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【発明の名称】 シアノ酢酸エステルの製造方法
【発明者】 【氏名】マンフレート ユリウス

【氏名】ロルフ シュナイダー

【氏名】クラウス ムンディンガー

【氏名】ヤコブ フィッシャー

【要約】 【課題】モノクロロ酢酸エステルをシアン化水素と反応することによりシアノ酢酸エステルを製造する方法を提供する。

【解決手段】モノクロロ酢酸エステルを塩基の存在でシアン化水素と反応することによりシアノ酢酸エステルを製造する方法において、塩基が第三級アミン、炭酸の塩、炭酸半エステルの塩、カルボン酸の塩、アミジン、グアニジンまたは芳香族のN−複素環式化合物の群から選択される化合物である。
【特許請求の範囲】
【請求項1】 相当するモノクロロ酢酸エステルを塩基の存在でシアン化水素と反応することによりシアノ酢酸エステルを製造する方法において、塩基が第三級アミン、炭酸の塩、炭酸半エステルの塩、カルボン酸の塩、アミジン、グアニジンまたは芳香族のN−複素環式化合物の群から選択される化合物であることを特徴とするシアノ酢酸エステルの製造方法。
【請求項2】 塩基がアルカリ金属炭酸塩、第四級アンモニウム炭酸塩、第四級アンモニウムアルキル炭酸塩および第三級アルキルアミンから選択される化合物である請求項1記載の方法。
【請求項3】 塩基が炭酸ナトリウムまたは1,3−ジメチル−イミダゾリウム−4−カルボキシレートである請求項1記載の方法。
【請求項4】 シアン化水素とモノクロロ酢酸エステルのモル比が1〜4:1である請求項1から3までのいずれか1項記載の方法。
【請求項5】 反応を、−25℃〜80℃の温度で実施する請求項1から4までのいずれか1項記載の方法。
【請求項6】 反応を、使用されるモノクロロ酢酸エステルに対して75〜150モル%の塩基の存在で実施する請求項1から5までのいずれか1項記載の方法。
【請求項7】 反応を、ビス−(ジアルキルアミノアルキル)エーテルおよびトリス−(アルコキシアルキル)アミンの群から選択される触媒の存在で実施する請求項1から6までのいずれか1項記載の方法。
【発明の詳細な説明】【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、相当するモノクロロ酢酸エステルを、塩基の存在でシアン化水素と反応することによりシアノ酢酸エステルを製造する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】シアノ酢酸エステルは効果物質、作用物質(例えばカフェイン)および光保護物質(例えばWO−A−96 38409号を参照)を製造するための重要な中間生成物であり、一般に2つの変法でモノクロロ酢酸から出発して製造する。
【0003】変法a)
1.モノクロロ酢酸を相当するナトリウム塩に変換する(例えば水酸化ナトリウム溶液と反応することにより)
2.モノクロロ酢酸のナトリウム塩をシアン化してシアノ酢酸のナトリウム塩を形成する(例えばNaCNと反応することにより)
3.シアノ酢酸を遊離する、および4.シアノ酢酸をエステル化する。
【0004】変法b)
1.モノクロロ酢酸をエステル化する、および2.以下の式によりモノクロロ酢酸エステルをシアン化する。
【0005】
【化1】

【0006】変法b)が短く、少ない数の処理工程により変法a)より経済的である。更に費用をかけて除去しなければならない生じる塩の量が少ない。
【0007】アルコールと反応することによるモノクロロ酢酸のエステル化は文献から公知であるかまたは当業者に公知の方法に類似して達成される(例えばJ.Adhesion Sci.Technol.Vol4、No9、734頁(1990)および例No15)。
【0008】ドイツ特許第1210789号明細書またはドイツ特許第1272914号明細書にはモノクロロ酢酸エステルと、シアン化水素と、アルカリ金属シアニドもしくはアルカリ金属アルコラートとをモル比2:1:1で、約60℃の温度でおよび反応時間約1時間で反応することが開示されている。モノクロロ酢酸エステル変換率が約50%で相当するシアノ酢酸エステルを形成する選択率が約85%であることが記載されている。
【0009】ドイツ特許第1951032号明細書により水性アセトニトリル中の、反応温度50〜80℃および反応時間4〜7時間でのモノクロロ酢酸エステルと過剰のNaCNとの反応に関して80%までのシアノ酢酸エステル収率が達成される。
【0010】欧州特許第32078号明細書には水不含のアセトニトリル中で触媒としてt−アルコキシアルキルアミンの存在で、モノクロロ酢酸エステルと、HCNと、NaCNとのモル比約1:1.2:1.6の反応が記載されている。シアノ酢酸エステル収率はこの方法により反応温度0〜20℃および反応時間5〜10時間で93〜95%である。
【0011】この方法の欠点は、固体のシアン化ナトリウムの不可欠の処理および過剰で使用される固体のシアン化合物の費用のかかる回収である。更に最初に費用のかかる方法で必要なシアン化ナトリウムをシアン化水素および水酸化ナトリウム溶液から製造しなければならない。
