JPH03120253A

JPH03120253A - ３―ヒドロキシメチルピリジンの製造方法

Info

Publication number: JPH03120253A
Application number: JP25698889A
Authority: JP
Inventors: Noriko Tateyama; 立山　紀子; Shinji Takenaka; 竹中　慎司; Tatsu Oi; 龍大井; Chitoshi Shimakawa; 千年島川
Original assignee: Mitsui Toatsu Chemicals Inc
Current assignee: Mitsui Toatsu Chemicals Inc
Priority date: 1989-10-03
Filing date: 1989-10-03
Publication date: 1991-05-22

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３−ヒドロキシメチルピリジンの製造方法に関
する。さらに詳しくはニコチン酸又はニコチン酸のエス
テルを電解還元して、３−ヒドロキシメチルピリジンを
製造する方法に関するものであ３−ヒドロキシメチルピ
リジンは各種医薬および農薬の原料として有用な化合物
であるや〔従来の技術〕従来の３−ヒドロキシメチルピリジンを製造する方法は
、次に示すような例が開示されている。

（１）３−シアノピリジンを原料としてパラジウム／カ
ーボンあるいは５％パラジウム−２％鉛／カーボンを用
いて接触還元する方法。

（特開昭６２−１０６０７８　）（２）３−アミノメチルビリジンを亜硝酸ナトリウム、
酢酸でジアゾ化後、加水分解する方法。（西独特許筒８
３３６４８　（１９４９）　）（３）ニコチン酸をリチ
ウムアルミニウムハイドライドで還元する方法、〔アル
ツナイミッテル・フォルシェ＜Ａｒｚｎｅｊ＊１ｔｌｅ
ｌ−Ｆｏｒｓｃｈ）、１１．２６６−７１（１９６１）
　）（４）ニコチン酸のエステルをリチウムアルミニウムハ
イドライドで還元する方法、〔ジャーナル・オブ・ザ・
アメリカン・ケミカル・ソサイアティ（Ｊ、Ａ、Ｃ，Ｓ
）、７３　（１９５１）　　）（５）３−ピリジンカル
ボアルデヒドをナトリウムボロハイドライドで還元する
方法、〔ジャーナル・オブ・オーガニック・ケミストリ
ー（Ｊ、０．Ｃ）。

３９（１４）、　２１１６−１８　（１９７４））（６
）３−ピリジンカルボアルデヒドをＮ−ベンジル−１，
４−ジヒドロニコチンアミド、過塩素酸ナトリウムを用
いて還元する方法、〔テトラヘドロン・レターズ（Ｔｅ
ｔｒａｈｅｄｒｏｎ　Ｌｅｔｔｅｒｓ）、２７　（２１
）２３５７−６０　（１９８６））（７）　ニコチン酸アミドを原料として電解還元する方
法、陰極としては鉛、カドミウム、亜鉛などを用いる。

（特開昭６１−１８３４８６号公報）〔発明が解決しよ
うとする課題〕（１）の方法では腐食性触媒である塩酸を用いなければ
ならず、工業的利用には適さない。

（２）の方法では精製工程が複雑になり、また原料コス
トも高価なものになる。

（３）〜（６）の方法では高価な還元試薬を用い、且つ
それらの取り扱いが難しいことにより、工業的方法には
不適当である。

（７）の方法ではニコチン酸アミドを原料として電解還
元を行っているが、これは本発明の電解還元の原料であ
るニコチン酸よりも高価であり、コストの面から不利で
ある。

以上のように従来の方法は原料のコストが高い、取り扱
いが困難、工程が煩雑であるなど種々の問題があった。

本発明の目的は簡単な工程、低コストで、工業的に有利
な３−ヒドロキシメチルピリジンの製造法を提供するこ
とである。

〔問題を解決するための手段〕

本発明者らは上述のような従来技術の欠点を解消する３
−ヒドロキシメチルピリジンの製造方法について検討を
行った結果、ニコチン酸またはそのエステルの電解還元
により３−ヒドロキシメチルピリジンが得られることを
見い出し、本発明を完成するに至った。

