1,2−ベンズイソキサゾール−3−酢酸をクロロスルホン酸で選択的にスルホン化する方法に関する。詳しくは、本発明は、トルエン中の1,2−ベンズイソキサゾール−3−酢酸を、ジオキサン以外の特定のルイス塩基の存在下、クロロスルホン酸と反応させて1,2−ベンズイソキサゾール−3−メタンスルホン酸を効率よく生成させる方法に関する。
クロロスルホン酸による1,2−ベンズイソキサゾール−3−酢酸のスルホン化反応で得られる1,2−ベンズイソキサゾール−3−メタンスルホン酸は、抗てんかん薬として有用な1,2−ベンズイソキサゾール−3−メタンスルホンアミドの中間体である。
特許文献1および非特許文献1には、ジオキサンの存在下、クロロスルホン酸と1,2−ベンズイソキサゾール−3−酢酸を塩化エチレン(別名:1,2−ジクロロエタン)またはジクロロメタン中で反応させて、1,2−ベンズイソキサゾール−3−メタンスルホン酸を生成させる方法が記載されている。
特許文献2および特許文献3には、トルエン中で1,2−ベンズイソキサゾール−3−酢酸とクロロスルホン酸を反応させたとき、反応溶液中に1,2−ベンズイソキサゾール−3−メタンスルホン酸、副生成物であるジスルホン化されたベンズイソキサゾール誘導体ならびに出発原料(1,2−ベンズイソキサゾール−3−酢酸)がそれぞれ63.5%、3%ならびに32%存在することが記載されているが、この反応における1,2−ベンズイソキサゾール−3−メタンスルホン酸の単離収量とその純度に関する記載はない。
特許文献4、特許文献1、特許文献5および非特許文献2には、固体として単離した1,2−ベンズイソキサゾール−3−メタンスルホン酸ナトリウムをオキシ塩化リン(別名:塩化ホスホリル)と反応させ、続いて酢酸エチル溶媒中でアンモニアガスと反応させて1,2−ベンズイソキサゾール−3−メタンスルホンアミドを製造する方法が開示されている。
特許文献6には、トルエン中で1,2−ベンズイソキサゾール−3−メタンスルホン酸ナトリウムとSOCl/DMFを反応させ、続いてアンモニアガスを反応させて1,2−ベンズイソキサゾール−3−メタンスルホンアミドを製造する方法が記載されている。
特許文献7には、溶媒として1,2−ジクロロエタンを使って製造された1,2−ベンズイソキサゾール−3−メタンスルホンアミドから1,2−ジクロロエタンを含まない該結晶を製造する方法が開示されている。
JP−A−53−77057 US6,841,683 US2003/0144527A1 US4,172,896 JP−A−54−163823 US6,936,720 US6,900,333 薬学雑誌,116, 533-547 (1996) J. Med. Chem., 22, 180 (1979)
本発明者らは、1,2−ベンズイソキサゾール−3−メタンスルホンアミドの製造に用いる溶媒としてトルエンに着目し、1,2−ベンズイソキサゾール−3−酢酸を出発原料として、中間体を単離することなく、ワンポットで1,2−ベンズイソキサゾール−3−メタンスルホンアミドを製造する方法の検討を行った。溶媒としてトルエンを用いるメリットは、1,2−ジクロロエタンなどの比較的毒性の高い塩素系溶媒の使用量を削減でき、製造過程で用いる水酸化ナトリウム水溶液由来の水を共沸蒸留で反応系から容易に除くことができ、さらに、試薬として用いる水酸化ナトリウム、オキシ塩化リンおよびアンモニアに対して安定であることにある。
しかし、トルエンのような芳香族化合物はクロロスルホン酸と容易に反応してスルホン酸誘導体になることが知られている(例えば、S. Patai and Z. Rappoport, The chemistry of sulphonic acids, esters and their derivatives, page 354-355, 1991, John Willy & Sons)。そこで、実際にトルエンと1,2−ベンズイソキサゾール−3−酢酸の混合物にクロロスルホン酸を加えた反応を実施してみると、本明細書の比較例5に示すとおり、クロロスルホン酸とトルエンとの反応生成物ならびに1,2−ベンズイソキサゾール−3−メタンスルホン酸がそれぞれ44%ならびに25%生成し、出発原料(1,2−ベンズイソキサゾール−3−酢酸)が29%残ることが判明した。