【0012】米国特許第2985682号明細書にはモノハロゲン酢酸エステルをHCNおよびアンモニアと反応することによりシアノ酢酸エステルを製造する方法が記載されている。この明細書の例1により少なくとも7時間の反応時間でシアノ酢酸−n−ブチルエステルを製造する際に収率50%および選択率89%(使用されるモノクロロ酢酸−n−ブチルエステルに対して)が達成される。この方法の欠点は空−時収率が低いことである。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、相当するモノクロロ酢酸エステルから出発してシアン化水素との反応によりシアノ酢酸エステルを製造する、技術水準に代わる経済的な方法を見い出すことである。
【0014】
【課題を解決するための手段】前記課題は、本発明により、相当するモノクロロ酢酸エステルを塩基の存在でシアン化水素と反応することによりシアノ酢酸エステルを製造する方法により解決され、この方法は塩基が第三級アミン、炭酸の塩、炭酸半エステルの塩、カルボン酸の塩、アミジン、グアニジンおよび芳香族のN−複素環式化合物の群から選択される化合物であることを特徴とする。
【0015】本発明により塩基として使用可能の第三級アミンの例は以下のものである。
【0016】トリメチルアミン、トリエチルアミン、エチルジメチルアミン、トリ−n−プロピルアミン、トリイソプロピルアミン、ジエチルイソプロピルアミン、エチル−ジイソプロピルアミン、トリ−n−ブチルアミン、トリ−n−ヘキシルアミン、トリ−n−オクチルアミン、トリ−(2−エチルヘキシル)アミン、N,N,N′,N′−テトラメチルエチレンジアミン、シクロペンチルジメチルアミン、シクロペンチルジエチルアミン、シクロヘキシルジメチルアミン、シクロヘキシルジエチルアミン、エチル−ジ−シクロヘキシルアミン、N−メチルピロリジン、N−エチルピロリジン、N−メチルピペリジン、N−エチルピペリジン、N−メチルヘキサメチレンイミン、N,N′−ジメチルピペラジン、N,N′−ジエチルピペラジン、1,4−ジアザビシクロ[2.2.2]オクタン、N−メチルモルホリン、N−エチルモルホリン、N,N−ジメチルアニリン、N,N−ジエチルアニリン、および4−ジメチルアミノピリジン。第三級アルキルアミン、特にトリアルキルアミンが有利である。
【0017】本発明により塩基として使用可能の炭酸の塩の例は以下のものである。
【0018】金属炭酸塩、有利には炭酸リチウム、炭酸ナトリウムおよび炭酸カリウムのようなアルカリ金属炭酸塩、金属炭酸水素塩、有利には炭酸水素リチウム、炭酸水素ナトリウムおよび炭酸水素カリウムのようなアルカリ金属炭酸水素塩、第四級アンモニウム炭酸塩、例えばビス−(テトラメチルアンモニウム)炭酸塩、ビス−(テトラエチルアンモニウム)炭酸塩、ビス−(テトラ−n−ブチルアンモニウム)炭酸塩、ビス−(メチル−トリエチルアンモニウム)炭酸塩、ビス−(ベンジル−トリメチルアンモニウム)炭酸塩、ビス−(2−ヒドロキシエチル−トリメチルアンモニウム)炭酸塩のようなテトラアルキルアンモニウム炭酸塩、または炭酸塩イオンを負荷した形式I(CH2−N(CH33−基を有する)または形式II(CH2−N(CH32−CH2CH2OH−基を有する)の塩基性アニオン交換体、第四級アンモニウム炭酸水素塩、例えば欧州特許第671384号明細書に記載されているテトラアルキルアンモニウム炭酸水素塩、例えばテトラメチルアンモニウム炭酸水素塩、テトラエチルアンモニウム炭酸水素塩、テトラ−n−ブチルアンモニウム炭酸水素塩、ベンジル−トリメチルアンモニウム炭酸水素塩、メチル−トリブチルアンモニウム炭酸水素塩、メチル−トリドデシルアンモニウム炭酸水素塩、メチル−トリエチルアンモニウム炭酸水素塩、エチル−トリブチルアンモニウム炭酸水素塩、フェニル−トリメチルアンモニウム炭酸水素塩、フェニル−ジメチル−エチルアンモニウム炭酸水素塩、トリス−(2−ヒドロキシエチル)−メチルアンモニウム炭酸水素塩、2−ヒドロキシエチル−トリメチルアンモニウム炭酸水素塩、コリン炭酸水素塩、または炭酸水素塩イオンを負荷した形式I(CH2−N(CH33−基を有する)または形式II(CH2−N(CH32−CH2CH2OH−基を有する)の塩基性アニオン交換体、第四級ホスホニウム炭酸塩、例えばビス−(テトラメチルホスホニウム)炭酸塩、ビス−(テトラエチルホスホニウム)炭酸塩およびビス−(ベンジル−トリメチルホスホニウム)炭酸塩のようなテトラアルキルホスホニウム炭酸塩、および第四級ホスホニウム炭酸水素塩、例えばテトラメチルホスホニウム炭酸水素塩、テトラエチルホスホニウム炭酸水素塩、テトラ−n−ブチルホスホニウム炭酸水素塩、ベンジル−トリメチル−ホスホニウム炭酸水素塩、メチル−トリブチル−ホスホニウム炭酸水素塩、メチル−トリドデシルホスホニウム炭酸水素塩、メチル−トリエチル−ホスホニウム炭酸水素塩、エチル−トリブチル−ホスホニウム炭酸水素塩、フェニル−トリメチルホスホニウム炭酸水素塩、フェニル−ジメチル−エチルホスホニウム炭酸水素塩、トリス−(2−ヒドロキシエチル)−メチルホスホニウム炭酸水素塩および2−ヒドロキシエチル−トリメチルホスホニウム炭酸水素塩のようなテトラアルキルホスホニウム炭酸水素塩。
【0019】本発明により塩基として使用可能な炭酸半エステルの塩の例は以下のものである。
