JPS6320411B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、相応するベンジルハロゲニドをアル
デヒドに酸化することにより、核置換ベンズアル
デヒドを技術的に製造する方法に関する。 有機酸化剤を用いてベンジルハロゲニドをベン
ズアルデヒドに酸化することは公知である。この
方法の欠点は、反応時間が長く、収率が少ないこ
とである。更に、反応生成物の後処理は、屡々大
きい困難を伴なう。 有機酸化剤としては、未置換ベンジルブロミド
を反応させてベンズアルデヒドにするためトリメ
チルアミン−Ｎ−オキシドが提案された〔Ber.94
（1961），1360頁〕。この文献に記載されている方
法では、大過剰のアミンオキシドを使用し、無水
状態で使用すべきであるが、その際瞬時間に爆発
的に分解する傾向がある点で不利である。更に、
この方法は収率が50％以下と低いという欠点を有
する。 更に、ベンジルハロゲニドをベンズアルデヒド
に酸化する際に有機酸化剤としてピリジン−Ｎ−
オキシドを使用することは知られている〔J.Org.
Chem.22（1957），1135頁〕。この操作法では、ピ
リジンオキシド及びベンジルハロゲニドから、中
間生成物として生じる第四級塩が安定であり、希
苛性ソーダで更に処理することによつて初めてベ
ンズアルデヒド及びピリジンに分解しうるという
事実が欠点である。同様に無水ピリジンオキシド
を用いて実施しなければならないこの操作法で
も、収率は僅か約40％である。 従つて、ベンジルハロゲニドのベンズアルデヒ
ドへの酸化を、純粋な生成物の高い収率が達成さ
れるように技術的に実施し、その際反応が出来る
だけ一工程で、容易に入手しうる化合物を用いて
実施するという課題があつた。更に、求める方法
は特に、電子吸引性置換基のｏ−置換の場合に一
層製造困難な核置換ベンズアルデヒドの製造に適
用できるべきである。 ところでこの課題を満足するに当つて、酸化を
水の存在で第三級アミンのアミンオキシドを用い
て20〜140℃の温度で実施することを特徴とする、
相応するベンジルハロゲニドの酸化による核置換
ベンズアルデヒドの製造方法を見い出した。 この操作法では、公知方法の欠点は全く或いは
副次的程度でしか起らない。アルデヒドの収率は
公知方法におけるより著しく高く、更に著しく短
い反応時間で得られる。この高い収率は、ベンジ
ルハロゲニドの置換基の種類及びこの物質の純度
に左右されない。従つて、相応するベンジルハロ
ゲニド及び／又は相応するメチルベンゼンを含む
ベンジルハロゲニドを使用することもできる。 更に、本発明方法は原料として容易に製造しう
る化合物を使用しうるという利点も有する。この
ことはベンジルハロゲニドばかりでなく、アミン
オキシドについても該当する。アミンオキシドは
製造時には水溶液として、又は水和物の形で生ず
る。溶液を特別に精製することなく直接使用する
ことができる。 反応の際に存在する水をアミンオキシドと共に
反応混合物に添加するのが有利である。アミンオ
キシドを水和物の形で又は水溶液として使用す
る。これによつて反応混合物中に導入される水の
量は、反応混合物の総容量に対して0.1〜50容量
％の水であつてよい。しかし加えるべき水の量
を、反応混合物の含水率が0.5〜25容量％である
ように選択するのが有利である。 ベンジルハロゲニドとアミンオキシドとの反応
は、化学量論的量で進行する。即ち、反応成分を
１：１の当量比で使用すれば充分である。しかし
ベンジルハロゲニド１当量に対して１〜1.5当量
