(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
カルボキシル基を有する化合物とチオ酢酸とを反応させて、該カルボキシル基をチオカルボキシル基に変換する方法。
【請求項２】
前記反応が、酸触媒の存在下に行われることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
カルボキシル基を有する化合物とチオ酢酸とを反応させることを特徴とするチオカルボン酸化合物の製造方法。
【請求項４】
前記カルボキシル基を有する化合物が、下記一般式（１）：
【化１】
0005553559.tif 000011
[式中、Ｒは置換基を有していてもよい直鎖、分岐鎖又は環状の脂肪族炭化水素基、置換基を有していてもよい芳香族炭化水素基、置換基を有していてもよい直鎖、分岐鎖又は環状のヘテロ原子含有脂肪族炭化水素基、置換基を有していてもよいヘテロ原子含有芳香族炭化水素基、又はポリマー残基を示し、ｎは１以上の整数を示す]で表される化合物あり、
前記チオカルボン酸化合物が、下記一般式（２）：
【化２】
0005553559.tif 000012
[式中、ａは０〜ｎ−ｂ、ｂは１〜ｎ、ａ＋ｂは前記一般式（１）のｎと同じ値であり、Ｒは前記一般式（１）と同じである。]で表される化合物
である請求項３に記載の製造方法。
【請求項５】
前記一般式（１）において、ｎは１又は２であり、
前記一般式（２）において、ａは０又は１、ｂは１又は２、ａ＋ｂはｎである請求項４に記載の製造方法。
【請求項６】
前記反応が、酸触媒の存在下に行われる請求項３〜５のいずれかに記載の製造方法。
【請求項７】
前記酸触媒が、ブレンステッド酸及びルイス酸からなる群から選ばれる少なくとも１種である請求項６に記載の製造方法。
【請求項８】
前記酸触媒が、スルホ基又はカルボキシル基を有する酸性イオン交換樹脂である請求項６に記載の製造方法。
【請求項９】
チオ酢酸を反応溶媒として用いる請求項３〜８のいずれかに記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、医薬、農薬、香料、化粧品、機能性ポリマー、電子材料、光材料等の各種分野において、製品、合成中間体、原料等の出発原料として有用なチオカルボン酸類を簡便に製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、チオカルボン酸類は、下式のように、アンチモン触媒 (例えば、Ph3SbO)の存在下、目的とするチオカルボン酸類に対応するカルボン酸と硫化リンとの反応で製造する方法が知られている。しかしながら、この方法は、触媒として使用するアンチモンの毒性が高く、さらに、硫化リンは可燃性で取扱いが困難なため、工業的な製造方法ではなかった(非特許文献1参照)。
【０００３】
【化１】
0005553559.tif 000002
【０００４】
また、下式のように、硫化剤として、安価な硫化水素を用いる反応も知られている(非特許文献2)。しかしながら、この方法は平衡反応であるため、毒性が強く、悪臭のある硫化水素を過剰量必要とする。さらに、高温、高圧という厳しい反応条件で行わなければならないという欠点があった。
【０００５】
【化２】
0005553559.tif 000003
【０００６】
また、下式のように、対応するカルボン酸を酸ハロゲン化物に変換した後、硫化水素の金属塩 (ナトリウム塩又はカリウム塩) と反応させる方法も知られている。しかしながら、この方法は、生成する酸が硫化水素の金属塩と反応して硫化水素が発生し、その排ガス対策が必要である。また、反応率を上げるためには、硫化水素の金属塩を2当量以上用いるため、余剰の硫化水素の金属塩を含む廃水処理も必要であった。さらに、硫化水素の金属塩が一般に含水塩であり、硫化水素の金属塩を溶解し反応を円滑に進行させるために、溶媒として水又は含水エタノールを用いる。すると、反応において加水分解、加溶媒分解を併発し、チオカルボン酸の収率は必ずしも高くなかった(非特許文献3、非特許文献4)。
【０００７】
【化３】
0005553559.tif 000004
【０００８】
さらに、下式のように、対応する酸ハロゲン化物に、硫化剤として、N,N-ジメチルホルムチオアミドやチオアセトアミドを用いる方法も報告されている（非特許文献5)。しかしながら、この方法は、原料のチオアミドが高価であり、チオカルボン酸類を安価に製造できない方法であった。
【０００９】
【化４】
0005553559.tif 000005
【００１０】
下式のように、クロロ炭酸エステルと対応するカルボン酸との反応により、混合酸無水物に変換後、硫化水素と反応させることでチオカルボン酸類を合成する方法も知られている（非特許文献6)。しかしながら、この方法は、小規模な実験室で実施されることが多く、工業的に見ると、製造法がより煩雑となり、コストアップの要因があることから工業的には実施されていない。
【００１１】
【化５】
0005553559.tif 000006
【００１２】
以上のように、従来、チオカルボン酸を得るためには、硫化リン、酸ハロゲン化物、酸無水物、硫化水素といった取り扱いに注意を要する原料を使用する必要があり、また、多岐にわたるチオカルボン酸類を工業的に容易に製造し得る方法は知られていない。このような状況において、多岐にわたるチオカルボン酸類を簡便に製造する方法の開発が求められていた。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１３】
【非特許文献１】Chem. Ber, 123, 2081-2082 (1990).
