JPH04217667A - フルオロメチル置換ピペリジンカルボジチオエート類の製造法 - Google Patents

フルオロメチル置換ピペリジンカルボジチオエート類の製造法

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JPH04217667A
JPH04217667A JP3052584A JP5258491A JPH04217667A JP H04217667 A JPH04217667 A JP H04217667A JP 3052584 A JP3052584 A JP 3052584A JP 5258491 A JP5258491 A JP 5258491A JP H04217667 A JPH04217667 A JP H04217667A
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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】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は置換ジヒドロピリジンジ
カルボチオエート化合物の脱ハロゲン化水素化法に関す
る。
【0002】
【従来の技術】2,6−ビス(弗素化メチル)−ピリジ
ンジカルボキシレート類及び同ピリジンジカルボチオエ
ート類の製造法は米国特許第4,692,184号及び
同第4,618,679号明細書、並びに欧州特許第1
35,491号明細書に開示される。これらの化合物は
除草剤として有用である。
【0003】米国特許第4,785,129号明細書に
、化合物・4,4,4−トリフルオロ−3−オキソブタ
ンチオ酸メチル(本明細書において、時には、トリフル
オロアセト酢酸チオメチル又はTMTFAAと称される
)がそのようなピリジンジカルボチオエート類の製造に
おける出発物質として挙げられている。
【0004】本明細書において用いられる下記の用語は
下記の意味を有する:
【0005】ジチオピル:2−ジフルオロメチル−4−
(2−メチルプロピル)−6−トリフルオロメチル−3
,5−ジカルボチオ酸,S,S−ジメチルエステルDA
BCO:1,4−ジアザビシクロ−〔2,2,2〕−オ
クタン DBU:1,8−ジアザビシクロ−〔5,4,0〕−ウ
ンデセ−7−エン ETFAA:4,4,4−トリフルオロ−3−オキソ−
ブタン酸エチル TMTFAA:4,4,4−トリフルオロ−3−オキソ
−ブタンチオ酸メチル IVA:イソバレルアルデヒド、即ち3−メチル−ブタ
ナール NMR:核磁気共鳴 GLC:気液クロマトグラフィー 検定、%:所望生成化合物の重量% 収率、%:100×所望生成物のモル数/最初の出発物
質・IVAのモル
【0006】注:本明細書においてプロセスパラメータ
ーを変更することの影響を議論するときに収率が示され
る場合、変更すると明示されないプロセスの変数は総て
一定に保持されているものとする。
【0007】反応式Iに概説されるように、2−ジフル
オロメチル−4−(2−メチルプロピル)−6−トリフ
ルオロメチル−3,5−ピリジンジカルボチオ酸ジメチ
ルの製造は4,4,4−トリフルオロ−3−オキソ−ブ
タン酸エチル(トリフルオロアセト酢酸エチル、即ちE
TFAA)とイソバレルアルデヒドとの、置換ジヒドロ
キシピランを形成するハンチ(Hantzsch)型の
、塩基触媒による分子間環化反応及びこれに続くアンモ
ノリシスによって達成される。得られるジヒドロキシピ
ペリジンの脱水反応で1,4−及び3,4−ジヒドロピ
リジン異性体の混合物が得られる。このジヒドロピリジ
ンをDBU又は2,6−ルチジンのような有機塩基を用
いて脱弗化水素化すると、ピリジンジエチルエステルが
良好な収率(全体で80%)で得られる。
【0008】このジエステルを鹸化し、得られる二酸を
二酸クロライドに転化し、続いてチオエステル化すると
、好ましい除草剤のピリジンジカルボチオエートである
ジチオピルが生成する。
【0009】従来の技術に開示される反応条件により、
かつその開示溶剤と試薬を用いて実施される上記7工程
法で達成されるジチオピルの収率は出発IVAに基づい
て60%の範囲である。
【0010】反応式Iの方法との類似性から、ETFA
AではなくTMTFAAを出発物質として用いれば、従
