JP6928615B2 - ３−（ピリジル−２−アミノ）プロピオニトリル及びその類縁体の製造方法 - Google Patents

３−（ピリジル−２−アミノ）プロピオニトリル及びその類縁体の製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、医薬品、農薬品等の合成中間体として用いられる３−（ピリジル−２−アミノ）プロピオニトリル及びその類縁体の製造方法等に関する。
引用文献１及び２において、メソイオン性化合物は多くの害虫に対し殺虫効果を示し、優れた防除効果を示すことが知られている。引用文献１において置換基をシアノエチル基とするメソイオン性化合物について記載されている。３−（ピリジル−２−アミノ）プロピオニトリル及びその類縁体は、引用文献１に記載のメソイオン性化合物の合成中間体に該当し、その具体的な合成方法については特許文献１、３及び非特許文献１〜２に記載されている。しかしながら、その合成方法は、工程が多い、収率が低い、置換基が限定的な反応である等課題が多い。
ＷＯ２０１５／１０４８２２号 特表２０１３−５０１０６１号公報 特表２００１−５１９３５１号公報
Bulletin de la Societe Chimique de France (1957), 718-721, 721-723. Chimica Therapeutica (1973), 8 (2), 239-241.
本発明は、３−（ピリジル−２−アミノ）プロピオニトリル、及びその類縁体の効率的な製造方法を提供することに関する。
本発明者らは、３−（ピリジル−２−アミノ）プロピオニトリル、及びその類縁体の製造方法について鋭意検討した結果、前記課題を解決することを見出し本発明に至った。本発明においては、３−（ピリジル−２−アミノ）プロピオニトリル、及びその類縁体の重要な中間体、Ｎ−（２−シアノエチル）−Ｎ−（２−ピリジル）ホルムアミドの製造方法も含む。
即ち本発明は、以下の通りである。
［発明１］
式（１）
Figure 0006928615
（式中、各Ｒ１は独立して、水素原子、ハロゲン原子、シアノ基、Ｃ１〜Ｃ４アルキル基、Ｃ１〜Ｃ４ハロアルキル基、Ｃ１〜Ｃ４アルコキシ基、Ｃ１〜Ｃ４ハロアルコキシ基、Ｃ１〜Ｃ４アルキルチオ基、Ｃ１〜Ｃ４ハロアルキルチオ基、Ｃ１〜Ｃ４アルキルスルホニル基、Ｃ１〜Ｃ４ハロアルキルスルホニル基、Ｃ１〜Ｃ４アルキルスルホン基、Ｃ１〜Ｃ４ハロアルキルスルホン基、又はペンタフルオロスルファニル基であり、
Ｒ２は、水素原子、Ｃ１〜Ｃ４アルキル基、Ｃ１〜Ｃ４ハロアルキル基、又はＣ１〜Ｃ４アルコキシ基であり、
Ｒ３は、水素原子又はホルミル基であり、
ｎは０〜４である）で表される化合物の製造方法であって、
式（２）
Figure 0006928615
（式中、各Ｒ１は、式（１）で定義した通りである）で表される化合物と
式（３）
Figure 0006928615
（式中、Ｒ２は、式（１）で定義した通りである）で表される化合物とを塩基存在下において混合して反応させる工程を含む方法。
［発明２］
各Ｒ１が独立して、水素原子、ハロゲン原子、Ｃ１〜Ｃ４アルキル基、Ｃ１〜Ｃ４ハロアルキル基、又はＣ１〜Ｃ４ハロアルコキシ基であり、
Ｒ２が、水素原子基又はＣ１〜Ｃ４アルキル基である、発明１に記載の方法。
［発明３］
塩基が、炭酸リチウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸セシウム、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化セシウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、水素化リチウム、水素化ナトリウム、水素化カリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウム、リン酸三ナトリウム、リン酸三カリウム、ナトリウムメトキシド、カリウムメトキシド、ナトリウムエトキシド、カリウムエトキシド、ナトリウムｔｅｒｔ−ブトキシド、カリウムｔｅｒｔ−ブトキシド、ナトリウムｔｅｒｔ−ペントキシド、カリウムｔｅｒｔ−ペントキシド、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、エチルトリメチルアンモニウムヒドロキシド、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド、テトラプロピルアンモニウムヒドロキシド、テトラブチルアンモニウムヒドロキシド、テトラアミルアンモニウムヒドロキシド、テトラヘキシルアンモニウムヒドロキシド、テトラヘプチルアンモニウムヒドロキシド、コリンヒドロキシド、ベンジルトリメチルアンモニウムヒドロキシド、アンモニア、ｎ−ブチルリチウム、トリエチレンジアミン、１，８−ジアザビシクロ[５．４．０]−７−ウンデセン、Ｎ、Ｎ−ジイソプロピルエチルアミン、４−ジメチルアミノピリジン、１，１，３，３−テトラメチルグアニジンから選ばれる１種以上であり、
溶媒が有機溶媒、水、又はそれらの組合せである、発明１又は２に記載の方法。
［発明４］
塩基が、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、リン酸三ナトリウム、リン酸三カリウム、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド、テトラプロピルアンモニウムヒドロキシド、テトラブチルアンモニウムヒドロキシド、ベンジルトリメチルアンモニウムヒドロキシドから選ばれる１種以上である、発明３に記載の方法。
