JP2012184175A - 高純度３−アセチル−９−エチルカルバゾールの製造方法。 - Google Patents

Abstract

【課題】シリカゲルカラムクロマトグラフィー以外の、工業的に適用可能な高純度３−アセチル−９−エチルカルバゾールの製造方法を提供すること。
【解決手段】本願発明者らはエステル系溶媒を用いれば特異的に粗３−アセチル−９−エチルカルバゾールの結晶化が可能であることを見いだした。これを元に工業的に利用可能な３−アセチル−９−エチルカルバゾールの晶析による高純度３−アセチル−９−エチルカルバゾールの製造方法を完成させた。
【選択図】なし

Description

本発明は、染料や、電子材料、医農薬中間体として有用な高純度３−アセチル−９−エチルカルバゾールの工業的製造方法を提供する。

カルバゾール類は近年、染料や、電子材料、医農薬中間体として、脚光を浴びている化合物群である。そのうちの一つ、３−アセチル−９−エチルカルバゾールも同様に、染料や、電子材料、医農薬中間体等の原料として期待される化合物である。

３―アセチル−９−エチルカルバゾールは、９−エチルカルバゾールをアセチル化することによって得られるが、染料や電子材料、医農薬中間体等に使用するためには、アセチル化時の副生成物等を効果的に除去し、当該化合物を高純度化することが必須である。しかしながら、既知の高純度３−アセチル−９−エチルカルバゾールの製造法は工業的に適用困難なシリカゲルカラムクロマトグラフィーを用いた精製によるものが知られているだけである（例えば非特許文献１、２）。よって、３−アセチル−９−エチルカルバゾールを染料や、電子材料、医農薬中間体等の原料として工業的規模で使用するために、シリカゲルカラムクロマトグラフィー以外の、工業的に適用可能な高純度３−アセチル−９−エチルカルバゾールの製造方法が求められていた。
Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ 第４０巻、６０１−６０６頁（２０１０年） ＳＹＮＴＨＥＳＩＳ 第８巻、１２６９−１２７３頁（２００４年）

本発明が解決しようとする課題は、これら従来技術の欠点を解決し、工業的に利用可能な高純度３−アセチル−９−エチルカルバゾールの製造法を提供することにある。

本発明者らは、前記課題を解決すべく高純度３−アセチル−９−エチルカルバゾールの製造法について、晶析による精製に着眼し様々な有機溶媒による晶析を検討した結果、エステル系溶媒を用いれば特異的に粗３−アセチル−９−エチルカルバゾールの結晶化が可能であることを発見すると同時に、工業的に利用可能な３−アセチル−９−エチルカルバゾールの晶析による精製法を完成させ、さらには、既知のシリカゲルカラムクロマトグラフィーによる精製と同程度、あるいはそれ以上の収率と品質で高純度３−アセチル−９−エチルカルバゾールが製造可能であることを見いだし、本発明を完成するに至った。

本発明は、高純度３−アセチル−９−エチルカルバゾールの工業的に適用可能で、かつ簡便な製造方法を提供する。

本発明で使用される粗３−アセチル−９−エチルカルバゾールは９−エチルカルバゾールがアセチル化剤を用いてアセチル化されたものであればどのようなものでも良い。アセチル化剤としては塩化アセチル、無水酢酸等が例示されるが、アセチル化反応の選択性を考慮すれば塩化アセチルが好ましい。

本発明において使用される炭素数３〜６のエステル系溶媒は、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ｎ−プロピル、酢酸ｉｓｏ−プロピル、酢酸ｎ−ブチル、酢酸ｉｓｏ−ブチル、酢酸ｔｅｒｔ-ブチル、酢酸ｓｅｃ-ブチル等の酢酸エステル類、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、プロピオン酸プロピル等のプロピオン酸エステル類、酪酸メチル、酪酸エチル等の酪酸エステル類等が例示される。これらの内、工業的に入手し易く、かつ安価な酢酸エステル類が好ましく、この中でも酢酸エチル、酢酸ｎ−プロピル、酢酸ｉｓｏ−プロピル、酢酸ｎ−ブチル、酢酸ｉｓｏ−ブチル、酢酸ｔｅｒｔ-ブチル、酢酸ｓｅｃ-ブチルが更に好ましい。

