WO2007091392A1 - Ｏ－メチル－ｎ－ニトロイソ尿素の製造方法 - Google Patents

Description

明 細 書

O—メチルー N—二トロイソ尿素の製造方法

技術分野

[0001 ] 本発明は、 殺虫剤の合成中間体として有用な 0 _メチル _ N—ニトロイソ 尿素の改良された製造方法に関する。

背景技術

[0002] 一般式 （ 1 )

[0003] [化 1 ]

[0004] で表される 0—メチル一N—ニトロイソ尿素は、 例えば殺虫剤として有用な グァニジン誘導体の合成中間体として有用である。

[0005] この 0—メチル一N—ニトロイソ尿素を製造する方法としては、 O—メチ ルイソ尿素をニトロ化剤と反応させる方法が知られている。

[0006] 該方法においては、 硫酸中、 硝酸を用いてニトロ化を行い、 反応終了後、 反応液を冷水、 氷または水と氷の混合物に注ぎ、 _ 1 5 °C程度に冷却する。 生成した 0—メチル一N—ニトロイソ尿素を濾取する場合、 0—メチル一N 一二トロイソ尿素が水溶解性であるため、 濾取だけの後処理操作では最大で も 7 5 %前後の低収率でしか O—メチル一 N _二トロイソ尿素が得ることが できない （例えば、 非特許文献 1参照） 。

[0007] また、 濾過後の濾過母液から 0 _メチル _ N _ニトロイソ尿素を抽出する ことにより、 収率は 9 0 %程度に向上するが、 抽出に使用可能な溶媒に対す る 0 _メチル _ N—ニトロイソ尿素の溶解度があまり高くないため、 抽出操 作に大量の有機溶媒を必要とし、 操作が煩雑となリエ業的には大変不利であ つた （例えば、 特許文献 2、 非特許文献 1、 2参照） 。

[0008] また、 N _ニトロイソ尿素類の、 効率的な単離精製が困難であることから 、 単離することなしに次反応に用いられることがある （特許文献 1参照） 。 [0009] 特許文献 1 ： WO01Z42787

特許文献 2： WO 97/00867

非特許文献 1 ： レキューュ■デ' トラポ'シミク■デ'ペイ一バ （Re c _u d e s r a v a u x C h ι m i q u e s d e s Pa y s— Ba s) 、 81巻、 69頁、 （ 1 962年）

非特許文献 2：ジャーナルォブケミカルソサイエティー （J o u r n a l o f Ch em i c a l S o c i e t y) 、 3551頁 （1 955年）

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0010] 本発明の目的は、 上記の従来技術の欠点を克服し、 殺虫活性を有するグァ 二ジン誘導体を製造するための重要な中間体である O _メチルー N _ニトロ ィソ尿素を製造するための工業的に優位な方法を提供することにある。 すな わち、 0—メチルイソ尿素をニトロ化して得られる 0—メチル一N—ニトロ イソ尿素の反応収率を向上させ、 且つ、 工業的に可能な方法で o_メチルー N—二トロイソ尿素を分離することが容易となる方法を提供することにある 課題を解決するための手段

[0011] 本発明者らは上記目的を達成するために、 0_メチル _N—ニトロイソ尿 素またはその塩の製造方法を鋭意検討した。 その結果、 一般式 （2)

[0012] [化 2]

NH

A ΧΗ₃ (2)

H₂N O ^J

[0013] で表される 0_メチルイソ尿素またはその塩を、 発煙硫酸の存在下でニトロ 化剤と、 反応させることにより、 一般式 （1 )

[0014] [化 3]

[0015] で表される O—メチル一 N—二トロイソ尿素またはその塩が高い収率で得ら れることを見出した。

[0016] 本発明の反応系中には、 ニトロ化の際に生成する副生成物や原料及び多量 の硫酸塩及び硝酸塩が存在すると想定されるにもかかわらず、 高収率で一般 式 （1 ) で表される化合物、 またはその塩が得られることは、 通常予想がで きない結果である。