【非特許文献２】J. Org. Chem., 25, 180-182 (1960).
【非特許文献３】Org. Synth., 4, 924 (1963).
【非特許文献４】Synthesis., 998-1004 (2005).
【非特許文献５】Phosphorus, Sulfur, and Silicon., 178, 1661-1665 (2003).
【非特許文献６】Chem. Pharm. Bull., 34, 999-1014 (1986).
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明は、チオカルボン酸類の簡便な製造方法を提供することを主な課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記のような従来技術の問題を解決すべく鋭意検討した結果、取り扱いが容易であるチオ酢酸とカルボキシル基を有する化合物とを反応させると、驚くべきことに、カルボキシル基がチオカルボキシル基に容易に変換されることを見出した。本発明は、この様な知見に基づき、さらに検討を重ねて完成されたものである。本発明は、下記項１〜９に示す方法を提供する。
【００１６】
項１．  カルボキシル基を有する化合物とチオ酢酸とを反応させて、該カルボキシル基をチオカルボキシル基に変換する方法。
項２．  前記反応が、酸触媒の存在下に行われることを特徴とする、項１に記載の方法。
項３．  カルボキシル基を有する化合物とチオ酢酸とを反応させることを特徴とするチオカルボン酸化合物の製造方法。
項４．  前記カルボキシル基を有する化合物が、下記一般式（１）：
【００１７】
【化６】
0005553559.tif 000007
【００１８】
[式中、Ｒは置換基を有していてもよい直鎖、分岐鎖又は環状の脂肪族炭化水素基、置換基を有していてもよい芳香族炭化水素基、置換基を有していてもよい直鎖、分岐鎖又は環状のヘテロ原子含有脂肪族炭化水素基、置換基を有していてもよいヘテロ原子含有芳香族炭化水素基、又はポリマー残基を示し、ｎは１以上の整数を示す]で表される化合物あり、
前記チオカルボン酸化合物が、下記一般式（２）：
【００１９】
【化７】
0005553559.tif 000008
【００２０】
[式中、ａは０〜ｎ−ｂ、ｂは１〜ｎ、ａ＋ｂは前記一般式（１）のｎと同じ値であり、Ｒは前記一般式（１）と同じである。]で表される化合物
である項３に記載の製造方法。
項５．  前記一般式（１）において、ｎは１又は２であり、
前記一般式（２）において、ａは０又は１、ｂは１又は２、ａ＋ｂはｎである項４に記載の製造方法。
項６．  前記反応が、酸触媒の存在下に行われる請求項３〜５のいずれかに記載の製造方法。
項７．  前記酸触媒が、ブレンステッド酸及びルイス酸からなる群から選ばれる少なくとも１種である項６に記載の製造方法。
項８．  前記酸触媒が、スルホ基又はカルボキシル基を有する酸性イオン交換樹脂である項６に記載の製造方法。
項９．  チオ酢酸を反応溶媒として用いる項３〜８のいずれかに記載の製造方法。
【００２１】
以下、本発明を具体的に説明する。
【００２２】
本発明の方法は、カルボキシル基を有する化合物とチオ酢酸とを反応させて、該カルボキシル基をチオカルボキシル基に変換することを特徴とする。前記の通り、従来、チオカルボン酸化合物を製造するためには、硫化リン、酸ハロゲン化物、酸無水物、硫化水素といった取り扱いに注意を要する原料を使用する必要があったが、本発明によれば、チオ酢酸を用いることにより、分子中のカルボキシル基をチオカルボキシル基に容易に変換することが可能となる。
【００２３】
本発明において、チオ酢酸と反応させるカルボキシル基を有する化合物は、分子中にカルボキシル基を有していれば、特に限定されず、種々の化合物を反応に供することができる。
【００２４】
カルボキシル基を有する化合物としては、下記一般式（１）：
【００２５】
【化８】
0005553559.tif 000009
【００２６】
で表される化合物を例示することができる。
【００２７】
一般式（１）において、Ｒは、置換基を有していてもよい直鎖、分岐鎖又は環状の脂肪族炭化水素基、置換基を有していてもよい芳香族炭化水素基、置換基を有していてもよい直鎖、分岐鎖又は環状のヘテロ原子含有脂肪族炭化水素基、置換基を有していてもよいヘテロ原子含有芳香族炭化水素基、又はポリマー残基を示す。ｎは１以上の整数を示す。 
【００２８】
一般式（１）のＲにおいて、置換基を有していてもよい直鎖、分岐鎖又は環状の脂肪族炭化水素基の「直鎖、分岐鎖又は環状の脂肪族炭化水素基」は、チオ酢酸との反応に悪影響を与えなければ特に限定されない。例えば、直鎖、分岐鎖又は環状の脂肪族炭化水素基としては、アルキル基、シクロアルキル基、アルキレン基、シクロアルキレン基が挙げられる。
【００２９】
