JPH0597810A - 水系媒体からピリジン−およびキノリンジカルボン酸類を抽出する法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 本発明は、水系媒体からピリジン−およびキ
ノリンジカルボン酸類を抽出するための方法を提供す
る。 【効果】 これらのピリジン−およびキノリンジカルボ
ン酸類は、除草性２−（２−イミダゾリン−２−イル）
ニコチネートおよびキノリン−３−カルボキシレート化
合物の製造に有益である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】ピリジン−およびキノリンジカルボン酸類
は、非常に有効な除草性を示す２−（２−イミダゾリン
−２−イル）ニコチネートおよびキノリン−３−カルボ
キシレート化合物の製造における出発材料として用いら
れる。

【０００２】ヨーロッパ特許出願89 101 766.7には、置
換されているキノリン類の連続した酸化から得られる置
換ピリジン−２，３−ジカルボン酸類の製造が記述され
ている。この出願には、テトラヒドロフランを用いて酸
性水系媒体から置換ピリジン−２，３−ジカルボン酸類
を抽出する方法が開示されている。

【０００３】ピリジン−およびキノリンジカルボン酸類
は両性であり、水系媒体から抽出するのは非常に困難で
ある。更に、除草性を示すイミダゾリニルニコチネート
およびキノリンカルボキシレート化合物の製造で最適に
使用されるためには、この出発ピリジン−およびキノリ
ンジカルボン酸類は、比較的無水であるべき、即ち水を
含有しているべきではない。

【０００４】大部分の水系抽出方法で固有なものは、並
行した水抽出であり、その結果として、この抽出溶媒溶
液中に種々の量の水が存在することである。

【０００５】本発明の１つの目的は、水系媒体からピリ
ジン−およびキノリンジカルボン酸を抽出するための有
効で効率良い方法を提供することにある。本発明の更に
一層の目的は、得られるジカルボン酸混合物中に存在し
ている水の量を最小限にしながら、水系媒体からこのジ
カルボン酸を得るための方法を提供することにある。

【０００６】本発明は、水系媒体と二元溶媒系とを混合
し、この二元溶媒系を分離してピリジン−もしくはキノ
リンジカルボン酸の溶液を生じさせ、そして任意に上記
溶液を蒸留する、ことによる、水系媒体からピリジン−
もしくはキノリンジカルボン酸を抽出する方法を提供す
る。

【０００７】本発明の方法は、２−２−イミダゾリン−
２−イル−ニコチネートおよびキノリン−３−カルボキ
シレート除草剤の製造に特に有益である。これは、この
ジカルボン酸出発材料の回収、再利用、単離および配達
を容易にする。

【０００８】本発明は、水系媒体と、水溶性溶媒および
芳香族炭化水素から成る二元溶媒系と、を混合し、この
二元溶媒系を分離してピリジン−もしくはキノリンジカ
ルボン酸の溶液を生じさせ、そして任意に上記溶液を蒸
留する、ことから成る、水系媒体から高度に水溶性を示
すピリジン−もしくはキノリンジカルボン酸を抽出する
ための効率良い有効な手段を提供する。

【０００９】優位に、本発明の方法を用いて水系媒体か
らピリジン−およびキノリンジカルボン酸を抽出するこ
とで、有意に減少した量の水を含有しているジカルボン
酸溶液が得られる。この低い水含有量のため、完全な水
の除去が望まれているときの蒸留操作を穏やかにすると
共に時間消費を少なくし、そして更に多段階製造方法に
関して、溶媒流の再利用および統一を容易にする。

【００１０】このジカルボン酸類に関する水系媒体から
の該二元溶媒抽出は、一体型もしくは連続した方法で行
われてもよい。本発明の二元溶媒系は、水溶性溶媒と芳
香族炭化水素とから成り、好適には重量を基準にして約
５０〜９０重量／重量％の水水溶性溶媒と約１０〜５０
重量／重量％の芳香族炭化水素が存在している二元溶媒
系である。