［発明５］
塩基が、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド、テトラプロピルアンモニウムヒドロキシド、テトラブチルアンモニウムヒドロキシド、ベンジルトリメチルアンモニウムヒドロキシドから選ばれる１種以上である、発明３に記載の方法。
［発明６］
式（２）の化合物１モルに対して塩基が０．００１〜３．０モルの範囲である、発明５に記載の方法。
［発明７］
溶媒が２−プロパノール、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、ジイソプロピルケトン、シクロヘキサノン、メタノール、エタノール、ｔｅｒｔ−ブチルアルコール、トルエン、ベンゼン、酢酸エチル、１，４−ジオキサン、テトラヒドロフラン、２−メチルテトラヒドロフラン、塩化メチレン、ジクロロエタン、クロロホルム、ジメチルスルホキシド、Ｎ、Ｎ−ジメチルホルムアミド、アセトニトリル、水、化合物（３）から選ばれる１種以上である、発明１〜６のいずれか一項に記載の方法。
［発明８］
溶媒が２−プロパノール、アセトン、メタノール、エタノール、トルエン、アセトニトリル、テトラヒドロフラン、水から選ばれる１種以上である、発明７に記載の方法。
［発明９］
反応温度が１０℃〜１１０℃である、発明１〜８のいずれか一項に記載の方法。
［発明１０］
ｎが１である、発明１〜９のいずれか一項に記載の方法。
［発明１１］
全Ｒ１が水素原子であり、
Ｒ２が水素原子であり、
塩基が炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド、テトラプロピルアンモニウムヒドロキシド、テトラブチルアンモニウムヒドロキシドから選ばれる１種以上であり、
溶媒が２−プロパノール、アセトン、メタノール、エタノール、水から選ばれる１種以上であり、
式（２）の化合物１モルに対して、塩基が０．０５〜２．０モルの範囲であり、
反応温度が１０℃〜９０℃である、
発明１に記載の方法。
［発明１２］
Ｒ３がホルミル基である、発明１〜１１のいずれか一項に記載の方法。
［発明１３］
Ｒ３が水素原子である、発明１〜１１のいずれか一項に記載の方法。
［発明１４］
式（４）
Figure 0006928615
（式中、
各Ｒ１は、式（１）で定義した通りであり、
Ｒ２は、式（１）で定義した通りであり、
ｎは、式（１）で定義した通りである）で表される化合物を塩基、もしくは塩化水素、塩化水素酸、臭化水素、臭化水素酸から選ばれる酸と混合する工程を含む、発明１３に記載の方法。
［発明１５］
式（４）
Figure 0006928615
（式中、
各Ｒ１は独立して、水素原子、ハロゲン原子、シアノ基、Ｃ１〜Ｃ４アルキル基、Ｃ１〜Ｃ４ハロアルキル基、Ｃ１〜Ｃ４アルコキシ基、Ｃ１〜Ｃ４ハロアルコキシ基、Ｃ１〜Ｃ４アルキルチオ基、Ｃ１〜Ｃ４ハロアルキルチオ基、Ｃ１〜Ｃ４アルキルスルホニル基、Ｃ１〜Ｃ４ハロアルキルスルホニル基、Ｃ１〜Ｃ４アルキルスルホン基、Ｃ１〜Ｃ４ハロアルキルスルホン基、又はペンタフルオロスルファニル基であり、
Ｒ２は、水素原子、Ｃ１〜Ｃ４アルキル基、Ｃ１〜Ｃ４ハロアルキル基、又はＣ１〜Ｃ４アルコキシ基であり、
ｎは０〜４である）で表される化合物。
［発明１６］
各Ｒ１が独立して、水素原子、ハロゲン原子、Ｃ１〜Ｃ４アルキル基、Ｃ１〜Ｃ４ハロアルキル基、又はＣ１〜Ｃ４ハロアルコキシ基であり、
Ｒ２が、水素原子又はＣ１〜Ｃ４アルキル基である、発明１５に記載の化合物。
［発明１７］
ｎが１である、発明１５又は１６に記載の化合物。
［発明１８］
全Ｒ１が水素原子であり、Ｒ２が水素原子である、発明１４に記載の化合物。
本発明によれば、３−（ピリジル−２−アミノ）プロピオニトリル、及びその類縁体を工業的に入手可能な原料を用いて合成することができ、高収率、短工程、そして基質一般性高く目的とする化合物が得られることから、本発明の製造方法は、環境への負荷も少ない工業化に適した方法である。
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明の３−（ピリジル−２−アミノ）プロピオニトリル、及びその類縁体：式（１）の化合物（以下、化合物（１）と記すことがある。他も同様）の製造方法は、化合物（２）と、
Figure 0006928615
Figure 0006928615
化合物（３）
Figure 0006928615
とを、塩基の存在下において混合して反応させる工程（以下、本工程を、シアノエチル化工程と記すことがある。）を含む。