本発明において使用される溶媒の使用量は、３−アセチル−９−エチルカルバゾールの使用する溶媒に対する溶解度によって適宜選択され、限定されないが、好ましくは３−アセチル−９−エチルカルバゾールに対し２〜１５重量倍、更に好ましくは２〜７重量倍使用される。

本発明において実施される晶析の温度は、使用する溶媒により適宜選択され、限定されない。所望の３−アセチル−９−エチルカルバゾールの収量や純度に合わせ当業者であれば適宜選択可能である。

本発明により製造される高純度３−アセチル−９−エチルカルバゾールの純度は最低９０％以上であれば、染料や電子材料、医農薬中間体の原料として使用可能である。さらには、これらの原料として９５％以上の純度であることが好ましい。また、適宜、必要に応じ、本発明の晶析を複数回繰り返し、更に高純度にすることも可能であり、本願発明において、純度の上限値は１００％も含まれる。なお、本願発明でいう純度とは、後述の条件で分析した高速液体クロマトグラフィー法による面積百分率値を示す。

以下、本発明を実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

＜分析条件＞
展開液：水／アセトニトリル、逆相カラム（（株）住化分析センター社製 ＳＵＭＩＰＡＸ ＯＤＳ Ａ−２１２（５μｍ、６．０ｍｍφ×１５０ｍｍ））、カラム温度：４０℃、流量１．０ｍＬ／ｍｉｎを使用した高速液体クロマトグラフ（島津製作所（株）製ＬＣ−２０１０Ｃ）を用い、２４０ｎｍの波長で測定した。なお、特に断りのない限り、以下実施例等に記載の純度は、本条件で分析した高速液体クロマトグラフィーによる面積百分率値を示す。

＜製造例１＞
３００ｍＬの４つ口フラスコに、エチルカルバゾール１０．００ｇ（０．０５ｍｏｌ）、塩化亜鉛８．３８ｇ（０．０６ｍｏｌ）、ニトロベンゼン２００．００ｇを仕込み、攪拌を開始した。攪拌しながら室温で塩化アセチル４．８２ｇ（０．０６ｍｏｌ）を１０分かけて滴下を行い、その後室温で４時間攪拌を行った。その後、得られた反応マスを定法により酸洗浄、中和、水洗を行った後、有機層を濃縮し、粗３−アセチル−９−エチルカルバゾール１２．０７ｇ（０．０５ｍｏｌ）を得た。この粗３−アセチル−９−エチルカルバゾールを高速液体クロマトグラフィーにて分析を行ったところ、純度９４．１％であった。

＜製造例２＞
３００ｍＬの４つ口フラスコに、エチルカルバゾール１０．００ｇ（０．０５ｍｏｌ）、塩化鉄９．９８ｇ（０．０６ｍｏｌ）、ニトロベンゼン１００．００ｇを仕込み、攪拌を開始した。攪拌しながら室温で塩化アセチル４．８２ｇ（０．０６ｍｏｌ）を１０分かけて滴下を行い、その後室温で２時間攪拌を行った。その後、得られた反応マスを定法により酸洗浄、中和、水洗を行い、有機層を濃縮し、粗３−アセチル−９−エチルカルバゾール１２．４６ｇ（０．０５ｍｏｌ）を得た。この粗３−アセチル−９−エチルカルバゾールを高速液体クロマトグラフィーにて分析を行ったところ、純度８７．５％であった。

以下実施例及び比較例、参考例に記載する重量倍は特に断りのない限り、粗３−アセチル−９−エチルカルバゾールに対する重量倍である。また、精製収率は下式にて算出した有姿収率である。
（精製後３−アセチル−９−エチルカルバゾール（ｇ））／（粗３−アセチル−９−エチルカルバゾール（ｇ））×１００

