JP2004262802A - 1−置換ホルミルイミダゾール異性体の分離方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】1−置換−4−ホルミルイミダゾール類と1−置換−5−ホルミルイミダゾール類を高回収率で分離する方法を提供する。
【解決手段】1−置換−4−ホルミルイミダゾール類と1−置換−5−ホルミルイミダゾール類を含む異性体混合液を合成吸着剤と接触、吸着させた後、水を50〜95重量%含有する有機溶剤を用いて両者を分離する方法、特に1−置換−4−ホルミルイミダゾール類と1−置換−5−ホルミルイミダゾール類を含む異性体混合液を合成吸着剤と接触、吸着させた後、水を50〜95重量%含有する有機溶剤を用いて1−置換−4−ホルミルイミダゾール類を溶出、分離させ、次いで水を50重量%未満含有する有機溶剤を用いて1−置換−5−ホルミルイミダゾール類を溶出させて1−置換−4−ホルミルイミダゾール類と1−置換−5−ホルミルイミダゾール類を分離する。
【解決手段】1−置換−4−ホルミルイミダゾール類と1−置換−5−ホルミルイミダゾール類を含む異性体混合液を合成吸着剤と接触、吸着させた後、水を50〜95重量%含有する有機溶剤を用いて両者を分離する方法、特に1−置換−4−ホルミルイミダゾール類と1−置換−5−ホルミルイミダゾール類を含む異性体混合液を合成吸着剤と接触、吸着させた後、水を50〜95重量%含有する有機溶剤を用いて1−置換−4−ホルミルイミダゾール類を溶出、分離させ、次いで水を50重量%未満含有する有機溶剤を用いて1−置換−5−ホルミルイミダゾール類を溶出させて1−置換−4−ホルミルイミダゾール類と1−置換−5−ホルミルイミダゾール類を分離する。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は、血栓溶解剤、合成抗菌剤などの医薬品の中間体として有用である1−置換−4−ホルミルイミダゾール類を1−置換−5−ホルミルイミダゾール類類から高回収率で分離する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
1−置換−4−ホルミルイミダゾール類、例えば、1−プロピル−4−ホルミルイミダゾールは上記の如く有用な用途を有しているが、該イミダゾール類の製造時には異性体である1−置換−5−ホルミルイミダゾール類の副生が避けがたいことが多く、得られる異性体混合物から両者を分離することが必要で、かかる分離方法としてシリカゲルクロマトグラフィーで分離する方法(例えば、特許文献1参照。)が知られている。一方、1−置換5−ホルミルイミダゾールも副生物として得られるものの、これも医薬中間体等としての用途が期待されることから、これらの化合物は異性体混合物からの分離のみでなく、異性体の生成を伴わない他の合成方法で製造されることも多く、この場合の目的物の単離にあたり、1−イソプロピル−5−ホルミルイミダゾールを蒸留で精製する方法(例えば、非特許文献1参照)や、1−メチル−4−ホルミルイミダゾールを昇華精製する方法(例えば、非特許文献2参照。)等がある。
【0003】
【特許文献1】
国際公開 02/14285号公報
【非特許文献1】
「Journal of the American Chemical Society」(米国)1949年、第71巻、2444頁
【非特許文献2】
「Journal Organic Chemistry」(米国)1968年、第33巻、3758頁
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特許文献1に開示の方法では異性体の分離効率が悪く、例えば、1−n−プロピル−4−ホルミルイミダゾールを1−n−プロピル−5−ホルミルイミダゾールから分離する場合、目的物の回収率が50%程度と低く、その上反応副生物が吸着したシリカゲルはリサイクルが容易ではなく工業的に実施すると多量のシリカゲルが必要となる。また、非特許文献1の方法では蒸留を1600Paで115℃と高温で行う必要があり、かつ充填塔を用いた精密蒸留塔が必要で設備が多大なものとなり、しかも1−プロピル−4−ホルミルイミダゾールの回収率が43%程度と低い。また、非特許文献2の方法においては昇華という特殊な工程を60℃で13Paと高真空度で行う必要があり、回収率も75%程度とまだまだ満足のいくものではない点で異性体混合物からの分離方法に比べてメリットが少ない。従って、本発明では異性体混合物から高回収率で1−置換−4−ホルミルイミダゾール類と1−置換−5−ホルミルイミダゾール類を分離する方法を提供しようとするものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を解決すべく本発明者が鋭意研究を重ねた結果、1−置換−4−ホルミルイミダゾール類と1−置換−5−ホルミルイミダゾール類を含む異性体混合液を合成吸着剤に接触、吸着させた後、水を50〜95重量%含有する有機溶剤を用いて両者を分離する場合、かかる問題点が解決できることを見出し本発明を完成した。本発明では、かかる方法においてまず1−置換−4−ホルミルイミダゾール類を溶出、分離した後、次いで1−置換−5−ホルミルイミダゾール類を水を50重量%未満含有する有機溶剤を用いて溶出させることにより、工業的に効率よく1−置換−5−ホルミルイミダゾール類も単離することが可能となる。
【0006】
【発明の実施の形態】
本発明で分離の対象となる1−置換−4−ホルミルイミダゾール類と1−置換−5−ホルミルイミダゾール類は位置異性体であるが、下記式で示されるように、原料の4−ホルミルイミダゾールの1位に置換基を導入して製造されることが多く、該4−ホルミルイミダゾールは5−ホルミルイミダゾールと共鳴構造をとるためかかる置換異性体が生成される。
