JP6627653B2 - Method for producing carboxylic acid thioester - Google Patents
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Description
本発明は、カルボン酸チオエステルの製造方法に関する。 The present invention relates to a method for producing a carboxylic acid thioester.
カルボン酸チオエステルは、硫黄含有化合物の合成原料として、医薬および樹脂などの分野に幅広く利用されている。カルボン酸チオエステルの製造方法としては、高反応性のカルボン酸誘導体とチオールとを反応させる方法が知られている。 Carboxylic acid thioesters are widely used in the fields of medicine, resins, and the like as raw materials for synthesizing sulfur-containing compounds. As a method for producing a carboxylic acid thioester, a method of reacting a highly reactive carboxylic acid derivative with a thiol is known.
特許文献１には、水酸化ナトリウム水溶液および酢酸イソプロピルの存在下、メタクリルロイルクロリドとチオールとを反応させて、カルボン酸チオエステルを製造する方法が記載されている。 Patent Document 1 describes a method for producing a carboxylic acid thioester by reacting methacryloyl chloride and thiol in the presence of an aqueous sodium hydroxide solution and isopropyl acetate.
非特許文献１には、４−ジメチルアミノピリジンの存在下、Ｎ，Ｎ’−ジシクロへキシルカルボジイミドとメタクリル酸とエタンチオールとを反応させて、カルボン酸チオエステルを製造する方法が記載されている。 Non-Patent Document 1 describes a method for producing a carboxylic acid thioester by reacting N, N'-dicyclohexylcarbodiimide, methacrylic acid, and ethanethiol in the presence of 4-dimethylaminopyridine.
しかしながら、特許文献１に記載のカルボン酸チオエステルの製造方法は、多量の溶媒を使用するため、経済的に不利であり、非効率である。また、メタクリルロイルクロリドを基質として用いるため、合成過程において、等モル量の塩酸塩などが副生する。さらには、それらを除去するために洗浄工程が組み込まれる。結果として、廃棄物が多量に副産されることから、経済的に不利であり、環境への影響の観点からも問題がある。加えて、チオールやメタクリルロイルクロリドを、別途調製した５℃の反応溶液にそれぞれ添加する必要があるため、操作が複雑になり、反応効率の観点からも不利である。 However, the method for producing a carboxylic acid thioester described in Patent Document 1 is economically disadvantageous and inefficient because a large amount of solvent is used. In addition, since methacryloyl chloride is used as a substrate, an equimolar amount of hydrochloride and the like is by-produced in the synthesis process. Further, a washing step is incorporated to remove them. As a result, a large amount of waste is by-produced, which is economically disadvantageous and has a problem from the viewpoint of environmental impact. In addition, since it is necessary to add thiol and methacryloyl chloride to the separately prepared reaction solution at 5 ° C., the operation becomes complicated and disadvantageous from the viewpoint of reaction efficiency.
非特許文献１に記載のカルボン酸チオエステルの製造方法は、多量の溶媒を使用するため、経済的に不利であり、非効率である。また、Ｎ，Ｎ’−ジシクロへキシルカルボジイミドを基質として用いるため、合成過程において、等モル量の１，３−ジシクロへキシル尿素などが副生する。さらには、それらを除去するために洗浄工程が組み込まれる。結果として、廃棄物が多量に副産されることから、経済的に不利であり、環境への影響の観点からも問題がある。加えて、Ｎ，Ｎ’−ジシクロへキシルカルボジイミドは、咳やかぶれなどのアレルギー症状を引き起こすため、人体への負荷が大きいという問題がある。 The method for producing a carboxylic acid thioester described in Non-Patent Document 1 is economically disadvantageous and inefficient because a large amount of solvent is used. In addition, since N, N'-dicyclohexylcarbodiimide is used as a substrate, an equimolar amount of 1,3-dicyclohexylurea is by-produced in the synthesis process. Further, a washing step is incorporated to remove them. As a result, a large amount of waste is by-produced, which is economically disadvantageous and has a problem from the viewpoint of environmental impact. In addition, since N, N'-dicyclohexylcarbodiimide causes allergic symptoms such as coughing and rash, there is a problem that the load on the human body is large.
従って、本発明の目的は、反応操作が簡便でありかつ環境・人体への負荷が少なく、常温・常圧（２５℃、１ａｔｍ）下であっても、カルボン酸チオエステルを効率よく製造することができる方法を提供することにある。 Accordingly, it is an object of the present invention to provide a method for efficiently producing a carboxylic acid thioester even at a normal temperature and a normal pressure (25 ° C., 1 atm), in which the reaction operation is simple and the load on the environment and the human body is small. It is to provide a method that can be performed.
本発明者らは、従来技術の問題点に鑑みて鋭意研究を重ねた結果、特定の原料および触媒を用いて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、本研究を完成させるに至った。すなわち、本発明は、以下の［１］〜［３］である。
［１］下記式（Ｉ）で表される化合物とカルボン酸無水物とチオールとを、反応させる、カルボン酸チオエステルの製造方法。なお、式（Ｉ）中、Ｒ１とＲ２は炭素数１〜２０の炭化水素基を表す。
The present inventors have conducted intensive studies in view of the problems of the prior art, and as a result, have found that the above object can be achieved by performing a reaction using a specific raw material and a catalyst, and have completed the present research. That is, the present invention includes the following [1] to [3].
[1] A method for producing a carboxylic acid thioester, comprising reacting a compound represented by the following formula (I) with a carboxylic anhydride and a thiol. In the formula (I), R 1 and R 2 represent a hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms.
［２］触媒として、１種以上の第１族金属化合物および１種以上の第２族金属化合物を存在させて反応させる、［１］に記載のカルボン酸チオエステルの製造方法。 [2] The method for producing a carboxylic acid thioester according to [1], wherein the reaction is performed in the presence of at least one Group 1 metal compound and at least one Group 2 metal compound as a catalyst.