即ち、本発明はニコチン酸またはそのエステルを水及び
／又は水可溶性有機溶媒の存在下で水素過電圧の高い金
属材料を陰極に用いて電解還元することを特徴とする３
−ヒドロキシメチルピリジンの製造法である。

本発明は原料としてニコチン酸またはそのエステルを用
いる。ニコチン酸エステルとしては、例えばメチルエス
テル、エチルエステル、フェニルエステル等があげられ
るが、これらに限定されるものではない。

本発明の方法は通常、陰極と陽極の画室が陽イオン交換
膜あるいはその他の隔膜で分離された電解槽を用いて行
われるが、酸素発生用陽極材質として酸素過電圧の低い
陽極材質を使用することにより、無隔膜法にても反応を
行うことができる。

本発明の方法において、電解液のｐＨは重要な因子であ
る。

反応はｐＨ１０以下の弱アルカリ性から酸性の範囲にて
行うが、好ましくはｐｌ（４以下が適当である。

溶液を酸性に保持する手段としては、電解反応に関与し
ない酸性物質なら特に限定するものではないが、一般的
には鉱酸類又はスルホン酸類が好ましい、特に硫酸は安
価で且つ反応材質に対して腐食性もなく使い易い、その
他任意のρＩにて反応を行う場合は、緩衝液を用いて調
整する。緩衝液の種類については電極材質に悪影響を及
ぼすものでなければよく、特に限定するものではない。

本発明の反応溶媒として用いる水可溶性有機溶媒として
は水と均一に混合し、ニコチン酸又はそのエステルの溶
解度を上げる溶媒なら特に限定されるものではないが、
例えばアセトニトリル、Ｎ。

Ｎ′−ジメチルイミダゾリジノン、Ｎ、Ｎ−ジメチルホ
ルムアミド、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、スルホラン
等の非プロトン性極性溶媒、メタノール、エタノ−ル、
プロパツール、ブタノールといったアルコール類、ある
いはエチレングリコール、ジエチレングリコール、トリ
エチレングリコール、テトラエチレングリコール、ポリ
エチレングリコールなどのグリコール類、あるいはそれ
らのモノメチルエーテル、モノエチルエーテル、モノプ
ロピルエーテル、モノブチルエーテル等があげられる。

これらの有機溶媒は使用する水溶液に対して最高１０重
量倍添加する。それ以上添加しても、特に原料の反応溶
媒に対する溶解度の改善はみられない。

また、本発明の方法においてニコチン酸またはそのエス
テルは水溶液中への溶解度が低く、反応の容積効率をあ
げるため溶解度を大幅に越えるニコチン酸またはそのエ
ステルを添加した場合、不溶のニコチン酸またはそのエ
ステルが陰極の反応活性低下の原因にもなる。そこでニ
コチン酸またはそのエステルの溶解度を上げるために電
解反応液中に第４級アンモニウム塩類を添加することは
好ましい方法である。

第４級アンモニウム塩は一般式（夏）で表されるもので
ある。

（式中、Ｒ１，Ｒｇ、Ｒｓ、　Ｒａは低級アルキル基、
Ｘは１）−）ルエンスルホン酸、硫酸、塩酸又は臭素酸
のいずれかの残基を示す）このような塩を使用する水溶液に対し、最高６０重量％
まで添加する。それ以上添加しても、特に原料の反応溶
媒に対する溶解度の改善はみられない。

ニコチン酸またはそのエステルの反応液中の濃度は通常
、１〜４０重量％の範囲である。１％以下では反応の容
積効率が悪く、４０％以上では十分溶解せず反応効率が
低下する。

原料の添加法としては、限定しないが、反応初期に一括
添加することが望ましい。

尚、本反応を隔膜にて陽、陰極室を分離した電解槽中で
実施する隔膜法の場合は、原料のニコチン酸あるいはそ
のエステル、及び第４級アンモニウム塩、水可溶性有機
溶媒等は陰極側のみに添加し、陽極側は特に限定される
ものではないが、通常＃極液と同じ水溶液（硫酸水溶液
あるいは緩衝液）のみを使用する。

