JPH10279558A - N−アルキルカルバゾールの製造方法 - Google Patents
N−アルキルカルバゾールの製造方法Info
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- JPH10279558A JPH10279558A JP10030198A JP3019898A JPH10279558A JP H10279558 A JPH10279558 A JP H10279558A JP 10030198 A JP10030198 A JP 10030198A JP 3019898 A JP3019898 A JP 3019898A JP H10279558 A JPH10279558 A JP H10279558A
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Abstract
C6)-アルキル、(C1-C6)-アルコキシ、ニトロまたはハロ
ゲンである)で表されるN-アルキルカルバゾールを製造
する方法を提供する。 【解決手段】 下記一般式(II) 【化2】 で表されるカルバゾールと式(III) R1-X (III) (X は
ハロゲン原子である)で表されるアルキルハライドとを
不活性溶媒中で無機塩基および式(IV)R2R3N-(CH2) n -N
R4R5 (IV)(n は、2〜8の整数であり、R2、R3および
R4は、水素または(C1-C4)-アルキルであり、そしてR
5は、水素、(C1-C4)-アルキル、アミノ-(C1-C 4)- アル
キルまたはN,N-ジ(C1-C4)-アルキルアミノ-(C1-C4)- ア
ルキルである)で表される触媒の存在下に反応させる。
Description
ルバゾールをアルキルハライドと反応させることによっ
てN-アルキルカルバゾールを製造する方法に関する。
カルバゾールは、価値ある染料および顔料を製造するた
めの重要な中間体である(例えばUllmann's Enzyklopae
die der Technischen Chemie, 3rd edition, volume 5,
page 80および4th edition, volume 9, page 120; W.
Herbst and K. Hunger, "Industrielle Pigmente", VCH
Weinheim, pp. 521-527, 1987参照)。
例えばアルキルハライド、ジアルキルスルフェートおよ
びアルキルアレーンスルホネートを使用したカルバゾー
ルまたはカルバゾライド(carbazolide) のアルキル化に
より行われる(例えばHouben-Weyl, Methoden der Orga
nischen Chemie, Volume E 6a (1994), pp.975-976参
照)。
剤は、ジエチルN-(o-トリル)ホスホラミデート(phosp
horamidate) (J. Heterocycl. Chem. 18, 315(198
1))、ジアルコキシカルベニウムテトラフルオロボレー
ト(Liebigs Ann. Chem. 1987, 509)、ジエチルカーボ
ネート(ドイツ特許出願公開第A 4324707 号明細書)お
よびシュウ酸ジエチル(Tetrahedron 46, 6113(1990))
である。
レーンスルホネートの使用は、これらの化合物の毒性お
よび発ガン性のために、生態学的および職業衛生的な理
由から費用のかかる手段を取る必要があるという欠点を
有している。ジエチルN-(o- トリル) ホスホラミデート
またはジアルコキシカルベニウムテトラフルオロボレー
トを使用する場合には、得られる収率は、N-エチルカル
バゾールの理論的な収率のわずか30%または67%であ
る。副生成物の生成および処理は、著しい経済的および
環境的な欠点につながる。
エチルカーボネートを使用した場合には、N-エチルカル
バゾールの理論的な収率の90%を超える収率を達成する
ためには、170 〜240 ℃の非常に高い温度および24時間
までの長い反応時間が必要とされる。従って、この方法
は、非経済的な高いエネルギー消費および望ましくない
空間/時間収率を伴う。
水酸化カリウムを反応させ、そして中間体であるカルバ
ゾライドカリウムをエチルクロライドでエチル化するこ
とによって工業的に製造される(例えばBIOS Final Rep
ort 968, p.197参照)。この方法においても、長い反応
時間および高い反応温度が経済的な欠点となる。これら
