JPH0563459B2

JPH0563459B2 -

Info

Publication number: JPH0563459B2
Application number: JP60256634A
Authority: JP
Inventors: Kenji Hirai; Takamasa Fuchigami
Original assignee: Sagami Chemical Research Institute
Current assignee: Sagami Chemical Research Institute
Priority date: 1985-11-18
Filing date: 1985-11-18
Publication date: 1993-09-10
Also published as: JPS62116541A

Description

【発明の詳細な説明】

〔産業上の利用分野〕本発明はアリールピルビン酸を製造する方法に
関するものであり、さらに詳しくはアリールメチ
ルハライドを触媒の存在下で一酸化炭素及び水と
反応させてアリールピルビン酸を製造する方法に
関するものである。〔従来の技術〕従来、アリールピルビン酸を製造する方法とし
て(イ)アリールメチルハライドを液体溶剤媒体中で
触媒量のコバルトカルボニル化合物及びアルカリ
金属又はアルカリ土類金属無機塩基の存在下、５
〜200バールの圧力で一酸化炭素と反応させて得
る方法（特公昭56−18587号及び特開昭59−
102825号公報参照）、(ロ)アリールメチルハライド
と一酸化炭素及びアルコール／水混合物をコバル
トカルボニル及び塩基性化合物の存在下で反応さ
せ、その際に反応温度−10〜70℃でかつ塩基性化
合物としてアルカリ水酸化物を用いる方法（特開
昭55−4398号公報参照）、及び(ハ)、ベンジルクロ
リドをアルコール溶媒中で触媒量のコバルトカル
ボニル化合物、アルカリ土類金属無機塩基及び制
限された量の水の存在下５バール未満の圧力の一
酸化炭素と反応させてフエニルピルビン酸を製造
する方法（特開昭60−61550号公報参照）が知ら
れている。〔発明が解決しようとする問題点〕しかしながら(イ)の方法は５〜200バールの中乃
至高圧下に行う方法でありアリールピルビン酸を
実用的な収率で得るためには40バール以上の圧力
が必要であることが示されている。従つて実施に
あたつては加圧装置を必要とするものである。
又、この方法は前記加圧下に行うことを必須とし
ている如く、低圧、例えば常圧下に反応を行つた
場合には好ましい収率でアリールピルビン酸は得
られないことが判つている（特公昭56−18587号
明細書中比較実験例参照）。さらに特開昭59−
102825号公報に記載の方法は、まずコバルト無機
塩、含硫黄化合物及び無機塩基とを一酸化炭素加
圧下に反応させ、触媒であるコバルトカルボニル
無機塩を調製しなければならず、操作が煩雑であ
る。(ロ)の方法は圧力を必須とする限定はないが、
実施例の記載から明らかな如く圧力が低下するに
従いアリールピルビン酸の収率は低下し、常圧に
おける実施例は全く記載されていない。本発明者
が常圧下に追試した結果によると目的物は全く得
られないことが判つた（下記比較例参照）。(ハ)の
方法は制限された量の水の存在下常圧付近の一酸
化炭素圧力下で反応を行うものの、使用する触媒
量が多く、また使用する水の量が少い場合には選
択性良くフエニルピルビン酸を与えるが、10時間
を越える反応時間を必要とするものである。本発
明者らが同様の条件下に追試した結果、短時間の
反応では目的物の収率及び選択性は極めて低いこ
とが判つた。またさらに使用する水の量が少い場
合（アリールメチルハライドに対し１〜５モル当
量）には、ほとんど反応は進行しないことが明示
されており、本発明者らの追試も同様の結果を与
えた（下記参考例参照）。以上のように(イ)及び(ロ)の方法は、加圧反応装置
を必要としたり、前もつて触媒を調製したりする
必要があり、また(ハ)の方法は、常圧での反応であ
るものの、多量の触媒を必要としかつ反応時間が
非常に長いなど、工業的に実施するには種々の点
で不利である。〔問題点を解決するための手段〕本発明者等は従来法の欠点を克服すべく、加圧
装置等の設備投資を強いることのない低圧下にお
いても短時間に収率及び選択性よくアリールピル
ビン酸を製造できる方法を鋭意検討した結果、含
窒素化合物の存在下に反応を行うことにより目的