隔膜としてはガラス隔膜、アスベスト、イオン交換膜な
どを使用する。

本発明の方法において、電解還元反応は１０〜８０°Ｃ
１好ましくは２０〜５０℃の温度範囲で実施する。

温度が１０°Ｃ未満では反応が遅り、８０℃を越えると
水及び添加有ｍ溶媒などが蒸発し、副反応が起こるなど
反応が複雑となる。

また、電極のうち特に陰極材料は、ニコチン酸又はその
エステルの側鎖カルボニル基の還元電位にニコチン酸で
は−１，５３Ｖ　ｖｓ　Ｈｇ／Ｈｇ５Ｏａ＞よりも卑な
水素過電圧を有する金属、具体的には亜鉛、鉛、カドミ
ウム、水銀が用いられ、またはそれらを含有する合金も
用いられる。

陰極材質としてニッケル、白金、鉄といった水素過電圧
の低いものを用いた場合は、カルボン酸の還元は進行し
ない。

また、対する陽極については隔膜法の場合には通常の！
極材料であればよく、特に限定されない。

反応の電流密度は通常１〜３０　Ａ　／ｄ　ｒｒｆであ
り、ＩＡ／ｄｎｆ以下では所定の電気量を通電するのに
時間がかかり容積効率が低下する。また、３０　Ａ　／
ｄ　ｒｒｒ以上では電流効率が低下する。

本反応は理論的には４電子還元であり４Ｆｒ１モル通電
した時点で反応は終結するはずであるが、実際には水の
電気分解による水素発生が副反応として起こるため、反
応を完結させるためには１０〜４０Ｆｒ１モルの電気量
を必要とする。

無隔膜法で行う場合の陽極材質としては、使用する反応
溶液の液性に対して安定な金属酸化物でその酸素過電圧
が、使用電流密度が０．Ｉ　Ａ／ｄポ〜１００　Ａ／ｄ
ｎｌにおいて、硫酸水銀電極基準で＋１．ＩＶ　（１５
重量％硫酸水溶液中、２５℃で測定、標準水素電極換算
で＋１．７Ｖ）以下である酸化物を使用し、また、その
酸化物は金属基材表面に被覆したものでもよい。

その場合の酸化物としては、ルテニウム、ロジウム、パ
ラジウム、オスミウム、イリジウム、白金、スズ、タン
タル及びコバルト等の酸化物、あるいはそれらの混合物
が挙げられる。

工業的には通常、金属チタンの基材表面に白金族金属を
主成分とする酸化物被覆層を有するＤＳＥ　（Ｄｉｗｅ
ｎｓｉｏｎａｌｌｙ　５ｔａｂｌｅ　Ｅｌｅｃｔｒｏｄ
ｅ）が望まし〔発明の効果及び作用〕従来の製法は高いコスト、煩雑な工程など大規模に工業
化するには問題があったが、本発明では比較的安価な原
料であるニコチン酸又はそのエステルを用いて電解還元
により簡便な方法で、目的物である３−ヒドロキシメチ
ルピリジンを得ることができる。

〔実施例〕

次に、実施例によって本発明を更に具体的に説明するが
、本発明はこれらに限定されるものではない。

なお、％は重量％を意味する。

実施例１両極室とも４０ｄの容量を有し、陽、陰極がガラス隔膜
により分離されたＨ型の電解セルを使用し、両極室にそ
れぞれ５％の硫酸水を１５ｇずつ仕込む。

さらに陰極室にはニコチン酸０．１５ｇ　（０，００１
２モル）を添加する。陰極には有効面積５．５　ｄの鉛
板、陽極には同面積の白金板を電極として用いた。電解
セルを３０℃に設置して０．４Ａの直流定電流電解を行
い、４　Ｆｒ１モル通電したところで反応を中止した。

電解終了後、陰極液を液体クロマトグラフで分析した結
果、ニコチン酸の転化率は７９．４％、３ヒドロキシメ
チルピリジンの収率は６０％であった。

実施例２実施例１と同様な電解セルを用い、陽、陰極室にそれぞ
れ５％の硫酸水を１５ｇずつ仕込む、さらに陰極室には
ニコチン酸メチル０．１６ｇ　（０，００１２モル）を
添加する。実施例１と同様の電極を用いて３０℃で０．
４Ａの直流定電流電解を行い、４　Ｆｒ１モル通電した
ところで反応を中止した。液体クロマトグラフによる分
析の結果、ニコチン酸メチルの転化率は８１％、３−ヒ
ドロキシメチルピリジンの収率は６２％であった。

