JP7426951B2 - クロロベンゼン化合物の製造方法 - Google Patents

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    • C07D213/69Two or more oxygen atoms

Description

本特許出願は、日本国特許出願2019-013998号(2019年1月30日出願)に基づくパリ条約上の優先権および利益を主張するものであり、ここに引用することによって、上記出願に記載された内容の全体が、本明細書中に組み込まれるものとする。
本発明はクロロベンゼン化合物の製造方法に関する。
特許文献1には、式(2):
Figure 0007426951000001
[式中、Xはハロゲン原子を表す。]
で示される化合物(以下、化合物(2)と記す)が除草剤の製造中間体として有用であることが記載されている。また、特許文献1では、式(11):
Figure 0007426951000002
[式中、Xは前記と同じ意味を表す。]
で示される化合物を酸化することにより化合物(2)を製造する方法が開示されている。
国際公開第2007/083090号
しかしながら、特許文献1に記載の方法は化合物(2)の収率が低く、製造方法としては必ずしも満足のいくものではない。
本発明は、化合物(2)の新たな製造方法を提供することを目的とする。
本発明者等は、上記の課題を解決するために鋭意検討を行った結果、本発明を完成するに至った。
本発明は、以下の通りである。
[1]工程(B):式(1):
Figure 0007426951000003
[式中、Xはハロゲン原子を表す。]
で示される化合物と塩素とをブレンステッド酸の存在下で反応させて、式(2):
Figure 0007426951000004
[式中、Xは前記と同じ意味を表す。]
で示される化合物を得る工程、
を含む、式(2)で示される化合物の製造方法。
[2]ブレンステッド酸が塩酸または硫酸である、[1]に記載の製造方法。
[3]式(2):
Figure 0007426951000005
[式中、Xはハロゲン原子を表す。]
で示される化合物の製造方法であって、
工程(A):式(3):
Figure 0007426951000006
[式中、Xはハロゲン原子を表す。]
で示される化合物と、式(4):
Figure 0007426951000007
[式中、Xは前記と同じ意味を表す。]
で示される化合物とを塩基の存在下で反応させて、式(1)で示される化合物を得る工程;および、
[1]または[2]に記載の工程(B)、
を含む製造方法。
[4]Xがフッ素原子である、[1]~[3]のいずれかに記載の製造方法。
[5][1]~[4]のいずれかに記載の製造方法により製造される式(2)で示される化合物と、式(5):
Figure 0007426951000008
[式中、RはC1-C5アルキル基を表す。]
で示される化合物とを反応させて、式(6):
Figure 0007426951000009
[式中、XおよびRは前記と同じ意味を表す。]
で示される化合物を得て、次いで該式(6)で示される化合物を加水分解して、式(7):
Figure 0007426951000010
で示される化合物を製造する工程、
を含む、式(7)で示される化合物の製造方法。
本発明により、化合物(2)および化合物(7)を収率よく製造することがきる。
以下、本発明について詳細に説明する。
工程(B)について説明する。
工程(B)では、式(1)で示される化合物(以下、化合物(1)と記す)と塩素とをブレンステッド酸の存在下で反応させて、化合物(2)を得る。化合物(2)は、クロロベンゼン化合物の1種である。
としては、フッ素原子が好ましい。Xがフッ素原子である化合物(2)は、3-(2-クロロ-4-フルオロフェノキシ)ピリジン-N-オキシドと称される。Xがフッ素原子である化合物(1)は、3-(4-フルオロフェノキシ)ピリジン-N-オキシドと称される。
塩素は、塩素ガスを用いても、系中で発生させてもよい。系中で塩素を発生させる場合、その方法は特に限定されないが、例えば、塩化スルフリルを熱分解する方法、および塩酸と過酸化水素水とを混合する方法が挙げられる。
塩素の使用量は、化合物(1)1モル当たり、通常1~20モル、好ましくは1~5モル、より好ましくは1~3.5モルであるが、これに限定されるものではない。
化合物(2)の製造には、塩素の代わりに、N-クロロスクシンイミド、塩化スルフリル、塩化チオニル、次亜塩素酸ナトリウム等の塩素化剤を用いることもできるが、塩素が好ましい。
ブレンステッド酸としては、例えば、塩酸(塩化水素の水溶液);硝酸;硫酸、クロロ硫酸等の硫酸類;メタンスルホン酸、トリフルオロメタンスルホン酸等のアルキルスルホン酸類が挙げられ、中でも塩酸または硫酸が好ましい。ブレンステッド酸は、1種のみを用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。ブレンステッド酸は、水溶液として用いてもよい。塩酸の濃度は、通常0.1~38%、好ましくは26~38%、さらに好ましくは35%~38%であるが、これに限定されるものではない。なお、塩酸の濃度において、%は質量%を意味する。
ブレンステッド酸の使用量は、化合物(1)1重量部当たり、通常1~20重量部、好ましくは1~9重量部、より好ましくは3~9重量部であるが、これに限定されるものではない。
化合物(2)の製造には、ブレンステッド酸の代わりに、塩化鉄(III)、塩化アルミニウム等のルイス酸を用いることもできるが、ブレンステッド酸の方が好ましい。
反応は、化合物(1)およびブレンステッド酸を混合した後、塩素を添加することにより実施される。