上記塩基としては、炭酸リチウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸セシウム、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化セシウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、水素化リチウム、水素化ナトリウム、水素化カリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウム、リン酸三ナトリウム、リン酸三カリウム、ナトリウムメトキシド、カリウムメトキシド、ナトリウムエトキシド、カリウムエトキシド、ナトリウムｔｅｒｔ−ブトキシド、カリウムｔｅｒｔ−ブトキシド、ナトリウムｔｅｒｔ−ペントキシド、カリウムｔｅｒｔ−ペントキシド、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、エチルトリメチルアンモニウムヒドロキシド、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド、テトラプロピルアンモニウムヒドロキシド、テトラブチルアンモニウムヒドロキシド、テトラアミルアンモニウムヒドロキシド、テトラヘキシルアンモニウムヒドロキシド、テトラヘプチルアンモニウムヒドロキシド、コリンヒドロキシド、ベンジルトリメチルアンモニウムヒドロキシド、アンモニア、ｎ−ブチルリチウム、トリエチレンジアミン、１，８−ジアザビシクロ[５．４．０]−７−ウンデセン、Ｎ、Ｎ−ジイソプロピルエチルアミン、４−ジメチルアミノピリジン、１，１，３，３−テトラメチルグアニジンから選ばれる１種以上を用いることができる。本発明においては、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、リン酸三ナトリウム、リン酸三カリウム、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド、テトラプロピルアンモニウムヒドロキシド、テトラブチルアンモニウムヒドロキシド、ベンジルトリメチルアンモニウムヒドロキシドが好ましく、さらに好ましくは炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド、テトラプロピルアンモニウムヒドロキシド、テトラブチルアンモニウムヒドロキシド、ベンジルトリメチルアンモニウムヒドロキシドである。塩基の量は、化合物（２）１モルに対して、０．００１〜３．０モルの範囲、より好ましくは０．０５〜２．０モルの範囲である。前記塩基は、反応途中で替えることができる。
化合物（２）、化合物（３）、及び塩基の混合順序は特に限定されず、化合物（２）に化合物（３）及び塩基を混合してもよいし、化合物（３）に化合物（２）及び塩基を混合してもよいが、好ましくは化合物（２）及び塩基を混合し、得られた混合物に化合物（３）を混合する。上記混合は溶媒中で行ってもよい。
本反応では溶媒を用いてもよい。溶媒としては、２−プロパノール、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、ジイソプロピルケトン、シクロヘキサノン、メタノール、エタノール、ｔｅｒｔ−ブチルアルコール、トルエン、ベンゼン、酢酸エチル、１，４−ジオキサン、テトラヒドロフラン、２−メチルテトラヒドロフラン、塩化メチレン、ジクロロエタン、クロロホルム、アセトニトリル、ジメチルスルホキシド、Ｎ、Ｎ−ジメチルホルムアミド、水、を挙げることができ、好ましくは２−プロパノール、アセトン、メタノール、エタノール、トルエン、アセトニトリル、テトラヒドロフラン、水である。前記溶媒は、反応途中で替えることができる。化合物（２）又は化合物（３）を過剰量用いて、溶媒としての役割を兼ねてもよい。
シアノエチル化工程における温度は、例えば０〜１２０℃、好ましくは４０〜１００℃の範囲である。シアノエチル化工程の時間は、例えば５分〜４８時間、好ましくは３０分〜５時間の範囲である。
シアノエチル化工程で得られた反応混合物（反応溶液等）は、水等を加え有機溶剤等で抽出、水洗等の後処理を行ってもよいし、濾過、結晶化、抽出、蒸留、活性炭、シリカアルミナ等の吸着法、シリカゲルカラムクロマトグラフィー等のクロマトグラフィー法等の精製を行ってもよい。有機溶剤は特に限定しないが、トルエン、ｎ−ヘキサン、ｎ−ペンタン、ｎ−へプタン、酢酸エチル、塩化メチレン、メタノール、エタノール、ジエチルエーテル等が挙げられる。加えて酸を用いて塩として取り出すことが可能である。酸としては塩化水素、塩化水素酸、臭化水素、臭化水素酸、硫酸、硝酸、ピクリン酸等が挙げられる。
化合物（１）及び（２）におけるＲ１としては、水素原子、Ｃ１〜Ｃ４アルキル基、Ｃ１〜Ｃ４ハロアルキル基、Ｃ１〜Ｃ４アルコキシ基、ハロゲン原子、シアノ基、Ｃ１〜Ｃ４アルキルチオ基、Ｃ１〜Ｃ４ハロアルキルチオ基、Ｃ１〜Ｃ４アルキルスルホニル基、Ｃ１〜Ｃ４ハロアルキルスルホニル基、Ｃ１〜Ｃ４アルキルスルホン基、Ｃ１〜Ｃ４ハロアルキルスルホン基、ペンタフルオロスルファニル基等が挙げられ、好ましくは水素原子、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、メチル基、エチル基、メトキシ基、トリフルオロメチル基、トリフルオロメトキシ基が挙げられ、より好ましくは水素原子、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、メチル基、トリフルオロメチル基が挙げられる。各Ｒ１は独立して選択される。
化合物（１）及び（３）におけるＲ２としては、水素原子、Ｃ１〜Ｃ４アルキル基、Ｃ１〜Ｃ４ハロアルキル基、Ｃ１〜Ｃ４アルコキシ基等が挙げられ、好ましくはメチル基、エチル基、トリフルオロメチル基、メチルオキシ基、エチルオキシ基が挙げられ、より好ましくは水素原子、メチル基が挙げられる。
化合物（１）におけるＲ３は、水素原子又はホルミル基である。
化合物（１）及び（２）におけるｎは、０〜４である。