実施例３実施例１と同様な電解セルを用い、陽、陰極室にそれぞ
れアセトニトリル：硫酸水（１：　１）の混合溶媒を１
５ｇずつ、さらに陰極にはニコチン酸０．１５ｇ　（０
，００１２モル）を添加する。実施例１と同様の電極を
用いて３０℃で０．４Ａの直流定電流電解を行い、４　
Ｆｒ１モル通電したところで反応を中止した。液体クロ
マトグラフによる分析の結果、ニコチン酸の転化率は８
０％、３−ヒドロキシメチルピリジンの収率は６２％で
あった。

実施例４実施例１と同様な電解セルを用い、陽、陰極室にそれぞ
れホウ酸−水酸化アンモニウム緩衝液（ｐＨ４）１５ｇ
ずつ、支持電解質として硫酸ナトリウム０．４５ｇずつ
仕込み、さらに陰極液にはニコチン酸０．１５ｇ　（０
，００１２モル）を添加する。実施例１と同様の電極を
用いて４０℃で０．４Ａの直流定電流電解を行い、６　
Ｆｒ１モル通電した。液体クロマトグラフによる分析の
結果、ニコチン酸の転化率は７５％、３−ヒドロキシメ
チルピリジンの収率は４３％であった。

実施例５実施例１と同様な電解セルを用い、陽、陰極室にそれぞ
れリン酸水素二ナトリウムー水酸化ナトリウム緩衝液（
ｐｌ（ｌｏ）　１５ｇずつ支持電解質として硫酸ナトリ
ウム０．４５　ｇずつ仕込み、さらに陰極液にはニコチ
ン酸０．１５ｇ　（０，００１２モル）を添加する。

実施例１と同様の電極を用いて３０℃で０．２Ａの直流
定電流電解を行い、１１Ｆｒ１モル通電した。液体クロ
マトグラフによる分析の結果、ニコチン酸の転化率は３
５％、３−ヒドロキシメチルピリジンの収率は１８％で
あった。

実施例６容置１００−の同筒型単一電解セルに５％硫酸水３０ｇ
とニコチン酸０．３０ｇ　（０，００２４モル）を仕込
んだ、陰極として有効面積５．５　ｃｄの鉛板、陽極と
して同面積の表面に酸化イリジウムをコーティングした
チタン板（酸素過電圧は＋〇、９５Ｖν３　ＨｇｚＳＯ
ａ）を用いた。２５°Ｃで０．３Ａの直流定電流電解を
行い、６　Ｆｒ１モル通電したところで反応を中止した
。

実施例１と同様の方法で液体クロマトグラフにて分析し
たところ、ニコチン酸の転化率は８５％、３−ヒドロキ
シメチルピリジンの収率は５５％であった。

比較例１実施例１と同様な電解セルを用い、陽、陰極室にそれぞ
れ５％水酸化ナトリウム水溶液１５ｇずつを仕込み、さ
らに陰極液にはニコチン酸０．１５　ｇ（０，００１２
モル）を添加する。実施例１と同様の電極を用いて３０
℃で０．３　Ａの直流定電流電解を行い、１８Ｆｒ１モ
ル通電した。液体クロマトグラフによる分析の結果、ニ
コチン酸の転化率及び３−ヒドロキシメチルピリジンの
収率は１％未満であった。

Claims

【特許請求の範囲】１）ニコチン酸又はニコチン酸のエステルを、水及び／
又は水可溶性有機溶媒の存在下で、水素過電圧の高い金
属材料を陰極に用いて電解還元することを特徴とする３
−ヒドロキシメチルピリジンの製造方法。２）陰極材料が亜鉛、鉛、カドミウム又は水銀である請
求項１記載の製造方法。３）ｐＨを１０以下に保持して反応を行う請求項１記載
の製造方法。