化合物(1)およびブレンステッド酸の混合において、混合順序および方法に特に限定はなく、例えば、化合物(1)にブレンステッド酸を添加する;ブレンステッド酸に化合物(1)を添加する;化合物(1)にブレンステッド酸を分割して添加する;ブレンステッド酸に化合物(1)を分割して添加する、などの方法により実施できる。
化合物(1)およびブレンステッド酸の混合物に塩素を添加する場合、添加は連続して行ってもよく、分割して行ってもよい。塩素ガスを連続して添加する場合、一定量を連続して添加してもよく、塩素ガスの圧力が一定となるように添加してもよいが、一定量を連続して添加することが好ましい。化合物(1)およびブレンステッド酸の混合物に塩素ガスを添加する場合、化合物(1)およびブレンステッド酸の混合物に塩素ガスを吹き込む方法が好ましい。
反応温度は、通常0~100℃である。
反応は、常圧下で行っても、加圧下で行ってもよい。塩素ガスによる加圧下で反応を行う場合、圧力は、通常0.0001~10MPaG、好ましくは0.01~1MPaGである。
反応時間は反応温度等の条件にもよるが、通常0.1~100時間、好ましくは1~60時間である。
反応は、反応に不活性な溶媒中で行ってもよい。反応に不活性な溶媒としては、例えば、N-メチルピロリドン(以下、NMPと記す)、N,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチルアセトアミド等の脂肪族アミド溶媒;アセトニトリル等の脂肪族ニトリル溶媒;ペンタン、ヘキサン、へプタン、オクタン、シクロペンタン、シクロヘキサン等の脂肪族炭化水素溶媒;ジクロロメタン、クロロホルム、四塩化炭素等のハロゲン化炭化水素溶媒;およびこれらの2つ以上の混合物が挙げられる。
反応は、ヨウ素またはヨウ化物塩の存在下で行ってもよい。ヨウ化物塩としては、例えばヨウ化ナトリウム、ヨウ化カリウム等のアルカリ金属ヨウ化物が挙げられる。ヨウ素またはヨウ化物塩としては、ヨウ素またはヨウ化カリウムが好ましい。
ヨウ素またはヨウ化物塩の存在下で反応を行う場合、その使用量は、化合物(1)1モル当たり、通常0.0001~10モル、好ましくは0.001~1モル、さらに好ましくは0.01~0.2モルであるが、これに限定されるものではない。
化合物(2)は、常法によって単離、精製することができる。例えば、固体が析出する場合には、反応終了後に生じた固体を濾過により濾取し、化合物(2)を単離することができる。また、例えば、反応終了後に反応混合物を、塩基性の水溶液と還元性の水溶液との混合水溶液または水と混合し、有機溶媒で抽出した後、得られた有機層を洗浄、乾燥、減圧下で濃縮することにより化合物(2)を単離することもできる。なお、塩基性の水溶液は、特に限定されないが、アルカリ金属水酸化物の水溶液が好ましく、水酸化ナトリウム水溶液がより好ましい。還元性の水溶液は、特に限定されないが、アルカリ金属亜硫酸物の水溶液が好ましく、亜硫酸ナトリウム水溶液がより好ましい。抽出に用いられる有機溶媒は、化合物(2)が溶解する有機溶媒であればよく、特に限定されないが、例えばジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、tert-ブチルメチルエーテル、シクロペンチルメチルエーテル、1,2-ジメトキシエタン等のエーテル溶媒;酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸ブチル、酢酸tert-ブチル等のエステル溶媒;アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン溶媒;ペンタン、ヘキサン、へプタン、オクタン、ベンゼン、トルエン、キシレン、メシチレン、シクロペンタン、シクロヘキサン等の炭化水素溶媒;ジクロロメタン、クロロホルム、四塩化炭素等のハロゲン化炭化水素溶媒;クロロベンゼン、ジクロロベンゼン等の芳香族ハロゲン化炭化水素溶媒;およびこれらの2つ以上の混合物が挙げられる。
また、化合物(2)はカラムクロマトグラフィー、再結晶等によりさらに精製することもできる。
工程(A)について説明する。
工程(A)では、式(3)で示される化合物(以下、化合物(3)と記す)と式(4)で示される化合物(以下、化合物(4)と記す)とを塩基の存在下で反応させて、化合物(1)を得る。
反応は、化合物(3)、化合物(4)および塩基を混合することにより実施される。化合物(3)、化合物(4)および塩基の混合において、混合順序に特に限定はない。
としては、フッ素原子が好ましい。Xがフッ素原子である化合物(4)は、4-フルオロフェノールと称される。
としては、塩素原子が好ましい。Xが塩素原子である化合物(3)は、3-クロロピリジン-N-オキシドと称される。
なお、ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子が挙げられる。
化合物(4)の使用量は、化合物(3)1モル当たり、通常0.5~10モル、好ましくは1~5モル、より好ましくは1~2モルであるが、これに限定されるものではない。
塩基としては、例えば、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化セシウム等のアルカリ金属水酸化物;炭酸リチウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸セシウム等のアルカリ金属炭酸塩;リン酸三リチウム、リン酸三ナトリウム、リン酸三カリウム、リン酸三セシウム等のアルカリ金属リン酸塩;水素化リチウム、水素化ナトリウム、水素化カリウム等のアルカリ金属水素化物が挙げられ、中でもアルカリ金属リン酸塩が好ましい。
塩基の使用量は、化合物(3)1モル当たり、通常1~10モル、好ましくは1~5モル、より好ましくは1~2モルであるが、これに限定されるものではない。
反応は、添加剤の存在下で行ってもよい。添加剤としては、例えば、15-クラウン 5-エーテル、18-クラウン 6-エーテル等のクラウンエーテル類が挙げられ、15-クラウン 5-エーテルが好ましい。