化合物（１）の具体例として、３−（ピリジル−２−アミノ）プロピオニトリル、３−（（４−トリフルオロメチルピリジル）−２−アミノ）プロピオニトリル、３−（（５−ブロモピリジル）−２−アミノ）プロピオニトリル、３−（（６−メチルピリジル）−２−アミノ）プロピオニトリル、２−メチル−３−（ピリジル−２−アミノ）プロピオニトリル、３−（（３−メチルピリジル）−２−アミノ）プロピオニトリル等が挙げられる。本発明は、これら化合物の合成のみに限定されるものではなく、上で定義するＲ１、Ｒ２、Ｒ３、ｎ、及び置換位置に関して全ての組合せを含む。
以下に本発明の反応スキームを示す。化合物（２）と化合物（３）を作用させることで化合物（１）が得られる。所定の条件下で、Ｒ３が水素原子である化合物（１）（化合物（１’）と記すこともある）が得られる。所定の条件下で、Ｒ３がホルミル基である化合物（１）、すなわち化合物（４）が選択的に得られる。化合物（４）から化合物（１’）を合成することも可能である。化合物（４）は実施例１−１のガスクロマトグラフィー分析によって生成が確認されており反応初期段階では主生成物となっている。実施例１−２、ステップ１では化合物（４）を選択的に得る方法を示している。シアノ基は酸、塩基性条件下で加水分解することが一般的に知られているが、本発明では適切な条件を用いていることにより脱保護（脱ホルミル化）反応のみが速やかに進行する。
＜スキーム＞
Figure 0006928615
化合物（４）を得るための所定の条件とは、例えば、ガスクロマトフィー等でモニタリングしながら化合物（２）及び（３）を反応させ、適切なタイミングで反応を終了する方法が挙げられる。また、塩基や溶媒を適切に選択することによっても可能である。例えば、炭酸カリウム等の無機塩基、及び、溶媒としてアセトン又はアセトニトリルを用いることにより化合物（４）を得ることが可能である。テトラメチルアンモニウムヒドロキシド等の有機塩基、及び、溶媒として２−プロパノール、アセトン、メタノール、エタノール、ｔｅｒｔ−ブチルアルコール、トルエン、ベンゼン、酢酸エチル、１，４−ジオキサン、塩化メチレン、又はアセトニトリルを用いることにより化合物（４）を得ることが可能である。具体的な合成例は実施例１−１、実施例１−２のステップ１、実施例１−３の前段に記載している。酸を用いた脱保護反応については、塩基を用いて中和し抽出を行って目的物を得る、或いは溶媒を留去して塩として取り出すことが可能である。
化合物（４）としては、各Ｒ１が独立して、水素原子、ハロゲン原子、シアノ基、Ｃ１〜Ｃ４アルキル基、Ｃ１〜Ｃ４ハロアルキル基、Ｃ１〜Ｃ４アルコキシ基、Ｃ１〜Ｃ４ハロアルコキシ基、Ｃ１〜Ｃ４アルキルチオ基、Ｃ１〜Ｃ４ハロアルキルチオ基、Ｃ１〜Ｃ４アルキルスルホニル基、Ｃ１〜Ｃ４ハロアルキルスルホニル基、Ｃ１〜Ｃ４アルキルスルホン基、Ｃ１〜Ｃ４ハロアルキルスルホン基、又はペンタフルオロスルファニル基であり、Ｒ２が、水素原子、Ｃ１〜Ｃ４アルキル基、Ｃ１〜Ｃ４ハロアルキル基、又はＣ１〜Ｃ４アルコキシ基である化合物が挙げられる。好ましくは、各Ｒ１が独立して、水素原子、ハロゲン原子、Ｃ１〜Ｃ４アルキル基、Ｃ１〜Ｃ４ハロアルキル基、又はＣ１〜Ｃ４ハロアルコキシ基であり、Ｒ２が、水素原子又はＣ１〜Ｃ４アルキル基である化合物が挙げられる。さらに好ましくは、全Ｒ１が水素原子でありＲ２が水素原子である、化合物（４’）が挙げられる。
Figure 0006928615
化合物（４）は、化合物（１’）の合成中間体として有用な化合物であるが、加えてダニの殺虫活性を有しており、農業用薬剤としても有用な化合物である。化合物（１’）においてもトビイロウンカに対して殺虫活性を有しており、農業用薬剤としても有用な化合物である。具体的な試験例は生物試験例に記載している。
ホルムアミドは、酸、塩基を用いることで脱保護が可能である（Ｇｒｅｅｎｅ’ｓ Ｐｒｏｔｅｃｔｉｖｅ Ｇｒｏｕｐｓ ｉｎ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ Ｆｉｆｔｈ Ｅｄｉｔｉｏｎ，Ｐｅｔｅｒ Ｇ． Ｍ． Ｗｕｔｓ，Ｊｏｈｎ Ｗｉｌｅｙ ＆ Ｓｏｎｓ Ｉｎｃ，２０１４）本反応では室温から還流条件下で脱保護を行うことが可能である。酸として、好ましくは塩酸、臭化水素酸等が挙げられ、塩基として、好ましくは炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等が挙げられる。反応温度としては０℃〜８０℃であり、より好ましくは２０〜６０℃である。酸を用いた場合には中和、もしくは塩として目的物を取り出すことができる。塩基を用いた場合には中和を行い、目的物を抽出等で取り出すことができる。反応時間は５分〜１２時間であり、より好ましくは１時間〜６時間である。
以下、実施例により本発明を更に詳細に説明するが、本発明は実施例に限られるものではない。
＜実施例１−１＞
３−（ピリジル−２−アミノ）プロピオニトリルの合成
Ｎ−２−ピリジルホルムアミドを２４４ｍｇ（２．０ｍｍｏｌ）、炭酸カリウムを３０４ｍｇ（２．２ｍｍｏｌ）、２−プロパノール２０ｍＬを容器に入れ、そこにアクリロニトリル０．３９ｍＬ（６．０ｍｍｏｌ）を室温で滴下した。その後７５℃まで昇温し、１時間撹拌した。１時間経過した時のガスクロマトグラフィーの面積比（３−（ピリジル−２−アミノ）プロピオニトリル：Ｎ−（２−シアノエチル）−Ｎ−（２−ピリジル）ホルムアミド）は２４：７６であった。２時間経過した時点では面積比（３−（ピリジル−２−アミノ）プロピオニトリル：Ｎ−（２−シアノエチル）−Ｎ−（２−ピリジル）ホルムアミド）は５３：４７であった。さらに３時間７５℃で撹拌した。その後室温まで冷却し、水を加え、酢酸エチルで抽出し、ブラインで洗浄して溶媒を減圧留去した。目的物を４０１ｍｇ（純度７０．３％、純収率９５．８％）得た。