来法が教示するプロセス条件と同一又は類似のプロセス
条件を使用しても7反応工程ではなく4反応工程で所望
とされるピリジンジカルボチオエートを直接与える方法
を開発することができると推理するかもしれない。しか
し、実際には、反応式IIの総反応シークエンスを用い
、かつ反応式Iの最初の4工程で用いられる溶剤と試薬
を用いて中間体としてのピランを経由して反応を行って
も、出発TMTFAAに基づいて低収率の所望ピリジン
ジカルボチオエートしか得られない。これは後記の比較
例に示される。
【化1】
【化2】
【化3】
【0011】 比較例 TMTFAA(2当量)とイソバレルアルデヒド(1当
量)とをトルエン中、触媒ピペリジンの存在下で反応さ
せると発熱が観察された。25℃で12時間の攪拌後、
19F  NMRはピラン類の存在を示した。
【0012】ピラン形成反応が実質的に完結したとき(
約12時間後)、そのトルエン溶液にNH3 をそれが
飽和に達するまで吹き込み、泡立てた。得られた溶液を
室温で一夜攪拌した後、19F  NMRスペクトルは
ジヒドロキシピペリジンのシス異性体とトランス異性体
の存在を示した。
【0013】ジヒドロキシピペリジンのトルエン溶液を
米国特許第3,692,184号明細書に記載される通
り低温度で脱水剤としての濃H2 SO4 で処理して
ジヒドロピリジン異性体の混合物を形成した。この反応
混合物を更に2時間攪拌し、次いで氷上に注いだ。乾燥
後、そのトルエン溶液を還流下でトリブチルアミンで処
理してジヒドロピリジンを脱弗化水素化すると、所望生
成物のジチオピルが得られた。この所望生成物の存在を
分析で確認したが、その収率は非常に低かった(20重
量%未満)。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】従って、上記4工程法
によるピリジンジカルボチオエートの収率を向上させ、
かつその効率的、経済的製造法の開発が望まれる。
【0015】
【課題を解決するための手段】上記比較例におけるよう
に、本発明の方法を以下において特定のピリジンジカル
ボチオエート化合物の製造を参照して詳細に説明する。
【0016】所望とされるピリジンジカルボチオエート
生成物の収率を改良するために、次の本発明の方法は一
般に反応式IIと同じ反応工程を用いるが、工程間の溶
剤の変化を最小限に抑え、かつ出発物質として当面する
チオエステル化合物と色々な工程における生成物とに更
によく適合した試薬を使用するものである。更に、本発
明の方法では場合によっては回収する必要がない試薬の
使用でプロセス効率と経済性が改善される。
【0017】TMTFAAから所望とされるピリジンジ
カルボチオエート生成物を製造する前記で概説した方法
は中間体化合物を単離せずに1つの反応容器で実施する
ことができる3つの操作より成る。これら3つの操作と
はピペリジンの形成、脱水及び脱弗化水素化であるが、
それらの各々について以下において詳細に説明する。
【0018】ピペリジンの形成本発明の方法における最
初の操作はハンチ型環化反応より成る。この反応は低級
アルキルニトリルである溶剤中で行うのが好ましい。ア
セトニトリル及びブチロニトリルが特に好ましい。反応
式Iの工程1と2を結合して反応式IIの工程1とした
この反応においては、2分子のTMTFAA、1分子の
IVA(イソバレルアルデヒド)及び1分子のアンモニ
アが結合して中間体のジヒドロキシピペリジンを与える
。 この反応工程におけるアンモニア(NH3 )源は無水
のアンモニアか、又はアンモニアを容易に生成するアン
モニウム塩(水酸化アンモニウムを含む)であることが
できる。水酸化アンモニウムは、その使用がこの方法に
水の添加を随伴し、かくして添加された水は続いて行わ
れる脱水工程に先き立って除去する必要があるので、他
のアンモニウム塩よりは望ましくない。
【0019】NH3 を用いる場合、それは所望によっ
ては全TMTFAAの少量部分に添加してTMTFAA
のアンモニウム塩を形成し、この塩をTMTFAAの残
り及びIVAに添加するようにしてもよい。TMTFA
Aのこのアンモニウム塩は、いずれにしても、ここに記
載されるプロセスで形成されると考えられるが、この方
法はこのプロセスの試薬を取り扱う際にある特定の利点
をもたらし得るものである。この塩は下記の式を有し、
単離してもよい。
【化4】
