JP5476722B2 - マンデロニトリル類の製造方法 - Google Patents

マンデロニトリル類の製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、ベンズアルデヒド類を青酸と反応させてマンデロニトリル類を製造する方法に関する。マンデロニトリル類は、例えば、医農薬の原料として有用である。
ベンズアルデヒド類を青酸と反応させてマンデロニトリル類を製造する方法として、例えば、特開平７−３３７２７号公報（特許文献１）には、水溶媒中、無機塩基であるアルカリ金属塩の存在下、メタ位又はパラ位に置換基を有するベンズアルデヒド類を、該アルデヒド類１モルに対して１〜１．１モルの青酸と反応させる方法が記載されている。また、特開２００５−２３２１０５号公報（特許文献２）には、水溶媒中、無機塩基である炭酸ナトリウムや酢酸ナトリウムの存在下、オルトクロロベンズアルデヒドやメタクロロベンズアルデヒドを、該アルデヒド類１モルに対して約１．１モルの青酸と反応させる方法が開示されている。
特開平７−３３７２７号公報 特開２００５−２３２１０５号公報
しかしながら、オルト位に塩素原子以外の所定の置換基を有するベンズアルデヒド類を、水溶媒中、無機塩基の存在下で青酸と反応させる場合、上記従来法と同様に青酸の使用量を該アルデヒド類１モルに対して１．０〜１．１モルにすると、該アルデヒド類の転化率が低くなり、マンデロニトリル類の収率は満足のできるものとはならなかった。
そこで、本発明の目的は、上記所定のベンズアルデヒド類を良好な転化率で反応させて、マンデロニトリル類を良好な収率で製造する方法を提供することにある。
本発明者らは鋭意検討の結果、有機溶媒中、有機塩基の存在下、上記所定のベンズアルデヒド類を、該アルデヒド類１モルに対して１．２〜５．０モルの青酸と反応させることにより、上記目的を達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は、有機溶媒中、有機塩基の存在下、下記式（１）
Figure 0005476722
（式中、Ｘは置換されていてもよいアルキル基、置換されていてもよいアルケニル基、置換されていてもよいアルキニル基、置換されていてもよいアルコキシ基、置換されていてもよいフェニル基、置換されていてもよいフェノキシ基、又は置換されていてもよいアミノ基を表す。Ｒ１は置換されていてもよいアルキル基、置換されていてもよいアルケニル基、置換されていてもよいアルキニル基、置換されていてもよいアルコキシ基、置換されていてもよいフェニル基、置換されていてもよいフェノキシ基、置換されていてもよいアミノ基、ヒドロキシ基、ニトロ基、又はハロゲン原子を表す。ｍは０〜４の整数を表す。ｍが２〜４の整数を表す場合、Ｒ１は互いに同一であっても異なっていてもよい。）
で示される化合物〔以下、ベンズアルデヒド類（１）ということがある。〕を、該化合物１モルに対して１．２〜５．０モルの青酸と反応させることを特徴とする下記式（２）
Figure 0005476722
（式中、Ｘ、Ｒ１及びｍはそれぞれ前記と同じ意味を表す。）
で示される化合物〔以下、マンデロニトリル類（２）ということがある。〕の製造方法を提供するものである。
本発明によれば、ベンズアルデヒド類（１）を良好な転化率で反応させて、マンデロニトリル類（２）を良好な収率で製造することができる。
