JPS6055497B2 - α−ケトカルボン酸の製造法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、脂肪族及び環状脂肪族α−ケトカルボン酸を
、酸シアン化物を部分的に鹸化してケトカルボン酸アミ
ドにし、これをさらに鹸化して遊離のα−ケトカルボン
酸にすることによつて製造する方法に関する。

これらの酸の多数は、α−アミノ酸の先駆物質としての
代謝の重要な中間生成物であるか、又はアミノ基転移反
応で生じる。

これらの酸は、除草剤を製造するための中間生成物とし
て使用することもできる。酸シアン化物は脂肪族列にお
いても公知でありかつ実験室的方法によつて良好に製造
し得る（゜゜Ｈ０ｕｂｅｎ−Ｗｅｙｌ―第８巻、第３０
４〜３０６頁）が、それを鹸化してα−ケトカルボン酸
にすることについては殆んど報告されていない。

有利に、！この鹸化は含水濃塩酸中で実施された（゜゜
Ｂｅｒ．ｄｔｓｃｈ．ｃｈｅｍ．Ｇｅｓ！３第６捲、第
ＮｌＯ〜Ｎｌ４頁）。この方法では、α−ケトカルボン
酸の僅かな収率しか得られず、その上極めて屡々不純な
状態で生じる欠点がある（“Ｊ．ｃｈｅｍ．ＳＯｃ？゜
第３端、第１８１頁、１８８１年）。それでシアン化プ
ロピオニルを、まず濃塩酸と反応させ、次に希塩酸と反
応させて４０％プロピオニル蟻酸に変換しうることは公
知である（゜゜Ｂｅｒ．−Ｄｔｓｃｈ．ｃｈｅｍ．Ｇｅ
ｓ？１第１３巻、第２１２１〜２１２２頁、１８８＠）
。

・次に高級のシアン化イソブチリルの分枝同
族体の鹸化も記載されているが、収率の記載はなされて
いないＣ６Ｂｅｒ．ｄｔｓｃｈ．ｃｈｅｍ．Ｇｅｓ．３
３第６２巻、第２２１０〜２２１４頁、１９２９年）、
（“ＪＯｕｒ′ＲｌａｌＡｍｅｒ．ｃｈｅｍ．ＳＯｃ！
゛第５−、第２００９頁、１９為年）。

しかし、これらの方法の追試で、ケト酸は痕跡にしか得
られないことが判明した。これに反して、次に高級の同
族体、シアン化イソバレリルについて、これがもはや相
応するケトカルボン酸に変換されないことが公知である
Ｃ６Ｂｅｒ．ｄｔｓｃｈ．ｃｈｅｍ．Ｇｅｓ！２第６？
、第坐１０〜２２１４頁、１９２師）。

更に、この方法は、脂肪族構造の基Ｒが３よりも多い炭
素原子を含有する場合に、注目に値する結果が生じない
ことも公知である（西ドイツ国特許公開公報第２２０８
５６８号）。

従来、環状脂肪族シアン化アシルの鹸化は記載されてい
ない。

ところで、式（１） ： 〔式中、Ｒは水素原子であり、Ｒ１及びＲ２は同じか、
又は異なつておりかつ場合によつては１個以上のアルキ
ル基又はハロゲン原子によつて置換された、炭素原子数
１〜１８を有するアルキル基を表わし、更にＲ２は水素
原子を表わすことができ、またＲ１及びＲ２は互いに結
合して、場合により炭素原子数１〜５を有するアルキル
基又はハロゲン原子、殊に塩素原子１個以上によつて置
換された３〜８員のシクロアルキル環を形成していても
よく、但しこの場合Ｒは付加的に炭素原子数１〜５を有
するアルキル基を表わすことができる〕で示されるα−
ケトカルボン酸を、式（■）：〔式中、Ｒ，．Ｒｌ及び
Ｒ２は前記のものを表わす〕で示されるシアン化アシル
を鹸化して式（■）：で示されるカルボン酸アミドにし
、アミドをさらに鹸化して遊離のα−ケトカルボン酸に
するに際し、式（■）のシアン化アシルを、反応条件下
で液状かつ不活性である有機溶剤中で、又はかかる有機
溶剤の混合物中て、ますガス状塩化水素を反応溶液に供
給し、次いで−４０℃〜＋２０℃の温度で酸シアン化物
１モル当り少なくとも１モルの水を加えて水和反応を行
ない、形成した式（■）のカルボン酸アミドを、場合に
より中間単離した後、酸性又はアルカリ性加水分解によ
つて式（１）のα−ケトカルボン酸を変える場合に、簡
単で一般に適用しうる方法で製造しうることが判明した
。

