WO2020189311A1 - ２，５－ジクロロピラジンの製造方法 - Google Patents

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dichloropyrazine
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piperazindione
chlorinating agent
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Inventor
萩谷　弘寿
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住友化学株式会社
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D241/00—Heterocyclic compounds containing 1,4-diazine or hydrogenated 1,4-diazine rings
    • C07D241/02—Heterocyclic compounds containing 1,4-diazine or hydrogenated 1,4-diazine rings not condensed with other rings
    • C07D241/10—Heterocyclic compounds containing 1,4-diazine or hydrogenated 1,4-diazine rings not condensed with other rings having three double bonds between ring members or between ring members and non-ring members
    • C07D241/14—Heterocyclic compounds containing 1,4-diazine or hydrogenated 1,4-diazine rings not condensed with other rings having three double bonds between ring members or between ring members and non-ring members 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 ring carbon atoms
    • C07D241/16—Halogen atoms; Nitro radicals

Definitions

  • the present invention relates to a method for producing 2,5-dichloropyrazine, which is important as a medical and agricultural chemical intermediate.
  • Methyl 3-aminopyrazine-2-carboxylate is chlorinated to obtain methyl 6-chloro-3-amino-2-carboxylate, which is then hydrolyzed and decarboxylated to form 2-chloro-5-amino.
  • a method of converting to pyrazine and then chlorinating with the Sandmeyer reaction to obtain 2,5-dichloropyrazine (for example, Patent Document 2).
  • Patent Document 2 requires three steps and has a problem that the yield is low.
  • Non-Patent Document 2 As a method for producing 2,5-dichloro-3,6-dimethylpyrazine, a method of heating 3,6-dimethyl-2,5-piperazinedione to phosphorus oxychloride and 160 ° C. in the presence of pyridine is known. (For example, Non-Patent Document 2).
  • An object of the present invention is to solve the above problems and to provide a new method for producing 2,5-dichloropyrazine.
  • the present inventor has made a reaction using a combination of 2,5-piperazindione, a tertiary amine compound and a chlorinating agent to obtain a high yield of 2,5-dichloro.
  • pyrazine can be obtained, and have reached the present invention.
  • the present invention is as follows.
  • [1] A method for producing 2,5-dichloropyrazine, which comprises reacting 2,5-piperazindione with a chlorinating agent in the presence of a tertiary amine compound.
  • [2] The method according to [1], wherein the chlorinating agent is phosphorus oxychloride.
  • [3] The method according to any one of [1] to [2], which is carried out in the presence of an aromatic hydrocarbon solvent.
  • 2,5-dichloropyrazine can be produced in high yield by a new method.
  • the method for producing 2,5-dichloropyrazine according to the present invention comprises reacting 2,5-piperazindione with a chlorinating agent in the presence of a base, particularly in the presence of a tertiary amine compound.
