(57)【要約】【課題】工業的に入手容易な硫化水素を用いても、高収率でω−メルカプトアルキルピリジン類を製造する方法を提供する。【解決手段】下記式（Ｉ）2004161734.tif 000024（式中、Ｒ１およびＲ２はそれぞれ独立に、水素原子またはメチル基を表し、ｎは０〜２の整数を表す。）で表されるピリジン類と硫化水素とを第三級アミンの存在下に反応させて、下記式（II）2004161734.tif 000025（式中、Ｒ１、Ｒ２およびｎは前記と同じ意味を表す。）で表されるω−メルカプトアルキルピリジン類を製造する方法。【選択図】          なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記式（Ｉ）
2004161734.tif 000017
（式中、Ｒ１およびＲ２はそれぞれ独立に、水素原子またはメチル基を表し、ｎは０〜２の整数を表す。）
で表されるピリジン類と硫化水素とを第三級アミンの存在下に反応させて、下記式（II）
2004161734.tif 000018
（式中、Ｒ１、Ｒ２およびｎは前記と同じ意味を表す。）
で表されるω−メルカプトアルキルピリジン類を製造する方法。
【請求項２】
第三級アミンとして、下記（Ａ）〜（Ｃ）からなる群から選ばれる少なくとも一種の第三級アミンを用いることを特徴とする請求項１に記載の製造方法。
（Ａ）：下記式（ａ）で表わされる第三級アミン
2004161734.tif 000019
（式（a）中、Ｒ２１〜Ｒ２３は、それぞれ独立に、炭素数１〜８の鎖状アルキル基、炭素数４〜１２の環状アルキル基、又は炭素数６〜１２の芳香族炭化水素基を表す。該鎖状アルキル基、該環状アルキル基及び該芳香族炭化水素基には、アミノ基、炭素数１〜８のＮ−アルキルアミノ基、炭素数１〜８のＮ，Ｎ−ジアルキルアミノ基、水酸基が結合していてもよい。）
（Ｂ）：下記式（b）で表わされる脂環式第三級アミン
2004161734.tif 000020
（式（b）中、Ｒ２４は、炭素数１〜８のアルキル基、炭素数４〜１２の環状アルキル基、又は炭素数６〜１２の芳香族炭化水素基を表し、ｍは０〜８の整数を表す。複素環上のアルキレン基およびＲ２４は、アミノ基、炭素数１〜８のＮ−アルキルアミノ基、炭素数１〜８のＮ，Ｎ−ジアルキルアミノ基、水酸基が結合していてもよい。さらに、複素環上の炭素原子は、窒素原子又は酸素原子で置換されていてもよい。）
（Ｃ）：芳香族性含窒素複素環化合物
（ここで、芳香族性含窒素複素環化合物には、炭素数１〜８のアルキル基が結合していてもよく、さらに、該アルキル基には、アミノ基、炭素数１〜８のＮ−アルキルアミノ基、炭素数１〜８のＮ，Ｎ−ジアルキルアミノ基、水酸基が結合していてもよい。）
【請求項３】
式（I）で表されるピリジン類として、４−ビニルピリジン及び／又は２−ビニルピリジンを用いることを特徴とする請求項１又は２に記載の製造方法。
【請求項４】
第三級アミンとして、下記式（１）、（２）、（５）及び（６）で表される第三級アミンからなる群から選ばれる少なくとも一種の第三級アミンを用いることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の製造方法。
2004161734.tif 000021
（式（１）中、Ｒ３〜Ｒ５は、それぞれ独立に、炭素数１〜８の鎖状アルキル基又は炭素数４〜１２の環状アルキル基を表す。）
2004161734.tif 000022
（式（２）中、Ｒ６〜Ｒ９は、それぞれ独立に、炭素数１〜８の鎖状アルキル基又は炭素数４〜１２の環状アルキル基を表す。）
2004161734.tif 000023
（式（５）及び（６）中、Ｒ1３〜Ｒ1５は、それぞれ独立に、炭素数１〜８の鎖状アルキル基又は炭素数４〜１２の環状アルキル基を表す。また、φ1〜φ３は、それぞれ独立に、芳香族炭化水素基を表す。）
【請求項５】
予め硫化水素が存在する反応容器に、第三級アミン及び式（I）で表されるピリジン類を順次、混合させることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ω−メルカプトアルキルピリジン類を製造する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
２−（２−メルカプトエチル）ピリジン、４−（２−メルカプトエチル）ピリジンなどのω−メルカプトアルキルピリジン類は、ビスフェノールＡを製造する際に用いられるキレート触媒への添加剤、医農薬中間体などの工業的に有用な化合物として用いられている。