本発明の範囲内で、Ｒ１とＲ２は互いに結合してシクロ
プロピル基を形成している化合物が有利に製造される。
これらのグループ中で特にすぐれているのは、そのシク
ロプロピル基自体が１個、又は殊に２個のハロゲン原子
、殊に塩素原子によつて置換されている基である。これ
には、（２・２ージクロルー１−メチルシクロプロピル
）−グリオキシル酸及び（２●２ージクロルー１●３−
ジメチルシクロプロピル）−グリオキシル酸が属する。
出発物質として使用されるシアン化アシルの製造は、例
えば゜゜フーベン・ワイルのメトーデン・デル●オルガ
ニツシエン●ヒエミー５５（ＨＯｕｂｅｎ一Ｗｅｙｌｌ
ＭｅｔｈＯｄｅｎｄｅｒＯｒｇａｎ．Ｃｈｅｍｉｅ）、
第８巻、第３０４〜３０６頁に記載されている。

しかし、この製造は有利な方法で相応するハロゲン化ア
シルをＣｕＣＮと、不活性のカルボン酸ニトリル１〜１
０重量部及び不活性の有機溶剤０．５〜２０重量部とか
らなる混合物中で温度５０〜１８０′Ｃで反応させるこ
とによつて得ることもできる。この反応はアルカリ金属
シアン化物０．１〜５重量部及びＣｕＣＮの代りに第一
銅塩０．０５〜２重量部からなる混合物の存在のもとで
も可能である。本発明の範囲内で使用することのできる
有機不活性溶剤としては、トルオールのような炭化水素
、ジグ的レメタンのような塩素化炭化水素及びアセトン
のようなケトンがこれに該当する。

特に適当なのはジエチルエーテル、ジイソプロピルエー
テル、エチレングリコールジエーテルのようなエーテル
及びジオキサンのような環状エーテルである。この溶剤
の混合物もこれに該当する。最初の加水分解工程におい
て水で処理するのは、約−４０℃〜＋２０℃の温度て実
施される。更に、塩化水素ガスを用いる処理もこの温度
範囲内で行なうのが有利である。本発明の方法を実施す
る場合、過剰のガス状塩化水素を大量使用することがで
きる。

しかし一般に、酸シアン化物１モルあたり塩化水素１０
モル以下を使用するのが適当である。例えば、１モル又
はさらに少量用いて操作することもできる。重要なのは
、塩化水素が存在することだけである。すぐれた結果は
、例えば塩化水素約２〜約６モルを使用する場合に得ら
れる。酸シアン化物１モルをα−ケトカルボンアミド″
に完全に変換するためには、水少なくとも１モルを必要
とする。

反応は適当に実施する場合には、過剰の大量の水が存在
していてもよい。しかし、一般に、化学量論的僅小過剰
量の水を使用するのが有利である。例えば、シアン化ア
シル１モルあ・たり水０．０５〜５モル、殊に０．０５
〜１モルの過剰を維持することができる。例１ 水分に対して保護され、ガス供給管を備える攪拌装置中
に、イソ酪酸シアニド９７．１ｆ（１．０モノル）及び
エチレングリコールジメチルエーテル２５０ｍ１を装入
し、−３０℃に冷却した。

次に、ガス状ＨＣｌの激しい流れを、１４６ｆ（４．０
モル）が導入されるまで供給した。次に、１０分間水２
１．６ｆ（１．２モル）を−３０℃で滴加し、温度を攪
拌下に２時間０℃に高めた。次に、激しい鴇気流を導入
し、過剰の塩化水素を追出した。最後に、該溶液を水流
真空中で４０℃で蒸発濃縮し、この場合黄色の結晶泥が
残存した。この結晶泥にへーＨＣｌｌ′を加え、１時間
攪拌しながら１００℃に加熱した。冷却した後、水相を
酢酸エステル１００ｍ１宛で３回抽出し、合した有機相
を分留した。α−オキソイソ吉草酸９４ｙを単離した。
これは使用した酸シアン化物に対して８１％の収率に相
当する。このケト酸は２０ミリバールで７５〜７６当Ｃ
の沸点を有していた。冷却する場合ケト酸は、融点３０
〜３１℃を有する固体に凝固した。例２ 例１に記載したように行なうが、イソ酪酸シアニドの代
りにイソ吉草酸シアニド１１１．１ｆ（１．０モル）を
使用し、溶剤としてエチレングリコールジメチルエーテ
ルの代りにジエチルエーテルを使用した。

