JPH06503575A - ２−（２−ブロモ−２−ニトロエテニル）フランの製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ２−（２−ブロモ−２−ニトロエチニル）フランの製造法参照すべき関連特許出 願 本特許出願は、“２−（２−ブロモ−２−ニトロエチニル）フランの製造法”と いう表題にて１９９０年１２月３日付は提出の米国特許出願筒６２１．３３９号 の一部継続出願である。

発明の分野 本発明は、ブロモニトロエチニルフランの製造法に関する。さらに詳細には、本 発明は、２−（２−ブロモ−２−ニトロエチニル）フラン（ＢＮＥＦ）を高純Ｉ ・高収率で製造する方法に関する。

従来技術の説明 水処理、紙・パルプ製造、金属工作用流体、および種々の非酸化性殺生物剤用に 、広範囲の用途をもった抗微生物初雪として２−（２−ブロモ−２−ニトロエチ ニル）フランを使用することが説明されている。ＢＮＥＦを製造するための１つ の方法は、第一アミンもしくは第一アミン塩と炭酸ナトリウムとを１０モル％の 量でｌｌ！！！媒として使用し、フルフラールとブロモニトロメタンとを反応さ せて中間体である２−ブロモ−１−（２−フリル）−２−二トロエタノール（こ れが駿の存在下で脱水されて所望の生成物となる）を得ることを含む。好ましい 溶媒はエタノールである。典型的な手順では、反応混合物を５℃で２５時間撹拌 し、次いで酸を加えて脱水を起こさせる。反応混合物を塩化メチレンで抽出し、 ＃Ａ製物を油状物として回収し、この油状物に対して水蒸気蒸留を施す。水蒸気 蒸留物から固体生成物を濾過し、これをエタノールから再結晶する。収率は２３ ％の範囲であると報告されている。

該方法の大きな欠点は、中間体（さらなる工程にて脱水する必要がある）を形成 するための反応時間が長いこと、時間とコストのかがる精製処理（例えば、水蒸 気蒸留や再結晶）が必要であること収率が低いこと、そしてエタノールを溶媒と して使用すること、などである。エタノールを工業用溶媒として使用すると、製 造工程上、多くの制約条件を受けることになる。

ブロモニトロエチニルフランを合成する他の方法が、Ｚ、Ｎ、　Ｎａｚａｒｏｖ ａとＧ、　Ｆ。

Ｐｏｔｅｍｋｉｎによる「にｈｉｍ、　Ｆａｒｍ、　Ｚｈ、、　ｖ、６　（１０ ）、　ｐｐ、６２９−６３２（１９７２）、　“５ｙｎｔｈ■唐奄■ ｏｆ　Ｓｏｖ＊ｅ　Ｆｕｒｙｌｎｉｔｒｏｏｌｅｆｉｎｓ　ｗｉｔｈ　Ｐｏｔｅ ｎｔｉａｌ　Ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ　Ａｃｔｉｖｉｔｙ”」■燒■■ れている。該方法によれば、ＫＯＨ触媒の存在下にて、適切な５−置換フルフラ ールがブロモニトロメタンと縮合反応される。ブロモニトロエチニルフランは、 具体的には次のように合成される。フルフラールとブロモニトロメタンをメタノ ール中に溶解し、冷却しながらこの溶液にＫＯＨ水溶液を加える。反応混合物を 冷却洛中に３０分保持し、水を加え、次いで反応混合物を希塩酸中に注ぎ込む。