【００１１】本発明の方法における使用に適切な水溶性
溶媒は、アルコール類、例えばイソプロパノール、ｎ−
プロパノール、ｎ−ブタノールなど、エーテル類、例え
ばテトラヒドロフラン、ジオキサン、エチレングリコー
ルジメチルエーテルなど、並びにケトン類、例えばアセ
トン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンな
どである。本発明の方法で使用できる芳香族炭化水素の
中には、約８０〜２５０℃の沸点範囲を有するもの、例
えばベンゼン、トルエン、エチルベンゼン、キシレン
類、ハロベンゼン類、などがあり、好適にはトルエンで
ある。

【００１２】このジカルボン酸を含有している水系媒体
は、７未満のｐＨ、好適には約１．３〜２．５のｐＨを
有している。

【００１３】本発明の方法によって水系媒体から分離さ
れるピリジン−およびキノリンジカルボン酸類は、式Ｉ
の構造

【００１４】

【化１】

【００１５】｛式中、Ｘは、水素またはメチルであり、
そしてＹおよびＺは、各々独立して、水素、１〜３個の
Ｃ₁−Ｃ₄アルコキシ基で任意に置換されていてもよいＣ
₁−Ｃ₆アルキルであるか、或はＣ₁−Ｃ₆アルコキシ、Ｃ
₁−Ｃ₄アルキルチオ、フェノキシであるか、或は１個の
Ｃ₁−Ｃ₄アルキルもしくはＣ₁−Ｃ₄アルコキシ基で任意
に置換されていてもよいフェニルであり、そして一緒に
なって、ＹおよびＺは、環［ここで、ＹＺは構造：−
（ＣＨ₂）_n−（式中、ｎは３または４の整数である）、
または

【００１６】

【化２】 （式中、Ｌ、Ｍ、ＱおよびＲは、各々水素、Ｃ₁−Ｃ₄ア
ルキル、またはＣ₁−Ｃ₄アルコキシである）で表され
る］を形成してもよい｝を有する。

【００１７】本発明の方法で特に適切なものは、式Ｉの
化合物｛式中、Ｘが、水素であり、そしてＹおよびＺ
が、各々独立して、水素であるか、或は１〜３個のＣ₁
−Ｃ₄アルコキシ基で任意に置換されていてもよいＣ₁−
Ｃ₆アルキルであり、そして一緒になって、ＹおよびＺ
は、環［ここで、ＹＺは構造：

【００１８】

【化３】−ＣＨ＝ＣＨ−ＣＨ＝ＣＨ− で表される］を形成してもよい｝である。

【００１９】式Ｉを有するピリジン−およびキノリンジ
カルボン酸類は、式ＩＩ

【００２０】

【化４】

【００２１】［式中、Ｒ₁は、水素、エステル、または
カチオンであり、Ｒ₂は、Ｃ₁−Ｃ₄アルキルであり、Ｒ₃
は、Ｃ₁−Ｃ₄アルキルまたはＣ₃−Ｃ₆シクロアルキルで
あり、そしてＲ₂およびＲ₃は、それらが付着している炭
素原子と一緒になって、任意にメチルで置換されていて
もよいＣ₃−Ｃ₆シクロアルキルを表してもよく、そして
Ｘ、ＹおよびＺは、式Ｉに関して記述したのと同じであ
る］を有するところの、非常に有効な除草性を示す２−
（２−イミダゾリン−２−イル）ニコチン酸またはキノ
リン−３−カルボン酸類、エステル類および塩類の製造
に有益である。式ＩＩの除草剤に関して、相当する式Ｉ
の二酸を用いる製造方法には、米国特許番号4,460,776
および4,798,619に記述されている方法がある。

【００２２】実際の実施において、式ＩＩＩを有するジ
エステルを水系塩基中で加水分解することで、相当する
ジカルボキシレートを生じさせた後、この水溶液を酸性
にして、式Ｉのジカルボン酸を生じさせ、これを次に、
二元溶媒系を用いて分離し、そして任意に、このように
して得られるジカルボン酸溶液を蒸留することで更に水
を除去した後、更に一層の単離することなく、無水酢酸
で処理することにより、式ＩＶを有する中間体が得られ
る。この反応順序を流れ図Ｉに示す。

