JPH0147456B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は一般式（） の置換オルト―またはパラ―ニトロトルエンを選
択的にヒドロキシメチル化することによる、一般
式（） のニトロアルカノールを製造する新規な方法に関
する。

上記式および式において、ニトロ基はメチ
ル基（式）またはヒドロキシアルキル側鎖（式
）に関しオルトまたはパラ位においてベンゼン
環に結合し、Ｘは水素、フツ素あるいはアルキ
ル、アルコキシまたはニトロ基を示し、そしてｎ
は１，２または３である。

アルキルおよびアルコキシ基の好ましい例は、
炭素原子１〜６個の直鎖または分枝鎖アルキルお
よびアルコキシ基である。

オルト―およびパラ―ニトロトルエンは、ナト
リウムまたはカリウム アルコレート触媒の存在
において、高い誘電定数を有する中性溶媒中のホ
ルムアルデヒドでヒドロキシメチル化できること
が知られている〔ジヤン、バツケ（Jan
Bakke）：アクタ、ケミカ、スカンジナビカ
（Acta Chem.Scand.），1967，1967頁〕。反応は
無水ジメチルスルホキシド中のオルト―ニトロト
ルエンの５モル／溶液で行われ、そして５モル
％のナトリウムエトキシドがエタノール溶液中で
触媒として用いられる。この方法の欠点は目的化
合物を低収率（約20〜25％）でしか提供しないこ
と、更に反応の選択性が不満足であることであ
る。この方法においては、ヒドロキシメチル基を
複数含有する多種の化合物がまた所望のニトロフ
エニルエタノールの他にかなりの量で形成し、そ
して反応の選択率は60％を越えない（選択率は、
反応において出発化合物に対する所望最終生成物
に変換された出発化合物のモル比である）。この
公知方法は、反応混合物の個々の成分を分離する
ことおよびニトロフエニルエタノールを単離する
ことが困難であるので、工業的規模には適用でき
ない。また反応が水素化カルシウムから蒸留によ
り脱水したジメチルスルホキサイドまたはジメチ
ルホルムアミド中で行われるときのみしか反応が
満足な速度で進行しないので、工業的見地からは
非常に不利である。

上記に引用した文献に従えば、カニツアロ反応
がヒドロキシメチル化と競合しないような、条件
およびアルデヒドを用いてのみ、アルデヒドは反
応することが出来る。

他のヒドロキシメチル化方法が特開昭52―
108941号中に開示されている。この方法に従え
ば、２―（ニトロアリール）―エタノールまたは
４―ニトロアリールエタノールは、オルト―また
はパラ―ニトロアルキルベンゼンを中性極性溶媒
中で、アルカリフエノレートの存在においてアル
デヒドと反応させることによつて製造される。こ
の技術において知られている更に他の方法に従え
ば、ニトロトルエン類を第四級アンモニウム塩基
の存在においてホルムアルデヒドと反応させてニ
トロフエニルエタノール類を得ている（特開昭52
―139035号）。オルト―ニトロフエニルエタノー
ルの製造のための他の公知方法は、オルト―ニト
ロトルエンを、水酸化アルカリの存在において中
性極性溶媒中で50〜130℃の温度でホルムアルデ
ヒドと反応させることである（特開昭52―122330
号）。

それらあとの３方法はホルムアルデヒドを出発
物質に関して比較的低いモル比（モル比約１：
0.4）で用いることにより反応の選択性を増加さ
せることを試みている。これは反応の選択性を若
干増加させるが、最終生成物の収率は、より少な
い量のホルムアルデヒドを使用する結果として低
いままに留まる。

アルカリ金属塩基で形成した大環式エーテルの
錯体を用いてニトロトルエン類をアルデヒドと反
応させることにより、ニトロフエニルエタノール
を製造することがまた知られている（特開昭52―
156825号）。この方法の選択性および収率はまた
不満足なものであり、そしてこの方法は反応混合
物のこみ入つた処理の故に工業的規模で用いるこ
とが困難である。

本発明は以前知られたものに比しより簡単な技
術およびより迅速な反応を使用して、高い収率お
よび選択性でそれぞれのニトロトルエン類から一
般式（）のアルコールを製造する新規な方法を
提供することを意図するものである。