［３］前記式（Ｉ）で表される化合物が二炭酸ジ−ｔ−ブチルである、［１］または［２］に記載のカルボン酸チオエステルの製造方法。 [3] The method for producing a carboxylic acid thioester according to [1] or [2], wherein the compound represented by the formula (I) is di-t-butyl dicarbonate.
本発明のカルボン酸チオエステルの製造方法では、溶媒を用いなくても行うことができる。これにより、従来の方法と比べてより効率的、経済的にカルボン酸チオエステルを得ることができる。本発明のカルボン酸チオエステルの製造方法では、原料仕込み一括でカルボン酸チオエステルを製造することができる。これにより、従来の方法と比べてより効率的かつ簡便にカルボン酸チオエステルを得ることができる。本発明のカルボン酸チオエステルの製造方法では、危険有害性の低い原料を用いてカルボン酸チオエステルを製造することができる。これにより、従来の方法と比べてより人体への負荷が少なくカルボン酸チオエステルを得ることができる。本発明のカルボン酸チオエステルの製造方法では、常温・常圧（２５℃、１ａｔｍ）下であっても、触媒反応でカルボン酸チオエステルを得ることができる。これにより、従来の方法と比べてより環境への負荷が少なく、より効率的、経済的にカルボン酸チオエステルを得ることができる。 The method for producing a carboxylic acid thioester of the present invention can be carried out without using a solvent. Thereby, a carboxylic acid thioester can be obtained more efficiently and economically as compared with the conventional method. In the method for producing a carboxylic acid thioester of the present invention, the carboxylic acid thioester can be produced in a batch with the raw materials being charged. This makes it possible to obtain a carboxylic acid thioester more efficiently and easily than in the conventional method. According to the method for producing a carboxylic acid thioester of the present invention, a carboxylic acid thioester can be produced using a low-hazardous raw material. This makes it possible to obtain a carboxylic acid thioester with less load on the human body than in the conventional method. In the method for producing a carboxylic acid thioester of the present invention, a carboxylic acid thioester can be obtained by a catalytic reaction even under normal temperature and normal pressure (25 ° C., 1 atm). This makes it possible to obtain the carboxylic acid thioester more efficiently and economically with less burden on the environment than in the conventional method.
本明細書中では、アクリル酸およびメタクリル酸を合わせて（メタ）アクリル酸と記載する。アクリル酸チオエステルおよびメタクリル酸チオエステルを合わせて（メタ）アクリル酸チオエステルと記載する。 In this specification, acrylic acid and methacrylic acid are collectively described as (meth) acrylic acid. The acrylic acid thioester and the methacrylic acid thioester are collectively referred to as (meth) acrylic acid thioester.
〔式（Ｉ）で表される化合物〕
本発明のカルボン酸チオエステルの製造方法において、原料として式（Ｉ）で表される化合物が使用される。なお、式（Ｉ）で表される化合物は、反応によってその化合物由来の成分を含む中間体を生成するが、最終的に得られるカルボン酸チオエステルには、その化合物由来の成分は含まれない。
[Compound represented by Formula (I)]
In the method for producing a carboxylic acid thioester of the present invention, a compound represented by the formula (I) is used as a raw material. The compound represented by the formula (I) produces an intermediate containing a component derived from the compound by the reaction, but the finally obtained carboxylic acid thioester does not include the component derived from the compound.
式（Ｉ）で表される化合物において、Ｒ１とＲ２は、それぞれ独立に炭素数１〜２０の炭化水素基を表す。Ｒ１とＲ２は炭化水素基であれば、その種類および構造は限定されない。この炭化水素基は直鎖状でも、分岐状でも、あるいは環構造を有してもよく、その基中に不飽和結合あるいはエーテル結合を含んでいてもよい。また、Ｒ１とＲ２とが結合して、環状構造を形成していてもよい。 In the compound represented by the formula (I), R 1 and R 2 each independently represent a hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms. As long as R 1 and R 2 are hydrocarbon groups, their types and structures are not limited. This hydrocarbon group may be linear, branched, or have a ring structure, and may contain an unsaturated bond or an ether bond in the group. Further, R 1 and R 2 may combine to form a cyclic structure.
炭化水素基としては、例えば、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、およびアリール基が挙げられる。式（Ｉ）で表される化合物の入手容易性の観点から、これらの炭化水素基の炭素数は１〜２０であり、２〜１０であることが好ましく、３〜７であることがより好ましい。 Examples of the hydrocarbon group include an alkyl group, an alkenyl group, an alkynyl group, and an aryl group. In light of availability of the compound represented by the formula (I), these hydrocarbon groups have 1 to 20, preferably 2 to 10, and more preferably 3 to 7 carbon atoms. .
炭化水素基としては、より詳細には、アリル基、ｔ−ブチル基、ｔ−アミル基、およびベンジル基などを挙げることができる。また、式（Ｉ）で表される化合物としては、具体的には、例えば、二炭酸ジアリル、二炭酸ジ−ｔ−ブチル、二炭酸ジ−ｔ−アミル、および二炭酸ジベンジルなどが挙げられる。そのなかでも、カルボン酸チオエステルを効率よく合成できることから、Ｒ１とＲ２がｔ−ブチル基である二炭酸ジ−ｔ−ブチルが好ましい。 More specifically, examples of the hydrocarbon group include an allyl group, a t-butyl group, a t-amyl group, and a benzyl group. In addition, specific examples of the compound represented by the formula (I) include diallyl dicarbonate, di-t-butyl dicarbonate, di-t-amyl dicarbonate, and dibenzyl dicarbonate. Among them, di-t-butyl dicarbonate in which R 1 and R 2 are t-butyl groups is preferable because a carboxylic acid thioester can be efficiently synthesized.