以下、本発明を詳細に説明する。本発明は、有機溶媒中、有機塩基の存在下、オルト位に所定の置換基を有するベンズアルデヒド類（１）を、該アルデヒド類（１）に対して１．２〜５．０モルの青酸と反応させるマンデロニトリル類（２）の製造方法である。ベンズアルデヒド類（１）は、オルト位に所定の置換基を有するため反応性が低く、従来法のように、水溶媒中、無機塩基の存在下で、ベンズアルデヒド類（１）１モルに対して１．０〜１．１モル程度の青酸を使用して反応を行うと、十分な転化率が得られない。本発明では、有機溶媒中、有機塩基の存在下で、かかる反応性の低いベンズアルデヒド類（１）１モルに対して１．２〜５．０モルの青酸を使用して反応を行うことにより、転化率を向上させ、良好な収率でマンデロニトリル類（２）を製造するものである。
ベンズアルデヒド類（１）のＸにおいて、置換されていてもよいアルキル基は、通常その炭素数は１〜１２程度であり、無置換のアルキル基であってもよく、ハロゲン原子や、ヒドロキシ基、ニトロ基、アミノ基、アルコキシ基等で置換されているアルキル基であってもよい。置換されていてもよいアルキル基の例としては、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、ｓ−ブチル基、ｔ−ブチル基、ｎ−ペンチル基、ｎ−ヘキシル基、ｎ−オクチル基、ｎ−デシル基の如き無置換のアルキル基や、モノフルオロメチル基、ジフルオロメチル基、トリフルオロメチル基の如きハロアルキル基、ヒドロキシメチル基、ニトロメチル基、アミノメチル基等が挙げられる。
また、アルコキシ基で置換されているアルキル基の例としては、メトキシメチル基、エトキシメチル基、ｎ−プロポキシメチル基、イソプロポキシメチル基、ｎ−ブトキシメチル基、イソブトキシメチル基、ｓ−ブトキシメチル基、ｔ−ブトキシメチル基のほか、下記式（３）
Figure 0005476722
（式中、Ｒ２は置換されていてもよいフェニル基を表す。）で示される基等が挙げられる。式（３）中、Ｒ２は置換されていてもよいフェニル基を表し、例えば、無置換のフェニル基、２−メチルフェニル基、３−メチルフェニル基、４−メチルフェニル基、２，３−ジメチルフェニル基、２，４−ジメチルフェニル基、２，５−ジメチルフェニル基、２，６−ジメチルフェニル基、２−クロロフェニル基、３−クロロフェニル基、４−クロロフェニル基、２−ヒドロキシフェニル基、３−ヒドロキシフェニル基、４−ヒドロキシフェニル基、２−ニトロフェニル基、３−ニトロフェニル基、４−ニトロフェニル基、２−メトキシフェニル基、３−メトキシフェニル基、４−メトキシフェニル基等が挙げられる。
ベンズアルデヒド類（１）のＸにおいて、置換されていてもよいアルケニル基は、通常、その炭素数は２〜１２程度であり、無置換のアルケニル基であってもよく、ハロゲン原子や、ヒドロキシ基、ニトロ基、アミノ基、アルコキシ基等で置換されているアルケニル基であってもよい。置換されていてもよいアルケニル基の例としては、ビニル基、アリル基、１−ブテニル基、１−ペンテニル基、１−ヘキセニル基、１−オクテニル基の如き無置換のアルケニル基や、３−ヒドロキシ−１−プロペニル基、３−ニトロ−１−プロペニル基、３−アミノ−１−プロペニル基、３−メトキシ−１−プロペニル基等が挙げられる。
ベンズアルデヒド類（１）のＸにおいて、置換されていてもよいアルキニル基は、通常、その炭素数は２〜１２程度であり、無置換のアルキニル基であってもよく、ハロゲン原子や、ヒドロキシ基、ニトロ基、アミノ基、アルコキシ基等で置換されているアルキニル基であってもよい。置換されていてもよいアルキニル基の例としては、１−エチニル基、プロパルギル基、１−ブチニル基、１−ペンチニル基、１−ヘキシニル基、１−オクチニル基の如き無置換のアルキニル基や、３−ヒドロキシ−１−プロピニル基、３−ニトロ−１−プロピニル基、３−アミノ−１−プロピニル基、３−メトキシ−１−プロピニル基等が挙げられる。
