JPS6052743B2 - カルボン酸誘導体の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、アルカリ触媒の存在下において芳香族メチル
化合物または複素環式メチル化合物（以５下メチル化合
物と略称する）と酸素を反応させて芳香族カルボン酸ま
たは複素環式カルボン酸（以下カルボン酸誘導体と略称
する）を製造する方法に関するものである。

カルボン酸誘導体は有機化合物合成中間体として工業的
に極めて有用な化合物であり、その安価な製造方法の確
立が望まれている。

従来、芳香族カルボン酸を得るには、芳香族メチル化合
物を金属酸化物、あるいは含酸素雰囲気下、金属触媒を
用いて酸化する方法が一般的によく用いられる方法であ
る。

しかしながら、金属酸化物を用いる反応では金属を含む
大量の排液が生成して処理に大きな労力を要すること、
金属触媒を用（／．）る反応では特別な技術を必要とす
ることなどの欠点がある。また、含酸素雰囲気下、アル
カリ触媒を用いた極性溶媒中の反応でも目的物が得られ
ている。

溶媒として、ヘキサメチルホスホリックトリアミド（Ｈ
ＭＰＡ）を用いる方法（Ｊ．Ｏｒｇ．Ｃｈｅｍ．？３５
２０（１９６５））、ジフェニルスルホキシドを用いる
方法（Ｃｈｅｍ．Ｉｎｄｌｌ３ｌ６（１９６４））、ジ
メチルホルムアミド（ＤＭＦ′）を用いる方法（Ｊ．Ｏ
ｒｇ．ＣｈｅｍＮ遥、４１０（１９６３））などが知ら
れている。しかしながらＨＭＰＡは毒性が高いこと、Ｄ
ｒＭＦ′は強アルカリに不安定であること、ジフェニル
スルホキシドは反応性が低いなどの欠点があり、工業的
製法としてはいずれも不満足なものである。本発明者ら
は上記従来技術の問題点を解消し、カルボン酸誘導体を
工業的に高収率で得る方法について種々研究し、本発明
を完成するに至つた。

ずなわち、本発明は特定アルキルー２−イミダゾリジノ
ン化合物を溶媒として用い、アルカリ触媒の存在下にメ
チル化合物と酸素を反応させて、カルボン酸誘導体を得
る方法を提供するものである。本発明方法に従つて、メ
チル化合物、アルカリ触媒およびアルキルー２−イミダ
ゾリジノン化合物の混合系中に、酸素を導入してＯ℃な
いし２２０．℃、好ましくは１０℃ないし１５０℃の温
度で攪拌しながら反応させると、カルボン酸誘導体が収
率よく得られる。

この時カルボン酸誘導体はアルカリ金属塩として存在す
る。反応後水を加えて触媒を溶解し、クロロホルムを用
いて未反応原料、およ−びアルキルー２−イミダゾリジ
ノン化合物を抽出する。水層を鉱酸で中和して水をエバ
ポレートし、アルコールを加えて不溶分を口過して除く
。このようにして得られたアルコール溶液より再結晶を
行い、カルボン酸誘導体が得られる。また本発明方法に
おいて、反応後アルカリ触媒と等モルの直鎖低級アルキ
ルハライドを加えて５０℃ないし１３０℃、好ましくは
８（代）ないし１１（代）の温度で攪拌しながら反応さ
せ、カルボン酸誘導体をカルボン酸誘導体アルキルエス
テルとしてもよい。

エステル化終了後水を加えて無機塩を溶解し、溶媒でカ
ルボン酸エステルを抽出する。このようにして得られた
抽出液を蒸留すれば、カルボ″ン酸誘導体のアルキルエ
ステルが得られる。本発明方法の出発物質として用いら
れるメチル化合物は式（１）（ただし式中、環Ａは、ピ
リジン環、ベンゼン環、およびナフタレン環より選ばれ
る。

）で示される化合物である。これらのメチル化合物の代
表的なものとしては、たとえばα−ピコリン、β−ピコ
リン、γ−ピコリン、トルエン、α−メチルナフタレン
、β−メチルナフタレンなどがあげられる。本発明方法
で用いられるアルカリ触媒は、アルカリ金属アルコキシ
ドから選ばれ、たとえばナトリウムメトキシド、ナトリ
ウムエトキシド、カリウムーｔ−ブトキシド、およびカ
リウムエトキシドなどがあげられる。

これらのアルカリ触媒は、原料のメチル化合物に対し１
ないし１０モル当量、好ましくは１ないし３モル当量用
いられる。本発明方法によつて得られるカルボン酸誘導
体は、一般式（）（ただし式中、環Ａは前記規定に同じ
であり、Ｘは水素原子またはアルカリ金属原子を表わす
。

