WO2017130679A1 - チオカルボニル化合物の製造方法 - Google Patents

チオカルボニル化合物の製造方法 Download PDF

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carbon atoms
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勝旭 宮崎
大川 春樹
昭一 小澤
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住友化学株式会社
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    • C07D307/82Benzo [b] furans; Hydrogenated benzo [b] furans with hetero atoms or with carbon atoms having three bonds to hetero atoms with at the most one bond to halogen, e.g. ester or nitrile radicals, directly attached to carbon atoms of the hetero ring
    • C07D307/84Carbon atoms having three bonds to hetero atoms with at the most one bond to halogen
    • C07D307/85Carbon atoms having three bonds to hetero atoms with at the most one bond to halogen attached in position 2

Definitions

  • the present invention relates to a method for producing a thiocarbonyl compound.
  • Non-patent Document 1 As a method for producing a thiocarbonyl compound from a carbonyl compound, for example, production of a thiocarbonyl compound using diphosphorus pentoxide (P 4 S 10 ) is disclosed (Non-patent Document 1). In addition, 2,4-bis (4-methoxyphenyl) -1,3-dithia-2,4-diphosphetane-2,4-disulfide (generic name, Lawson's reagent, hereinafter Lawson unless otherwise specified) A method for producing a thiocarbonyl compound using a reagent is described (Patent Document 1, and Non-Patent Documents 2 and 3).
  • Non-Patent Document 1 since hydrogen sulfide or sulfur dioxide is used as a sulfiding agent, various problems may occur in implementation on an industrial scale.
  • diphosphorus pentasulfide when used as a sulfiding agent, diphosphorus pentasulfide is solid but has high hygroscopicity, and when it absorbs moisture, it decomposes to generate hydrogen sulfide, and many by-products are generated, resulting in purification work. There was a problem such as becoming necessary.
  • Non-Patent Documents 2 and 3 when Lawson's reagent is used as a sulfurizing agent, there is no problem as in the case of using the above-mentioned sulfurizing agent, and a very excellent sulfurizing agent. In recent years, it has been widely used. However, Lawesson's reagent always produces a thiophosphine compound as a by-product after the reaction. For this reason, in order to take out the target compound with high purity, it is generally necessary to use column chromatography in the purification step, and it has been difficult to carry out it on an industrial scale. In particular, Non-Patent Document 3 clearly describes problems caused by using Lawson's reagent.
  • a high-purity thiocarbonyl compound can be obtained by using diphosphatane disulfide containing a Lawson reagent as a sulfurizing agent. I found it.
  • the present invention provides the following [1] to [6].
  • a process for producing a compound (B) comprising a structural unit (I-3) comprising, in this order, a step (2) of alkali treatment with an alkaline aqueous solution.
  • A represents any of —C—, —O—, —S—, or —NR 1 —, and R 1 represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms.
  • R 2 and R 3 each independently represents a hydrogen atom, a hydroxyl group, a halogen atom, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, or an alkylthio group having 1 to 6 carbon atoms.
  • Ar represents an aryl group having 6 to 10 carbon atoms
  • a 1 and A 2 each independently represents an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms
  • a halogen atom n 1 and n 2 represents each independently an integer of 0 to 4.
  • A is the same as in (I-1).
  • [2] The production method according to [1], wherein the alkali treatment is performed with an aqueous alkali solution having a concentration of 10 to 25% by weight.
  • the alkali is sodium hydroxide, potassium hydroxide, or a mixture thereof.
  • a high-purity thiocarbonyl compound can be obtained by a production method that can be industrialized by removing a by-product derived from a sulfurizing agent by a simple purification method after the reaction.
  • the present invention includes a step (1) of obtaining a mixture by heating the compound (A) containing the structural unit (I-1), the compound (C), and the solvent (X), preferably with mixing, A step (2) of subjecting the obtained mixture to alkali treatment is included in this order.
  • the step (1) will be described in detail.
  • the compound (A) used in the step (1) has the following formula (I-1)
  • the structural unit represented by is included.
  • A represents —C—, —O—, —S—, or —NR 1 —
  • R 1 represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms. From the viewpoint of reducing side reactions, -C -, - O-, or -NR 1 - are preferable, -O -, - NR 1 - is preferred.
  • R 1 is preferably a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms.
  • the compound (A) is preferably a compound represented by the following formula (I-2).
  • M 1 and M 2 each independently represent any of a hydrogen atom, an aliphatic hydrocarbon group, an alkoxy group, an aromatic hydrocarbon group, or a heterocyclic group, and a combination thereof May have a substituent, may have a substituent, and M 1 and M 2 may be linked to each other to form a cyclic structure.
  • M 1 and M 2 have at least one methylene group
  • the methylene group is —O—, —S—, —CO—, —CS—, —COO—, CONR 4 —, and —NR 5 CO—. It may be substituted with any of them.
  • R 4 and R 5 each independently represents an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, and may be linked to M 1 and / or M 2 to form a cyclic structure. Further, when M 1 and M 2 have a cyclic structure, the ring structure may be a condensed ring structure.
  • A represents the same meaning as A in formula (I-1).
  • the number of carbon atoms of M 1 and M 2 is not particularly limited, but is preferably 0 to 50 carbon atoms, more preferably 1 to 40 carbon atoms, still more preferably 2 to 30 carbon atoms, and most preferably 3 to 20 carbon atoms. is there. It is preferable for the carbon number of M 1 and M 2 to be in the above range since the solubility in the solvent (X) described later is good and the reactivity with the compound (C) is good.
  • aliphatic hydrocarbon group examples include methyl group, ethyl group, propyl group, butyl group, isopropyl group, tert-butyl group, 2-ethylhexyl group, cyclopentyl group, cyclohexyl group, 1-butenyl group, 2 -Butenyl group and the like.
  • aromatic hydrocarbon group examples include a phenyl group, a naphthyl group, a toluyl group, a xylyl group, and a mesityl group.
  • the heterocyclic group refers to a group in which a heterocyclic structure is linked to the structural unit represented by the formula (I-1) via one linking group.
