JPH10512869A - N−アリール−およびn−ヘテロアリールヒドロキシルアミンの製造方法 - Google Patents

N−アリール−およびn−ヘテロアリールヒドロキシルアミンの製造方法

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Abstract

(57)【要約】 以下の一般式I で表わされ、R1が非置換もしくは置換アリール基、またはピリジンまたはキノリンの非置換もしくは置換ヘテロアリール基を意味する場合の芳香族もしくはヘテロ芳香族ヒドロキシルアミンを、活性炭担体上のプラチナ触媒もしくは活性炭担体上の硫黄もしくはセレンによりドーピングされたパラジウム触媒の存在下において、以下の一般式II で表わされ、かつR1が上述の意味を有する場合のニトロ化合物の水素添加により製造する方法であって、この反応を、以下の一般式III で表わされ、かつR2が炭素原子数1から5のアルキル基を意味し、R3からR10が水素原子または炭素原子数1から5のアルキル基を意味する場合の窒素置換モルホリン化合物の存在下において行なうことを特徴とする製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】 N−アリール−およびN−ヘテロアリールヒドロキシルアミン の製造方法 本発明は、以下の一般式I で表わされ、R1が非置換もしくは置換アリール基、またはピリジンまたはキノ リンの非置換もしくは置換ヘテロアリール基を意味する場合の芳香族もしくはヘ テロ芳香族ヒドロキシルアミンを、活性炭担体上のプラチナ触媒もしくは活性炭 担体上の硫黄もしくはセレンによりドーピングされたパラジウム触媒の存在下に おいて、以下の一般式II R1−NO2 で表わされ、かつR1が上述の意味を有する場合のニトロ化合物の水素添加によ り製造する方法であって、この反応を、以下の一般式III で表わされ、かつR2が炭素原子数1から5のアルキル基を意味し、R3からR10 が水素原子または炭素原子数1から5のアルキル基を意味する場合の窒素置換モ ルホリン化合物の存在下において行なうことを特徴とする製造方法に関する。 芳香族、ニトロ化合物の接触的水素添加によりN−フェニルヒドロキシルアミ ンを製造する方法は、すでに久しい以前より公知である(ホウベン/ワイルのメ トーデン、デル、オルガニッシェン、ヘミー、10/1巻、1155−1157 頁、E16a巻、第1部、49−53頁)。比較的高コストの電気化学的還元方 法および亜鉛粉末、アマルガムのような金属により還元(これはことに好ましく ない廃棄物をもたらす)にくらべて、経済的観点からして、この接触的水素添加 は極めて有利な方法である。しかしながら、この種の反応の問題点は、安定的最 終物質の芳香族アミンをもたらすためのさらに他の反応を必要とすること、およ び形成されるN−フェニルヒドロキシルアミンの、対応するニトロソ化合物およ びアニリンに対する不均衡である。この後続反応の結果として、アゾキシベンゼ ン、アゾベンゼン、ヒドラゾベンゼンのような高分子量副生成物が、ニトロソベ ンゼンおよびN−フェニルヒドロキシルアミンの縮合ならびに形成されるアゾキ シベンゼンのさらに他の反応による、上述のような好ましくない中間生成物およ び二次生成物から形成され、また特定の状況下に実質的な収率のロスをもたらす 。 原則的に、PdもしくはPt触媒は、このような水素添加反応には有利に使用 され得る。50%以上の収率ないし選択率をもたらすためには、現在の触媒技術 において、ジメチルスルホキシド、二価硫黄化合物あるいは種々の有機燐化合物 の形態体における添加剤が必要とされる(ヨーロッパ特許85890号、863 63号、147879号、212375号各公報、米国特許3694509号明 細書)。 これらの添加物により、選択性の改善は達成されるが、このために反応速度が 低下し、従って反応時間が長くなる。さらに、これら添加剤により触媒の部分的 被毒ないし不活性化がもたらされ、一般的に触媒は1サイクル後にはその活性は ほとんど失われ、更新されねばならなかった。 