のアミンオキシドを使用するように、アミンオキ
シドを少過剰で使用するのが好ましい。しかしな
がらアミンオキシドの過剰はそれより多くてもよ
いが、ベンジルハロゲニド１当量に対して２当量
を越えないようにすべきである。 反応温度は一般に20〜140℃である。しかし40
〜100℃の範囲で操作するのが有利である。反応
を使用した溶剤の沸点で実施するのが推奨される
が、前記の温度範囲を反応の間保持する限り、他
の高沸点溶剤を使用することもできる。 溶剤及び反応媒体としては、使用するベンジル
ハロゲニドが可溶性であるほとんどすべての液体
化合物が適当である。これには、脂肪族、脂環式
及び芳香族炭化水素、塩素化炭化水素、アルキル
シアニド、カルボン酸エステル、脂肪族アルコー
ル、ニトロ化炭化水素、好ましくはニトロ芳香族
物質及びこれらの化合物の混合物がある。有機溶
剤が水と混和しうることは必要ではない。アミン
オキシド及びベンジルハロゲニドが２種の異なる
相に溶解されている場合でも、反応は望ましい方
向に進行する。もちろんこの場合、例えば撹拌に
より２相の間の均密な接触を接続するように配慮
しなければならない。使用しうる溶剤の例とし
て、四塩化炭素、１，２−ジクロルエタン、クロ
ロホルム、ヘキサン、シクロヘキサン、トルエ
ン、アセトニトリル、酢酸メチルエステル、酢酸
ブチルエステル、酢酸アミルエステル、プロピオ
ン酸エチルエステル、メタノール、エタノール、
ブタノール類、クロルベンゼン類及びニトロトル
エン類が挙げられる。溶剤はできるだけ150℃以
下の沸点を有すべきである。 本発明方法の実施は自体公知の方法で行なう。
両反応成分の一方を反応媒体と一緒に適当な反応
容器中に入れ、第二成分を反応の進行中に配合す
るか、又は両成分を同時に反応媒体中に装入する
ことができる。アミンオキシドを水溶液として配
合するのが有利である。一方又は両方の反応成分
の配合前に反応容器の内容物をその都度所定の反
応温度にするのが好ましい。続いて、例えば撹拌
によつて反応混合物を良好に動揺して保持する。
反応は、反応成分の濃度に応じて0.5〜３時間後
に終了する。反応の終点は、ガスクロマトグラフ
イー或いは重量分析（未反応のベンジルハロゲニ
ドとピリジンとの反応）により試験することがで
きる。 反応媒体が水によつて著しく希釈されている場
合には、過剰の、即ち反応に必要でない水を反応
室から除去することが好ましい。この手段は、全
容量中の水分が25容量％より多い場合に、有利に
適用される。 水の除去は、例えば反応媒体として水と共沸混
合物を形成する溶剤、例えばトルエン、四塩化炭
素、クロロホルム又は１，２−ジクロルエタンを
使用することによつて行なうことができる。この
場合に、反応をこの共沸混合物の沸騰温度で実施
し、共沸混合物を留去し、更に場合により分離し
た溶剤を循環して再び反応混合物に供給すること
ができる。 しかし極めて希薄すぎるアミンオキシド水溶液
を本発明方法に使用する前に、水を減圧下に又は
適当な溶剤との共沸蒸留により反応に望ましい濃
度まで除去するか、又は適当な乾燥剤を適用する
ことにより濃縮することもできる。 反応混合物の後処理は、自体公知の方法で行な
う。反応の終了後に、得られた反応混合物に場合
により、沈殿したアンモニウム塩を溶解させ、水
相を有機相から分離しうる程多量の水を添加す
る。得られた有機層を希鉱酸で処理し、続いて場
合により希塩酸で中和し、次に水で洗浄する。ア
ルデヒドの単離は溶剤の留去することによつて行
なう。アルデヒドを精製するため、蒸留又は再結
晶を実施することができる。場合により、アルデ