【0020】この反応においてIVAが一般に制限試薬
であるが、これに対して従来法ではトリフルオロアセト
アセテートエステルが一般に制限試薬である。コスト対
収率の点からこの操作を実施する最も好ましい方法は試
薬を各々実質的に化学量論的量で使用する方法である。 本発明の方法の特に好ましい1つの態様においては、T
MTFAAの所望とされる量と共にアセトニトリル又は
ブチロニトリルを重量で試薬の全重量に等しい量で反応
容器に加える。次に、アンモニアガス(NH3 )を2
0℃未満の温度で液面下に加える。次に、反応混合物の
温度を20℃未満に保ちながら所望とされる量のイソバ
レルアルデヒドを滴下、添加する。反応混合物を25℃
まで加温し、次いで65℃で4時間加熱する。上記の反
応シークエンスの完結後、脱水反応に備えて揮発物を真
空下、50〜60℃及び1.33キロパスカル(10ト
ル)で除去する。今ここに述べたこの第一の操作におい
て、試薬の添加順序、温度及び触媒は従来法のそれらと
は異なることに留意されたい。具体的に述べると、TM
TFAAは、イソバレルアルデヒドの添加前か、又は約
30℃以下、好ましくは約20℃以下の温度におけるT
MTFAAとIVAとのピラン形成反応前にイソバレル
アルデヒドの存在下でかつ従来法の教示による触媒とし
てのピペリジンの添加なしのいずれかにおいてアンモニ
アで処理されるのである。
【0021】この工程におけるプロセスパラメーターの
幾つかのものの総合収率に及ぼす影響を次の表に示す。 これらの実験の総てにおいて、使用溶剤はアセトニトリ
ルであり、そしてアンモニアの添加は20℃未満の温度
で行った。
【表1】       TMTFAA             
                         
温度    時間    収率実験  対IVA 比 
     アンモニアの添加法           
 (℃)  (hr)    (%)1    3/1
      NH3 をTMTFAAに添加、    
  50      5       71     
             続いてIVAを添加2  
  2/1      NH3 をTMTFAAに添加
、      50      5       64
                  続いてIVAを
添加3    3/1      酢酸アンモニウムを
TMTFAA    60      3      
 67                  に添加、
続いてIVAを添加4    2/1      NH
3 をTMTFAAとIVA      65    
  4       64             
     との混合物に添加5    2/1.2  
NH3 をTMTFAAとIVA      65  
    4       60           
       との混合物に添加6    2/1  
    NH3 をTMTFAAに添加して    5
0      4.5     62        
          塩を形成;塩をTMTFAAと 
                 IVAとの混合物
に添加
【0022】 脱水 本発明の方法の第二の操作は反応式IIの工程2に対応
し、これには本発明方法の第一工程で生成したジヒドロ
キシピペリジンの脱水が伴われる。この工程においては
、2分子のH2 Oがピペリジンから取り除かれてジヒ
ドロピリジン異性体の混合物を与える。実際には、この
脱水反応は工程1からの粗ジヒドロキシピペリジン残分
をそのままか又は溶液にして脱水剤で処理することによ
って達成される。混ぜ物を加えないピペリジン生成物(
即ち、溶剤の不存在下)に対して無水HCl又は濃HC
l水溶液を用いて脱水反応を行うのが好ましい。本発明
方法の1つの特に好ましい態様では、第一工程からの粗
ジヒドロキシピペリジン残分を32%HCl水溶液と第
一工程で使用されたIVAのモル当たり約5〜約15モ
ルのHClの比率で混合し、そして80℃に1〜2時間
加熱する。この混合物を40℃に冷却し、そして最初に
仕込んだアセトニトリルに重量で等しい量のトルエンを
加える。トルエン/HCl混合物を30分間攪拌した後
その攪拌を止め、そして形成した2相を分離する。下層
の水性酸層を除去する。そのトルエン溶液に十分な量の
水性塩基を加えて8〜10の範囲の安定なpHを得る。 脱水反応温度、HCl濃度、脱水反応時間及びHClの