フェニルヒドロキシルアミンのさらに他の方法は、ピペリジン、ピロリジン、 ピリジンのような有機窒素塩基の存在下において(使用される出発材料によって 、過剰量使用する必要がある)、窒素芳香族化合物を接触的水素添加する方法が ある(西独特願公開2455238号、2455887号、2357370号、 2327412号各公報)。この方法により達成可能の収率は、適当な後処理、 精製処理後において、80−85%である。この改良方法の欠点は、アルキル− およびクロロニトロベンゼンの水素添加により対応するフェニルヒドロキシルア ミンに転化する処理が、わずかに簡単化されたに過ぎないことである。しか も、1,3,4−オキサジアゾール基を有する化合物以外には、複雑な構造の化 合物の水素添加処理過程が記載されていない。 そこで、本発明の目的とするところは、複雑な構造の化合物についても適用が 可能であり、しかも高度の選択性および収率をもたらし得る、芳香族およびヘテ ロ芳香族ヒドロキシルの製造方法を開発し、提供することである。 しかるにこの目的は、本明細書の冒頭に記載された方法により達成されること が本発明者らにより見出された。 芳香族およびヘテロ芳香族ニトロ化合物の部分的水素添加による対応ヒドロキ シルアミンへの転化は、西独特願公開2455238号公報(上述)では、この 種の特定の水素添加反応に最適の溶媒として推奨されているが、溶媒としてのN −アルキルモルホリン(N−置換テトラヒドロ−1,4−オキサジン)中におい てのみ好ましい収率、選択性を示すことは意外であり、また予想し得なかったと ころである。後掲の対比実験例(実施例1d−1i)は、N−アルキルモルホリ ンが、この特定の水素添加反応において、他の溶媒、ことにピロリジン、ピペリ ジン、ピリジンに対して秀れていることを明確に実証している。分類別に見て2 級アミンより3級アミンの方が良好な結果を示している。この点で、1級アミン は最も不適当である。原則的に80%以下の選択率を示すに過ぎない。 反応生成物として得られるヒドロキシルアミンは極めて不安定であって、その 精製は著しい困難を以てかろうじて可能であり、しかも100℃以下の温度作用 で迅速に分解するので、これが本発明方法により、高純度で、かつ高い量的転化 率で得られ、従って出発材料、副生成物、例えば対応するアニリン、アゾキシベ ンゼンなどの除去による厄介な精製を必要としない点にかんがみて極めて重要で ある。 本発明方法は、従来技術とくらべて、著しく広い使用範囲を有する点において も秀れている。従って、例えば種々様々に置換されているヘテロ芳香族ニトロ化 合物が、ベンジルエーテルもしくはオキシムエーテル構造を有し、従って接触的 水素添加に際して、好ましくない変化を受け易い複雑なニトロ芳香族のような問 題を起こすことなく、水素添加され得る(実施例3参照)。 本発明の出発材料として使用されるニトロ芳香族化合物ないしニトロヘテロ芳 香族化合物は極めて容易に得られ、その製造方法の詳細は広く知られている(前 述ホウベン/ワイルの10/1巻、463−889頁、E16d/第1部、25 5−405頁参照)。 本発明方法で使用される両化合物として適当であるのは、例えば2−メチルニ トロベンゼン、2−ベンジルニトロベンゼン、2,3−ジクロロニトロベンゼン 、2−メチル-3−フルオロニトロベンゼン、2−クロロ−3−ニトロピリジン 、2−メチル-8−ニトロキノリンのような簡単なニトロ化合物、および水素添 加に敏感な構造を附随的に有するさらに複雑な化合物、例えばベンジルエーテル 、オキシムエーテル、ケト基もしくはヘテロ芳香族置換基である。 本発明方法により使用される触媒は、炭素担体上のプラチナもしくはパラジウ ムを包含する。パラジウム触媒を使用するに際しては、これは充分な選択性をも たらすために、硫黄もしくはセレニウムでドーピング処理しなければならない( 実施例1c参照)。本発明方法においては、ドーピング処理をしなくても、プラ チナは充分に秀れた結果をもたらす。