JP5162598B2 - ２−置換−５−（１−アルキルチオ）アルキルピリミジンの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、２００６年１１月３０日に出願された米国仮特許出願第６０／８６１，９１２号の利益を主張する。

本発明は２−置換−５−（１−アルキルチオ）アルキルピリジンの製造方法に関する。

２−置換−５−（１−アルキルチオ）アルキルピリジンは、一定の新しい殺虫剤を製造するための有用な中間体である。例えば米国特許出願公開第２００５／０２２８０２７号を参照されたい。２−置換−５−（１−アルキルチオ）アルキルピリジンを効率よく高収率で製造することは有益である。

米国特許出願公開第２００５／０２２８０２７号明細書

本発明の一態様は、２−置換−５−（１−アルキルチオ）アルキルピリジン（Ｉ）

（式中、
Ｒ^１およびＲ^２は独立してＨ、Ｃ_１−Ｃ_４アルキルを表すか、またはＲ^１はＲ^２と共に全体として、ＯまたはＮ原子で置換されていてもよい３〜６員飽和環を表し；
Ｒ^３はＣ_１−Ｃ_４アルキルを表し；かつ
Ｒ^４はＣ_１−Ｃ_４アルキルまたはＣ_１−Ｃ_４ハロアルキルを表す）
の製造方法であって、
ａ）置換エノン（ＩＩ）

（式中、
Ｒ^４は先に定義したとおりであり；かつ
Ｒ^５はＣ_１−Ｃ_４アルキルを表す）
をエナミン（ＩＩＩ）

（式中、
Ｒ^１およびＲ^２は先に定義したとおりであり；かつ
Ｒ^６およびＲ^７は独立してＣ_１−Ｃ_４アルキルを表すか、またはＲ^６およびＲ^７はＮと共に全体として、５員飽和または不飽和環を表す）
と縮合し、アンモニアの存在下またはアンモニアを生成させる能力を有する試薬の存在下で環化して、２，５−二置換ピリジン（ＩＶ）

（式中、
Ｒ^１、Ｒ^２およびＲ^４は先に定義したとおりである）
を製造すること；
ｂ）２，５−二置換ピリジン（ＩＶ）を塩素化または臭素化してハロアルキルピリジン（Ｖ）

（式中、
Ｒ^１、Ｒ^２およびＲ^４は先に定義したとおりであり；かつ
ＸはＣｌまたはＢｒを表す）
を得ること；および
ｃ）ハロアルキルピリジン（Ｖ）をメルカプタン塩（ＶＩ）
Ｒ^３Ｓ⁻Ｍ^＋ （ＶＩ）
（式中、
Ｒ^３は先に定義したとおりであり；かつ
Ｍはアルカリ金属を表す）
で処理して２−置換−５−（１−アルキルチオ）アルキルピリジン（Ｉ）を得ること
を含む方法に関する。

本発明のさらにもう一つの態様は、２−置換−５−（１−アルキルチオ）アルキルピリジン（Ｉ）

（式中、
Ｒ^１およびＲ^２は独立してＨ、Ｃ_１−Ｃ_４アルキルを表すか、またはＲ^１はＲ^２と共に全体として、ＯまたはＮ原子で置換されていてもよい３〜６員飽和環を表し；かつ
Ｒ^３はＣ_１−Ｃ_４アルキルを表し；かつ
Ｒ^４はＣ_１−Ｃ_４アルキルまたはＣ_１−Ｃ_４ハロアルキルを表す）
の製造方法であって、
ａ）置換エノン（ＩＩ）

（式中、
Ｒ^４は先に定義したとおりであり；かつ
Ｒ^５はＣ_１−Ｃ_４アルキルを表す）
をエナミン（ＩＩＩ）

（式中、
Ｒ^１およびＲ^２は先に定義したとおりであり；かつ
Ｒ^６およびＲ^７は独立してＣ_１−Ｃ_４アルキルを表すか、またはＲ^６およびＲ^７はＮと共に全体として、５員飽和または不飽和環を表す）
と縮合し、アンモニアの存在下またはアンモニアを生成させる能力を有する試薬の存在下で環化して、２，５−二置換ピリジン（ＩＶ）

