JPH01143857A

JPH01143857A - ピリジン‐２，３‐ジカルボン酸誘導体の製造方法

Info

Publication number: JPH01143857A
Application number: JP62303737A
Authority: JP
Inventors: Shigeji Nagamatsu; 永松　茂治; Toshihiko Yoshimaru; 吉丸　俊彦; Masayuki Ando; 昌幸安藤; Yoichiro Moriwaki; 森脇　曜一郎; Takeaki Saeki; 佐伯　毅明; Koubee Oki; 沖　恒平衛
Original assignee: Osaka Organic Chemical Industry Co Ltd
Current assignee: Osaka Organic Chemical Industry Co Ltd
Priority date: 1987-11-30
Filing date: 1987-11-30
Publication date: 1989-06-06

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、一般式ＨＩＤ：（式中、Ｒ１、Ｒ２およびＲ３は水素原子、直鎖もしく
は分枝鎖で飽和もしくは不飽和の脂肪族基、置換もしく
は非置換環状脂肪族基、または置換もしくは非置換芳香
族基を表わす）で示されるピリジン−２，３−ジカルボ
ン酸誘導体の製造方法に関する。さらに詳しくは、一般
式（Ｉ）：（式中、Ｒ１は水素原子、直鎖もしくは分枝
鎖で飽和もしくは不飽和の脂肪族基、置換もしくは非置
換環状脂肪族基、または置換もしくは非置換芳香族基を
表わす）で示される化合物（以下、化合物（１）という
）および一般式（■）：（式中、Ｒ２およびＲ３は水素
原子、直鎖もしくは分枝鎖で飽和もしくは不飽和の脂肪
族基、置換もしくは非置換環状脂肪族基、または置換も
しくは非置換芳香族基を表わす）で示される化合物（以
下、化合物（ＩＩ）という）に脱水縮合と酸化とを同時
に行なわしめて、一般式（５）で示されるピリジン−２
，３−ジカルボン酸誘導体を製造する方法に関する。

［従来の技術および発明が解決しようとする問題点］一設入圓で示されるピリジン−２，３−ジカルボン酸誘
導体は、２−（２−イミダシリン−２−イル）ピリジン
類の合成中間体としてとくに有用である。該２−（２−
イミダシリン−２−イル）ピリジン類は農耕作物および
園芸作物の側杖分岐量、若芽発生量、開花量および収穫
量を増加させる効果があることが開示されている（特開
昭５７−２４３０１号公報参照）。

ところで、従来より一設入圓で示されるピリジン−２，
３−ジカルボン酸誘導体の製造方法としては一般的には
以下にのべる方法が知られている。

たとえば、反応式（１）：（式中、Ｘは塩素、臭素、ヨウ素などのハロゲン原子を
表わす）に示されるように、Ｎ−置換−ｌ−アザジエン
と親電子性オレフィンとを反応させて５−置換ピリジン
−２，３−ジカルボン酸誘導体を製造する方法（ヨーロ
ッパ特許出願公開第０１１１１２２１号明細書（１９８
５）参照）、また、反応式（２）：に示されるように、２−メチル−５−置換ピリジンとア
ミノ酸アミドをイオウの存在下に反応させたのち、Ｎ２
雰囲気下でアルキルリチウム、炭酸ガスにより２−メチ
ル−５−置換ピリジンの３位にカルボキシル基を導入し
、ついで２位を通常の技術で加水分解して５−置換ピリ
ジン−２，３−ジカルボン酸を製造する方法（ヨーロッ
パ特許出願公開第００９５１０４号明細書（１９Ｈ）参
照）、さらに、反応式（３）：や反応式（４）：ｈに示されるように、原料となるキノリンまたは、その誘
導体をオゾンあるいは過マンガン酸カリウムなどの酸化
剤で酸化してベンゼン環を開裂させピリジン−２，３−
ジカルボン酸またはその誘導体を合成する方法（レフエ
イル・デスパトラファウクス・ヒミイクエス・デス・ペ
イスーバス（Ｒｅｅ、Ｔｒａｖ、Ｃｈｌｍ、）７４．２
４１（１９５５）　、ジャーナル・オブ・オーガニック
・ケミストリー（Ｊ、Ｏｒｇ。