添加剤の存在下で反応を行う場合、その使用量は、化合物(3)1モル当たり、通常0.01~1モルであるが、これに限定されるものではない。
反応温度は、通常95~180℃、好ましくは、140~160℃である。反応時間は反応温度によっても異なるが、通常1~72時間である。
反応は、通常、溶媒中で行われる。溶媒としては、例えば、NMP、N,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチルアセトアミド等のアミド溶媒;ジメチルスルホキシド等のスルホキシド溶媒;スルホラン等のスルホン溶媒;ペンタン、ヘキサン、へプタン、オクタン、ベンゼン、トルエン、キシレン、メシチレン、シクロペンタン、シクロヘキサン等の炭化水素溶媒;クロロベンゼン、ジクロロベンゼン等の芳香族ハロゲン化炭化水素溶媒;およびこれらの2つ以上の混合物が挙げられる。中でもアミド溶媒が好ましく、N-メチルピロリドンが特に好ましい。
化合物(1)は、常法によって単離、精製することができる。例えば、固体が析出する場合には、反応終了後に生じた固体を濾過により濾取し、化合物(1)を単離することができる。また、例えば、反応終了後に反応混合物と水とを混合し、有機溶媒で抽出した後、得られた有機層を洗浄、乾燥、減圧下で濃縮することにより化合物(1)を単離することもできる。さらに、例えば、反応終了後に反応混合物を水と混合し、有機溶媒で抽出した後、得られた有機層をブレンステッド酸の水溶液と混合し、化合物(1)のブレンステッド酸塩を含む水層を得、次いで、該水層を塩基で中和し、有機溶媒を用いて化合物(1)を有機層として抽出し、必要に応じて該有機層を洗浄、乾燥、濃縮することにより化合物(1)を単離することもできる。なお、抽出に用いられる有機溶媒は、化合物(1)が溶解する有機溶媒であればよく、特に限定されないが、例えばジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、tert-ブチルメチルエーテル、シクロペンチルメチルエーテル、1,2-ジメトキシエタン等のエーテル溶媒;酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸ブチル、酢酸tert-ブチル等のエステル溶媒;メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン溶媒;ペンタン、ヘキサン、へプタン、オクタン、ベンゼン、トルエン、キシレン、メシチレン、シクロペンタン、シクロヘキサン等の炭化水素溶媒;ジクロロメタン、クロロホルム、四塩化炭素等のハロゲン化炭化水素溶媒;クロロベンゼン、ジクロロベンゼン等の芳香族ハロゲン化炭化水素溶媒;およびこれらの2つ以上の混合物が挙げられる。また、化合物(1)はカラムクロマトグラフィー、再結晶等によりさらに精製することもできる。また、得られた化合物(1)のブレンステッド酸溶液は、精製することなしに、工程(B)における化合物(1)およびブレンステッド酸の混合物として用いることもできる。
化合物(3)は、式(10):
Figure 0007426951000011
[式中、Xは前記と同じ意味を表す。]
で示される化合物(以下、化合物(10)と記す)と酸化剤とを反応させることにより得ることができる。
酸化剤としては、例えば、過酸化水素水、尿素-過酸化水素付加体等の過酸化水素;過酢酸、m-クロロ過安息香酸等の過酸;tert-ブチルヒドロペルオキシド等の有機過酸化物が挙げられ、中でも、過酸化水素水が好ましい。
過酸化水素水の濃度は通常、10~70重量%であり、好ましくは30~60重量%である。
酸化剤の使用量は、化合物(10)1モル当たり、通常1~10モル、好ましくは1~5モル、より好ましくは1~2モルであるが、これに限定されるものではない。
反応は、酸の存在下で行ってもよい。酸としては、例えば、塩酸、硫酸等の無機酸;メタンスルホン酸、エタンスルホン酸等のスルホン酸;および酢酸、プロピオン酸、酪酸、ヘキサン酸、オクタン酸、2-エチルヘキサン酸、デカン酸、ドデカン酸、クロロ酢酸、ジクロロ酢酸、トリクロロ酢酸、トリフルオロ酢酸等の脂肪族カルボン酸が挙げられ、塩酸または硫酸が好ましい。
酸の存在下で反応を行う場合、その使用量は、化合物(10)1モル当たり、通常0.01~10モル、好ましくは0.01~2モルであるが、これに限定されるものではない。
反応は、金属触媒の存在下で行ってもよい。金属触媒としては、例えば、タングステン酸ナトリウム、タングステン酸ナトリウム二水和物、タングステン酸ナトリウム十水和物等のタングステン化合物;オルトバナジン(V)酸ナトリウム等のバナジウム化合物;および酸化モリブデン(VI)等のモリブデン化合物が挙げられ、タングステン酸ナトリウム二水和物が好ましい。
金属触媒の存在下で反応を行う場合、その使用量は、化合物(10)1モル当たり、通常0.01~1モル、好ましくは0.01~0.1モルであるが、これに限定されるものではない。
反応温度は0~100℃であり、好ましくは60~80℃である。反応時間は反応温度によっても異なるが、通常1~48時間である。
反応は、反応に不活性な溶媒中で行ってもよく、反応に不活性な溶媒としては、例えば、スルホラン等のスルホン溶媒および水が挙げられる。