ベンズアルデヒド類（１）のＸにおいて、置換されていてもよいアルコキシ基は、通常、その炭素数は１〜１２程度であり、無置換のアルコキシ基であってもよく、ハロゲン原子や、ヒドロキシ基、ニトロ基、アミノ基、アルコキシ基等で置換されているアルコキシ基であってもよい。置換されていてもよいアルコキシ基の例としては、メトキシ基、エトキシ基、ｎ−プロポキシ基、イソプロポキシ基、ｎ−ブトキシ基、イソブトキシ基、ｓ−ブトキシ基、ｔ−ブトキシ基、１−ヘキシルオキシ基、１−オクチルオキシ基の如き無置換のアルコキシ基や、トリフルオロメチルオキシ基、ヒドロキシメチルオキシ基、ニトロメチルオキシ基、アミノメチルオキシ基、メトキシメチルオキシ基等が挙げられる。
ベンズアルデヒド類（１）のＸにおいて、置換されていてもよいフェニル基は、例えば、前述したＲ２と同様の置換基を挙げることができる。
ベンズアルデヒド類（１）のＸにおいて、置換されていてもよいフェノキシ基は、無置換のフェノキシ基、２−メチルフェノキシ基、３−メチルフェノキシ基、４−メチルフェノキシ基、２，３−ジメチルフェノキシ基、２，４−ジメチルフェノキシ基、２，５−ジメチルフェノキシ基、２，６−ジメチルフェノキシ基、２−クロロフェノキシ基、３−クロロフェノキシ基、４−クロロフェノキシ基、２−ヒドロキシフェノキシ基、３−ヒドロキシフェノキシ基、４−ヒドロキシフェノキシ基、２−ニトロフェノキシ基、３−ニトロフェノキシ基、４−ニトロフェノキシ基、２−メトキシフェノキシ基、３−メトキシフェノキシ基、４−メトキシフェノキシ基等が挙げられる。
ベンズアルデヒド類（１）のＸにおいて、置換されていてもよいアミノ基は、無置換のアミノ基、メチルアミノ基、ジメチルアミノ基等が挙げられる。
ベンズアルデヒド類（１）のＲ１において、置換されていてもよいアルキル基、置換されていてもよいアルケニル基、置換されていてもよいアルキニル基、置換されていてもよいアルコキシ基、置換されていてもよいフェニル基、置換されていてもよいフェノキシ基、置換されていてもよいアミノ基は、それぞれＸと同様の置換基であることができ、前述した置換基と同様のものを例示することができる。
本発明では、ベンズアルデヒド類（１）において、ｍ＝０である化合物が好ましく、また、Ｘが式（３）で示される化合物が好ましい。さらに、ベンズアルデヒド類（１）が、２−（２，５−ジメチルフェノキシメチル）ベンズアルデヒド〔式（１）において、Ｘが２，５−ジメチルフェノキシメチル基であり、ｍ＝０である化合物〕であるのがより好ましい。
本発明で使用する青酸は、ガス状であっても、液状であってもよい。また、青酸を有機溶媒に溶解してなる溶液を用いてもよい。青酸の使用量は、ベンズアルデヒド類（１）１モルに対して１．２〜５．０モルであり、好ましくは１．２〜３．０モルであり、より好ましくは１．２〜２．５モルである。前述したとおり、青酸の使用量が、ベンズアルデヒド類（１）１モルに対して１．０〜１．１モル程度であると、ベンズアルデヒド類（１）の転化率が低くなる。ベンズアルデヒド類（１）と青酸との反応は、理論的には１：１のモル比で起こるが、オルト位に所定の置換基を有する反応性の低いベンズアルデヒド類（１）を用いた場合には、反応時間を延長したり、反応温度を上げたりしても十分な転化率を得るのは困難であり、本発明で規定するように所定量の青酸が必要となる。尚、青酸の使用量が多すぎると、未反応の青酸がより多く残るため好ましくない。