したがって、1,2−ベンズイソキサゾール−3−酢酸とトルエンのみの混合物にクロロスルホン酸を加えて加熱するという単純な方法では、トルエンのスルホン化反応が同時進行し、1,2−ベンズイソキサゾール−3−メタンスルホン酸を収率よく製造することは容易ではない。また、1,2−ベンズイソキサゾール−3−酢酸のスルホン化反応でジオキサンをルイス塩基として用いることがJP−A−53−77057などで知られているが、このジオキサンの代わりとなり得るさらに毒性の低いルイス塩基の存在は知られていない。
本発明者らは、工業的に有用な1,2−ベンズイソキサゾール−3−メタンスルホンアミドの製造方法、殊に、トルエン中でクロロスルホン酸と1,2−ベンズイソキサゾール−3−酢酸を反応させて1,2−ベンズイソキサゾール−3−メタンスルホン酸を効率よく生成させる方法について鋭意研究を重ねた結果、ジオキサン以外の特定のルイス塩基(エステルまたはニトリル)を用いることで、トルエン中でのクロロスルホン酸による1,2−ベンズイソキサゾール−3−酢酸のスルホン化が好収率で進むことを見出した。そして、クロロスルホン酸を不活性溶媒(例えば、塩素系溶媒)で希釈して添加する方法を組み合わせることで反応をさらに好収率で進行させ得ることを知り、本発明の完成に至った。
本発明は、トルエン中で1,2−ベンズイソキサゾール−3−酢酸とクロロスルホン酸を反応させて1,2−ベンズイソキサゾール−3−メタンスルホン酸を生成させる方法であって、ルイス塩基(エステルまたはニトリル)、トルエンおよび1,2−ベンズイソキサゾール−3−酢酸の混合物に不活性溶媒と混合されていてもよいクロロスルホン酸を加えて加熱する方法を提供することを目的とする。また、本発明は、1,2−ベンズイソキサゾール−3−メタンスルホン酸のアルカリ金属塩の製造方法であって、ルイス塩基(エステルまたはニトリル)、トルエンおよび1,2−ベンズイソキサゾール−3−酢酸の混合物に不活性溶媒と混合されていてもよいクロロスルホン酸を加えて加熱し、該反応混合物に水酸化アルカリ水溶液を加えて析出する結晶を単離することからなる製造方法を提供することを目的とする。また、本発明は、ルイス塩基(エステルまたはニトリル)、1,2−ベンズイソキサゾール−3−酢酸およびトルエンの混合物に不活性溶媒と混合されていてもよいクロロスルホン酸を加えて反応させて1,2−ベンズイソキサゾール−3−メタンスルホン酸を生成させる方法を含む、1,2−ベンズイソキサゾール−3−メタンスルホンアミドのワンポット製造方法を提供することを目的とする。これらの目的および他の目的および利点は、当業者にとって以下に示す記載から明らかであろう。
本発明によれば以下の方法が提供される。
[1]トルエン中で1,2−ベンズイソキサゾール−3−酢酸とクロロスルホン酸を反応させて1,2−ベンズイソキサゾール−3−メタンスルホン酸を生成させる方法であって、C2−5脂肪族飽和モノカルボン酸C1−4アルキルエステル、安息香酸C1−4アルキルエステル、C1−4アルキルシアニドおよびベンゾニトリルからなる群から選ばれる一つのルイス塩基、トルエンおよび1,2−ベンズイソキサゾール−3−酢酸の混合物に不活性溶媒と混合されていてもよいクロロスルホン酸を加えて加熱する方法。
[2]ルイス塩基がC2−5脂肪族飽和モノカルボン酸C1−4アルキルエステルである前記[1]に記載の方法。
[3]ルイス塩基がC2−5脂肪族飽和モノカルボン酸エチルエステルである前記[1]に記載の方法。
[4]ルイス塩基が酢酸エチルエステルまたはイソ酪酸エチルエステルである前記[1]に記載の方法。
[5]不活性溶媒がジクロロメタン、クロロホルムまたは1,2−ジクロロエタンである前記[1]〜[4]のいずれか一項に記載の方法。
