JP6200925B2 - 銀陰極活性化の改良 - Google Patents
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Description
米国特許第4217185号、第4242183号および第6352635 B2号な
らびに米国特許出願公開第2009/0090639号は、対応するより高次のハロゲン
化ピリジンおよびピコリン酸誘導体の選択的な電気化学的還元により、特定のハロピリジ
ンおよびハロピコリン酸誘導体を調製することについて記載している。この方法では、銀
陰極は、ゼロボルトの初期値から少なくとも+0.3ボルト、好ましくは+0.7ボルト
の最終値に電位を増加させることを伴う陽極酸化により活性化される。しかし、不動態化
のため、転化が進むにつれて反応速度は通常低下し、バッチを終了するために再陽極酸化
により陰極を再活性化することがときには必要である。
る、陰極を活性化するための改良方法があれば望ましいであろう。
まること、また、バッチを終了するために陰極の再活性化がさほどたびたびは必要でない
ことが今や見出された。より詳細には、本発明は、式I:
Xは、ClまたはBrを表し、
XがClであるとき、YはBrでないことを条件として、Yは、H、F、Cl、Br、
またはC1〜C4アルキルを表し、
R1は、ClまたはCO2Hを表し、
R2は、HまたはNH2を表す。)の3−ハロピリジンまたは3−ハロピコリン酸を調
製するための改良方法であり、
式II:
X、Y、R1、およびR2は、前に定義したとおりであり、ここで、両方のXはClま
たはBrのどちらかである。)の3,5−ジハロピリジンまたは3,5−ジハロピコリン
酸の溶液中に、Ag/AgCl(3.0M Cl−)参照電極に対する−0.4〜−1.
7ボルトの陰極電位にて、直流または交流電流を陽極から銀陰極に流す方法において、
前記改良が、+1.0〜+1.8ボルト、好ましくは+1.2ボルトの最終電位で陰極
を活性化することを特徴とする改良方法に関する。
ラム)からの4−アミノ−3,6−ジクロロピリジン−2−カルボン酸(アミノピラリド
)の製造にとって特に有利である。
の選択的な電気化学的還元のための改良方法に関する。本明細書では、「ハロゲン」また
は「ハロ」という用語は、ClまたはBrを指す。アルカリ金属は、リチウム、ナトリウ
ム、カリウム、ルビジウムおよびセシウムを意味し、ナトリウムおよびカリウムが好まし
い。
すことができる。
A)中和
収する。
所望の程度の還元が得られるまで十分な電流を電解質の中を流しながら、電解セルに添加
される電解質を形成するために、式IIの出発材料を溶媒に溶解する。
より小さい)ことを当業者には理解されたい。臭素は常に最初に還元脱離(reduce
d off)されることになる。したがって、XがClのとき、YはBrではあり得ない
。
連続式で行うことができる。セルは、電極を含有する撹拌槽、または任意の従来設計のフ
ローセルであってもよい。いくつかの場合では、セルを別々の陽極室および陰極室に分割
するためにセパレータを使用することが望ましいことがある。有用なセパレータ材料の例
として、種々のアニオンおよびカチオン交換膜、多孔性テフロン(登録商標)、アスベス
ト、およびガラスがある。陰極電位が参照電極に対して制御される、3つの電極の使用が
好ましいが、別法として、陽極と陰極との2つの電極だけを使用し、セル電流、セル電圧
、または両方のいずれかを制御して電気分解を実施することができる。便宜上、電解質が
陰極液と陽極液の両方の役割を果たす3電極非分割セルが好ましい。
ハステロイCなどの合金を含めた、化学的に不活性な任意の材料でもよく、グラファイト
、炭素およびハステロイCが好ましい。陰極は主に銀で構成されている。電極は、プレー
ト、ロッド、ワイヤ、スクリーン、ガーゼ、ウール、シートまたはプールの形態を取るこ
とができ、拡張メッシュスクリーンが好ましい。陽極または陰極は、別の材料に施した被
覆膜からなることも可能であり、その例としてチタン上に被覆した酸化ルテニウムなどの
貴金属酸化物がある。
れるように調製した活性化銀陰極である。そのような活性化陰極は、導電性基板上に銀の
微結晶の層を堆積して、複合体電極を形成することにより、または、銀電極それ自体を陽
極酸化することにより調製することができる。例えば、後者を例示するために、非活性化