式（Ｉ）で表される化合物としては、市販されているものを使用することもでき、公知の方法などで製造して得られたものを使用することもできる。また、式（Ｉ）で表される化合物は、１種を用いてもよく、２種以上を併用してもよい。 As the compound represented by the formula (I), a commercially available compound can be used, and a compound produced by a known method or the like can also be used. In addition, one kind of the compound represented by the formula (I) may be used, or two or more kinds may be used in combination.
本発明のカルボン酸チオエステルの製造方法における式（Ｉ）で表される化合物の使用量は、チオール１モル当たり、０．０５〜５モルが好ましく、０．１〜２モルがより好ましく、０．３〜１モルがさらに好ましい。式（Ｉ）で表される化合物の使用量をチオール１モル当たり、０．０５モル以上とすることにより、カルボン酸チオエステルの収率を高くすることができる。式（Ｉ）で表される化合物の使用量をチオール１モル当たり、５モル以下とすることにより、反応後の後処理工程への負荷を軽減することができ、経済性を良くすることができる。 The amount of the compound represented by the formula (I) in the method for producing a carboxylic acid thioester of the present invention is preferably 0.05 to 5 mol, more preferably 0.1 to 2 mol, and more preferably 0.1 to 2 mol per mol of thiol. 3 to 1 mol is more preferred. By setting the amount of the compound represented by the formula (I) to 0.05 mol or more per 1 mol of thiol, the yield of the carboxylic acid thioester can be increased. When the amount of the compound represented by the formula (I) is 5 mol or less per 1 mol of thiol, the load on the post-treatment step after the reaction can be reduced, and the economy can be improved. .
〔カルボン酸無水物〕
本発明のカルボン酸チオエステルの製造方法において、カルボン酸チオエステルの原料となるカルボン酸無水物の種類および構造は限定されない。例えば、カルボン酸無水物は、式（ＩＩ）のように表すことができ、Ｒ３とＲ４は、それぞれ独立に置換基を有していてもよい炭素数１〜３０の炭化水素基を表す。
(Carboxylic anhydride)
In the method for producing a carboxylic acid thioester of the present invention, the type and structure of the carboxylic anhydride serving as a raw material of the carboxylic acid thioester are not limited. For example, a carboxylic acid anhydride can be represented by the formula (II), and R 3 and R 4 each independently represent a hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms which may have a substituent. .
この炭化水素基は直鎖状でも、分岐状でも、あるいは環構造を有してもよく、その基中に不飽和結合あるいはエーテル結合を含んでいてもよい。また、Ｒ３とＲ４とが結合して、環状構造を形成していてもよい。 This hydrocarbon group may be linear, branched, or have a ring structure, and may contain an unsaturated bond or an ether bond in the group. Further, R 3 and R 4 may combine to form a cyclic structure.
置換基を有していてもよいとは、任意の置換基を１つ以上有してもよいという意味であり、例えば、以下の結合、基および原子などを１つ以上有してもよいという意味である。エステル結合、アミド結合、エーテル結合、スルフィド結合、ジスルフィド結合、ウレタン結合、ニトロ基、シアノ基、ケトン基、ホルミル基、アセタール基、チオアセタール基、スルホニル基、ハロゲン、ケイ素、リンなど。 The term "may have a substituent" means that the compound may have one or more optional substituents. For example, it may have one or more of the following bonds, groups and atoms. Meaning. Ester bond, amide bond, ether bond, sulfide bond, disulfide bond, urethane bond, nitro group, cyano group, ketone group, formyl group, acetal group, thioacetal group, sulfonyl group, halogen, silicon, phosphorus and the like.
炭化水素基としては、例えば、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、およびアリール基が挙げられる。カルボン酸無水物の入手容易性の観点から、これらの炭化水素基の炭素数は、１〜３０であり、２〜２０であることが好ましい。 Examples of the hydrocarbon group include an alkyl group, an alkenyl group, an alkynyl group, and an aryl group. In light of the availability of carboxylic acid anhydrides, these hydrocarbon groups have 1 to 30 carbon atoms, and preferably 2 to 20 carbon atoms.
炭化水素基としては、より詳細には、ビニル基、イソプロペニル基、ｔ−ブチル基、ヘキシル基、シクロへキシル基、およびフェニル基などを挙げることができる。またカルボン酸無水物としては、具体的には、例えば、（メタ）アクリル酸無水物、ピバル酸無水物、ヘプタン酸無水物、シクロヘキサンカルボン酸無水物、および安息香酸無水物などが挙げられる。 More specifically, examples of the hydrocarbon group include a vinyl group, an isopropenyl group, a t-butyl group, a hexyl group, a cyclohexyl group, and a phenyl group. Specific examples of the carboxylic anhydride include (meth) acrylic anhydride, pivalic anhydride, heptanoic anhydride, cyclohexanecarboxylic anhydride, and benzoic anhydride.
カルボン酸無水物としては、市販されているものを使用することもでき、公知の方法などで製造して得られたものを使用することもできる。また、カルボン酸無水物は、１種を用いてもよく、２種以上を併用してもよい。 As the carboxylic acid anhydride, commercially available ones can be used, and those obtained by production by a known method or the like can also be used. The carboxylic anhydride may be used alone or in combination of two or more.