例えば硫黄でドーピング処理した場合、選 択性において認識可能の変化はもたらされない。触媒は1反応サイクル後に濾別 され、認める足る活性ロスをもたらすことなく再使用され得る。ジメチルスルホ キシド、ジメチルアミノピリジンまたは有機燐化合物のような添加剤を使用する 他の方法(ヨーロッパ特許86363号、85890号、147879号各公報 )においては、例えば触媒被毒の結果として、迅速な活性の低下が生ずる。触媒 のプラチナないしパラジウム含有分は臨界的ではなく、広い範囲で変化し得る。 担体炭素に対して0.1から15重量%、ことに0.5から10重量%の含有 分が好ましい。使用されるプラチナないしパラジウムの量は、ニトロ化合物に対 して、0.001から1重量%、ことに0.01から0.1重量%の量割合で使 用されるのが好ましい。バッチ式水素添加の好ましい実施態様において、触媒は 粉末として使用される。Al2、SiO2、BaSO4などの他の担体は、著しく 貧弱な結果をもたらす(実施例1k参照)。極めて良好な収率を達成するために は、適当な溶媒の選択が極めて重要である。ニトロ化合物の水素添加によりヒド ロキシルアミン誘導体に転化する場合の高度の選択性を達成するために、溶媒 は極めて重要な役割を果たすからである。本発明方法においては、この溶媒は、 例えば4−メチルモルホリン、4−エチルモルホリン、4−プロピルモルホリン 、4−ブチルモルホリン、4−イソブチルモルホリン、4−t−ブチルモルホリ ン、4−ペンチルモルホリン、4−イソペンチルモルホリン、2,4,6−トリ メチルモルホリン、2,3,4,5,6−ペンタメチルモルホリン、2,2,4 ,6,6−ペンタモルホリンのようなモルホリン構造を有する3級アミンに限定 される。 3級アミンは原則的に過剰量で、すなわちニトロ化合物に対する3級アミンの 使用量割合1より大きくなるような量で使用される。 部分的加水分解のための温度は、−20℃から+100℃、ことに−50℃か ら+50℃の範囲で選定される。過剰水素添加を回避するために、水素添加が充 分迅速に行なわれる温度において、常圧と10バールの加圧の間の圧力が設定さ れる。通常、水素は、常圧と僅かな加圧との間の圧力下において、水素添加反応 室中に注入される。水素添加反応中は、例えばアルコール、エーテルなどの溶媒 ないし希釈剤などが存在していてはならない。これにより急激な収率減少をもた らすことである(実施例1j参照)。 本発明方法により製造された、アリールヒドロキシルアミンまたはヘテロアリ ールヒドロキシルアミンとしての、化合物は、バンベルガー転位により、有用な 置換芳香族もしくはヘテロ芳香族化合物に転化される(上述したホウベン/ワイ ルの刊行物、10/1巻、1249−1251頁参照)。また、本発明方法によ り製造された化合物は、栽培植物保護剤における有効化合物を製造するための重 要な中間生成物である(WO93/15046)。 なお、本発明方法は、部分的に、従来の方法では製造できなかった新たらしい 化合物を製造することもできる。 実施例1 N−(o−トリル)ヒドロキシルアミンの製造 (a)13.7gのo−ニトロトルエンを100ミリリットルのN−メチルモ ルホリンに溶解させた溶液と、炭素上のプラチナ5重量%を含有する0.36g の触媒(Degussa社のF103RS/W)を、気体分散攪拌器を備えた水 素添加反応用フラス中に装填した。次いで、28から30℃の温度において、烈 しく攪拌しながら、水素吸収が停止するまで、水素をこれらの混合物中に導通し た(約2時間、4.5リットルの水素消費)。 粗生成物のHPLC分析の結果、反応は96.4%までN−(o−トリル)ヒ ドロキシルアミンに転化したこと、主として未反応o−ニトロトルエンから成る 3.6%の残留分があることを示した。 触媒を濾別し、減圧下にN−メチルモルホリンを除去し、残渣を石油エーテル から再結晶させることにより、11.3gのN−(o−トリル)ヒドロキシルア ミン(融点38−39℃)が得られた。 収率、理論量の92%。 