好ましい脂肪族炭化水素基としては、炭素数１〜２０のアルキル基、炭素数１〜２０のシクロアルキル基、炭素数１〜２０のアルキレン基、炭素数１〜２０のシクロアルキレン基が挙げられ、より好ましくは炭素数１〜１０のアルキル基、炭素数１〜１０のシクロアルキル基、炭素数１〜１０のアルキレン基、炭素数１〜１０のシクロアルキレン基が挙げられる。
【００３０】
また、置換基を有していてもよい直鎖、分岐鎖又は環状の脂肪族炭化水素基の「置換基」としては、本発明の反応に悪影響を及ぼさないものであれば、特に限定されない。例えば、炭素数１〜２０のアルキル基、炭素数１〜２０のアルコキシ基、ハロゲン原子、ヒドロキシル基、ニトロ基、アミノ基（例えば、式：−ＮＨ２、−ＮＨＲ’、−ＮＲ’Ｒ’’で表される基であり、式中、Ｒ’、Ｒ’’はそれぞれアルキル基である。）、スルフィド基、スルホ基等が挙げられる。
【００３１】
「置換基を有していてもよい直鎖、分岐鎖又は環状の脂肪族炭化水素基」としては、直鎖、分岐鎖又は環状の炭素数１〜１０のアルキル基が特に好ましい。
【００３２】
一般式（１）のＲにおいて、置換基を有していてもよい芳香族炭化水素基（アリール基）の「芳香族炭化水素基」としては、例えば、炭素数６〜２０の芳香族炭化水素基、好ましくは炭素数６〜１２の芳香族炭化水素基が挙げられる。
【００３３】
また、置換基を有していてもよい芳香族炭化水素基の「置換基」としては、本発明の反応に悪影響を及ぼさないものであれば、特に限定されない。例えば、炭素数１〜２０のアルキル基、炭素数１〜２０のアルコキシ基、ハロゲン原子、ヒドロキシル基、ニトロ基、アミノ基（例えば、式：−ＮＨ２、−ＮＨＲ’、−ＮＲ’Ｒ’’で表される基であり、式中、Ｒ’、Ｒ’’はそれぞれアルキル基である。）、スルフィド基、スルホ基等が挙げられる。
【００３４】
「置換基を有していてもよい芳香族炭化水素基」としては、炭素数１〜３のアルキル基を有するフェニル基又はフェニル基が特に好ましい。
【００３５】
一般式（１）のＲにおいて、置換基を有していてもよい直鎖、分岐鎖又は環状のヘテロ原子含有脂肪族炭化水素基の「直鎖、分岐鎖又は環状のヘテロ原子含有脂肪族炭化水素基」は、チオ酢酸との反応に悪影響を与えなければ特に限定されない。例えば、直鎖、分岐鎖又は環状のヘテロ原子含有脂肪族炭化水素基としては、ヘテロ原子含有アルキル基、ヘテロ原子含有シクロアルキル基が挙げられる。
【００３６】
好ましいテロ原子含有脂肪族炭化水素基としては、炭素数１〜２０のヘテロ原子含有アルキル基、炭素数１〜２０のヘテロ原子含有シクロアルキル基、炭素数１〜２０のヘテロ原子含有アルキレン基、炭素数１〜２０のヘテロ原子含有シクロアルキレン基が挙げられ、より好ましくは炭素数１〜１０のヘテロ原子含有アルキル基、炭素数１〜１０のヘテロ原子含有シクロアルキル基、炭素数１〜１０のヘテロ原子含有アルキレン基、炭素数１〜１０のヘテロ原子含有シクロアルキレン基が挙げられる。
【００３７】
ヘテロ原子は、本発明の反応に悪影響を及ぼさないものであれば特に限定されず、例えば、酸素原子、窒素原子、硫黄原子等が挙げられる。
【００３８】
置換基を有していてもよい直鎖、分岐鎖又は環状のヘテロ原子含有脂肪族炭化水素基の「置換基」としては、本発明の反応に悪影響を及ぼさないものであれば、特に限定されない。例えば、炭素数１〜２０のアルキル基、炭素数１〜２０のアルコキシ基、ハロゲン原子、ヒドロキシル基、ニトロ基、アミノ基（例えば、式：−ＮＨ２、−ＮＨＲ’、−ＮＲ’Ｒ’’で表される基であり、式中、Ｒ’、Ｒ’’はそれぞれアルキル基である。）、スルフィド基、スルホ基等が挙げられる。
【００３９】
「置換基を有していてもよい直鎖、分岐鎖又は環状のヘテロ原子含有脂肪族炭化水素基」としては、直鎖又は分岐鎖の炭素数１〜１０のヘテロ原子含有アルキル基、環状の炭素数１〜１０のヘテロ原子含有アルキル基が特に好ましい。
【００４０】
一般式（１）のＲにおいて、置換基を有していてもよいヘテロ原子含有芳香族炭化水素基（ヘテロ原子含有アリール基）の「ヘテロ原子含有芳香族炭化水素基」としては、例えば、炭素数５〜２０のヘテロ原子含有芳香族炭化水素基、好ましくは炭素数５〜１２のヘテロ原子含有芳香族炭化水素基が挙げられる。ヘテロ原子は、本発明の反応に悪影響を及ぼさないものであれば特に限定されず、例えば、酸素原子、窒素原子、硫黄原子等が挙げられる。
【００４１】
また、置換基を有していてもよいヘテロ原子含有芳香族炭化水素基の「置換基」としては、本発明の反応に悪影響を及ぼさないものであれば、特に限定されない。例えば、炭素数１〜４のアルキル基、炭素数１〜４のアルコキシ基、ハロゲン原子、ヒドロキシル基、ニトロ基、アミノ基（例えば、式：−ＮＨ２、−ＮＨＲ’、−ＮＲ’Ｒ’’で表される基であり、式中、Ｒ’、Ｒ’’はそれぞれアルキル基である。）、スルフィド基、スルホ基等が挙げられる。
【００４２】