の欠点を改善するために、カルバゾールまたはアルカリ
金属カルバゾライドのアルキル化反応に一連の触媒が使
用されてきた。しかしながら、ベンゼンおよび50%濃度
の水酸化ナトリウム水溶液の二相混合物中での相間移動
触媒としてのベンジルトリエチルアンモニウムクロライ
ドの存在下におけるエチルブロマイドを用いたカルバゾ
ールのエチル化ではN-エチルカルバゾールの理論的な収
率のわずか86.2%しか得られない(Bull. Chem. Soc. J
pn. 54, 1897(1981))。
のカルバゾールとエチルブロマイドとの反応に相間移動
触媒としてポリエチレングリコールジアルキルエーテル
を使用した場合には、理論値の92%の収率でN-エチルカ
ルバゾールを得るためにこれらの触媒は当モル量で使用
しなければならない。(Bull. Chem. Soc. Jpn. 56,280
(1983) )。
に反応性エチルブロマイドまたは当モル量の相間移動触
媒を使用する必要があり、これによりこれらの方法も経
済的および生態学的に不利となる。ヨーロッパ特許出願
公開第A 557993号明細書には、例えば1,2-ジクロロベン
ゼンおよび48%濃度の水酸化ナトリウム水溶液からなる
二相系において触媒としてトリアルキルアミンを使用し
てカルバゾールをエチルクロライドと反応させることか
らなるN-アルキルカルバゾールの製造方法が開示されて
いる。9時間の反応時間および100 ℃の反応温度で、N-
エチルカルバゾールの理論的な収率の90%をはるかに超
える収率が得られる。しかしながら、この方法の工業的
な欠点は、水性硫酸を用いた追加的な洗浄工程によっ
て、アルキル化において最初に得られる有機生成物相か
ら使用した触媒を取り除かなければならない点にある。
の触媒を使用することによって上記の欠点、特にヨーロ
ッパ特許出願公開第A 557993号明細書に記載された方法
の欠点を克服できることが見出された。
(I)
水素、(C1-C6)-アルキル、(C1-C6)-アルコキシ、ニトロ
またはハロゲンである)で表されるN-アルキルカルバゾ
ールを製造する方法において、下記一般式(II)
ハライドとを、不活性溶媒中で無機塩基および下記一般
式(IV) R2R3N-(CH2) n -NR4R5 (IV) (式中、n は、2〜8の整数であり、R2、R3およびR
4は、互いに無関係に、水素または(C1-C4)-アルキルで
あり、そしてR5は、水素、(C1-C4)-アルキル、アミノ-
(C1-C4)- アルキルまたはN,N-ジ(C1-C4)-アルキルアミ
ノ-(C1-C4)- アルキルである)で表される触媒の存在下
に反応させることからなる上記方法を提供する。
岐鎖状であることができる。R1としての(C1-C3)-アルキ
ルは、例えばメチル、エチル、プロピル、n-ブチル、i-
ブチル、第二ブチル、第三ブチル、ペンチルまたはヘキ
シルである。Y としてのアルコキシ中のアルキル基およ
びR2、R3、R4またはR5としての(C1-C4)-アルキル、アミ
ノ-(C1-C4)- アルキルまたはN,N-ジ(C1-C4)-アルキルア
ミノ-(C1-C4)- アルキルも同様である。
ばフッ素、塩素、臭素またはヨウ素であることができ
る。式(I) の化合物のうち、R1が(C1-C4)-アルキル、特
に好ましくはメチルまたはエチルでありそしてY が水素
である化合物が好ましい。式(III) のアルキルハライド
は、好ましくはアルキルヨージド、ブロマイドまたはク
ロライドである。特に好ましいのは、アルキルクロライ
ドである。例えば、メチルクロライド、メチルブロマイ
ド、メチルヨージド、エチルクロライド、エチルブロマ
イド、n-プロピルクロライド、n-プロピルブロマイド、
イソブチルクロライド、イソブチルブロマイド、n-ペン
チルクロライドまたはn-ヘキシルクロライドを使用する
ことができる。特に好ましいのはエチルクロライドであ
る。式(III) のアルキルハライドは、式(I) のカルバゾ
ール1モルに対して、好ましくは1.0 〜1.8 モル、特に
好ましくは1.1 〜1.5 モルの量で使用される。
は、特にアルカリ金属アルコキシドおよびヒドロキシ
ド、オキシド、カーボネートおよびアルカリ金属および
アルカリ土類金属の第三ホスフェートまたはそれらの混
合物であることができる。例としては、ナトリウムメト
キシド、ナトリウムエトキシド、カリウム第三ブトキシ
ド、リチウムヒドロキシド、ナトリウムヒドロキシド、
カリウムヒドロキシド、ナトリウムカーボネート、カリ