従来、ω−メルカプトアルキルピリジン類の製造方法としては、例えば、２−ビニルピリジンに硫化水素を反応させて、２−（２−メルカプトエチル）ピリジンを収率２３％で製造する方法が報告されている（非特許文献１および非特許文献２）。
【０００３】
【非特許文献１】
P.S.K.Chia et al., Aust. J. Chem., 19, 1835 (1966)
【非特許文献２】
R.B.Thompson et al., Industrial and Engineering Chemistry, 44, 1659 (1952)
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、工業的に入手容易な硫化水素を用いても、高収率でω−メルカプトアルキルピリジン類を製造する方法を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、下記式（Ｉ）
2004161734.tif 000002
（式中、Ｒ１およびＲ２はそれぞれ独立に、水素原子またはメチル基を表し、ｎは０〜２の整数を表す。）
で表されるピリジン類と硫化水素とを第三級アミンの存在下に反応させて、下記式（II）
2004161734.tif 000003
（式中、Ｒ１、Ｒ２およびｎは前記と同じ意味を表す。）
で表されるω−メルカプトアルキルピリジン類を製造する方法である。
【０００６】
中でも、第三級アミンとして、下記（Ａ）〜（Ｃ）からなる群から選ばれる少なくとも一種の第三級アミンを用いる製造方法が好ましい。
（Ａ）：下記式（ａ）で表わされる第三級アミン
2004161734.tif 000004
（式（a）中、Ｒ２１〜Ｒ２３は、それぞれ独立に、炭素数１〜８の鎖状アルキル基、炭素数４〜１２の環状アルキル基、又は炭素数６〜１２の芳香族炭化水素基を表す。該鎖状アルキル基、該環状アルキル基及び該芳香族炭化水素基には、アミノ基、炭素数１〜８のＮ−アルキルアミノ基、炭素数１〜８のＮ，Ｎ−ジアルキルアミノ基、水酸基が結合していてもよい。）
【０００７】
（Ｂ）：下記式（b）で表わされる脂環式第三級アミン
2004161734.tif 000005
（式（b）中、Ｒ２４は、炭素数１〜８のアルキル基、炭素数４〜１２の環状アルキル基、又は炭素数６〜１２の芳香族炭化水素基を表し、ｍは０〜８の整数を表す。複素環上のアルキレン基およびＲ２４は、アミノ基、炭素数１〜８のＮ−アルキルアミノ基、炭素数１〜８のＮ，Ｎ−ジアルキルアミノ基、水酸基が結合していてもよい。さらに、複素環上の炭素原子は、窒素原子又は酸素原子で置換されていてもよい。）
【０００８】
（Ｃ）：芳香族性含窒素複素環化合物
（ここで、芳香族性含窒素複素環化合物には、炭素数１〜８のアルキル基が結合していてもよく、さらに、該アルキル基には、アミノ基、炭素数１〜８のＮ−アルキルアミノ基、炭素数１〜８のＮ，Ｎ−ジアルキルアミノ基、水酸基が結合していてもよい。）
【０００９】
とりわけ、下記式（１）、（２）、（５）及び（６）で表される第三級アミンからなる群から選ばれる少なくとも一種の第三級アミンを用いることが好ましい。
2004161734.tif 000006
（式（１）中、Ｒ３〜Ｒ５は、それぞれ独立に、炭素数１〜８の鎖状アルキル基又は炭素数４〜１２の環状アルキル基を表す。）
2004161734.tif 000007
（式（２）中、Ｒ６〜Ｒ９は、それぞれ独立に、炭素数１〜８の鎖状アルキル基又は炭素数４〜１２の環状アルキル基を表す。）
2004161734.tif 000008
（式（５）及び（６）中、Ｒ1３〜Ｒ1５は、それぞれ独立に、炭素数１〜８の鎖状アルキル基又は炭素数４〜１２の環状アルキル基を表す。また、φ1〜φ３は、それぞれ独立に、芳香族炭化水素基を表す。）
【００１０】
また、式（I）で表されるピリジン類が、４−ビニルピリジン及び／又は２−ビニルピリジンである場合に好適な製造方法である。
【００１１】
さらに、予め硫化水素が存在する反応容器に、第三級アミン及び式（I）で表されるピリジン類を順次、混合させる製造方法が、得られるω−メルカプトアルキルピリジン類の収率を一層向上させる傾向にあることから好ましい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について詳細に説明する。