を達成することが出来ることを見い出し、本発明
を完成した。即ち本発明は、コバルトカルボニル化合物及び
金属無機塩基の存在下、一般式 ArCH₂X （）（式中、Arはアリール基を表わし、Ｘはハロ
ゲン原子を表わす。）で表わされるアリールメチ
ルハライドと一酸化炭素及び水とを有機溶媒中で
反応させることにより、一般式 ArCH₂COCOOH （）（式中、Arはアリール基を表わす。）で表わさ
れるアリールピルビン酸を製造する方法におい
て、含窒素化合物の存在下で反応を行うことを特
徴とする前記アリールピルビン酸の製造方法を提
供するものである。本発明の原料である前記一般式（）で表わさ
れるアリールメチルハライドとしては塩化ベンジ
ル、臭化ベンジルまたはクロルメチルナフタレン
の如き無置換のアリールメチルハライドの他に、
メチルベンジルクロリドまたはブロミド、エチル
ベンジルクロリド、ジメチルベンジルクロリドま
たはブロミド、クロルベンジルクロリドまたはブ
ロミド、フルオロベンジルクロリドまたはブロミ
ド、フエニルベンジルクロリドまたはブロミド、
フエノキシベンジルクロリドまたはブロミド、メ
トキシベンジルクロリドまたはブロミド、ジメト
キシベンジルクロリドまたはブロミド、ｐ−（ク
ロルメチル）スチレン、ｐ−クロルメチル−α−
メチルスチレン、ニトロベンジルクロリド、ジメ
チルアミノベンジルクロリド等の如き置換アリー
ルメチルハライドを挙げることができる。本発明
は含窒素化合物の存在下に行うことが必要であ
る。含窒素化合物としては、例えばトリメチルア
ミン、トリエチルアミン、トリ−ｎ−プロピルア
ミン、トリ−ｎ−ブチルアミン、ジメチルベンジ
ルアミン、ジエチルベンジルアミン、ジメチルイ
ソプロピルアミン、ジエチルイソプロピルアミ
ン、Ｎ，Ｎ−ジメチルシクロヘキシルアミン、
Ｎ，Ｎ−ジメチルペンチルアミン、Ｎ−メチルモ
ルホリン、Ｎ，Ｎ−ジメチルアニリン、Ｎ，Ｎ−
ジエチルアニリン、Ｎ−エチル−Ｎ−プロピルア
ニリン、Ｎ−メチルピペリジン、Ｎ−エチルピペ
リジン、ピリジン、ピコリン、ルチジン、Ｎ−メ
チルピロリジン、１，８−ジアザビシクロ−〔５，
４，０〕−７−ウンデセン等の第三級アミン化合
物、テトラエチルアンモニウムクロリド又はブロ
ミド又はヨウジド、テトラ−ｎ−ブチルアンモニ
ウムクロリド又はブロミド、ベンジルトリエチル
アンモニウムクロリド又はブロミド、メチルトリ
−ｎ−オクチルアンモニウムクロリド又はブロミ
ド、セチルトリエチルアンモニウムブロ、ベンジ
ルトリメチルアンモニウムクロリ又はブロミド又
はヨウジド、ベンジルジエチルメチルアンモニウ
ムヨウジド、テトラ−ｎ−ブチルアンモニウムハ
イドロオキシド、ベンジルトリメチルアンモニウ
ムハイドロオキシド、テトラエチルアンモニウム
−ｐ−トルエンスルホネート、テトラエチルアン
モニウムトリフルオロメタンスルホネート等の第
４級アンモニウム塩を例示することができるがま
た第三級アミンとヨウ化メチル等のハロゲン化合
物との混合物を第４級アンモニウム塩に代用する
こともできる。さらに含窒素化合物として、アミ
ド化合物を用いることもでき、例えば、ホルムア
ミド、アセトアミド、ベンゼンスルホンアミド、
ヘキサンアミド、Ｎ−メチルベンズアミド、アセ
トアニリド、２−ピロリジノン、Ｎ−メチルピロ
リジノン、６−ヘキサンラクタム、スクシンイミ
ド、フタルイミド、Ｎ−メチルフタルイミド、等
を例示することができる。含窒素化合物の使用量
はアリールメチルハライドモル当り、0.1〜20モ
ル％の範囲内が好ましい。本発明の反応試剤である一酸化炭素は反応を行
うに必要とされる量が圧力に限定されることなく
特別な加圧装置を必要としない常圧付近の圧力で
も充分反応は進行する。更に本発明の反応試剤で
ある水はアリールメチルハライドに対して一般的
には１〜30モル当量用いて反応を行う。使用する
水の量が１モル当量に満たない場合には反応がお
そく、また30モル当量以上使用すると、反応は速
いものの選択性が低下し、いずれの場合も目的と
するアリールピルビン酸の収率が低下する傾向に
ある。本発明はコバルトカルボニル化合物の存在下に
行うことが必要であるコバルトカルボニル化合物
としては例えばジコバルトオクタカルボニル、ヒ
ドリドコバルトテトラカルボニル、ナトリウムコ
バルトテトラカルボニレート、カリウムコバルト
テトラカルボニレート等を使用することが出来る
が、活性及び回収操作の確立されていることから