[6]1,2−ベンズイソキサゾール−3−メタンスルホン酸のアルカリ金属塩の製造方法であって、C2−5脂肪族飽和モノカルボン酸C1−4アルキルエステル、安息香酸C1−4アルキルエステル、C1−4アルキルシアニドおよびベンゾニトリルからなる群から選ばれる一つのルイス塩基、トルエンおよび1,2−ベンズイソキサゾール−3−酢酸の混合物に不活性溶媒と混合されていてもよいクロロスルホン酸を加えて加熱し、該反応混合物に水酸化アルカリ水溶液を加えて析出する結晶を単離することからなる製造方法。
[7]ルイス塩基がC2−5脂肪族飽和モノカルボン酸C1−4アルキルエステルである前記[6]に記載の方法。
[8]ルイス塩基がC2−5脂肪族飽和モノカルボン酸エチルエステルである前記[6]に記載の方法。
[9]ルイス塩基が酢酸エチルエステルまたはイソ酪酸エチルエステルである前記[6]に記載の方法。
[10]不活性溶媒がジクロロメタン、クロロホルムまたは1,2−ジクロロエタンである前記[6]〜[9]のいずれか一項に記載の方法。
[11]1,2−ベンズイソキサゾール−3−メタンスルホンアミドのワンポット製造方法であって;
(a)前記[1]〜[5]のいずれか一項に記載の方法で1,2−ベンズイソキサゾール−3−メタンスルホン酸およびトルエンを含む第1の混合物を生成させ;
(b)第1の混合物に水酸化アルカリ水溶液を加えた後、水を共沸蒸留で除いて第2の混合物を生成させ;
(c)第2の混合物にオキシ塩化リンを加えて反応させて第3の混合物を生成させ;
(d)第3の混合物にアンモニアを加えて反応させて1,2−ベンズイソキサゾール−3−メタンスルホンアミドを含む第4の混合物を生成させ;
(e)第4の混合物から1,2−ベンズイソキサゾール−3−メタンスルホンアミドを単離することからなる製造法。
1,2−ベンズイソキサゾール−3−酢酸は、JP−A−53−77057等の文献に記載の方法に従って製造することができる。
本発明に用いる「ルイス塩基」はエステルまたはニトリルであり、さらに詳しくはC2−5脂肪族飽和モノカルボン酸C1−4アルキルエステル、安息香酸C1−4アルキルエステル、C1−4アルキルシアニドおよびベンゾニトリルからなる群から選ばれる一つの化合物であり、これらのうちでは、C2−5脂肪族飽和モノカルボン酸C1−4アルキルエステルが好ましい。
「C2−5脂肪族飽和モノカルボン酸C1−4アルキルエステル」とは、炭素数が2〜5の直鎖状または分枝鎖状の脂肪族飽和モノカルボン酸のC1−4アルキルエステルを意味し、例えば、C脂肪族飽和モノカルボン酸Cアルキルエステルは酢酸エチルを意味する。C2−5脂肪族飽和モノカルボン酸C1−4アルキルエステルとしては、「C1−4アルキル」部分が直鎖状のものが好ましく、C2−5脂肪族飽和モノカルボン酸エチルエステルが一層好ましい。具体例としては、酢酸エチル、プロピオン酸エチル、酪酸エチル、イソ酪酸エチル、吉草酸エチル、ピバル酸エチルが挙げられ、これらのうち、酢酸エチルおよびイソ酪酸エチルがさらに好ましい。
「安息香酸C1−4アルキルエステル」の好ましい具体例としては、安息香酸エチルおよび安息香酸プロピルが挙げられる。
「C1−4アルキルシアニド」とは、直鎖状または分枝鎖状のC1−4アルキル基とシアノ基からなる化合物を意味し、具体例としては、アセトニトリル、エチルシアニド、イソプロピルシアニド、tert−ブチルシアニドが挙げられる。
本発明に用いる「不活性溶媒」は、クロロスルホン酸と反応することなく混合し得る溶媒を意味し、好ましくは塩素系溶媒であり、具体例としては、ジクロロメタン、クロロホルム、1,2−ジクロロエタンが挙げられる。
1,2−ベンズイソキサゾール−3−酢酸をクロロスルホン酸でスルホン化するときに用いるトルエンの量は、1,2−ベンズイソキサゾール−3−酢酸1g当り5〜20mlであり、好ましくは8〜10mlである。
1,2−ベンズイソキサゾール−3−酢酸をクロロスルホン酸でスルホン化するときに用いるクロロスルホン酸の量は、1,2−ベンズイソキサゾール−3−酢酸に対して1.1〜2.0当量であり、好ましくは1.2〜1.5当量である。クロロスルホン酸を不活性溶媒と混合する場合に用いる溶媒の量は、クロロスルホン酸1g当り2〜3mlが好ましい。