ウムカーボネート、三ナトリウムホスフェート、カルシ
ウムオキシド、カルシウムヒドロキシドおよびバリウム
ヒドロキシドが挙げられる。
ド、ナトリウムヒドロキシドおよびカリウムヒドロキシ
ド、特に好ましくはナトリウムヒドロキシドおよびカリ
ウムヒドロキシドである。アルカリ金属ヒドロキシド
は、特に好ましくは濃縮された特に40〜60%濃度水溶液
の形態で使用される。無機塩基は、式Iのカルバゾール
1モルに対して0.9 〜3.0 当量、特に好ましくは1.1 〜
2.0 当量の量で使用される。
不活性溶媒は、有機化学に通常使用され、当業者に公知
の不活性溶媒である。例としては、特にトルエン、o-キ
シレン、m-キシレン、p-キシレン、メシチレン、2-クロ
ロトルエン、3-クロロトルエン、4-クロロトルエン、モ
ノクロロベンゼン、1,2-ジクロロベンゼン、1,3-ジクロ
ロベンゼン、1,4-ジクロロベンゼン、N-エチルカルバゾ
ールおよびそれらの混合物が挙げられる。
ノクロロベンゼンおよび1,2-ジクロロベンゼンであり、
特に1,2-ジクロロベンゼンである。この不活性溶媒は、
式IIのカルバゾールの単位重量部当たり好ましくは0.5
〜10重量部、特に好ましくは1〜5重量部の量で使用さ
れる。式IVの触媒において、n は好ましくは2〜6、特
に好ましくは3であり、R2、R3、R4およびR5は好ましく
は水素、メチルまたはエチル、特にメチルである。
エチルアミン、2-ジエチルアミノエチルアミン、3-ジメ
チルアミノプロピルアミン、3-ジエチルアミノプロピル
アミン、N,N,N',N'-テトラメチルプロパン-1,3- ジアミ
ン、N,N-ジエチル-N',N'- ジメチルプロパン-1,3- ジア
ミン、N,N,N',N'-テトラメチルブタン-1,4- ジアミン、
1-ジエチルアミノ-4- アミノペンタン、N,N,N',N'-テト
ラメチルヘキサン-1,6- ジアミン、N,N-ジメチルジプロ
ピレントリアミン、ビス(3-ジメチルアミノプロピル)
アミン、N,N,N',N'',N''- ペンタメチルジエチレントリ
アミンおよびN,N,N',N'',N''- ペンタメチルジプロピレ
ントリアミンを使用することが可能である。N,N,N',N'-
テトラメチルプロパン-1,3- ジアミンおよびN,N-ジエチ
ル-N',N'- ジメチルプロパン-1,3- ジアミンが好まし
く、N,N,N',N'-テトラメチルプロパン-1,3- ジアミンが
特に好ましい。
モル当たり好ましくは0.001 〜0.05モル、特に好ましく
は0.005 〜0.02モルの量で使用される。最も最近の従来
技術と比較すると、同等の変換を達成するために著しく
少ない量しか必要ない。これによって生態学的および経
済的利点が得られる。さらに驚くべきことに、相分離の
後に触媒が水性相に存在し、多くとも痕跡量しか有機生
成物相には存在しないので、式IVの触媒を使用すること
によって、水性硫酸を用いた生成物相の後処理を省略す
ることができる。この簡略化された後処理によって、従
来技術と比較して本発明の方法により経済的な利点が得
られる。
℃、特に好ましくは80〜130 ℃の温度で行われる。本発
明による方法は、例えばオートクレーブに式IIのカルバ
ゾール、不活性溶媒、水性アルカリ金属水酸化物および
式IVの触媒を導入し、そして100 ℃の反応温度および高
くとも5バールの圧力で撹拌しながらエチルクロライド
を計量添加することによって行うことができる。次い
で、生成するN-エチルカルバゾールを基準とするカルバ
ゾール含有量が所望の限界を下回るまで、例えば1%未
満または0.1 %未満になるまで、反応混合物をさらに2
〜10時間100 ℃で撹拌する。
で溶解する。相分離の後で得られる有機相は、N-エチル
カルバゾールの理論的な収率の95%を超える高収率およ
び高純度のために、さらに精製操作をすることなく直接
引き続いての反応、例えばニトロ化に使用することがで
きる。
り、限定するものではない。記載されている含有量は、
重量%である。 実施例1 3リットル容量の加熱可能なハステロイ製オートクレー
ブに、502gのカルバゾール(3.0 モル)、680gのo-ジク
ロロベンゼン、480gの50%濃度水酸化ナトリウム溶液
(6.0 モル)および4.4gのN,N,N',N'-テトラメチルプロ
パン-1,3- ジアミン(0.034 モル)を導入する。このオ
ートクレーブを、窒素で不活性にして閉じ、100 ℃の内
部温度まで加熱する。閉じることのできるキャピラリー