「置換基を有していてもよいヘテロ原子含有芳香族炭化水素基」としては、例えば、ピリジル基、フリル基、チエニル基、インドリル基、キノリル基、イソキノリル基、ベンゾフラニル基、ベンゾチエニル基、イミダゾリル基、ベンズイミダゾリル基、チアゾリル基、オキサゾリル基、ピラゾリル基、ピリミジル基、ピリミジニル基、ジオキサニル基、チアゾリジニル基、イミダゾリジニル基、２−オキソテトラヒドロフラン−３−イル基、ベンゾチアゾリル基、キナゾリン基、ヘキサヒドロ−２−アゼピノン−３−イル基、モルホリノ基、チアモルホリノ基、ピロリジノ基、ピペリジノ基、ピペラジノ基、ペルヒドロ等が挙げられる。
【００４３】
一般式（１）のＲにおいて、ポリマー残基とは、ポリマーからｎ個のカルボキシル基を除いた基である。ポリマー残基としては、例えば、ポリエチレン残基、ポリプロピレン残基、ポリスチレン残基、ポリビニルアルコール残基、ポリアクリル残基、ポリメタクリル残基、ポリエチレンテレフタレート残基及びこれらのコポリマー残基が挙げられる。一般式（１）においてＲがポリマー残基、すなわち一般式（１）で表される化合物が、カルボキシル基を有するポリマーである場合、該ポリマーの分子量に特に制限はなく幅広い範囲のポリマーが使用できる。
【００４４】
一般式（１）において、ｎは１以上の整数である。Ｒがポリマー残基以外の場合、ｎは好ましくは１〜４の整数、さらに好ましくは1又は２、特に好ましくは１である。Ｒがポリマー残基の場合、ｎは１以上の整数であれば、ｎの上限に特に制限はない。
【００４５】
本発明において、チオ酢酸の使用量は、原料化合物であるカルボキシル基を有する化合物中に含まれるカルボキシル基１molに対して、通常１〜１０mol程度、好ましくは１〜３mol程度とすればよい。
【００４６】
本発明においては、カルボキシル基とチオ酢酸との反応を酸触媒の存在下に行ってもよい。酸触媒の存在下で行うことにより、カルボキシル基とチオ酢酸との反応を促進することができる。
【００４７】
酸触媒としては、酸触媒として一般に使用される酸性物質が使用でき、例えば、種々のブレンステッド酸、ルイス酸、固体酸等が使用できる。
【００４８】
酸触媒の具体例としては、塩酸、リン酸、ホウ酸等の無機酸；トリフルオロ酢酸、パラトルエンスルホン酸、カンファースルホン酸、メタンスルホン酸、トリフルオロメタンスルホン酸等の有機酸；塩化アルミニウム、四塩化チタン、三フッ化ホウ素、トリフルオロメタンスルホン酸スカンジウム（III）塩、トリフルオロメタンスルホン酸ハフニウム（IV）塩、トリフルオロメタンスルホン酸ビスマス（III）塩等のルイス酸；β型ゼオライト (Ｈ−βゼオライト等)、Ｙ型ゼオライト（Ｈ−ＵＳＹゼオライト等）、モルデナイト、チタノシリケート及びＭＣＭ−２２等のゼオライト類並びにこれらの修飾物；酸化アルミニウム、酸化亜鉛等の酸化物類；ＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２−ＴｉＯ２等の複合酸化物；カオリン、ベントナイト、活性白土等の粘土鉱物類；アンバーリスト(Ａｍｂｅｒｌｙｓｔ（登録商標）、ローム＆ハース社製；スチレンとジビニルベンゼン共重合体にスルホ基を導入したもの)、ダウエックス（ＤＯＷＥＸ（登録商標）、ザ・ダウ・ケミカルカンパニー社製：スチレンとジビニルベンゼン共重合体にスルホ基を導入したもの)、ナフィオン（Ｎａｆｉｏｎ（登録商標）、デュポン社製：パーフルオロスルホン酸とテトラフルオロエチレンの共重合体である強酸性イオン交換樹脂）、ムロマック（Ｍｕｒｏｍａｃ（登録商標）、ムロマチテクノス社製：カルボキシル基を持つアクリル系の弱酸性イオン交換樹脂）等のイオン交換樹脂類及びそれらをシリカゲル等に担持させた成形体；リン酸カルシウム等のリン酸塩類；硫酸化ジルコニア、硫酸銅等の硫酸塩類；ヘテロポリ酸類等の固体でありながらブレンステッド酸又はルイス酸の特性を示す固体酸等が挙げられる。
【００４９】
これらの酸触媒の中でも、特にナフィオンＳＡＣ−１３、ナフィオンＮＲ５０、ダウエックス５０ＷＸ８、アンバーリスト１５、ムロマックＣ６０１、トリフルオロ酢酸、リン酸、トリフルオロメタンスルホン酸スカンジウム（III）塩、トリフルオロメタンスルホン酸ハフニウム（IV）塩が好ましい。酸触媒は、１種単独で使用してもよいし、２種以上を混合して使用してもよい。
【００５０】
酸触媒を使用する場合、その使用量は、カルボキシル基を有する化合物の種類、反応温度、反応時間等を考慮して定めることができる。酸触媒の使用量は、反応に供するカルボキシル基を有する化合物中に含まれるカルボキシル基１molに対して、通常０〜０．１mol程度、好ましくは０〜０．０５mol程度とすればよい。なお、Nafion（登録商標）等の酸性イオン交換樹脂を使用する場合、その使用量は、イオン交換樹脂中に含まれるイオン交換基（スルホ基等）の数が、反応に供するカルボキシル基を有する化合物中に含まれるカルボキシル基１molに対して上記範囲内になる程度の量を使用すればよい。この使用量は、イオン交換樹脂のイオン交換容量から算出することができる。
【００５１】