３０分後、沈殿物（または油状物）を分離し、水で洗浄し、水蒸気蒸留によって 精製し、そしてエタノールから再結晶させる。報告されている収率は７０．５％ である。

当方の実験室にてこれらの結果を再現しようと試みたがうまくいかず、得られた のは殆どが処理不能なタール状物質であり、単離可能な生成物はごく少量であっ た。

メチル−ニトロエチニル７ランとニトロエチニルフランを合成する類似の方法が 、Ｌ　Ｇ、　ＧｒｕｎｔｆｅｓｔらによるｒＺｈ、　Ｏｒｇ、にｈｉｔ、　ｖｏ ｌ、８．　ｐｐ、　４１５−４１１　（１９７２）“Ｐｈｙｓｉｃｏｃｈｅｍｉ ｃａｌ　Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ａｎｄ　Ｒｅａｃｔｉｖｉｔｉｅｓ　ｏｆ　Ｆ ｕｒｙｌｎｉｔｒｏｏｌｅｆｉ獅刀h　Ｊにお いて引用されているＧｒｕｎｔｆｅｓｔらによるｒｚｈ、　Ｏｒｇ、　Ｗｈｉｔ 　Ｙｏｌ、７．　ｐｐ、１０７ｇ−１０８２（１９７１）Ｊにより報告されてい る。等モル量のフルフラールとニトロパラフィンを、メタノール中にて２モルの ＫＯＨ水溶液で処理する。反応合物を酸性にし、沈殿物を濾別して洗浄・乾燥し 、そしてこれをエタノールから再結晶させるが、あるいは水蒸気蒸留を行う。ブ ロモニトロエチニルフランに対する収率と純度試験結果は記載されていない。

従来技術とは対照的に、本発明の方法では、安価な工業用溶媒を使用し、わずか ３時間という保持時間でよく、水蒸気蒸留や再結晶を必要とせず、９４％収率の 高純度（９８％以上）生成物が得られる。

発明の要約 本発明の１つの態様を簡単に説明すると、有機溶媒中にてフルフラールをシップ 塩基に転化させる工程、有機溶媒を除去することによってシップ塩基を単離する 工程、水混和性の極性溶媒中にシッフ塩基を溶解する工程、シッフ塩基溶液とブ ロモニトロメタンとを反応させる工程、および反応混合物から２−（２−ブロモ −２−ニトロエチニル）フラン生成物を単離する工程：を含む２−（２−ブロモ −２−ニトロエチニル）フランの製造法が提供される。

本発明の目的は、広範囲にわたって効能のある、非酸化性の工業用殺微生物剤で ある２−（２−ブロモ−２−ニトロエチニル）フランを製造するための改良され た方法を提供することにある。

本発明の他の目的は、ブロモニトロエチニルフランを高純度で生成させ、且つ従 来技術で行われているめんどうでコストのかかる操作である水蒸気蒸留や再結晶 を行う必要のない方法を提供することにある。

本発明のさらに他の目的および利点は、以下に記載の説明から明らかとなろう。

好ましい実施態様の説明 本発明の原理を理解しやすくするために、本発明の好ましい実施態様について説 明することとし、またその説明に際しては特定の用語を使用することとする。

しかしながら、これによって本発明の範囲が限定されることはなく、本発明の原 理の変形、改良形、およびさらなる応用形も、本発明が関係する当業者にとって は容易に考えられるものである、ということを認識すべきである。

本発明は、２−（２−ブロモ−２−ニトロエチニル）フランを製造するための新 規で優れた方法に関する。本発明の方法の優れている点は、生成物が高収率・高 純廖で回収され、このとき精製操作は最小限度で済む、という事実にある。

これとは対照的に、従来技術の方法では、生成物がより低い収率で得られ、また 時間とコストのかかる精製処理が必要とされる。

本発明のプロセスは、大まかには以下に記載の工程からなる。有機溶媒中でフル フラールをそのイミンまたはシッフ塩基に転化させ、次いで有機溶媒を除去する と共に、シップ塩基の形成において生成した水も除去する。シッフ塩基を極性溶 媒中に溶解し、本溶液をブロモニトロメタンと反応させる。反応混合物を水で希 釈してＢＮＥＦを沈殿物として生成させ、次いでこれを濾別することによって生 成物を単離する。