ヒドの中間単離及び精製を重亜硫酸塩化合物を介
して行なうことができる。 更に、後処理の際に生ずるアンモニウムハロゲ
ニド水溶液から、この溶液を塩基と混合すること
により、自体公知の方法でアミンを回収すること
もできる。塩基として、相応するアルカリ及びア
ルカリ土類金属化合物は好適である。この方法で
遊離したアミンを単離後に再びアミンオキシドの
製造に供給することができる。 本発明において第三級アミンのアミンオキシド
としては、脂肪族、脂環式、芳香族又はヘテロ環
式の第三級アミンを使用することができる。２価
の第三級アミンのアミンオキシドも使用しうる。
しかしアミンオキシドの炭素原子の総数が３より
大きいのが有利である。それというのは他の場合
には別の付加的手段なしには収率が極めて少なく
なるからである。 場合により置換されていてよい脂肪族基を有す
る適当なアミンオキシドは、例えばトリエチルア
ミン−Ｎ−オキシド、トリプロピルアミン−Ｎ−
オキシド、トリブチルアミン−Ｎ−オキシド、イ
ソプロピルジエチルアミン−Ｎ−オキシド、トリ
−（β−エトキシエチル）−アミン−Ｎ−オキシド
及びβ−ジエチルアミン−プロピオニトリル−Ｎ
−オキシドである。脂環式基を有するアミンオキ
シドは、例えばジメチル−シクロヘキシルアミン
−Ｎ−オキシドである。好ましいアミンオキシド
はトリエチルアミン−Ｎ−オキシドである。 芳香族基を有する適当なアミンオキシドは、例
えばジメチルアニリン−Ｎ−オキシド、ベンジル
ジメチルアニリン−Ｎ−オキシド、ｐ−ニトロ−
フエニルジエチルアミン−Ｎ−オキシド及びｐ−
Ｎ，Ｎ−ジエチルアミノベンゾニトリル−Ｎ−オ
キシドである。 適当なヘテロ環式アミンオキシドは、例えばＮ
−アルキル−若しくはＮ−アリール−モルホリン
−Ｎ−オキシド、例えばＮ−ブチル−モルホリン
−Ｎ−オキシド、Ｎ−フエニル−モルホリン−Ｎ
−オキシド、Ｎ−アリール−若しくは−アルキル
−テトラ−ヒドロキノリン−Ｎ−オキシド、Ｎ−
アリール−若しくは−アルキル−ピロリジン−Ｎ
−オキシド及びその誘導体、例えばＮ−メチル−
ピロリジン−Ｎ−オキシド及びＮ−フエニルピロ
リジン−Ｎ−オキシドである。 適当な２価の第三級アミンオキシドは、Ｎ，
Ｎ，N′，N′−テトラエチル−エチレンジアミン
−Ｎ，N′−ジオキシド、Ｎ，N′−ジメチル−Ｎ，
N′−ジベンジル−ヘキサメチレンジアミン−Ｎ，
N′−ジオキシド及びトリエチレンジアミン−Ｎ，
N′−ジオキシドである。 出発化合物として使用しうる、ベンゼン環に１
個以上置換されているベンジルハロゲニドは下記
の一般式によつて特徴づけられる： この式においてＡはニトロ基及び／又はニトリル
基及び／又はアシルオキシ基及び／又はアシル基
（ｃ＝０〜２）を表わし、Ｙはハロゲン、特に塩
素及び／又は臭素及び／又はアルキル基（ｎ＝０
〜５）を表わし、Ｗは−CH₂−Ｘ（ａ＝０〜５、
特に０〜３）を表わし、Ｚは−OH及び／又はア
ルコキシ基及び／又はフエノキシ基（ｂ＝０〜
３）を表わし、ａ＋ｂ＋ｎ＋ｃは１〜５、特に１
〜３であり、Ｘは塩素、臭素又は沃素を表わす。
基Ａはｏ−位に存在するニトロ基であるのが有利
である。 詳述すれば、核置換ベンジルハロゲニドとして
は、ｏ−，ｍ−若しくはｐ−ニトロベンジルブロ
ミド、２，４−ジニトロベンジルブロミド、ｏ
−，ｍ−若しくはｐ−シアノベンジルブロミド、
ｏ−，ｍ−若しくはｐ−クロル若しくはブロムベ
ンジルブロミド、トリクロル−若しくはトリブロ
ムベンジルブロミド、テトラクロル−若しくはテ
トラブロムベンジルブロミド、ペンタブロム−若