（実施例１）
２００ｍＬの４つ口フラスコに、製造例１で得られた粗３−アセチル−９−エチルカルバゾール１２．０７ｇ（純度９４．１％）、酢酸エチル６０．００ｇ（５．０重量倍）を仕込み、６５℃まで昇温した。昇温後、同温度で１時間攪拌し３−アセチル−９−エチルカルバゾールが完溶したことを確認した後、３℃まで冷却後ろ過し、さらに同温度まで冷却した酢酸エチル１１．２０ｇで洗浄を行った。その後、得られた結晶を減圧乾燥したところ、３−アセチル−９−エチルカルバゾール９．０６ｇ（精製収率７５．１％）を得た。得られた３−アセチル−９−エチルカルバゾールを高速液体クロマトグラフィーにて分析を行ったところ、純度９９．３％であった。

エチルカルバゾールの仕込量を１０．００ｇから３０．００ｇとした以外は製造例１と同様の仕込比率、反応方法で粗３−アセチル−９−エチルカルバゾールの合成を行ったところ、粗３−アセチル−９−エチルカルバゾールを４１．２７ｇ（純度９４．０％）得た。３００ｍＬの４つ口フラスコにこの粗３−アセチル−９−エチルカルバゾール全量と酢酸エチル１２３．８０ｇ（３．０重量倍）を仕込、６５℃まで昇温した。昇温後、同温度で１時間攪拌し３−アセチル−９−エチルカルバゾールが完溶したことを確認した。０℃まで冷却後ろ過し、さらに同温度まで冷却した酢酸エチル３０．９０ｇで洗浄を行った。その後、得られた結晶を減圧乾燥したところ、３−アセチル−９−エチルカルバゾール３０．１３ｇ（精製収率７３．０％）を得た。得られた３−アセチル−９−エチルカルバゾールを高速液体クロマトグラフィーにて分析を行ったところ、純度９９．４％であった。

（実施例３）
２００ｍＬの４つ口フラスコに、製造例２で得られた粗３−アセチル−９−エチルカルバゾール１２．４６ｇ（純度８７．５％）、酢酸ｎ−ブチル３７．００ｇ（３．０重量倍）を仕込み、７０℃まで昇温した。昇温後、同温度で１時間攪拌し３−アセチル−９−エチルカルバゾールが完溶したことを確認し、３℃まで冷却後ろ過し、さらに同温度まで冷却した酢酸ｎ−ブチル１２．００ｇで洗浄を行った。その後、得られた結晶を減圧乾燥したところ、３−アセチル−９−エチルカルバゾール８．１２ｇ（精製収率６５．５％）を得た。得られた３−アセチル−９−エチルカルバゾールを高速液体クロマトグラフィーにて分析を行ったところ、純度９５．２％であった。

（実施例４）
製造例２と同様の方法で粗３−アセチル−９−エチルカルバゾールの合成を行ったところ、粗３−アセチル−９−エチルカルバゾールを１２．６３ｇ（純度８７．９％）得た。２００ｍＬの４つ口フラスコに、この粗３−アセチル−９−エチルカルバゾール全量と、酢酸ｉｓｏ―ブチル８５．００ｇ（６．７重量倍）を仕込み、９０℃まで昇温した。昇温後、同温度で１時間攪拌し３−アセチル−９−エチルカルバゾールが完溶したことを確認した。３℃まで冷却後ろ過し、さらに同温度まで冷却した酢酸ｉｓｏ―ブチル１１．５０ｇで洗浄を行った。その後、得られた結晶を減圧乾燥したところ、３−アセチル−９−エチルカルバゾール７．１８ｇ（精製収率５６．８％）を得た。得られた３−アセチル−９−エチルカルバゾールを高速液体クロマトグラフィーにて分析を行ったところ、純度９８．３％であった。

（比較例１）
製造例１と同様の方法で粗３−アセチル−９−エチルカルバゾールの合成を行った所、粗３−アセチル−９−エチルカルバゾールを１２．０１ｇ（純度９３．９％）得た。２００ｍＬの４つ口フラスコにこの粗３−アセチル−９−エチルカルバゾール全量とメタノール５０．００ｇ（４．２重量倍）を仕込み、６０℃まで昇温した。昇温後、同温度で１時間攪拌し３−アセチル−９−エチルカルバゾールが完溶したことを確認した。この溶液を３℃まで冷却したが、冷却中反応マスが２層分離し、結晶は析出しなかった。