フルフラールをそのシップ塩基に転化させることは、有機溶媒中で第一アミンと フルフラールとを反応させることによって達成される。アミンはｎ−ブチルアミ ン等の脂肪族アミンが好ましいが、芳香族アミンも適切である。フルフラールと 反応させるための適切なアミンのさらなる例としては、Ｃ，−Ｃ，脂肪族第一ア ミン：ベンジルアミン、クロロペンシルアミン、およびメチルペンシルアミンを 含めたアリールアルキル第一アミン、ならびにアニリン、トルイジン、ｐ−クロ ロアニリン、およびキシリデン（ｘｙｌ　１ｄｅｎｅ）を含めた芳香族第一アミ ン：などがある。好ましい第一アミンは脂肪族第一アミンであり、具体的には、 メチルアミン、エチルアミン、ｎ−プロピルアミス　ｌ−プロピルアミン、ｎ− ブチルアミン、ｉ−ブチルアミン、ｔ−ブチルアミン、ｎ−アミルアミン、ｔ− アミルアミン、１−メチルブチルアミン、および２−メチルブチルアミン等力に あり、これらのうちで最も好ましいのは、ｎ−ブチルアミン、ｎ−プロピルアミ ン、エチルアミンおよびｎ−アミルアミンである。周知のように、揮発性の高い アミンは取り扱い上間剥があり、またかなり高い沸点を有するアミンは、その後 の蒸留工程を考慮すると望ましいとは言えない。本発明の方法においては、ｎ− ブチルアミンを使用するのが適切である。

次いで、フルフラールの転化時に形成される水と溶媒をシップ塩基から除去する 。有機溶媒は、水との共沸混合物を形成するタイプの溶媒から選択するのが好ま しく、反応時に形成される水が、共沸蒸留によって有機溶媒と共に除去される。

理論量の水が捕集されたときに、有機溶媒の除去が開始される。当業者であれば 、適切な有機溶媒を容易に選択することができる。適切な有機溶媒の例としては 、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、二塩化メチレン、二塩化エチレン、 クロロホルム、ベンゼン、トルエン、０−キシレン、ｍ−キシレン、ｐ−キシレ ン、ならびにメチルアルコール、エチルアルコール、ｎ−プロピルアルコール、 １−プロピルアルコール、ｎ−ブチルアルコール、１−ブチルアルコール、およ びｔ−ブチルアルコール等の脂肪族アルコールがある。好ましい溶媒は、シクロ ヘキサン、メチルシクロヘキサン、トルエン、および塩化メチレンである。

次いで、ブロモニトロメタンと反応させるために、残留しているシッフ塩基を水 混和性の極性溶媒（好ましくは水混和性のカルボン酸）中に溶解させる。好まし い水混和性溶媒としては、酢酸およびプロピオン酸がある。こうした溶媒に関し て本明細書に記載の所望の態様が与えられれば、当業者は他の適切な溶媒を容易 に選択することができる。水混和性溶媒を使用すると、水で急冷して生成物を高 純度・高収率で沈殿させること、次いで簡単な水洗によって精製すること、を含 んだ簡単な生成物単離処理が可能となる。他方、水不混和性有機溶媒を使用した 場合、この溶媒を除去することと、望ましくない副生物で汚染された底部生成物 を回収することが必要となり、したがってめんどうな精製処置が必要となる。

次いで、シッフ塩基溶液をブロモニトロメタンと反応させて、２−（２−ブロモ −２−ニトロエチニル）フランを含んだ反応混合物を形成させる。保持時間中に 、ＢＮＥＦが反応混合物から沈殿物として生成する。反応混合物を水で希釈する と、残りの生成物が沈殿する。本生成物は、従来の方法によって単離することが できる。

以下に記載の実施例（ｖｉ記にて表にまとめである）は、本発明の方法によって 達成される改良点、特に、高純度・高収率のブロモニトロエチニルフランを得る 上でシップ塩基中間体を形成することの利点を明らかにしている。言うまでもな いことであるが、これらの実施例は例証のためのものであって、これによって本 発明が限定されることはない。

実施例１ １０モル％のブチルアミンをメタノール中に溶解したものを使用して（従来技術 の方法における１０モル％ＣＨ，ＮＨ２Ｃｌ／ＮａｚＣＯ３の使用に類似の形で ）、あらかじめシッフ塩基を形成させることなく、ブロモニトロメタンをフルフ ラールおよびブチルアミンと反応させた。種々の条件下で撹拌を数時間行い、生 成物を単離した結果、生成物が低収率で得られたことがわかった。