化合物(3)は、常法によって単離、精製することができる。例えば、固体が析出する場合には、反応終了後に生じた固体を濾過により濾取し、化合物(3)を単離することができる。また、例えば、反応終了後に反応混合物と水とを混合し、有機溶媒で抽出した後、得られた有機層を洗浄、乾燥、減圧下で濃縮することにより化合物(3)を単離することもできる。なお、抽出に用いられる有機溶媒は、化合物(3)が溶解する有機溶媒であればよく、特に限定されないが、例えばジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、tert-ブチルメチルエーテル、シクロペンチルメチルエーテル、1,2-ジメトキシエタン等のエーテル溶媒;酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸ブチル、酢酸tert-ブチル等のエステル溶媒;メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン溶媒;ペンタン、ヘキサン、へプタン、オクタン、ベンゼン、トルエン、エチルベンゼン、キシレン、メシチレン、シクロペンタン、シクロヘキサン等の炭化水素溶媒;ジクロロメタン、クロロホルム、四塩化炭素等のハロゲン化炭化水素溶媒;クロロベンゼン、ジクロロベンゼン等の芳香族ハロゲン化炭化水素溶媒;N-メチルピロリドン(NMP)、N,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチルアセトアミド等の脂肪族アミド溶媒;アセトニトリル等の脂肪族ニトリル溶媒;およびこれらの2つ以上の混合物が挙げられる。また、化合物(3)はカラムクロマトグラフィー、再結晶等によりさらに精製することもできる。あるいは、化合物(3)は、精製することなく、化合物(1)の製造に用いてもよい。
式(7)で示される化合物(以下、化合物(7)と記す)を製造する工程について説明する。
化合物(7)は、式(6):
Figure 0007426951000012
[式中、XおよびRは前記と同じ意味を表す。]
で示される化合物(以下、化合物(6)と記す)を加水分解することにより得ることができる。化合物(6)および化合物(7)はそれぞれ、クロロベンゼン化合物の1種である。
としては、フッ素原子が好ましい。Xがフッ素原子である化合物(7)は、3-(2-クロロ-4-フルオロフェノキシ)-2(1H)-ピリジノンと称される。
としては、メチル基が好ましいが、これに限定されるものではない。
化合物(6)の加水分解は、酸または塩基の存在下、あるいは非存在下で実施することができる。
加水分解に用いられる酸としては、例えば、塩酸、硫酸等の無機酸;酢酸、プロピオン酸、酪酸、ヘキサン酸、オクタン酸、2-エチルヘキサン酸、デカン酸、ドデカン酸、クロロ酢酸、ジクロロ酢酸、トリクロロ酢酸、トリフルオロ酢酸等の脂肪族カルボン酸;およびメタンスルホン酸、トリフルオロメタンスルホン酸、10-カンファースルホン酸、p-トルエンスルホン酸等の有機スルホン酸が挙げられ、中でも無機酸または脂肪族カルボン酸が好ましい。
酸の使用量は、化合物(6)1モル当たり、通常0.01~5モル、好ましくは0.01~2モルであるが、これに限定されるものではない。
加水分解に用いられる塩基としては、例えば、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化セシウム等のアルカリ金属水酸化物;および水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、水酸化バリウム等のアルカリ土類金属水酸化物が挙げられ、中でも水酸化ナトリウムが好ましい。塩基は、水溶液として用いてもよい。
塩基の使用量は、化合物(6)1モル当たり、通常2~10モルであるが、これに限定されるものではない。
加水分解には水を用いることができる。水の使用量は、化合物(6)1モル当たり、通常1~100モルであるが、これに限定されるものではない。
反応は、通常溶媒中で行われる。溶媒としては、例えば、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、tert-ブチルメチルエーテル、シクロペンチルメチルエーテル、1,2-ジメトキシエタン等のエーテル溶媒;ペンタン、ヘキサン、へプタン、オクタン、ベンゼン、トルエン、エチルベンゼン、キシレン、メシチレン、シクロペンタン、シクロヘキサン等の炭化水素溶媒;メタノール、エタノール、1-プロパノール、2-プロパノール、1-ブタノール等のアルコール溶媒;N-メチルピロリドン(NMP)、N,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチルアセトアミド等の脂肪族アミド溶媒;アセトニトリル等の脂肪族ニトリル溶媒;およびこれらの2つ以上の混合物が挙げられる。加水分解に用いる水を溶媒として用いてもよい。その場合、水の使用量が、化合物(6)1モル当たり100モルよりも多くなってもよい。
溶媒の使用量は、化合物(6)に対して、通常0.1~20重量倍であるが、これに限定されるものではない。
反応温度は、通常0℃~溶媒の還流温度であり、反応に水以外の溶媒が用いられない場合、通常0~100℃である。反応時間は反応温度によっても異なるが、通常1~72時間である。
反応終了後は、化合物(7)は、常法によって単離、精製することができる。例えば、固体が析出する場合には、生じた固体を濾取することにより、化合物(7)を単離することができる。また、例えば、酸または塩基を加え、反応混合物を中和した後、有機溶媒で抽出し、得られた有機層を洗浄、乾燥、減圧下で濃縮することにより化合物(7)を単離することもできる。なお、抽出に用いられる有機溶媒は、化合物(7)が溶解する溶媒であればよく、特に限定されないが、例えばジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、tert-ブチルメチルエーテル、シクロペンチルメチルエーテル、1,2-ジメトキシエタン等のエーテル溶媒;酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸ブチル、酢酸tert-ブチル等のエステル溶媒;アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン溶媒;ペンタン、ヘキサン、へプタン、オクタン、ベンゼン、トルエン、エチルベンゼン、キシレン、メシチレン、シクロペンタン、シクロヘキサン等の炭化水素溶媒;ジクロロメタン、クロロホルム、四塩化炭素等のハロゲン化炭化水素溶媒;クロロベンゼン、ジクロロベンゼン等の芳香族ハロゲン化炭化水素溶媒;メタノール、エタノール、1-プロパノール、2-プロパノール、1-ブタノール等のアルコール溶媒;およびこれらの2つ以上の混合物が挙げられる。また、化合物(7)はカラムクロマトグラフィー、再結晶等によりさらに精製することもできる。
