JPH0641437B2 - マロン酸誘導体の製造方法 - Google Patents

マロン酸誘導体の製造方法

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JPH0641437B2
JPH0641437B2 JP61015201A JP1520186A JPH0641437B2 JP H0641437 B2 JPH0641437 B2 JP H0641437B2 JP 61015201 A JP61015201 A JP 61015201A JP 1520186 A JP1520186 A JP 1520186A JP H0641437 B2 JPH0641437 B2 JP H0641437B2
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  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明はマロン酸誘導体、具体的にはマロン酸ジエステ
ル又はマロン酸モノニトリルエステルからこれらのジア
ルキル置換体等を収率良く、かつ品質的にも良好に製造
する方法に関するものである。
[従来の技術] マロン酸エステル及びマロン酸モノニトリルエステルの
水素をアルキル基、アルキニル基等で置換した化合物
(以下、単にマロン酸誘導体という)は医薬等の中間原
料として非常に有用な化合物である。
従来より該マロン酸誘導体を得る方法としては、マロン
酸エステル、マロン酸モノニトリルエステル(以下、こ
れらを総称して単にマロン酸エステルという)とハロゲ
ン化アルキル等のハロゲン化合物を反応させる方法が公
知であるが、マロン酸エステルは水に対して極めて不安
定であるためにかかる反応は非水系で行わなければなら
ない。
例えば、「医薬品合成化学」(津田、吉田著)の上巻第
22頁にはジエチルマロン酸エステルの製造例(実験例
1)が記載されているが、該例の反応では無水エタノー
ル中に金属ナトリウムを溶解し、これに原料を仕込むと
いう方法が採用されている。
[発明が解決しようとする問題点] しかしながら、上記方法においては金属ナトリウム又は
ナトリウムエチラートなどの高価で危険な化合物を使用
せねばならず、経済性・作業性が非常に悪い上、収率も
たかだか85%程度(対マロン酸エステル)に過ぎな
い。
経済性・作業性のために、金属アルカリ、アルカリ金属
アルコラートの代わりにこれらの水酸化物、炭酸塩等を
使用することは容易に考えられるが、かかる手段では反
応途中で生じる水によって、前述した様にマロン酸エス
テルが不安定となって、収率の低下、品質の低下を免れ
ず、その上特に高温(35℃以上)ではその傾向が著し
いために、通常は室温以下での反応を余儀なくされ、か
かる制約は反応効率の低下という問題を新たに提起す
る。
[問題点を解決するための手段] しかるに本発明者は上記の如き問題のないマロン酸誘導
体の製造方法について種々検討した結果、上記反応にお
いて触媒として、アルカリ金属水酸化物と相間移動触媒
(以下PTCと略記する)を併用し、かつ水を除去しな
がら行う場合、経済性・作業性の点は勿論、全く意外に
も収率も90%以上と非水系に比較しても更に向上する
こと、又アルカリ金属水酸化物の代わりにその炭酸塩、
アルカリ土類金属水酸化物又はその炭酸塩でも同様に良
好な結果を期待できるという新規な事実を見出し、本発
明を完成するに到った。
即ち本発明は 一般式 (式中R1は水素、アルキル基、アルケニル基、アルキ
ニル基、アリール基を示し、R2はアルキル基、R3は−
COOR2又は−CNを示す)で表わされるマロン酸エ
ステル(I)及び 一般式 R4X (式中R4はアルキル基、アルキニル基、アラルキル基
を示し、Xはハロゲンを示す) で表わされるハロゲン化合物(II)を反応させて 一般式 (式中R2〜R4は前記と同じ、R5はR1が水素の時はR
4と同一であり、R1が水素以外の時はR1と同一であ
る) で表わされるマロン酸誘導体(III)を製造するに当り、
該反応を (1)PTC(相間移動触媒) 及び (2)アルカリ金属水酸化物、アルカリ金属炭酸塩、アル
カリ土類金属水酸化物、アルカリ土類金属炭酸塩より選
ばれる少くとも一種 の存在下に水を除去しながら行うことを特徴とするもの
である。
本発明では、前述した様に特定の触媒を併用してかつ水
を除去しながら反応を行う点に特徴を有するものではあ