ニトロトルエン類は、もしも反応を小量の水を
含有するジメチルホルムアミド中、強塩基の存在
において行うならば、パラホルムアルデヒドで選
択的にヒドロキシメチル化できることが認められ
た。室温を超える温度において、ヒドロキシメチ
ル化はホルムアルデヒドおよび塩基の量、ならび
に温度条件を適当に調節して設定することによつ
て、選択的になしうることがまた観察された。従
つて必要なモノ―、ビス―またはトリス―メチロ
ール化合物が選択的に製造できる。

上記の認識に基づき、本発明はＸが上記に限定
した如くである一般式（）のオルト―またはパ
ラ―ニトロトルエンを、ジメチルホルムアミド中
で、室温以上の温度において、そして強塩基の存
在において過剰のホルムアルデヒドで選択的ヒド
ロキシメチル化することによつて、Ｘおよびｎが
上記に限定した如くである一般式（）のニトロ
フエニルアルコール類の製造するための新規な方
法に関する。本発明に従えば、反応は水0.1〜１
重量％を含有するジメチルホルムアミド中で行わ
れ、そして反応は温度は、ならびに一般式（）
の出発化合物に対するホルムアルデヒドおよび塩
基の量を適当に調節することにより必要な最終生
成物の形成に導く。

強塩基としては、好ましくは水酸化カリウム、
水酸化ナトリウムまたは第四級アンモニウム塩基
が使用される。

反応の高い選択性は、多分ヒドロキシメチル化
およびカニツアロ反応速度が温度の適当な調節ま
たはタイミングによつて変化できるという事実に
起因するであろうことを認識すべきである。従つ
て、反応はカニツアロ反応において形成するギ酸
が塩基を中和するので所望のヒドロキシメチル化
化合物の形成により停止しうる。ホルムアルデヒ
ドのモル比のみの調節は、反応中におけるホルム
アルデヒドの消費と共に残留強塩基がニトロトル
エン類をタール化するので、反応の選択率を増加
させるには不充分である。我々の経験では、同一
条件下にニトロフエニルエタノール類がニトロト
ルエン類に比しより速くヒドロキシメチル化され
てしまうことを示したことがまた認識される。こ
のことは常法で得られる生成物が何故比較的小量
のニトロフエニルエタノールしか含有しないのか
を説明している。反応の温度は得るべき最終生成
物の構造に従つて選択される。反応温度は30℃〜
150℃の間で変化させることが出来、この範囲内
において60〜100℃の間隔がモノメチロール誘導
体の製造に必要であり、他方ビス―メチロール化
合物は30〜60℃の温度で製造されそしてトリス―
メチロール化合物は30〜40℃の温度で製造され
る。

本発明に従う方法の条件は次の如くである： (イ)モノメチロール化合物の製造のためには、一
般式（）の出発物質１モルをホルムアルデヒド
1.5〜2.2モルおよび強塩基0.6〜0.7モルと、60℃
以上の温度で反応させ；(ロ)ビス―メチロール誘導
体の製造のためには、一般式（）の出発物質１
モルをホルムアルデヒド３〜４モルおよび強塩基
0.5〜0.6モルと反応させ、そして反応混合物の温
度は30〜35℃に少なくとも１時間、その後反応が
終了するまで50〜60℃に維持し；そして(ハ)トリス
―メチロール誘導体の製造のためには、一般式
（）の出発物質１モルをホルムアルデヒド少な
くとも３モルおよび強塩基多くて0.1モルと40℃
以下の温度で反応させる。

ホルムアルデヒドは好ましくはパラホルムアル
デヒドの形で使用する。

本発明に従う方法の主要な利点は、一般式
（）のそれぞれのニトロトルエン類から一般式
（）のアルカノール類をよい収率および高い選
択性で製造することを可能としたことにある。

本新規方法の他の利点は、反応時間が常法のそ
れに比しより短いことである。従つて、たとえば
モノメチロール化合物が製造されるときには、反
応時間は常法に比較して十分の一ほどの短い時間
である。これは工業的方法において生産性を比例
的に増加させる。