（式中、
Ｒ^１、Ｒ^２およびＲ^４は先に定義したとおりである）
を製造すること；および
ｂ）２，５−二置換ピリジン（ＩＶ）をジアルキルジスルフィド（ＶＩＩ）および強塩基
Ｒ^３ＳＳＲ^３ （ＶＩＩ）
（式中、
Ｒ^３は先に定義したとおりである）
で処理して２−置換−５−（１−アルキルチオ）アルキルピリジン（Ｉ）を得ること
を含む方法に関する。

本発明のもう一つの態様は、式（ＩＶ）

（式中、
Ｒ^１およびＲ^２は独立してＨ、Ｃ_１−Ｃ_４アルキルを表すか、またはＲ^１はＲ^２と共に全体として、ＯまたはＮ原子で置換されていてもよい３〜６員飽和環を表し；かつ
Ｒ^４はＣ_１−Ｃ_４ハロアルキルを表す）
を有する新規化合物である。

本発明のもう一つの態様は、式（Ｖ）

（式中、
Ｒ^１およびＲ^２は独立してＨ、Ｃ_１−Ｃ_４アルキルを表すか、またはＲ^１はＲ^２と共に全体として、ＯまたはＮ原子で置換されていてもよい３〜６員飽和環を表し；
Ｒ^４はＣ_１−Ｃ_４ハロアルキルを表し；かつ
ＸはＣｌまたはＢｒを表す）
を有する新規化合物である。

別段の具体的限定がない限り、用語「アルキル」（派生語、例えば「ハロアルキル」を含む）は、本明細書で使用される場合、直鎖、分岐鎖、および環状基を包含する。したがって典型的なアルキル基はメチル、エチル、１−メチルエチル、プロピル、１，１−ジメチルエチル、およびシクロプロピルである。用語「ハロゲン」はフッ素、塩素、臭素およびヨウ素を包含する。用語「ハロアルキル」は、１個から最大可能個数のハロゲン原子で置換されたアルキル基を包含する。

本発明の一態様は、２−置換−５−（１−アルキルチオ）アルキルピリジン（Ｉ）

（式中、
Ｒ^１およびＲ^２は独立してＨ、Ｃ_１−Ｃ_４アルキルを表すか、またはＲ^１はＲ^２と共に全体として、ＯまたはＮ原子で置換されていてもよい３から６員飽和環を表し；かつ
Ｒ^３はＣ_１−Ｃ_４アルキルを表し；かつ
Ｒ^４はＣ_１−Ｃ_４アルキルまたはＣ_１−Ｃ_４ハロアルキルを表す）
の製造方法であって、
ａ）置換エノン（ＩＩ）

（式中、
Ｒ^４は先に定義したとおりであり；かつ
Ｒ^５はＣ_１−Ｃ_４アルキルを表す）
をエナミン（ＩＩＩ）

（式中、
Ｒ^１およびＲ^２は先に定義したとおりであり；かつ
Ｒ^６およびＲ^７は独立してＣ_１−Ｃ_４アルキルを表すか、またはＲ^６およびＲ^７はＮと共に全体として、５員飽和または不飽和環を表す）
と縮合し、アンモニアの存在下またはアンモニアを生成させる能力を有する試薬の存在下で環化して、２，５−二置換ピリジン（ＩＶ）

（式中、
Ｒ^１、Ｒ^２およびＲ^４は先に定義したとおりである）
を製造すること；
ｂ）２，５−二置換ピリジン（ＩＶ）を塩素化または臭素化してハロアルキルピリジン（Ｖ）