を介して反応用オートクレーブと接続されている貯蔵用
オートクレーブ内で、273gのエチルクロライド(4.2 モ
ル)を75〜80℃の内部温度に加熱し、それによって圧力
を高くとも5バールとする(記載される全ての圧力はゲ
ージ圧である)。圧力差を用いて、反応用オートクレー
ブの内部圧力が4バールを超えないような速度で、この
エチルクロライドを反応用オートクレーブに100 ℃の内
部温度でニードルバルブを介して計量添加する。全体の
添加時間は2時間である。添加後、撹拌を100℃でさら
に4時間続け、次いでこの混合物を撹拌しながら約40℃
に冷却し、そして反応混合物をオートクレーブからアス
ピレーターに移す。400gのo-ジクロロベンゼン、次いで
1000g の水を使用して、反応混合物の残部をオートクレ
ーブからアスピレーターにすすぎ出す。塩化ナトリウム
が完全に水性相中に溶解するまでアスピレーターの内容
物を激しく撹拌し、そして内容物を分液漏斗に移す。水
性相を取り除いた後に、1670g のo-ジクロロベンゼン中
のN-エチルカルバゾールの溶液が得られる。ガスクロマ
トグラフィーによる分析の結果、この溶液は、34.8%の
N-エチルカルバゾール、0.1 %未満のカルバゾール、お
よび0.01%未満のN,N,N',N'-テトラメチルプロパン-1,3
- ジアミンを含有する。この結果得られる転化は完全で
あり、収率は理論値の99.3%である。 比較例1 実施例1に記載された装置に502gのカルバゾール(3.0
モル)、680gのo-ジクロロベンゼン、480gの50%濃度水
酸化ナトリウム溶液(6.0 モル)および3.4gのトリエチ
ルアミン(0.034 モル)を導入する。実施例1と同様の
手段を用いて、273gのエチルクロライド(4.2 モル)を
計量添加する。全体の添加時間は6時間である。添加
後、混合物を100 ℃でさらに4時間撹拌し、次いで撹拌
しながら約40℃に冷却し、そして反応混合物をオートク
レーブからアスピレーターに移す。400gのo-ジクロロベ
ンゼン、次いで1000g の水を使用して、反応混合物の残
部をオートクレーブからアスピレーターにすすぎ出す。
塩化ナトリウムが完全に水性相中に溶解するまでアスピ
レーターの内容物を激しく撹拌し、そして混合物を濾過
する。フィルターケーキを100gのo-ジクロロベンゼンで
洗浄し、吸引乾燥する。濾液を分液漏斗に移す。水性相
を取り除いた後に、1736g のo-ジクロロベンゼン中のN-
エチルカルバゾールの溶液が得られる。ガスクロマトグ
ラフィーによる分析の結果、この溶液は、31.1%のN-エ
チルカルバゾール、0.6 %のカルバゾール、および0.08
%のトリエチルアミンを含有する。乾燥した後のフィル
ターケーキの重量は28g であり、薄層クロマトグラフィ
ーの結果純粋なカルバゾールである。従ってカルバゾー
ルの転化は92.3%でしかない。 実施例2 502gのカルバゾール(3.0 モル)、680gのo-ジクロロベ
ンゼン、480gの50%濃度水酸化ナトリウム溶液(6.0 モ
ル)および20.6g のN,N,N',N'-テトラメチルヘキサン-
1,6- ジアミン(0.12モル)を実施例1に記載した装置
に導入し、273gのエチルクロライド(4.2 モル)を2時
間かけて計量添加する。この混合物をさらに100 ℃で3
時間撹拌し、次いで撹拌しながら約40℃に冷却し、そし
て反応混合物をオートクレーブからアスピレーターに移
す。400gのo-ジクロロベンゼン、次いで1000g の水を使
用して、反応混合物の残部をオートクレーブからアスピ
レーターにすすぎ出す。塩化ナトリウムが完全に水性相
中に溶解するまでアスピレーターの内容物を激しく撹拌
し、そして混合物を分液漏斗に移す。水性相を取り除い
た後に、1680g のo-ジクロロベンゼン中のN-エチルカル
バゾールの溶液が得られる。ガスクロマトグラフィーに
よる分析の結果、この溶液は、34.7%のN-エチルカルバ
ゾールおよび0.1 %未満のカルバゾールを含有する。従
って転化は完全であり、収率は理論値の99.6%である。 実施例3 N-エチルカルバゾールを実施例2と同様に製造するが、
13.9g (0.12モル)のN,N,N',N'-テトラメチルエタン-
1,2- ジアミンを、20.6g (0.12モル)のN,N,N',N'-テ
トラメチルヘキサン-1,6- ジアミンの代わりに使用す
る。これにより、1675g のo-ジクロロベンゼン中のN-エ
チルカルバゾールの溶液が得られる。ガスクロマトグラ