Ｃｈｅ＋＊、）１Ｂ、１５１Ｂ（１９５３））があげら
れる。しかしながら、これらの方法はいずれも、原料が
高価で、その合成が困難で、かつ取り扱いに危険度の高
いものであり、容易に入手できないという問題点、最終
物質の収率が低く、また副生成物が多く純度の高い製品
をうるために多大の労力を必要とするという問題点、産
業廃棄物が多く発生するという問題点、反応温度が反応
式（１）の方法では５０℃、反応式（２）の方法では一
７８℃、反応式（３）の方法では一２５℃に制御しなけ
ればならず工業的でないという問題点など多くの問題点
がある。本発明は、農薬の合成中間体として有用な一般
式面で示されるピリジン−２，３−ジカルボン酸誘導体
を安価で入手および合成が容易な原料を用いて、工業的
に制御しやすい反応条件下で安全にしかも容易に高収率
、高純度で製造する非常にすぐれた方法を提供すること
を目的とする。

［問題点を解決するための手段］しかして本発明者らは、従来技術の問題点に鑑み鋭意検
討を重ねた結果、化合物（１）と化合物（Ｉ）を、適当
な触媒の存在下に、脱水縮合環化させることにより効率
よく一般式面で示されるピリジン−２，３−ジカルボン
酸誘導体を製造しうろことを見出し、本発明を完成する
に至った。

すなわち本発明は、一般式（Ｉ）：Ｃ式中、Ｒ１は水素原子、直鎖もしくは分枝鎖で飽和も
しくは不飽和の脂肪族基、置換もしくは非置換環状脂肪
族基、または置換もしくは非置換芳香族基を表わす）で
示される化合物（以下、化合物（１）という）と一般式
（■）：（式中、Ｒ２およびＲ３は水素原子、直鎖もし
くは分枝鎖で飽和もしくは不飽和の脂肪族基、置換もし
くは非置換環状脂肪族基、または置換もしくは非置換芳
香族基を表わす）で示される化合物（以下、化合物（Ｉ
）という）とを、溶媒中または無溶媒で触媒の存在下に
反応させることを特徴とする一般式（Ｉ）：（式中、Ｒ１、Ｒ２およびＲ３は前記と同じ）で示され
るピリジン−２，３−ジカルボン酸誘導体の製造方法に
関する。

［実施例］本発明の目的化合物である一設入圓で示されるピリジン
−２，３−ジカルボン酸誘導体は、化合物（Ｉ）と化合
物（Ｉ［）とを反応式（５）：（式中、Ｒ１、Ｒ２およ
びＲ３は前記と同じ）で示されるように酸の存在下に脱
水縮合環化せしめることによりえられる。反応式（５）
の反応においては、化合物（１）を化合物（Ｉ）１モル
に対して１．０〜２．０モル、とくに１．１モル加える
と該反応が高収率で進行するので好ましい。

本発明の出発原料として用いられる化合物（１）は、安
価で入手が容易な原料であるアルデヒド類とホルムアル
デヒドとを公知の方法にしたがって縮合させることによ
り容易にえられる。また化合物（１）も種々の公知の合
成ルートにしたがって容易に合成することが可能である
（西独国特許出願公開第３０２５３５０号明細書参照）
。

本発明に用いられる化合物（１）のＲ１基は、水素原子
、直鎖もしくは分枝鎖で飽和もしくは不飽和の脂肪族基
、置換もしくは非置換環状脂肪族基、または置換もしく
は非置換芳香族基である。具体的には、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
、ベンジル基、フェニル基、ビニル基、シクロヘキシル
基、４−メチルシクロヘキシル基、Ｐ−トリル基などを
例示することができる。化合物ＣＩ［］としては、］２
−アミノマレインのメチルエステル、エチルエステル、
プロピルエステル、ブチルエステル、ベンジルエステル
、フェニルエステル、アリルエステル、シクロヘキシル
エステル、４−メチルシクロヘキシルエステル、Ｐ−ト
リルエステルなどを具体的に例示することができる。