【0007】
【化1】
【0008】
ここでRは炭素数1〜15のアルキル基、置換アルキル基(アルキル基中の水素がシアノ基、アミノ基、ハロゲン等のいずれかで置換されたもの)、ベンジル基、アリール基、置換アリール基(アリール基中の水素がアルキル基または、ハロゲンで置換されたもの)、ビニル基、アリル基、イソプロペニル基等が挙げられる。
なお、上記式の反応は通常、塩基の存在下、テトラヒドロフラン等の溶媒中で4−ホルミルイミダゾール類にハロゲン化アルキル等を反応させて行われる。
【0009】
本発明の分離方法は、1−置換−4−ホルミルイミダゾール類と1−置換−5−ホルミルイミダゾール類を含む異性体混合液を合成吸着剤に接触、吸着させた後、水を50〜95重量%含有する有機溶剤を用いて両者を分離するもので、上記の如き反応によって生成された1−置換ホルミルイミダゾール異性体の分離に特に有用な方法であるが、かかる反応のみに限定されることなく、他の方法により得られた1−置換−4−ホルミルイミダゾール類と1−置換−5−ホルミルイミダゾール類の混合物から両者を分離するときにも有用な方法である。
【0010】
本発明の分離方法に用いられる合成吸着剤とは細孔を有する不溶性の三次元架橋構造をもつ合成樹脂で、例えば、スチレン−ジビニルベンゼン系、アクリル系などの合成吸着剤を用いることができ、具体的には、スチレン−ジビニルベンゼン系の合成吸着剤としては「ダイヤイオンHP−20」、「ダイヤイオンHP−21」、「ダイヤイオンSP−825」、「ダイヤイオンSP−207」、「ダイヤイオンSP−800」、「ダイヤイオンSP−850」〔いずれも三菱化学社製〕、「アンバーライトXAD−1」、「アンバーライトXAD−2」、「アンバーライトXAD−4」、「アンバーライトXAD−2000」〔いずれもオルガノ社製〕等、アクリル系の合成吸着剤として「ダイヤイオンHP1MG」、「ダイヤイオンHP2MG」〔いずれも三菱化学社製〕、「アンバーライトXAD−7」、「アンバーライトXAD−8」〔いずれもオルガノ社製〕、「スミカイオンS761」〔住友化学社製〕、「レバチットOC−1064」〔バイエル社製〕等が挙げられる。
そのなかでも、スチレン−ジビニルベンゼン系の合成吸着剤が比表面積が比較的大きくて分離能に優れる点で好ましい。
【0011】
吸着した成分を溶出、分離させるために用いられる有機溶剤としては、メタノール、エタノール、プロパノール等のアルコールやアセトニトリル、テトラヒドロフラン等が挙げられるが、1−置換ホルミルイミダゾール類の溶解性が優れている点でアルコールが好ましい。
【0012】
本発明の分離方法は以下の▲1▼〜▲3▼の工程で実施される。
▲1▼前処理工程
まず、1−置換−4−ホルミルイミダゾール類と1−置換−5−ホルミルイミダゾール類を含む(反応)液中に、無機塩などの不純物が溶解している場合は異性体混合液からそれを分離除去する。除去にあたっては、該液にアルコール等を加えて析出させ遠心分離、濾過、デカンテーションなどで除く通常の固液分離方法が採用される。次工程で異性体混合液を合成吸着剤に接触、吸着させる時の該混合液の流動性をよくするために、必要に応じて該混合液の濃度を水や有機溶剤で調整してもよい。
【0013】
▲2▼異性体混合液を合成吸着剤に接触、吸着させる工程
吸着方法としては、バッチ方法でもよいが、より分離能を上げる点でカラムによる方法が好ましく、かかる方法について以下説明する。
使用する合成吸着剤の量は、添加する異性体混合液に対して10倍重量以上とするのが好ましく、更には10〜100倍重量である。10倍重量未満では分離能が悪くなることがあり好ましくない。
カラムにつめた合成吸着剤に異性体混合液を接触させた後、水を合成吸着剤に対して0.1〜2倍重量、空間速度(SV)1以下で通液し1−置換−4−ホルミルイミダゾール類と1−置換−5−ホルミルイミダゾール類を吸着させる。
吸着時あるいは水の通液時のカラム温は通常、5〜80℃程度である。
なお、この工程でのカラムへの通液はカラムの上から下、下から上のいずれでもよく、以下の工程も同様である。
【0014】
▲3▼1−置換−4−ホルミルイミダゾール類を溶出させる工程
この工程では、上記で1−置換−4−ホルミルイミダゾール類と1−置換−5−ホルミルイミダゾール類を吸着させた合成吸着剤のカラムに、有機溶剤を通液して1−置換−4−ホルミルイミダゾール類を溶出させるのであるが、本発明においてはかかる通液時に水50〜95重量%、好ましくは60〜95重量を含有する有機溶剤を用いることを最大の特徴とするもので、水の含有量が50重量%未満の有機溶剤を通液すると、1−置換−4−ホルミルイミダゾール類と1−置換−5−ホルミルイミダゾール類がいずれも溶出して、1−置換−4−ホルミルイミダゾール類のみを溶出させることが困難となり、一方水の含有量が95重量%を越える有機溶剤を通液すると1−置換−4−ホルミルイミダゾール類が溶出しなかったり、溶出しても該イミダゾール類の回収率が非常に悪かったりして本発明の目的が達成できない。
1−置換−4−ホルミルイミダゾール類を溶出させるに当っては、水を50〜95重量%含有する有機溶剤を空間速度(SV)3以下、好ましくは0.1〜1.5で通液すればよい。空間速度(SV)が3を越えると1−置換−5−ホルミルイミダゾール類が合成吸着剤から溶出する恐れがあり好ましくない。また、かかる有機溶剤の通液量は特に制限されないが、合成吸着剤の1〜30倍重量程度である。この工程での通液時のカラム温は上記▲2▼の工程と同じでよい。
【0015】
上記▲1▼〜▲3▼の工程により、合成吸着剤から1−置換−4−ホルミルイミダゾール類が溶出されて分離されるのである。