【0020】金属アルキル炭酸塩、有利にはメチル炭酸リチウム、メチル炭酸ナトリウムおよびメチル炭酸カリウム、エチル炭酸リチウム、エチル炭酸ナトリウムおよびエチル炭酸カリウムのようなアルカリ金属アルキル炭酸塩、第四級アンモニウムアルキル炭酸塩、例えば欧州特許第671384号明細書に記載されているテトラアルキルアンモニウムアルキル炭酸塩、例えばテトラメチルアンモニウムメチル炭酸塩、メチルトリ−n−ブチルアンモニウムメチル炭酸塩、テトラエチルアンモニウムメチル炭酸塩、ベンジル−トリメチルアンモニウムメチル炭酸塩、メチルトリドデシルアンモニウムメチル炭酸塩、テトラ−n−ブチルアンモニウムメチル炭酸塩、テトラ−n−ブチルアンモニウムメチル炭酸塩、メチルトリエチルアンモニウムメチル炭酸塩、フェニルトリメチルアンモニウムメチル炭酸塩、フェニルジメチルエチルアンモニウムメチル炭酸塩、トリス−(2−ヒドロキシエチル)メチルアンモニウムメチル炭酸塩、2−ヒドロキシエチルトリメチルアンモニウムメチル炭酸塩、またはアルキル炭酸塩イオン、例えば炭酸メチルイオンを負荷した形式I(CH2−N(CH33−基を有する)または形式II(CH2−N(CH32−CH2CH2OH−基を有する)の塩基性アニオン交換体、および第四級ホスホニウムアルキル炭酸塩、例えばテトラアルキルホスホニウムアルキル炭酸塩、例えばトリ−n−ブチルメチルホスホニウムメチル炭酸塩、トリエチルメチルホスホニウムメチル炭酸塩、およびトリフェニルメチルホスホニウムメチル炭酸塩。
【0021】本発明により塩基として使用可能のカルボン酸の塩の例は以下のものである。
【0022】金属カルボキシレート、有利にはギ酸、酢酸、プロピオン酸、2−エチルヘキサン酸、アジピン酸のような脂肪族カルボン酸の金属カルボキシレート。酢酸リチウム、酢酸ナトリウムおよび酢酸カリウム、プロピオン酸ナトリウムのようなアルカリ金属カルボキシレートが特に有利である。
【0023】更に第四級アンモニウムカルボキシレートが有利であり、例えば前記のような脂肪族カルボン酸の第四級アンモニウムカルボキシレート、例えばテトラアルキルアンモニウムカルボキシレート、例えばテトラメチル酢酸アンモニウム、テトラメチルプロピオン酸アンモニウム、テトラエチル酢酸アンモニウムおよびベンジルトリメチル酢酸アンモニウムが有利である。
【0024】この場合にカルボン酸の塩には同様に、いわゆるカルボン酸の内部塩(ベタイン)、例えばアミノ酸の第四級アンモニウム化合物、例えばトリメチル酢酸アンモニウムおよび1,3−ジメチルイミダゾリウム−4−カルボキシレートが含まれる。
【0025】本発明により塩基として使用可能のアミジンの例は以下のものである。
【0026】過アルキル化アミジン、例えば酢酸メチルアミドメチルイミド、安息香酸メチルアミドメチルイミド、酢酸メチルアミドフェニルイミド、および二環式アミジン、例えば1,5−ジアザビシクロ[4.3.0]ノネ−5−エン(DBN)、1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデセ−7−エン(DBU)、1,6−ジアザビシクロ[5.5.0]ドデセ−6−エン、1,7−ジアザビシクロ[6.5.0]トリデセ−7−エン、1,8−ジアザビシクロ[7.4.0]トリデセ−8−エン、1,8−ジアザビシクロ[7.5.0]テトラデセ−8−エン、1,5−ジアザビシクロ[4.4.0]デセ−5−エン(DBD)、1,8−ジアザビシクロ[5.3.0]デセ−7−エン,1,10−ジアザビシクロ[7.3.0]ドデセ−9−エン、1,10−ジアザビシクロ[7.4.0]トリデセ−9−エン、2−メチル−1,5−ジアザビシクロ[4.3.0]ノネ−5−エン、3−メチル−1,5−ジアザビシクロ[4.3.0]ノネ−5−エン、7−メチル−1,5−ジアザビシクロ[4.3.0]ノネ−5−エン、7−ベンジル−1,5−ジアザビシクロ[4.3.0]ノネ−5−エン、11−メチル−1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデセ−7−エン、10−メチル−1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデセ−7−エン、6−メチル−1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデセ−7−エン、6−ベンジル−1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデセ−7−エン、2−メチル−1,5−ジアザビシクロ[4.4.0]デセ−5−エン、3−メチル−1,5−ジアザビシクロ[4.4.0]デセ−5−エン、7−メチル−1,5−ジアザビシクロ[4.4.0]デセ−5−エンおよび7−ベンジル−1,5−ジアザビシクロ[4.4.0]デセ−5−エン。DBN、DBDおよびDBUが有利であり、DBUおよびDBNが特に有利である。
【0027】本発明により塩基として使用可能のグアニジンの例は以下のものである。
【0028】過アルキル化グアニジン、例えばペンタメチルグアニジン、N−エチル−N,N′,N′,N′′−テトラメチルグアニジン、N′′−エチル−N,N,N′,N′−テトラメチルグアニジン、N,N−ジエチル−N′,N′,N′′−トリメチルグアニジン、N,N′′−ジエチル−N,N′,N′−トリメチルグアニジン、ペンタエチルグアニジン、2−フェニル−1,1,3,3−テトラメチルグアニジン、2−イソプロピル−1,1,3,3−テトラメチルグアニジン、2−t−ブチル−1,1,3,3−テトラメチルグアニジン、ペンタフェニルグアニジン、2−メチル−1,1,3,3−テトラブチルグアニジン、2−フェニル−1,1,3,3−テトラブチルグアニジン、1,1,3,3−テトラメチル−2−オクチルグアニジン、2−デシル−1,1,3,3−テトラメチルグアニジン、ペンタイソプロピルグアニジンおよび2−t−ブチル−1,1,3,3−テトライソプロピルグアニジン。