1,2−ベンズイソキサゾール−3−酢酸をクロロスルホン酸でスルホン化するときに用いるルイス塩基の量は、1,2−ベンズイソキサゾール−3−酢酸に対して1.1〜5.0当量であり、好ましくは2.0〜3.5当量である。
ルイス塩基、トルエンおよび1,2−ベンズイソキサゾール−3−酢酸の混合物にクロロスルホン酸を加えるときの温度は0〜30℃が好ましい。クロロスルホン酸の添加完了後の反応温度は、通常、60〜90℃であり、好ましくは70〜85℃である。
「アルカリ金属塩」という用語はカリウム塩およびナトリウム塩を含み、これらのうちナトリウム塩が好ましい。
「水酸化アルカリ水溶液」とは、水酸化カリウム水溶液、水酸化ナトリウム水溶液などを意味し、これらのうち水酸化ナトリウム水溶液が好ましい。
前記[11]の工程(c)では、トリエチルアミンなどの3級アミンを加えるのが好ましく、反応温度は、通常、75〜85℃である。
前記[11]の工程(d)の「アンモニア」はアンモニアガスが好ましく、反応温度は30〜60℃が好ましい。
前記[11]の工程(e)の1,2−ベンズイソキサゾール−3−メタンスルホンアミドの単離は常法により行われ、例えば、反応混合物に水を加え、トルエンと水の混合溶媒から結晶を析出させ、これを濾取することにより行われる。
本発明の方法で製造された1,2−ベンズイソキサゾール−3−メタンスルホンアミドは再結晶によって純度が高まる。再結晶溶媒としては、例えば、含水エタノール、含水イソプロパノールなどが挙げられ、含水イソプロパノールが好ましく、45〜55%含水イソプロパノールがさらに好ましい。ここにおいて、例えば、55%含水C2−4アルコールとは55容量部の水と45容量部のC2−4アルコールの混合物を意味する。再結晶するときにUS6,900,333に記載されている共沸蒸留操作を行うと、トルエンや1,2−ジクロロエタンなどの残留溶媒濃度の基準を満たす1,2−ベンズイソキサゾール−3−メタンスルホンアミドの結晶が得られる。
以下に実施例を挙げて本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。反応混合物中の原料および生成物の含有率、ならびに生成物の純度は高速液体クロマトグラフ法で測定した結果を記載している。
(実施例1)
1,2−ベンズイソキサゾール−3−酢酸(1.77g)、イソ酪酸エチル(3.48g)およびトルエン(15ml)の混合物に、撹拌しながら、室温でクロロスルホン酸(1.40g)を滴下し、さらに80℃で120分間撹拌した。反応溶液中には1,2−ベンズイソキサゾール−3−メタンスルホン酸、原料および副生成物がそれぞれ70%、21%および8%存在することが確認された。反応混合物に水を加え目的物を水層に抽出後、25%水酸化ナトリウム水溶液を加えpHを10に調整し減圧濃縮した。残渣に全体量が7gになるように水を加え氷冷し析出した結晶を濾取、室温で乾燥後、1,2−ベンズイソキサゾール−3−メタンスルホン酸のナトリウム塩1.23g(純度99%)を得た。
(実施例2〜9)
1,2−ベンズイソキサゾール−3−酢酸(1.77g)を実施例1と同様に反応と処理を行い、表1に示す結果を得た。
Figure 0005137576
(比較例1〜5)
1,2−ベンズイソキサゾール−3−酢酸(1.77g)を実施例1と同様に反応を行い、表2に示す結果を得た。
Figure 0005137576
(実施例10)
1,2−ベンズイソキサゾール−3−酢酸(1.77g)、酢酸エチル(2.64g)およびトルエン(15ml)の混合物に、撹拌しながら、室温でクロロスルホン酸(1.75g)のジクロロメタン(5ml)溶液を滴下し、さらに70℃で120分間撹拌した。反応溶液中には1,2−ベンズイソキサゾール−3−メタンスルホン酸、原料および副生成物がそれぞれ84%、5%および7%存在することが確認された。反応混合物に水を加え目的物を水層に抽出し、25%水酸化ナトリウム水溶液を加えpHを10に調整後、減圧濃縮した。残渣に全体量が7gになるように水を加え氷冷し析出した結晶を濾取、室温で乾燥後、1,2−ベンズイソキサゾール−3−メタンスルホン酸のナトリウム塩2.38g(純度96%)を得た。