本発明において触媒として用いる酸としては、無機酸、
有−酸のいずれでもよく、とくに限定されないが具体的
には、ｐ−トルエンスルホン酸、メタンスルホン酸、硫
酸、塩酸、リン酸、酢酸または安息香酸などを例示する
ことができる。

また、それらを適宜、混合比率を選択して２種以上組み
合わせて用いてもよい。酸触媒の添加量は、化合物（■
）１モルに対し、０．０１モル以上が好ましく、０．０
１モル未満のばあい、反応速　。

度が非常に遅く生産効率がわるい。さらに好ましくは、
０．０５モル以上であるのがよい。

本発明において、反応条件は非常に工業的に制御しやす
いものであり、かつその反応は終始安全に行なわれ、反
応時間は、触媒の種類や量により大きな違いがあるが、
０．５〜ｌＯ時間の範囲内で反応は完結されることがで
きる。

また反応温度については、触媒の種類や量により大きな
差異はあるが、好ましくは１０〜１５０℃を用いる。反
応温度が１５０℃より高ければ生じた一設入圓で示され
るピリジン−２，３−ジカルボン酸誘導体は熱分解し、
いちじるしく収率が低下する。また、１０℃未満では反
応速度が遅く生産効率が低くなるという傾向がある。さ
らに好ましくは収率、効率を考慮して、５０〜１００℃
がよい。このように、本発明では反応温度が１０〜１５
０℃の範囲内で反応が進行するため、温度制御が簡易で
ある。

本発明は無溶媒でも実施可能であるが、一般には収率、
操作性を考慮して有機溶媒を用いて行なう。有機溶媒と
しては、−収約な有機溶媒が使用可能であり、とくに限
定されないが具体的には、トルエン、ベンゼン、キシレ
ンなどの芳香族化合物類、メタノール、エタノール、ブ
タノールなどのアルコール類、Ｎ、Ｎ−ジメチルホルム
アミド、ジメチルスルホキシドのようなアブロティツク
極性溶媒、酢酸エチル、酢酸ブチルなどのエステル類を
例示できる。

精製操作としては、反応液中の酸触媒を水酸化ナトリウ
ムなどのアルカリで中和し、水洗などして触媒を除去し
、さらに溶媒を除去して粗の目的物をえ、ついで通常の
操作で精製すればよい。

また、酢酸、プロピオン酸などの有機カルボン酸を触媒
と溶媒を兼ねて用いることもできる。

これらのを機カルボン酸を溶媒として用いたばあいには
、反応終了後、中和処理することなく溶媒を減圧留去す
ることにより、目的化合物である一設入圓で示されるピ
リジン−２，３−ジカルボン酸誘導体をえることができ
非常に効率的で゛ある。

以下に本発明の脱水縮合環化反応の反応機構について説
明する。反応式（５）の反応は、反応式：（式中、Ｒ１
、Ｒ２およびＲＪは前記と同じ）で示されるように４段
階よりなる反応であると考えられる。しかし、これらの
反応は、実際には段階的に進行するのではなく、はぼ同
時に協奏的に進行していると考える方が妥当である。

最終ステップの脱水素反応は、ジヒドロピリジン体が２
．３位のカルボニル基により非常に活性化されているた
め、また脱水素することにより芳香環となり安定化する
ため、特別な酸化剤なしに一般式（２）で示されるピリ
ジン−２，３−ジカルボン酸誘導体が生成すると考えら
れる。実際には、空気中の酸素、溶媒に溶存している酸
素または溶媒などにより酸化されて脱離した水素は、水
素としてではなく、水などに変化した形になっていると
考えられる。また、環化反応が、温和な条件で進行する
のは２つのカルボニル基により活性化された上式（Ａ）
のような電子密度の局在化した状態が生じやすいためで
あると考えられることから２つの原料、化合物（Ｉ）と
化合物ｆ■）がこの環化反応を行うのに最適な原料であ
るといえる。