（式中、
Ｒ^１、Ｒ^２およびＲ^４は先に定義したとおりであり；かつ
ＸはＣｌまたはＢｒを表す）
を得ること；および
ｃ）ハロアルキルピリジン（Ｖ）をメルカプタン塩（ＶＩ）
Ｒ^３Ｓ⁻Ｍ^＋ （ＶＩ）
（式中、
Ｒ^３は先に定義したとおりであり；かつ
Ｍはアルカリ金属を表す）
で処理して２−置換−５−（１−アルキルチオ）アルキルピリジン（Ｉ）を得ること
を含む方法に関する。

α，β−不飽和ケトン（ＩＩ）出発物質は市販されているか、または対応するビニル基質およびアシル化剤から製造することができる。典型的には、アルキルビニルエーテルを無水ハロアルキル酢酸でアシル化して、（ＩＩ）タイプの化合物を得ることができる。エナミン（ＩＩＩ）出発物質は、適切に置換されたアミンを適当に置換されたアルデヒドに、水吸着材の存在下で適切な溶媒を使って、または溶媒を使わずに付加することにより、都合よく製造することができる。典型的には、適当な置換プロピオンアルデヒドを無水二置換アミンと、乾燥剤、例えば無水炭酸カリウムの存在下、−２０℃から２０℃で反応させ、生成物を蒸留によって単離する。

ステップａ）では、およそ等モル量のα，β−不飽和ケトン（ＩＩ）およびエナミン（ＩＩＩ）およびアンモニアが、このプロセスにおいて要求されるが、２から４倍過剰のアンモニアまたはアンモニア前駆体がしばしば好ましい。

アンモニアを生成させる能力を有する典型的な試薬として、例えば１）酸、好ましくは有機酸の、アンモニウム塩、２）ホルムアミド、または３）ホルムアミドと酸または酸塩が挙げられる。あらゆる脂肪族または芳香族有機酸のアンモニウム塩を使用することができるが、処理の都合上、Ｃ_１−Ｃ_４アルカン酸のアンモニウム塩が好ましい。アンモニウムホルメートおよびアンモニウムアセテートが最も好ましい。

ステップａ）は、好ましくは、水と混和しうる極性高沸点溶媒中で行われる。好ましい溶媒として、アミド、例えばホルムアミド、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、アルコール、例えばメタノール、エタノール、イソプロパノール、（２−メトキシ）エタノール、およびアルキルニトリルが挙げられ、アセトニトリルは特に好ましい。

反応は−２０℃から１５０℃の温度で行われる。０℃から８０℃の温度が通常、好ましい。

生成物は、従来の技法、例えばシリカゲルクロマトグラフィーまたは分別蒸留によって単離される。

典型的な反応では、α，β−不飽和ケトン（ＩＩ）およびエナミン（ＩＩＩ）を−５℃から２０℃の極性溶媒に溶解し、α，β−不飽和ケトン（ＩＩ）およびエナミン（ＩＩＩ）が消費されるまで撹拌する。次に、有機酸のアンモニウム塩を加え、その混合物を反応が完了するまで加熱する。非水混和性溶媒に溶解し、水と場合によってはブラインとで洗浄した後、２，５−二置換ピリジン（ＩＶ）を、シリカゲルカラムクロマトグラフィーまたは好ましくは減圧蒸留によって単離する。

ステップｂ）では、２，５−二置換ピリジン（ＩＶ）を、Ｎ−クロロスクシンイミドまたは好ましくはＮ−ブロモスクシンイミドにより、−７８℃から１００℃で、適切な溶媒、例えばメチレンクロライド中、場合によっては触媒量のルイス酸、例えばジルコニウムテトラクロライド、またはフリーラジカル開始剤、例えばベンゾイルペルオキシドの存在下で、選択的にハロゲン化する。次に、その結果生じた２−置換−５−モノハロアルキルピリジン（Ｖ）を、ステップｃ）において、メルカプタン塩（ＶＩ））と適切な溶媒、例えばエタノールまたはテトラヒドロフラン中、０℃から６０℃の温度で、さらに反応させることにより、２−置換−５−（１−アルキルチオ）アルキルピリジン（Ｉ）を得る。