  • Specific examples of the heterocyclic structure include pyrrolidine ring, pyrroline ring, pyrrole ring, piperidine ring, piperazine ring, pyrrole ring, imidazole ring, pyrazole ring, pyridine ring, pyrazine ring, triazine ring, oxolane ring, oxane ring, Dioxane ring, furan ring, thiolane ring, thiophene ring, oxazole ring, thiazole ring, morpholine ring, indole ring, benzimidazole ring, benzofuran ring, benzothiazole ring, benzoxazole ring, quinoline ring, carbazole ring, porphyrin ring, etc. It is done.
  • examples of the structure in which any of an aliphatic hydrocarbon group, an alkoxy group, an aromatic hydrocarbon group, and a heterocyclic group are combined include the following structures. (* Represents a bond.)
  • substituents that M 1 and M 2 may have include a halogen atom, a hydroxyl group, a cyano group, a nitro group, a thiol group, a sulfo group, an acryloyl group, a vinyl group, an amino group, and an azo group. And a formyl group.
  • any of an aliphatic hydrocarbon group, an alkoxy group, an aromatic hydrocarbon group, and a heterocyclic group is preferable, and an aliphatic hydrocarbon group, an aromatic hydrocarbon group, and a heterocyclic group are preferable.
  • a cyclic group is more preferable.
  • the substituent group of the M 1 and M 2 a halogen atom, a thiol group and an amino group, is preferable.
  • Examples of the compound (A) include the following compounds.
  • step (1) compound (C) is used as a sulfiding agent for compound (A).
  • Compound (C) is represented by the following formula (II).
  • Compound (C) is a diphosphatane disulfide compound such as Lawson's reagent.
  • R 2 and R 3 each independently represent a hydrogen atom, a hydroxyl group, a halogen atom, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, or an alkylthio group having 1 to 6 carbon atoms.
  • Ar represents an aryl group having 6 to 10 carbon atoms.
  • the aryl group include a phenyl group (hereinafter abbreviated as Ph), a toluyl group, a xylyl group, and a naphthyl group.
  • R 2 and R 3 may be appropriately selected according to the solubility of the compound (C) in the solvent (X) used in the reaction, but R 2 and R 3 are the same from the viewpoint of production of the compound (C).
  • the structure is preferably a halogen atom, an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, or —O—Ph, and most preferably a methoxy group.
  • a 1 and A 2 each independently represents an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms or a halogen atom, and n 1 and n 2 each independently represents an integer of 0 to 4.
  • a 1 and A 2 may be appropriately selected according to the solubility of the compound (C) in the solvent (X) used in the reaction, but A 1 and A 2 are the same from the viewpoint of production of the compound (C).
  • Examples of the compound (C) include the following compounds.
  • Compound (C) can be produced from diphosphorus pentoxide and a benzene derivative.
  • the production method of Lawson reagent is described in, for example, non-patent literature (Organic Synthesis, Coll. Vol. 7, P372, 1990). Specifically, Lawesson's reagent can be produced by cooling the diphosphorus pentoxide in anisole after boiling, and filtering the precipitated crystals.
  • the amount of compound (C) used in step (1) is usually 0.50 ⁇ Z to 5.0 ⁇ Z mol, preferably 0.50 ⁇ Z, relative to 1 mol of compound (A) used. It is in the range of ⁇ 2.0 ⁇ Z mol, more preferably 0.50 ⁇ Z to 1.0 ⁇ Z mol.
  • Z represents the number of carbonyl groups that the compound (A) has in one molecule. If the usage-amount of a compound (C) is in the said range, it is preferable from a viewpoint of suppression of the side reaction resulting from a compound (C), and the ease of a refinement
  • Compound (C) may be used alone, or a plurality of different compounds may be used.
  • the solvent (X) to be used does not react with the compound (A) and compound (C) to be used, or the by-product resulting from the compound (B) and compound (C) produced by the reaction. If a thing is used, it will not specifically limit.
  • the solvent (X) include aliphatic hydrocarbon solvents such as pentane, hexane, heptane, and octane; aromatic hydrocarbon solvents such as benzene, toluene, xylene, and mesitylene; hetero molecules in molecules such as anisole and thioanisole.
  • Aromatic solvents having atoms aromatic heterocyclic solvents such as pyridine and pyrazine; ether solvents such as diethyl ether, tetrahydrofuran, dimethoxyethane and 1,4-dioxane; and chlorination such as dichloromethane, chloroform, chlorobenzene and bromobenzene
  • a hydrocarbon solvent is mentioned.
  • toluene, xylene, mesitylene, and chlorobenzene are preferable.
  • solvent (X) a plurality of solvents may be used in combination.
  • the temperature at which the step (1) is carried out is preferably in the range of 30 ° C. to 160 ° C., more preferably in the range of 50 ° C. to 130 ° C., and most preferably 60 to 120 ° C. If the temperature which implements a process (1) is in the said range, it is preferable from a viewpoint of the solubility of a compound (A) and a compound (C), and side reaction suppression.
  • the pressure in the reaction vessel for carrying out step (1) is usually atmospheric pressure. However, from the viewpoint of solubility of the compound (A) or the compound (C), when a solvent having a boiling point of 80 ° C. or lower is used as the solvent (X), it may be carried out under a pressurized condition. In this case, the pressure in the reaction vessel is usually in the range of 2 kPa to 1 MPa.
  • step (1) compound (B) containing a structural unit represented by the following formula (I-3) is obtained by reaction between compound (A) and compound (C).
  • a in formula (I-3) represents the same meaning as A in formula (I-1).
  • compound (A) is a compound represented by formula (I-2)
  • compound (B) obtained in step (1) is a compound represented by formula (I-4) below.
  • a in the formula (I-4), M 1 , and M 2 represents A, M 1, and the same meaning as M 2 in the formula (I-2).
  • Examples of the compound (B) include the following compounds.
  • the present invention includes a step (2) of subjecting the obtained mixture to an alkali treatment.
  • step (2) will be described.