本発明においては、溶媒を使用してもよい。溶媒を使用する場合、例えば、ベンゼン、トルエン、ヘキサン等の炭化水素系溶媒；ジクロロベンゼン、ジクロロエタン等のハロゲン化炭化水素等が使用できる。これらの溶媒は、１種単独で使用してもよいし、２種以上を混合して使用してもよい。
【００５２】
溶媒を使用する場合、溶媒の使用量に特に制限はないが、反応に供する各成分の混合が十分に行われ、かつ、原料化合物であるカルボキシル基を有する化合物や生成したチオカルボン酸化合物が析出して不均一にならない程度の量が好ましい。経済性の面からは、溶媒を除く各成分の合計重量の10倍以下程度が好ましい。
【００５３】
また、溶媒として、チオ酢酸を使用することもできる。溶媒としてチオ酢酸を使用すれば、反応の後処理において、溶媒との分離が必要なく、リサイクルが容易になる。また、希釈率も少なくなり、生産性が向上する。
【００５４】
また、本発明は、空気下で反応を行ってもよいが、好ましくは、窒素、アルゴン等の不活性ガスの存在下に反応を行ったほうがよい。
【００５５】
反応温度は、特に限定されないが、通常、常圧下で、−１０℃から使用する溶媒の沸点温度以下の範囲内とすればよく、好ましくは２０〜１２０℃程度、さらに好ましくは６０〜１００℃程度付近とすればよい。また、反応時間は、原料化合物の種類及びその使用量、反応温度等の反応条件によって異なるが、通常１分〜７２時間程度、好ましくは１〜２４時間程度である。
【００５６】
反応に供する各成分の混合の方法としては、例えば、攪拌、振とう、向流接触等が用いられる。固体酸触媒を充填したカラムを使用することもできる。
【００５７】
かくして得られるチオカルボン酸化合物は、通常の単離、精製手段、例えば、カラムクロマトグラフィー、蒸留、再結晶等により反応混合物から容易に単離し、精製することができる。
【００５８】
以上のように、カルボキシル基を有する化合物とチオ酢酸とを反応させて、チオカルボン酸化合物を製造することができる。
【００５９】
本発明においては、原料化合物である前記カルボキシル基を有する化合物中にカルボキシル基が２個以上存在する場合、カルボキシル基を有する化合物の少なくとも１つのカルボキシル基がチオカルボキシル基に変換される。
【００６０】
例えば、前記一般式（１）で表される化合物をチオカルボン酸と反応させて得られるチオカルボン酸化合物は、下記一般式（２）：
【００６１】
【化９】
0005553559.tif 000010
【００６２】
で表すことができる。
【００６３】
一般式（２）において、ａは０〜ｎ−ｂであり、ｂは１〜ｎである。すなわち、本発明によって、分子中のカルボキシル基がチオカルボキシル基に変換された数がｂであり、反応せずにカルボキシル基のまま残った数がａである。ａ＋ｂは前記一般式（１）のｎと同じ値であり、原料化合物であるカルボキシル基を有する化合物中に含まれるカルボキシル基の数に対応する。また、Ｒは前記一般式（１）で表される化合物のＲと同じである。一般式（２）で表される化合物は、一般式（１）で表される化合物において、カルボキシル基の一部又は全部がチオカルボキシル基に変換された化合物に対応する。
【発明の効果】
【００６４】
本発明によれば、カルボキシル基を有する化合物とチオ酢酸とを反応させることにより、容易にカルボキシル基をチオカルボキシル基に変換することができる。本発明において、硫化剤として使用されるチオ酢酸は、取り扱いが容易である。よって、本発明は、カルボキシル基を有する化合物からチオカルボン酸化合物を製造する方法として極めて有効である。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】図１は、実施例４の実験操作の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００６６】
以下の実施例を示し、本発明を具体的に説明する。但し、本発明はこれらに限定されない。
【００６７】
実施例１（酸触媒によるチオオクタン酸の製造）
三方コックを取り付けた25 mlスリ付き試験管(内径 16mmφ)に磁気撹拌子(10 mm、4 mmφ)、Nafion（登録商標） SAC-13 (143 mg, H+ : 157 μmol  イオン交換容量から算出)、n-オクタン酸(723 mg, 5.01 mmol)、チオ酢酸(1.14 g, 15.0 mmol)を加え、アルゴン中、60 ℃で2時間攪拌した。この反応溶液を、シリカゲルカラムクロマトグラフィーを用いてチオオクタン酸を主生成物とする混合物510 mgを分取した。得られた混合物を蒸留し、チオオクタン酸(338 mg)を淡黄色液体として得た（単離収率 42 %）。得られたチオオクタン酸の各物性値は以下の通りである。
沸点（b.p.） 110-120℃/90 Pa
1H-NMR (400MHz, CDCl3) d = 0.88 (3H, t, J = 6.8 Hz), 1.25-1.35 (8H, m), 1.65 (2H,quin, J= 7.2Hz), 2.60 (2H, t, 7.2 Hz), 4.52 (1H, s).