あるいは、ステップａ）で得た２，５−二置換ピリジン（ＩＶ）を、ジアルキルジスルフィド（ＶＩＩ）および強塩基、例えばリチウムジイソプロピルアミドと、適切な溶媒、例えばテトラヒドロフランまたはジエチルエーテル中で反応させて、２−置換−５−（１−アルキルチオ）ピリジン（Ｉ）を得る。

典型的には、２，５−二置換ピリジン（ＩＶ）を、強塩基、例えばリチウムジイソプロピルアミドで、適切な溶媒、例えばテトラヒドロフラン中、−１００℃から０℃において処理し、次に、ジアルキルジスルフィド（ＶＩＩ）で処理することによって、２−置換−５−（１−アルキルチオ）アルキルピリジン（Ｉ）が得られ、それを従来の方法、例えばシリカゲルクロマトグラフィーまたは減圧蒸留によって単離することができる。

本発明を例示するために以下の実施例を提示する。

［実施例１］
５−（１−メチルチオエチル)−２−トリフルオロメチルピリジンの製造

ステップ１．１−ブタ−１−エニルピロリジンの製造

磁気撹拌機、窒素注入口、滴下漏斗、および温度計を装備した乾燥５００ミリリットル（ｍＬ）三口丸底フラスコに、ピロリジン（８３．４５ｍＬ、１．０ｍｍｏｌ）および炭酸カリウム（３４．５５ｇ、０．２５ｍｏｌ）を投入した。その混合物を０℃まで冷却し、窒素下で撹拌しながら、温度が１５℃未満に維持される添加速度で、ブタナール（３０．０５グラム（ｇ）、０．４２ｍｏｌ）を滴下した。添加が完了（約１０分）した後、冷却浴を取り除き、反応混合物を３時間かけて室温まで温まらせた。反応混合物を焼結ガラスフィルターで濾過することにより、固形物を除去した。その固形物をエーテルでよく洗浄し、濾液と合わせ、ロータリーエバポレーターで濃縮することにより、粗１−ブタ−１−エニルピロリジンを得て、それを１５ｍｍＨｇ ６５から７８℃における減圧蒸留によって精製した。^１Ｈ ＮＭＲ（ＣＤＣｌ_３）：δ６．２０（ｄ、１Ｈ）、４．１８（ｑ、１Ｈ）、２．９５（ｍ、４Ｈ）、１．８０、（ｍ、４Ｈ）、０．９７（ｄ、３Ｈ）。

ステップ２．５−エチル−２−トリフルオロメチルピリジンの製造

磁気撹拌機、窒素注入口、滴下漏斗、温度計および還流冷却器を装備した乾燥５００ｍＬ丸底フラスコに、１−ブタ−１−エニルピロリジン（１５．０ｍＬ、０．１２ｍｏｌ、１５ｍｍＨｇ ６５〜７８℃で新しく蒸留したもの）および無水アセトニトリル（１５０ｍＬ）を投入した。４−エトキシ−１，１，１−トリフルオロブタ−３−エン−２−オン（２４ｍＬ、０．１２ｍｏｌ）を滴下し、室温で２時間撹拌した。次に、アンモニウムアセテート（１８．５ｇ、０．３８９ｍｏｌ）を一度に加え、その混合物を１時間加熱還流した後、一晩、周囲温度においた。反応混合物を水（２００ｍＬ）に注ぎ込み、その水性混合物をエチルアセテート（３×５０ｍＬ）で抽出した。合わせた有機層を水、ブラインで洗浄し、乾燥（ＭｇＳＯ４）し、濾過し、ロータリーエバポレーターにより減圧下で濃縮した。残渣を、シリカゲルカラムクロマトグラフィーにより、１００％ヘキサンから５０％エチルアセテート、５０％ヘキサンへの勾配（１５分）で精製した。純粋な画分を合わせ、減圧下で濃縮することにより、１２．６ｇの５−エチル−２−トリフルオロメチルピリジンを赤色の液体として得た。^１Ｈ ＮＭＲ（ＣＤＣｌ_３）δ８．５８（ｓ、１Ｈ）、７．６８（ｄ、１Ｈ）、７．６１（ｄ、１Ｈ）、２．７３（ｑ、１Ｈ）、１．２８（ｄ、３Ｈ）。