【0029】本発明により塩基として使用可能の芳香族のN−複素環化合物の例は以下のものである。
【0030】ピリジン、2−メチルピリジン、3−メチルピリジン、4−メチルピリジン、4−t−ブチルピリジン、2,6−ジメチルピリジン、4,4′−ビピリジル、2,2′−ビピリジル、キノリン、イソキノリン、ピラジン、ピリミジン、s−トリアジン、N−メチルイミダゾールおよびN−メチルピロール。
【0031】第四級アンモニウム炭酸水素塩および−炭酸塩は、例えばその場で欧州特許第502707号明細書により、相当するテトラアルキルアンモニウムハロゲン化物をアルカリ金属炭酸水素塩もしくはアルカリ金属炭酸塩と反応することにより製造することができる。
【0032】炭酸水素塩イオンを負荷した塩基性イオン交換体の製造は、例えばWO95/20559号明細書に記載されている。
【0033】第四級ホスホニウム炭酸水素塩および−炭酸塩は、例えばその場で欧州特許第502707号明細書により、相当するテトラアルキルホスホニウムハロゲン化物をアルカリ金属炭酸水素塩もしくはアルカリ金属炭酸塩と反応することにより製造することができる。
【0034】第四級アンモニウム−もしくはホスホニウムアルキル炭酸塩は、欧州特許第291074号明細書およびこれに引用された方法により、例えば第三級アミンもしくはホスフィンをジアルキル炭酸塩とほぼ化学量論の量で反応することにより製造することができる。その際生じる溶液は他の処理工程なしに本発明の方法に塩基として直接使用することができる。
【0035】過アルキル化アミジンの合成は、例えばHouben−Weyl、Methoden der organischen Chemie、 Band E5、1304−8(1985)、S.Patai、The chemistry of amidines and imidates、283頁以下(1975)、H.Oediger et al.Synthesis 591〜8頁(1972) H.Oediger et al.、Chem.Ber.99 2012−16(1966)、L.Xing−Quan、J.Nat.Gas Chem.4、119−27(1995)および先願のドイツ特許出願番号第19752935.6号に記載されている。
【0036】過アルキル化グアニジンの合成は、例えば米国特許第2845459号明細書、Justus Liebigs Ann.Chem.445、70頁(1925)、同書438 163頁(1924)、同書455 163頁以下(1927)、同書455 152頁(1927) Chem. Ber. 97、1232−45(1964) Tetrahedron 26、1805−20(1979) Chem. Ber.37、965(1904)、Tetrahedron46(6)1839−48(1990)Liebigs Ann.Chem.108−26(1984) 同書2178−93(1985) フランス特許第2509724号明細書、米国特許第4358613号明細書、英国特許第1290470号明細書、米国特許第3399233号明細書に記載されている。
【0037】1−メチルイミダゾールとジメチルカーボネートとの反応によるベタイン、1,3−ジメチルイミダゾリウム−4−カルボキシレートの製造は、例16として記載されている(先願のドイツ特許出願番号第19836477号を参照)。
【0038】式I:【0039】
【化2】

【0040】(式中Rは飽和または不飽和の脂肪族、脂環式または複素環の基、芳香族またはヘテロ芳香族の基またはアリールアルキル基を表し、その際基Rは反応条件下で不活性の置換基を有してもよい)のシアノ酢酸エステルが経済的に特に有利である。
【0041】従って本発明の方法は、有利には式II:【0042】
【化3】

【0043】のモノクロロ酢酸エステルをシアン化水素と反応することにより、式Iのシアノ酢酸エステルを製造するために使用する。
【0044】基Rはすでに変動可能であり、例えば以下のものが挙げられる。
【0045】線状または分枝状の飽和脂肪族の基、有利にはC1〜C20−アルキル、特に有利にはC1〜C12−アルキル、例えばメチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、イソブチル、s−ブチル、t−ブチル、n−ペンチル、イソペンチル、s−ペンチル、ネオペンチル、1,2−ジメチルプロピル、n−ヘキシル、イソヘキシル、s−ヘキシル、シクロペンチルメチル、n−ヘプチル、イソヘプチル、シクロヘキシルメチル、n−オクチル、2−エチル−ヘキシル、n−ノニル、イソノニル、n−デシル、イソデシル、n−ウンデシル、n−ドデシル、イソドデシル、きわめて有利にはC1〜C8−アルキル、例えばメチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、イソブチル、s−ブチル、t−ブチル、および2−エチルヘキシル、線状または分枝状の1個以上の不飽和結合の脂肪族の基、有利にはC2〜C20−アルケニルおよびC3〜C20−アルキニル、特に有利にはC2〜C12−アルケニルおよびC3〜C12−アルキニル、例えばエテニル、2−プロペン−1−イル、2−プロペン−2−イル、2−ブテン−1−イル、2−ブテン−2−イル、3−ブテン−1−イル、3−ブテン−2−イル、2−ペンテン−1−イル、4−ペンテン−1−イル、2−ヘキセン−1−イル、5−ヘキセン−1−イル、2−