しくはペンタクロルベンジルブロミド、ｏ−，ｍ
−若しくはｐ−フエノキシベンジルブロミド、ｏ
−，ｍ−若しくはｐ−メチルベンジルブロミド、
２，４−ジメチルベンジルブロミド、２，４，６
−トリメチルベンジルブロミド、ｏ−，ｍ−若し
くはｐ−ヒドロキシベンジルブロミド、ｏ−，ｍ
−若しくはｐ−メトキシベンジルブロミド、３，
４，５−トリメトキシベンジルブロミド、及び前
記化合物の相応する塩化物が挙げられる。 本発明方法により反応させうる置換ブロミド又
は塩化物又は沃化物は、更にｏ−位、ｍ−位又は
ｐ−位に更に−CH₂X−置換基を有するもの、例
えばｏ−，ｍ−若しくはｐ−キシリレンジブロミ
ド又は−クロリド、更にベンゼン核に−CH₂−Ｘ
−置換基の他に１個以上の置換基、例えばブロム
置換分若しくは塩素置換分を有する化合物、例え
ばテトラクロルキシリレンジブロミド又は−クロ
リド、テトラブロム−キシリレンジブロミド若し
くは−クロリド、相応するモノクロル−、ジクロ
ル−及びトリクロル−キシリレンジブロミド並び
に相応する−クロリドである。 更に、アルキル置換キシリレンジハロゲニド、
例えば炭素原子数１〜２個のアルキル基で２個置
換されているキシリレンジハロゲニド、例えばジ
メチル−若しくはジエチルキシリレンジハロゲニ
ド、ジアルコキシ置換キシリレンジハロゲニド、
例えばジメトキシ−キシリレンジハロゲニド、並
びに相応するヒドロキシ置換キシリレンジハロゲ
ニド、例えばモノ−及びジヒドロキシ−キシリレ
ンジハロゲニドを反応させることができる。 本発明方法の特に有利で、操作技術的に簡単な
実施法は、場合により相応するベンジルハロゲニ
ドの他になお未変化の出発物質又はベンザルハロ
ゲニドを含む置換トルエンの粗ハロゲン化混合物
をアミンオキシドと反応させ、アルデヒドを分離
した後、未変化の置換トルエンをハロゲン化工程
にもどすことにある。例えばトルエンのハロゲン
化及び次のアミンオキシドとの反応を同じ溶剤及
び反応容器中で一工程で実施することができる。 空気に過敏なアルデヒドを製造する場合には、
反応の終り頃に反応混合物に自体公知の酸化防止
剤を添加するのが有利である。空気に過敏なアル
デヒドは、例えば陽性化基、例えば１個以上のメ
チル基を含むアルデヒドである。アルデヒドの自
動酸化を防止するため、反応混合物に対して0.01
〜3.0重量％の量で充分である。酸化防止剤とし
ては、原則として公知の酸化防止剤、例えば立体
障害フエノールが適当である。例えば、２，６−
ジ−ｔ−ブチルフエノールが挙げられる。 本発明により製造しうる化合物は、医薬、除草
剤、防炎剤、染料及び螢光増白剤を製造するため
有用な中間生成物である。特に本発明により得ら
れるｏ−ニトロベンズアルデヒドは、従来から重
要な中間生成物であり、その工業的製造は従来公
知の方法では収率が低いため従来満足ではなかつ
た。 次に、実施例に基づいて本発明を詳述するが、
本発明はこれに限定されるものではない。 例 １ 還流冷却器、温度計及び撹拌機を付けた三頚フ
ラスコ中に含水トリエチルアミン−Ｎ−オキシド
180ｇ（75％∧＝1.15モル）及び四塩化炭素1000ml
を入れ、５分経過中にｏ−ニトロベンジルブロミ
ド216ｇ（1.0モル）を良く撹拌しながら装入し
た。 混合物を２1/4時間還流下に加熱し、冷却後水
100ml添加した。水相を分離した後、四塩化炭素
溶液を2N HCl100mlで、次に水100mlで３回洗浄
し、四塩化炭素を留去し、ガスクロマトグラフイ
ー試験により既に97％まで所望の生成物から成る