化合物(6)は、式(2)で示される化合物と、式(5):
Figure 0007426951000013
[式中、Rは前記と同じ意味を表す。]
で示される化合物とを反応させることにより得ることができる。
化合物(5)の使用量は、化合物(2)に対して、通常1~10重量倍であり、5~10重量倍であることが好ましいが、これに限定されるものではない。
としては、メチル基が好ましいが、これに限定されるものではない。Rがメチル基である化合物(5)は、無水酢酸と称される。
反応には、化合物(5)に代えて、式(8):
Figure 0007426951000014
[式中、RはC1-C5アルキル基または置換されていてもよいフェニル基を表し、Xはハロゲン原子を表す。]
で示される化合物または式(9):
Figure 0007426951000015
[式中、Rは前記と同じ意味を表す。]
で示される化合物を用いることもできるが、化合物(5)を用いることが好ましい。
本反応は、塩基の存在下で実施してもよい。塩基としては、例えば、トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリブチルアミン、ジイソプロピルエチルアミン、トリオクチルアミン等のトリ(C1-C8アルキル)アミン;酢酸リチウム、酢酸ナトリウム、酢酸カリウム、酢酸セシウム等のアルカリ金属酢酸塩;ピリジン、2,4,6-トリメチルピリジン等のピリジン類;N-メチルイミダゾール、1,2-ジメチルイミダゾール、1,4-ジメチルイミダゾール、1,5-ジメチルイミダゾール等のイミダゾール類;炭酸リチウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸セシウム等のアルカリ金属炭酸塩類;炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウム等のアルカリ金属炭酸水素塩類;およびこれらの2つ以上の混合物が挙げられ、トリエチルアミン、ジイソプロピルエチルアミン、トリオクチルアミンおよび酢酸ナトリウムが好ましく、トリエチルアミンがさらに好ましい。
塩基の使用量は、化合物(2)1モル当たり、通常0.1モル~10モル、好ましくは1モル~2モルであるが、これに限定されるものではない。
反応は、溶媒中で行ってもよい。溶媒としては、例えばジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、tert-ブチルメチルエーテル、シクロペンチルメチルエーテル、1,2-ジメトキシエタン等のエーテル溶媒;ペンタン、ヘキサン、へプタン、オクタン、ベンゼン、トルエン、エチルベンゼン、キシレン、メシチレン、シクロペンタン、シクロヘキサン等の炭化水素溶媒;N-メチルピロリドン(NMP)、N,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチルアセトアミド等のアミド溶媒;およびこれらの2つ以上の混合物が挙げられ、炭化水素溶媒が好ましい。
溶媒中で反応を行う場合、溶媒の使用量は、化合物(2)に対して、通常1~20重量倍であるが、これに限定されるものではない。
化合物(2)は、前記溶媒と予め混合し、化合物(2)の溶液として用いてもよい。
また、化合物(2)は、工程(B)により得られたものを、単離または精製することなく用いてもよい。
反応は、通常、化合物(2)および化合物(5)を混合することにより実施される。前記混合の順序および方法に特に限定はなく、例えば、化合物(2)に化合物(5)または化合物(5)の溶液を添加する方法、化合物(5)に化合物(2)を添加する方法が挙げられる。
化合物(2)に化合物(5)または化合物(5)の溶液を添加する場合、添加は一度に行ってもよく、分割して行ってもよいが、前記の反応温度が維持されるように添加速度を調節しながら添加することが好ましい。
化合物(5)に化合物(2)を添加する場合、添加は一度に行ってもよく、分割して行ってもよいが、前記の反応温度が維持されるように添加速度を調節しながら添加することが好ましい。
反応時間は反応温度等の条件にもよるが、通常1~96時間、好ましくは1~24時間である。
化合物(6)は、減圧下で濃縮した後、あるいは濃縮せずに、そのまま用いることができる。すなわち、化合物(6)は、単離または精製することなく、次の加水分解の工程に進むことができる。
また、化合物(6)は、常法によって単離、精製することもできる。例えば、固体が析出する場合には、反応終了後に生じた固体を濾過により濾取し、化合物(6)を単離することができる。また、例えば、反応終了後に反応混合物を水と混合し、有機溶媒で抽出した後、得られた有機層を洗浄、乾燥、減圧下で濃縮することにより化合物(6)を単離することもできる。なお、抽出に用いられる有機溶媒は、化合物(6)が溶解する有機溶媒であればよく、特に限定されないが、例えばジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、tert-ブチルメチルエーテル、シクロペンチルメチルエーテル、1,2-ジメトキシエタン等のエーテル溶媒;酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸ブチル、酢酸tert-ブチル等のエステル溶媒;アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン溶媒;ペンタン、ヘキサン、へプタン、オクタン、ベンゼン、トルエン、エチルベンゼン、キシレン、メシチレン、シクロペンタン、シクロヘキサン等の炭化水素溶媒;ジクロロメタン、クロロホルム、四塩化炭素等のハロゲン化炭化水素溶媒;クロロベンゼン、ジクロロベンゼン等の芳香族ハロゲン化炭化水素溶媒;およびこれらの2つ以上の混合物が挙げられる。また、化合物(6)はカラムクロマトグラフィー、再結晶等によりさらに精製することもできる。