工業的適用に関し、本新規方法の重要な利点
は、無水溶媒が必要でないということである。反
対に、指摘した如く、小量の水の存在が本発明の
方法では必要である。従つて、本新規方法は、工
業品質のジメチルホルムアミドを用いることによ
り行うことができる。本新規方法において使用さ
れる塩基たとえば水酸化ナトリウムまたは水酸化
カリウムもまた工業品質のものでありうる。

未反応出発物質は反応混合物から回収できるの
で、本新規方法は工業規模において非常に経済的
である。

本発明を以下の実施例により詳細に説明する
が、これらの実施例により本発明は限定されるも
のではない。

例１ （実施例） ｏ―ニトロトルエン137ｇ（１モル）、パラホル
ムアルデヒド60ｇおよび水0.5重量％含有するジ
メチルホルムアミド400mlの混合物を撹拌下70℃
に加熱する。その後、ジメチルホルムアミド100
ml中にいれた水酸化カリウム40ｇを反応混合物
に、反応混合物の温度が120℃を超えないような
速度で加える。反応混合物を85℃以上の温度で３
分間撹拌し、その後冷却し、そして焼結ガラス
過器で過する。液を塩酸でPH＝３に酸性化
し、再び過し、そして生成した液を蒸発す
る。２―（ｏ―ニトロフエニル）―エタノール80
重量％を含有する残留物100ｇが得られる。この
残留物を真空中で蒸留して、純度98％の２―（ｏ
―ニトロフエニル）―エタノール70ｇを得る。ｏ
―ニトロトルエン45ｇが回収される。生成物をガ
スクロマトグラフイにより分析する。

反応の選択率は72％であり、ｏ―ニトロフエニ
ルエタノールの収率は導入したｏ―ニトロトルエ
ンの量から計算して48％である。

例２ （実施例） ｏ―ニトロトルエン137ｇ（１モル）、パラホル
ムアルデヒド120ｇ、水酸化カリウム34ｇおよび
水0.7重量％を含有するジメチルホルムアミド500
mlの混合物を30℃で1.5時間、ついで55℃で１時
間撹拌する。反応混合物を例１に記載した如くに
処理してｏ―ニトロフエニルエタノール35ｇ、ｏ
―ニトロトルエン20ｇおよびビス―メチロール化
合物35ｇを得る。ビス―メチロール化合物はガス
クロマトグラフイマススペクトル（GCMS）分
析により同定した。

反応の選択性はビス―メチロール化合物につき
18％およびｏ―ニトロフエニルエタノールにつき
21％である。

例３ （実施例） ｏ―ニトロトルエン137ｇ（１モル）、パラホル
ムアルデヒド130ｇ、水酸化カリウム10ｇおよび
水0.2重量％を含有するジメチルホルムアミド500
mlの混合物を30℃で６時間撹拌する。その後、反
応混合物を酸性化し、過し液を蒸発し、そし
て、ｏ―ニトロトルエン（20ｇ）を真空中で留去
する。

トリス―メチロール誘導体190ｇが得られ、そ
れは97.5％の選択率に相当する。生成物の構造は
元素分析およびGCMS分析により同定した。

例４ （実施例） Ｐ―ニトロトルエン137ｇ（１モル）を例１に
列記した反応体で、例１に示した条件下に処理す
る。粗（80重量％）Ｐ―ニトロフエニルエタノー
ル110ｇが得られ、そしてＰ―ニトロトルエン40
ｇが回収される。粗生成物を真空中で蒸留して、
融点61〜63℃の精製された物質79ｇが得られる。
反応の選択率は74.5％である。

例５ （実施例） ４―フルオロ―２―ニトロトルエン15.5ｇ
（0.1モル）、パラホルムアルデヒド６ｇ、および
水0.1重量％を含有するジメチルホルムアミド40
mlの混合物を撹拌しつつ85℃に加熱し、そしてジ
メチルホルムアミド10ml中にいれた水酸化カリウ
ム４ｇを、100℃を超えない温度で混合物に加え
る。その後、混合物を85℃以上の温度で５分間撹
拌し、ついで混合物を冷却し、そして過する。
液を塩酸でPH３に冷却し、再び過し、そして
精製した液を真空中で蒸発する。２―（ｏ―ニ
トロ―ｐ―フルオロフエニル）―エタノール40重
量％および出発物質35重量％を含有する粗生成物
17.5ｇが得られる。