残渣を真空蒸留した。 0.4mmで84〜86℃で128.2ｇのｏ−ニトロベンズ
アルデヒド（∧＝理論量の85％）が留出する（融点
40〜41℃）。 例 2a〜2d 四塩化炭素の代りに第１表に挙げた溶剤を利用
した以外は、例１と同様に操作した。

【表】 例 ３ ｏ−ニトロベンジルブロミド311ｇ（1.44モ
ル）、ｏ−ニトロベンザルブロミド21ｇ（0.007モ
ル）、ｏ−ニトロトルエン332ｇ（2.42モル）及び
四塩化炭素1975ｇから成る臭素化混合物2639ｇ
を、撹拌機、温度計、滴下ロート、還流冷却器及
び水分離器を付け四頚フラスコ中で還流下に加熱
した。54％のトリエチルアミル−Ｎ−オキシド水
溶液359.7ｇを滴下し、その際共沸蒸留により水
150mlを除去した。引続き更に１1/2時間還流器に
加熱した。 沈殿したトリエチルアミン臭化水素酸塩をちよ
うど必要な量の水により再び溶解させ、冷却後水
相を分離した。有機相を希塩酸及び水で洗浄した
後、四塩化炭素を留去し、残分を真空中で分留し
た。沸点84〜85℃／0.4mmＨｇでｏ−ニトロベン
ズアルデヒド174.4ｇ（∧＝使用したｏ−ニトロベ
ンジルブロミドに対して理論量の80.2％）が留去
する。 初留として留出するｏ−ニトロトルエンは315
ｇであり、臭素化混合物中に含まれる量の95％に
相当する。 分離した水相を過剰の希苛性ソーダ中に滴下
し、遊離したトリエチルアミンを留去した。乾燥
し、精留した後117.3ｇ（∧＝理論量の80％）が得
られた。 ｏ−ニトロトルエン及びトリエチルアミンを臭
素化又はアミンオキシド製造に供給することがで
きる。 例 ４ 還流冷却器、温度計、滴下ロート及び撹拌機を
付けた四頚フラスコ中で、ｐ−ニトロベンジルブ
ロミド108ｇ（0.5モル）及び四塩化炭素500mlを
撹拌下に加熱沸謄させ、30分以内に含水トリエチ
ルアミン−Ｎ−オキシド90.3ｇ（75％，∧＝0.58モ
ル）を滴加した。添加後、還流を更に２時間保持
した。 水100mlを添加した後、生じた沈殿を吸引濾過
し、水50mlで２回洗浄した。２相から成る濾液か
ら有機相を分離し、これを2N HCl50mlで、次に
水50mlで３回洗浄した。硫酸ナトリウム上で乾燥
した後、四塩化炭素を蒸発させ、蒸発残分を濾滓
と合した。 ｐ−ニトロベンズアルデヒドの総収量は60.6ｇ
（理論量の80.2％の収率に相当する）であつた
（融点103〜104℃） 例 ５ 溶剤として四塩化炭素の代わりに酢酸エステル
400mlを利用した以外は、例４と同様に操作した。 ｐ−ニトロベンズアルデヒドの収率は理論量の
71.0％であつた（融点102〜104℃）。 例 ６ 撹拌機、還流冷却器及び温度計を付けた三頚フ
ラスコ中で２，４，６−トリブロムベンジルブロ
ミド20.4ｇ（∧＝0.05モル）、１，２−ジクロルエ
タン50ml及び含水トリエチルアミン−Ｎ−オキシ
ド9.4ｇ（75％，∧＝0.06モル）を３時間加熱沸騰
させた。 水30mlの添加した後、有機相を分離し、水30ml
で洗浄した。１，２−ジクロルエタンを蒸発し、
残渣をイソプロパノール55mlから再結晶した後、
融点97〜98℃の２，４，６−トリブロムベンズア
ルデヒド14.1ｇ（理論量の85.0％）が得られた。 元素分析 Ｃ Ｈ Br 計算値 24.89 0.87 69.94 実測値 25.01 0.78 69.70 例 ７ 撹拌機、滴下ロート、温度計及び還流冷却器を
付けた四頚フラスコ中で、テトラブロムキシリレ
ンジブロミド58.0ｇ（0.1モル）をトルエン500ml
に溶かし、80〜100℃で含水トリエチルアミン−