NMR(DMSO−d6)、δ(ppm)=8.25(s、1H)、7.9( s、1H)、7.1(m、2H)、6.95(d、1H)、6.7(m、1H) (b)N−メチルモルホリンの代わりにN−エチルモルホリンを使用したほか は、上記実施例1(a)の処理を反覆した。粗生成物が95.9%のN−(o− トリル)ヒドロキシルアミンを含有することがHPLCにより確認された。 (c)炭素上の0.5重量%パラジウムおよび炭素上の0.2重量%のセレニ ウムから成る触媒(BASF社のHO−51)を使用したほかは、上記実施例1 (a)の処理を反覆した。 (d)N−メチルモルホリンの代わりにN−メチルピペリジンを使用するほか は、上記実施例1(a)の処理を反覆した。HPLCによる分析の結果、粗生成 物は、86.7%のN−(o−トリル)ヒドロキシルアミンを含有しており、残 余分は主としてo−トルイジンであることが確認された。 (f)N−メチルモルフォリンの代わりにピリジンを使用したほかは、上記実 施例1(a)の処理を反覆した。粗生成物は、85.6%のN−(o−トリル) ヒドロキシルアミンを含有していること、残余分はほぼo−トルイジンであるこ とが、HPLC分析により確認された。 (g)N−メチルモルホリンの代わりにピペリジンを使用したほかは、上記実 施例1(a)の処理を反覆した。HPLC分析により、粗生成物は、44.9% のN−(o−トリル)ヒドロキシルアミンと、4.5%のo−トルイジンを含有 し、残余分は主として下式のアゾキシ化合物であることがHPLC分析により確 認された。 (h)N−メチルモルホリンの代わりにN,N−ジメチルイソプロピルアミン を使用するほかは、上記実施例1(a)の処理を反覆した。粗生成物は、62. 4%のN−(o−トリル)ヒドロキシルアミンと、9.6%のo−トルイジンを 含有し、残余分が主として下式アゾキシ化合物であることがHPLC分析により 確認された。 (i)N−メチルモルホリンの代わりにt−ブチルアミンを使用したほかは、 上記実施例1(a)の処理を反覆した。粗生成物は60.2%のN−(o−トリ ル)ヒドロキシルアミンと21.6%のo−トルイジンを含有することがHPL C分析により確認された。残余分はほとんど下式のアゾキシ化合物から成る。 (j)100ミリリットルのN−メチルモルホリンの代わりに、70ミリリッ トルのメタノールと、30ミリリットルのN−メチルモルホリンを使用したほか は、実施例1(a)の処理を反覆した。粗生成物は、58.6%のN−(o−ト リル)ヒドロキシルアミンと26.3%のo−トルイジンを含有することがHP LC分析で確認された。残余分は主として出発材料のo−ニトロトルエンであっ た。 (k)触媒として、アルミナ(Engelhard社)上の5%プラチナを使 用したほかは、実施例1(a)の処理を反覆した。粗生成物は、9.9%のN− (o−トリル)ヒドロキシルアミンと、2.9%のo−トルイジンを含有するこ とが、HPLC分析により確認された。残余分はほとんど出発材料のo−ニトロ トルエンであった。 (1)触媒として活性炭上の5%パラジウムから成る触媒(BASF社のHO −50)を使用したほかは、上記実施例1(a)の処理を反覆した。粗生成物は 、52.5%のN−(o−トリル)ヒドロキシルアミンを含有することが、HP LC分析により確認された。残余分はほとんどo−トルイジンであった。 (m)触媒としてラネイニッケルを使用したほかは、上記実施例1(a)の処 理を反覆した。粗生成物は、58.3%のN−(o−トリル)ヒドロキシルアミ ン、16.8%のo−トルイジン、および24.9%のo−ニトロトルエンを含 有していることが、HPLC分析で確認された。 実施例2 N−(2,3−ジクロロフェニル)ヒドロキシルアミンの製造 700ミリリットル4−メチルモルホリン中、134.4gの2,3−ジクロ ロニトロベンゼンの溶液と、炭素上5重量%のプラチナを含有する、5gの触媒 (Degussa社のF103RS/W)を、1.2リットル水素添加反応用 オートクレーブに装填した。