本発明に用いられるピリジン類は、式（Ｉ）で表されるピリジン類である。中でも、ｎが０であるピリジン類が好ましく、とりわけ、Ｒ１およびＲ２がいずれも水素原子であるピリジン類が好ましく、中でもとりわけ、２−ビニルピリジン、４−ビニルピリジンが好適である。
ピリジン類（Ｉ）に、ハイドロキノン類やカテコール類等の重合禁止剤を０．０１〜０．５重量％程度添加されていてもよいが、使用する前にピリジン類（Ｉ）を単蒸留にて精製することが推奨される。
【００１３】
本発明に用いられる硫化水素としては、水、二硫化炭素、塩化メチレンなどの溶媒に溶解させたものを用いてもよいが、通常、市販のボンベ入り硫化水素や工場で製造された硫化水素などの硫化水素をそのまま用いられる。具体的な硫化水素の使用方法としては、反応容器に予め硫化水素を導入したのち、ピリジン類（I）と第三級アミンとを混合させる方法；ピリジン類（I）と第三級アミンとを混合させた反応容器に硫化水素を導入管等により吹き込む方法；ピリジン類（I）と第三級アミンと硫化水素とを反応容器に導入する方法などが例示される。硫化水素を使用する際に、反応を効率よく実施するために、反応容器を密封したり、必要に応じて、加圧してもよい。
硫化水素の使用量としては、通常、ピリジン類（I）１モルに対して、１モルよりも多い量であり、経済的な観点から３０モル未満であることが好ましい。密封容器であれば、通常、ピリジン類（I）１モルに対して、１モルよりも多い量であり、経済的な観点から１０モル以下である。
【００１４】
本発明で用いられる第三級アミンとは、３つの炭素原子と結合した窒素原子を分子内に少なくとも１つ有するアミン化合物である。
具体的な第三級アミンとしては、例えば、次に示す（Ａ）〜（Ｃ）のアミン化合物などが挙げられる。
【００１５】
（Ａ）：下記式（ａ）で表わされる第三級アミン
2004161734.tif 000009
式（a）中、Ｒ２１〜Ｒ２３は、それぞれ独立に、炭素数１〜８の鎖状アルキル基、炭素数４〜１２の環状アルキル基、又は炭素数６〜１２の芳香族炭化水素基を表す。該鎖状アルキル基、該環状アルキル基及び該芳香族炭化水素基には、アミノ基、炭素数１〜８のＮ−アルキルアミノ基、炭素数１〜８のＮ，Ｎ−ジアルキルアミノ基、水酸基が結合していてもよい。
【００１６】
（Ｂ）：下記式（b）で表わされる脂環式第三級アミン
2004161734.tif 000010
式（b）中、Ｒ２４は、炭素数１〜８の鎖状アルキル基、炭素数４〜１２の環状アルキル基、又は炭素数６〜１２の芳香族炭化水素基を表し、ｍは０〜８の整数を表す。複素環上のアルキレン基およびＲ２４は、アミノ基、炭素数１〜８のＮ−アルキルアミノ基、炭素数１〜８のＮ，Ｎ−ジアルキルアミノ基、水酸基が結合していてもよい。さらに、複素環上のアルキレン基に含まれる炭素原子は、窒素原子又は酸素原子で置換されていてもよい。
【００１７】
（Ｃ）：芳香族性含窒素複素環化合物。
ここで、芳香族性含窒素複素環化合物には、炭素数１〜８のアルキル基が結合していてもよく、さらに、該アルキル基には、アミノ基、炭素数１〜８のＮ−アルキルアミノ基、炭素数１〜８のＮ，Ｎ−ジアルキルアミノ基、水酸基が結合していてもよい。
【００１８】
本発明において、アルキル基とは、メチル基、エチル基、ブチル基などの炭素数１〜８の鎖状アルキル基、又は、シクロペンチル基、シクロヘキシル基などの炭素数４〜１２の環状アルキル基である。
また、芳香族炭化水素基とは、フェニル基、ベンジル基などの炭素数６〜１２の芳香族炭化水素基である。
【００１９】
（Ａ）としては、３個のアルキル基と結合した窒素原子を有する第三級アミン；芳香族炭化水素基と結合した窒素原子を有する第三級アミン；スチレン−ジビニルベンゼン骨格に-CH2N(CH3)2基を有する弱塩基性イオン交換樹脂などが挙げられる。
【００２０】
前記３個のアルキル基と結合した窒素原子を有する第三級アミンとしては、例えば、以下の式（１）〜（６）で表される第三級アミンなどが挙げられる。
2004161734.tif 000011
式（１）中、Ｒ３〜Ｒ５は、それぞれ独立に、炭素数１〜８の鎖状アルキル基又は炭素数４〜１２の環状アルキル基を表す。
式（１）で表される第三級アミンの具体例としては、トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリプロピルアミン、トリブチルアミン、トリオクチルアミン、ジイソプロピルエチルアミンなどが挙げられる。
【００２１】
2004161734.tif 000012