1H NMR (CDCl3) δ = 8.09 (1H, dd, J = 4.8, 0.9Hz), 7.35~7.47 (1H, m), 6.62 (1H, ddd, J = 6.3, 5.1, 0.9Hz), 6.44 (1H, d, J = 8.4Hz), 4.73 (1H, broad), 3.70 (2H, q, J = 6.3Hz), 2.74 (2H, t, J = 6.3Hz)
＜実施例１−２＞
３−（ピリジル−２−アミノ）プロピオニトリルの合成
Ｎ−２−ピリジルホルムアミドを２４４ｍｇ（２．０ｍｍｏｌ）、炭酸カリウムを８２．８ｍｇ（０．６ｍｍｏｌ）、２−プロパノール２０ｍＬを容器に入れ、そこにアクリロニトリル０．３９ｍＬ（６．０ｍｍｏｌ）を室温で滴下し５時間加熱還流した。その後室温まで冷却し、水を加え、酢酸エチルで抽出し、ブラインで洗浄して溶媒を減圧留去した。目的物を４６５ｍｇ（純度６２．３％、純収率９８％）得た。
３−（ピリジル−２−アミノ）プロピオニトリルの合成（別法１）
＜実施例２、ステップ１＞
Ｎ−（２−シアノエチル）−Ｎ−（２−ピリジル）ホルムアミドの合成
Ｎ−２−ピリジルホルムアミドを２４４ｍｇ（２．０ｍｍｏｌ）、炭酸カリウムを３０４ｍｇ（２．２ｍｍｏｌ）、アセトン２０ｍＬを容器に入れ、そこにアクリロニトリル０．３９ｍＬ（６．０ｍｍｏｌ）を室温で滴下した。その後加熱還流し、２時間撹拌した。室温まで冷却し、反応溶液を濾過して溶媒を減圧留去し、シリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製した。目的物を３２９ｍｇ（収率９４％、白色固体）得た。
本反応では、アセトン２０ｍＬの代わりにアセトニトリル２０ｍＬを用いた場合でも目的物を３４８ｍｇ（収率９９％）得られた。
1H NMR (CDCl3) δ = 9.01 (1H, s), 8.44~8.46 (1H, m), 7.73~7.79 (1H, m), 7.14~7.21 (2H, m), 4.31 (2H, t, J = 7.0Hz), 2.82 (2H, t, J = 7.0Hz)
GCMS; 174.91 (Exact Mass: 175.07), mp; 43~46℃
＜実施例２、ステップ２＞
Ｎ−（２−シアノエチル）−Ｎ−（２−ピリジル）ホルムアミドを３５０ｍｇ（２．０ｍｍｏｌ）、炭酸カリウムを３０４ｍｇ（２．２ｍｍｏｌ）、２−プロパノール２０ｍＬを容器に入れ７５℃まで昇温した。５時間後室温まで冷却し、水を加え、酢酸エチルで抽出し、ブラインで洗浄して溶媒を減圧留去した。目的物を２８９ｍｇ（収率９８％）得た。
本反応では、２−プロパノール２０ｍＬを用いる代わりにメタノール２０ｍＬを用いて１時間加熱還流した場合でも目的物を２６０ｍｇ（収率８８％）得られた。
３−（ピリジル−２−アミノ）プロピオニトリルの合成（別法２）
＜実施例３＞
Ｎ−２−ピリジルホルムアミドを２４４ｍｇ（２．０ｍｍｏｌ）、炭酸カリウムを２７．６ｍｇ（０．２ｍｍｏｌ）、アセトン２．０ｍＬを容器に入れ、そこにアクリロニトリル０．１９５ｍＬ（３．０ｍｍｏｌ）を室温で滴下した。その後加熱還流し、２時間撹拌した。室温まで冷却し、溶媒、アクリロニトリルを減圧留去した。粗生成物としてＮ−（２−シアノエチル）−Ｎ−（２−ピリジル）ホルムアミドを得た。
そこに水酸化ナトリウムを８８ｍｇ（２．２ｍｍｏｌ）、水道水１０ｍＬを入れ４０℃まで昇温し、１時間撹拌した。その後室温まで冷却し、トルエンで抽出し、ブラインで洗浄して溶媒を減圧留去した。目的物を２６５ｍｇ（収率９０％）得た。
３−（ピリジル−２−アミノ）プロピオニトリルの合成（別法３）
＜実施例４＞
Ｎ−２−ピリジルホルムアミドを２４４ｍｇ（２．０ｍｍｏｌ）、アセトン２．０ｍＬ、アクリロニトリル０．１９５ｍＬ（３．０ｍｍｏｌ）を容器に入れ、そこにテトラブチルアンモニウムヒドロキシド１０％水溶液０．７ｍＬを室温で滴下した。その後６０℃まで昇温し３時間撹拌した。その後室温まで冷却し溶媒、アクリロニトリルを減圧留去した。粗生成物としてＮ−（２−シアノエチル）−Ｎ−（２−ピリジル）ホルムアミドを得た。
そこに水酸化ナトリウムを８８ｍｇ（２．２ｍｍｏｌ）、水道水１０ｍＬを入れ４０℃まで昇温し、１時間撹拌した。その後室温まで冷却し、トルエンで抽出し、水、ブラインで洗浄して溶媒を減圧留去した。目的物を２３８ｍｇ（収率８１％）得た。
３−（ピリジル−２−アミノ）プロピオニトリルの合成（別法４）
＜実施例５＞
Ｎ−（２−シアノエチル）−Ｎ−（２−ピリジル）ホルムアミドを１５６ｍｇ（０．８９ｍｍｏｌ）、テトラヒドロフラン１０ｍＬを容器に入れ、６Ｎ−ＨＣｌを２．０ｍＬ加え、室温にて５時間撹拌した。原料の消失をＴＬＣで確認後、炭酸水素ナトリウム水溶液を用いてクエンチした。酢酸エチルで抽出し、ブラインで洗浄して溶媒を減圧留去した。目的物を１３０ｍｇ（収率９９％）得た。
＜実施例６＞
３−（（４−トリフルオロメチルピリジル）−２−アミノ）プロピオニトリルの合成
Ｎ−２−ピリジルホルムアミドをＮ−（（４−トリフルオロメチル）２−ピリジル）ホルムアミド（２．０ｍｍｏｌ）に替えた以外は、実施例１−１の方法と同様に反応を行った。粗生成物をカラムクロマトグラフィーにて精製し、目的物を３３３ｍｇ（収率７４％、白色固体）得た。