  • compound (C) is converted to a compound represented by the following formula (III-1) and formula (III-2).
  • R 2 , R 3 , A 1 , A 2 , n 1 and n 2 in formula (III-1) and formula (III-2) each have the same meaning as in formula (II).
  • the compounds represented by formula (III-1) and formula (III-2) are generally oxidizing.
  • the compound represented by the formula (III-1) and the formula (III-2) is mixed in the compound (B).
  • the compounds represented by the formulas (III-1) and (III-2) cause a side reaction.
  • the compounds represented by the formulas (III-1) and (III-2) react with the oxidizing agent to inhibit the target reaction. Therefore, it is preferable to separate the compound (B) from the compound represented by the formula (III-1) and the formula (III-2).
  • the compounds represented by the formulas (III-1) and (III-2) are converted into the compounds represented by the following formulas (IV-1) and (IV-2). It can be easily removed by converting to a water-soluble compound.
  • R 2 , R 3 , A 1 , A 2 , n 1 , and n 2 in formula (IV-1) and formula (IV-2) have the same meaning as in formula (II).
  • the alkali treatment carried out in the step (2) means that the compounds represented by the formula (III-1) and the formula (III-2) are converted into the formula (IV-1) and the formula (IV-2) using a basic compound. ).
  • the basic compound used for the alkali treatment may be an organic compound base (hereinafter abbreviated as an organic base) or an inorganic compound base (hereinafter abbreviated as an inorganic base).
  • organic base include triethylamine, pyridine, piperidine, imidazole, ethylenediamine, N, N-dimethyl-4-aminopyridine, 1,8-diazabicyclo [5.4.0] -7-undecene, 1,5- And diazabicyclo [4.3.0] -5-nonene, 1,4-diazabicyclo [2.2.2] octane, and the like.
  • the inorganic base include lithium hydroxide, sodium hydroxide, potassium hydroxide, cesium hydroxide, calcium hydroxide, barium hydroxide and the like.
  • the basic compound used is preferably an inorganic base, more preferably sodium hydroxide or potassium hydroxide. From the viewpoint of not reacting with the compound (B) obtained in the step (1) and economical efficiency.
  • a basic compound may be used independently, respectively, and a plurality of different compounds may be used.
  • the inorganic base may be used as it is, but it is preferably used as an aqueous solution having a predetermined concentration.
  • an inorganic base is used as an aqueous solution, the compounds represented by formula (IV-1) and formula (IV-2) produced by alkali treatment can be extracted into the aqueous solution, and the compound (B) obtained in step (1) It is preferable because it can be easily separated.
  • the concentration of the inorganic base is preferably in the range of 10 to 25% by weight, more preferably in the range of 15 to 23% by weight, and 18 to 22%. Most preferred is a weight percent range.
  • the compounds represented by formula (III-1) and formula (III-2) are efficiently represented by formula (IV-1) and formula (IV-2). This is preferable because it can be converted into a compound and mass property deterioration can be prevented.
  • the mass mentioned here means a liquid composition comprising the compound (A), the compound (B), the compound (C), the solvent (X) and the basic compound obtained in the step (1).
  • Deterioration of mass properties means, for example, that the compounds represented by formula (III-1) and formula (III-2) and / or formula (IV-1) and formula (IV-2) are in a massive high viscosity state. It means that it becomes non-uniform property.
  • a liquid separation improver may be used to improve the liquid separation property. Separation improver means that the difference in specific gravity between the organic layer and the aqueous layer is small during the separation operation, and it works to eliminate emulsions and precipitation that occur when low-solubility components and amphiphilic components are mixed.
  • liquid separation improver examples include inorganic salt compounds such as lithium chloride, sodium chloride, potassium chloride, calcium chloride, and barium chloride; methanol, ethanol, 2-propanol, tetrahydrofuran, 1,4-dioxane, acetonitrile And amphiphilic solvents such as acetone and 2-butanone. A plurality of these liquid separation improvers may be used in combination.
  • a solvent may be newly added to dissolve the compound (B).
  • the solvent that can be used in this case include methanol, ethanol, 2-propanol, 1-butanol, 2-butanol, ethylene glycol, propylene glycol, ethylene glycol monomethyl ether, di-ethylene, in addition to the solvent (X) described above.
  • Alcohol solvents such as acetone alcohol; ketone solvents such as acetone, 2-butanone, methyl isobutyl ketone, cyclopentanone and cyclohexanone; ester solvents such as ethyl acetate, butyl acetate, propylene glycol monomethyl ether, ethyl lactate and ⁇ -butyrolactone; N And aprotic polar solvents such as N, N′-dimethylformamide, N, N′-dimethylacetamide, N-methyl-2-pyrrolidone, dimethyl sulfoxide, and the like. These solvents may be used in combination.
  • the amount of the basic compound used for the alkali treatment is usually 2.0 / E to 20 / E mol, preferably 2.2 / E with respect to 1 mol of the compound (C) used in the step (1).
  • E represents the valence of the basic compound.
  • the compound represented by the formula (IV-1) and the formula (IV-2) can be efficiently converted into the aqueous solution. It is preferable because it can be extracted.
  • the pH of the aqueous solution is preferably in the range of 12.0 to 13.9, and more preferably in the range of 13.0 to 13.9. It is preferable that the pH of the aqueous solution be within the above range because the compounds represented by the formula (III-1) and the formula (III-2) can be efficiently converted into the compound represented by the formula (IV).
  • the temperature at which the alkali treatment is carried out is usually in the range of 40 to 90 ° C., preferably 50 to 85 ° C., more preferably 60 to 83 ° C. It is preferable that the temperature is within this temperature range because the compound represented by formula (III) can be efficiently converted into the compounds represented by formula (IV-1) and formula (IV-2).
  • the mixture was cooled to an internal temperature of 80 ° C., 40 g of 20% aqueous sodium hydroxide solution was dropped into the system over 30 minutes using a dropping funnel, and then kept at an internal temperature of 80 ° C. for 12 hours or more.