ステップ３．５−（１−ブロモエチル）−２−トリフルオロメチルピリジンの製造

Ｎ−ブロモスクシンイミド（１．７８ｇ、０．０１ｍｏｌ）を室温の無水新鮮メチレンクロライド（６０ｍＬ）に窒素雰囲気下で加えた。溶解し終えたら、溶液を０℃まで冷却した。５−エチル−２−トリフルオロメチル−ピリジン（１．７５ｇ、０．０１ｍｏｌ）を少量の無水メチレンクロライドに溶解してシリンジで加えた後、ジルコニウムテトラクロライド（１１７ｍｇ、０．５ｍｍｏｌ）を加えた。氷浴を取り除き、混合物を室温で終夜撹拌しておいた。ＴＬＣが完全な反応を示した（９：１、ヘキサン：ＥｔＯＡｃ）。反応混合物を飽和炭酸水素ナトリウム（２５ｍＬ）でクエンチした。有機層を分離し、ブラインで洗浄し、乾燥（ＭｇＳＯ_４）した。残渣をカラムクロマトグラフィー（１：２０、ＥｔＯＡｃ：Ｈｅｘ）で精製することにより、生成物２．０４ｇ（８０％）を淡黄色の液体として得た。^１Ｈ ＮＭＲ（ＣＤＣｌ_３）δ８．７７（ｓ、１Ｈ）、７．９７（ｄ、１Ｈ）、７．６９（ｄ、１Ｈ）、５．２１（ｑ、１Ｈ）、２．０８（ｄ、３Ｈ）。

ステップ４．５−（１−メチルチオエチル）−２−トリフルオロメチルピリジンの製造

５−（１−ブロモエチル）−２−トリフルオロメチルピリジン（１．０２ｇ、４．０ｍｍｏｌ）のエタノール（３０ｍＬ）溶液を窒素雰囲気下で０℃まで冷却した。ナトリウムメチルメルカプチド（３６４ｍｇ、５．２ｍｍｏｌ）をバッチ式に加えた。加え終えたら、氷浴を取り除き、反応を窒素下に室温で終夜撹拌した。ＴＬＣ（９：１、ヘキサン：ＥｔＯＡｃ）が完全な反応を示した。その濁った溶液を水でクエンチし、エーテルで抽出した。次に有機層をブラインで洗浄し、乾燥（ＭｇＳＯ_４）した。溶媒を減圧下で除去することにより、粗生成物を淡黄色の液体として得た。０．８３ｇ（９３％）。^１Ｈ ＮＭＲ（ＣＤＣｌ_３）δ８．６５（ｓ、１Ｈ）、７．８９（ｄ、１Ｈ）、７．６７（ｄ、１Ｈ）、３．９３（ｑ、１Ｈ）、１．９４（ｓ、３Ｈ）、１．６２（ｄ、３Ｈ）。

Claims (6)