[0017] 発明者らは一般式 （2 ) で表される化合物の、 ニトロ化剤を用いたニトロ 化反応を詳細に検討したところ、 反応の際に副生する水が反応に大きな影響 を与え、 反応の進行の停止および反応収率の低下の原因となることを見出し つまり、 本反応のニトロ化は可逆反応であり、 反応で副生した水が o _メ チル _ N—ニトロイソ尿素と反応して 0 _メチルイソ尿素に戻る。 そのため 、 反応が十分に進行せず、 0 _メチル _ N _ニトロイソ尿素の反応収率が低 くなる。 また、 大量の硫酸および硝酸を使用すれば、 副生する水の影響が少 なくなるため反応が進行し、 反応収率は向上する。 しかしながら、 晶析収率 が低下するため単離が困難になるとともに大量の廃棄酸を生じる。

そこで発明者らは、 反応系中に存在する硫酸および硝酸などのニトロ化剤 の影響をうけることなく、 また容易かつ効率的な単離操作が可能となる脱水 条件を鋭意検討した結果、 発煙硫酸を脱水剤として反応に用いることが最適 な条件であることをさらに見出した。

[0018] 本発明において、 発煙硫酸を用いることで、 反応において副生する水の一 部または全部を除去することで、 反応収率を大幅に向上させることができる 。 またこの反応条件を用いることで後処理の効率を大幅に改良することが可 能となり、 実施容易な単離操作で O—メチルー N—二トロイソ尿素を高収率 で得ることができる。

[0019] 以上のことによリ本発明である 0—メチル一N—ニトロイソ尿素類の製造 方法を完成した。

[0020] すなわち本発明は、 一般式 （2 ) [0021] 人 「ヽ H₃ (2)

[0022] で表される 0_メチルイソ尿素、 またはその塩を、 発煙硫酸の存在下、 二卜 口化剤を用いてニトロ化反応することを特徴とする、 一般式 （1 )

[0023] [化 5]

[0024] で表される 0_メチル _Ν—ニトロイソ尿素、 またはその塩を製造する方法 である。

発明の効果

[0025] 本発明によれば、 0_メチル _Ν_ニトロイソ尿素の反応収率が向上し、 且つ、 工業的に可能な方法で 0_メチル _Ν—ニトロイソ尿素を分離するこ とが容易となる。 つまり、 本発明により、 殺虫活性を有するニトログァニジ ン誘導体製造に必要な中間体である一般式 （1 ) の 0_メチル _Ν—ニトロ イソ尿素を、 安価に且つ容易に製造することができる。

発明を実施するための最良の形態

[0026] 本発明の製造方法は例えば下記記載の反応条件に従って実施することがで きる。 下記の製造方法によって生成物が遊離の化合物で得られる場合は塩に 、 また生成物が塩の形で得られる場合は遊離の化合物に、 それぞれ常法に従 つて変換することができる。 また原料化合物が塩となり得る場合も同様に遊 離のままのみならず塩として用いることができる。 従って、 下記の製造方法 に用いられる原料化合物及びその反応生成物については、 その塩も含めるも のとする。

[0027] 上記式中で表される一般式 （1 ) で表される 0—メチル一Ν—ニトロイソ 尿素及び一般式 （2) で表される 0_メチルイソ尿素と塩を形成する酸類と しては、 有機化学上、 許容な酸であればよく、 例えば塩酸、 臭化水素酸、 ョ ゥ化水素酸、 リン酸、 硫酸、 過塩素酸などの無機酸または、 例えばギ酸、 酢 酸、 酒石酸、 リンゴ酸、 クェン酸、 シユウ酸、 コハク酸、 安息香酸、 ピクリ ン酸、 メタンスルホン酸、 p _トルエンスルホン酸などの有機酸が挙げられ る。 なかでも、 塩酸及び硫酸が好ましい。 o _メチルイソ尿素の塩としては 、 特に硫酸塩、 1 Z 2硫酸塩、 または硫酸モノメチル塩が好ましい。