振出した後合した有機相を同様に分留した。α−オキソ
イソカプロン酸１２５ｆが単離されたが、これは使用し
た酸シアン化物に対して９６％の収率に相当する。該ケ
ト酸は２０ミリバールで濶〜８５℃の沸点を有していた
。例３ 例１に記載したように行なうが、イソ酪酸シアニドの代
りにＤ●Ｌ−２−メチル酪酸シアニドー１１１．１ｆ（
１．０モル）を使用し、エチレングリコールジメチルエ
ーテルの代りにトルオール１００ｍ１とジイソプロピル
エーテル２００ｍ１の混合物を使用した。

分留の際にＤ●Ｌ−３−メチルー２−オキソ吉草酸１０
９ｙが得られ、これは使用した酸シアンζ化物に対して
８、７％の収率に相当する。該ケト酸は１９ミリバール
で羽℃の沸点を有していた。例４攪拌装置中にジエチル
エーテル４００ｍ１中のシクロプロパンカルボン酸シア
ニド９５′（１．０モル）；を装入し、−２０℃てＨＣ
ｌガス１８２．５ｆ（５．０モル）を供給した。

次に攪拌しながら水１９．６ｆ（１．１モル）を−２０
Ｃで滴加し、引続き溶液を４時間徐々に０℃に加温した
。温度が加温する際０℃に達した後、該溶液に温度０〜
１０Ｃで、水相がＰＨ８を有１するまで希ＮａＯＨ溶液
を滴加した。次に有機相を分離し、真空中で蒸発濃縮し
た。白色の残滓を水から再結晶し、４（代）で真空中で
乾燥した。シクロプロピルグリオキシル酸アミド９７．
５ｆが融点１１１〜１１７Ｃの白色結晶として単離され
た。これは、使用した酸シアン化物に対して８７．５％
の収率を表わす。Ｃ５Ｈ，ＮＯ２（分子量１１３） 計算値：Ｃ５３．ｌ％；Ｈ６．３４％；Ｎｌ２．３９％
実測値：Ｃ５２．７％；Ｈ６．４％：Ｎｌ２．２５％こ
うして得られたアミドを△ＫＯＨｌｅと還流下に煮沸し
、その際激しいアンモニア発生が起きた。

アンモニア発生が終つた後に冷却し、溶液を冷時に１：
１のＨＣｌでＰＨｌにした。次に塩化メチレン１００ｍ
１で３回抽出した。合した有機相を蒸発濃縮し、残滓を
真空中で分留した。シクロプロピルグリオキシル酸引ｊ
が単離され、これは酸シアン化物に対して８２．４％及
び使用した酸アミドに対して？％の収率に相当する。該
ケト酸は、２３ミリバールで羽℃の沸点を有していた。
例５ 例４に記載したように行なうが、シクロプロパンカルボ
ン酸シアニドの代りに（２●２ージクロルー１−メチル
シクロプロピル）−グリオキシル酸ニトリル１７８ｙ（
１．０モル）を使用した。

酢酸エステルから再結晶した後、融点９２〜９（３Ｃの
（２・２ージクロルー１−メチルーシクロプロピル）ー
グリオキシル酸アミド１６８ｙ（理論値の８５．７％）
が得られた。Ｃ６Ｈ７Ｃｌ２ＮＯ２（分子量１９６） 計算値：Ｃ３６．７３％；Ｈ３．６％；Ｎ７．ｌ５％；
Ｃｌ３６．２％実測値：Ｃ３６．９２％：Ｈ３．７％；
Ｎ７．２％； Ｃｌ３５．９％こうして得られたアミ
ドを、例４に記載したようにさらに鹸化し、後処理した
。