実施例２ 本実施例は、メタノールではなく酢酸を溶媒として使用し、触媒量のアミンを使 用し、モしてシッフ塩基をあらかじめ形成させない場合には、高純度ではあるが かなり低い収率で生成物か得られることを示している。

実施例３ 本実施例は、化学量論量のブチルアミンが使用される場合でも、先ずシッフ塩基 が形成され、そして溶媒と生じた水を除去することによって単離されなければ、 生成物はタール状物質として回収される、ということを示している。窒素雰囲気 下、５〜１０℃にてメタノールに化学量論量のフルフラールとブチルアミンを加 えた。２０分後、５℃にてブロモニトロメタンを加えた。反応混合物を２〜２８ ℃にて３時間撹拌した後、冷蔵庫中に保存した。水中で０〜５℃に急冷したとこ ろ、黒色のタール状物質が回収された。

実施例４ 本実施例では、メタノール中でシッフ塩基を形成させたが、実施例３とは異なり 、メタノールを除去して酢酸と置き換え、次いで本発明にしたがってブロモニト ロメタンを加えた。高純度の生成物が高収率で得られた。

窒素雰囲気下、２０〜２５℃にてメタノールに化学量論量のフルフラールとブチ ルアミンを加えた。２３℃で５０分撹拌した後、さらに５モル％のブチルアミン を加えた。しかしながら、ＮＭＲプロフィールには殆ど影響を与えなかった。周 囲温度で一晩保持した後、メタノールと水をストリッピング除去した。残留した シップ塩基を０℃にて酢酸に溶解し、次いで同じ温度でブロモニトロメタンを加 えた。

２６℃で２時間撹拌した後、スラリー状の反応混合物を水中にて急冷し、生成物 を濾過、洗浄し、そして乾燥した。純度９６．５％の生成物が８９．４％の収率 で得られた。

実施例５ 本実施例では、本発明の方法をさらに詳細に説明する。５リツトル容量の５つ日 丸底フラスコに、フルフラール（１００９，１ｇ　；　１０．５モル）と１００ ０ａ＋１のシクロヘキサンを加えた。ｎ−ブチルアミン（７６８，Ｏｇ；　１０ ．５モル）を滴下ロートから５０分にて加え、温度を６０℃以下に保持した。反 応混合物を４時間加熱還流した後、理論量の水を蒸留により除去した。次いで、 減圧にて溶液をストリッピングした。シップ塩基中間体を、収率９８．７％（１ ５６７、５ｇ）、Ｇ　Ｃによる純度９９．４％の底部生成物として回収し、これ をさらに精製することなく次の縮合反応において使用した。

５リツトル容量の５つ日丸底フラスコに、このシップ塩基（７５６，０ｇ；　５ ．０モル）を加えた。酢酸（１２５０ａ＋１）を１５〜２０℃にて３０分で加え た。次いで、７２７．９ｇ（５，０モル、純度９６．１％）のブロモニトロメタ ンを１５〜２０℃にて加えた。加え終わった後、２０〜２５℃で３時間撹拌を続 けた。この保持時間の最初の２０分において、生成物が沈殿した。次いで、スラ リー状生成物を２５００ａ＋１の水冷水で急冷した。生成物を濾別し、水、０５ ％の重炭酸ナトリウム水溶液、最後にさらに２回水で洗浄し、そして減圧下で乾 燥した。この方法により、ＧＣによる純ｆｆ９９．４％の２−（２−ブロモ−２ −ニトロエチニル）フランが、収率９５．１％（１０３７，１ｇ）にて得られた 。