次いで合成吸着剤に吸着された1−置換−5−ホルミルイミダゾール類を分離するにあたっては、▲3▼の工程において継続的に該有機溶剤を流しつづけることにより合成吸着剤から溶出、分離させることもできるが、1−置換−5−ホルミルイミダゾール類を速く回収する必要があるときは以下の工程を実施することが好ましい。
即ち、上記の▲3▼において1−置換−4−ホルミルイミダゾール類を溶出させた後、水を50〜95重量%含有する有機溶剤の通液を中止して、該有機溶剤に変えて、水を50重量%未満、好ましくは10〜45重量%含有する有機溶剤を合成吸着剤の1〜30倍重量程度▲3▼の工程と同様の空間速度(SV)で通液すると、1−置換−5−ホルミルイミダゾール類を時間をかけることなく溶出させることができるのである。
溶出液中には水、有機溶剤が含まれているので、(減圧)濃縮等の操作によりそれらを除去して1−置換−4−ホルミルイミダゾール類及び1−置換−5−ホルミルイミダゾール類がそれぞれ単離して得られるのである。
【0016】
なお、1−置換−5−ホルミルイミダゾール類を溶出させるために水を50重量%未満含有する有機溶剤に切り替えたときは該イミダゾール類はすぐには溶出してこないことが多く、かかる有機溶剤に切り替えて1−置換−5−ホルミルイミダゾール類が溶出してくるまでの溶出液は廃棄してその後の溶出液を分取して(減圧)濃縮するのが、水や有機溶剤の濃縮量が少なくて済む点で好ましい。
また、上記で一度使用した合成吸着剤は、水を通液したり水に浸漬させて洗浄することで繰り返し使用することが可能である。吸着物が多い場合は、有機溶剤のみを通液して吸着成分を溶出させた後、水を通液させてもよい。
【0017】
かくして本発明の方法により1−置換−4−ホルミルイミダゾール類と1−置換−5−ホルミルイミダゾール類が高回収率で分離されるのであるが、本発明は前述したように、特に4−ホルミルイミダゾール類の1位に置換基を導入する方法を採用する場合に製造される1−置換−4−ホルミルイミダゾール類と1−置換−5−ホルミルイミダゾール類の混合物に適用すると両者が高回収率で分離できるので非常に有用である。
【0018】
【実施例】
以下、本発明を実施例を挙げて更に詳しく説明する。特に断りのないかぎり「%」は重量基準である。なお、1−置換ホルミルイミダゾール類の純度はHPLCを用いて逆相カラムによる吸光度260nmで分析を行った時の面積%で求めた。また、カラム温はすべて室温で、水、有機溶剤はカラムの上から下へ通液した。
実施例1
(1−n−プロピル−4−ホルミルイミダゾールの製造)
鉱物オイル40%を含有した水素化ナトリウム8.72g(0.218モル)を無水ヘキサンで洗浄して鉱物オイルを除去して得られた水素化ナトリウムと、無水テトラヒドロフラン300gを500mlの3つ口フラスコに仕込んだ。次いで、4−ホルミルイミダゾール20.0g(0.208モル)を加え30分撹拌した後、加熱し還流させた。次いで、臭化−n−プロピル29.5g(0.24モル)を30分かけて滴下し3時間熟成させた。
冷却後、メタノール2g加えて析出した無機物を濾別し更に溶媒を留去して1−n−プロピル−4−ホルミルイミダゾール25.3g(0.183モル、生成率88%)と1−n−プロピル−5−ホルミルイミダゾール2.82g(0.020モル、生成率9.8%)を含む異性体混合液29.3gを得た。
【0019】
一方、合成吸着剤〔三菱化学社製『ダイヤイオンSP−850』、スチレン−ジビニルベンゼン系〕70gを充填したカラム(直径2cm×長さ25cm)に水を通液し合成吸着剤に水を浸透させた。次いで上記の異性体混合液1.16g〔1−n−プロピル−4−ホルミルイミダゾール1.0gと1−n−プロピル−5−ホルミルイミダゾール0.11g〕に水を1.16g加えて水溶液を調製し、これをカラムに仕込んだ。そして100gの水を空間速度(SV)0.5で通液し、1−n−プロピル−4−ホルミルイミダゾールと1−n−プロピル−5−ホルミルイミダゾールを合成吸着剤に吸着させた。
次いで水を60%含有するメタノール300gを空間速度(SV)1で通液し合成吸着剤より、1−n−プロピル−4−ホルミルイミダゾールを溶出させて分取した。
続いて水を40%含有するメタノール50gを空間速度(SV)1で通液したが溶出液中には1−n−プロピル−5−ホルミルイミダゾールが含まれていなかったので該溶出液は分取せず、その後水を40%含有するメタノール150gを同条件下で通液して1−n−プロピル−5−ホルミルイミダゾールを溶出させ分取した。
上記で分取した1−n−プロピル−4−ホルミルイミダゾールと1−n−プロピル−5−ホルミルイミダゾールのそれぞれの溶出液から水とメタノールを除去することにより、1−n−プロピル−4−ホルミルイミダゾール0.95g〔純度100%、回収率95%〕と1−n−プロピル−5−ホルミルイミダゾール0.094g〔純度99%、回収率85%〕を得た。
【0020】
実施例2
実施例1と同じ合成吸着剤15gを充填したカラム(直径2cm×長さ6cm)に水を通液し、合成吸着剤に水を浸透させた後、実施例1の異性体混合液1.16g〔1−n−プロピル−4−ホルミルイミダゾール1.0gと1−n−プロピル−5−ホルミルイミダゾール0.11g〕に水を1.16g加えた水溶液をカラムに仕込んだ。次いで水を空間速度(SV)1で通液し、1−n−プロピル−4−ホルミルイミダゾールと1−n−プロピル−5−ホルミルイミダゾールの混合物を合成吸着剤に吸着させた。
次いで水を70%含有するメタノール50gを空間速度(SV)1で通液して1−n−プロピル−4−ホルミルイミダゾールを溶出させ分取した。
続いて水を70%含有するメタノール130gを空間速度(SV)1で通液して1−n−プロピル−5−ホルミルイミダゾールを溶出させ分取した。