13C-NMR(100 MHz, CDCl3) d = 14.0, 22.6, 25.5, 28.8, 28.9, 31.6, 45.8,197.6.
IR (neat) 1710 (νCO), 2563 (νSH) cm-1。
【００６８】
実施例２（酸触媒によるチオオクタン酸の製造）
三方コックを取り付けた25mlスリ付き試験管(内径 16mmφ)に磁気撹拌子(10 mm、4 mmφ)、Nafion（登録商標）SAC-13(143mg, H+ :157 μmol)、n-オクタン酸(723 mg, 5.01 mmol)、チオ酢酸(1.14 g, 15.0 mmol)、トルエン1mlを加え、アルゴン中、80 ℃で2時間攪拌した。得られた反応液について、ガスクロマトグラフィーにて収率を求めると、チオオクタン酸が95％で得られていることが確認された。
【００６９】
実施例３（触媒の繰り返し使用によるチオオクタン酸の製造）
三方コックを取り付けた25mlスリ付き試験管(内径 16mmφ)に磁気撹拌子(10 mm、4 mmφ)、Nafion（登録商標） NR50(40.4 mg, H+ :32.4 μmol)、オクタン酸(157.2 mg, 1.09 mmol)、チオ酢酸(312.0 mg, 4.1 mmol)、トルエン230 mgを加え、アルゴン中、80℃で2時間攪拌した。得られた反応溶液のGLC分析により、オクタン酸の転化率は57%であることが確認された。
【００７０】
さらに、この反応溶液からNafion NR-50を取り除いたのち、低沸点化合物を全て減圧留去した。その後、一旦取り除いた触媒を試験管内に戻し、新たにチオ酢酸(246.8 mg, 3.23 mmol)及びトルエン(230 mg)を加え、80℃で2時間攪拌した。この時点のオクタン酸の転化率は87％となった。再び、この操作を繰り返すことで、オクタン酸の転化率は98％に達し、シリカゲルカラムクロマトグラフィーにより生成物を単離精製したところ、チオオクタン酸を76％収率で得た。
【００７１】
実施例４（流通系反応器を用いるチオオクタン酸の製造）
オクタン酸(3.05 g, 20 mmol)、チオ酢酸(3.02  g, 40 mmol)、トルエン4.0 mLの混合溶液を調製した。ディスポーザブルシリンジにこの混合溶液を充填し、シリンジポンプにセットした。その後、針先を内径2.0mm,長さ90mmのステンレス管にNafion（登録商標） SAC-13、168ｍｇを充填したカラムに接続し、反応温度60℃にて、流速10.8 ml / 3.3 hで触媒相を通過させた（図1参照）。触媒相を通過した留出液のGLC分析によりオクタン酸転化率は80 ％と算出された。この溶液を減圧下、低沸点成分を留去し、シリカゲルカラムクロマトグラフィーにて生成物を単離精製した。n-ヘキサン留出液からn-チオオクタン酸が淡黄色液体として1.83ｇ得られた（収率57％）。
【００７２】
実施例５（酸触媒条件下におけるｐ−トルイルチオカルボン酸の製造）
三方コックを取り付けた25 mlスリ付き試験管(内径 16mmφ)に磁気撹拌子(10 mm、4 mmφ)、Nafion（登録商標）SAC-13 (143 mg, H+ : 157 μmol)、ｐ−トルイル酸(681 mg, 5.00 mmol)、トルエン(1.0 mL)、アルゴン置換した後、チオ酢酸(1.14 g, 15.0 mmol)を加え、密閉系で60 ℃の油浴にて2時間攪拌した。ガスクロマトグラフィーにて収率を求めると、ｐ−トルイルチオカルボン酸が40％で得られた。
【００７３】
実施例６（酸触媒によるシクロヘキサンチオカルボン酸の製造）
25 mlスリ付き試験管(内径 16mmφ)に磁気撹拌子(10 mm、4 mmφ)、Nafion（登録商標） SAC-13 (30.0 mg, H+ : 33.0 μmol)、シクロヘキサンカルボン酸(129 mg, 1.00 mmol)、トルエン(0.20 mL)、チオ酢酸(206 mg, 2.71 mmol) を加え、80 ℃で2時間攪拌した。ガスクロマトグラフィーにて収率を求めると、シクロヘキサンチオカルボン酸が67％で得られた。
【００７４】
実施例７（酸触媒によるアダマンタンチオカルボン酸の製造）
25 mlスリ付き試験管(内径 16mmφ)に磁気撹拌子(10 mm、4 mmφ)、Nafion（登録商標） SAC-13 (30.0 mg, H+ : 33.0 μmol)、アダマンタンカルボン酸(180 mg, 1.00 mmol)、トルエン(0.20 mL)、チオ酢酸(206 mg, 2.71 mmol) を加え、80 ℃で2時間攪拌した。ガスクロマトグラフィーにて収率を求めると、アダマンタンチオカルボン酸が56％で得られた。