本発明のカルボン酸チオエステルの製造方法におけるカルボン酸無水物の使用量は、チオール１モル当たり、０．０５〜５モルが好ましく、０．１〜２モルがより好ましく、０．３〜１モルがさらに好ましい。カルボン酸無水物の使用量をチオール１モル当たり、０．０５モル以上とすることにより、カルボン酸チオエステルの収率を高くすることができる。カルボン酸無水物の使用量をチオール１モル当たり、５モル以下とすることにより、反応後の後処理工程への負荷を軽減することができ、経済性を良くすることができる。 The amount of the carboxylic anhydride used in the method for producing a carboxylic acid thioester of the present invention is preferably 0.05 to 5 mol, more preferably 0.1 to 2 mol, and more preferably 0.3 to 1 mol, per 1 mol of thiol. More preferred. By setting the amount of the carboxylic anhydride to be 0.05 mol or more per 1 mol of the thiol, the yield of the carboxylic acid thioester can be increased. By setting the amount of the carboxylic anhydride to be not more than 5 mol per 1 mol of thiol, the load on the post-treatment step after the reaction can be reduced, and the economic efficiency can be improved.
〔チオール〕
本発明のカルボン酸チオエステルの製造方法において、カルボン酸チオエステルの原料となるチオールの種類および構造は限定されない。例えば、チオールは、「Ｒ５−ＳＨ」と表すことができ、Ｒ５は置換基を有していてもよい炭素数１〜３０の炭化水素基であることが好ましい。この炭化水素基は直鎖状でも、分岐状でも、あるいは環構造を有してもよく、またその基中に不飽和結合を含んでいてもよい。置換基を有していてもよいとは、任意の置換基を１つ以上有してもよいという意味であり、例えば、以下の結合、基および原子などを１つ以上有してもよいという意味である。エステル結合、アミド結合、エーテル結合、スルフィド結合、ジスルフィド結合、ウレタン結合、ニトロ基、シアノ基、ケトン基、ホルミル基、アセタール基、チオアセタール基、スルホニル基、ハロゲン、ケイ素、リンなど。
[Thiol]
In the method for producing a carboxylic acid thioester of the present invention, the type and structure of the thiol serving as a raw material of the carboxylic acid thioester are not limited. For example, thiol can be represented by “R 5 —SH”, and R 5 is preferably a hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms which may have a substituent. The hydrocarbon group may be linear, branched, or have a ring structure, and may have an unsaturated bond in the group. The term "may have a substituent" means that the compound may have one or more optional substituents. For example, it may have one or more of the following bonds, groups and atoms. Meaning. Ester bond, amide bond, ether bond, sulfide bond, disulfide bond, urethane bond, nitro group, cyano group, ketone group, formyl group, acetal group, thioacetal group, sulfonyl group, halogen, silicon, phosphorus and the like.
チオール中に含まれる炭化水素基としては、例えば、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、およびアリール基が挙げられる。チオールの入手容易性の観点から、これらの炭化水素基の炭素数は１〜３０であることが好ましく、２〜２０であることがより好ましい。 Examples of the hydrocarbon group contained in the thiol include an alkyl group, an alkenyl group, an alkynyl group, and an aryl group. In light of the availability of thiols, these hydrocarbon groups preferably have 1 to 30 carbon atoms, and more preferably 2 to 20 carbon atoms.
炭化水素基としては、より詳細には、ｎ−ブチル基、ｔ−ブチル基、シクロへキシル基、およびフェニル基などを挙げることができる。またチオールとしては、具体的には、例えば、１−ブタンチオール、ｔ−ブチルメルカプタン、シクロヘキサンチオール、およびベンゼンチオールなどが挙げられる。 More specifically, examples of the hydrocarbon group include an n-butyl group, a t-butyl group, a cyclohexyl group, and a phenyl group. Specific examples of the thiol include 1-butanethiol, t-butylmercaptan, cyclohexanethiol, and benzenethiol.
チオールは、市販されているものを使用することもでき、公知の方法などで製造して得られたものを使用することもできる。また、チオールは、１種を用いてもよく、２種以上を併用してもよく、多価チオールを用いてもよい。 As the thiol, a commercially available thiol can be used, or a thiol produced by a known method or the like can be used. Further, one kind of thiol may be used, two or more kinds may be used in combination, or a polyvalent thiol may be used.
〔カルボン酸チオエステルの製造用触媒〕
本発明のカルボン酸チオエステルの製造方法において、触媒は使用しても、使用しなくてもよいが、反応性の観点から、使用するほうが好ましい。該触媒としては、特には限定されないが、例えば、有機酸、有機塩基、無機酸、無機塩基、およびそれらの塩などが挙げられる。そのなかでも、カルボン酸チオエステルを効率よく合成できることから、第１族金属化合物と第２族金属化合物を併用することが好ましい。当該触媒を構成する配位子によって、当該触媒の溶解性が変わるため、当該触媒は、均一系触媒として用いることもでき、不均一系触媒として用いることもできる。
(Catalyst for producing carboxylic acid thioester)
In the method for producing a carboxylic acid thioester of the present invention, a catalyst may or may not be used, but it is preferable to use a catalyst from the viewpoint of reactivity. Examples of the catalyst include, but are not particularly limited to, organic acids, organic bases, inorganic acids, inorganic bases, and salts thereof. Among them, it is preferable to use a Group 1 metal compound and a Group 2 metal compound in combination since a carboxylic acid thioester can be efficiently synthesized. Since the solubility of the catalyst changes depending on the ligand constituting the catalyst, the catalyst can be used as a homogeneous catalyst or a heterogeneous catalyst.