  • 2,5-piperazindione used in the method of the present invention a commercially available product may be used, and for example, one synthesized according to the method described in Liebigs. Ann. Chem., 715-719, 1993. It can also be used.
  • chlorinating agent used in the method of the present invention examples include phosphorus oxychloride, phosgene, triphosgene, thionyl chloride and the like. Of these, phosphorus oxychloride is preferred.
  • the amount of chlorinating agent used is usually 2 to 10 mol times, preferably 2 to 6 mol times, that of 2,5-piperazindione used in the reaction.
  • Examples of the tertiary amine compound preferably used in the method of the present invention include trimethylamine, triethylamine, tributylamine, triisopropylethylamine, trioctylamine, tridodecylamine, N, N, -dimethylaniline, N, N, -diethylaniline. Examples include N, N, -dimethyltoluidine and the like. These tertiary amine compounds may be used alone or in combination of two or more.
  • the amount of the tertiary amine compound used is usually 2 to 10 mol times, preferably 3 to 6 mol times, that of 2,5-piperazindione used in the reaction.
  • solvents include aromatic hydrocarbon solvents such as toluene, xylene, cumene, monochlorobenzene and tetraline; aliphatic hydrocarbon solvents such as hexane, heptane, octane, nonane and cyclohexane; 1-butyl chloride, 1, Examples thereof include halogenated hydrocarbon solvents such as 4-dichlorobutane and chloroform; nitrile solvents such as acetonitrile and propylnitrile; or mixtures thereof. Of these, an aromatic hydrocarbon solvent is preferable.
  • the amount of the solvent used is usually 1 to 100 times by weight (mass times), preferably 1 to 30 times by weight (mass times) of 2,5-piperazindione used in the reaction.
  • the reaction method is not particularly limited, but usually, 2,5-piperazindione and a tertiary amine compound are mixed in the presence of a solvent, if necessary, and a chlorinating agent is added with stirring. It is done in.
  • the reaction temperature is usually in the range of 50 ° C to 200 ° C, preferably 80 ° C to 150 ° C.
  • the reaction time is usually in the range of 0.1 to 24 hours.
  • Example 1 5.0 g of 2,5-piperazindione, 50 g of toluene, and 24 g of N, N-dimethyltoluidine were charged into a nitrogen-substituted 4-neck flask at room temperature, heated to 110 ° C., and stirred at the same temperature. 13.4 g of phosphorus oxychloride was added dropwise to this mixture over 1 hour, and the mixture was further stirred for 3 hours at 110 ° C. After completion of the reaction, the mixture was cooled to room temperature and separated into two layers. Toluene (30 g) was added, and the upper layer was separated and extracted three times. The obtained organic layer was washed twice with 10% sulfuric acid water, dried over magnesium sulfate, and filtered. When the filtrate was analyzed by the internal standard method of gas chromatography, it was found that 3.7 g of 2,5-dichloropyrazine was contained. Yield: 57%.
  • 2,5-dichloropyrazine can be obtained in high yield by reacting with 2,5-piperazindione, a tertiary amine compound and a chlorinating agent in combination.