ジコバルトオクタカルボニルを用いることが好ま
しい。コバルトカルボニル化合物の使用量はアリ
ールメチルハライドに対し、0.001〜1.0グラム原
子当量の範囲内で選ばれる。本発明は金属無機塩基の存在下に行うことが必
要である。金属無機塩基としてはアルカリ金属無
機塩基又はアルカリ土類金属無機塩基が好まし
く、アルカリ金属塩基としては水酸化ナトリウ
ム、水酸化カリウム、水酸化リチウムを例示で
き、またアルカリ土類金属無機塩基としては水酸
化カルシウム、酸化カルシウム、水酸化バリウ
ム、水酸化ストロンチウム、酸化ストロンチウ
ム、水酸化マグネシウム、酸化マグネシウム等を
例示することが出来る。金属無機塩基の使用量は
アリールメチルハライドに対して通常１〜４モル
当量である。本発明は有機溶媒中で行うものであり、特に炭
素数３〜10個を有する分枝鎖アルコール溶媒中で
行うことが好ましい。また、テトラヒドロフラ
ン、ジエチルエーテル等のエーテル系溶媒との混
合溶媒中で行うこともできる。使用することので
きる炭素数３〜10個を有する分枝鎖アルコールと
しては２−プロパノール、２−ブタノール、２−
ペンタノール、３−ペンタノール、３−メチル−
２−ブタノール、２−ヘキサノール、３−ヘキサ
ノール、４−メチル−２−ペンタノール、３−ヘ
プタノール、２−オクタノール、３−オクタノー
ル、４−オクタノール、２−デカノール、シクロ
ペンタノール、シクロヘキサノール、メントー
ル、ボルネオール、２−メチル−２−プロパノー
ル、２−メチル−２−ブタノール、２−メチル−
２−ペンタノール、２，３−ジメチル−２−ブタ
ノール、２−メチル−２−ヘキサノール、３−メ
チル−３−ヘキサノール、１−メチル−１−シク
ロヘキサノール、１−エチル−１−シクロヘキサ
ノール、１−メチル−１−オクタノール、１−メ
チル−１−ノナノール、４−プロピル−４−ヘプ
タノール等を使用することが出来るが、入手が容
易であり、反応が円滑に進行する点で２−プロパ
ノール、２−メチル−２−プロパノール又は２−
メチル−２−ブタノールの使用が好ましい。反応は室温〜100℃の範囲で行うことが出来る
が円滑に進行させるためには35゜〜70℃が好まし
い。本発明では、反応は激しい撹拌のもとで行うこ
とが好ましい。本発明で用いる激しい撹拌とは、
たとえば邪魔板を持たない円筒形の反応容器中
で、反応容器の直径の3/5程度の直径を有する撹
拌翼を用いて反応を行つたとき、撹拌器回転数毎
分500回程度で達成される撹拌をいう。〔発明の目的〕本発明によれば、例えばアルコール溶媒中でコ
バルトカルボニル化合物及び金属無機塩基存在下
のアリールメチルハライドと一酸化炭素及び水の
反応系に含窒素化合物を添加することにより、一
酸化炭素を高圧にすることなくかつ短時間の反応
で収率良くアリールピルビン酸の製造を行うこと
ができる。比較例で示しているように、含窒素化合物を添
加しない場合には、同様な反応時間では、アリー
ルピルビン酸の収率は著しく劣る。本発明の特徴は、工業化に際して効率等の観点
から大きな長所となるものである。以下、実施例及び比較例により本発明を更に詳
細に説明する。実施例１塩化ベンジル6.33ｇ、0.05モル）と水酸化カル
シウム（7.90ｇ、0.11モル）、触媒としてジコバ
ルトオクタカルボニル（0.85ｇ）及びトリエチル
ベンジルアンモニウムクロリド（1.13ｇ）、溶媒
として２−メチル−２−ブタノール（100ml）及
び水（20ml）を一酸化炭素導入管及び電磁撹拌器
を具備した0.3の三ツ口フラスコに導入した。
フラスコ内を一酸化炭素で置換した後、50℃で一
酸化炭素雰囲気下に激しく撹拌した。５時間後、
得られた反応混合物を濾過し、得られた白色固体
を水とアルコールで充分に洗浄した。そのものを
6N塩酸（150ml）に溶解し、エーテルで抽出し
た。乾燥後エーテルを減圧下に留去することによ
りフエニルピリビン酸に白色結晶5.36ｇ（収率
65.3％）を得た。一方濾液は減圧下に溶媒等を完
全に留去し、得られた固形物に6N塩酸（50ml）
を加え、エーテルで留出した。乾燥後エーテルを
減圧下に留去することによりフエニル酢酸の白色
固体1.20ｇ（収率17.6％）を得た。結果を第−１
表に示す。得られたフエニルピリビン酸及びフエ
ニル酢酸はNMR及びIRスペクトル等よりその構
造を確認した。実施例 2.3 実施例１と同様の操作により塩化ベンジルのカ
ルボニル化反応を行い表−１に示す結果を得た。