以下、実施例を挙げて本発明を詳細に説明するが、本発明は以下の実施例のみに限定されるものではない。
なお、以下において、塩酸、硫酸、水酸化ナトリウム、亜硫酸ナトリウムなどの無機塩の水溶液の%(パーセント)および物質の含量は、特に断りのない限り、質量%を意味する。収率の%(パーセント)は、特に断りのない限り、物質量(モル)に基づく。
以下の実施例1~14および比較例1において、特に記載のない場合、定量分析は高速液体クロマトグラフィー(以下、HPLCと記す)を用い、絶対検量線法で実施した。その分析条件は以下の通りである。
[高速液体クロマトグラフィー(HPLC)分析条件]
移動相:A液:0.1%リン酸水溶液、B液:アセトニトリル
グラジエント条件:B液の組成を30%から70分かけて100%とした。
カラム:XBridge Phenyl、粒径 3.5μm、4.6mmI.D.×15cm(日本ウォーターズ社)
UV測定波長:274nm
流量:1.0mL/min
カラムオーブン:40℃
3-(2-クロロ-4-フルオロフェノキシ)ピリジン-N-オキシドの製造
実施例1
3-(4-フルオロフェノキシ)ピリジン-N-オキシド30gを35%塩酸270gに加え、水冷下で撹拌した。得られた混合液に水冷下で塩素ガス23gを20時間かけて液中に吹込みながら撹拌した。得られた反応混合物をHPLCで分析し、3-(2-クロロ-4-フルオロフェノキシ)ピリジン-N-オキシドが収率87%で得られたことを確認した。
実施例2
3-(4-フルオロフェノキシ)ピリジン-N-オキシド30gを35%塩酸90gに加え、水冷下で撹拌した。得られた混合液に氷冷下で塩素ガス27.6gを24時間かけて液中に吹込みながら撹拌した。得られた反応混合物をHPLCで分析し、3-(2-クロロ-4-フルオロフェノキシ)ピリジン-N-オキシドが収率84%で得られたことを確認した。
実施例3
3-(4-フルオロフェノキシ)ピリジン-N-オキシドの35%塩酸溶液199.9g(3-(4-フルオロフェノキシ)ピリジン-N-オキシドの含量:20.5%)に、30℃で塩素ガス57.1gを57.5時間かけて液中に吹込みながら撹拌した。得られた反応混合物を、27%水酸化ナトリウム水溶液232.8gおよび22%亜硫酸ナトリウム水溶液34.4gの混合液中に滴下した。得られた混合物をトルエン123.4gで抽出し、有機層として3-(2-クロロ-4-フルオロフェノキシ)ピリジン-N-オキシドのトルエン溶液184.5g(含量:16.3%、収率63%)、および水層として3-(2-クロロ-4-フルオロフェノキシ)ピリジン-N-オキシドの水溶液404.6g(含量:0.2%、収率2%)を得た。3-(2-クロロ-4-フルオロフェノキシ)ピリジン-N-オキシドの収率は、合計で65%であった。
得られた3-(2-クロロ-4-フルオロフェノキシ)ピリジン-N-オキシドを、国際公開第2007/083090号に記載の標品と比較し、一致することを確認した。
実施例4
3-(4-フルオロフェノキシ)ピリジン-N-オキシド2.0g(含量:98.0%)および35%塩酸5.9gの混合物に、室温で塩素ガス0.2gを8分かけて液中に吹込みながら撹拌した。その後、4時間おきに塩素ガス0.2gを8分かけて液中に吹込みながら、室温で68時間撹拌した。得られた反応混合物を、27%水酸化ナトリウム水溶液10.8gおよび22%亜硫酸ナトリウム水溶液1.7gの混合液中に滴下した。得られた混合物をキシレン5.9gで抽出し、有機層として3-(2-クロロ-4-フルオロフェノキシ)ピリジン-N-オキシドのキシレン溶液6.6g(含量:20.3%、収率58%)、および水層として3-(2-クロロ-4-フルオロフェノキシ)ピリジン-N-オキシドの水溶液14.0g(含量:0.1%、収率1%)を得た。また、反応容器を水およびアセトンで洗浄することで、3-(2-クロロ-4-フルオロフェノキシ)ピリジン-N-オキシドのアセトンと水の混合溶液30.4g(含量:0.7%、収率9%)を得た。3-(2-クロロ-4-フルオロフェノキシ)ピリジン-N-オキシドの収率は、合計で68%であった。
実施例5
3-(4-フルオロフェノキシ)ピリジン-N-オキシド2.0g(含量:98.0%)および98%硫酸5.9gの混合物に対し、室温で塩素ガス0.2gを8分かけて、液中に吹込みながら撹拌した。その後、4時間おきに塩素ガス0.2gを8分かけて液中に吹込みながら、室温で44時間撹拌した。得られた反応混合物を、27%水酸化ナトリウム水溶液20.7g、水5.89gおよび22%亜硫酸ナトリウム水溶液1.7gの混合液中に滴下した。得られた混合物をキシレン11.8gで抽出し、有機層として3-(2-クロロ-4-フルオロフェノキシ)ピリジン-N-オキシドのキシレン溶液12.8g(含量:10.7%、収率60%)、および水層として3-(2-クロロ-4-フルオロフェノキシ)ピリジン-N-オキシドの水溶液30.6g(含量:0.04%、収率1%)を得た。また、反応容器を水およびアセトンで洗浄することで、3-(2-クロロ-4-フルオロフェノキシ)ピリジン-N-オキシドのアセトンと水の混合溶液42.9g(含量:0.4%、収率7%)を得た。3-(2-クロロ-4-フルオロフェノキシ)ピリジン-N-オキシドの収率は、合計で68%であった。