反応の選択率は62.5％である。粗生成物を減圧
（13.3Pa）下に分別蒸留して、２―（ｏ―ニトロ
―ｐ―フルオロフエニル）―エタノール5.3ｇが
得られる。生成物はGCMS分析および元素分析
により同定した。

例６ （実施例） ２，６―ジニトロトルエン18.2ｇ（0.1モル）、
パラホルムアルデヒド６ｇ、および水0.9重量％
を含有するジメチルホルムアミド40mlの混合物を
撹拌しつつ60℃に加熱し、そしてジメチルホルム
アミド10mlにいれた水酸化カリウム４ｇを80℃を
超えない温度で混合物に加える。生成した混合物
を70℃で５分間撹拌し、その後例５に記載した如
くに処理する。粗生成物20ｇが得られ、それはガ
スクロマトグラフイにより分析して、２―（ｏ，
o′―ジニトロフエニル）―エタノール25重量％お
よび出発物質30重量％を含有している。

反応の選択率は35％である。粗生成物を水で抽
出することにより精製して、２―（ｏ，o′―ジニ
トロフエニル）―エタノール５ｇが得られる。こ
の生成物の純度は80％である。生成物はGCMS
分析により同定した。

例７ （実施例） ３―メチル―４―ニトロアニソール16.7ｇ
（0.1モル）を例５に記載した如くにヒドロキシメ
チル化する。反応混合物を蒸発した後、粗生成物
19ｇが得られ、それはガスクロマトグラフイによ
り分析して、２―（ｏ―ニトロ―ｍ―メトキシフ
エニル）―エタノール35重量％および出発物質30
重量％を含有している。

反応の選択率は51％である。粗生成物を水で抽
出することにより精製して、純度85％の２―（ｏ
―ニトロ―ｍ―メトキシフエニル）―エタノール
5.5ｇが得られる。生成物はGCMS分析により同
定した。

例８ （実施例） ３―ニトロ―ｏ―キシレン15.1ｇ（0.1モル）
を例５に記載した如くにヒドロキシメチル化す
る。反応混合物を蒸発した後、粗生成物18ｇが得
られ、それはガスクロマトグラフイにより分析し
て、２―（ｏ―ニトロ―o′―メチルフエニル）―
エタノール33重量％および出発物質40重量％を含
有している。

反応の選択率は63％である。粗生成物を減圧
（267Pa）下に分別蒸留して、140〜155℃の温度
範囲内で２―（ｏ―ニトロ―o′―メチルフエニ
ル）―エタノール4.2ｇが得られる。生成物の純
度は90％である。生成物はGCMS分析により同
定した。

例９ （実施例） 水酸化カリウムを水酸化ナトリウム28ｇに置き
換えた以外は、例１に記載した如くに操作する。
２―（ｏ―ニトロフエニル）―エタノール95ｇ
（純度：80％）およびｏ―ニトロトルエン46ｇが
得られる。

反応の選択率は68.5％である。粗生成物を減圧
（267Pa）下に分別蒸留して、125〜140℃の温度
範囲内で２―（ｏ―ニトロフエニル）―エタノー
ル64ｇが得られる。生成物の純度は96％である。

例10 （実施例） 水酸化カリウムをジメチルホルムアミド中のト
リメチル―ベンジル―アンモニウムヒドロキシド
115ｇの溶液に置き換えた以外は、例１に記載し
た如くに操作する。２―（ｏ―ニトロフエニル）
―エタノール110ｇ（純度：80％）およびｏ―ニ
トロトルエン40ｇが得られる。

反応の選択率は74％である。粗生成物を例９に
記載した如くに分別蒸留して、純度97％の２―
（ｏ―ニトロフエニル）―エタノール72ｇが得ら
れる。

例11 （実施例） ｏ―ニトロトルエン137ｇ（１モル）、パラホル
ムアルデヒド90ｇ（３モル）、および水0.1重量％
を含有するジメチルホルムアミド500mlの混合物
を35℃で１時間、その後60℃で10分間撹拌する。
反応混合物をヘキサンと振盪して、ｏ―ニトロト
ルエン、重量30ｇおよびｏ―ニトロフエニル―エ
タノール、重量25ｇが反応混合物から分離する。
ビス―メチロール誘導体60ｇが残留物として得ら
れ、このビス化合物の純度は80％である。反応の
選択率はビス誘導体につき31％である。