本発明のカルボン酸チオエステルの製造方法においては、式（Ｉ）で表される化合物とカルボン酸無水物とチオールとを触媒の存在下で反応させるが、「触媒の存在下」とは、触媒が反応過程の少なくとも一部の段階で存在していればよく、反応過程のすべての段階で常に存在している必要はない。本発明のカルボン酸チオエステルの製造方法においては、触媒が反応系内に加えられれば、「触媒の存在下」という要件は満たされる。例えば、触媒を反応系内に加えた後、反応過程で触媒に何らかの変化が生じたとしても、「触媒の存在下」という要件は満たされる。 In the method for producing a carboxylic acid thioester of the present invention, the compound represented by the formula (I) is reacted with a carboxylic anhydride and a thiol in the presence of a catalyst. It may be present at least at some stages of the reaction process, and need not always be present at all stages of the reaction process. In the method for producing a carboxylic acid thioester of the present invention, the requirement of "in the presence of a catalyst" is satisfied if a catalyst is added to the reaction system. For example, the requirement of "in the presence of a catalyst" is satisfied even if any change occurs in the catalyst in the course of the reaction after adding the catalyst into the reaction system.
（第１族金属化合物）
第１族金属化合物中に含まれる金属としては、特に限定されないが、第１族金属に属する金属のうち、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、およびセシウムが好ましい。
(Group 1 metal compound)
The metal contained in the Group 1 metal compound is not particularly limited, but among metals belonging to Group 1 metals, lithium, sodium, potassium, rubidium, and cesium are preferable.
第１族金属化合物としては、水素化塩、酸化物塩、水酸化物塩、炭酸塩、炭酸水素塩、硫酸塩、硝酸塩、リン酸塩、ホウ酸塩、ハロゲン酸塩、過ハロゲン酸塩、ハロゲン化物塩、およびチオシアン酸塩などの無機酸との塩；アルコキシド塩、カルボン酸塩、およびスルホン酸塩などの有機酸との塩；アミド塩、およびスルホンアミド塩などの有機塩基との塩；アセチルアセトン塩、ヘキサフルオロアセチルアセトン塩、ポルフィリン塩、フタロシアニン塩、シクロペンタジエン塩などの錯塩が挙げられる。これらの塩は、水和物および無水物のいずれでもよく、特に限定されない。 Group 1 metal compounds include hydrides, oxides, hydroxides, carbonates, bicarbonates, sulfates, nitrates, phosphates, borates, halides, perhalates, Halide salts and salts with inorganic acids such as thiocyanates; salts with organic acids such as alkoxide salts, carboxylate salts and sulphonates salts; salts with organic bases such as amide salts and sulphonamide salts; Complex salts such as acetylacetone salt, hexafluoroacetylacetone salt, porphyrin salt, phthalocyanine salt and cyclopentadiene salt are exemplified. These salts may be either hydrates or anhydrides, and are not particularly limited.
これらの第１族金属化合物は、市販されているものを使用することもでき、公知の方法などで製造して得られたものを使用することもできる。これらは、１種を用いてもよく、２種以上を併用してもよい。 As these Group 1 metal compounds, commercially available ones can be used, and those obtained by production by a known method or the like can also be used. These may be used alone or in combination of two or more.
第１族金属化合物の使用量は、カルボン酸チオエステルを製造できる限り、特には限定されない。第１族金属化合物の使用量は、チオールに対して、０．００１〜１０００モル％が好ましく、０．０１〜５００モル％がより好ましく、０．０５〜１００モル％がさらに好ましい。第１族金属化合物の使用量をチオールに対して、０．００１モル％以上とすることにより、カルボン酸チオエステルの収率を高くすることができる。第１族金属化合物の使用量をチオールに対して、１０００モル％以下とするのが好ましいのは、１０００モル％超としても効果の飛躍的な向上が考えられにくいからである。さらには、第１族金属化合物の使用量は、第２族金属化合物１モルに対して、０．０１〜５０モルが好ましく、０．０５〜１０モルがより好ましく、０．１〜５モルがさらに好ましい。第１族金属化合物の使用量を第２族金属化合物１モルに対して、０．０１モル以上とすることにより、カルボン酸チオエステルの収率を高くすることができる。第１族金属化合物の使用量を第２族金属化合物１モル当たり、５０モル以下とするのが好ましいのは、５０モル超としても効果の飛躍的な向上が考えられにくいからである。 The amount of the Group 1 metal compound used is not particularly limited as long as the carboxylic acid thioester can be produced. The amount of the Group 1 metal compound to be used is preferably 0.001 to 1000 mol%, more preferably 0.01 to 500 mol%, and still more preferably 0.05 to 100 mol%, based on thiol. By setting the amount of the Group 1 metal compound to be 0.001 mol% or more based on thiol, the yield of carboxylic acid thioester can be increased. The reason why the amount of the Group 1 metal compound to be used is preferably 1000 mol% or less with respect to thiol is that even if it exceeds 1000 mol%, it is difficult to imagine a dramatic improvement in the effect. Further, the amount of the Group 1 metal compound to be used is preferably 0.01 to 50 mol, more preferably 0.05 to 10 mol, and 0.1 to 5 mol per 1 mol of the Group 2 metal compound. More preferred. By setting the use amount of the Group 1 metal compound to 0.01 mol or more per 1 mol of the Group 2 metal compound, the yield of the carboxylic acid thioester can be increased. The reason why the amount of the Group 1 metal compound to be used is preferably 50 mol or less per 1 mol of the Group 2 metal compound is that even if it exceeds 50 mol, a dramatic improvement in the effect is unlikely to be considered.
（第２族金属化合物）
第２族金属化合物中に含まれる金属としては、特に限定されないが、第２族金属に属する金属のうち、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、およびバリウムが好ましい。
(Group 2 metal compound)
The metal contained in the Group 2 metal compound is not particularly limited, but among metals belonging to Group 2 metals, magnesium, calcium, strontium, and barium are preferable.