本発明の方法においては２−エチルアクロレインと２−
アミノマレイン酸ジエチルを例として具体的に説明する
と、２−エチルアクロレインと２−アミノマレイン酸ジ
エチルを有機溶媒に溶解し、これに酸触媒を添加後、５
０〜１００℃に加熱し、０．５〜ＩＯ時間熟成を行なう
ことにより、反応を終了させる。ついでたとえば触媒と
して、ｐ−トルエンスルホン酸、溶媒としてｎ−ブタノ
ールを用いたばあいには、中和量の２０％水酸化ナトリ
ウム水溶液を加えて触媒を中和し、水洗することにより
触媒を除去し、ブタノール層を減圧で濃縮して黄色ない
し橙色の油状物をうる。

さらに、この油状物を減圧下で蒸留することにより、目
的化合物である５−エチルピリジン−２，３−ジカルボ
ン酸ジエステルをえることができる。

以下に実施例をあげて本発明をさらに詳細に説明するが
、本発明はこれらのみに限定されるものではない。

参考例１（原料合成）１ｇ容のガラス製反応器にブチルアルデヒド７２ｇ（１
モル）、水３８０ｇ、塩酸ジメチルアミン８１．５ｇ（
１モル）および３７％ホルマリン８１ｇ（ホルムアルデ
ヒド：１モル）を入れ、１％炭酸ナトリウム水溶液を用
いて反応液がｐＨ５〜７になるように調整したあと、反
応温度４０〜５０℃になるよう加熱し１時間反応させた
。反応終了後、反応液をそのまま水蒸気蒸留し、留出液
を水層と油層とに分離した。分離した油層を蒸留により
精製し、無色の刺激臭のある２−エチルアクロレイン８
１．２ｇ　（収率９Ｂ、７％、純度９８．１％、ｂｐ９
１〜９２℃）をえた。

参考例２（原料合成）１ｆＩ容のガラス製反応器にオキサル酢酸ジエチル１７
９　ｇおよびトルエン３００ｇを入れ１００〜１１０℃
に加熱し、それにアンモニアガスを吹き込み８時間反応
させた。反応終了後、反応液を水洗し、減圧下でトルエ
ンを留去したのち、蒸留精製して２−アミノマレイン酸
ジエチル１４０．３ｇ（純度９８．５％、収率７５．０
％、ｂｐ　１１０〜１１４℃１５會ｓ　ＩＩ　ｇ　）を
えた。

実施例１参考例１でえられた２−エチルアクロレイン３０５、ｉ
、参考例２でえられた２−アミノマレイン酸ジエチル５
９１．１およびｐ−トルエンスルホン酸２７ｇをＮ、Ｎ
−ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）２５００　ｔｒに加
え、９０℃で６時間反応させた。反応終了後°、ＤＭＰ
を減圧留去し、−この残渣にトルエン１０００　ｇを加
え、５％ＮａＯＨ水溶液１３０　ｇで洗浄し、トルエン
を減圧留去し、粗５−エチルピリジンー２．３−ジカル
ボン酸ジエチル８６５ｇをえた。

この粗製品を減圧蒸留（ｂｐ　１４２〜ｂ■ｍ１ｇ減圧
）で精製した。えられた５−エチルピリジン−２，３−
ジカルボン酸ジエチルの収量は７１５ｇ１収率は８８．
７％であった。