1. ２−置換−５−（１−アルキルチオ）アルキルピリジン（Ｉ）
   （式中、
   Ｒ^１およびＲ^２は独立してＨ、Ｃ_１−Ｃ_４アルキルを表すか、またはＲ^１はＲ^２と共に全体として、ＯまたはＮ原子で置換されていてもよい３から６員飽和環を表し；
   Ｒ^３はＣ_１−Ｃ_４アルキルを表し；かつ
   Ｒ^４はＣ_１−Ｃ_４アルキルまたはＣ_１−Ｃ_４ハロアルキルを表す）
   の製造方法であって、
   ａ）置換エノン（ＩＩ）
   （式中、
   Ｒ^４は先に定義したとおりであり；かつ
   Ｒ^５はＣ_１−Ｃ_４アルキルを表す）
   をエナミン（ＩＩＩ）
   （式中、
   Ｒ^１およびＲ^２は先に定義したとおりであり；かつ
   Ｒ^６およびＲ^７は独立してＣ_１−Ｃ_４アルキルを表すか、またはＲ^６およびＲ^７はＮと共に全体として、５員飽和または不飽和環を表す）
   と縮合し、アンモニアの存在下またはアンモニアを生成させる能力を有する試薬の存在下で環化して、２，５−二置換ピリジン（ＩＶ）
   （式中、
   Ｒ^１、Ｒ^２およびＲ^４は先に定義したとおりである）
   を製造すること；
   ｂ）２，５−二置換ピリジン（ＩＶ）を塩素化または臭素化してハロアルキルピリジン（Ｖ）
   （式中、
   Ｒ^１、Ｒ^２およびＲ^４は先に定義したとおりであり；かつ
   ＸはＣｌまたはＢｒを表す）
   を得ること；および
   ｃ）ハロアルキルピリジン（Ｖ）をメルカプタン塩（ＶＩ）
   Ｒ^３Ｓ⁻Ｍ^＋ （ＶＩ）
   （式中、
   Ｒ^３は先に定義したとおりであり；かつ
   Ｍはアルカリ金属を表す）
   で処理して２−置換−５−（１−アルキルチオ）アルキルピリジン（Ｉ）を得ること
   を含む方法。
2. Ｒ^４がＣＦ_３を表す、請求項１に記載の方法。
3. Ｒ^１がＨを表し、Ｒ^２がＣＨ_３を表し、かつＲ^３がＣＨ_３を表す、請求項２に記載の方法。
4. ２−置換−５−（１−アルキルチオ）アルキルピリジン（Ｉ）
   （式中、
   Ｒ^１およびＲ^２は独立してＨ、Ｃ_１−Ｃ_４アルキルを表すか、またはＲ^１はＲ^２と共に全体として、ＯまたはＮ原子で置換されていてもよい３から６員飽和環を表し；かつ
   Ｒ^３はＣ_１−Ｃ_４アルキルを表し；かつ
   Ｒ^４はＣ_１−Ｃ_４アルキルまたはＣ_１−Ｃ_４ハロアルキルを表す）
   の製造方法であって、
   ａ）置換エノン（ＩＩ）
   （式中、
   Ｒ^４は先に定義したとおりであり；かつ
   Ｒ^５はＣ_１−Ｃ_４アルキルを表す）
   をエナミン（ＩＩＩ）
   （式中、
   Ｒ^１およびＲ^２は先に定義したとおりであり；かつ
   Ｒ^６およびＲ^７は独立してＣ_１−Ｃ_４アルキルを表すか、またはＲ^６およびＲ^７はＮと共に全体として、５員飽和または不飽和環を表す）
   と縮合し、アンモニアの存在下またはアンモニアを生成させる能力を有する試薬の存在下で環化して、２，５−二置換ピリジン（ＩＶ）
   （式中、
   Ｒ^１、Ｒ^２およびＲ^４は先に定義したとおりである）
   を製造すること；および
   ｂ）２，５−二置換ピリジン（ＩＶ）をジアルキルジスルフィド（ＶＩＩ）および強塩基
   Ｒ^３ＳＳＲ^３ （ＶＩＩ）
   （式中、
   Ｒ^３は先に定義したとおりである）
   で処理して２−置換−５−（１−アルキルチオ）アルキルピリジン（Ｉ）を得ること
   を含む方法。
5. Ｒ^４がＣＦ_３を表す、請求項４に記載の方法。
6. Ｒ^１がＨを表し、Ｒ^２がＣＨ_３を表し、かつＲ^３がＣＨ_３を表す、請求項５に記載の方法。