第２族金属化合物としては、酸化物塩、水酸化物塩、炭酸塩、炭酸水素塩、ケイ酸塩、硫酸塩、硫酸アンモニウム塩、硝酸塩、リン酸塩、リン酸水素塩、リン酸アンモニウム塩、ホウ酸塩、ハロゲン酸塩、過ハロゲン酸塩、およびハロゲン化物塩などの無機酸との塩；カルボン酸塩、過カルボン酸塩、およびスルホン酸塩などの有機酸との塩；アセチルアセトン塩、ヘキサフルオロアセチルアセトン塩、ポルフィリン塩、フタロシアニン塩、およびシクロペンタジエン塩などの錯塩が挙げられる。これらの塩は、水和物および無水物のいずれでもよく、特に限定されない。 Group 2 metal compounds include oxide salts, hydroxide salts, carbonates, bicarbonates, silicates, sulfates, ammonium sulfates, nitrates, phosphates, hydrogen phosphates, ammonium phosphates, Salts with inorganic acids such as borates, halides, perhalates, and halide salts; salts with organic acids such as carboxylate, percarboxylate, and sulfonate; acetylacetone, hexa Complex salts such as fluoroacetylacetone salts, porphyrin salts, phthalocyanine salts, and cyclopentadiene salts are included. These salts may be either hydrates or anhydrides, and are not particularly limited.
第２族金属化合物は、市販されているものを使用することもでき、公知の方法などで製造して得られたものを使用することもできる。これらは、１種を用いてもよく、２種以上を併用してもよい。 As the Group 2 metal compound, a commercially available compound can be used, or a compound obtained by a known method or the like can be used. These may be used alone or in combination of two or more.
第２族金属化合物の使用量は、カルボン酸チオエステルを製造できる限り、特には限定されない。第２族金属化合物の使用量は、チオールに対して、０．００１〜１０００モル％が好ましく、０．０１〜５００モル％がより好ましく、０．０５〜１００モル％がさらに好ましい。第２族金属化合物の使用量をチオールに対して、０．００１モル％以上とすることにより、カルボン酸チオエステルの収率を高くすることができる。第２族金属化合物の使用量をチオールに対して、１０００モル％以下とするのが好ましいのは、１０００モル％超としても効果の飛躍的な向上が考えられにくいからである。 The amount of the Group 2 metal compound used is not particularly limited as long as the carboxylic acid thioester can be produced. The amount of the Group 2 metal compound to be used is preferably 0.001 to 1000 mol%, more preferably 0.01 to 500 mol%, further preferably 0.05 to 100 mol% based on thiol. By setting the amount of the Group 2 metal compound to be 0.001 mol% or more based on thiol, the yield of carboxylic acid thioester can be increased. The reason why the amount of the Group 2 metal compound to be used is preferably 1000 mol% or less with respect to thiol is that even if it exceeds 1000 mol%, it is difficult to imagine a dramatic improvement in the effect.
〔カルボン酸チオエステルの製造用反応条件〕
本発明のカルボン酸チオエステルの製造方法における反応条件は、特には限定されず、反応過程で反応条件を適宜変更することもできる。
(Reaction conditions for production of carboxylic acid thioester)
The reaction conditions in the method for producing a carboxylic acid thioester of the present invention are not particularly limited, and the reaction conditions can be appropriately changed in the course of the reaction.
反応容器の形態は、特に限定されない。 The form of the reaction vessel is not particularly limited.
反応温度も特には限定されないが、−２０〜１８０℃とすることができ、０〜１００℃が好ましい。反応温度を−２０℃以上とすることにより、反応を効率よく進行させることができる。反応温度を１８０℃以下とすることにより、副生成物の量や反応液の着色を抑制することができる。 Although the reaction temperature is not particularly limited, it can be set to −20 to 180 ° C., preferably 0 to 100 ° C. By setting the reaction temperature to −20 ° C. or higher, the reaction can proceed efficiently. By setting the reaction temperature to 180 ° C. or lower, the amount of by-products and the coloring of the reaction solution can be suppressed.
反応時間も特には限定されないが、例えば、０．５〜７２時間とすることができ、２〜４８時間とすることが好ましい。反応時間を０．５時間以上とすることにより、反応を十分に進行させることができる。反応時間を７２時間以下とすることができるのは、７２時間超としても効果の飛躍的な向上が考えられにくいからである。 Although the reaction time is not particularly limited, it can be, for example, 0.5 to 72 hours, and preferably 2 to 48 hours. By setting the reaction time at 0.5 hours or more, the reaction can be sufficiently advanced. The reason why the reaction time can be set to 72 hours or less is that even if the reaction time exceeds 72 hours, a dramatic improvement in the effect is hardly considered.
反応雰囲気も特には限定されない。
反応圧力も特には限定されない。
The reaction atmosphere is not particularly limited.
The reaction pressure is not particularly limited.
本発明のカルボン酸チオエステルの製造は、無溶媒（溶媒を用いない）で行うことができる。反応液の粘度が高いなどの場合には、必要に応じて、溶媒を用いることもできる。溶媒の種類も特には限定されないが、例えば、炭素数１〜２５の有機化合物とすることができ、反応条件に応じて適宜選択することができる。溶媒は、１種でもよく、２種以上の混合溶媒でもよい。溶媒の使用量も限定されず、適宜選択することができる。 The carboxylic acid thioester of the present invention can be produced without a solvent (without using a solvent). When the viscosity of the reaction solution is high, a solvent can be used as necessary. Although the type of the solvent is not particularly limited, it can be, for example, an organic compound having 1 to 25 carbon atoms, and can be appropriately selected according to the reaction conditions. The solvent may be one kind or a mixture of two or more kinds. The amount of the solvent used is not limited, and can be appropriately selected.