実施例6
3-(4-フルオロフェノキシ)ピリジン-N-オキシド48.1g(含量:98.0%)、98%硫酸141.5g、ヨウ化カリウム1.9gおよびNMP40.5gの混合物に対し、30℃で塩素ガス14.8gを13時間かけて液中に吹込みながら撹拌した。得られた混合物にヨウ化カリウム1.9gを加えた後、塩素ガス11.4gを10時間かけて30℃で液中に吹込みながら撹拌した。得られた混合物に、さらにヨウ化カリウム1.9gを加えた後、塩素ガス11.4gを10時間かけて30℃で液中に吹込みながら撹拌した。再度、得られた混合物に、さらにヨウ化カリウム1.9gを加えた後、塩素ガス11.4gを10時間かけて30℃で液中に吹込みながら撹拌した。その後、得られた反応混合物を、27%水酸化ナトリウム水溶液497.8g、水282.9gおよび22%亜硫酸ナトリウム水溶液39.9gの混合液中に滴下した。得られた混合物をキシレン141.5gで抽出し、有機層として3-(2-クロロ-4-フルオロフェノキシ)ピリジン-N-オキシドのキシレン溶液197.5g(含量:22.5%、収率81%)、および水層として3-(2-クロロ-4-フルオロフェノキシ)ピリジン-N-オキシドのNMPと水の混合溶液987.3g(含量:0.3%、収率2%)を得た。3-(2-クロロ-4-フルオロフェノキシ)ピリジン-N-オキシドの収率は、合計で83%であった。
実施例7
3-(4-フルオロフェノキシ)ピリジン-N-オキシド8.1g(含量:98.0%)、濃塩酸24.0gおよびNMP6.8gの混合物に対し、オートクレーブ中、30℃で、オートクレーブの内圧を0.10MPaGに保つように塩素ガスを供給しながら24時間撹拌する。その後、圧力を0.12MPaGに保つように塩素を供給しながら30℃にて3時間撹拌し、さらに50℃にて6時間撹拌する。得られる反応混合物を、27%水酸化ナトリウム水溶液57.6g、水56.0gおよび22%亜硫酸ナトリウム水溶液6.7gの混合液中に滴下する。得られる混合物にキシレン88.0gを加え、濾過を行って不溶物を除去し、濾液に水24.0gおよびキシレン24.0gを加えて抽出し、有機層として3-(2-クロロ-4-フルオロフェノキシ)ピリジン-N-オキシドのキシレン溶液、および水層として3-(2-クロロ-4-フルオロフェノキシ)ピリジン-N-オキシドの水溶液を得る。
3-(4-フルオロフェノキシ)ピリジン-N-オキシドの製造
実施例8
4-フルオロフェノール8.8g、3-クロロピリジン-N-オキシド10.8g、リン酸三カリウム48.4gおよびジメチルホルムアミド26.4gを室温で混合した後、140℃に昇温して9時間撹拌した。得られた反応混合物を室温に冷却して水を加えた後、クロロホルム50mLで抽出した。得られた有機層を減圧下で濃縮して、残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィーにて精製し、3-(4-フルオロフェノキシ)ピリジン-N-オキシド12.3g(収率76%)を得た。
実施例9
4-フルオロフェノール0.81g、3-クロロピリジン-N-オキシドのNMP溶液(含量:42.3%)2.01g、リン酸三カリウム2.09g、およびNMP1.69gを室温で混合した後、140℃に昇温して24時間撹拌した。得られた反応混合物を80℃に冷却して水を加え、3-(4-フルオロフェノキシ)ピリジン-N-オキシドのNMPと水の混合溶液16.3g(含量:7.02%、収率85%)を得た。
実施例10
4-フルオロフェノール0.81g、3-クロロピリジン-N-オキシドのNMP溶液(含量:42.3%)2.00g、リン酸三カリウム2.00g、およびNMP1.69gを室温で混合した後、150℃に昇温して20時間撹拌した。得られた反応混合物を80℃に冷却して水を加え、3-(4-フルオロフェノキシ)ピリジン-N-オキシドのNMPと水の混合溶液16.2g(含量:7.44%、収率89%)を得た。
実施例11
4-フルオロフェノール0.81g、3-クロロピリジン-N-オキシドのNMP溶液(含量:42.3%)2.00g、リン酸三カリウム2.01g、およびNMP1.69gを室温で混合した後、160℃に昇温して20時間撹拌した。得られた反応混合物を80℃に冷却して水を加え、3-(4-フルオロフェノキシ)ピリジン-N-オキシドのNMPと水の混合溶液16.3g(含量:7.52%、収率91%)を得た。
実施例12
4-フルオロフェノール0.81g、3-クロロピリジン-N-オキシドのNMP溶液(含量:42.3%)2.01g、リン酸三カリウム2.00g、およびNMP1.69gを室温で混合した後、180℃に昇温して6時間撹拌した。得られた反応混合物を80℃に冷却して水を加え、3-(4-フルオロフェノキシ)ピリジン-N-オキシドのNMPと水の混合溶液10.4g(含量:10.2%、収率78%)を得た。
実施例13
500mLの4口フラスコに還流脱水用のディーンスターク装置を付し、窒素雰囲気下、4-フルオロフェノール22g、水酸化カリウム12.9g、NMP100g、およびトルエン30gを室温で混合した。95℃に昇温し、反応容器内を40.5kPaまで減圧した状態で、3-クロロピリジン-N-オキシド水溶液(含量:69%)40.5gを4時間かけて滴下し、還流脱水を行って水を除去した。さらに水酸化カリウム3.2gを加えた後、反応容器内を40.5kPaまで減圧した状態で、95℃で28時間、還流脱水を行った。得られた反応混合物をHPLCで分析し、3-(4-フルオロフェノキシ)ピリジン-N-オキシドが収率60%で得られたことを確認した。
3-(2-クロロ-4-フルオロフェノキシ)ピリジン-N-オキシドの製造
実施例14