【００７５】
実施例８
触媒をNafion（登録商標） SAC-13からNafion（登録商標） NR50に代えた以外は、実施例２と同様にして、各成分をアルゴン中、100 ℃で2時間攪拌した。ガスクロマトグラフィーにて収率を求めると、チオオクタン酸が88％で得られた。
【００７６】
実施例９
触媒をNafion（登録商標） SAC-13からAmberlyst（登録商標） 15に代えた以外は、実施例２と同様にして、各成分をアルゴン中、100 ℃で2時間攪拌した。ガスクロマトグラフィーにて収率を求めると、チオオクタン酸が86％で得られた。
【００７７】
実施例１０
触媒をNafion（登録商標） SAC-13からDOWEX（登録商標）50WX8に代えた以外は、実施例２と同様にして、各成分をアルゴン中、100 ℃で2時間攪拌した。ガスクロマトグラフィーにて収率を求めると、チオオクタン酸が67％で得られた。
【００７８】
実施例１１
触媒をNafion（登録商標） SAC-13からMuromac（登録商標） C601に代えた以外は、実施例２と同様にして、各成分をアルゴン中、60 ℃で2時間攪拌した。ガスクロマトグラフィーにて収率を求めると、チオオクタン酸が23％で得られた。
【００７９】
実施例１２
触媒をNafion（登録商標） SAC-13からトリフルオロ酢酸に代えた以外は、実施例２と同様にして、各成分をアルゴン中、100 ℃で2時間攪拌した。ガスクロマトグラフィーにて収率を求めると、チオオクタン酸が68％で得られた。
【００８０】
実施例１３
触媒をNafion（登録商標） SAC-13からリン酸に代えた以外は、実施例２と同様にして、各成分をアルゴン中、100 ℃で2時間攪拌した。ガスクロマトグラフィーにて収率を求めると、チオオクタン酸が73％で得られた。
【００８１】
実施例１４
触媒をNafion（登録商標） SAC-13からトリフルオロメタンスルホン酸スカンジウム（III）塩に代えた以外は、実施例２と同様にして、各成分をアルゴン中、100 ℃で2時間攪拌した。ガスクロマトグラフィーにて収率を求めると、チオオクタン酸が61％で得られた。
【００８２】
実施例１５
触媒をNafion（登録商標） SAC-13からトリフルオロメタンスルホン酸ハフニウム（IV）塩に代えた以外は、実施例２と同様にして、各成分をアルゴン中、100 ℃で2時間攪拌した。ガスクロマトグラフィーにて収率を求めると、チオオクタン酸が53％で得られた。
【００８３】
実施例１６（無触媒条件下におけるチオオクタン酸の製造）
30ｍLのナス型フラスコに、n-オクタン酸（2.88 g, 20.0 mmol）、チオ酢酸（4.57 g, 60.0 mmol）を入れて密栓し、油浴上で９０℃、２４時間、加熱撹拌を行った。室温まで冷却後、減圧下、低沸点成分を留去し，シリカゲルカラムクロマトグラフィーにて生成物を単離精製した。ｎ−ヘキサン留出液から、n-チオオクタン酸を淡黄色液体として1.98ｇ（収率62％）得るとともに、10％t-ブチルメチルエーテル/ヘキサン留出液から、n-オクタン酸を0.90ｇ（31％）回収した。
【００８４】
実施例１７（無触媒条件下におけるチオ安息香酸の製造）
30ｍLのナス型フラスコに、安息香酸（2.44 g, 20.0 mmol）、チオ酢酸（4.57 g, 60.0 mmol）、乾燥トルエン（5ｍL）を入れて密栓し、油浴上で９０℃、２４時間、加熱撹拌を行った。室温まで冷却後、減圧下、低沸点成分を留去し，シリカゲルカラムクロマトグラフィーにて生成物を単離精製した。5％t-ブチルメチルエーテル／ｎ−ヘキサン留出液から、チオ安息香酸を黄色液体として0.88ｇ（収率32％）得るとともに、20％t-ブチルメチルエーテル/ヘキサン留出液から、安息香酸を1.41 g（56％）回収した。得られた黄色液体のスペクトルデータは、市販のチオ安息香酸と完全に一致した。
【００８５】
実施例１８（無触媒条件下におけるシクロヘキサンチオカルボン酸の製造）