第一工程で使用したIVAに対するモル比の生成物の収
率に及ぼす影響を示す追加の実験を下記の表に示す。こ
の表の実験は総てこの工程において有機溶剤を使用せず
に行ったものである。
【表2】         温  度    HCl濃度    
反応時間    モル比      最終生成物の実 
 験  (℃)      (%)         
(hr)     (HCl/IVA)   収率(%
)    1      70          3
5            3          1
0            62   2      
60        * Anhy         
 3          15           
 52   3      70          
20            5          
10            48   4     
 50          35          
  4          10          
  17   5      60         
 35            3         
 10            62   6    
  70          32         
   3           5         
   46   7      70        
  32            2        
  10            52   8   
   65          32        
    4          10        
    64   9      80       
   32            2       
   10            62 * Anh
yは“無水”を意味する。
【0023】この脱水工程の、溶剤を使用する1つの別
の態様において、溶剤と脱水剤との好ましい組み合せは
酢酸とPCl3 とのそれである。
【0024】全く予想外のことであったが、本発明にお
いてこの新規な脱水法を、HClを用いて混ぜ物を加え
ていない出発物質を処理すべく採用するか、又はPCl
3 を溶剤としての酢酸と共に使用するときは新規な化
合物が実質的な量で生成することが見い出された。この
新規な化合物は3,5−ピリジンジカルボチオ酸、2−
クロロ−1,2,3,4−テトラヒドロ−4−(2−メ
チルプロピル)−2,6−ビス(トリフルオロメチル)
−,S,S−ジメチルエステルで、そのMpは154〜
155℃である。
【0025】脱水剤としてHClを用いるジヒドロキシ
ピペリジンチオエステルの上記の脱水はまた反応式Iの
オキシエステルのような対応するオキシエステル類の脱
水にも当てはまる。これらオキシエステルについて脱水
剤としてHClを使用すると、従来法の教示によるオキ
シエステルの硫酸脱水法に比較してかなりの操作上の利
点がもたらされる。
【0026】 脱弗化水素化 本発明によれば、最終ピリジンジカルボチオエート生成
物をもたらす前工程で製造されたジヒドロピリジンの脱
弗化水素化工程である反応式IIの方法の最終工程はD
ABCOによる処理によって達成される。このDABC
O処理は有機塩基としてDBU又は2,6−ルチジンを
用いる従来法の脱弗化水素化工程とはっきり違う処理で
ある。
【0027】本発明方法のこの工程において、DABC
Oは化学量論的量で使用してもよいし、あるいは触媒量
で使用してもよい。DABCOは二官能性塩基であるの
で、化学量論的DABCO法では、出発IVAのモル当
たり少なくとも1/2モルのDABCOが用いられる。 約1モルのDABCOを用いるのが好ましい。他方、触
媒的DABCO法では、ジヒドロピリジンの理論モル当
たり(即ち、元のIVAのモル当たり)約0.01〜0
.50モル、好ましくは約0.05〜約0.20モルの
ような実質的により少量のDABCOが実質的に完全な
脱弗化水素化を達成するのに十分な量の別の追加塩基と
共に用いられる。DABCOが触媒として用いられるこ
の方法において使用される追加塩基はK2 CO3 、
Na2 CO3 、トリエチルアミン及びトリブチルア
ミンより成る群から選択される塩基である。このように
触媒量のDABCOを使用すると、この方法に実質的な
経済的利益がもたらされる。