プロピン−1−イル、2−ブチン−1−イル、3−ブチン−1−イル、1−ブチン−3−イル、1−ブチン−3−メチル−3−イル、2−ペンチン−1−イル、4−ペンチン−1−イル、2−ヘキシン−1−イル、5−ヘキシン−1−イル、1−ペンチン−3−メチル−3−イル、1−オクチン−4−エチル−3−イル、飽和の脂環式の基、有利にはC3〜C8−シクロアルキル、例えばシクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロヘキシル、シクロヘプチル、およびシクロオクチル、特に有利にはシクロペンチル、シクロヘキシルおよびシクロオクチル、きわめて有利にはシクロペンチルおよびシクロヘキシル、不飽和の脂環式の基、有利にはC5〜C12−シクロアルケニル、特に有利にはC5〜C8−シクロアルケニル、例えば1−シクロペンテニル、3−シクロペンテニル、1−シクロヘキセニル、3−シクロヘキセニル、1−シクロヘプテニル、および1−シクロオクテニル、複素環の基、有利にはC3〜C15−ヘテロシクロアルキル、例えばN−アルキル−ピペリジン−3−イル、N−アルキル−ピペリジン−4−イル、N,N′−ジアルキルピペラジン−2−イル、テトラヒドロフラン−3−イル、N−アルキル−ピロリジン−3−イル、芳香族の基、有利にはC6〜C20−アリール、例えばフェニル、1−ナフチル、2−ナフチル、1−アントリル、2−アントリル、9−アントリル、特に有利にはフェニル、1−ナフチルおよび2−ナフチル、きわめて有利にはフェニル、ヘテロ芳香族の基、有利にはC3〜C15−ヘテロアリール、例えば2−ピリジニル、3−ピリジニル、4−ピリジニル、キノリニル、ピラジニル、ピロール−3−イル、チエニル、イミダゾール−2−イル、2−フラニル、および3−フラニル、アリールアルキル基、有利にはC7〜C20−アリールアルキル、例えばベンジル、1−フェネチル、2−フェネチル、1−ナフチルメチル、2−ナフチルメチル、フェナントリルメチル、4−t−ブチル−フェニルメチル、1−フェニルプロピル、2−フェニルプロピル、3−フェニルプロピル、1−フェニルブチル、2−フェニルブチル、3−フェニルブチルおよび4−フェニルブチル、特に有利にはベンジル、1−フェネチルおよび2−フェネチル、これらの場合に基Rは反応条件下で不活性の置換基、例えばC1〜C20−アルキル、C1〜C20−アルコキシ、C6〜C20−アリールオキシおよびハロゲンを有してもよい。その際R中のこれらの置換基の数はこの基の種類に依存して0〜5、有利には0〜3、特に0、1または2であってもよい。置換基として以下のものが該当する。
【0046】C1〜C20−アルキル、すでに記載のものC1〜C20−アルコキシ、有利にはC1〜C8−アルコキシ、例えばメトキシ、エトキシ、n−プロポキシ、イソプロポキシ、n−ブトキシ、イソブトキシ、s−ブトキシ、t−ブトキシ、n−ペントキシ、イソペントキシ、s−ペントキシ、ネオペントキシ、1,2−ジメチルプロポキシ、n−ヘキソキシ、イソヘキシキシ、s−ヘキソキシ、n−ヘプトキシ、イソヘプトキシ、n−オクトキシ、イソオクトキシ、特に有利にはC1〜C4−アルコキシ、例えばメトキシ、エトキシ、n−プロポキシ、イソプロポキシ、n−ブトキシ、イソブトキシ、s−ブトキシおよびt−ブトキシ、C6〜C20−アリールオキシ、例えばフェノキシ、1−ナフトキシおよび2−ナフトキシ、有利にはフェノキシ、ハロゲン、例えばフッ素、塩素、臭素。
【0047】本発明によるシアノ酢酸エステルを製造する方法は以下のように実施することができる。
【0048】例えばa)場合により不活性溶剤の存在で、相当するモノクロロ酢酸エステルとシアン化水素との混合物を予め入れ、引き続き塩基を、場合により不活性溶剤中で供給するか、またはb)場合により不活性溶剤の存在で、塩基とシアン化水素との混合物を予め入れ、引き続き相当するモノクロロ酢酸エステルを、場合により不活性溶剤中で供給するか、またはc)場合により不活性溶剤の存在で、塩基と相当するモノクロロ酢酸エステルとの混合物を予め入れ、引き続きシアン化水素を、場合により不活性溶剤中で供給するか、またはd)不活性溶剤の存在で、塩基を予め入れ、引き続き相当するモノクロロ酢酸エステルとシアン化水素との混合物を、場合により不活性溶剤中で供給することができる。
【0049】この場合に変法a)、b)およびd)が有利である。
【0050】本発明の方法は、反応温度−78℃〜200℃、有利には−30℃〜100℃、特に有利には−25℃〜80℃、きわめて有利には0〜60℃で実施することができる。
【0051】反応圧力は一般に0.05〜2MPa(絶対圧力0.5〜20バール)、有利には0.09〜1MPa(絶対圧力0.9〜10バール)、特に有利には大気圧(標準圧力)である。
【0052】塩基は、使用されるモノクロロ酢酸エステルに対して、一般に50〜300モル%、有利には75〜150モル%、特に有利には95〜105モル%、きわめて有利には100モル%の量で使用する。
【0053】本発明の方法においてシアン化水素を一般にモノクロロ酢酸エステルに対して50〜800モル%の量で使用する。これより多いシアン化水素の過剰も可能である。
【0054】2つの出発物質、シアン化水素とモノクロロ酢酸エステルのモル比は一般に0.75〜6:1、有利には0.9〜5:1、特に有利には1〜4:1、きわめて有利には2〜4:1である。
【0055】未反応のシアン化水素および過剰で使用されるシアン化水素を反応粗製生成物から蒸留により回収し、再び返送することができる。