【００２３】

【化５】

【００２４】［式中、Ｒ₄はＣ₁−Ｃ₆アルキルであ
る］。

【００２５】式Ｉのジカルボン酸を含有している水系媒
体はまた、式ＩＩのニコチネートおよびキノリンカルボ
キシレート除草剤製造の最後に得られる。式ＩＩを有す
る除草剤の製造最終段階における水系媒体から、式Ｉを
有する未反応のピリジン−およびキノリンジカルボン酸
類が回収され、そして式Ｉを有するこの回収した化合物
は、上記流れ図Ｉ中に示した無水物生成で使用するため
に容易に再利用できる、ことをここに見い出した。

【００２６】好都合に、式Ｉの二酸を含有しているこの
二元溶媒系は、そのままか或は蒸留後、製造工程で用い
られる現行溶媒流に一体化させてもよい。この蒸留した
二元溶媒溶液はスラリーを生じ、これを濾過すること
で、式Ｉを有する単離二酸を得るか、或はそのままピリ
ジン−もしくはキノリンジカルボン酸の給源として使用
してもよい。

【００２７】本発明に関する更に一層の理解を容易にす
る目的で、本発明のより特異的な詳細を説明するための
下記実施例を与える。請求の範囲内に限定されているも
のを除き、それによって本発明は限定されるものではな
い。特に明記されていない限り、全ての部は重量であ
る。言葉ＨＰＬＣは高性能液体クロマトグラフィーを表
す。

【００２８】

【実施例】実施例１ ５−エチル−２，３−ピリジンジカルボン酸の回収 硫酸を用いて、０.６５重量／重量％の５−エチル−
２，３−ピリジンジカルボン酸と０.４９重量／重量％
の副生成物を含有している水系媒体（４２５.０ｇ）の
ｐＨを３.７に調整する。メチルイソブチルケトン（３
９０.０ｇ）を加えた後、この混合物を６０℃で１時間
加熱する。層を分離した後、水相のｐＨを硫酸でｐＨ
１.７に調整する。このｐＨを調整した水系媒体に、８
２重量／重量％のテトラヒドロフランと１８重量／重量
％のトルエンを含有している二元溶媒系（３０４ｇ）を
加えた後、この混合物を４０℃で３０分間加熱する。こ
の二元溶媒溶液を分離した後、ほぼ乾燥するところまで
蒸留する。トルエン（１０ｇ）とテトラヒドロフラン
（２０ｇ）を加えた後、これらの溶媒の約９７％が除去
されて５−エチル−２，３−ピリジンジカルボン酸が晶
析し始めるまで、蒸留を継続する。その後、このスラリ
ーを濾過し、濾過ケーキをトルエンで洗浄した後、乾燥
して５−エチル−２，３−ピリジンジカルボン酸を得る
（２.５ｇ、ＨＰＬＣ分析で９１％純度、８３％の回
収）。

【００２９】実施例２ ピリジン−およびキノリンジカルボン酸類の回収 実施例１に記述したのと本質的に同じ操作に従い、そし
て適当な水系媒体に置き換えることで、次に示す二酸類
を回収する：２，３−キノリンジカルボン酸、２，３−
ピリジンジカルボン酸、５−メチル−２，３−ピリジン
ジカルボン酸、および５−（メトキシメチル）−２，３
−ピリジンジカルボン酸。

【００３０】実施例３ ５−エチル−２，３−ピリジンジカルボン酸に関する連
続カラム二元溶媒抽出 ｐＨが１.５でありそして０.９４重量／重量％の５−エ
チル−２，３−ピリジンジカルボン酸を含有している水
系媒体（９１４.２ｇ）を４５℃に加熱した後、連続フ
ィード抽出用カラムに導入する。この連続フィード抽出
用カラムに、同時に、７０重量／重量％のテトラヒドロ
フランと３０重量／重量％のトルエンを含有している二
元溶媒系（４６４.６ｇ）を、水系媒体に対する二元溶
媒系の重量比が０.５２になるように導入する。この連
続フィード抽出用カラムは、１１.２分の滞留時間（全
容積１，４００ｍＬ、水系媒体７１.７ｍＬ／分、二元
溶媒系５２.８ｍＬ／分、カラム温度４５℃）を有して
いる。この抽出された水相（９１０.６ｇ）は、０.１４
重量／重量％の５−エチル−２，３−ピリジンジカルボ
ン酸を含有している。この二元溶媒抽出液（４７５.６
ｇ）は、１.５７重量／重量％の５−エチル−２，３−
ピリジンジカルボン酸を含有している。この二元溶媒抽
出液を蒸留した後、５−エチル−２，３−ピリジンジカ
ルボン酸（９.７ｇ、ＨＰＬＣ分析で７７.４％純度、８
７.４％の回収）が得られる。