表土 ２−２−ブロモ−２−ニトロエチニル）フラン　ＢＮＥＦ）ブロモニトロメタン を 実施例　加える前にシッフ塩基　縮合反応の　ＢＮＥＦｈ間　が５　されるか　 か　ためのｒ　・（％）　％１１０モル％　形成されない　ＭｅＯｆｌ　２５− ３９　８９．０２　１０モル％　形成されない　ＨＯＡｃ　６６．３　９８．４ ３　化学量論量　形成されない　訃報　タール状物質４　化学量論量　形成され る　ＨＯＡｃ　８９．４　９６．５５　化学量論量　形成される　ＨＯＡｃ　９ ３．９　９９．４国際調査報告 ｍ−＾”””””−ｐｒ〒／＋ｌＱ　Ｑｉ／ｆｌＱＩ’ｌＩＧ１ＡＮＨＭＮ３　 ＡＮｈＪ　ＥＸ　Ｑ＊　ＮＮＥＸＥフロントページの続き （８１）指定国　ＥＰ（ＡＴ、ＢＥ、ＣＨ，ＤＥ。

ＤＫ、ＥＳ、ＦＲ，ＧＢ、ＧＲ，ＩＴ、ＬＵ、ＭＣ，ＮＬ、ＳＥ）、ＡＵ、ＢＲ ，ＦＩ、ＪＰ、ＫＲ，Ｎｏ（７２）発明者　ティンバーレイク、ラリ−・ディー アメリカ合衆国インディアナ用４７９０６．ウェスト・ラフアイエツト、プラウ エア・ドライブ　２２２０

Claims (25)