【0056】本発明により使用される塩基を用いて、反応器中の反応混合物の特に短い滞留時間(反応時間)、同時に良好からきわめて良好までの収率、選択率および高い空時収率を達成することができる。選択される反応条件に応じて滞留時間は一般に10分から2時間以上、有利には0.5〜5時間、特に有利には0.5〜3時間である。
【0057】更に本発明の方法において、塩基性条件下で副反応として知られている、好ましくないエステルIIIおよびIV:【0058】
【化4】

【0059】を形成する、モノクロロ酢酸エステルの二量化および三量化がほぼ完全に回避され、特にモノクロロ酢酸エステルに対して過剰のモルでシアン化水素を使用する場合に回避される。
【0060】本発明による方法は、連続的に実施することもできる。連続的な方法の実施は、例えば塩基を場合により不活性溶剤と一緒に連続的に反応器に供給し、反応器中で連続的に相当するモノクロロ酢酸エステルの混合物を、場合により溶剤の存在で、シアン化水素と反応するようにして行うことができる。
【0061】本発明の方法のための反応容器もしくは反応器として、例えば撹拌反応器、管型反応器、撹拌容器カスケードまたは混合回路が適している。
【0062】本発明の方法は有利には水の不在で実施する。
【0063】若干の場合に、本発明の反応を、モノクロロ酢酸エステルに対して0.5〜10モル%、有利には1〜5モル%の、例えばビス−(2−ジメチルアミノエチル)エーテルのようなビス−(ジアルキルアミノアルキル)エーテルまたは、例えばトリス−(メトキシエチル)アミン(=(MeOCH2CH23N)、トリス−(エトキシエチル)アミン、トリス−(メトキシエトキシエチル)アミン(=TDA−1):【0064】
【化5】

【0065】またはトリス−(エトキシエトキシエチル)アミン(=TDA−2)のようなトリス−(アルコキシアルキル)アミンの群から選択される触媒の存在で実施することが有利であると判明した。
【0066】本発明の方法は不活性溶剤の存在でまたは不在で実施することができる。
【0067】不活性溶剤として、エーテル、例えばジエチルエーテル、メチル−t−ブチルエーテル、テトラヒドロフランおよびジオキサン、ニトリル、例えばアセトニトリルおよびプロピオニトリル、脂肪族炭化水素、例えばn−ペンタン、ペンタン異性体混合物、n−ヘキサン、ヘキサン異性体混合物、n−ヘプタン、ヘプタン異性体混合物、n−オクタン、オクタン異性体混合物、脂環式炭化水素、例えばシクロペンタン、シクロヘキサン、シクロヘプタンおよびシクロオクタン、アルコール、有利にはC1〜C4−アルカノール、例えばメタノール、エタノール、n−プロパノール、イソプロパノール、n−ブタノール、イソブタノールおよびt−ブタノール、アミド、例えばジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、N−メチルピロリドン、尿素、例えばN,N′−ジメチルエチレン尿素、N,N′−ジメチルプロピレン尿素、N,N,N′,N′−テトラ−n−ブチル尿素、炭酸塩、例えばエチレンカーボネートおよびプロピレンカーボネート、スルホラン、ジメチルスルホキシドまたは二酸化炭素が液体または超臨界状態で適している。
【0068】本発明の方法は、有利にはジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、アセトニトリルおよびジメチルスルホキシドのような極性の非プロトン性溶剤の存在で実施する。
【0069】塩基として第三級アミン、アミジン、グアニジンまたは芳香族のN−複素環化合物を使用する際に、場合により反応の実施後、反応粗製混合物から沈殿した、または、例えばペンタンまたはシクロヘキサンのような非極性の非プロトン性溶剤の添加により沈殿した塩基の塩酸塩を、例えば濾過により分離することができる。
【0070】シアノ酢酸エステルの純粋な回収は一般に反応粗製生成物の分別蒸留による精留によりまたはシアノ酢酸エステルの結晶化/再結晶化により行う。
【0071】その際回収される未反応の出発物質および溶剤を再び合成に供給することができる。
【0072】場合により反応排出物から分離される塩基の塩酸塩、例えばトリエチルアミン塩酸塩、シクロヘキシルジメチルアミン塩酸塩またはジイソプロピルエチルアミン塩酸塩から、当業者に公知の方法により塩基を再び遊離し、その後再び本発明の方法に使用することができる。
【0073】
【実施例】例1〜15で使用されるGC条件は、カラム:30m DB−1、フィルム厚さ1μm、温度プログラム:50〜300℃、10℃/分、35分、300℃であった。
【0074】例1〜9に使用されるモノクロロ酢酸−(2−エチルヘキシル)エステルの純度はGCにより99%より高かった。このエステルの合成に関しては例15を参照。例10〜14に使用されるモノクロロ酢酸エチルエステルの純度はGCにより99%より高かった。
【0075】例1〜14においては変換率および反応の選択率の表示は常に使用されるモノクロロ酢酸−(2−エチルヘキシル)エステルもしくはモノクロロ酢酸エチルエステルに関するものであり、得られた反応粗製生成物中でガスクロマトグラフィーにより測定した。そのために粗製生成物から取り出した試料をガスクロマトグラフィーの分析までドライアイス(−78℃)中で凍結した。