次いでこの混合物に、25から32℃、0.7バー ルの水素圧下に、烈しく攪拌しつつ、水素吸収が止むまで(約9時間後、水素消 費量32.4リットル)、水素を導通した。 排出反応混合物を獣炭で濾過し、減圧下に(約30ミリバール)濾液を4−メ チルモルホリンから分離し、生成物が晶出した。それぞれ300ミリリットルの シクロヘキサンで2回洗浄し、乾燥して、116.3gのN−(2,3−ジクロ ロフェニル)ヒドロキシルアミンを得た。 収率、理論量の93.3%。 NMR(DMSO−d6)、δ(ppm)=8.8(s、1H)、8.5(s 、1H)、7.2(m、2H)、7.0(dd、1H) 実施例3 反応式 2.8リットルの4−メチルモルホリン中、410gの化合物1aの溶液と、 炭素上5重量%のプラチナを含有する触媒(Degussa社のF103RS/ W)を、4リットル容積の水素添加反応器に装填し、次いでこの混合物中に、烈 しく攪拌しながら、24から29℃の温度、0.1バールの水素圧下に、水素吸 収が止むまで(約4時間後、水素消費量57.5リットル)、水素を導通した。 排反応混合物を獣炭で濾過し、濾液を回転エバポレータで濃縮し(25−30 ミリバールの減圧下、浴温65℃)、残渣を1.2リットルのペンタンで処理し て晶出させた。 この結晶を濾別し、少量のペンタンで洗浄し、乾燥した。これにより、理論量 に対して91.5%の収率に相当する359.2gの化合物1bを得た。 NMR(DMSO−d6)、δ(ppm)=8.45(s、1H)、8.1 (s、1H)、7.5(s、1H)、7.45(d、1H)、7.25(m、3 H)、7.0(d、1H)、6.85(m、1H)、5.05(s、2H)、4 .15(q、2H)、2.25(s、3H)、2.15(s、3H)、1.25 (t、3H) 実施例1a、2および3と同様にして下表の化合物を製造したが、これは本発 明方法の幅広い適用範囲を実証している。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI C07D 213/76 C07D 213/76 215/38 215/38 215/40 215/40 231/22 231/22 Z 239/54 249/12 502 249/12 502 C07B 61/00 300 // C07B 61/00 300 C07D 239/54 Z (81)指定国 EP(AT,BE,CH,DE, DK,ES,FR,GB,GR,IE,IT,LU,M C,NL,PT,SE),UA(AZ,BY,KG,KZ ,RU,TJ,TM),AU,BG,BR,CA,CN ,CZ,FI,HU,JP,KR,MX,NO,NZ, PL,SG,SK,TR,UA,US (72)発明者 ザウター,フーベルト ドイツ国、D−68167、マンハイム、ネカ ルプロメナーデ、20 (72)発明者 ゲブハルト,ヨーアヒム ドイツ国、D−67157、ヴァヘンハイム、 ペガウァ、シュトラーセ、51 (72)発明者 ヴァーグナー,オリーファー ドイツ国、D−66450、ベクスバッハ、ズ ィーメンスシュトラーセ、1

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1.以下の一般式I で表わされ、R1が非置換もしくは置換アリール基、またはピリジンまたはキノ リンの非置換もしくは置換ヘテロアリール基を意味する場合の芳香族もしくはヘ テロ芳香族ヒドロキシルアミンを、活性炭担体上のプラチナ触媒もしくは活性炭 担体上の硫黄もしくはセレンによりドーピングされたパラジウム触媒の存在下に おいて、以下の一般式II R1−NO2 で表わされ、かつR1が上述の意味を有する場合のニトロ化合物の水素添加によ り製造する方法であって、この反応を、以下の一般式III で表わされ、かつR2が炭素原子数1から5のアルキル基を意味し、R3からR10 が水素原子または炭素原子数1から5のアルキル基を意味する場合の窒素置換モ ルホリン化合物の存在下において行なうことを特徴とする製造方法。 2.