3-(4-フルオロフェノキシ)ピリジン-N-オキシド20.0g(含量:93.3%)、濃塩酸70.0gの混合物に対し、オートクレーブ内を塩素ガスで置換した後、30℃で、オートクレーブの内圧を30~50kPaG(ゲージ圧)に保つように塩素ガス15.4gを供給しながら10時間撹拌した。その後、得られる反応混合物を、27%水酸化ナトリウム水溶液124.2g、および22%亜硫酸ナトリウム水溶液15.6gの混合液中に滴下した。得られた混合物にトルエン74.0gを加えた。55℃、1時間攪拌した後、静置、分液することで、有機層として3-(2-クロロ-4-フルオロフェノキシ)ピリジン-N-オキシドのトルエン溶液113.2g(含量:15.1%、収率79%)、および水層として3-(2-クロロ-4-フルオロフェノキシ)ピリジン-N-オキシドの水溶液(含量:0.1%、収率1%)を得た。3-(2-クロロ-4-フルオロフェノキシ)ピリジン-N-オキシドの収率は、合計で80%であった。
以下の実施例15~16において、特に記載のない場合、定量分析は高速液体クロマトグラフィー(以下、HPLCと記す)を用い、内部標準法で実施した。その分析条件は以下の通りである。
[高速液体クロマトグラフィー(HPLC)分析条件]
移動相:A液:0.08%炭酸水素アンモニウム水溶液(pH9.7)、B液:アセトニトリル
グラジエント条件:B液の組成を10%から70分かけて90%とした。
カラム:XBridge Phenyl、粒径 3.5μm、4.6mmI.D.×15cm(日本ウォーターズ社)
UV測定波長:274nm
流量:1.0mL/min
カラムオーブン:40℃
3-(2-クロロ-4-フルオロフェノキシ)-2(1H)-ピリジノンの製造
実施例15
3-(2-クロロ-4-フルオロフェノキシ)ピリジン-N-オキシド40.3g(含量:49.6%)、無水酢酸100.0gの混合溶液を、還流下トリエチルアミン17.3gに4時間かけて滴下し、還流下3時間撹拌した。
得られた混合溶液を減圧濃縮後、水7.5gを加え、80℃で2時間撹拌し、3-(2-クロロ-4-フルオロフェノキシ)-2(1H)-ピリジノンの溶液50.0g(含量33.9%、収率85%)を得た。得られた混合溶液にトルエン100.0gを滴下し、濃縮後、得られた3-(2-クロロ-4-フルオロフェノキシ)-2(1H)-ピリジノンのトルエンと酢酸の混合溶液67.5g(含量26.5%)を90℃に加熱した後、15℃まで冷却した。析出した固体を濾過した後、濾物をトルエン30.0gで洗浄後、乾燥することで3-(2-クロロ-4-フルオロフェノキシ)-2(1H)-ピリジノン12.5g(含量92.1%、収率70%)を得た。
実施例16
3-(2-クロロ-4-フルオロフェノキシ)ピリジン-N-オキシド40.0g(含量:50.0%)、無水酢酸100.0gの混合溶液を、還流下トリエチルアミン17.4gに4時間かけて滴下し、還流下3時間撹拌した。
得られた混合溶液を減圧濃縮後、キシレン40.0g、水4.5gを加え、80℃で8時間撹拌し、その後2時間還流脱水した。得られた混合溶液を140℃に加熱した後、15℃まで冷却し、析出した固体を濾過した後、濾物をキシレン30.0gで洗浄後、乾燥することで3-(2-クロロ-4-フルオロフェノキシ)-2(1H)-ピリジノン17.9g(含量88.2%、収率79%)を得た。
以下に比較例を示す。
比較例1(ブレンステッド酸を用いない例)
3-(4-フルオロフェノキシ)ピリジン-N-オキシド25.5g(含量:98.0%)およびアセトニトリル225.22gの混合物に対し、室温で塩素ガス19.0gを20時間かけて液中に吹込みながら撹拌した。得られた反応混合物をHPLCで分析したところ、3-(2-クロロ-4-フルオロフェノキシ)ピリジン-N-オキシドが生成していないことを確認した。
本発明は、除草剤の製造中間体として有用である化合物(2)および化合物(7)の新たな製造方法を提供する。

Claims (4)

  1. 工程(B):式(1):
    Figure 0007426951000016
    [式中、Xはハロゲン原子を表す。]
    で示される化合物と塩素ガスとを塩酸または硫酸の存在下で反応させて、式(2):
    Figure 0007426951000017
    [式中、Xは前記と同じ意味を表す。]
    で示される化合物を得る工程、
    を含む、式(2)で示される化合物の製造方法。
  2. 式(2):
    Figure 0007426951000018
    [式中、Xはハロゲン原子を表す。]
    で示される化合物の製造方法であって、
    工程(A):式(3):
    Figure 0007426951000019
    [式中、Xはハロゲン原子を表す。]
    で示される化合物と、式(4):
    Figure 0007426951000020
    [式中、Xは前記と同じ意味を表す。]
    で示される化合物とをアルカリ金属リン酸塩の存在下で反応させて、式(1)で示される化合物を得る工程;および、
    請求項1記載の工程(B)、
    を含む製造方法。
  3. がフッ素原子である、請求項1または2に記載の製造方法。
  4. 請求項1~のいずれか1項に記載の製造方法により製造される式(2)で示される化合物と、式(5):
    Figure 0007426951000021
    [式中、RはC1-C5アルキル基を表す。]
    で示される化合物とを反応させて、式(6):
    Figure 0007426951000022
    [式中、XおよびRは前記と同じ意味を表す。]
    で示される化合物を得て、次いで該式(6)で示される化合物を加水分解して、式(7):
    Figure 0007426951000023
    で示される化合物を製造する工程、
    を含む、式(7)で示される化合物の製造方法。
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