  • a 500 mL-jacketable separable flask having a two-way cock at the bottom was prepared separately, and a stirrer, a Dimroth condenser, and a thermometer were installed.
  • a 60 ° C. heating medium was circulated through the jacket using a constant temperature circulator, and the temperature inside was adjusted to 60 ° C.
  • the liquid separation solution was transferred to the separable flask, and the liquid separation lower layer (water layer) was removed from the lower two-way cock at an internal temperature of 60 ° C. 50 g of pure water was added to the remaining toluene container, stirred for 30 minutes at an internal temperature of 60 ° C., and then allowed to stand to remove the lower layer (aqueous layer). Separation washing with pure water was performed three times in total so that the drainage pH was ⁇ 9. The separated organic layer was concentrated under reduced pressure to adjust the concentration of Compound 2 to 25% and cooled to 25 ° C. The precipitated crystals were filtered using a Nutsche, and the obtained wet crystals were washed with 10 g of methanol and then dried at 60 ° C. with a vacuum dryer to obtain 9.44 g of dried crystals of Compound 2. Yield 90%.
  • the mixture was cooled to an internal temperature of 80 ° C., and 57 g of a 20% sodium hydroxide aqueous solution was dropped into the system over 30 minutes using a dropping funnel, and then kept at an internal temperature of 80 ° C. for 12 hours or more.
  • a 500 mL-jacketable separable flask having a two-way cock at the bottom was prepared separately, and a stirrer, a Dimroth condenser, and a thermometer were installed.
  • a 60 ° C. heating medium was circulated through the jacket using a constant temperature circulator, and the temperature inside was adjusted to 60 ° C.
  • the liquid separation solution was transferred to the separable flask, and the liquid separation lower layer (water layer) was removed from the lower two-way cock at an internal temperature of 60 ° C. 50 g of pure water was added to the remaining toluene container, stirred for 30 minutes at an internal temperature of 60 ° C., and then allowed to stand to remove the lower layer (aqueous layer). Separation washing with pure water was performed three times in total so that the drainage pH was ⁇ 9. The separated organic layer was concentrated under reduced pressure to adjust the concentration of Compound 3 to 25% and cooled to 25 ° C. The precipitated crystals were filtered using a Nutsche, and the obtained wet crystals were washed with 10 g of methanol and then dried at 60 ° C. in a vacuum dryer to obtain 8.89 g of Compound 3 as dry crystals. Yield 83%.
  • Example 3 All were carried out in the same manner as in Example 1 except that the internal temperature at which the temperature was kept for 12 hours or more with a 20% aqueous sodium hydroxide solution was changed to 70 ° C. Using an ICP emission spectrometer ICPS-7510 (manufactured by Shimadzu Corporation), the amount of residual phosphorus in the dried crystals of Compound 2 obtained was quantified and found to be 88 ppm.
  • Example 4 All were carried out in the same manner as in Example 1 except that the internal temperature at which the temperature was kept for 12 hours or more with a 20% aqueous sodium hydroxide solution was changed to 60 ° C. after the reaction. Using an ICP emission spectrometer ICPS-7510 (manufactured by Shimadzu Corporation), the amount of residual phosphorus in the dried crystals of Compound 2 obtained was quantified and found to be 1300 ppm.
  • Example 5 The same procedure as in Example 1 was performed except that the caustic soda aqueous solution used after the reaction was changed to 100 g of an 8% aqueous solution. Using an ICP emission spectrometer ICPS-7510 (manufactured by Shimadzu Corporation), the amount of residual phosphorus in the dried crystals of Compound 2 obtained was quantified and found to be 2900 ppm.

Abstract

反応後に簡便な精製方法で、硫化剤に由来する副生成物を除去することにより、工業化可能な製造方法で高純度のチオカルボニル化合物を製造し得る方法を提供する。 カルボニル化合物(A)、ジホスフェタンジスルフィド化合物(C)および溶媒(X)を加熱して混合物を得る工程(1)、および得られた混合物を25重量%以下の濃度のアルカリ水溶液でアルカリ処理する工程(2)をこの順に含むチオカルボニル化合物(B)の製造方法。

Description

チオカルボニル化合物の製造方法
 本発明は、チオカルボニル化合物の製造方法に関する。
 カルボニル化合物からチオカルボニル化合物を製造する方法としては、例えば、五酸化二リン(P10)を用いたチオカルボニル化合物の製造が開示されている(非特許文献1)。また、硫化剤として2,4-ビス(4-メトキシフェニル)-1,3-ジチア-2,4-ジホスフェタン-2,4-ジスルフィド(一般名称、ローソン試薬。以下、特に断わりのない限り、ローソン試薬と記す。)を用いたチオカルボニル化合物の製造方法が開示されている(特許文献1、および非特許文献2、3)。
WO2001/046180
新実験化学講座14 有機化合物の合成と反応[III] 1817-1821(1978年 丸善株式会社) J.Am.Chem.Soc.2015,137,9273. J.Org.Chem.2002,67,6461.