【表】実施例４塩化ベンジル（6.33ｇ、0.05モル）と水酸化カ
ルシウム（8.40ｇ、0.11モル）、触媒としてジコ
バルトオクタカルボニル（0.85ｇ）及びトリエチ
ルベンジルアンモニウムクロリド（0.265ｇ）、溶
媒として２−メチル−２−プロパノール（100
ml）、及び水（10ml）を実施例１と同様にして反
応させフエニルピリビン酸4.55ｇ（収率55.4％）
とフエニル酢酸1.31ｇ（収率19.3％）を得た。結
果を表−２に示す。実施例５溶媒に２−メチル−２−ブタノールを用いた以
外は実施例４と同様に反応を行つた。結果を表−
２に示す。実施例６溶媒に２−メチル−２−ブタノールを用い、水
の量が３mlである以外は実施例４と同様に反応を
行つた。結果を表−２に示す。

【表】実施例７，８塩化ベンジル（6.33ｇ、0.05モル）、水酸化カ
ルシウム（8.41ｇ、0.11モル）、及び水（10ml）、
触媒としてジコバルトオクタカルボニル（0.85
ｇ）、溶媒として２−メチル−２−ブタノール
（100ml）を用い、含窒素化合物としてトリエチル
アミン（0.5ml）実施例７又はジメチルホルムア
ミド（0.5ml）実施例８を使用し実施例１と同様
に反応を行つた。結果を表−３に示す。