）で示される化合物である。これらのカルボン酸誘導体
の代表的なものとしては、たとえば、ニコチン酸、イソ
ニコチン酸、安息香酸、また直接エステル化を行つて取
り出した場合にはニコチン酸−ｎ−ブチル、イソニコチ
ン酸−ｎ−ブチル、安息香酸−ｎ−ブチルなどがある。
本発明方法において、溶媒として用いられるアルキルー
２−イミダゾリジノン化合物は一般式（）で示される化
合物である。

（式中Ｒ１えよびＲ２は、それぞれ同一または相異なる
炭素数１ないし３のアルキル基であり、Ｒ３は水素原子
またはメチル基である。

）本発明方法において溶媒として用いられる好ま化いア
ルキルー２−イミダゾリジノン化合物は、たとえば１，
３−ジメチルー２−イミダゾリジノン、１，３−ジエチ
ルー２−イミダゾリジノン、１，３ージイソプロピルー
２−イミダゾリジノン、および１，３，４−トリメチル
ー２−イミダゾリジノンなどから選ばれた１種または２
種以上の混合物を、原料のメチル化合物に対し重量比で
５ないし５＠用いる。

本発明方法においてエステルを生成させる直鎖低級アル
キルハライドは炭素数２ないし６の直鎖アルキル基を有
するもので、ハロゲン原子は塩素または臭素である。

これらの主なものをあげると、たとえば、ｎ−ブチルク
ロリド、ｎ−アミルクロリド、エチルプロミド、ｎ−プ
ロピルプロミド、ｎ−ブチルプロミドなどであり、アル
カリ触媒に対して１ないし３モル当量、好ましくは１な
いし１．５モル当量用いる。本発明方法と従来法を比較
するとき、たとえばＤＭＦ中でγ−ピコリンを酸素雰囲
気下、過剰モル当量のカリウムーｔ−ブトキシドを用い
て室温で３紛間反応させると、本発明方法では８５％収
率でイソニコチン酸が得られるのに対し、目的物が８０
％収率で得られる。

しかしながらＤＭＦはアルカリに不安定であり、分解生
成物であるジメチルアミンが多量に生成し、加熱や長期
間を要する反応には使用できない。本発明方法で溶媒に
用いられるアルキルー２−イミダゾリジノン化合物はア
ルカリに安定で反応後容易に回収することができる。ま
た本発明方法では、反応後アルキルハライドで直接エス
テル化を行い、目的物をより容易に単離することもでき
る。本発明方法が優れている理由は必ずしも明らかでは
ないが、溶媒として用られる一般式（）のアルキルー２
−イミダゾリジノン化合物が極性非プロトン溶媒であつ
て、アルカリが活性化され出発物質であるメチル化合物
のメチル基より水素原子を引き抜き、生成するアニオン
が酸素と反応してカルボキシル基に変化するものと考え
られる。

しかしながら一般の極性非プロトン溶媒、たとえばジメ
チルホルムアミド（ＤＭＦ）はアルカリに不安定であり
、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）はアルカリと酸素
て二酸化イオウと炭酸ガスに分解され、本発明のような
反応に用いるのは不適当である。

またヘキサメチルホスホリックトリアミド（ＨＭＰＡ）
は毒性を有するため工業的に使用できない。以下実施例
について本発明を詳細に説明する。

実施例１酸素ガスホルダーからフラスコ底部に至るガス
導入管、還流冷却器、滴下ロードおよび磁気攪拌機を備
えた１００ｍ１の三ツロフラスコ中にカリウムーｔ−ブ
トキシド４．４９ｇと１，３−ジメチルー２−イミダゾ
リジノン２０ｍ１を入れ、酸素ガスでフラスコ中の空気
を置換した。室温で攪拌しながら滴下ロードより１．８
６ｇのγ−ピコリンを５ｍ１の１，３−ジメチルー２−
イミダゾリジノンに溶解した混合液を加え、酸素ガスを
送入しながら室温で３０分間攪拌を続けた。ついで６０
ｍ１の冷水を反応液に加え、クロロホルム２５ｍＬで５
回抽出して未反応物と１，３−ジメチルー２−イミダゾ
リジノンを除・いた。水溶液に△塩酸を加えて中和し、
水をエバポレートして残留物をエチルアルコールに溶解
し不溶分を口過した。得られたアルコール溶液を濃縮冷
却し、析出した結晶を口過して乾燥し白色の結晶２．０
９ｆを得た。収率は８５％であつた。この・ものはＩｒ
分析で標品のイソニコチン酸に一致し、融点は３１２〜
３１６℃であつた。実施例２ 実施例１において、反応終了後フラスコ内を窒素ガスで
置換し、滴下ロードより５．４８ｆ（１）ｎ−ブ）チル
プロミドを加え油浴で８０〜（社）℃で３時間攪拌を続
けた。