フィーによる分析の結果、この溶液は、34.5%のN-エチ
ルカルバゾールおよび0.1 %未満のカルバゾールを含有
する。従って転化は完全であり、収率は理論値の98.8%
である。
ルバゾールの例を示しており、これは3列に記載された
式III のアルキル化剤および4列に記載された式IVの触
媒を使用して、本発明の方法によって高収率で製造する
ことができる。
Claims (10)
- 【請求項1】 下記一般式(I) 【化1】 (式中、R1は、(C1-C6)-アルキルであり、そしてY は、
水素、(C1-C6)-アルキル、(C1-C6)-アルコキシ、ニトロ
またはハロゲンである)で表されるN-アルキルカルバゾ
ールを製造する方法において、下記一般式(II) 【化2】 で表されるカルバゾールと下記一般式(III) R1-X (III) (式中、X はハロゲン原子である)で表されるアルキル
ハライドとを、不活性溶媒中で無機塩基および下記一般
式(IV) R2R3N-(CH2) n -NR4R5 (IV) (式中、n は、2〜8の整数であり、R2、R3およびR
4は、互いに無関係に、水素または(C1-C4)-アルキルで
あり、そしてR5は、水素、(C1-C4)-アルキル、アミノ-
(C1-C4)- アルキルまたはN,N-ジ(C1-C4)-アルキルアミ
ノ-(C1-C4)- アルキルである)で表される触媒の存在下
に反応させることからなる上記方法。 - 【請求項2】 式(I) で表される化合物において、R1が
メチルまたはエチルであり、Y が水素である請求項1に
記載の方法。 - 【請求項3】 使用される式III のアルキルハライド
が、メチルクロライド、メチルブロマイド、メチルヨー
ジド、エチルクロライド、エチルブロマイド、n-プロピ
ルクロライド、n-プロピルブロマイド、イソブチルクロ
ライド、イソブチルブロマイド、n-ペンチルクロライド
またはn-ヘキシルクロライドである請求項1または2に
記載の方法。 - 【請求項4】 式III のアルキルハライドが、式IIのカ
ルバゾール1モルに対して1.0 〜1.8 モル、好ましくは
1.1 〜1.5 モルの量で使用される請求項1〜3のいずれ
かに記載の方法。 - 【請求項5】 使用される無機塩基が、アルカリ金属ア
ルコキシドおよびヒドロキシド、オキシド、カーボネー
トおよびアルカリ金属およびアルカリ土類金属の第三ホ
スフェートまたはその混合物である請求項1〜4のいず
れかに記載の方法。 - 【請求項6】 無機塩基が、式IIのカルバゾール1モル
に対して0.9 〜3.0当量、好ましくは1.1 〜2.0 当量の
量で使用される請求項1〜5のいずれかに記載の方法。 - 【請求項7】 使用される不活性溶媒が、トルエン、o-
キシレン、m-キシレン、p-キシレン、メシチレン、2-ク
ロロトルエン、3-クロロトルエン、4-クロロトルエン、
モノクロロベンゼン、1,2-ジクロロベンゼン、1,3-ジク
ロロベンゼン、1,4-ジクロロベンゼン、N-エチルカルバ
ゾールまたはその混合物である請求項1〜6のいずれか
に記載の方法。 - 【請求項8】 式IVの触媒において、n が2〜6、好ま
しくは3の整数であり、そしてR2、R3、R4およびR5が好
ましくは水素、メチルまたはエチル、特に好ましくはメ
チルである請求項1〜7のいずれかに記載の方法。 - 【請求項9】 使用される式IVの触媒が、エチレンジア
ミン、2-エチルアミノエチルアミン、2-ジエチルアミノ
エチルアミン、3-ジメチルアミノプロピルアミン、3-ジ
エチルアミノプロピルアミン、N,N,N',N'-テトラメチル
プロパン-1,3- ジアミン、N,N-ジエチル-N',N'- ジメチ
ルプロパン-1,3- ジアミン、N,N,N',N'-テトラメチルブ
タン-1,4- ジアミン、1-ジエチルアミノ-4- アミノペン
タン、N,N,N',N'-テトラメチルヘキサン-1,6- ジアミ
ン、N,N-ジメチルジプロピレントリアミン、ビス(3-ジ
メチルアミノプロピル)アミン、N,N,N',N'',N''- ペン
タメチルジエチレントリアミンまたはN,N,N',N'',N''-
ペンタメチルジプロピレントリアミンである請求項1〜
8のいずれかに記載の方法。 - 【請求項10】 式IVの触媒が、使用されるカルバゾー
ル1モル当たり0.001 〜0.05モル、好ましくは0.005 〜
0.02モルの量で使用される請求項1〜9のいずれかに記
載の方法。
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