1H NMR (CDCl3) δ =（1H, d, J = 5.1Hz), 6.81 (1H, d, J = 5.1Hz), 6.64 (1H, s), 5.00 (1H, broad), 3.75 (2H, q, J = 6.3Hz), 2.76 (2H, t, J = 6.2Hz)
mp; 59~62℃
＜実施例７＞
３−（（５−ブロモピリジル）−２−アミノ）プロピオニトリルの合成
Ｎ−２−ピリジルホルムアミドをＮ−（５−ブロモ−２−ピリジル）ホルムアミド（２．０ｍｍｏｌ）に替えた以外は、実施例１−１の方法と同様に反応を行った。粗生成物をカラムクロマトグラフィーにて精製し、目的物を３０４ｍｇ（収率７１％、白色固体）得た。
1H NMR (CDCl3) δ =（1H, d, J = 2.4Hz), 7.48 (1H, dd, J = 8.7, 2.7Hz), 6.37 (1H, d, J = 9.0Hz), 4.79 (1H, broad), 3.68 (2H, q, J = 6.3Hz), 2.73 (2H, t, J = 6.3Hz)
mp; 72~74℃
＜実施例８＞
３−（（６−メチルピリジル）−２−アミノ）プロピオニトリルの合成
Ｎ−２−ピリジルホルムアミドをＮ−（６−メチル−２−ピリジル）ホルムアミド（２．０ｍｍｏｌ）に替えた以外は、実施例１−１の方法と同様に反応を行った。粗生成物をカラムクロマトグラフィーにて精製し、目的物を２３８ｍｇ（収率７４％、透明な液体）得た。
1H NMR (CDCl3) NMR δ =（1H, t, J = 7.8Hz), 6.49 (1H, d, J = 7.2Hz), 6.23 (1H, d, J = 8.1Hz), 4.67 (1H, broad), 3.68 (2H, q, J = 6.4Hz), 2.74 (2H, t, J = 6.4Hz), 2.37 (3H, s)
＜実施例９＞
２−メチル−３−（ピリジル−２−アミノ）プロピオニトリルの合成
アクリロニトリルをメタクリロニトリル（６．０ｍｍｏｌ）に替えた以外は、実施例１−１の方法と同様に反応を行った。粗生成物をカラムクロマトグラフィーにて精製し、目的物を２８．９ｍｇ（収率９％、透明な液体）得た。
1H NMR (CDCl3) δ = 8.08 (1H, dd, J = 5.1, 1.2Hz), 7.37~7.43 (1H, m), 6.58~6.63 (1H, m), 6.44 (1H, d, J = 8.4Hz), 4.87 (1H, broad), 3.65~3.75 (1H, m), 3.38~3.48 (1H, m), 3.10~3.22 (1H, m), 1.35 (3H, d, J = 7.2Hz)
＜実施例１０＞
３−（ピリジル−２−アミノ）プロピオニトリル塩酸塩の合成
Ｎ−２−ピリジルホルムアミドを２４４ｍｇ（２．０ｍｍｏｌ）、炭酸カリウムを３０４ｍｇ（２．２ｍｍｏｌ）、２−プロパノール２０ｍＬを容器に入れ、そこにアクリロニトリル０．３９ｍＬ（６．０ｍｍｏｌ）を室温で滴下した。その後８０℃まで昇温し、５時間撹拌した。その後室温まで冷却し、水を加え、酢酸エチルで抽出し、ブラインで洗浄して溶媒を減圧留去して、Ｎ−（２−シアノエチル）−Ｎ−（２−ピリジル）ホルムアミドと最終物の混合物である粗生成物を得た。
得られた粗生成物をジエチルエーテル１０ｍＬに溶解させ、塩化水素５．０ｍＬ（ジエチルエーテル溶液、１ｍｏｌ/Ｌ）を加え、室温にて１時間撹拌した。沈殿した白色固体を濾別し、濾取した固体を６０℃で温風乾燥した。目的物を３４０ｍｇ（収率９２％）得た。
1H NMR (d6 DMSO) δ = 14.37 (1H, broad), 9.22 (1H, broad), 7.91~7.96 (2H, m), 7.17 (1H, d, J = 9.0Hz), 6.92 (1H, t, J = 6.6Hz), 3.76 (2H, q, J = 6.0Hz), 2.89 (2H, t, J = 6.6Hz)
mp; 125~128℃
＜参照例１＞
２−ヒドロキシ−４−オキソ−３−（３−トリフルオロメチルフェニル）−１−（２−シアノ基エチル）−４Ｈ−ピリド［１，２−ａ］ピリミジニウム分子内塩の合成
トルエン（１０ｍＬ）中に３−ピリジル−２−アミノプロピオニトリル（未精製、１４７ｍｇ、実施例１−１で合成）、ビス（２，４，６−トリクロロフェニル）２−（３−トリフルオロメチルフェニル）プロパンジオエート（６０７ｍｇ、１.０ｍｍｏｌ）を添加した。反応混合物を１１０℃で２時間加熱したところ、黄色の固体が溶液から析出した。反応混合物を室温まで冷却後、濾別し、濾取した結晶を６０℃で温風乾燥した。目的物を２２７ｍｇ（収率６３％、黄色固体、純度９０％、ＨＰＬＣ ａｒｅａ％）得た。
1H NMR (d6 DMSO) δ = 9.60 (1H, ddd, J = 6.9, 1.8, 0.6Hz), 8.28~8.19 (1H, m), 8.15~8.10 (1H, m), 8.05~7.97 (1H, m), 7.75 (1H, d, J = 8.7Hz), 7.56~7.49 (2H, m), 7.47 (1H, td, J = 7.2, 0.9Hz), 4.66 (2H, t, J = 6.3Hz), 3.02 (2H, t, J = 6.6Hz)
＜参照例２＞
２−ヒドロキシ−４−オキソ−３−（３−トリフルオロメチルフェニル）−１−（２−シアノ基エチル）−４Ｈ−ピリド［１，２−ａ］ピリミジニウム分子内塩の合成