銀電極を苛性陰極水溶液に浸し、または沈め、陽極酸化し、したがって電極の表面にある
銀の一部を酸化銀に転化し、同時にその表面を粗くすることができる。次いで、電極の極
性を反転し、電極の表面に付着した微結晶の銀の粒子に酸化物を電気分解により転化する
。本発明の改良された活性化手順は、ゼロボルトの初期値から少なくとも+1.0ボルト
〜+1.8ボルト、最も好ましくは+1.2ボルトの最終値に電位を増加させることを伴
う。酸化物堆積物を還元するには、陰極の負の分極が必要である。陰極電位は、酸化段階
の間に得られた+1.0〜+1.8ボルトの値から、−0.5ボルト以下の値に徐々に減
少する。この方法では、陰極液または塩基水溶液に銀は一切添加する必要はない。
くはNaCl、過剰のアルカリ金属水酸化物、好ましくは1.0〜4.0重量%のNaO
Hの存在下で、および還元されることになる出発材料のさらなる存在下で、活性化される
。便宜上、出発材料は、反応フィード中にある場合と同じ濃度、すなわち1〜20重量%
、好ましくは8〜12重量%で存在する。
して使用できる場合がある。溶媒または共溶媒系は、出発材料および電解質のすべてまた
は大部分を溶解するべきであり、あるいは少なくとも、妥当な速度で還元が進行できるよ
うに十分に溶解するべきである。さらに、溶媒または共溶媒系は、電気分解条件に対して
不活性となるべきである、すなわち、許容できない程度にまで陰極または陰極液材料を有
害に変化させない、あるいはこれと有害に反応しない。水以外では、好ましい溶媒/共溶
媒は、水と混和性があり、低分子量アルコール、テトラヒドロフラン、ジオキサンおよび
ポリグリコールエーテルなどのエーテル、ならびにジメチルホルムアミドまたはジメチル
アセトアミドなどの低級アミドを含む。
好ましい支持電解質である。NaClは好ましい塩であるが、アルカリの塩化物、臭化物
、および硫酸塩を含めた他の塩が使用可能である。
のに必要であり、電気分解で消費される水酸イオンを生成するために追加の1当量が必要
である。反応は通常、反応全体を通して過剰の塩基、好ましくは1〜4重量%過剰の塩基
を用いて行われる。
濃度は、1〜20重量%、好ましくは8〜12重量%とすることができる。低濃度では生
産性が低下し、高濃度では、通常、収率の低下、生成物純度の低下および電気効率の低下
をもたらす。
20〜60℃である。30〜50℃が最も好ましい。
、および電極を隔てる距離を含めた、種々の要因に依存することが当業者には理解されよ
う。一般に、標準Ag/AgCl(3.0M Cl−)電極に対する陰極電位は、Brに
ついては−0.4〜−1.1ボルトの範囲内であり、Clについては−0.8〜−1.7
ボルトの範囲内となるべきである。Brについては、陰極電位は、好ましくは−0.6〜
−0.9ボルトである。Clについては、陰極電位は、好ましくは−1.0〜−1.4ボ
ルトである。1平方センチメートル当たりのアンペア(amp/cm2)で示す電流密度
は、少なくとも0.005、好ましくは0.05amp/cm2以上となるべきである。
素分子または臭素分子の発生、ギ酸塩またはシュウ酸塩などの犠牲種の酸化によるニ酸化
炭素の生成、あるいは有機基質の酸化による貴重な副生物の形成が挙げられる。
苛性ブライン中に溶解させて、塩基性の水溶液(例えば、約10重量%のハロゲン化4−
アミノピコリン酸、約2.5重量%の過剰NaOH、および約1重量%のNaCl)を形
成し、その塩基性水溶液を、フィード溶液の存在下で+1.2ボルトでの陽極酸化により
活性化された拡張銀メッシュ陰極を有する非分割電気化学セルを通して連続的に再循環さ
せる。反応混合物をアルカリに保ちながら、Ag/AgCl(3.0M Cl−)参照電
極に対する−0.6〜−1.5ボルトの陰極電位での電気分解を、所望の程度の還元が生
じるまで続ける。所望の生成物を通常の技法により回収する。その酸は、例えば、酸性化
により反応混合物から沈殿させ、次いで、ろ過、または水に不混和の有機溶媒を用いた抽
出のいずれかを行うことができる。
ド溶液の調製
4リットル(L)のフラスコに2420グラム(g)の熱水、250gの50重量%N
aOH、30gのNaCl、および300gのピクロラム(95%)を加えた。溶液を3
0分間(min)撹拌し、1ミクロンのポリプロピレン膜でろ過し、5Lのフィード循環