【００３１】この実施例は、連続カラム抽出を用いると
水系媒体量に対する二元溶媒系量の比率が本質的に減少
することを示している。溶媒量が減少できることで、環
境影響の度合が低減すると共に、エネルギー消費を伴う
再利用の必要性が低下する。

【００３２】実施例４ ｎ−ブタノールとトルエンの二元溶媒系を用いた５−エ
チル−２，３−ピリジンジカルボン酸の回収 硫酸を用いて、０.８重量／重量％の５−エチル−２，
３−ピリジンジカルボン酸を含有している水系媒体（１
００ｇ）のｐＨを１.７に調整する。７４重量／重量％
のｎ−ブタノールと２６重量／重量％のトルエンを含有
している二元溶媒系（１３５ｇ）を用い、４０℃で、そ
のｐＨを調整した水系媒体を抽出する。この二元溶媒抽
出物を蒸留した後、５−エチル−２，３−ピリジンジカ
ルボン酸を得る（１.４ｇ、ＨＰＬＣ分析で６０.５％純
度、９７％の回収）。

【００３３】実施例５ 二元溶媒系抽出と単一溶媒抽出操作との比較 Ａ．二元溶媒系 濃硫酸（３５.７ｇ）を用いて、１８.１重量／重量％の
５−エチル−２，３−ピリジンジカルボン酸ナトリウム
を含有している水系媒体（２１５.０ｇ）のｐＨを１.７
５に調整する。７０重量／重量％のテトラヒドロフラン
と３０重量／重量％のトルエンを含有している二元溶媒
系（６３０.０ｇ）を用いて、そのｐＨを調整した水系
媒体を抽出する。ＨＰＬＣ分析およびカール・フィッシ
ャー滴定で測定して、この得られる二元溶媒抽出液（６
８６.３ｇ）は、５.４重量／重量％（３７.１ｇ）の５
−エチル−２，３−ピリジンジカルボン酸と４.４重量
／重量％（３０.２ｇ）の水を含有している。

【００３４】Ｂ．単一溶媒抽出 濃硫酸（３５.７ｇ）を用いて、１８.１重量／重量％の
５−エチル−２，３−ピリジンジカルボン酸ナトリウム
を含有している水系媒体（２１５.０ｇ）のｐＨを１.７
５に調整する。テトラヒドロフラン（１６０.０ｇ）を
用いて、そのｐＨを調整した水系媒体を抽出する。ＨＰ
ＬＣ分析およびカール・フィッシャー滴定で測定して、
この得られるテトラヒドロフラン抽出液（２３２.４
ｇ）は、１６.２重量／重量％（３７.６ｇ）の５−エチ
ル−２，３−ピリジンジカルボン酸と１８.２重量／重
量％（４２.３ｇ）の水を含有している。

【００３５】上の結果から分かるように、二元溶媒系を
用いると、所望のジカルボン酸と一緒に共抽出される水
の量は有意に少ない。更に、テトラヒドロフラン／水の
共沸物は約５重量／重量％の水を含有しているため、蒸
留によって完全に水を除去するためには追加的乾燥用溶
媒を使用する必要がある。優位に、該テトラヒドロフラ
ン／トルエン二元溶媒系は、約１４重量／重量％の水を
含有しているトルエン／水共沸物を与え、追加的溶媒を
添加すること無しで、蒸留により本質的にこの水の全て
が除去される。所望のピリジンジカルボン酸とトルエン
を含有しているところの、この得られる無水スラリー
は、効率良く、除草剤である２−（４−イソプロピル−
４−メチル−５−オクソ−２−イミダゾリン−２−イ
ル）ニコチン酸のための、現行製造工程に一体化させ得
る。