【特許請求の範囲】
1. １．ａ．有機溶媒中にてフルフラールをシッフ塩基に転化させる工程、このとき 前記転化工程がフルフラールと第一アミンとを反応させることを含み、前記反応 によりシッフ塩基と水が生成する；ｂ．前記シッフ塩基から前記有機溶媒を除去 することによって、シッフ塩基を単離する工程； ｃ．単離したシッフ塩基を水混和性の極性溶媒中に溶解する工程；ｄ．工程ｃの シッフ塩基溶液とブロモニトロメタンとを反応させて、２−（２−プロモ−２− ニトロエテニル）フランを含んだ反応混合物を形成させる工程；および ｅ．前記反応混合物から２−（２−ブロモ−２−ニトロエテニル）フランを単離 する工程； を含む、２−（２−ブロそ−２−ニトロエテニル）フランの製造法。
2. ２．前記第一アミンが脂肪族第一アミンである、請求の範囲第１項に記載の製造 法。
3. ３．前記第一アミンがｎ−ブチルアミンである、請求の範囲第２項に記載の製造 法。
4. ４．前記工程ｃが、前記シッフ塩基を酢酸中に溶解することを含む、請求の範囲 第１項に記載の製造法。
5. ５．前記工程ｂが、前記シッフ塩基から前記有機溶媒と水を除去することを含む 、請求の範囲第１項に記載の製造法。
6. ６．前記有機溶媒が水と共沸混合物を形成し、前記工程ｂが共沸蒸留によって前 記有機溶媒と水を除去することを含む、請求の範囲第５項に記載の製造法。
7. ７．前記工程ｃが、前記シッフ塩基を酢酸中に溶解することを含む、請求の範囲 第６項に記載の製造法。
8. ８．前記第一アミンがｎ−ブチルアミンである、請求の範囲第７項に記載の製造 法。
9. ９．前記工程ｅが、工程ｄの反応混合物を水で急冷して２−（２−ブロモ−２− ニトロエテニル）フラン生成物を沈殿させることを含む、請求の範囲第８項に記 載の製造法。
10. １０．前記工程ａの有機溶媒が、シクロヘキサン；メチルシクロヘキサン；二塩 化メチレン；二塩化エチレン；クロロホルム；ベンゼン；トルエン；０−キシレ ン；ｍ−キシレン；ｐ−キシレン；ならびにメチルアルコール、エチルアルコー ル、ｎ−プロピルアルコール、ｉ−プロピルアルコール、ｎ−ブチルアルコール 、ｉ−ブチルアルコール、およびｔ−ブチルアルコールから選ばれる脂肪族アル コール；からなる群から選ばれる、請求の範囲第１項に記載の製造法。
11. １１．前記有機溶媒が、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、トルエン、二 塩化メチレン、およびメタノールからなる群から選ばれる、請求の範囲第１０項 に記載の製造法。
12. １２．前記工程ａの有機溶媒がメタノールである、請求の範囲第１０項に記載の 製造法。
13. １３．前記工程ｃの水温和性極性溶媒がカルボン酸である、請求の範囲第１項に 記載の製造法。
14. １４．前記水混和性極性溶媒が、酢酸とプロピオン酸からなる群から選ばれる、 請求の範囲第１３項に記載の製造法。
15. １５．前記水混和性極性溶媒が酢酸である、請求の範囲第１４項に記載の製造法 。
16. １６．前記工程ａの第一アミンが、脂肪族第一アミンと芳香族第一アミンからな る群から選ばれる、請求の範囲第１項に記載の製造法。
17. １７．前記工程ａの第一アミンが、Ｃ１〜Ｃ８脂肪族第一アミン、アリールアル キル第一アミン、および芳香族第一アミンからなる群から選ばれる、請求の範囲 第１６に記載の製造法。
18. １８．前記第一アミンが、メチルアミン、エチルアミン、ｎ−プロピルアミン、 ｉ−プロピルアミン、ｎ−ブチルアミン、ｉ−ブチルアミン、ｔ−ブチルアミン 、ｎ−アミルアミン、ｔ−アミルアミン、１−メチルブチルアミン、および２− メチルブチルアミンからなる群から選ばれる脂肪族第一アミンである、請求の範 囲第１７に記載の製造法。
19. １９．前記第一アミンが、エチルアミン、ｎ−プロピルアミン、ｎ−ブチルアミ ン、およびｎ−アミルアミンからなる群から選ばれる、請求の範囲第１８に記載 の製造法。
20. ２０．前記第一アミンがｎ−ブチルアミンである、請求の範囲第１９に記載の製 造法。
21. ２１．前記第一アミンが、ベンジルアミン、クロロベンジルアミン、およびメチ ルベンジルアミンからなる群から選ばれるアリールアルキル第一アミンである、 請求の範囲第１７に記載の製造法。
22. ２２．前記第一アミンが、アニリン、トルイジン、ｐ−クロロアニリン、および キシリデンからなる群から選ばれる芳香族第一アミンである、請求の範囲第１７ に記載の製造法。
23. ２３．前記第一アミンが、メチルアミン、エチルアミン、ｎ−プロピルアミン、 ｉ−プロピルアミン、ｎ−ブチルアミン、ｉ−ブチルアミン、ｔ−ブチルアミン 、ｎ−アミルアミン、ｔ−アミルアミン、１−メチルブチルアミン、２−メチル ブチルアミン、ベンジルアミン、クロロベンジルアミン、メチルベンジルアミン 、アニリン、トルイジン、ｐ−クロロアニリン、およびキシリデンからなる群か ら選ばれる、請求の範囲第１７に記載の製造法。
24. ２４．前記工程ａの有機溶媒が、シクロヘキサン；メチルシクロヘキサン；二塩 化メチレン；二塩化エチレン；クロロホルム；ベンゼン；トルエン；０−キシレ ン；ｍ−キシレン；ｐ−キシレン；ならびにメチルアルコール、エチルアルコー ル、ｎ−プロピルアルコール、ｉ−プロピルアルコール、ｎ−ブチルアルコール 、ｉ−ブチルアルコール、およびｔ−ブチルアルコールから選ばれる脂肪族アル コール；からなる群から選ばれ、 前記水混和性極性溶媒が、酢酸およびプロピオン酸からなる群から選ばれ、そし て 前記第一アミンが、メチルアミン、エチルアミン、ｎ−プロピルアミン、ｉ−プ ロピルアミン、ｎ−ブチルアミン、ｉ−ブチルアミン、ｔ−ブチルアミン、ｎ− アミルアミン、ｔ−アミルアミン、１−メチルブチルアミン、２−メチルブチル アミン、ベンジルアミン、クロロベンジルアミン、メチルベンジルアミン、アニ リン、トルイジン、ｐ−クロロアニリン、およびキシリデンからなる群から選ば れる、 請求の範囲第１項に記載の製造法。
25. ２５．前記有機溶媒がメタノールであり、前記水混和性極性溶媒が酢酸であり、 そして前記第一アミンがｎ−ブチルアミンである、請求の範囲第２４項に記載の 製造法。