えられた５−エチルピリジン−２，３−ジカルボン酸ジ
エチルのＩＲおよび１Ｈ−ＮＭＲによる測定結果を以下
に示す。

ＩＲ（ｎｅａｔ、　！／　ｏｎ−’　）　　：　２９９
５（−ＣＩ２−）、１７２５（Ｃ−０） ’Ｈ−ＮＭＲ（δ　１ｎ　ＣＤＣ＃ｓ）　：　１．１６
（９Ｈ，ｓ）、２．５８（２Ｈ，Ｑ）、４．２５（４Ｈ，■）、８．０（ＩＨ，８）、８．５（ＩＨ，Ｓ）実施例２〜５実施例１において２−エチルアクロレインのかわりに第
１表に示す化合物（１）（２−置換アクロレイン）を同
表・に示す量用い、また２−アミノマレイン酸ジエチル
２．７ｇ　Ｓｐ−トルエンスルホン酸０．１ｇおよびＮ
、Ｎ−ジメチルホルムアミド１０１１１を用い、同表に
示す沸点で減圧蒸留したほかは実施例１と同様にし、そ
れぞれ一般式圓においてＲ１がメチル基、プロピル基、
イソプロピル基およびｎ−ヘキシル基ならびにＲ２およ
びＲ３がエチル基であるピリジン−２，３−ジカルボン
酸誘導体をえた。

えられたピリジン−２，３−ジカルボン酸誘導体の、’
Ｈ−ＮＭＲおよびＩＲによる測定結果ならびに収率をそ
れぞれ第２表に示す。

［以下余白］実施例６〜１０２−エチルアクロレイン３０．５ｇ、　２−アミノマレ
イン酸ジエチル５９．１ｓｒ、　ｐ−トルエンスルホン
酸２．７ｇおよびＤＭＰ　　２５０ｇを用い、第３表に
示す反応温度でそれぞれ６時間反応を行なったほかは実
施例１と同様に処理して５−エチルピリジン−２，３−
ジカルボン酸ジエチルをえた。

えられた５−エチルピリジン−２，３−ジカルボン酸ジ
エチルの収率を第３表に示す。また、’ＩＩ−ＮＭＲお
よびＩＲによる測定結果は実施例１と同様であった。。

【以下余白］第　　３　　表実施例１１−１６触媒の種類および量をかえて以下に述べる方法にしたが
って５−エチルピリジン−２，３−ジカルボン酸ジエチ
ルをえた。

実施例１において、ｐ−トルエンスルホン酸のかわりに
第４表に示す触媒を同表に示す量用いたほかは実施例１
と同様に処理してそれぞれ５−エチルピリジン−２，３
−ジカルボン酸ジエチルをえた。

えられた５−エチルピリジン−２，３−ジカルボン酸ジ
エチルの収率を第４表に示す。また’Ｈ−ＮＭＲおよび
ＩＲによる測定結果は実施例１と同様であった。

［以下余白］第　　４　　表［発明の効果］本発明の方法によれば、農薬の合成中間体として有用な
ピリジン−２，３−ジカルボン酸誘導体を安価で入手お
よび合成が容易な原料を用いて、工業的に制御しやすい
反応条件下、安全にしかも容易に高収率、高純度で製造
することができるという効果を奏する。

Claims

【特許請求の範囲】１　一般式（ I ）： ▲数式、化学式、表等があります▼（ I ）（式中、Ｒ＾１は水素原子、直鎖もしくは分枝鎖で飽和
もしくは不飽和の脂肪族基、置換もしくは非置換環状脂
肪族基、または置換もしくは非置換芳香族基を表わす）
で示される化合物と一般式（II）： ▲数式、化学式、表等があります▼（II）（式中、Ｒ＾２およびＲ＾３は水素原子、直鎖もしくは
分枝鎖で飽和もしくは不飽和の脂肪族基、置換もしくは
非置換環状脂肪族基、または置換もしくは非置換芳香族
基を表わす）で示される化合物とを、溶媒中または無溶
媒で触媒の存在下に反応させることを特徴とする一般式
（III）： ▲数式、化学式、表等があります▼（III）（式中、Ｒ＾１、Ｒ＾２およびＲ＾３は前記と同じ）で
示されるピリジン−２，３−ジカルボン酸誘導体の製造
方法。２　触媒がｐ−トルエンスルホン酸、メタンスルホン酸
、硫酸、塩酸、リン酸、酢酸および安息香酸からなる群
より選ばれた少なくとも１種である特許請求の範囲第１
項記載のピリジン−２，３−ジカルボン酸誘導体の製造
方法。３　反応温度が１０〜１５０℃である特許請求の範囲第
１項または第２項記載のピリジン−２，３−ジカルボン
酸誘導体の製造方法。