分留の際、（２●２ージクロルー１−メチルシクロプロ
ピル）−グリオキシル酸１３６．５ｙが単離され、これ
は使用したアミドに対して８１％の収率に相当する。該
ケト酸は１．６ミリバールで１０８相Ｃの沸点を有して
いた。このものは５２〜４５℃の融点を有していた。Ｃ
６Ｈ６Ｏ３Ｃｌ２（分子量１９７） 計算値：Ｃ３６．５％；Ｈ３．６５％；Ｃｌ３６．Ｏ％
実測値：Ｃ３６．８％：Ｈ３．６％：ＣＩ３５．７％例
６例４に記載したように行なうが、酸シアン化物の代り
に（２・２ージクロルー１・３−ジメチルシクロプロピ
ル）−グリオキシル酸ニトリルを使用した。

シアン化アシルに対してケト酸の収率７２％が得られた
。該（２・２−ジク町レー１・３ージメチルシクロプロ
ピル）−グリオキシル酸は、１ミリバールで１１５℃の
沸点を有していた。例７例１に記載したように行なうが
、イソ酪酸シアニドの代りに力プリン酸シアニド９０．
５ｙ（０．５モル）を使用した。

α−オキソウンデカシ酸６４′が単離されたが、これは
酸シアン化物に対して？％の収率に相当する。該ケトン
酸は、ベンジンからの再結晶後に５５℃の融点を有して
いた。ＣｌｌＨ２ＯＯ３分子量：２００ 計算値：Ｃ：６５．９５Ｈ：１０．０７ 実測値：Ｃ：６５．７５Ｈ：９．９０ 例８ 例４に記載したように行なうが、シクロプロパンカルボ
ン酸シアニドの代りにシクロヘキサンカルボン酸シアニ
ド１３７ｆ（１．０モル）を使用した。

中間単離したシクロヘキシルグリオキシル酸アミドは１
１６℃の融点を有していた。シクロヘキシルグルオシル
酸１１７ｆが単離されたが、これは使用した酸シアニド
に対して７５％の収率に相当する。該ケト酸は５ミリバ
ールで７５℃の沸点を有していた。Ｃ８Ｈｌ２Ｏ３分子
量：１５６ 計算値：Ｃ：６１．５３Ｈ：７．６９ 実測値：Ｃ：６１．５３Ｈ：７．７１ 例９

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 式（ I ）： ▲数式、化学式、表等があります▼（ I ）〔式中、Ｒ
   は水素原子であり、Ｒ＿１及びＲ＿２は同じか、又は異
   なつておりかつ場合により１個以上の、アルキル基又は
   ハロゲン原子によつて置換された、炭素原子数１〜１８
   を有するアルキル基を表わし、更にＲ＿２は水素原子を
   表わすことができ、またＲ＿１及びＲ＿２は、互いに結
   合して、場合により炭素原子数１〜５を有するアルキル
   基又はハロゲン原子、殊に塩素原子１個以上によつて置
   換された、３〜８員のシクロアルキル環を形成していて
   もよく、但しこの場合Ｒは付加的に炭素原子数１〜５を
   有するアルキル基を表わすことができる〕で示されるα
   −ケトカルボン酸を、式（II）：▲数式、化学式、表等
   があります▼（II）〔式中、Ｒ、Ｒ＿１及びＲ＿２は前
   記のものを表わす〕で示されるシアン化アシルを鹸化し
   て式（III）：▲数式、化学式、表等があります▼（II
   I）で示されるカルボン酸アミドにし、かつアミドをさ
   らに鹸化して遊離のα−ケトカルボン酸にすることによ
   つて製造するにあたり、式（II）のシアン化アシルを反
   応条件下で液状で不活性の有機溶剤又は溶剤混合物中で
   、まずガス状塩化水素を反応溶液に供給し、次いで約−
   ４０℃〜＋２０℃の温度で酸シアン化物１モル当り少な
   くとも１モルの水ａ）▲数式、化学式、表等があります
   ▼ｂ）▲数式、化学式、表等があります▼で示される（
   ２・２−ジクロル−１−メチルシクロプロピル）−グリ
   オキシル酸及び（２・２−ジクロル−１・３−ジメチル
   シクロプロピル）−グリオキシル酸を製造する、特許請
   求の範囲第１項記載の方法。