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Abstract

３級アミン化合物の存在下に２，５－ピペラジンジオンと塩素化剤とを反応させることを含む、２，５－ジクロロピラジンの製造方法を開示する。

Description

２，５－ジクロロピラジンの製造方法
　本特許出願は日本国特許出願第２０１９－４９６１９号（出願日：２０１９年３月１８日）についてパリ条約上の優先権を主張するものであり、ここに参照することによって、その全体が本明細書中へ組み込まれるものとする。
　本発明は、医農薬中間体として重要な２，５－ジクロロピラジンの製造方法に関する。
　２，５－ジクロロピラジンの製造方法としては、これまで以下の３法が知られていた。
（１）クロロピラジンを酸化して、クロロピラジンＮ－オキシドとしたのち、オキシ塩化リンでクロル化する方法（例えば非特許文献１）。しかし、この方法は２つの工程を要し、しかも収率が低いという課題があった。
（２）アミノピラジンを塩素化して、２－クロロ－５－アミノピラジンにしたのち、ザンドマイヤー反応で塩素化して、２，５－ジクロロピラジンとする方法（例えば特許文献１）。しかし、この方法も２つの工程を要し、しかも収率が低いという課題があった。
（３）３－アミノピラジン－２－カルボン酸メチルを塩素化して、６－クロロ－３－アミノ－２－カルボン酸メチルにしたのち、加水分解・脱炭酸して、２－クロロ－5－アミノピラジンにしたのち、ザンドマイヤー反応で塩素化して、２，５－ジクロロピラジンとする方法（例えば特許文献２）。しかし、この方法は３つの工程を要し、しかも収率が低いという課題があった。
　また、２，５－ジクロロ－３，６－ジメチルピラジンの製造方法として、３，６－ジメチル－２，５－ピペラジンジオンをピリジン存在下にオキシ塩化リンと１６０℃に加熱する方法が知られていた（例えば非特許文献２）。
米国特許公開第２０１７－２９１９１０号 特表２０１０－５２８９９１号
J.Org.Chem.,vol.28,1682-1686p,1963年 Molecules,vol.17,4533-4544p,2012年
　本発明の目的は、上記課題を解決し、２，５－ジクロロピラジンの新たな製造方法を提供することにある。
　本発明者は、上記課題を解決すべく検討した結果、２，５－ピペラジンジオンと３級アミン化合物と塩素化剤とを組み合わせて用いて反応させることにより、高収率で２，５－ジクロロピラジンが得られることを見出し、本発明に至った。
　すなわち、本発明は以下の通りである。
［１］３級アミン化合物の存在下に、２，５－ピペラジンジオンと塩素化剤とを反応させることを含む、２，５－ジクロロピラジンの製造方法。
［２］塩素化剤がオキシ塩化リンである［１］に記載の方法。
［３］芳香族炭化水素溶媒存在下で実施する［１］～［２］のいずれかに記載の方法。
　本発明により、新たな方法で２，５－ジクロロピラジンを高収率に製造することができる。
　以下、本発明について詳細に説明する。
　本発明による２，５－ジクロロピラジンの製造方法は、塩基の存在下に、特に３級アミン化合物の存在下に、２，５－ピペラジンジオンと塩素化剤とを反応させることを含む。
　本発明の方法に用いられる２，５－ピペラジンジオンとしては、市販品を用いてもよいし、例えばLiebigs.Ann.Chem., 715-719, 1993年に記載の方法に準じて合成したものを用いることもできる。
　本発明の方法に用いられる塩素化剤としては、オキシ塩化リン、ホスゲン、トリホスゲン、塩化チオニル等が挙げられる。これらの中で、オキシ塩化リンが好ましい。
　使用される塩素化剤の量は、通常、反応に用いる２，５－ピペラジンジオンの２～１０モル倍であり、好ましくは２～６モル倍である。
　本発明の方法に好ましく用いられる３級アミン化合物としては、トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリブチルアミン、トリイソプロピルエチルアミン、トリオクチルアミン、トリドデシルアミン、N,N,-ジメチルアニリン、N,N,-ジエチルアニリン、N,N,-ジメチルトルイジン等が挙げられる。これらの３級アミン化合物は、単独で又は２種以上を組み合わせて用いてよい。
　使用される３級アミン化合物の量は、通常、反応に用いる２，５－ピペラジンジオンの２～１０モル倍であり、好ましくは３～６モル倍である。
　上記の反応は、必要に応じて、溶媒の存在下に行ってもよい。好適に用いられる溶媒としては、トルエン、キシレン、クメン、モノクロロベンゼン、テトラリン等の芳香族炭化水素溶媒；ヘキサン、ヘプタン、オクタン、ノナン、シクロヘキサン等の脂肪族炭化水素溶媒；１－ブチルクロリド、1，4-ジクロロブタン、クロロホルム等のハロゲン化炭化水素溶媒；アセトニトリル、プロピルニトリル等のニトリル溶媒；又はこれらの混合物が挙げられる。中でも芳香族炭化水素溶媒が好ましい。