るが、最も汎用でかつ優れた効果を示すアルカリ金属水
酸化物を用いる場合においては反応中絶えず水が生成す
る、即ち非水系と言う程、完全には水が除去できないに
もかかわらず、マロン酸エステルにはほとんど影響がな
いばかりか、収率も格段に向上するという点は極めて意
外な事実である。
以下本発明の製造方法を順次説明する。
まず、原料として用いられるマロン酸エステル(I)と
は、一般式 で示される化合物であり、式中R1は水素、アルキル
基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基を示し、
2はアルキル基、R3は−COOR2又は−CNを表わ
す。つまりR3が−COOR2の時、(I)はモノ置換又は
無置換のマロン酸ジエステルであり、R3が−CNの
時、(I)はモノ置換又は無置換のマロン酸モノニトリル
エステル、別名シアノ酢酸エステルである。R1、R2
おけるアルキル基の炭素数は特に限定されないが、通常
1〜20、好ましくは2〜10であり、R1におけるア
ルケニル基としては代表的にアリル基、メタリル基が、
アリール基としてはフェニル基あるいはこれらの各種置
換体が挙げられる。
マロン酸エステル(I)と反応させるハロゲン化合物(II)
とは、一般式 R4X で示される化合物であり、式中R4はアルキル基、アル
キニル基、アラルキル基を示し、Xはハロゲンを示す。
アルキル基の炭素数は通常1〜20であり、アルケニル
基は前記と同様、アラルキル基としては代表的にベンジ
ル基であり、これは各種置換体であっても良い。ハロゲ
ンとしては臭素、塩素が用いられる。該化合物の具体的
な例としてはメチルハライド、エチルハライド、n−ま
たはイソプロピルハライド、n−またはt−ブチルハラ
イド、アリルハライド、メタリルハライド、ベンジルハ
ライド等である。ハロゲン化合物(II)のマロン酸エス
テルに対する仕込量は通常等モル以上、好ましくは1.
5〜10倍モル、より好ましくは3〜10倍モルであ
る。
本発明においては、以上のマロン酸エステル(I)とハロ
ゲン化合物(II)を反応させる際に (1)PTC 及び (2)アルカリ金属水酸化物、アルカリ金属炭酸塩、アル
カリ土類金属水酸化物、アルカリ土類金属炭酸塩より選
ばれる少くとも一種(以下、アルカリ金属水酸化物類と
して総称することがある) を共存させて行う。
(1)のPTCとして最も代表的には四級アンモニウム塩
であり、例えばベンジルトリメチルアンモニウムクロラ
イド(またはブロマイド)、ベンジルトリエチルアンモ
ニウムクロライド(またはブロマイド)、テトラメチル
アンモニウムクロライド(またはブロマイド)、テトラ
エチルアンモニウムクロライド(またはブロマイド)、
テトラプロピルアンモニウムクロライド(またはブロマ
イド)、テトラブチルアンモニウムクロライド(または
ブロマイド)、ドデシルトリメチルアンモニウムクロラ
イド(またはブロマイド)、ドデシルトリエチルアンモ
ニウムクロライド(またはブロマイド)、セチルトリメ
チルアンモニウムクロライド(またはブロマイド)、セ
チルトリエチルアンモニウムクロライド(またはブロマ
イド)等が挙げられる。
(2)のアルカリ金属水酸化物としては水酸化ナトリウ
ム、水酸化カリウムが、アルカリ金属炭酸塩としては炭
酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸カリウム、炭
酸水素カリウムが、アルカリ土類金属水酸化物としては
水酸化カルシウム、水酸化マグネシウムが、更にアルカ
リ土類金属炭酸塩としては炭酸カルシウム、炭酸マグネ
シウムが任意に使用できるが、工業的な入手のしやすさ
等の面でアルカリ金属水酸化物が最も実用的である。尚
これらは少量の水に溶解して用いても何等差支えない。
(1)PTCの使用量は通常マロン酸エステル(I)に対し
て、0.01〜1(モル比)、より好ましくは0.05〜0.4
である。又(2)アルカリ金属水酸化物類の使用量はマロ
ン酸エステル(I)に対して1〜3(モル比)、より好ま
しくは1〜2.4である。勿論これらの使用量は、かか
る範囲に限定されるものではない。
かくして本発明においては、触媒として上記化合物
(1)、(2)を併用すると共に水を除去しながら反応を行う
ことが最大の特徴である。水の除去方法としては通常公
知の手段、例えば還流脱水(共沸脱水)、脱水剤(例え
ば商品名ドライヤライト)を使用する等の手段が任意に
採用できるが、効率性などの面から還流脱水が最も実用