上記で分取した1−n−プロピル−4−ホルミルイミダゾールと1−n−プロピル−5−ホルミルイミダゾールのそれぞれの溶出液から水とメタノールを除去することにより、1−n−プロピル−4−ホルミルイミダゾール0.82g〔純度99%、回収率82%〕と1−n−プロピル−5−ホルミルイミダゾール0.09g〔純度98%、回収率82%〕を得た。
【0021】
実施例3
(1−シアノエチル−4−ホルミルイミダゾールの製造)
鉱物オイル40%を含有した水素化ナトリウム8.72g(0.218モル)を無水ヘキサンで洗浄して鉱物オイルを除去して得られた水素化ナトリウムと、無水テトラヒドロフラン300gを500mlの3つ口フラスコに仕込んだ。次いで、4−ホルミルイミダゾールを20.0g(0.208モル)を加え30分撹拌した後、加熱し還流させた。次いで、1−クロロプロピオニトリル21.5g(0.24モル)を30分かけて滴下し3時間熟成させた。
冷却後、メタノール2g加え析出した無機物を濾別し更に溶媒を留去する事で、1−シアノエチル−4−ホルミルイミダゾール25.7g(0.172モル、生成率83%)と1−シアノエチル−5−ホルミルイミダゾール3.43g(0.023モル、生成率11%)を含む異性体混合液31.3gを得た。
【0022】
かかる異性体混合液1.22gを用いて実施例1と同様にして、1−シアノエチル−4−ホルミルイミダゾールと1−シアノエチル−5−ホルミルイミダゾールを合成吸着剤に吸着させた。
次いで水を90%含有するメタノール40gを空間速度(SV)1で通液して1−シアノエチル−4−ホルミルイミダゾールを溶出させ分取した。
続いて、水を60%含有するメタノール25gを空間速度(SV)1で通液したが溶出液中には1−シアノエチル−5−ホルミルイミダゾールは含まれていなかったので該溶出液は分取せず、その後、水を60%含有するメタノール35gを同条件下で通液して1−シアノエチル−5−ホルミルイミダゾール溶出させ分取した。
上記で分取した1−シアノエチル−4−ホルミルイミダゾールと1−シアノエチル−5−ホルミルイミダゾールのそれぞれの溶出液から水とメタノールを除去することにより、1−シアノエチル−4−ホルミルイミダゾール0.91g〔純度100%、回収率91%〕と1−シアノエチル−5−ホルミルイミダゾール0.10g〔純度99%、回収率75%〕を得た。
【0023】
実施例4
実施例1において使用した合成吸着剤を三菱化学社製『ダイヤイオンSP−207』(スチレン−ジビニルベンゼン系)に替えた以外は同様に処理して、水を60%含有するメタノール300gを空間速度(SV)1で通液し1−n−プロピル−4−ホルミルイミダゾールを溶出させ分取した。
更に、水を40%含有するメタノール120gを空間速度(SV)1で通液したが溶出液中には1−n−プロピル−5−ホルミルイミダゾールは含まれていなかったので該溶出液は分取せず、その後、水を40%含有するメタノール250gを同条件下で通液して、1−n−プロピル−5−ホルミルイミダゾールを溶出させ分取した。
上記で分取した1−n−プロピル−4−ホルミルイミダゾールと1−n−プロピル−5−ホルミルイミダゾールのそれぞれの溶出液から水とメタノールを除去することにより1−n−プロピル−4−ホルミルイミダゾール0.95g〔純度100%、回収率95%〕と、1−n−プロピル−5−ホルミルイミダゾール0.089g〔純度99%、回収率81%〕を得た。
【0024】
比較例1
実施例1で水を60%含有するメタノールを300g通液する変わりに、水を40%含有するメタノール300gを用いて通液して得られた溶出液から水とメタノールを除去したところ、1−n−プロピル−4−ホルミルイミダゾール0.98gと同時に1−n−プロピル−5−ホルミルイミダゾール0.11gを含有する異性体混合液しか得られず、1−n−プロピル−4−ホルミルイミダゾールと1−n−プロピル−5−ホルミルイミダゾールを分離することができなかった。
【0025】
比較例2
実施例1で水を60%含有するメタノールを300g通液する変わりに、水を98%含有するメタノール300gを用いて通液して得られた溶出液から水とメタノールを除去したところ、1−n−プロピル−4−ホルミルイミダゾール0.03gしか得られず、ほとんどの1−n−プロピル−4−ホルミルイミダゾールは合成吸着剤に吸着したままであった。
【0026】
比較例3
実施例1の1−n−プロピル−4−ホルミルイミダゾール類の製造をスケールアップして得られた異性体混合液145g〔1−n−プロピル−4−ホルミルイミダゾール94.2gと1−n−プロピル−5−ホルミルイミダゾール26.0gを含む〕を同様にして得て、得られた異性体混合液の減圧蒸留を行った。この時の蒸留塔に充填剤としてマクマホン(McMahon)2.7gを充填して蒸留を行った。
蒸留の結果、第1留分(104〜106℃、62Pa)と第2留分(106〜150℃、62Pa)を留出した後、第3留分(152〜153℃、62Pa)で、1−n−プロピル−4−ホルミルイミダゾール40.4g〔純度99%〕が得られたが、回収率は43%と低かった。
なお、第1留分は、1−n−プロピル−5−ホルミルイミダゾール16.8g〔純度99%〕であったが、第2留分は、1−n−プロピル−4−ホルミルイミダゾール/1−n−プロピル−5−ホルミルイミダゾール=8/92(重量比)の混合物5.23gであった。
【0027】
【発明の効果】