（比較例２）
製造例１と同様の方法で粗３−アセチル−９−エチルカルバゾールの合成を行ったところ、粗３−アセチル−９−エチルカルバゾールを１２．１１ｇ（純度９４．２％）を得た。２００ｍＬの４つ口フラスコにこの粗３−アセチル−９−エチルカルバゾール全量とトルエン３０．００ｇ（２．５重量倍）を仕込み、８０℃まで昇温した。昇温後、同温度で１時間攪拌し３−アセチル−９−エチルカルバゾールが完溶したことを確認した。この溶液を３℃まで冷却したが、反応マスが白濁するだけで結晶の析出は認められなかった。

（比較例３）
製造例２と同様の方法で粗３−アセチル−９−エチルカルバゾールの合成を行ったところ、粗３−アセチル−９−エチルカルバゾール１２．６７ｇ（純度８９．０％）を得た。２００ｍＬの４つ口フラスコにこの粗３−アセチル−９−エチルカルバゾール全量とアセトン８５．０ｇ（６．７重量倍）を仕込み、５０℃まで昇温した。昇温後、同温度で１時間攪拌し、３−アセチル−９−エチルカルバゾールが完溶したことを確認した。この溶液を５℃まで冷却したが結晶が殆ど析出しない為、さらに上水４０．０ｇ（３．２重量倍）を仕込み、再度５０℃まで昇温、同温度で１時間攪拌後、３−アセチル−９−エチルカルバゾール完溶したことを確認し、この溶液を５℃まで冷却後ろ過した。結晶量が少なかった為、洗浄を行うことなく得られた結晶を減圧乾燥したところ、３−アセチル−９−エチルカルバゾール０．９１ｇ（精製収率７．２％）を得た。得られた３−アセチル−９−エチルカルバゾールを高速液体クロマトグラフィーにて分析を行ったところ、純度８４．２％であった。

（参考例）
製造例２と同様の方法で粗３−アセチル−９−エチルカルバゾールの合成を行ったところ、粗３−アセチル−９−エチルカルバゾール１２．３９ｇ（純度８９．２％）を得た。このうち０．６０ｇを取り、和光純薬工業社製シリカゲル、ワコーゲル（登録商標）Ｃ３００を充填したシリカゲルカラムクロマトグラフィー（展開液：酢酸エチル：石油エーテル＝１：９）にて精製したところ、３−アセチル−９−エチルカルバゾール０．３５ｇ（精製収率５８．３％）を得た。得られた３−アセチル−９−エチルカルバゾールを高速液体クロマトグラフィーにて分析を行ったところ、純度９８．１％であった。

Claims (4)

1. ９−エチルカルバゾールをアセチル化剤を用いてアセチル化し、３−アセチル−９−エチルカルバゾールを製造する方法において、前記製造方法で得られた粗３−アセチル−９−エチルカルバゾールを炭素数３〜６のエステル系溶媒を用いて晶析を行い、純度９０％以上の高純度３−アセチル−９−エチルカルバゾールを製造する方法。
2. エステル系溶媒が酢酸エチル、酢酸ｎ−プロピル、酢酸ｉｓｏ−プロピル、酢酸ｎ−ブチル、酢酸ｉｓｏ−ブチル、酢酸ｔｅｒｔ-ブチル、酢酸ｓｅｃ-ブチルであることを特徴とする請求項１記載の高純度３−アセチル−９−エチルカルバゾールの製造方法。
3. エステル系溶媒を粗３−アセチル−９−エチルカルバゾールに対し２〜７重量倍使用することを特徴とする請求項１または２記載の高純度３−アセチル−９−エチルカルバゾールの製造方法。
4. アセチル化剤が塩化アセチルであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の高純度３−アセチル−９−エチルカルバゾールの製造方法。