請求項1の方法であって、式中のR1が、1から3個の置換基R11、R12 およびR13を持っていてもよい置換アリール基もしくは置換ヘテロアリール基を 意味し、これら置換基、R11、R12およびR13が相互に同じでも異なってもよく 、それぞれ 水素、ハロゲン、C1−C4アルキル、ハロ−(C1−C4)アルキル、(C1− C4)アルコキシ、ハロ−(C1−C4)アルコキシ、C1−C4アルキルチオ、( C1−C4)アルキルカルボニル、(C1−C4)アルキル−(CR14=N−O−( C1−C4)アルキル)、(C1−C4)アルコキシカル ボニル、(C1−C4)アルキルアミノカルボニル、(C1−C4)ジアルキルアミ ノカルボニル、(C1−C4)アルキルカルボニルアミノ、(C1−C4)アルキル カルボニル−(C1−C4)アルキルアミノ、−CH2O−N=C(R15)−C( R16)=N−O−R17、シアノ、基A、Bを意味し、 Aが−O−、−S−、−O−CH2−、−CH2−O−、−S−CH2−、−C H2−S−、−CH2−O−CO−、−CH2−N(R18)−、−CH=CH−、 −CH=N−O−、−CH2−O−N=C(R15)−または単結合を、 Bがフェニル、ナフチル、ピリジニル、ピラジニル、ピリミジニル、ピリダジ ニル、ピラゾリル、イミダゾリル、オキサゾリル、イソオキサゾリル、チアゾリ ル、イソチアゾリル、1,2,4−トリアゾリル、1,2,3−トリアゾリル、 フラニル、チエニル、ピロリルまたはC3−C7シクロアルキルをそれぞれ意味し 、このBは1から3個の置換基R19で置換されていてもよく、 R14、R18が相互に関係なく、それぞれC1−C4アルキル、C2−C4アルケニ ル、C2−C4アルキニルまたは水素を意味し、 R15、R17がそれぞれ、水素、C1−C4アルキル、C1−C4アルコキシ、シア ノ、C1−C4アルキルチオ、ハロゲン、シクロプロピル、トリフルオロメチルを 意味し、 R19が水素、ハロゲン、C1−C4アルキル、ハロ−(C1−C4)アルキル、( C1−C4)アルコキシ、ハロ−(C1−C4)アルコキシ、C1−C4アルキルチオ 、(C1−C4)アルキルカルボニル、(C1−C4)アルキル−(CR14=N−O −(C1−C4)アルキル)、(C1−C4)アルコキシカルボニル、(C1−C4) アルキルアミノカルボニル、(C1−C4)ジアルキルアミノカルボニル、(C1 −C4)アルキルカルボニルアミノ、(C1−C4)アルキルカルボニル(C1−C4 )アルキルアミノまたはシアノを意味し、 R16がC1−C4アルキル、C3−C6シクロアルキル、フェニル、ヘテロアリー ルまたはヘテロシクリルを意味することを特徴とする、製造方法。 3.請求項1または2のいずれかの方法であって、使用される一般式IIIの モルホリン化合物が、4−メチルモルホリン、4−エチルモルホリン、4−プロ ピルモルホリン、4−ブチルモルホリン、4−イソブチルモルホリン、4−t− ブチルモルホリン、4−ペンチルモルホリン、4−イソペンチルモルホリン、2 ,4,6−トリメチルモルホリン、2,3,4,5,6−ペンタメチルモルホリ ンまたは2,2,4,6,6−ペンタメチルモルホリンであることを特徴とする 方法。 4.モルホリン化合物のニトロ化合物に対する重量割合が、1より大きいこと を特徴とする、請求項1から3のいずれかの方法。 5.プラチナ触媒またはパラジウム触媒が、活性炭担体に対して、0.1から 15重量%の量で使用されることを特徴とする、請求項1から4のいずれかの方 法。 6.プラチナ触媒またはパラジウム触媒が、ニトロ化合物に対して、0.00 1から1.0重量%のプラチナまたはパラジウムの量割合において使用されるこ とを特徴とする、請求項1から5のいずれかの方法。 7.水素添加が、−20℃から100℃の温度で行なわれることを特徴とする 、請求項1から6のいずれかの方法。 8.水素添加が、常圧から10バールの加圧までの圧力下で行なわれることを 特徴とする、請求項1から7のいずれかの反応。
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