 非特許文献1に開示されている方法では、硫化剤として硫化水素や二酸化硫黄を使用していることから、工業化スケールでの実施には種々の問題を生じる可能性がある。一方、硫化剤として五硫化二リンを使用した場合、五硫化二リンは固体であるが吸湿性が強く、吸湿すると分解して硫化水素を発生すること、副生成物が多く発生して精製作業が必要となるなどの問題があった。
 特許文献1、および非特許文献2、3に開示されているように、硫化剤としてローソン試薬を使用した場合、前述の硫化剤を使用した場合のような問題はなく、非常に優れた硫化剤として近年広く利用されている。しかしローソン試薬は、反応後にチオホスフォン化合物を必ず副生する。このため、目的化合物を高純度で取り出すためには一般的に精製工程でカラムクロマトグラフィーに供する必要があり、工業化スケールでの実施は困難であった。特に非特許文献3にはローソン試薬を使用することによる問題点が明記されている。
 発明者らは、上記したような問題を解決し得る製造方法を検討した結果、硫化剤としてローソン試薬を含むジホスフェタンジスルフィドを使用することにより、高純度のチオカルボニル化合物を得られることを見出した。
 即ち、本発明は、以下の[1]~[6]を提供するものである。
[1]構造単位(I-1)を含む化合物(A)、化合物(C)および溶媒(X)を加熱して混合物を得る工程(1)、および得られた混合物を25重量%以下の濃度のアルカリ水溶液でアルカリ処理する工程(2)をこの順に含む構造単位(I-3)を含む化合物(B)の製造方法。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000004
(式(I-1)中、Aは、-C-、-O-、-S-、または-NR-のいずれかを表し、Rは水素原子または炭素数1~10のアルキル基を表す。)
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000005
(化合物(C)中、RおよびRは、それぞれ独立に水素原子、水酸基、ハロゲン原子、炭素数1~6のアルキル基、炭素数1~6のアルコキシ基、炭素数1~6のアルキルチオ基、または-O-Arを表し、Arは炭素数6~10のアリール基を表し、AおよびAは、それぞれ独立に炭素数1~6のアルキル基、ハロゲン原子を表し、nおよびnは、それぞれ独立に0~4の整数を表す。)
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000006
(式(I-3)中、Aは(I-1)中と同様である。)
[2]10~25重量%濃度のアルカリ水溶液でアルカリ処理する[1]に記載の製造方法。
[3]アルカリが、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、又はこれらの混合物である[1]または[2]に記載の製造方法。
[4]60℃以上90℃以下でアルカリ処理する[1]~[3]のいずれかに記載の製造方法。
[5]溶媒(X)が、炭化水素溶媒である[1]~[4]のいずれかに記載の製造方法。
[6]混合しながら加熱する[1]~[5]のいずれかに記載の製造方法。
 本発明によれば、反応後に簡便な精製方法で硫化剤由来副生成物を除去することにより、工業化可能な製造方法で高純度のチオカルボニル化合物を得ることができる。
 以下、本発明について詳細に説明する。
 本発明は、構造単位(I-1)を含む化合物(A)、化合物(C)および溶媒(X)を加熱して、好ましくは混合しながら加熱して、混合物を得る工程(1)と、得られた混合物をアルカリ処理する工程(2)をこの順に含む。以下、工程(1)について詳細に説明する。
工程(1)で使用する化合物(A)は、下記式(I-1)
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000007
で表される構造単位を含む。
 式(I-1)中、Aは-C-、-O-、-S-、または-NR-のいずれかを表し、Rは水素原子または炭素数1~10のアルキル基を表す。副反応を少なくする観点から、-C-、-O-、または-NR-が好ましく、特に-O-、-NR-が好ましい。Rとしては、水素原子または炭素数1~3のアルキル基が好ましい。
 化合物(A)は、下記式(I-2)で表される化合物であることが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000008
 式(I-2)中、MおよびMは、それぞれ独立に、水素原子、脂肪族炭化水素基、アルコキシ基、芳香族炭化水素基、または複素環基のいずれかを表し、これらを組み合わせた構造であってもよく、置換基を有していてもよく、また、MとMが互いに連結して環状構造を形成していてもよい。MおよびMが少なくとも1つのメチレン基を有する場合、該メチレン基は-O-、-S-、-CO-、-CS-、-COO-、CONR-、および-NRCO-のうちのいずれかで置換されていてもよい。ここでR、およびRは、それぞれ独立に、炭素数1~10のアルキル基を表し、Mおよび又はMと連結して環状構造を形成してもよい。また、MおよびMが環状構造を有する場合、該環構造は縮環構造であってもよい。Aは、式(I-1)中のAと同じ意味を表す。
 MおよびMの炭素数は特に限定されないが、好ましくは炭素数0~50であり、より好ましくは1~~40であり、さらに好ましくは2~30であり、最も好ましくは3~20である。MおよびMの炭素数が上記範囲内であると、後述する溶媒(X)への溶解性が良好であり、さらに化合物(C)との反応性が良好であるため好ましい。
 脂肪族炭化水素基としては、具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、イソプロピル基、tert-ブチル基、2-エチルヘキシル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、1-ブテニル基、2-ブテニル基等が挙げられる。
 芳香族炭化水素基としては、具体的には、フェニル基、ナフチル基、トルイル基、キシリル基、メシチル基等が挙げられる。
 複素環基とは、複素環構造が1つの連結基を介して式(I-1)で表される構造単位に連結している基のことを示す。複素環構造としては、具体的には、ピロリジン環、ピロリン環、ピロール環、ピペリジン環、ピペラジン環、ピロール環、イミダゾール環、ピラゾール環、ピリジン環、ピラジン環、トリアジン環、オキソラン環、オキサン環、ジオキサン環、フラン環、チオラン環、チオフェン環、オキサゾール環、チアゾール環、モルホリン環、インドール環、ベンゾイミダゾール環、ベンゾフラン環、ベンゾチアゾール環、ベンゾオキサゾール環、キノリン環、カルバゾール環、ポルフィリン環等が挙げられる。