[0028] 一般式 （2 ) で表される化合物またはその塩を発煙硫酸の存在下、 ニトロ 化剤を用いてニトロ化することによって、 一般式 （1 ) で表される O—メチ ルー N—ニトロイソ尿素またはその塩を得ることができる （下記反応式） 。 反応終了後、 反応液を適当な量の水で希釈し、 析出物を濾取することで、 一 般式 （1 ) で表される化合物またはその塩を容易に単離することができる。

[0029] [化 6]

NH _N ^N〇2

人 ，CH。 ^ 」Ι _Η

Η₂Ν Ο ³ Η₂Ν人 0'^Ch3

(2) (1)

[0030] 本発明において、 ニトロ化剤としては 6 0〜 1 0 0 %硝酸および発煙硝酸 が汎用されるが、 その他に硝酸ナトリウム、 硝酸カリウムなどの硝酸アル力 リ金属塩、 例えば硝酸ェチル、 硝酸ァミルなどの硝酸アルキルエステル、 二 トロ二ゥムテトラフルォロポレー卜、 二トロニゥムトリフルォロメタンスル ホナー卜などを用いてもよい。 特に硝酸または発煙硝酸が好ましい。

[0031] ニトロ化剤は、 一般式 （2 ) で表される化合物またはその塩 1モルに対し て約 1 . 0〜 2 0モル程度用いることができるが、 好ましくは硝酸を用いた 場合で約 1 . 5〜 1 0モルである。 さらに発煙硝酸を用いた場合は約 1 . 0 〜3 . 0モルが好ましい。

[0032] 本発明に係る反応は脱水剤として発煙硫酸を用いると反応収率が向上する

[0033] 発煙硫酸としては三酸化硫黄の含量が 5〜5 0重量％である発煙硫酸を用 いることができるが、 2 0〜 3 0重量％の発煙硫酸が好ましい。

[0034] 発煙硫酸は、 原料の重量を基準として、 原料に対し 0. 5〜5 0倍の量を 用いることができるが、 特に好ましくは、 0 . 5〜 1 0倍の量である。 また 溶媒として用いてもよい。

[0035] 本反応は無溶媒で行なってもよいが、 通常は硫酸、 酢酸、 無水酢酸、 無水 卜リフルォロ酢酸、 トリフルォロメタンスルホン酸などの酸性溶媒の存在下 で行なわれる。 所望により反応に悪影響を及ぼさない溶媒或いはこれらの混 合物を用いてもよい。 このような溶媒としては上記した酸性溶媒の他、 例え ばクロ口ベンゼン、 ジクロロベンゼンなどの芳香族炭化水素類、 ジクロロメ タン、 クロ口ホルム、 1， 2—ジクロロェタン、 四塩化炭素などのハロゲン 化炭化水素類、 へキサン、 ヘプタン、 シクロへキサンなどの飽和炭化水素類 、 ジェチルエーテル、 テトラヒドロフラン、 ジォキサンなどのエーテル類、 アセトン、 メチルェチルケトンなどのケトン類、 ジメチルスルホキシドなど のスルホキシド類、 メタノール、 エタノール、 プロパノール、 イソプロパノ ールなどのアルコール類などが用いられる。 これらの溶媒は単独で用いるこ ともでき、 また必要に応じて 2種またはそれ以上を適当な割合、 例えば約 1 ： 1〜 1 ： 1 0 (容量比） の割合で混合して用いてもよい。 反応混合物が均 一でない場合には、 例えばトリェチルベンジルアンモニゥムクロリ ド、 トリ n—ォクチルメチルアンモニゥムクロリ ド、 トリメチルデシルアンモニゥム クロリ ド、 テトラメチルアンモニゥムブロミド、 セチルピリジニゥムブロミ ドなどの四級アンモニゥム塩ゃクラウンエーテル類などの相間移動触媒の存 在下に反応を行ってもよい。 特に好ましい溶媒は硫酸である。