30ｍLのナス型フラスコに、シクロヘキサンカルボン酸（2.58g, 20.0 mmol）、チオ酢酸（4.57 g, 60.0 mmol）を入れて密栓し、油浴上で９０℃、２４時間、加熱撹拌を行った。室温まで冷却後、減圧下、低沸点成分を留去し，シリカゲルカラムクロマトグラフィーにて生成物を単離精製した。ｎ−ヘキサン留出液から、シクロヘキサンチオカルボン酸を淡黄色液体として2.66ｇ（収率92％）得るとともに、10％t-ブチルメチルエーテル/ヘキサン留出液から、シクロヘキサンカルボン酸を0.22ｇ（8％）回収した。得られたシクロヘキサンチオカルボン酸の物性値は以下の通りであった。
1H-NMR (400MHz, CDCl3) d = 1.10-2.00 (10H, m), 2.40-2.50 (1H, m), 4.5-5.0 (1H, brs)
13C-NMR (100MHz, CDCl3) d = 25.4, 28.8, 29.4, 53.7, 201.4。
【００８６】
実施例１９（無触媒条件下における１，４-シクロヘキサンジチオカルボン酸の製造）
30ｍLのナス型フラスコに、１，４−シクロヘキサンジカルボン酸（3.45g, 20.0 mmol）、チオ酢酸（9.16 g, 120.0 mmol）、乾燥トルエン（10ｍL）を入れて密栓し、油浴上で100℃、２４時間、加熱撹拌を行った。室温まで冷却後、減圧下、低沸点成分を留去し，シリカゲル（50ｇ）カラムクロマトグラフィーにて生成物を単離精製した。トルエン留出液から、１，４−シクロヘキサンジチオカルボン酸を淡黄色固体として2.26ｇ（収率55％）得た。得られた１，４−シクロヘキサンジチオカルボン酸の物性値は以下の通りであった。
mp 40-48℃
1H-NMR (400MHz, CDCl3) d = 1.30-2.7 (10H, m), 4.0-4.7 (2H, brs)
13C-NMR (100MHz, CDCl3) d = 26.1, 28.1, 50.4, 52.4, 200.0, 200.1。
【００８７】
実施例２０（無触媒条件下におけるアダマンタンチオカルボン酸の製造）
30ｍLのナス型フラスコに、アダマンタンカルボン酸（3.61 g, 20.0 mmol）、チオ酢酸（4.57 g, 60.0 mmol）、乾燥トルエン（5ｍL）を入れて密栓し、油浴上で９０℃、２４時間、加熱撹拌を行った。室温まで冷却後、減圧下、低沸点成分を留去し，シリカゲルカラムクロマトグラフィーにて生成物を単離精製した。5％t-ブチルメチルエーテル／ｎ−ヘキサン留出液から、アダマンタンチオカルボン酸を淡黄色液体として2.24ｇ（収率57％）得た。得られたアダマンタンチオカルボン酸の物性値は以下の通りであった。
1H-NMR (400MHz, CDCl3) d = 1.60-1.75 (6H, m), 1.80-1.90 (3H, m), 1.95-2.10 (6H, m), 4.5-5.0 (1H, brs).
13C-NMR (100MHz, CDCl3) d = 28.1, 36.3, 39.1, 49.3, 204.9。
【００８８】
実施例２１
三方コックを取り付けた25mlスリ付き試験管(内径 16mmφ)に磁気撹拌子(10 mm、4 mmφ)、Nafion（登録商標）SAC-13(30mg, H+ :30μmol)、n-オクタン酸(142 mg, 1.0 mmol)、内部標準物質としてn-テトラデカン50 mg、チオ酢酸(228mg, 3.0 mmol)、トルエン1mlを加え、アルゴン中、60 ℃で2時間攪拌した。得られた反応液について、ガスクロマトグラフィーにて収率を求めると、チオオクタン酸が31％で得られていることが確認された。
【００８９】
実施例２２
温度を６０℃から７０℃に代えた以外は、実施例２１と同様にして、各成分をアルゴン中、７０℃で2時間攪拌した。ガスクロマトグラフィーにて収率を求めると、チオオクタン酸が41％で得られた。
【００９０】
実施例２３
触媒を用いない以外は、実施例２１と同様にして、各成分をアルゴン中、60 ℃で2時間攪拌した。ガスクロマトグラフィーにて収率を求めると、チオオクタン酸が6％で得られた。
【００９１】
実施例２４
温度を６０℃から７０℃に代えた以外は、実施例２３と同様にして、各成分をアルゴン中、７０℃で2時間攪拌した。ガスクロマトグラフィーにて収率を求めると、チオオクタン酸が59％で得られた。
【００９２】
実施例２１〜２４の結果から、本反応では、酸触媒の存在により、反応は加速されることが分かる。一方、酸触媒を用いない場合には、酸触媒を使用する場合に比べて、高温を必要とするが、ジオクタノイルスルフィドの生成量を抑制し、チオオクタン酸の収率、選択性共に良好な結果を与えることが分かる。
【図１】
0005553559.tif 000013