 MおよびMとして、脂肪族炭化水素基、アルコキシ基、芳香族炭化水素基、または複素環基のいずれかを組み合わせた構造としては、例えば、下記の構造などが挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000009
(*は結合手を表す。)
およびMが有していてもよい置換基としては、具体的には、ハロゲン原子、水酸基、シアノ基、ニトロ基、チオール基、スルホ基、アクリロイル基、ビニル基、アミノ基、アゾ基、ホルミル基等が挙げられる。
 MおよびMとしては、好ましくは、脂肪族炭化水素基、アルコキシ基、芳香族炭化水素基、および複素環基のいずれかが好ましく、脂肪族炭化水素基、芳香族炭化水素基、および複素環基がより好ましい。また、MおよびMが有する置換基としては、ハロゲン原子、チオール基、およびアミノ基が好ましい。工程(1)における副反応が少ない観点、および工程(1)で得られる構造単位(I-3)を含む化合物(B)を後述する工程(2)に供する際の構造単位(I-3)を含む化合物(B)のアルカリ耐性の観点から好ましい。
 化合物(A)としては、下記の化合物などが挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000010
 工程(1)において、化合物(C)は化合物(A)の硫化剤として使用する。化合物(C)は、下記式(II)で表される。化合物(C)は、ローソン試薬などのジホスフェタンジスルフィド化合物である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000011
 化合物(C)中、RおよびRは、それぞれ独立に水素原子、水酸基、ハロゲン原子、炭素数1~6のアルキル基、炭素数1~6のアルコキシ基、炭素数1~6のアルキルチオ基、または-O-Arを表し、Arは炭素数6~10のアリール基を表す。アリール基としては、具体的には、フェニル基(以下、Phと略す。)、トルイル基、キシリル基、ナフチル基等が挙げられる。RおよびRは、反応に使用する溶媒(X)に対する化合物(C)の溶解性に合わせ適宜選択すればよいが、化合物(C)の製造上の観点から、RとRが同一構造であり、ハロゲン原子、炭素数1~6のアルコキシ基、または-O-Phが好ましく、メトキシ基が最も好ましい。
 AおよびAはそれぞれ独立に炭素数1~6のアルキル基、またはハロゲン原子を表し、nおよびnはそれぞれ独立に0~4の整数を表す。AおよびAは、反応に使用する溶媒(X)に対する化合物(C)の溶解性に合わせ適宜選択すればよいが、化合物(C)の製造上の観点から、AとAが同一構造であり、水素原子かハロゲン原子が好ましく、n=n=0か1が好ましい。
 化合物(C)としては、以下の化合物などが挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000012
 化合物(C)の製造方法は、五酸化二リンとベンゼン誘導体から製造することができる。ローソン試薬の製造方法は、例えば、非特許文献(Organic Syntheses,Coll.Vol.7,P372、1990年)に記載されている。具体的には、ローソン試薬は、アニソール中で五酸化二リンを沸点還流した後に冷却し、析出した結晶を濾過することによって製造可能である。
 工程(1)における化合物(C)の使用量は、使用する化合物(A)1モルに対して、通常、0.50×Z~5.0×Zモルであり、好ましくは0.50×Z~2.0×Zモル、より好ましくは0.50×Z~1.0×Zモルの範囲である。ここで、Zは化合物(A)が一分子内に有するカルボニル基の数を表す。化合物(C)の使用量が上記範囲内であれば、化合物(C)に起因する副反応の抑制、および精製工程の容易さの観点から好ましい。化合物(C)は、それぞれ単独で用いてもよいし、異なる複数のものを用いてもよい。
 工程(1)において、使用する溶媒(X)は、使用する化合物(A)および化合物(C)、更には反応によって生成する化合物(B)および化合物(C)に起因する副生成物と反応しないものを用いれば、特に限定されない。
 溶媒(X)の具体例としては、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン等の脂肪族炭化水素溶媒;ベンゼン、トルエン、キシレン、メシチレン等の芳香族炭化水素溶媒;アニソール、チオアニソール等の分子中にヘテロ原子を有する芳香族溶媒;ピリジン、ピラジン等の芳香族複素環溶媒;ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジメトキシエタン、1,4-ジオキサン等のエーテル溶媒;及び、ジクロロメタン、クロロホルム、クロロベンゼン、ブロモベンゼン等の塩素化炭化水素溶媒が挙げられる。化合物(A)および化合物(C)の溶解性、後述する工程(2)におけるアルカリ処理時の操作性の観点から、トルエン、キシレン、メシチレン、クロロベンゼンが好ましい。溶媒(X)は、複数の溶媒を組み合わせて使用してもよい。
 工程(1)を実施する温度としては、好ましくは30℃~160℃の範囲であり、より好ましくは50℃~130℃の範囲であり、最も好ましくは60~120℃である。工程(1)を実施する温度が上記範囲内であれば、化合物(A)および化合物(C)の溶解性、及び副反応抑制の観点から好ましい。
 工程(1)を実施する反応容器内の圧力は、通常、大気圧である。ただし、化合物(A)や化合物(C)の溶解性の観点から溶媒(X)として沸点が80℃以下の溶媒を使用する場合は、加圧条件下で実施してもよい。この場合の反応容器内の圧力は、通常、2kPa~1MPaの範囲である。
 工程(1)では、化合物(A)と化合物(C)との反応により、下記式(I-3)で表される構造単位を含む化合物(B)が得られる。式(I-3)におけるAは、式(I-1)におけるAと同じ意味を表す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000013
 化合物(A)が式(I-2)で表される化合物である場合、工程(1)で得られる化合物(B)は下記式(I-4)で表される化合物である。式(I-4)におけるA、M、およびMは、式(I-2)におけるA、M、およびMと同じ意味を表す。

Figure JPOXMLDOC01-appb-I000014
 化合物(B)としては、下記の化合物などが挙げられる。

Figure JPOXMLDOC01-appb-I000015
 本発明は、得られた混合物をアルカリ処理する工程(2)を含む。以下、工程(2)について説明する。工程(1)において化合物(C)は、下記式(III-1)および式(III-2)で表される化合物へと変換される。式(III-1)および式(III-2)中のR、R、A、A、nおよびnは、それぞれ、式(II)中と同じ意味を表す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000016