【００３６】本発明の特徴および態様は以下のとおりで
ある。

【００３７】１． 水系媒体と二元溶媒系とを混合し、
この二元溶媒系を分離してピリジン−もしくはキノリン
ジカルボン酸の溶液を生じさせ、そして任意に上記溶液
を蒸留する、ことを特徴とする、水系媒体からピリジン
−もしくはキノリンジカルボン酸を抽出する方法。

【００３８】２． 該ピリジン−もしくはキノリンジカ
ルボン酸を連続的に抽出する第１項記載の方法。

【００３９】３． 該二元溶媒系が水溶性溶媒と芳香族
炭化水素とから成る第１項記載の方法。

【００４０】４． 該水溶性溶媒が約５０〜９０重量／
重量％存在しておりそして該芳香族炭化水素が約１０〜
５０重量／重量％存在している第３項記載の方法。

【００４１】５． 該水溶性溶媒がテトラヒドロフラ
ン、ジオキサン、エチレングリコールジメチルエーテ
ル、イソプロパノール、ｎ−プロパノール、ｎ−ブタノ
ール、アセトン、メチルエチルケトンおよびメチルイソ
ブチルケトンから成る群から選択される第３項記載の方
法。

【００４２】６． 該芳香族炭化水素がトルエン、ベン
ゼン、キシレン、クロロベンゼンおよびｏ−ジクロロベ
ンゼンから成る群から選択される第３項記載の方法。

【００４３】７． 該水系媒体がｐＨ＜７を有する第１
項記載の方法。

【００４４】８． 該ピリジン−もしくはキノリンジカ
ルボン酸が、式

【００４５】

【化６】

【００４６】｛式中、Ｘは、水素またはメチルであり、
そしてＹおよびＺは、各々独立して、水素、１〜３個の
Ｃ₁−Ｃ₄アルコキシ基で任意に置換されていてもよいＣ
₁−Ｃ₆アルキルであるか、或はＣ₁−Ｃ₆アルコキシ、Ｃ
₁−Ｃ₄アルキルチオ、フェノキシであるか、或は１個の
Ｃ₁−Ｃ₄アルキルもしくはＣ₁−Ｃ₄アルコキシ基で任意
に置換されていてもよいフェニルであり、そして一緒に
なって、ＹおよびＺは、環［ここで、ＹＺは構造：−
（ＣＨ₂）_n−（式中、ｎは３または４の整数である）、
または

【００４７】

【化７】 （式中、Ｌ、Ｍ、ＱおよびＲは、各々水素、Ｃ₁−Ｃ₄ア
ルキル、またはＣ₁−Ｃ₄アルコキシである）で表され
る］を形成してもよい｝を有する第１項記載の方法。

【００４８】９． 式中、Ｘが、水素であり、そしてＹ
およびＺが、各々独立して、水素であるか、或は１〜３
個のＣ₁−Ｃ₄アルコキシ基で任意に置換されていてもよ
いＣ₁−Ｃ₆アルキルであり、そして一緒になって、Ｙお
よびＺは、環［ここで、ＹＺは構造：

【００４９】

【化８】−ＣＨ＝ＣＨ−ＣＨ＝ＣＨ− で表される］を形成してもよい、第８項記載の方法。

【００５０】１０． 該ピリジンジカルボン酸がピリジ
ン−２，３−ジカルボン酸もしくは５−メチル−ピリジ
ン−２，３−ジカルボン酸でありそして該ジカルボン酸
が５−エチル−ピリジン−２，３−ジカルボン酸、５−
（メトキシメチル）ピリジン−２，３−ジカルボン酸ま
たはキノリン−２３−ジカルボン酸である第９項記載の
方法。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 水系媒体と二元溶媒系とを混合し、この
   二元溶媒系を分離してピリジン−もしくはキノリンジカ
   ルボン酸の溶液を生じさせ、そして任意に上記溶液を蒸
   留する、ことを特徴とする、水系媒体からピリジン−も
   しくはキノリンジカルボン酸を抽出する方法。