本発明では、ベンズアルデヒド類（１）と青酸とを有機塩基の存在下に反応させる。ここでいう有機塩基としては、ジエチルアミン、トリエチルアミンの如きアミン、ピリジン等が挙げられる。また、必要に応じてそれらの２種以上を用いることができる。中でも、トリエチルアミンが好ましい。有機塩基の使用量は、ベンズアルデヒド類（１）１モルに対して、通常０．００１〜１モルであり、好ましくは０．００５〜０．１モルである。
ベンズアルデヒド類（１）と青酸との反応は有機溶媒中で行う。有機溶媒としては、水に不溶性なものが好ましく、ベンゼン、トルエン、キシレン、クロロベンゼンのような芳香族炭化水素、ｎ−へキサン、ｎ−へプタンのような脂肪族炭化水素、シクロペンタン、シクロヘキサンのような脂環式炭化水素、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンのようなケトン、ジエチルエーテル、ジブチルエーテル、テトラヒドロフラン、テトラヒドロピランのようなエーテル等が挙げられる。また、必要に応じてそれらの２種以上を用いることができる。中でも、芳香族炭化水素が好ましい。有機溶媒の使用量はベンズアルデヒド類（１）１重量部に対して、通常０．５〜１０重量部、好ましくは１〜５重量部である。尚、本反応においては、反応系内の水分濃度は低いほうが好ましく、例えば、有機溶媒の飽和水分濃度より低い濃度であるのが好ましい。
有機溶媒、有機塩基、ベンズアルデヒド類（１）及び青酸の混合方法としては、例えば、有機溶媒、有機塩基及びベンズアルデヒド類（１）の混合物に青酸を一括で加えるか又は滴下する方法が挙げられ、中でも青酸を滴下する方法が好ましい。青酸を滴下する場合、その時間は、通常０．５〜２０時間、好ましくは１〜１０時間である。
反応温度は、通常−２０〜５０℃であり、好ましくは０〜３０℃である。また、ベンズアルデヒド類（１）及び青酸の全量を混合した後、通常０．５〜２０時間、好ましくは１〜１０時間、保温攪拌して熟成する。
かくしてマンデロニトリル類（２）を良好な収率で得ることができる。尚、必要に応じて、従来公知の手段により精製することができ、例えば、反応により得られる反応混合物に塩酸（塩化水素の水溶液）や硫酸水溶液等の酸性水を添加した後、油水分離し、得られる油層から溶媒等を除去することにより精製することができる。
以下、本発明の実施例を示すが、本発明はこれによって限定されるものではない。尚、反応混合物中のベンズアルデヒド類（１）及びマンデロニトリル類（２）の量を液体クロマトグラフィーにより分析し、ベンズアルデヒド類（１）の転化率及び残存率、並びにマンデロニトリル類（２）の収率を算出した。
実施例１
３００ｍｌフラスコに、２−（２，５−ジメチルフェノキシメチル）ベンズアルデヒド〔式（１）において、Ｘが２，５−ジメチルフェノキシメチル基であり、ｍ＝０である化合物〕３０．０ｇ（０．１２モル）、キシレン７５．００ｇ及びトリエチルアミン０．１３ｇ（０．００１２モル）を入れて混合した後、攪拌しながら１５℃に冷却した。次いで、該混合物に２−（２，５−ジメチルフェノキシメチル）ベンズアルデヒド１モルに対して１．２モルの青酸４．０５ｇ（０．１５モル）を２時間で滴下した。滴下終了後、反応混合物を１５℃で４時間攪拌した。この反応混合物を分析したところ、２−（２，５−ジメチルフェノキシメチル）ベンズアルデヒドの転化率は９６．６％、残存率は３．４％であり、２−（２，５−ジメチルフェノキシメチル）マンデロニトリル〔式（２）において、Ｘが２，５−ジメチルフェノキシメチル基であり、ｍ＝０である化合物〕の収率は９６．６％であった。