【表】実施例９塩化ベンジル（6.33ｇ、0.05モル）と水酸化カ
ルシウム（7.41ｇ、0.1モル）、触媒としてジコバ
ルトオクタカルボニル（0.85ｇ）、溶媒として２
−メチル−２−ブタノール（100ml）、水（３ml）
及びトリエチルベンジルアンモニウムクロリド
（0.565ｇ）を容積100mlガラス製オートクレーブ
に導入した。オートクレーブ内を一酸化炭素で充
分置換した後４気圧の一酸化炭素定圧下50℃で２
時間激しく撹拌した。反応終了後、反応混合物を
濾過し、得られた白色固体を水とアルコールで充
分洗浄した。そのものを6N塩酸（150ml）に溶解
し、エーテルで抽出した。乾燥後エーテルを減圧
下に留去し、フエニルピルビン酸の白色結晶5.92
ｇ（収率72.1％）を得た。一方濾液は減圧下に溶
媒等を完全に除去し、得られた固形物に6N塩酸
（50ml）を加え、エーテルで抽出した。乾燥後エ
ーテルを減圧下に留去し、フエニル酢酸の白色固
体0.722ｇ（収率10.6％）を得た。実施例 10 ｐ−フルオロベンジルクロリド（6.31ｇ、
0.044モル）と水酸化カルシウム（7.41ｇ、0.1モ
ル）及び水（10ml）、触媒としてジコバルトオク
タカルボニル（0.85ｇ）とセチルトリメチルアン
モニウムブロミド（0.5ｇ）、溶媒として２−メチ
ル−２−ブタノール（100ml）を一酸化炭素導入
管及び電磁撹拌器を具備した0.3の三ツ口フラ
スコに導入した。フラスコ内を一酸化炭素で置換
した後、55℃で５時間、一酸化炭素下で激しく撹
拌した。反応混合物を実施例１と同様に処理する
ことによりｐ−フルオロフエニルピルビン酸の白
色固体5.51ｇ（収率69.3％）とｐ−フルオロフエ
ニル酢酸1.69ｇ（収率25.1％）を得た。得られたｐ−フルオロフエニルピルビン酸及び
ｐ−フルオロフエニル酢酸は、そのNMR及びIR
スペクトル等より構造を確認した。実施例 11 ｐ−イソプロピルベンジルクロリド（8.43ｇ、
0.5モル）と水酸化カルシウム（7.90ｇ、0.11モ
ル）と水（10ml）、触媒としてジコバルトオクタ
カルボニル（0.85ｇ）、溶媒として２−メチル−
２−プロパノール（100ml）、及びトリエチルアン
モニウムブロミド（0.5ｇ）を実施例１と同様に
１気圧の一酸化炭素圧下、50℃で６時間反応さ
せ、ｐ−イソプロピルフエニルピルビン酸6.50ｇ
（収率63.1％）とｐ−イソプロピルフエニル酢酸
1.68ｇ（収率18.9％）を得た。それぞれの構造は
NMR・IR等より確認した。実施例 12 ｐ−クロロメチルスチレン（7.63ｇ、0.05モ
ル）、水酸化カルシウム7.41ｇ、0.1モル）及び水
（10ml）、触媒としてジコバルトオクタカルボニル
（0.425ｇ）、溶媒として２−メチル−２−プロパ
ノール（75ml）、Ｎ−メチルピリドン（0.5ｇ）を
100mlのガラス製オートクレーブに入れ、４気圧
の一酸化炭素圧下50℃で２時間反応させた。反応
混合物を実施例１と同様に処理することによりｐ
−ビニルフエニルピルビン酸5.57ｇ（収率58.6
％）とｐ−ビニルフエニル酢酸1.83ｇ（収率22.6
％）を得た。ｐ−ビニルフエニルピルビン酸（ケ
ト体とエノール体の混合物） IR（KBr disk）：1720cm^-1 NR（CDCl₃−CD₃OD，MS.ppm）：δ3.57（ｓ，
2H），5.23（dd，1H），5.70（dd，1H），6.52
（ｓ，1H），6.70（dd，1H），7.2〜7.5（ｍ，
4H）ｐ−ビニルフエニル酢酸 IR（KBr disk）：1700cm^-1 NMR（CDCl₃，TMS.ppm）：δ3.65（ｓ，2H）、
5.23（dd，1H），5.70（dd，1H），6.73（dd，
1H），7.30（ｑ，4H），9.03（br ｓ，1H）．実施例 13 ｐ−クロロメチルスチレンC7.63ｇ、0.05モル）
水酸化カルシウム（7.41ｇ、0.1モル）及び水
（10ml）、触媒としてジコバルトオクタカルボニル
（0.85ｇ）、溶媒として２−メチル−２−プロパノ
ール（100ml）、及びＮ−メチルモルホリン（0.5
ｇ）を100mlのガラス製オートクレーブに入れ、
４気圧の一酸化炭素圧下50℃で１時間20分撹拌し
た。実施例１と同様に得られた反応混合物を処理
することにより、ｐ−ビニルフエニルピルビン酸
4.75ｇ（収率50.0％）とｐ−ビニルフエニル酢酸
1.74ｇ（収率21.5％）を得た。実施例 14 塩化ベンジル（6.33ｇ、0.05モル）と水酸化リ
チウム・一水塩（4.2ｇ、0.10モル）、触媒として
ジコバルトオクタカルボニル（0.85ｇ）及びテト
ラエチルアンモニウムブロミド（0.25ｇ）、溶媒
として２−メチル−２−ブタノール（100ml）及
び水（５ml）を容積100mlのガラス製オートクレ
ーブに導入し、４気圧の一酸化炭素圧下40℃で４
時間反応させた。実施例９と同様に反応混合物を
処理することにより、フエニルピルビン酸4.32ｇ
（収率52.7％）とフエニル酢酸1.65ｇ（収率24.2
％）を得た。比較例１塩化ベンジル（6.00ｇ、0.047モル）と触媒と
してジコバルトオクタカルボニル（0.18ｇ、1.1
モル％）及び溶媒として２−メチル−２−プロパ
ノール（13.8ml）を、一酸化炭素導入管及び撹拌
系を具備した0.3の三ツ口フラスコに導入した。
フラスコ内を一酸化炭素で置換した後、32〜33℃
に設定した水浴中で、一酸化炭素存在下、激しく
撹拌しながら9.7重量％の水酸化リチウムの水溶
液26.4ｇをシリンジポンプを用い３時間かけてゆ
つくり滴下した。滴下終了後さらに１時間撹拌し
た後、得られた反応混合物を実施例１と同様に処
理したが、フエニルピルビン酸は少量（0.1％）
得られただけであつた。フエニル酢酸はほとんど
得られなかつた。比較例２〜４塩化ベンジル（6.33ｇ、0.05モル）、水酸化カ
ルシウム（7.40ｇ、0.1モル）及び水（20ml）、触
媒としてジコバルトオクタカルボニル（0.85ｇ）、
溶媒として２−メチル−２−ブタノール（100ml）
を用い、１気圧の一酸化炭素雰囲気圧50℃で２時
間（比較例２）、３時間（比較例３）及び４時間
（比較例４）、反応させ、それぞれフエニルピルビ
ン酸及びフエニル酢酸を得た。結果を表−４に示
す。