反応に用いる原料（式（Ｉ）で表される化合物、カルボン酸無水物、チオール）、触媒、および必要に応じて溶媒などの反応容器内への導入方法については、特には制限されないが、全ての原料や添加剤を一度に導入してもよく、一部または全ての原料や添加剤を段階的に導入してもよく、一部または全ての原料や添加剤を連続的に導入してもよい。また、これらの方法を組み合わせた導入方法でもよい。 The method of introducing the raw materials (the compound represented by the formula (I), carboxylic anhydride, thiol), the catalyst, and, if necessary, the solvent used in the reaction into the reaction vessel is not particularly limited. Raw materials and additives may be introduced at once, some or all of the raw materials and additives may be introduced stepwise, and some or all of the raw materials and additives may be introduced continuously. Good. Also, an introduction method combining these methods may be used.
〔カルボン酸チオエステル〕
本発明のカルボン酸チオエステルの製造方法で得られる生成物は、例えば、「Ｒ３ＣＯＳＲ５」または「Ｒ４ＣＯＳＲ５」と表すことができ、Ｒ３、Ｒ４、およびＲ５は、カルボン酸無水物の説明の欄とチオールの説明の欄において記載した通りである。
(Carboxylic acid thioester)
The product obtained by the method for producing a carboxylic acid thioester of the present invention can be represented by, for example, “R 3 COSR 5 ” or “R 4 COSR 5 ”, wherein R 3 , R 4 , and R 5 are carboxylic acid It is as described in the column for the description of the anhydride and the column for the description of the thiol.
本発明のカルボン酸チオエステルの製造方法で使用されるカルボン酸無水物が（メタ）アクリル酸無水物である場合、（メタ）アクリル酸チオエステルが生成する。（メタ）アクリル酸無水物や（メタ）アクリル酸チオエステルは重合しやすい化合物なので、重合を防止するために、予め重合禁止剤を添加してもよい。重合禁止剤を添加するタイミングも特には限定されず、反応開始時に添加するのが操作しやすさの観点から好ましい。 When the carboxylic anhydride used in the method for producing a carboxylic acid thioester of the present invention is (meth) acrylic anhydride, a (meth) acrylic thioester is formed. (Meth) acrylic anhydride and (meth) acrylic acid thioester are compounds that are easily polymerized, so that a polymerization inhibitor may be added in advance to prevent polymerization. The timing of adding the polymerization inhibitor is not particularly limited, and it is preferable to add it at the start of the reaction from the viewpoint of operability.
使用する重合禁止剤の種類としては、特には限定されず、例えば、２，２，６，６−テトラメチルピペリジン１−オキシルフリーラジカルなどの公知の重合禁止剤を用いることができる。これらは、１種を用いてもよく、２種以上を併用してもよい。重合禁止剤の使用量は、（メタ）アクリル酸無水物または（メタ）アクリル酸チオエステル１００質量部に対して０．００１〜０．５質量部とすることが好ましく、０．０１〜０．１質量部とすることがより好ましい。また、空気などの酸素を含有するガスの吹き込みを行ってもよい。当該ガスの吹き込み量は、反応条件などに応じて適宜選択することができる。 The type of the polymerization inhibitor used is not particularly limited, and for example, a known polymerization inhibitor such as 2,2,6,6-tetramethylpiperidine 1-oxyl free radical can be used. These may be used alone or in combination of two or more. The polymerization inhibitor is preferably used in an amount of 0.001 to 0.5 part by mass, preferably 0.01 to 0.1 part by mass, per 100 parts by mass of (meth) acrylic anhydride or (meth) acrylic acid thioester. It is more preferred to be parts by mass. Further, a gas containing oxygen such as air may be blown. The amount of the gas blown can be appropriately selected according to the reaction conditions and the like.
本発明のカルボン酸チオエステルの製造方法において、得られたカルボン酸チオエステルは、そのまま次の反応に使用することもでき、必要に応じて精製することもできる。精製条件は、特に限定はなく、反応過程および反応終了時で精製条件を適宜変更することができる。例えば、反応終了後、得られた反応混合液から、ろ過、減圧蒸留、クロマトグラフィー、および再結晶などの方法によってカルボン酸チオエステルを精製することができる。これらの精製方法は、単独でまたは組み合わせて行うことができる。 In the method for producing a carboxylic acid thioester of the present invention, the obtained carboxylic acid thioester can be used for the next reaction as it is, or can be purified if necessary. The purification conditions are not particularly limited, and the purification conditions can be appropriately changed in the course of the reaction and at the end of the reaction. For example, after completion of the reaction, the carboxylic acid thioester can be purified from the obtained reaction mixture by a method such as filtration, distillation under reduced pressure, chromatography, and recrystallization. These purification methods can be performed alone or in combination.
本発明のカルボン酸チオエステルの製造方法において、得られたカルボン酸チオエステルの保存容器としては、特には限定されず、例えば、ガラス製容器、樹脂製容器、金属製容器などを用いることができる。 In the method for producing a carboxylic acid thioester of the present invention, the storage container for the obtained carboxylic acid thioester is not particularly limited, and for example, a glass container, a resin container, a metal container, or the like can be used.
以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、任意に変更して実施することができる。 Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to examples. However, the present invention is not limited to only these examples, and may be arbitrarily modified and implemented without departing from the gist of the present invention. be able to.
以下の実施例および比較例において用いた二炭酸ジ−ｔ−ブチルは、東京化成工業株式会社製の純度９８質量％の化合物であり、式（Ｉ）におけるＲ１とＲ２はＣ（ＣＨ３）３である。また、ヘプタン酸無水物は、東京化成工業株式会社製の純度９５質量％の化合物であり、式（ＩＩ）におけるＲ３とＲ４はＣＨ２（ＣＨ２）４ＣＨ３である。生成物の収率の測定方法は、以下の通りである。 Di-t-butyl dicarbonate used in the following Examples and Comparative Examples is a compound having a purity of 98% by mass manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd., and R 1 and R 2 in the formula (I) are C (CH 3 3 ). Heptanoic anhydride is a compound having a purity of 95% by mass, manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd., and R 3 and R 4 in the formula (II) are CH 2 (CH 2 ) 4 CH 3 . The method for measuring the yield of the product is as follows.