 式(III-1)および式(III-2)で表される化合物は一般的に酸化性がある。例えば、工程(1)で得られる化合物(B)を引き続き反応に供する場合、式(III-1)および式(III-2)で表される化合物が化合物(B)に混入していると、式(III-1)および式(III-2)で表される化合物が副反応を引き起こす懸念がある。特に酸化反応においては、式(III-1)および式(III-2)で表される化合物が酸化剤と反応し、目的とする反応を阻害することが考えられる。このため、化合物(B)と式(III-1)および式(III-2)で表される化合物とを分離することが好ましい。
 本発明が含む工程(2)では、式(III-1)および式(III-2)で表される化合物を下記式(IV-1)および式(IV-2)で表される化合物へと変換し、水溶性化合物にすることで容易に除去できるようになる。式(IV-1)および式(IV-2)中のR、R、A、A、n、およびnは式(II)中と同じ意味を表す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000017
 工程(2)で実施するアルカリ処理とは、塩基性化合物を使用して式(III-1)および式(III-2)で表される化合物を式(IV-1)および式(IV-2)で表される化合物へ変換することを意味する。
 アルカリ処理に使用する塩基性化合物としては、有機化合物の塩基(以下、有機塩基と略す。)であってもよく無機化合物の塩基(以下、無機塩基と略す。)であってもよい。有機塩基の具体例としては、トリエチルアミン、ピリジン、ピペリジン、イミダゾール、エチレンジアミン、N,N-ジメチル-4-アミノピリジン、1,8-ジアザビシクロ[5.4.0]-7-ウンデセン、1,5-ジアザビシクロ[4.3.0]-5-ノネン、1,4-ジアザビシクロ[2.2.2]オクタン、等が挙げられる。無機塩基の具体例としては、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化セシウム、水酸化カルシウム、水酸化バリウム等が挙げられる。使用する塩基性化合物は、無機塩基が好ましく、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムがより好ましい。工程(1)で得られる化合物(B)と反応しない点、および経済性の観点から好ましい。塩基性化合物は、それぞれ単独で用いてもよいし、異なる複数のものを用いてもよい
 使用する塩基性化合物が無機塩基である場合、無機塩基をそのまま使用してもよいが、所定濃度の水溶液として使用することが好ましい。無機塩基を水溶液として使用すると、アルカリ処理によって生成する式(IV-1)および式(IV-2)で表される化合物を該水溶液中に抽出でき、工程(1)で得られる化合物(B)との分離が容易であるため好ましい。
 塩基性化合物として所定濃度の無機塩基水溶液として使用する場合、無機塩基の濃度は10~25重量%の範囲であることが好ましく、15~23重量%の範囲であることがより好ましく、18~22重量%の範囲であることが最も好ましい。無機塩基濃度が該濃度の範囲であると、式(III-1)および式(III-2)で表される化合物を効率的に式(IV-1)および式(IV-2)で表される化合物へ変換でき、かつマス性状の悪化を防ぐことができるため好ましい。ここで言うマスとは、工程(1)で得られる化合物(A)、化合物(B)、化合物(C)、溶媒(X)、および塩基性化合物からなる液状組成物を意味する。マス性状の悪化とは、例えば、式(III-1)および式(III-2)および又は式(IV-1)および式(IV-2)で表される化合物などが塊状の高粘性状態になり、不均一な性状になることを意味する。
 塩基性化合物として所定濃度の無機塩基水溶液として使用し、工程(1)で得られる化合物(B)と式(IV-1)および式(IV-2)で表される化合物を分液操作によって分離する場合、分液性を改良するために分液性改良剤を使用してもよい。分液性改良剤とは、分液操作時に有機層と水層との比重差が小さいことや、低溶解性成分や両親媒性成分が混在する際に発生するエマルジョンや沈殿を解消する働きを有する化合物を言う。分液性改良剤としては、具体的には、塩化リチウム、塩化ナトリウム、塩化カリウム、塩化カルシウム、塩化バリウム等の無機塩化合物;メタノール、エタノール、2-プロパノール、テトラヒドロフラン、1,4-ジオキサン、アセトニトリル、アセトン、2-ブタノン等の両親媒性溶媒等が挙げられる。これら分液性改良剤は複数を組み合わせて使用してもよい。
 工程(1)において得られた化合物(B)が結晶として析出している場合、化合物(B)を溶解するために溶媒を新たに追加してもよい。この際に使用できる溶媒は、具体的には、前述の溶媒(X)に加え、メタノール、エタノール、2-プロパノール、1-ブタノール、2-ブタノール、エチレングリコール、プロピレングリコール、エチレングリコールモノメチルエーテル、ジアセトンアルコール等のアルコール溶媒;アセトン、2-ブタノン、メチルイソブチルケトン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン等のケトン溶媒;酢酸エチル、酢酸ブチル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、乳酸エチル、γ-ブチロラクトン等のエステル溶媒;N,N‘-ジメチルホルムアミド、N,N‘-ジメチルアセトアミド、N-メチル-2-ピロリドン、ジメチルスルホキシド等の非プロトン性極性溶媒等が挙げられる。これら溶媒は複数を組み合わせて使用してもよい。
 アルカリ処理に使用する塩基性化合物の量は、工程(1)で使用する化合物(C)1モルに対して、通常、2.0/E~20/Eモルであり、好ましくは2.2/E~10/Eモル、より好ましくは2.5/E~5/Eモルである。ここで、Eは塩基性化合物の価数を表す。塩基性化合物の量が当該範囲であると、化学量論的に全量の式(III-1)および式(III-2)で表される化合物を式(IV-1)および式(IV-2)で表される化合物に変換できるため好ましい。更に、塩基性化合物として無機塩基水溶液を使用する場合、塩基性化合物の量が上記範囲内であると、式(IV-1)および式(IV-2)で表される化合物を効率よく当該水溶液へ抽出できるため好ましい。
 塩基性化合物として無機塩基水溶液を使用する場合、該水溶液のpHは12.0~13.9の範囲であることが好ましく、13.0~13.9の範囲であることがより好ましい。該水溶液のpHが上記範囲内であると、式(III-1)および式(III-2)で表される化合物を効率的に式(IV)で表される化合物へ変換できるため好ましい。
 アルカリ処理を実施する温度は、通常、40~90℃の範囲であり、好ましくは50~85℃、より好ましくは60~83℃の範囲である。温度が当該温度の範囲であると、式(III)で表される化合物を効率的に式(IV-1)および式(IV-2)で表される化合物へ変換できるため好ましい。