【0076】例10℃でアルゴン雰囲気下に、乾燥したアセトニトリル70ml中に、モノクロロ酢酸−(2−エチルヘキシル)エステル20.65g(100ミリモル)、新鮮な蒸留したシアン化水素2.7g(100ミリモル)およびトリス−(ジオキサ−3,6−ヘプチル)アミン(=TDA−1)0.97g(3ミリモル)を予め入れた。引き続き撹拌しながら約1時間かけて、乾燥したアセトニトリル30ml中のジメチルシクロヘキシルアミン12.7g(100ミリモル)の溶液を供給し、その際反応混合物を0〜5℃の温度に保った。得られた粗製生成物の分析は変換率86.4%およびシアノ酢酸−(2−エチルヘキシル)エステルの選択率50.3%を示した。
【0077】例2例1と同様に反応を実施したが、ただし反応を−20℃で実施し、変換率85.5%およびシアノ酢酸−(2−エチルヘキシル)エステルの選択率52.3%が得られた。
【0078】例320℃でアルゴン雰囲気下に、乾燥したアセトニトリル70ml中に、モノクロロ酢酸−(2−エチルヘキシル)エステル20.65g(100ミリモル)および新鮮な蒸留したシアン化水素2.7g(100ミリモル)を予め入れた。引き続き撹拌しながら約1時間かけて乾燥したアセトニトリル30ml中の1,8−ジアザビシクロ−[5.4.0]−ウンデセ−7−エン(DBU)15.5g(100ミリモル)の溶液を供給し、その際反応混合物を冷却により20℃の温度に保った。得られた粗製生成物の分析は変換率93.6%およびシアノ酢酸−(2−エチルヘキシル)エステルの選択率47.0%を示した。
【0079】例420℃でアルゴン雰囲気下に、乾燥したアセトニトリル40ml中に、モノクロロ酢酸−(2−エチルヘキシル)エステル10.3g(50ミリモル)および新鮮な蒸留したシアン化水素1.3g(50ミリモル)を予め入れた。引き続き撹拌しながら約1時間かけて乾燥したアセトニトリル30ml中のトリエチルアミン5.05g(50ミリモル)の溶液を供給し、その際反応混合物を20℃の温度に保った。得られた粗製生成物の分析は変換率54.1%およびシアノ酢酸−(2−エチルヘキシル)エステルの選択率68.0%を示した。
【0080】20℃で4時間の後反応時間後に変換率は61.9%であり、シアノ酢酸−(2−エチルヘキシル)エステルの選択率は72.2%であった。
【0081】例5例4と同様に反応を実施したが、ただし反応を50℃で実施し、変換率57.3%およびシアノ酢酸−(2−エチルヘキシル)エステルの選択率66.7%が得られた。
【0082】50℃で4時間の後反応時間後に変換率は70.5%であり、シアノ酢酸−(2−エチルヘキシル)エステルの選択率は68.8%であった。
【0083】例6例4と同様に反応を実施したが、ただしN−エチルジイソプロピルアミン(Huenig塩基)6.46g(50ミリモル)を使用して反応を実施し、変換率33.2%およびシアノ酢酸−(2−エチルヘキシル)エステルの選択率73.5%が得られた。
【0084】20℃で5時間の後反応時間後に変換率は42.1%であり、シアノ酢酸−(2−エチルヘキシル)エステルの選択率は74.8%であった。
【0085】例720℃でアルゴン雰囲気下に、乾燥したアセトニトリル40ml中に、モノクロロ酢酸−(2−エチルヘキシル)エステル10.3g(50ミリモル)およびビス−(テトラメチルアンモニウム)炭酸塩5.61g(27ミリモル)を予め入れた。混合物を15分間撹拌後、引き続き撹拌しながら約1時間かけて乾燥したアセトニトリル40ml中の新鮮な蒸留したシアン化水素1.3g(50ミリモル)の溶液を供給し、その際反応混合物を一時的に冷却することにより20〜25℃の温度に保った。得られた粗製生成物の分析は変換率50.3%およびシアノ酢酸−(2−エチルヘキシル)エステルの選択率72.4%を示した。
【0086】20℃で5.5時間の後反応時間後に変換率は60.3%であり、シアノ酢酸−(2−エチルヘキシル)エステルの選択率は78.4%であった。
【0087】例820℃でアルゴン雰囲気下で、乾燥したアセトニトリル40ml中に、新鮮な蒸留したシアン化水素1.3g(50ミリモル)およびテトラメチルアンモニウムメチル炭酸塩7.45g(50ミリモル)を予め入れた。引き続き撹拌しながら約1時間かけて乾燥したアセトニトリル30ml中のモノクロロ酢酸−(2−エチルヘキシル)エステル10.3g(50ミリモル)の溶液を供給し、その際反応混合物を20℃の温度に保ち、その後20℃で1時間後撹拌した。得られた粗製生成物の分析は変換率91.0%およびシアノ酢酸−(2−エチルヘキシル)エステルの選択率74.3%を示した。
【0088】例920℃でアルゴン雰囲気下に、乾燥したアセトニトリル40ml中に、新鮮な蒸留したシアン化水素1.3g(50ミリモル)および1,3−ジメチルイミダゾリウム−4−カルボキシレート6.4g(46ミリモル)を予め入れた。引き続き撹拌しながら約1時間かけて乾燥したアセトニトリル30ml中のモノクロロ酢酸−(2−エチルヘキシル)エステル10.3g(50ミリモル)の溶液を供給し、その際反応混合物を24〜30℃の温度に保った。得られた粗製生成物の分析は変換率90.4%およびシアノ酢酸−(2−エチルヘキシル)エステルの選択率86.7%を示した。
【0089】20℃で1時間の後反応時間後に変換率は93.1%であり、シアノ酢酸−(2−エチルヘキシル)エステルの選択率は88.0%であった。