本発明は、1−置換−4−ホルミルイミダゾール類と1−置換−5−ホルミルイミダゾール類を含む異性体混合液を合成吸着剤に接触、吸着させた後、水を50〜95重量%含有する有機溶剤を用いて両者を分離、特に1−置換−4−ホルミルイミダゾール類と1−置換−5−ホルミルイミダゾール類を含む異性体混合液を合成吸着剤と接触、吸着させた後、水を50〜95重量%含有する有機溶剤を用いて1−置換−4−ホルミルイミダゾール類を溶出、分離し、次いで水を50重量%未満含有する有機溶剤を用いて1−置換−5−ホルミルイミダゾール類を溶出することにより、1−置換−4−ホルミルイミダゾール類と1−置換−5−ホルミルイミダゾール類を高回収率で分離することができる。
【産業上の利用分野】
本発明は、血栓溶解剤、合成抗菌剤などの医薬品の中間体として有用である1−置換−4−ホルミルイミダゾール類を1−置換−5−ホルミルイミダゾール類類から高回収率で分離する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
1−置換−4−ホルミルイミダゾール類、例えば、1−プロピル−4−ホルミルイミダゾールは上記の如く有用な用途を有しているが、該イミダゾール類の製造時には異性体である1−置換−5−ホルミルイミダゾール類の副生が避けがたいことが多く、得られる異性体混合物から両者を分離することが必要で、かかる分離方法としてシリカゲルクロマトグラフィーで分離する方法(例えば、特許文献1参照。)が知られている。一方、1−置換5−ホルミルイミダゾールも副生物として得られるものの、これも医薬中間体等としての用途が期待されることから、これらの化合物は異性体混合物からの分離のみでなく、異性体の生成を伴わない他の合成方法で製造されることも多く、この場合の目的物の単離にあたり、1−イソプロピル−5−ホルミルイミダゾールを蒸留で精製する方法(例えば、非特許文献1参照)や、1−メチル−4−ホルミルイミダゾールを昇華精製する方法(例えば、非特許文献2参照。)等がある。
【0003】
【特許文献1】
国際公開 02/14285号公報
【非特許文献1】
「Journal of the American Chemical Society」(米国)1949年、第71巻、2444頁
【非特許文献2】
「Journal Organic Chemistry」(米国)1968年、第33巻、3758頁
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特許文献1に開示の方法では異性体の分離効率が悪く、例えば、1−n−プロピル−4−ホルミルイミダゾールを1−n−プロピル−5−ホルミルイミダゾールから分離する場合、目的物の回収率が50%程度と低く、その上反応副生物が吸着したシリカゲルはリサイクルが容易ではなく工業的に実施すると多量のシリカゲルが必要となる。また、非特許文献1の方法では蒸留を1600Paで115℃と高温で行う必要があり、かつ充填塔を用いた精密蒸留塔が必要で設備が多大なものとなり、しかも1−プロピル−4−ホルミルイミダゾールの回収率が43%程度と低い。また、非特許文献2の方法においては昇華という特殊な工程を60℃で13Paと高真空度で行う必要があり、回収率も75%程度とまだまだ満足のいくものではない点で異性体混合物からの分離方法に比べてメリットが少ない。従って、本発明では異性体混合物から高回収率で1−置換−4−ホルミルイミダゾール類と1−置換−5−ホルミルイミダゾール類を分離する方法を提供しようとするものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を解決すべく本発明者が鋭意研究を重ねた結果、1−置換−4−ホルミルイミダゾール類と1−置換−5−ホルミルイミダゾール類を含む異性体混合液を合成吸着剤に接触、吸着させた後、水を50〜95重量%含有する有機溶剤を用いて両者を分離する場合、かかる問題点が解決できることを見出し本発明を完成した。本発明では、かかる方法においてまず1−置換−4−ホルミルイミダゾール類を溶出、分離した後、次いで1−置換−5−ホルミルイミダゾール類を水を50重量%未満含有する有機溶剤を用いて溶出させることにより、工業的に効率よく1−置換−5−ホルミルイミダゾール類も単離することが可能となる。
【0006】
【発明の実施の形態】
本発明で分離の対象となる1−置換−4−ホルミルイミダゾール類と1−置換−5−ホルミルイミダゾール類は位置異性体であるが、下記式で示されるように、原料の4−ホルミルイミダゾールの1位に置換基を導入して製造されることが多く、該4−ホルミルイミダゾールは5−ホルミルイミダゾールと共鳴構造をとるためかかる置換異性体が生成される。
【0007】
【化1】
【0008】
ここでRは炭素数1〜15のアルキル基、置換アルキル基(アルキル基中の水素がシアノ基、アミノ基、ハロゲン等のいずれかで置換されたもの)、ベンジル基、アリール基、置換アリール基(アリール基中の水素がアルキル基または、ハロゲンで置換されたもの)、ビニル基、アリル基、イソプロペニル基等が挙げられる。
なお、上記式の反応は通常、塩基の存在下、テトラヒドロフラン等の溶媒中で4−ホルミルイミダゾール類にハロゲン化アルキル等を反応させて行われる。
【0009】
本発明の分離方法は、1−置換−4−ホルミルイミダゾール類と1−置換−5−ホルミルイミダゾール類を含む異性体混合液を合成吸着剤に接触、吸着させた後、水を50〜95重量%含有する有機溶剤を用いて両者を分離するもので、上記の如き反応によって生成された1−置換ホルミルイミダゾール異性体の分離に特に有用な方法であるが、かかる反応のみに限定されることなく、他の方法により得られた1−置換−4−ホルミルイミダゾール類と1−置換−5−ホルミルイミダゾール類の混合物から両者を分離するときにも有用な方法である。
【0010】