的である。かかる脱水操作を行わなければ、たとえ上記
触媒(1)、(2)を併用しても収率の低下、品質の低下を免
れない。
原料のマロン酸エステル(I)、ハロゲン化合物(II)及び
PTC(1)、アルカリ金属水酸化物類(2)はこれらを一括
仕込み、連続仕込み、分割仕込みなどの任意の方法で、
又任意の順序で仕込むことが可能であるが、通常操作
性、反応効率などの面から、ハロゲン化合物(II)、PT
C(1)、アルカリ金属水酸化類(2)を予め仕込んでおき、
還流等の脱水操作を行いながら、この系にマロン酸エス
テル(I)を連続的に仕込む方法が最も好ましい。溶媒は
必ずしも必要ではないが、トルエン、ベンゼン、キシレ
ン、1,2−ジクロロエタン、シクロヘキサン等を加え
ることにより、水の留出温度を適当に調節することもで
きる。反応温度は還流操作等の条件によっても異なる
が、水の除去効率、PTCの分解防止等を考慮して通常
30〜120℃、より好ましくは40〜110℃で行う
のが適当である。該反応は常圧下で行えば良いが、原料
の沸点等を適宜考慮して加圧系、減圧系のいずれでも実
施可能である。反応が進行するにつれて水又は水と溶媒
が留出するので、水が再び系中へ戻らないように注意し
ながら、水が留出しなくなるまで反応を続ける。留出溶
媒は必要ならば酸化カルシウム、硫酸カルシウム、塩化
カルシウム、硫酸ナトリウム等の脱水剤を通過させて水
を除いた後、再び系中に戻して再使用することができ
る。
反応終了後は、公知の方法により溶媒、未反応の原料を
除去して目的とするマロン酸誘導体を得る。必要ならば
蒸留等によって更に精製処理を施しても良い。又後処理
に用いた水洗液からはこれを濃縮することにより、90
%以上の割合でPTCを回収することができるので、本
発明はかかる点においても非常に経済的である。
[作用] 本発明の方法を採用することにより、工業的に極めて有
利な手段で、かつ品質の優れたマロン酸誘導体(III)、
即ち一般式 (式中R2〜R4は前記と同じ、R5はR1が水素の時はR
4と同一であり、R1が水素以外の時はR1と同一であ
る)で示される化合物が90%以上という高い収率で得
られるものである。
[実施例] 以下、実施例を挙げて本発明の方法を更に具体的に説明
する。
実施例1 2,2−ジ−n−プロピルマロン酸ジエチルの製造 コンデンサー、ディーンスターク及び攪拌機を備えた2
反応器にテトラブチルアンモニウムブロマイド(以下
TBABと略す)64.4g、プロピルブロマイド492
g、トルエン800ml、水酸化ナトリウム88gを仕込
み、攪拌・加温(90〜105℃)して、ディーンスタ
ークを通して還流を行った。
次に還流を続けながら、該系中へマロン酸ジエチル16
0gを3時間かけて仕込んだ。反応が進行するにつれて
ディーンスタークに水が溜まるので反応液中へ戻らない
ように適宜水抜きを行った。
マロン酸ジエチルの仕込み終了後、水が留出しなくなる
まで、反応を続けた(所要時間約1.5時間)。
反応終了後、反応液を室温まで冷却し、水280mlを加
えて不溶物を溶解させると、液は3層に分離した。下層
は分液し、上層・中間層をまとめて100mlの水で洗浄
し、この液の上層を更に50mlの水で2回洗浄して減圧
下にトルエンを留去し、缶残として微黄色液体254g
を得た。
該液体をガスクロマトグラフィーにより分析したとこ
ろ、88重量%の2,2−ジ−n−プロピルマロン酸ジエ
チルを含有していた。
マロン酸ジエチルに対する収率 92% 又別途洗浄に使用した水をまとめて濃縮することによ
り、テトラブチルアンモニウムブロマイドを91%回収
することができ、これは再使用に供された。
対照例 実施例1において、脱水操作を省略した以外は同様に反
応を行ったところ、収率は72%に過ぎなかった。
実施例2 実施例1において、トルエンを使用せずにプロピルブロ
マイドを1,230g用いて同様の反応を行った。
その後反応液を室温まで冷却し、水280mlを加えて分
液させた。上層を70mlの水で洗浄して濃縮したとこ
ろ、微黄色液体256gを得た。これを5℃まで冷却す
ると白色結晶が析出し、これを過除去して251gの
液を得た。
該液には実施例1と同一の目的物が91.9重量%含まれて
いた。
収率 95% 又該液を減圧蒸留して70℃/1Torr〜69.5℃/0.7Tor
rの主留分を得たところ、純度99%以上の目的物が2
27g得られた。