槽に移した。この溶液の重量は3000gであり、9.5重量%の4−アミノ−3,5,
6−トリクロロピリジン−2−カルボン酸、2.0〜2.5%の過剰のNaOH、および
1.0%のNaClを含有した。比較例と本開示の改良例の両方でこのフィード溶液を使
用した。
+0.7ボルトでの陽極酸化を伴う4−アミノ−3,6−ジクロロピリジン−2−カル
ボン酸の調製(比較)
非分割電気化学セルに500gのピクロラムフィード溶液を加えた。このフィード溶液
を毎分4リットル(L/min)の速度および43〜45℃の温度で1つの非分割電気化
学セルを通して循環させた。銀メッシュ電極のサイズは1.8cm×15.4cmであっ
た。+0.7ボルト(V)での通常の陽極酸化の後に、セルの極性を反転し、電気分解を
開始した。陰極の作用電位は、Ag/AgCl(3.0M Cl−)参照電極に対して−
1.35Vに制御した。フィードを再循環させながら、計10mlの50重量%のNaO
Hを最初の5時間に渡り添加して、NaOH濃度を1.5〜3.0%過剰に維持した。電
流を5.0アンペアで開始し、徐々に減らして24時間で0.6アンペアにした。
はアミノピラリド68%およびピクロラム26%(どちらもHPLCの面積%)を有する
。24時間でセル排出液はアミノピラリド88%およびピクロラム3.2%を有していた
。
実施例Aと同じ非分割電気化学セルに500gのピクロラムフィード溶液を加えた。このフィード溶液を4L/minの速度および43〜45℃の温度で1つの非分割電気化学セルを通して循環させた。+1.2ボルト(V)での通常の陽極酸化の後に、セルの極性を反転し、電気分解を開始した。陰極の作用電位は、Ag/AgCl(3.0M Cl−)参照電極に対して−1.35Vに制御した。フィードを再循環させながら、計10mlの50重量%のNaOHを最初の5時間に渡り添加して、NaOH濃度を1.5〜3.0%過剰に維持した。電流を6.5アンペアで開始し、ゆっくり減らして24時間で0.7アンペアにした。
はアミノピラリド76%およびピクロラム17%(どちらもHPLCの面積%)を有して
いた。24時間でセル排出液はアミノピラリド88%およびピクロラム1.2%を有して
いた。
Claims (5)
- 化合物を調製する方法であって、
+1.05ボルトから+1.8ボルトの範囲の最終電位で銀陰極を陽極酸化することにより前記銀陰極を活性化するステップと、
式II
Xは、ClまたはBrを表し、
XがClであるとき、YはBrでないことを条件として、Yは、H、F、Cl、Br、またはC1〜C4アルキルを表し、
R1は、ClまたはCO2Hを表し、
R2は、HまたはNH2を表す。)
の3,5−ジハロピリジン酸又は3,5−ジハロピコリン酸の溶液を通じて、Ag/AgCl(3.0M Cl−)参照電極に対する−0.4〜−1.7ボルトの陰極電位にて、直流または交流電流を陽極から前記活性化した銀陰極に流すステップと、 式I
Xは、ClまたはBrを表し、
XがClであるとき、YはBrでないことを条件として、Yは、H、F、Cl、Br、またはC1〜C4アルキルを表し、
R1は、ClまたはCO2Hを表し、
R2は、HまたはNH2を表す。)
の3−ハロピリジン酸または3−ハロピコリン酸を形成するステップと、
を含む前記方法。 - 式Iの前記3−ハロピコリン酸がアミノピラリドであり、式IIの前記3,5−ジハロピコリン酸がピクロラムである、請求項1に記載の方法。
- 前記銀陰極を活性化するステップは、+1.1ボルトから+1.8ボルトの範囲の最終電位で前記銀陰極を陽極酸化することにより前記銀陰極を活性化するステップを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記銀陰極を活性化するステップは、+1.2ボルトから+1.8ボルトの範囲の最終電位で前記銀陰極を陽極酸化することにより前記銀陰極を活性化するステップを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記銀陰極を活性化するステップは、+1.8ボルトの最終電位で前記銀陰極を陽極酸化することにより前記銀陰極を活性化するステップを含む、請求項1に記載の方法。
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