例12 （比較例） 無水ジメチルホルムアミドを使用した以外は、
例１に記載した如くに操作する。反応混合物を処
理した後、ｏ―ニトロフエニル―エタノール35ｇ
が得られ、そしてｏ―ニトロトルエン30ｇが回収
される。

反応の選択率は27％であり、ｏ―ニトロフエニ
ル―エタノールの収率は導入したｏ―ニトロトル
エンの量に対し計算して21％である。

例13 （比較例） 水1.5重量％を含有するジメチルホルムアミド
を使用する以外は、例１に記載した如くに操作す
る。反応混合物を処理した後、ｏ―ニトロフエニ
ル―エタノール15ｇが得られ、そしてｏ―ニトロ
トルエンの90％が回収される。

反応の選択率は26％であり、そしてｏ―ニトロ
フエニル―エタノールの収率は導入したｏ―ニト
ロトルエンの量に対し計算して8.9％である。

例14 （比較例） パラホルムアルデヒド１モル（30ｇ）および塩
基0.3モル（17ｇ）をｏ―ニトロトルエン１モル
（137ｇ）に対して使用する以外は、例１に記載し
た如くに操作する。ｏ―ニトロフエニル―エタノ
ール25ｇが蒸留により分離し、そしてｏ―ニトロ
トルエン50ｇが回収される。

反応の選択率は23.6％であり、ｏ―ニトロフエ
ニル―エタノールの収率は導入したｏ―ニトロト
ルエンの量に対し計算して15％である。

例15 （比較例） パラホルムアルデヒド2.4モル（72ｇ）および
塩基0.8モル（45ｇ）をｏ―ニトロトルエン１モ
ル（137ｇ）に対し使用する以外は、例１に記載
した如くに操作する。ｏ―ニトロフエニル―エタ
ノール60ｇが蒸留により分離する。

反応の選択率は36％であり、ｏ―ニトロフエニ
ル―エタノールの収率は導入したｏ―ニトロトル
エンの量に対し計算して36％である。

例16 （比較例） 反応混合物を50℃に加熱しそして維持する以外
は、例１に記載した如くに操作する。試料を混合
物から３分後に取り、そして試料をガスクロマト
グラフイにより分析する。分析結果により示され
る如く、ｏ―ニトロトルエンの変換は10％であ
り、そして反応の選択率はｏ―ニトロフエニル―
エタノールにつき30％である。30分後に変換は50
％に増加し、そして選択率は25％に減少する。混
合物を反応１時間後に処理して、、ｏ―ニトロフ
エニル―エタノール20ｇが得られる。

反応の選択率および収率は12％である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ジメチルホルムアミド中において、室温以上
   の温度で強塩基の存在下、過剰のホルムアルデヒ
   ドを用いて一般式（） 〔式中、Ｘは下記に限定する如くである〕のオ
   ルト―またはパラ―ニトロトルエンを選択的にヒ
   ドロキシメチル化することによる一般式（） 〔式中、ニトロ基はオルトまたはパラ位にあ
   り、Ｘは水素、フツ素あるいはアルキル、アルコ
   キシまたはニトロ基を示し、そしてｎは１，２ま
   たは３である〕のニトロフエニルアルカノールの
   製造法において、 (A) 反応を水0.1〜１重量％含有ジメチルホルム
   アミド中で行い、 (B) (イ)モノメチロール化合物の製造のためには、
   一般式（）の出発物質１モルをホルムアルデ
   ヒド1.5〜2.2モルおよび強塩基0.6〜0.7モルと
   60℃以上の温度で反応させ、(ロ)ビス―メチロー
   ル誘導体の製造のためには、一般式（）の出
   発物質１モルをホルムアルデヒド３〜４モルお
   よび強塩基0.5〜0.6モルと反応させ、そして反
   応混合物の温度を30〜35℃で少なくとも１時
   間、そしてその後50〜60℃で反応が終了するま
   で維持し、そして(ハ)トリス―メチロール誘導体
   の製造のためには、一般式（）の出発物質１
   モルをホルムアルデヒド少なくとも３モルおよ
   び強塩基多くて0.1モルと40℃以下の温度で反
   応させることを特徴とする、方法。