トルエン（１０ｍＬ）中に３−ピリジル−２−アミノプロピオニトリル（未精製、１４７ｍｇ、実施例３で合成）、ビス（２，４，６−トリクロロフェニル）２−（３−トリフルオロメチルフェニル）プロパンジオエート（６０７ｍｇ、１.０ｍｍｏｌ）を添加した。反応混合物を１１０℃で２時間加熱したところ、黄色の固体が溶液から析出した。反応混合物を室温まで冷却後、濾別し、濾取した結晶を６０℃で温風乾燥した。目的物を２６７ｍｇ（収率７４％、黄色固体、純度９８．５％、ＨＰＬＣ ａｒｅａ％）得た。
生物試験例
生物試験例１：ナミハダニ（Ｔｅｔｒａｎｙｃｈｕｓ ｕｒｔｉｃａｅ）防除試験（葉片浸漬処理）
インゲン葉を直径３．５ｃｍに切り、水で湿らせた脱脂綿の上に置いた。ここにナミハダニ雌成虫５頭を放虫し、２４時間産卵させた後、成虫を除去した。８００ｐｐｍになるように希釈した供試化合物の希釈液２０ｍＬにこのインゲン葉片を約３０秒間浸漬した。風乾後、インゲン葉片を脱脂綿とともにプラスチックカップに入れ、蓋をして２５ ℃の定温室にて飼育した。処理７日後に生死を観察し、殺卵率を算出した。
供試化合物としてＮ−（２−シアノエチル）−Ｎ−（２−ピリジル）ホルムアミド（すなわち化合物（４’））を用いたところ、１００％の防除効果を示した。
生物試験例２：トビイロウンカ（Ｎｉｌａｐａｒｖａｔａ ｌｕｇｅｎｓ）防除試験（茎葉浸漬処理）
８００ｐｐｍになるように希釈した供試化合物の薬液２０ｍＬに１０本のイネ幼苗を浸漬し、風乾した。風乾後、ガラス円筒（内径４．５ｃｍ×１４ｃｍ）内にウレタンを用いて保持し、水４０ｍＬを入れたプラスチックカップに立てた。これにトビイロウンカ３令幼虫を放飼し、薬包紙にて蓋をし、２５℃の定温室にて飼育した。処理５日後に生死を観察し、死虫率を算出した。
供試化合物として３−（ピリジル−２−アミノ）プロピオニトリル（すなわち化合物（１’））を用いたところ、５０％の防除効果を示した。
３−（ピリジル−２−アミノ）プロピオニトリル及びその類縁体は、医薬品、農薬品等の合成中間体として用いられており、本発明の製造方法により、３−（ピリジル−２−アミノ）プロピオニトリル及びその類縁体を効率的、高収率に合成することができる。また、Ｎ−（２−シアノエチル）−Ｎ−（２−ピリジル）ホルムアミド及びその類縁体は本発明の反応中間体として重要であり、この化合物を経由することにより、３−（ピリジル−２−アミノ）プロピオニトリル及びその類縁体を効率的、高収率に合成することができる。そして、３−（ピリジル−２−アミノ）プロピオニトリル及びその類縁体並びにＮ−（２−シアノエチル）−Ｎ−（２−ピリジル）ホルムアミド及びその類縁体は殺虫、殺卵活性を有しており、農用薬剤としても有用である。

Claims (18)

  1. 式（１）
    Figure 0006928615
    （式中、各Ｒ１は独立して、水素原子、ハロゲン原子、シアノ基、Ｃ１〜Ｃ４アルキル基、Ｃ１〜Ｃ４ハロアルキル基、Ｃ１〜Ｃ４アルコキシ基、Ｃ１〜Ｃ４ハロアルコキシ基、Ｃ１〜Ｃ４アルキルチオ基、Ｃ１〜Ｃ４ハロアルキルチオ基、Ｃ１〜Ｃ４アルキルスルホニル基、Ｃ１〜Ｃ４ハロアルキルスルホニル基、Ｃ１〜Ｃ４アルキルスルホン基、Ｃ１〜Ｃ４ハロアルキルスルホン基、又はペンタフルオロスルファニル基であり、
    Ｒ２は、水素原子、Ｃ１〜Ｃ４アルキル基、Ｃ１〜Ｃ４ハロアルキル基、又はＣ１〜Ｃ４アルコキシ基であり、
    Ｒ３は、水素原子又はホルミル基であり、
    ｎは０〜４である）で表される化合物の製造方法であって、
    式（２）
    Figure 0006928615
    （式中、各Ｒ１は、式（１）で定義した通りである）で表される化合物と
    式（３）
    Figure 0006928615
    （式中、Ｒ２は、式（１）で定義した通りである）で表される化合物とを塩基存在下において混合して反応させる工程を含む方法。
  2. 各Ｒ１が独立して、水素原子、ハロゲン原子、Ｃ１〜Ｃ４アルキル基、Ｃ１〜Ｃ４ハロアルキル基、又はＣ１〜Ｃ４ハロアルコキシ基であり、
    Ｒ２が、水素原子基又はＣ１〜Ｃ４アルキル基である、請求項１に記載の方法。
  3. 塩基が、炭酸リチウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸セシウム、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化セシウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、水素化リチウム、水素化ナトリウム、水素化カリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウム、リン酸三ナトリウム、リン酸三カリウム、ナトリウムメトキシド、カリウムメトキシド、ナトリウムエトキシド、カリウムエトキシド、ナトリウムｔｅｒｔ−ブトキシド、カリウムｔｅｒｔ−ブトキシド、ナトリウムｔｅｒｔ−ペントキシド、カリウムｔｅｒｔ−ペントキシド、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、エチルトリメチルアンモニウムヒドロキシド、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド、テトラプロピルアンモニウムヒドロキシド、テトラブチルアンモニウムヒドロキシド、テトラアミルアンモニウムヒドロキシド、テトラヘキシルアンモニウムヒドロキシド、テトラヘプチルアンモニウムヒドロキシド、コリンヒドロキシド、ベンジルトリメチルアンモニウムヒドロキシド、アンモニア、ｎ−ブチルリチウム、トリエチレンジアミン、１，８−ジアザビシクロ[５．４．０]−７−ウンデセン、Ｎ、Ｎ−ジイソプロピルエチルアミン、４−ジメチルアミノピリジン、１，１，３，３−テトラメチルグアニジンから選ばれる１種以上であり、