(実施例11〜13)
1,2−ベンズイソキサゾール−3−酢酸(1.77g)を実施例10と同様に反応と処理を行い、表3に示す結果を得た。
Figure 0005137576
(実施例14)
1) 1,2−ベンズイソキサゾール−3−酢酸(10.6g)、酢酸エチル(15.9g)およびトルエン(90ml)の混合物に、撹拌しながら、室温でクロロスルホン酸(10.5g)の1,2−ジクロロエタン(30ml)溶液を15分かけて滴下し、さらに室温で20分間撹拌した。70〜80℃で2時間加熱撹拌後、酢酸エチルを留去し、25%水酸化ナトリウム水溶液を加えpHを10に調整した。この混合物にトルエン(60ml)を加え減圧濃縮する操作を3回繰り返した後、トルエン(70ml)、トリエチルアミン(1.3g)およびオキシ塩化リン(9.2g)を加え、77〜83℃で6時間加熱撹拌した。冷却後、反応混合物にトルエン(50ml)を加え、内温を30〜60℃に保ちながらアンモニアガスを飽和するまで吹き込んだ。反応混合物を濃縮し、水(100ml)およびトルエン(15ml)を加えて撹拌後、結晶を濾取、水洗し、1,2−ベンズイソキサゾール−3−メタンスルホンアミドの粗結晶を得た。この粗結晶の純度は96.5%だった。
2) 前記粗結晶を50%含水イソプロパノール140mlから再結晶し9.7g(純度99.8%)を得た。再度50%含水イソプロパノール60mlから再結晶を行い、室温で乾燥後、1,2−ベンズイソキサゾール−3−メタンスルホンアミドの結晶6.7g(純度100%)を得た。
通常、トルエンは、クロロスルホン酸と反応するため、スルホン化反応の溶媒としては不向きであるところ、上述のとおり、ジオキサン以外の特定のルイス塩基(エステルまたはニトリル)を存在させることで、1,2−ベンズイソキサゾール−3−酢酸とクロロスルホン酸との反応をトルエン中で選択的に進行させることができた。この方法を用いることにより、1,2−ベンズイソキサゾール−3−酢酸を出発原料として、トルエンを溶媒とした1,2−ベンズイソキサゾール−3−メタンスルホンアミドの効率的なワンポット製造法が提供できる。

Claims (5)

  1. 1,2−ベンズイソキサゾール−3−メタンスルホンアミドのワンポット製造方法であって、反応溶媒としてトルエンを用い、かつ下記工程
    (a) 2−5 脂肪族飽和モノカルボン酸C 1−4 アルキルエステル、安息香酸C 1−4 アルキルエステル、C 1−4 アルキルシアニドおよびベンゾニトリルからなる群から選ばれる一つのルイス塩基、トルエンおよび1,2−ベンズイソキサゾール−3−酢酸の混合物に不活性溶媒と混合されていてもよいクロロスルホン酸を加えて加熱して1,2−ベンズイソキサゾール−3−メタンスルホン酸およびトルエンを含む第1の混合物を生成させ;
    (b)第1の混合物に水酸化アルカリ水溶液を加えた後、水を共沸蒸留で除いて第2の混合物を生成させ;
    (c)第2の混合物にオキシ塩化リンを加えて反応させて第3の混合物を生成させ;
    (d)第3の混合物にアンモニアを加えて反応させて1,2−ベンズイソキサゾール−3−メタンスルホンアミドを含む第4の混合物を生成させ;
    (e)第4の混合物から1,2−ベンズイソキサゾール−3−メタンスルホンアミドを単離する
    ことを特徴とする製造法。
  2. ルイス塩基がC 2−5 脂肪族飽和モノカルボン酸C 1−4 アルキルエステルである請求項1に記載の方法。
  3. ルイス塩基がC 2−5 脂肪族飽和モノカルボン酸エチルエステルである請求項1に記載の方法。
  4. ルイス塩基が酢酸エチルエステルまたはイソ酪酸エチルエステルである請求項1に記載の方法。
  5. 不活性溶媒がジクロロメタン、クロロホルムまたは1,2−ジクロロエタンである請求項1〜4のいずれか一項に記載の方法。
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