【0028】いずれの脱弗化水素化法を用いるにしても
、このプロセスに若干の水を存在させてこのプロセスで
形成されるだろう塩(例えば、DABCOの、及び/又
は使用されれば追加塩基の弗化水素塩のような塩)の溶
剤として作用させるようにするのが望ましい。
【0029】触媒量か化学量論的量のいずれかでDAB
COを使用すると、新規な化合物・3,5−ピリジンジ
カルボチオ酸、2−クロロ−1,2,3,4−テトラヒ
ドロ−4−(2−メチルプロピル)−2,6−ビス(ト
リフルオロメチル)−,S,S−ジメチルエステルがそ
の分子からHClとHFとを失ってジチオピルに脱ハロ
ゲン化水素化される。
【0030】いずれの特定脱弗化水素化法を用いるにし
ても、このプロセスの工程は不活性な非プロトン溶剤の
存在下で行うのが望ましい。そのような溶剤に、限定さ
れる訳けではないが、ベンゼン、トルエン、キシレン、
シクロヘキサン、モノクロロベンゼン、ブチロニトリル
及び同様の溶剤がある。更に、このプロセスの工程で用
いられる温度は特に重要ではないが、50〜120℃、
好ましくは60〜80℃の範囲の温度を採用するのが好
ましい。
【0031】触媒DABCO脱弗化水素化法を用いる特
に好ましい態様においては、工程2からのトルエン溶液
は酸化副生成物の形成を最少限に抑えるために窒素で激
しくスパージされる。ジヒドロピリジンの理論モル当た
り(即ち、モル/元のIVAのモル当たり)0.6〜1
.0モルのK2 CO3 を含有するK2 CO3 の
40%水溶液を窒素で同様に脱泡する。この2つの溶液
を合わせ、そして触媒量(元の仕込みIVAのモル数基
準で5〜20モル%)のDABCOを固形分として加え
る。得られる血液の赤色を持つ溶液を約60〜100℃
の温度で約4時間加熱し、冷却し、そしてその水性層を
除去する。そのトルエン層を真空下でストリッピングす
ると、仕込みIVAの初期量に基づいて65〜70%の
総合収率及び80〜85%の範囲の検定wt%で粗ピリ
ジンジカルボチオエートが得られる。
【0032】化学量論的DABCO脱弗化水素化法を用
い、工程2からのトルエン溶液を窒素で激しくスパージ
して酸化副生成物を最少限に抑える。ジヒドロピリジン
の理論モル(即ち1モル/元のモルIVA)当り0.5
0モルより大、好ましくは約1モルより大の比率で、好
ましくは飽和又は飽和近くにある水性溶液中のDABC
Oを窒素で同様にスパージし、そしてこれら両溶液を合
わせる。得られる血液の赤色をした溶液を70℃に約2
時間加熱し、冷却し、そしてその水性層を排液する。そ
のトルエン層を1N  HCl  2部分で洗浄して残
留DABCOを除去し、次いで真空下でストリッピング
すると、粗ピリジンジカルボチオエートが仕込みTMT
FAAの初期量に基づいて65〜70%の総合収率で、
及び80〜85%の範囲の検定wt%で得られる。
【0033】下記の実施例1及び2は本発明の方法を用
いて前記比較例に示した同じ特定のピリジンジカルボチ
オエート化合物であるジチオピルを製造する例を説明す
るものである。
【0034】 実施例1 次の実施例1は脱弗化水素化工程で触媒量のDABCO
を、また脱水工程で濃HClを使用する場合を説明する
ものである。
【0035】反応フラスコにTMTFAA(0.025
モル、5g)及びアセトニトリル15gを入れ、そして
10℃に冷却した。温度を20℃未満に維持しながらア
セトニトリル/TMTFAA溶液の液面下にアンモニア
(0.43g、0.025モル)をスパージした。アン
モニアの添加に続いてそのフラスコに温度を20℃未満
に維持し続けながらTMTFAA(0.025モル、5
g)とIVA(0.025モル、2.19g)との混合
物を滴下、添加した。この添加後、反応混合物を20℃
以下で30分間攪拌し、次いで65℃に4時間加熱した
。反応が完結したとき、反応器の圧力をゆっくり1.3
3キロパスカル(10トル)まで下げてアセトニトリル
溶剤を除去し、そして溶剤が完全に除去されたとき反応
器の圧力を窒素で大気圧まで挙げた。この工程1のスト
リッピング済み生成物に32%HCl(29g、0.2
5モル)を加え、その混合物を80℃に2時間加熱した
。この反応器にトルエン(15g)を加え、反応混合物
を30℃に冷却し、そして1時間相分離させた。下層の
水性層の除去に続いて、そのトルエン溶液のpHを30