    溶媒が有機溶媒、水、又はそれらの組合せである、請求項１又は２に記載の方法。
  4. 塩基が、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、リン酸三ナトリウム、リン酸三カリウム、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド、テトラプロピルアンモニウムヒドロキシド、テトラブチルアンモニウムヒドロキシド、ベンジルトリメチルアンモニウムヒドロキシドから選ばれる１種以上である、請求項３に記載の方法。
  5. 塩基が、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド、テトラプロピルアンモニウムヒドロキシド、テトラブチルアンモニウムヒドロキシド、ベンジルトリメチルアンモニウムヒドロキシドから選ばれる１種以上である、請求項３に記載の方法。
  6. 式（２）の化合物１モルに対して塩基が０．００１〜３．０モルの範囲である、請求項５に記載の方法。
  7. 溶媒が２−プロパノール、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、ジイソプロピルケトン、シクロヘキサノン、メタノール、エタノール、ｔｅｒｔ−ブチルアルコール、トルエン、ベンゼン、酢酸エチル、１，４−ジオキサン、テトラヒドロフラン、２−メチルテトラヒドロフラン、塩化メチレン、ジクロロエタン、クロロホルム、ジメチルスルホキシド、Ｎ、Ｎ−ジメチルホルムアミド、アセトニトリル、水、化合物（３）から選ばれる１種以上である、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
  8. 溶媒が２−プロパノール、アセトン、メタノール、エタノール、トルエン、アセトニトリル、テトラヒドロフラン、水から選ばれる１種以上である、請求項７に記載の方法。
  9. 反応温度が１０℃〜１１０℃である、請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法。
  10. ｎが１である、請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法。
  11. 全Ｒ１が水素原子であり、
    Ｒ２が水素原子であり、
    塩基が炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド、テトラプロピルアンモニウムヒドロキシド、テトラブチルアンモニウムヒドロキシドから選ばれる１種以上であり、
    溶媒が２−プロパノール、アセトン、メタノール、エタノール、水から選ばれる１種以上であり、
    式（２）の化合物１モルに対して、塩基が０．０５〜２．０モルの範囲であり、
    反応温度が１０℃〜９０℃である、
    請求項１に記載の方法。
  12. Ｒ３がホルミル基である、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の方法。
  13. Ｒ３が水素原子である、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の方法。
  14. 式（４）
    Figure 0006928615
    （式中、
    各Ｒ１は、式（１）で定義した通りであり、
    Ｒ２は、式（１）で定義した通りであり、
    ｎは、式（１）で定義した通りである）で表される化合物を塩基、もしくは塩化水素、塩化水素酸、臭化水素、臭化水素酸から選ばれる酸と混合する工程を含む、請求項１３に記載の方法。
  15. 式（４）
    Figure 0006928615
    （式中、
    各Ｒ１は独立して、水素原子、ハロゲン原子、シアノ基、Ｃ１〜Ｃ４アルキル基、Ｃ１〜Ｃ４ハロアルキル基、Ｃ１〜Ｃ４アルコキシ基、Ｃ１〜Ｃ４ハロアルコキシ基、Ｃ１〜Ｃ４アルキルチオ基、Ｃ１〜Ｃ４ハロアルキルチオ基、Ｃ１〜Ｃ４アルキルスルホニル基、Ｃ１〜Ｃ４ハロアルキルスルホニル基、Ｃ１〜Ｃ４アルキルスルホン基、Ｃ１〜Ｃ４ハロアルキルスルホン基、又はペンタフルオロスルファニル基であり、
    Ｒ２は、水素原子、Ｃ１〜Ｃ４アルキル基、Ｃ１〜Ｃ４ハロアルキル基、又はＣ１〜Ｃ４アルコキシ基であり、
    ｎは０〜４である）で表される化合物。
  16. 各Ｒ１が独立して、水素原子、ハロゲン原子、Ｃ１〜Ｃ４アルキル基、Ｃ１〜Ｃ４ハロアルキル基、又はＣ１〜Ｃ４ハロアルコキシ基であり、
    Ｒ２が、水素原子又はＣ１〜Ｃ４アルキル基である、請求項１５に記載の化合物。
  17. ｎが１である、請求項１５又は１６に記載の化合物。
  18. 全Ｒ１が水素原子であり、Ｒ２が水素原子である、請求項１５に記載の化合物。
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