[0036] 本発明に係るニトロ化反応の反応温度は通常約— 5 0〜 1 0 0 °C、 好まし くは約 _ 2 0〜3 0 °Cの範囲である。 反応時間は約 1 0分間〜 2 4時間、 好 ましくは約 2〜 1 0時間の範囲である。

[0037] 反応終了後、 反応液を水、 氷または氷水で希釈することによリー般式 （1 ) で表される 0 _メチル _ N—ニトロイソ尿素またはその塩を含む混合物が 得られる。 具体的には、 反応終了後、 反応液を冷水または氷または水と氷の 混合物中に注ぎ込み、 その後に析出物を濾取することにより、 一般式 （1 ) で表される O—メチル一 N _二トロイソ尿素またはその塩を含む混合物を単 離することができる。 必要に応じて、 希釈前に反応液を濾過することができ る。

[0038] 反応混合物の希釈のために用いる水の量としては、 反応混合物中に存在す る硫酸に対し、 重量基準で 1. 0〜5. 0倍であり、 好ましくは 2. 0〜3 . 0倍である。

[0039] 次に実施例を挙げて、 本発明をさらに詳しく説明するが、 本発明はこれら の実施例に限定解釈されるべきものではない。

[0040] 0—メチルイソ尿素■ 1 2硫酸 （1 00 _§) を_ 1 0°Cに冷却した発煙 硫酸中 （1 OO g) に 0°C以下を保ちながら装入した。 次に混酸 （硫酸 1 5 0 _§と比重1. 52の発煙硝酸 60 gの混合物） を一 1 0°Cから 0°Cを保ち ながら反応液中に滴下した。 その後、 反応液を一 5°Cで 24時間熟成した。 高速液体クロマ卜グラフィ一により反応収率を分析したところ、 97%の反 応収率が得られた。

[0041] 上記の反応液を水中 （685 g) に 2°C以下を保ちながら滴下した。 同液 を一 1 0°Cで 3時間熟成した後、 析出物を濾取し、 目的物である 0_メチル _N—ニトロイソ尿素 （収量 86. 3 g、 純度 94%、 収率 84%) を得た H-NMR (DMSO, p p m) ： 3. 70 (3 H， S) ， 8. 90 (2 H

， b r )

[0042] [比較例 1 ]

0_メチルイソ尿素■ 1 Z2硫酸 （20 g) を硫酸中 （20 g) に 1 5°C から 20°Cで装入した。 次に混酸 （硫酸 30 gと比重 1. 52の発煙硝酸 1

2 gとの混合物） を同温で反応液中に滴下した。 その後、 反応液を 20°Cで

24時間熟成した。 高速液体ク口マトグラフィ一によリ反応収率を分析した ところ 82 %の反応収率が得られた。

[0043] 上記の反応液を 1 96 gの 0°Cの水に温度を保ちながら滴下した。 同液を

0°Cで 1時間熟成した後、 同温を保ちながら 20%水酸化ナ卜リゥム水溶液 (75 g) を滴下した。 さらに 1時間熟成した後、 析出物を濾取し、 目的物 である 0_メチル _N_ニトロイソ尿素 （収量 9. 5 g、 純度 90%、 収率 44%) を得た。

[比較例 2]

発煙硫酸に変えて無水硫酸ナ卜リゥムを用いた以外は実施例 1と同様に反 応を行った。 その結果、 反応収率は 80%程度であり反応収率の改善は認め られなかった。

Claims

請求の範囲 一般式 （2)

[化 1]

で表される o_メチルイソ尿素またはその塩を、 発煙硫酸の存在下、 ニトロ 化剤を用いてニトロ化反応することを特徴とする、 一般式 （1 )

[化 2]

で表される O—メチル一N—二トロイソ尿素またはその塩の製造方法。 前記ニトロ化剤が硝酸又は発煙硝酸である請求項 1に記載の製造方法。