反応後６０ｍ１の冷水を加えエーテル６０ｍ１で抽出し
た。この抽出液を無水硫酸ナトリウムで乾燥した後蒸留
を行なつたところ、沸点１２０〜１２３℃／２１Ｉ！Ｒ
Ｈｆで無色透明の液体のイソニコチン酸ブチル２．２２
′を得た。収率は６２％で、生成物はＩｒおよびＮｍｒ
で目的物であることが確認された。Ｎｍｒ（δ，ＣＣｌ
４）；１．０２（Ｔ，３Ｈ），１．７（Ｍ，４Ｈ）、４
．４０（Ｔ，２Ｈ）、７．９０（Ｍ，２Ｈ）、８．８６
（Ｍ，２Ｈ）、１ｒ（Ｃｍ−１、液膜）；３０２５，２
９５０，１７２８，１２８７実施例３ 実施例２に準じ、β−ピコリン１．８６ｆ１カリウムー
ｔ−ブトキシド４．４９ｆ１１，３−ジメチルー２−イ
ミダゾリジノン２５ｍ１を用いて、７０〜８（代）で１
時間反応し、さらにｎ−ブチルプロミド５．４８ｙを加
えて反応を行い、ニコチン酸ブチル１．９７ｙを得た。

収率は５５％で生成物のＮｍｒおよびＩｒは次のとおり
であつた。Ｎｍｒ（δ，ＣＣｌ４）；１．００（Ｔ，３
ｌ（）、１．２〜１．９−（Ｍ，４Ｈ）、４．３４（Ｔ
，２Ｈ）、７．４（Ｍ，ｌＨ）、８．３（Ｍ，ｌＨ）、
８，８（Ｍ，ｌＨ）、９．２（Ｍ，ｌＨ）Ｉｒ（Ｃｍ−
１，液膜）；２９９０，１７３３，１５９１，１２８０
実施例４実施例２に準じ、トルエン１．８４ｙ１カリウ
ムーｔ−ブトキシド４．４９Ｖ１１，３−ジメチルー２
ーイミダゾリジノン２５ｍ１を用いて９０〜１００℃で
２４時間反応し、さらにｎ−ブチルプロミド５．４８ｙ
を加えて反応を行い、安息香酸ブチル０．５７Ｖを得た
。

収率は１６％で生成物のＮｍｒおよびＩｒは次の通りで
あつた。Ｎｍｒ（δ，ＣＣｌ４）；１．００（Ｔ，３Ｈ
）、１．６（Ｍ，４Ｈ），４．３３（Ｔ，２Ｈ）、７．
５９（Ｍ，３Ｈ）、８．１（Ｍ，２Ｈ）Ｉｒ（Ｃｍ−１
，液膜）；３０５０，２９７０，１７２０，１２７３，
７１０。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 一般式（ I ） ▲数式、化学式、表等があります▼（ I ）〔ただし式
   中、環Ａは、ピリジン環、ベンゼン環、およびナフタレ
   ン環より選ばれる。 〕で示されるメチル化合物を、酸素雰囲気下、溶媒中ア
   ルカリ触媒の存在下で反応させて、一般式（II）▲数式
   、化学式、表等があります▼（II）〔ただし式中、環Ａ
   は上記規定に同じであり、Ｘは水素原子またはアルカリ
   金属原子を表わす。 〕で示されるカルボン酸誘導体を製造するに際し、溶媒
   として一般式（III）▲数式、化学式、表等があります
   ▼（III）〔ただし、式中Ｒ＿１およびＲ＿２は、それ
   ぞれ同一または相異なる炭素数１ないし３のアルキル基
   であり、Ｒ＿３は水素原子またはメチル基である。 〕で示されるアルキル−２−イミダゾリジノン化合物を
   用いることを特徴とするカルボン酸誘導体の製造方法。
   ２ アルキル−２−イミダゾリジノン化合物が、１，３
   −ジメチル−２−イミダゾリジノン、１，３−ジエチル
   −２−イミダゾリジノン、１，３−ジイソプロピル−２
   −イミダゾリジノン、および１，３，４−トリメチル−
   ２−イミダゾリジノンから選ばれる少なくとも１種であ
   る特許請求の範囲第１項記載の方法。 ３ アルカリ触媒がアルカリ金属アルコキシドである特
   許請求の範囲第１項記載の方法。 ４ アルカリ金属アルコキシドが、ナトリウムメトキシ
   ド、ナトリウムエトキシド、カリウム−ｔ−ブトキシド
   、およびカリウムエトキシドから選ばれる特許請求の範
   囲第３項記載の方法。 ５ 反応が０℃ないし２２０℃の温度で行われる特許請
   求の範囲第１項記載の方法。 ６ アルカリ触媒が一般式（ I ）のメチル化合物に対
   して１ないし１０モル当量の割合で用いられる特許請求
   の範囲第１項記載の方法。