実施例２
３００ｍｌフラスコに、２−（２，５−ジメチルフェノキシメチル）ベンズアルデヒド３０．００ｇ（０．１２モル）、キシレン７５．００ｇ及びトリエチルアミン０．１３ｇ（０．００１２モル）を入れて混合した後、攪拌しながら１５℃に冷却した。次いで、該混合物に２−（２，５−ジメチルフェノキシメチル）ベンズアルデヒド１モルに対して１．５モルの青酸５．０６ｇ（０．１９モル）を２時間で滴下した。滴下終了後、反応混合物を１５℃で４時間攪拌した。この反応混合物を分析したところ、２−（２，５−ジメチルフェノキシメチル）ベンズアルデヒドの転化率は９８．８％、残存率は１．２％であり、２−（２，５−ジメチルフェノキシメチル）マンデロニトリルの収率は９８．８％であった。
実施例３
３００ｍｌフラスコに、２−（２，５−ジメチルフェノキシメチル）ベンズアルデヒド５０．００ｇ（０．２１モル）、キシレン１２５．００ｇ及びトリエチルアミン０．２１ｇ（０．００２１モル）を入れて混合した後、攪拌しながら１５℃に冷却した。次いで、該混合物に２−（２，５−ジメチルフェノキシメチル）ベンズアルデヒド１モルに対して２．０モルの青酸１１．２５ｇ（０．４２モル）を２時間で滴下した。滴下終了後、反応混合物を１５℃で４時間攪拌した。この反応混合物を分析したところ、２−（２，５−ジメチルフェノキシメチル）ベンズアルデヒドの転化率は９９．０％、残存率は１．０％であり、２−（２，５−ジメチルフェノキシメチル）マンデロニトリルの収率は９９．０％であった。
実施例４
３００ｍｌフラスコに、２−エトキシベンズアルデヒド〔式（１）において、Ｘがエトキシ基であり、ｍ＝０である化合物〕１０．００ｇ（０．０６６モル）、キシレン２５．００ｇ及びトリエチルアミン０．０７ｇ（０．０００６６モル）を入れて混合した後、攪拌しながら１５℃に冷却した。次いで、該混合物に２−エトキシベンズアルデヒド１モルに対して２．０モルの青酸３．６０ｇ（０．１３モル）を２時間で滴下した。滴下終了後、反応混合物を１５℃で１時間攪拌した。この反応混合物を分析したところ、２−エトキシベンズアルデヒドの転化率は９０．１％、残存率は９．９％であり、２−エトキシマンデロニトリル〔式（２）において、Ｘがエトキシ基であり、ｍ＝０である化合物〕の収率は９０．１％であった。
実施例５
３００ｍｌフラスコに、２−ビフェニルアルデヒド〔式（１）において、Ｘがフェニル基であり、ｍ＝０である化合物〕３．００ｇ（０．０１６モル）、キシレン７．５０ｇ及びトリエチルアミン０．０１７ｇ（０．０００１６モル）を入れて混合した後、攪拌しながら１５℃に冷却した。次いで、該混合物に２−ビフェニルアルデヒド１モルに対して２．０モルの青酸０．８９ｇ（０．０３３モル）を２時間で滴下した。滴下終了後、反応混合物を１５℃で１時間攪拌した。この反応混合物を分析したところ、２−ビフェニルアルデヒドの転化率は９５．６％、残存率は４．４％であり、２−フェニルマンデロニトリル〔式（２）において、Ｘがフェニル基であり、ｍ＝０である化合物〕の収率は９５．６％であった。
比較例１