Ｎ−オキシド38.2ｇ（76.7％，∧＝0.25モル）を20
分間に添加し、反応混合物を更に３時間前記温度
に保持した。 水100mlを添加した後、冷却し、沈殿した生成
物を吸引濾過した。２相から成る濾液から有機相
を分離し、100mlに濃縮した。冷却した際に沈殿
した生成物を吸引濾過した。合し、乾燥した濾過
残渣は、理論量の71.0％のテトラブロムテレフタ
ルジアルデヒド〔226〜232℃（アセトンから）〕
を生じた。 元素分析 Ｃ Ｈ Br 計算値 21.33 0.44 71.11 実測値 21.65 0.47 70.90 例 8a〜8n 例１と相応して、四塩化炭素１中の第２表に
挙げた、ベンゼン環において置換されたベンジル
ハロゲニド1.0モルをその都度75％トリエチルア
ミン−Ｎ−オキシド水溶液180ｇ（1.15モル）と
反応させて相応する置換ベンズアルデヒドを得
た。

【表】 ＊ 溶剤 トルエン
例 ９ 例１により、ｏ−ニトロベンジルブロミド0.2
モルを第３表に挙げたアミンオキシドと反応させ
た。

【表】 比較例 トリメチルアミン−Ｎ−オキシド２水和物40ｇ
を蒸留装置中でジメチルホルムアミド250mlに溶
かし、留出する留液が130℃の沸騰温度に達する
まで加熱した。 残留する溶剤を水流ポンプを付けて留去し、そ
の際加熱浴を125℃まで加熱した。 トリメチルアミン−Ｎ−オキシドの収量は24.5
ｇ（∧＝理論量の90.7％）であつた。 こうして得た無水のトリメチルアミンオキシド
15ｇ（0.2モル）をクロロホルム55mlに溶かし、
氷冷下に10分以内にｏ−ニトロベンジルブロミド
21.6ｇ（0.1モル）を装入した。引続き更に30分、
還流器を付けて加熱した。冷却した反応溶液を
2N HCl55mlで処理し、続いて希炭酸水素ナトリ
ウム溶液で振出した。硫酸ナトリウム上で乾燥し
た後、クロロホルムを減圧下に蒸発させ、残留す
る残渣を真空中で蒸留した。 沸点84〜86℃／0.4mmＨｇでｏ−ニトロベンズ
アルデヒド6.5ｇ（∧＝理論量の43％）が留出した。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 相応するベンジルハロゲニドを酸化すること
   により核置換ベンズアルデヒドを製造するため、
   酸化を水の存在で第三級アミンのアミンオキシド
   を用いて20〜140℃の温度で実施することを特徴
   とする核置換ベンズアルデヒドの製法。 ２ アミンオキシド水溶液を用いて酸化を実施す
   る特許請求の範囲第１項記載の製法。 ３ 反応混合物の全容量に対して0.1〜50容量％
   の水の存在で酸化を実施する特許請求の範囲第１
   項又は第２項記載の製法。 ４ ベンジルハロゲニド１当量に対して１〜1.5
   当量のアミンオキシドを使用する特許請求の範囲
   第１項乃至第３項の１に記載の製法。 ５ 総炭素原子数が３より大きい、第三級アミン
   のアミンオキシドを使用する特許請求の範囲第１
   項乃至第４項の１に記載の製法。 ６ 反応を有機溶剤の存在で実施する特許請求の
   範囲第１項乃至第５項の１に記載の製法。 ７ 有機溶剤としてハロゲン化芳香族又は脂肪族
   炭化水素を使用する特許請求の範囲第６項記載の
   製法。 ８ 有機溶剤としてニトロ化芳香族又は脂肪族炭
   化水素を使用する特許請求の範囲第６項又は第７
   項記載の製法。 ９ 空気に過敏なアルデヒドを製造する際に反応
   混合物に反応の終了時頃に付加的に自体公知の酸
   化防止剤を添加する特許請求の範囲第１項乃至第
   ５項の１に記載の製法。