 以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明する。例中の「%」および「部」は、特記ない限り、重量%および重量部である。
(実施例1)
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000018
 攪拌機、ジムロート冷却管、温度計を設置した300mL-四ツ口フラスコ内を窒素雰囲気とし、特許文献(特開2011-207765)を参考に合成した化合物1粉末10g、ローソン試薬(東京化成工業(株)製)6.46g、トルエン111gを仕込み、室温にて撹拌を開始した。オイルバスで内温110℃になるよう加温し、内温110℃にて2時間保温した。反応終了後、内温が80℃になるよう冷却し、滴下漏斗を用いて20%苛性ソーダ水溶液40gを30分以上かけて系中へ滴下し、その後12時間以上内温80℃にて保温した。
 下部に二方コックを有する500mL-ジャケット付セパラブルフラスコを別途準備し、攪拌機、ジムロート冷却管、温度計を設置した。恒温循環装置を用いてジャケットに60℃熱媒を循環させ、内部を60℃に温調した。上記分液溶液を該セパラブルフラスコに移し、内温60℃にて分液下層(水層)を下部二方コックより取り除いた。残ったトルエン容器に純水50gを加え、内温60度にて30分間撹拌し、その後静置して下層(水層)を除去した。排水pHが<9になるよう、純水による分液洗浄を計3回実施した。分液後の有機層を減圧濃縮し、化合物2の濃度を25%に調整し、25℃まで冷却した。析出した結晶をヌッチェを用いて濾過し、得られた湿晶をメタノール10gで洗浄した後、減圧乾燥器で60℃にて乾燥し、化合物2の乾燥結晶9.44gを得た。収率90%。
 ICP発光分析装置ICPS-7510((株)島津製作所製)を用いて、得られた化合物2の乾燥結晶中の残存リン量を定量した結果、5ppmであった。
(実施例2)
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000019
 攪拌機、ジムロート冷却管、温度計を設置した300mL-四ツ口フラスコ内を窒素雰囲気とし、p-ベンズアニシジド(東京化成工業(株)製)10g、ローソン試薬(東京化成工業(株)製)9.25g、トルエン111gを仕込み、室温にて撹拌を開始した。オイルバスで内温110℃になるよう加温し、内温110℃にて2時間保温した。反応終了後、内温が80℃になるよう冷却し、滴下漏斗を用いて20%苛性ソーダ水溶液57gを30分以上かけて系中へ滴下し、その後12時間以上内温80℃にて保温した。
 下部に二方コックを有する500mL-ジャケット付セパラブルフラスコを別途準備し、攪拌機、ジムロート冷却管、温度計を設置した。恒温循環装置を用いてジャケットに60℃熱媒を循環させ、内部を60℃に温調した。上記分液溶液を該セパラブルフラスコに移し、内温60℃にて分液下層(水層)を下部二方コックより取り除いた。残ったトルエン容器に純水50gを加えて、内温60度にて30分間撹拌し、その後静置して下層(水層)を除去した。排水pHが<9になるよう、純水による分液洗浄を計3回実施した。分液後の有機層を減圧濃縮し、化合物3濃度を25%に調整し、25℃まで冷却した。析出した結晶をヌッチェを用いて濾過し、得られた湿晶をメタノール10gで洗浄した後、減圧乾燥器で60℃にて乾燥し、化合物3の乾燥結晶8.89gを得た。収率83%。
 ICP発光分析装置ICPS-7510((株)島津製作所製)を用いて、得られた化合物3の乾燥結晶中の残存リン量を定量した結果、8ppmであった。
(実施例3)
 反応後に20%苛性ソーダ水溶液で12時間以上保温する内温を70℃に変更した以外、全て実施例1と同様に実施した。ICP発光分析装置ICPS-7510((株)島津製作所製)を用いて、得られた化合物2の乾燥結晶中の残存リン量を定量した結果、88ppmであった。
(実施例4)
 反応後に20%苛性ソーダ水溶液で12時間以上保温する内温を60℃に変更した以外、全て実施例1と同様に実施した。ICP発光分析装置ICPS-7510((株)島津製作所製)を用いて、得られた化合物2の乾燥結晶中の残存リン量を定量した結果、1300ppmであった。
(実施例5)
 反応後に使用する苛性ソーダ水溶液として、8%水溶液100gに変更した以外は全て実施例1と同様に実施した。ICP発光分析装置ICPS-7510((株)島津製作所製)を用いて、得られた化合物2の乾燥結晶中の残存リン量を定量した結果、2900ppmであった。
(比較例1)
 反応後に使用する苛性ソーダ水溶液として30%水溶液27gに変更したところ、滴下中に茶色の塊状不溶物が発生し、均一な撹拌が困難となった。

Claims (6)

  1.  構造単位(I-1)を含む化合物(A)、化合物(C)および溶媒(X)を加熱して混合物を得る工程(1)、および得られた混合物を25重量%以下の濃度のアルカリ水溶液でアルカリ処理する工程(2)をこの順に含む構造単位(I-3)を含む化合物(B)の製造方法。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-I000001
    (式(I-1)中、Aは、-C-、-O-、-S-、または-NR-のいずれかを表し、Rは水素原子または炭素数1~10のアルキル基を表す。)
    Figure JPOXMLDOC01-appb-I000002
    (化合物(C)中、RおよびRは、それぞれ独立に水素原子、水酸基、ハロゲン原子、炭素数1~6のアルキル基、炭素数1~6のアルコキシ基、炭素数1~6のアルキルチオ基、または-O-Arを表し、Arは炭素数6~10のアリール基を表し、AおよびAは、それぞれ独立に炭素数1~6のアルキル基、ハロゲン原子を表し、nおよびnは、それぞれ独立に0~4の整数を表す。)
    Figure JPOXMLDOC01-appb-I000003
    (式(I-3)中、Aは(I-1)中と同様である。)
  2.  10~25重量%濃度のアルカリ水溶液でアルカリ処理する請求項1に記載の製造方法。
  3.  アルカリが、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、又はこれらの混合物である請求項1または2に記載の製造方法。
  4.  60℃以上90℃以下でアルカリ処理する請求項1~3のいずれかに記載の製造方法。
  5.  溶媒(X)が、炭化水素溶媒である請求項1~4のいずれかに記載の製造方法。
  6.  混合しながら加熱する請求項1~5のいずれかに記載の製造方法。
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