３００ｍｌフラスコに、２−（２，５−ジメチルフェノキシメチル）ベンズアルデヒド３０．００ｇ（０．１２モル）、キシレン７５．００ｇ、酢酸ナトリウム０．３０ｇ及び水１２．６０ｇを入れて混合した。この時、水相のｐＨは６．４であった。攪拌しながら１５℃に冷却した。次いで、該混合物に２−（２，５−ジメチルフェノキシメチル）ベンズアルデヒド１モルに対して１．０モルの青酸（３．３７ｇ、０．１２モル）を２時間かけて滴下した。滴下終了後、反応混合物を１５℃で４時間攪拌した。この反応混合物を分析したところ、２−（２，５−ジメチルフェノキシメチル）ベンズアルデヒドは全く反応していなかった〔２−（２，５−ジメチルフェノキシメチル）ベンズアルデヒドの転化率は０％、残存率は１００％であった。〕。
比較例２
３００ｍｌフラスコに、２−（２，５−ジメチルフェノキシメチル）ベンズアルデヒド４４．００ｇ（０．１６モル）、キシレン１２５．００ｇ及びトリエチルアミン０．２１ｇ（０．００２１モル）を入れて混合した後、攪拌しながら１５℃に冷却した。次いで、該混合物に２−（２，５−ジメチルフェノキシメチル）ベンズアルデヒド１モルに対して１．０モルの青酸（４．３６ｇ、０．１６モル）を２時間かけて滴下した。滴下終了後、反応混合物を１５℃で４時間攪拌した。この反応混合物を分析したところ、２−（２，５−ジメチルフェノキシメチル）ベンズアルデヒドの転化率は６５．８％、残存率は３４．２％であり、２−（２、５−ジメチルフェノキシメチル）マンデロニトリルの収率は６５．８％であった。
比較例３
３００ｍｌフラスコに、２−（２，５−ジメチルフェノキシメチル）ベンズアルデヒド３０．００ｇ（０．１２モル）、キシレン７５．００ｇ及びトリエチルアミン０．１３ｇ（０．００１２モル）を入れて混合した後、攪拌しながら２０℃に冷却した。次いで、該混合物に２−（２，５−ジメチルフェノキシメチル）ベンズアルデヒド１モルに対して１．０モルの青酸（３．３７ｇ、０．１２モル）を２時間かけて滴下した。滴下終了後、反応混合物を２０℃で４時間攪拌した。この反応混合物を分析したところ、２−（２，５−ジメチルフェノキシメチル）ベンズアルデヒドの転化率は７１．９％、残存率は２８．１％であり、２−（２、５−ジメチルフェノキシメチル）マンデロニトリルの収率は７１．９％であった。

Claims (5)

  1. 有機溶媒中、有機塩基の存在下、下記式（１）
    Figure 0005476722
     （式中、Ｘは下記式（３）
    Figure 0005476722
     （式中、Ｒ ２ は置換されていてもよいフェニル基を表す。）で表される基を表す。
    Ｒ１は置換されていてもよいアルキル基、置換されていてもよいアルケニル基、置換されていてもよいアルキニル基、置換されていてもよいアルコキシ基、置換されていてもよいフェニル基、置換されていてもよいフェノキシ基、置換されていてもよいアミノ基、ヒドロキシ基、ニトロ基、又はハロゲン原子を表す。ｍは０〜４の整数を表す。ｍが２〜４の整数を表す場合、Ｒ１は互いに同一であっても異なっていてもよい。）
    で示される化合物を、該化合物１モルに対して１．２〜５．０モルの青酸と反応させることを特徴とする下記式（２）
    Figure 0005476722
     （式中、Ｘ、Ｒ１及びｍはそれぞれ前記と同じ意味を表す。）
    で示される化合物の製造方法。
  2. 式（１）において、ｍが０である請求項１に記載の製造方法。
  3. 式（１）で示される化合物が、２−（２，５−ジメチルフェノキシメチル）ベンズアルデヒドである請求項１に記載の製造方法。
  4. 有機塩基がアミン類である請求項１〜３のいずれかに記載の製造方法。
  5. 有機溶媒が芳香族炭化水素である請求項１〜４のいずれかに記載の方法。
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