【表】

【表】比較例５，６塩化ベンジル（6.33ｇ、0.05モル）と水酸化カ
ルシウム（7.90ｇ、0.11モル）、触媒としてジコ
バルトオクタカルボニル（0.85ｇ）を用い、１気
圧の一酸化炭素雰囲気下、３ml（比較例５）、９
ml（比較例６）の水の存在下、50℃で４時間反応
させ、それぞれ処理することによりフエニルピル
ビン酸及びフエニル酢酸を得た。結果を表−５に
示す。

【表】比較例７塩化ベンジル（6.33ｇ、0.05モル）、水酸化カ
ルシウム（7.40ｇ、0.1モル）及び水（２ml）、触
媒としてジコバルトオクタカルボニル（0.85ｇ）、
溶媒として２−メチル−２−ブタノール（100ml）
を100mlのガラス製オートクレーブに導入し、４
気圧の一酸化炭素圧下、50℃で４時間反応させ、
得られた反応混合物を処理することによりフエニ
ルピルビン酸1.72ｇ（収率21.0％）とフエニル酢
酸0.77ｇ（収率11.3％）を得た。

Claims

【特許請求の範囲】１コバルトカルボニル化合物及び金属無機塩基
の存在下、一般式 ArCH₂X （式中、Arはアリール基を表わし、Ｘはハロ
ゲン原子を表わす。）で表わされるアリールメチ
ルハライドと一酸化炭素及び水とを有機溶媒中で
反応させることにより、一般式 ArCH₂COCOOH （式中、Arはアリール基を表わす。）で表わさ
れるアリールピルビン酸を製造する方法におい
て、含窒素化合物の存在下で反応を行うことを特
徴とする、前記アリールピルビン酸を製造する方
法。２含窒素化合物が第３級アミン化合物、第４級
アンモニウム塩又はアミド化合物である特許請求
の範囲第１項に記載の方法。３含窒素化合物の量がアリールメチルハライド
モル当り0.1〜20モル％である特許請求の範囲第
１項又は第２項に記載の方法。４有機溶媒として炭素数３〜10個を有する分枝
鎖アルコールを使用する特許請求の範囲第１項な
いし第３項のいずれかの項に記載の方法。５金属無機塩基がアルカリ金属又はアルカリ土
類金属無機塩基である、特許請求の範囲第１項な
いし第４項のいずれかの項に記載の方法。