製品収率 92% 実施例3 2,2−ジエチルマロン酸ジエチルの製造 実施例1に使用した反応装置と同一のものを用いて、ベ
ンジルトリブチルアンモニウムクロライド15.7g、エチ
ルブロマイド109g、水酸化ナトリウム22g、ベン
ゼン200mlを仕込み、同様に還流操作を行いながらマ
ロン酸ジエチル40.0gを2時間かけて仕込み、仕込み
後、更に3時間還流下の反応を行った。
反応終了後、実施例1に準じて後処理を行い、目的物を
得た。マロン酸ジエチルに対する収率は98%であっ
た。
更に減圧蒸留によって、純度99%以上の目的物(10
3℃/10Torr〜99℃/8Torr)51.4gを得た。
製品収率 95%。
実施例4 2,2−ジアリルマロン酸ジエチルの製造 実施例3においてベンジルトリブチルアンモニウムクロ
ライドをベンジルトリエチルアンモニウムクロライド1
7.1gに、エチルブロマイドをアリルクロライド96gに
代えた以外は同例に準じて反応を行ったところ、マロン
酸ジエチルに対して92%の収率で目的物が得られた。
又製品(120℃/9Torr〜115℃/6.5Torr,純度
97%)収率は90%であった。
実施例5 2−エチル−2−フェニルマロン酸ジエチルの製造 実施例1に使用した反応装置と同一のものを用いて、T
BAB9.7g、エチルブロマイド50g、水酸化カリウム
10g、ベンゼン120mlを仕込み、同様に還流操作を
行いながら、フェニルマロン酸ジエチル35.4gを2時間
かけて仕込み、仕込み後更に4時間還流下の反応を行っ
た。
反応終了後、実施例1に準じて後処理を行い、減圧蒸留
によって微褐色の粘稠液36.8g(102℃/0.9Torr
〜100.5℃/0.75Torr)を得た。該液中には目
的物が97%含まれていた。フェニルマロン酸ジエチル
に対する収率は90%であった。
実施例6 2,2−ジエチルマロン酸モノニトリルのエチルエステル
の製造 実施例1に使用した反応装置と同一のものを用いてTB
AB16.1g、エチルブロマイド109g、水酸化ナトリ
ウム22g、ベンゼン200mlを仕込み、同様に還流操
作を行いながら、マロン酸モノニトリルのエチルエステ
ル(シアノ酢酸エチル)28.3gを2時間かけて仕込み、
仕込み後更に3時間還流下の反応を行った。
反応終了後、実施例1に準じて後処理を行い、減圧蒸留
によって無色の液体38.5g(69〜71℃/3Torr)を
得た。該液中には目的物が98.8%含まれていた。マ
ロン酸モノニトリルのエチルエステルに対する収率は9
0%であった。
[効果] 本発明の方法によって、工業的に安価でかつ安全性の高
い原料を用いて、従来より高品質のマロン酸誘導体が高
い収率で得られる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 // C07B 61/00 300

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】一般式 (式中R1は水素、アルキル基、アルケニル基、アルキ
    ニル基、アリール基を示し、R2はアルキル基、R3は−
    COOR2又は−CNを示す) で表わされるマロン酸エステル(I)及び 一般式 R4X (式中R4はアルキル基、アルキニル基、アラルキル基
    を示し、Xはハロゲンを示す) で表わされるハロゲン化合物(II)を反応させて 一般式 (式中R2〜R4は前記と同じ、R5はR1が水素の時はR
    4と同一であり、R1が水素以外の時はR1と同一であ
    る) で表わされるマロン酸誘導体(III)を製造するに当り、
    該反応を (1)相間移動触媒 及び (2)アルカリ金属水酸化物、アルカリ金属炭酸塩、アル
    カリ土類金属水酸化物、アルカリ土類金属炭酸塩より選
    ばれる少くとも一種 の存在下に水を除去しながら行うことを特徴とするマロ
    ン酸誘導体の製造方法。
  2. 【請求項2】アルカリ金属水酸化物が水酸化ナトリウム
    又は水酸化カリウムである特許請求の範囲第1項記載の
    製造方法。
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JP2004043357A (ja) * 2002-07-11 2004-02-12 Otsuka Chemical Co Ltd アシルアセトニトリル化合物の製造方法

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