本発明の分離方法に用いられる合成吸着剤とは細孔を有する不溶性の三次元架橋構造をもつ合成樹脂で、例えば、スチレン−ジビニルベンゼン系、アクリル系などの合成吸着剤を用いることができ、具体的には、スチレン−ジビニルベンゼン系の合成吸着剤としては「ダイヤイオンHP−20」、「ダイヤイオンHP−21」、「ダイヤイオンSP−825」、「ダイヤイオンSP−207」、「ダイヤイオンSP−800」、「ダイヤイオンSP−850」〔いずれも三菱化学社製〕、「アンバーライトXAD−1」、「アンバーライトXAD−2」、「アンバーライトXAD−4」、「アンバーライトXAD−2000」〔いずれもオルガノ社製〕等、アクリル系の合成吸着剤として「ダイヤイオンHP1MG」、「ダイヤイオンHP2MG」〔いずれも三菱化学社製〕、「アンバーライトXAD−7」、「アンバーライトXAD−8」〔いずれもオルガノ社製〕、「スミカイオンS761」〔住友化学社製〕、「レバチットOC−1064」〔バイエル社製〕等が挙げられる。
そのなかでも、スチレン−ジビニルベンゼン系の合成吸着剤が比表面積が比較的大きくて分離能に優れる点で好ましい。
【0011】
吸着した成分を溶出、分離させるために用いられる有機溶剤としては、メタノール、エタノール、プロパノール等のアルコールやアセトニトリル、テトラヒドロフラン等が挙げられるが、1−置換ホルミルイミダゾール類の溶解性が優れている点でアルコールが好ましい。
【0012】
本発明の分離方法は以下の▲1▼〜▲3▼の工程で実施される。
▲1▼前処理工程
まず、1−置換−4−ホルミルイミダゾール類と1−置換−5−ホルミルイミダゾール類を含む(反応)液中に、無機塩などの不純物が溶解している場合は異性体混合液からそれを分離除去する。除去にあたっては、該液にアルコール等を加えて析出させ遠心分離、濾過、デカンテーションなどで除く通常の固液分離方法が採用される。次工程で異性体混合液を合成吸着剤に接触、吸着させる時の該混合液の流動性をよくするために、必要に応じて該混合液の濃度を水や有機溶剤で調整してもよい。
【0013】
▲2▼異性体混合液を合成吸着剤に接触、吸着させる工程
吸着方法としては、バッチ方法でもよいが、より分離能を上げる点でカラムによる方法が好ましく、かかる方法について以下説明する。
使用する合成吸着剤の量は、添加する異性体混合液に対して10倍重量以上とするのが好ましく、更には10〜100倍重量である。10倍重量未満では分離能が悪くなることがあり好ましくない。
カラムにつめた合成吸着剤に異性体混合液を接触させた後、水を合成吸着剤に対して0.1〜2倍重量、空間速度(SV)1以下で通液し1−置換−4−ホルミルイミダゾール類と1−置換−5−ホルミルイミダゾール類を吸着させる。
吸着時あるいは水の通液時のカラム温は通常、5〜80℃程度である。
なお、この工程でのカラムへの通液はカラムの上から下、下から上のいずれでもよく、以下の工程も同様である。
【0014】
▲3▼1−置換−4−ホルミルイミダゾール類を溶出させる工程
この工程では、上記で1−置換−4−ホルミルイミダゾール類と1−置換−5−ホルミルイミダゾール類を吸着させた合成吸着剤のカラムに、有機溶剤を通液して1−置換−4−ホルミルイミダゾール類を溶出させるのであるが、本発明においてはかかる通液時に水50〜95重量%、好ましくは60〜95重量を含有する有機溶剤を用いることを最大の特徴とするもので、水の含有量が50重量%未満の有機溶剤を通液すると、1−置換−4−ホルミルイミダゾール類と1−置換−5−ホルミルイミダゾール類がいずれも溶出して、1−置換−4−ホルミルイミダゾール類のみを溶出させることが困難となり、一方水の含有量が95重量%を越える有機溶剤を通液すると1−置換−4−ホルミルイミダゾール類が溶出しなかったり、溶出しても該イミダゾール類の回収率が非常に悪かったりして本発明の目的が達成できない。
1−置換−4−ホルミルイミダゾール類を溶出させるに当っては、水を50〜95重量%含有する有機溶剤を空間速度(SV)3以下、好ましくは0.1〜1.5で通液すればよい。空間速度(SV)が3を越えると1−置換−5−ホルミルイミダゾール類が合成吸着剤から溶出する恐れがあり好ましくない。また、かかる有機溶剤の通液量は特に制限されないが、合成吸着剤の1〜30倍重量程度である。この工程での通液時のカラム温は上記▲2▼の工程と同じでよい。
【0015】
上記▲1▼〜▲3▼の工程により、合成吸着剤から1−置換−4−ホルミルイミダゾール類が溶出されて分離されるのである。
次いで合成吸着剤に吸着された1−置換−5−ホルミルイミダゾール類を分離するにあたっては、▲3▼の工程において継続的に該有機溶剤を流しつづけることにより合成吸着剤から溶出、分離させることもできるが、1−置換−5−ホルミルイミダゾール類を速く回収する必要があるときは以下の工程を実施することが好ましい。
即ち、上記の▲3▼において1−置換−4−ホルミルイミダゾール類を溶出させた後、水を50〜95重量%含有する有機溶剤の通液を中止して、該有機溶剤に変えて、水を50重量%未満、好ましくは10〜45重量%含有する有機溶剤を合成吸着剤の1〜30倍重量程度▲3▼の工程と同様の空間速度(SV)で通液すると、1−置換−5−ホルミルイミダゾール類を時間をかけることなく溶出させることができるのである。
溶出液中には水、有機溶剤が含まれているので、(減圧)濃縮等の操作によりそれらを除去して1−置換−4−ホルミルイミダゾール類及び1−置換−5−ホルミルイミダゾール類がそれぞれ単離して得られるのである。
【0016】
なお、1−置換−5−ホルミルイミダゾール類を溶出させるために水を50重量%未満含有する有機溶剤に切り替えたときは該イミダゾール類はすぐには溶出してこないことが多く、かかる有機溶剤に切り替えて1−置換−5−ホルミルイミダゾール類が溶出してくるまでの溶出液は廃棄してその後の溶出液を分取して(減圧)濃縮するのが、水や有機溶剤の濃縮量が少なくて済む点で好ましい。