%K2 CO3 で8〜9の範囲内に調整した。その反
応器に30%K2 CO3 (11.36g、0.02
5モル)及びDABCO(0.14g、0.0013モ
ル)を加え、次いで4時間加熱、還流(85℃)させた
。反応が完結したとき、内容物を30℃に冷却し、そし
て相分離させた。下層の水性層の除去に続いて、そのト
ルエン溶剤を真空下で除去すると粗生成物が7.73g
得られ、所望とされる化合物の検定パーセントは79%
であった。このピリジンカルボジチオエートの総合プロ
セス収率は61%であった。
【0036】この工程で使用される溶剤の効果を次表に
示す。表中の各実験において、温度は85℃に保たれ、
時間は4時間であり、DABCOの触媒量はIVAの初
期モル量に対して6%であり、そしてK2 CO3 対
IVA初期量のモル比は1.0であった。
【表3】
【0037】 実施例2 次の実施例2は脱弗化水素化について化学量論量のDA
BCOの使用を、脱水についてPOCl3 の使用を示
すものである。
【0038】TMTFAA(0.025モル、5g)及
びアセトニトリル15gをフラスコに入れ、10℃に冷
却した。その溶液の液面下に温度を20℃未満に維持し
ながらアンモニア(0.43g、0.025モル)をス
パージした。このNH3 の添加に続いてそのアセトニ
トリル溶液に温度を再び20℃未満に維持しながらTM
TFAA(0.025モル)とIVA(0.025モル
、2.19g)との混合物を滴下、添加した。この混合
物を25℃以下で30分間攪拌し、次いで65℃に4時
間加熱して反応を完結させた。反応器圧力を1.33キ
ロパスカル(10トル)にゆっくり下げ、そして65℃
の温度を維持させることによってアセトニトリル溶剤を
除去した。反応器をN2 ブランケット下で大気圧に戻
し、そしてトルエンを15g、続いてPOCl3 (0
.03モル)を加えた。この反応フラスコを70℃に加
熱、昇温し、1時間保持し、次いで30℃以下の温度に
冷却した。温度を30℃に維持しながら水をトルエン仕
込み物(15g)に重量で等しい量でゆっくり加えた。 その水層を分離、除去し、次いでトルエン溶液のpHを
20%NaOHで8〜9の範囲内に調整し、その後水性
層を除去した。DABCO(0.025モル、2.8g
)と水2.8gを合わせ、窒素でスパージし、これを窒
素でスパージされた上記トルエン溶液に加えた。この混
合物を70℃に2時間加熱し、次いで25〜30℃に冷
却し、そしてその水性層を除去した。その有機層を1N
  HCl(20g)の2部分で洗浄し、分離し、そし
てMgSO4 上で乾燥した。トルエンを真空下で除去
すると、ジチオピルが粗生成物として得られた。この実
施例でのジチオピルの総合収率は66%であった。
【0039】特定のピリジンジカルボチオエート生成物
に関して本発明の方法を具体的に説明したが、この方法
は他のピリジン化合物の製造にも等しく適用可能である
。アルデヒド出発原料として何を選択するかによって勿
論最終ピリジン生成物の4位における置換基が決まる。 同様に、メチルチオエステル以外の低級アルキルトリフ
ルオロアセトアセテートチオエステルも等しく十分に使
用できることは明白である。従って、本発明の範囲は前
記特許請求の範囲に従ってのみ限定されるべきものであ
る。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  出発化合物としての3,5−ピリジン
    ジカルボチオ酸、2−クロロ−1,2,3,4−テトラ
    ヒドロ−4−(2−メチルプロピル)−2,6−ビス(
    トリフルオロメチル)−,S,S−ジメチルエステルを
    1,4−ジアザビシクロ−〔2,2,2〕−オクタンと
    、所望によって全塩基存在量が該出発化合物のモル当た
    り少なくとも約2塩基当量であるK2 CO3 、Na
    2 CO3 、トリブチルアミン及びトリエチルアミン
    から選ばれる追加塩基の存在下で接触させることによる
    該出発化合物の脱ハロゲン化水素により、3,5−ピリ
    ジンジカルボチオ酸、2−ジフルオロメチル−4−(2
    −メチルプロピル)−6−トリフルオロメチル−,S,
    S−ジメチルエステルを形成する方法。
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