【0090】例1050℃で撹拌下に、水不含の炭酸ナトリウム10.6g(0.1モル)を、乾燥したジメチルアセトアミド50ml中で懸濁させ、30分かけてモノクロロ酢酸エチルエステル12.25g(0.1モル)および蒸留した水不含のシアン化水素2.7g(0.1モル)の混合物を供給した。反応は発熱性で進行し、反応混合物が短時間で55℃に加熱した。50℃で後撹拌した。得られた粗製生成物の分析は全反応時間3時間後75.4%の変換率およびシアノ酢酸エチルエステルの選択率83.5%を示した。
【0091】全反応時間4時間後、変換率は88.1%であり、シアノ酢酸エチルエステルの選択率は77.0%であった。
【0092】例11例10に記載と同様に実験を実施したが、ただし60分かけてモノクロロ酢酸エチルエステル12.25g(0.1モル)および蒸留した水不含のシアン化水素5.4g(0.2モル)の混合物を供給し、全反応時間1時間後に得られた粗製生成物の分析は変換率63.2%およびシアノ酢酸エチルエステルの選択率92.0%を示した。
【0093】全反応時間2時間後変換率は92.1%であり、シアノ酢酸エチルエステルの選択率は91.1%であった。
【0094】例12例10に記載と同様に実験を実施したが、ただし45分かけてモノクロロ酢酸エチルエステル12.25g(0.1モル)および蒸留した水不含のシアン化水素8.1g(0.3モル)の混合物を供給し、全反応時間45分後に得られた粗製生成物の分析は変換率65.0%およびシアノ酢酸エチルエステルの選択率95.2%を示した。
【0095】全反応時間2時間後変換率は96.1%であり、シアノ酢酸エチルエステルの選択率は94.1%であった。
【0096】例13例10に記載と同様に実験を実施したが、ただし60分かけてモノクロロ酢酸エチルエステル12.25g(0.1モル)および蒸留した水不含のシアン化水素10.8g(0.4モル)の混合物を供給し、全反応時間1時間後に得られた粗製生成物の分析は変換率77.8%およびシアノ酢酸エチルエステルの選択率96.4%を示した。
【0097】全反応時間2時間後、変換率は97.5%であり、シアノ酢酸エチルエステルの選択率は96.2%であった。
【0098】例14例10に記載と同様に実験を実施したが、ただし反応を40℃で実施し、60分かけてモノクロロ酢酸エチルエステル12.25g(0.1モル)および蒸留した水不含のシアン化水素8.1g(0.3モル)の混合物を供給し、全反応時間3時間後に得られた粗製生成物の分析は変換率81.9%およびシアノ酢酸エチルエステルの選択率95.2%を示した。
【0099】全反応時間5時間後、変換率は92.5%であり、シアノ酢酸エチルエステルの選択率は94.0%であった。
【0100】例15モノクロロ酢酸−(2−エチルヘキシル)エステルの合成モノクロロ酢酸の75%水性溶液630g(5.0モル)、トルエン250mlおよび濃縮した硫酸5gの混合物を水分離器上で撹拌下に沸騰加熱し、105分かけて2−エチル−1−ヘキサノール 693g(5.33モル)を添加した。還流加熱し、その後更に6時間継続し、その際全部で246g(理論値の99.4%)の水を分離した。反応溶液を冷却し、NaHCO3飽和水溶液で洗浄し、有機相を分離し、充填体カラム(長さ50cm)中で15ミリバールで分別蒸留により精留した。通過温度117℃で、無色の液体としてモノクロロ酢酸−(2−エチルヘキシル)エステル880.6gが純度99.43%(GCによる)で得られた。収率85%例161,3−ジメチルイミダゾリウム−4−カルボキシレート(ノルゾアネモニン)の製造オートクレーブ中に、1−メチルイミダゾール0.9モル(73.8g)およびジメチルカーボネート0.9モル(81.0g)を室温で予め入れた。引き続きバッチを140℃に加熱し、この温度で20時間撹拌した(自己圧約0.5MPa)。室温に冷却後、黄色の濃い懸濁液が残留した。結晶を濾過し、オイルポンプ真空で乾燥した。粗製生成物の重量119.4g(=粗製生成物の収率94.7%)。
【0101】結晶をエタノール/メタノールの約1/1混合物から再結晶した。その際白い結晶が生じた。これを濾過し、高い真空で乾燥した。重量48.9g。
【0102】母液を濃縮して乾燥した。残留する黄色い油状残留物を新たに熱いエタノール/メタノールの1/1混合物中に取り、低い温度で沈殿した。更に生成物53.9gが得られた。
【0103】全収量:102.8g(81.5%)
生成物の特性融点240℃(分解)
MS(電子噴射イオン化ESI 直接導入)
M=141(M+H)元素分析計算値C:51.4 H:5.8 N:20.0 O:22.8C6822 MG=140.14測定値C:51.3 H:5.7 N:19.9 O:23.41H−NMR(400MHz、D2O)δ(ppm)=3.98(3H)、4.12(3H)、7.88(1H)。
【0104】1HはD2Oに交換。
【0105】13C−NMR(100.61MHz、D2O)δ(ppm)=38.55(メチル)、38.65(メチル)、129.03(CH)、133.59(C−COO)、140.82(t、C−D結合)、165.8(COO
IR(KBr)、[cm−1]:3451ss、1621ss。
【出願人】 【識別番号】590001212
【氏名又は名称】ビーエーエスエフ アクチェンゲゼルシャフト
【出願日】 平成11年11月2日(1999.11.2)
【代理人】 【識別番号】100061815
【弁理士】
【氏名又は名称】矢野 敏雄 (外3名)
【公開番号】 特開2000−143603(P2000−143603A)
【公開日】 平成12年5月26日(2000.5.26)
【出願番号】 特願平11−312544