反応終了後、得られた反応混合液に標準物質（アニソールまたは１，１，２，２−テトラクロロエタン）を加え、重クロロホルム（ＣＤＣｌ３）にこれらを溶解させ、１Ｈ−ＮＭＲ（２７０ＭＨｚ）を測定した。得られたスペクトルの積分値から換算して、生成したカルボン酸チオエステルの物質量（モル）を求めた。次いで、式（１）によりカルボン酸チオエステルの収率を算出した（ただし、算出した収率が１％未満の場合は０と表記する）。
カルボン酸チオエステルの収率（％）＝（Ｐ１／Ｓ１）×１００ （１）
Ｐ１：生成したカルボン酸チオエステルの物質量（モル）
Ｓ１：使用したチオールの物質量（モル）。
After completion of the reaction, a standard substance (anisole or 1,1,2,2-tetrachloroethane) was added to the obtained reaction mixture, and these were dissolved in deuterated chloroform (CDCl 3 ). 1 H-NMR (270 MHz) was performed. It was measured. By converting from the integrated value of the obtained spectrum, the amount (mol) of the generated carboxylic acid thioester was determined. Next, the yield of the carboxylic acid thioester was calculated according to the formula (1) (however, when the calculated yield is less than 1%, it is described as 0).
Yield (%) of carboxylic acid thioester = (P 1 / S 1 ) × 100 (1)
P 1 : Amount (mol) of the generated carboxylic acid thioester
S 1 : amount (mol) of the thiol used.
また、触媒として用いた第１族金属化合物と第２族金属化合物の添加量（モル％）は、式（２）によりそれぞれ算出した。
触媒の添加量（モル％）＝（Ｃ１またはＣ２／Ｓ１）×１００ （２）
Ｃ１：使用した第１族金属化合物の物質量（モル）
Ｃ２：使用した第２族金属化合物の物質量（モル）
Ｓ１：使用したチオールの物質量（モル）。
Further, the addition amounts (mol%) of the Group 1 metal compound and the Group 2 metal compound used as the catalyst were calculated by the formula (2).
Addition amount of catalyst (mol%) = (C 1 or C 2 / S 1 ) × 100 (2)
C 1 : Substance amount (mol) of Group 1 metal compound used
C 2 : Amount (mol) of the Group 2 metal compound used
S 1 : amount (mol) of the thiol used.
また、原料として用いた式（Ｉ）で表される化合物およびカルボン酸無水物のモル当量は、式（３）によりそれぞれ算出した。
原料のモル当量＝（Ｓ３またはＳ２／Ｓ１） （３）
Ｓ３：使用した式（Ｉ）で表される化合物の物質量（モル）
Ｓ２：使用したカルボン酸無水物の物質量（モル）
Ｓ１：使用したチオールの物質量（モル）。
The molar equivalents of the compound represented by the formula (I) and the carboxylic anhydride used as the raw materials were respectively calculated by the formula (3).
Molar equivalent of raw material = (S 3 or S 2 / S 1 ) (3)
S 3 : Substance amount (mol) of the compound represented by the formula (I) used
S 2 : amount of carboxylic anhydride used (mol)
S 1 : amount (mol) of the thiol used.
［実施例１］
容量１００ｍＬのフラスコ内にヘプタン酸無水物７．４２６ｇ（２９．１１ミリモル）、二炭酸ジ−ｔ−ブチル６．４８３ｇ（２９．１１ミリモル）、および１−ブタンチオール５．０００ｇ（５５．４４ミリモル）、を順次加え、均一溶液とした。この反応混合液に水酸化マグネシウム０．０１６ｇ（０．２８ミリモル、０．５モル％）および水酸化リチウム一水和物０．０１２ｇ（０．２８ミリモル、０．５モル％）を順次加え、撹拌下、２５℃で反応を行ない、チオヘプタン酸Ｓ−ブチルを製造した。反応開始から２４時間後における反応結果を表１に示す。
[Example 1]
7.426 g (29.11 mmol) of heptanoic anhydride, 6.483 g (29.11 mmol) of di-tert-butyl dicarbonate, and 5.000 g (55.44 mmol) of 1-butanethiol were placed in a 100 mL flask. ) Were added sequentially to obtain a homogeneous solution. 0.016 g (0.28 mmol, 0.5 mol%) of magnesium hydroxide and 0.012 g (0.28 mmol, 0.5 mol%) of lithium hydroxide monohydrate were sequentially added to the reaction mixture, The reaction was carried out at 25 ° C under stirring to produce S-butyl thioheptanoate. Table 1 shows the reaction results 24 hours after the start of the reaction.
［実施例２〜１８］［比較例１〜４］
表１に記載の金属化合物と原料、およびそれらの使用量を変更すること以外は実施例１と同様にして、カルボン酸チオエステルを製造した。反応開始から２４時間後における反応結果を表１、表２に示す。
[Examples 2 to 18] [Comparative Examples 1 to 4]
Carboxylic acid thioesters were produced in the same manner as in Example 1 except that the metal compounds and raw materials described in Table 1 and the amounts used thereof were changed. Tables 1 and 2 show the reaction results 24 hours after the start of the reaction.
本発明のカルボン酸チオエステルの製造方法では、従来の方法と比べてより反応操作が簡便でありかつ環境・人体への負荷が少なく、常温・常圧（２５℃、１ａｔｍ）下であっても、カルボン酸チオエステルを効率よく製造することができる。 In the method for producing a carboxylic acid thioester of the present invention, the reaction operation is simpler and the load on the environment and the human body is smaller than in the conventional method, and even at normal temperature and normal pressure (25 ° C., 1 atm), A carboxylic acid thioester can be efficiently produced.
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