　使用される溶媒の量は、通常、反応に用いる２，５－ピペラジンジオンの１～１００重量倍（質量倍）であり、好ましくは１～３０重量倍（質量倍）である。
　反応方法は、特には限定されないが、通常は、必要に応じて溶媒の存在下で、２，５－ピペラジンジオンと３級アミン化合物とを混合し、攪拌しながら、塩素化剤を添加することで行われる。
　反応温度は通常、５０℃から２００℃、好ましくは８０℃から１５０℃の範囲内で行われる。反応時間は通常、０．１～２４時間の範囲内である。
　反応終了後は、得られた反応混合物中に、例えば、水を加え、アルカリ水で中和後に、ある実施形態では、有機溶媒を用いて抽出し、得られた有機層から有機溶媒を留去することで、あるいは別の実施形態では、非極性溶媒を用いて抽出し、得られた有機層を酸性水で洗浄し、洗浄後の有機層から有機溶媒を留去することで、２，５－ジクロロピラジンを得ることができる。得られた２，５－ジクロロピラジンを、さらに、蒸留やクロマトグラフィー等で精製することもできる。
　以下、本発明を実施例等により説明するが、本発明はこれらの例のみに限定されない。実施例等において行った分析評価の方法は、以下のとおりであった。
＜高速液体クロマトグラフィー　測定条件＞
・測定機器：島津製作所製LC20AD
・移動相　A液：０．１％リン酸水溶液、B液：アセトニトリル
・カラム：SUMIPAX（登録商標） ODS Z-CLUE （住化分析センター製）
　　　　　内径４．６ｍｍ、長さ１００ｍｍ、粒子径３μｍ
・カラム温度：40℃
・流速：1.0 mL/min.
・UV波長：250 nm
・注入量：10μl
・内部標準物質：アセトアニリド
・タイムプログラム
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000001
＜ガスクロマトグラフィー質量分析　測定条件＞
・測定機器：Ａｇｉｌｅｎｔ　ＭＳＤ　ＨＰ５９７３
・カラム：　ＤＢ－１　長さ30m、内径250μm、膜厚0.25μm
・カラム温度：５０℃から３００℃まで１０℃／分で昇温、３００℃で５分保持
・ヘリウムガス流速：1.0 mL/min.
・注入量：1μl
実施例１
　窒素置換した４口フラスコに、室温下で２，５－ピペラジンジオン５．０ｇ、トルエン５０ｇ、N,N-ジメチルトルイジン２４ｇを仕込み、１１０℃に加熱し、同温度で攪拌した。この混合物に、オキシ塩化リン１３．４ｇを１時間かけて滴下し、さらに、３時間、１１０℃で攪拌した。反応終了後、室温まで冷却すると２層に分離した。トルエン３０ｇを加え、上層を３回にわたり分液・抽出した。得られた有機層を、１０％硫酸水で、２回洗浄し、硫酸マグネシウムで乾燥し、ろ過した。ろ液をガスクロマトグラフィー内部標準法にて分析したところ、２，５－ジクロロピラジンが、３．７ｇ含まれていることが分かった。
　収率：５７％。
比較例１
　ガラス製オートクレーブに、２，５－ピペラジンジオン１１４ｍｇ、オキシ塩化リン３０７ｍｇ、ピリジン７９ｍｇを仕込み、オートクレーブ内を窒素パージしたのち、密閉し、１６０℃で２時間、加熱攪拌した。反応終了後、室温まで冷却した。得られた炭状の固体に酢酸エチル５ｇを加え、超音波を１０分かけたのち、有機層をガスクロマトグラフィー内部標準法にて分析したところ、２，５－ジクロロピラジンが、６ｍｇ含まれていることが分かった。
　収率：４％。
　本発明によれば、２，５－ピペラジンジオンと３級アミン化合物と塩素化剤とを組み合わせて用いて反応させることにより、高収率で２，５－ジクロロピラジンを得ることができる。

Claims (3)

  1. 　３級アミン化合物の存在下に、２，５－ピペラジンジオンと塩素化剤とを反応させることを含む、２，５－ジクロロピラジンの製造方法。
  2. 　塩素化剤はオキシ塩化リンである、請求項１に記載の方法。
  3. 　芳香族炭化水素溶媒存在下で反応を行う、請求項１～２のいずれかに記載の方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2005500286A (ja) * 2001-06-12 2005-01-06 ニューロジェン・コーポレーション Ｃｒｆ１受容体モジュレータとしての２，５−ジアリールピラジン、２，５−ジアリールピリジンおよび２，５−ジアリールピリミジン

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