また、上記で一度使用した合成吸着剤は、水を通液したり水に浸漬させて洗浄することで繰り返し使用することが可能である。吸着物が多い場合は、有機溶剤のみを通液して吸着成分を溶出させた後、水を通液させてもよい。
【0017】
かくして本発明の方法により1−置換−4−ホルミルイミダゾール類と1−置換−5−ホルミルイミダゾール類が高回収率で分離されるのであるが、本発明は前述したように、特に4−ホルミルイミダゾール類の1位に置換基を導入する方法を採用する場合に製造される1−置換−4−ホルミルイミダゾール類と1−置換−5−ホルミルイミダゾール類の混合物に適用すると両者が高回収率で分離できるので非常に有用である。
【0018】
【実施例】
以下、本発明を実施例を挙げて更に詳しく説明する。特に断りのないかぎり「%」は重量基準である。なお、1−置換ホルミルイミダゾール類の純度はHPLCを用いて逆相カラムによる吸光度260nmで分析を行った時の面積%で求めた。また、カラム温はすべて室温で、水、有機溶剤はカラムの上から下へ通液した。
実施例1
(1−n−プロピル−4−ホルミルイミダゾールの製造)
鉱物オイル40%を含有した水素化ナトリウム8.72g(0.218モル)を無水ヘキサンで洗浄して鉱物オイルを除去して得られた水素化ナトリウムと、無水テトラヒドロフラン300gを500mlの3つ口フラスコに仕込んだ。次いで、4−ホルミルイミダゾール20.0g(0.208モル)を加え30分撹拌した後、加熱し還流させた。次いで、臭化−n−プロピル29.5g(0.24モル)を30分かけて滴下し3時間熟成させた。
冷却後、メタノール2g加えて析出した無機物を濾別し更に溶媒を留去して1−n−プロピル−4−ホルミルイミダゾール25.3g(0.183モル、生成率88%)と1−n−プロピル−5−ホルミルイミダゾール2.82g(0.020モル、生成率9.8%)を含む異性体混合液29.3gを得た。
【0019】
一方、合成吸着剤〔三菱化学社製『ダイヤイオンSP−850』、スチレン−ジビニルベンゼン系〕70gを充填したカラム(直径2cm×長さ25cm)に水を通液し合成吸着剤に水を浸透させた。次いで上記の異性体混合液1.16g〔1−n−プロピル−4−ホルミルイミダゾール1.0gと1−n−プロピル−5−ホルミルイミダゾール0.11g〕に水を1.16g加えて水溶液を調製し、これをカラムに仕込んだ。そして100gの水を空間速度(SV)0.5で通液し、1−n−プロピル−4−ホルミルイミダゾールと1−n−プロピル−5−ホルミルイミダゾールを合成吸着剤に吸着させた。
次いで水を60%含有するメタノール300gを空間速度(SV)1で通液し合成吸着剤より、1−n−プロピル−4−ホルミルイミダゾールを溶出させて分取した。
続いて水を40%含有するメタノール50gを空間速度(SV)1で通液したが溶出液中には1−n−プロピル−5−ホルミルイミダゾールが含まれていなかったので該溶出液は分取せず、その後水を40%含有するメタノール150gを同条件下で通液して1−n−プロピル−5−ホルミルイミダゾールを溶出させ分取した。
上記で分取した1−n−プロピル−4−ホルミルイミダゾールと1−n−プロピル−5−ホルミルイミダゾールのそれぞれの溶出液から水とメタノールを除去することにより、1−n−プロピル−4−ホルミルイミダゾール0.95g〔純度100%、回収率95%〕と1−n−プロピル−5−ホルミルイミダゾール0.094g〔純度99%、回収率85%〕を得た。
【0020】
実施例2
実施例1と同じ合成吸着剤15gを充填したカラム(直径2cm×長さ6cm)に水を通液し、合成吸着剤に水を浸透させた後、実施例1の異性体混合液1.16g〔1−n−プロピル−4−ホルミルイミダゾール1.0gと1−n−プロピル−5−ホルミルイミダゾール0.11g〕に水を1.16g加えた水溶液をカラムに仕込んだ。次いで水を空間速度(SV)1で通液し、1−n−プロピル−4−ホルミルイミダゾールと1−n−プロピル−5−ホルミルイミダゾールの混合物を合成吸着剤に吸着させた。
次いで水を70%含有するメタノール50gを空間速度(SV)1で通液して1−n−プロピル−4−ホルミルイミダゾールを溶出させ分取した。
続いて水を70%含有するメタノール130gを空間速度(SV)1で通液して1−n−プロピル−5−ホルミルイミダゾールを溶出させ分取した。
上記で分取した1−n−プロピル−4−ホルミルイミダゾールと1−n−プロピル−5−ホルミルイミダゾールのそれぞれの溶出液から水とメタノールを除去することにより、1−n−プロピル−4−ホルミルイミダゾール0.82g〔純度99%、回収率82%〕と1−n−プロピル−5−ホルミルイミダゾール0.09g〔純度98%、回収率82%〕を得た。
【0021】
実施例3
(1−シアノエチル−4−ホルミルイミダゾールの製造)
鉱物オイル40%を含有した水素化ナトリウム8.72g(0.218モル)を無水ヘキサンで洗浄して鉱物オイルを除去して得られた水素化ナトリウムと、無水テトラヒドロフラン300gを500mlの3つ口フラスコに仕込んだ。次いで、4−ホルミルイミダゾールを20.0g(0.208モル)を加え30分撹拌した後、加熱し還流させた。次いで、1−クロロプロピオニトリル21.5g(0.24モル)を30分かけて滴下し3時間熟成させた。
冷却後、メタノール2g加え析出した無機物を濾別し更に溶媒を留去する事で、1−シアノエチル−4−ホルミルイミダゾール25.7g(0.172モル、生成率83%)と1−シアノエチル−5−ホルミルイミダゾール3.43g(0.023モル、生成率11%)を含む異性体混合液31.3gを得た。
【0022】
かかる異性体混合液1.22gを用いて実施例1と同様にして、1−シアノエチル−4−ホルミルイミダゾールと1−シアノエチル−5−ホルミルイミダゾールを合成吸着剤に吸着させた。
次いで水を90%含有するメタノール40gを空間速度(SV)1で通液して1−シアノエチル−4−ホルミルイミダゾールを溶出させ分取した。
続いて、水を60%含有するメタノール25gを空間速度(SV)1で通液したが溶出液中には1−シアノエチル−5−ホルミルイミダゾールは含まれていなかったので該溶出液は分取せず、その後、水を60%含有するメタノール35gを同条件下で通液して1−シアノエチル−5−ホルミルイミダゾール溶出させ分取した。
上記で分取した1−シアノエチル−4−ホルミルイミダゾールと1−シアノエチル−5−ホルミルイミダゾールのそれぞれの溶出液から水とメタノールを除去することにより、1−シアノエチル−4−ホルミルイミダゾール0.91g〔純度100%、回収率91%〕と1−シアノエチル−5−ホルミルイミダゾール0.10g〔純度99%、回収率75%〕を得た。
【0023】
実施例4
実施例1において使用した合成吸着剤を三菱化学社製『ダイヤイオンSP−207』(スチレン−ジビニルベンゼン系)に替えた以外は同様に処理して、水を60%含有するメタノール300gを空間速度(SV)1で通液し1−n−プロピル−4−ホルミルイミダゾールを溶出させ分取した。
更に、水を40%含有するメタノール120gを空間速度(SV)1で通液したが溶出液中には1−n−プロピル−5−ホルミルイミダゾールは含まれていなかったので該溶出液は分取せず、その後、水を40%含有するメタノール250gを同条件下で通液して、1−n−プロピル−5−ホルミルイミダゾールを溶出させ分取した。
上記で分取した1−n−プロピル−4−ホルミルイミダゾールと1−n−プロピル−5−ホルミルイミダゾールのそれぞれの溶出液から水とメタノールを除去することにより1−n−プロピル−4−ホルミルイミダゾール0.95g〔純度100%、回収率95%〕と、1−n−プロピル−5−ホルミルイミダゾール0.089g〔純度99%、回収率81%〕を得た。
【0024】
比較例1
実施例1で水を60%含有するメタノールを300g通液する変わりに、水を40%含有するメタノール300gを用いて通液して得られた溶出液から水とメタノールを除去したところ、1−n−プロピル−4−ホルミルイミダゾール0.98gと同時に1−n−プロピル−5−ホルミルイミダゾール0.11gを含有する異性体混合液しか得られず、1−n−プロピル−4−ホルミルイミダゾールと1−n−プロピル−5−ホルミルイミダゾールを分離することができなかった。
【0025】
比較例2
実施例1で水を60%含有するメタノールを300g通液する変わりに、水を98%含有するメタノール300gを用いて通液して得られた溶出液から水とメタノールを除去したところ、1−n−プロピル−4−ホルミルイミダゾール0.03gしか得られず、ほとんどの1−n−プロピル−4−ホルミルイミダゾールは合成吸着剤に吸着したままであった。
【0026】
比較例3
実施例1の1−n−プロピル−4−ホルミルイミダゾール類の製造をスケールアップして得られた異性体混合液145g〔1−n−プロピル−4−ホルミルイミダゾール94.2gと1−n−プロピル−5−ホルミルイミダゾール26.0gを含む〕を同様にして得て、得られた異性体混合液の減圧蒸留を行った。この時の蒸留塔に充填剤としてマクマホン(McMahon)2.7gを充填して蒸留を行った。
蒸留の結果、第1留分(104〜106℃、62Pa)と第2留分(106〜150℃、62Pa)を留出した後、第3留分(152〜153℃、62Pa)で、1−n−プロピル−4−ホルミルイミダゾール40.4g〔純度99%〕が得られたが、回収率は43%と低かった。
なお、第1留分は、1−n−プロピル−5−ホルミルイミダゾール16.8g〔純度99%〕であったが、第2留分は、1−n−プロピル−4−ホルミルイミダゾール/1−n−プロピル−5−ホルミルイミダゾール=8/92(重量比)の混合物5.23gであった。
【0027】
【発明の効果】
本発明は、1−置換−4−ホルミルイミダゾール類と1−置換−5−ホルミルイミダゾール類を含む異性体混合液を合成吸着剤に接触、吸着させた後、水を50〜95重量%含有する有機溶剤を用いて両者を分離、特に1−置換−4−ホルミルイミダゾール類と1−置換−5−ホルミルイミダゾール類を含む異性体混合液を合成吸着剤と接触、吸着させた後、水を50〜95重量%含有する有機溶剤を用いて1−置換−4−ホルミルイミダゾール類を溶出、分離し、次いで水を50重量%未満含有する有機溶剤を用いて1−置換−5−ホルミルイミダゾール類を溶出することにより、1−置換−4−ホルミルイミダゾール類と1−置換−5−ホルミルイミダゾール類を高回収率で分離することができる。
Claims (3)
- 1−置換−4−ホルミルイミダゾール類と1−置換−5−ホルミルイミダゾール類を含む異性体混合液を合成吸着剤に接触、吸着させた後、水を50〜95重量%含有する有機溶剤を用いて両者を分離することを特徴とする1−置換ホルミルイミダゾール異性体の分離方法。
- 1−置換−4−ホルミルイミダゾール類と1−置換−5−ホルミルイミダゾール類を含む異性体混合液を合成吸着剤に接触、吸着させた後、水を50〜95重量%含有する有機溶剤を用いて1−置換−4−ホルミルイミダゾール類を溶出、分離した後、次いで水を50重量%未満含有する有機溶剤を用いて1−置換−5−ホルミルイミダゾール類を溶出させることを特徴とする1−置換ホルミルイミダゾール異性体の分離方法。
- 有機溶剤がアルコールであることを特徴とする請求項1あるいは2記載の1−置換ホルミルイミダゾール異性体の分離方法。
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