式（２）中、Ｒ６〜Ｒ９は、それぞれ独立に、炭素数１〜８の鎖状アルキル基又は炭素数４〜１２の環状アルキル基を表す。式（２）で表される第三級アミンの具体例としては、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラメチルジアミノメタン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラメチルエチレンジアミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラメチル−１，３−プロパンジアミンなどが挙げられる。
【００２２】
2004161734.tif 000013
ここで、Ｒ10〜Ｒ1２は、それぞれ独立に、炭素数１〜８の鎖状アルキル基又は炭素数４〜１２の環状アルキル基を表す。ｑおよびｒは、それぞれ独立に、１〜４の整数を表す。
式（３）で表される第三級アミンとしては、Ｎ，Ｎ−ジエチルエタノールアミンが例示され、式（４）で表される第三級アミンとしては、Ｎ−メチルジエタノールアミンが例示される。
【００２３】
芳香族炭化水素基と結合した窒素原子を有する第三級アミンとしては、例えば、下記式（５）及び（６）で表される第三級アミンなどが挙げられる。
2004161734.tif 000014
ここで、Ｒ1３〜Ｒ1５は、それぞれ独立に、炭素数１〜８の鎖状アルキル基又は炭素数４〜１２の環状アルキル基を表す。また、φ1〜φ３は、それぞれ独立に、芳香族炭化水素基を表す。
式（５）で表される第三級アミンの具体例としては、Ｎ，Ｎ−ジメチルアニリン、Ｎ，Ｎ−ジエチルアニリンなどが挙げられる。
【００２４】
（Ｂ）の脂環式第三級アミンとしては、例えば、ビス（アミノプロピル）ピペラジン、Ｎ−メチルピペラジン、１−（２−アミノエチル）ピペラジン、（ヒドロキシエチル）ピペラジン、Ｎ−メチルピペリジン、Ｎ−メチルモルホリン、Ｎ−エチルモルホリン、Ｎ−（３−アミノプロピル）モルホリン、１，４−ジアザビシクロ［２．２．２］オクタンなどの脂環式第三級アミンが挙げられる。
【００２５】
（Ｃ）の芳香族性含窒素複素環化合物としては、例えば、ピリジン、α−ピコリン、γ−ピコリン、ルチジン、２−プロピルピリジン、４−ピロリジノピリジン、４−ピペリジノピリジン、o−フェナントロリンなどが例示される。
【００２６】
本発明の第三級アミンとして、異なる２種以上の第三級アミンを用いてもよい。
第三級アミンとしては、ω−メルカプトアルキルピリジン類の収率の観点から、前記（Ａ）及び（Ｂ）に属する第三級アミンが好ましく、とりわけ、（Ａ）の式（１）、（２）、（５）及び（６）で表される第三級アミン、並びに、（Ｂ）の脂環式第三級アミンからなる群から選ばれる少なくとも一種の第三級アミンが好ましく、中でもとりわけ、式（１）及び（２）で表される第三級アミンが好ましい。
【００２７】
本発明における第三級アミンの使用量としては、ピリジン類（I）１モルに対して、０．００５モル以上であればよく、第三級アミンを溶媒として使用してもよい。
具体的な第三級アミンの使用量としては、溶媒を別に使用する場合には、ピリジン類（I）１モルに対して、通常、０．００１〜１モル程度であり、溶媒として使用する場合は、ピリジン類（I）１モルに対して、通常、１〜１００モル程度である。
【００２８】
本発明の製造方法は、溶媒を使用してもよいし、溶媒を用いることなく製造してもよい。
溶媒としては、テトラヒドロフラン、ジエチルエーテル、メタノール、エタノール、イソプロパノール、アセトニトリル、キシレン、トルエン、ベンゼン、ジメチルホルムアミド、アセトン、酢酸エチル、ヘキサン，ジクロロメタン、クロロホルム等の有機溶媒などが例示される。
溶媒として２種類以上の溶媒を使用してもよい。
【００２９】
本発明は、ピリジン類（I）と硫化水素とを第三級アミンの存在下に反応させて、ω−メルカプトアルキルピリジン類（II）を製造する方法である。
具体的には、（ア）第三級アミンと、ピリジン類（Ｉ）と、必要に応じて溶媒とが存在する溶液に硫化水素を導入する方法；（イ）予め、第三級アミン、必要に応じて溶媒とが存在する溶液に硫化水素を導入したのち、ピリジン類（Ｉ）を混合する方法；（ウ）予め、硫化水素が存在する反応容器に、第三級アミン及びピリジン類（Ｉ）を順次混合させる方法；（エ）予め、硫化水素が存在する反応容器に、ピリジン類（Ｉ）と第三級アミンを順次または一括で混合させる方法（オ）第三級アミンとピリジン類（Ｉ）と硫化水素とを一括で反応容器に混合させる方法などが挙げられる。
本発明の製造方法の中でも、（イ）と（ウ）の方法の如く、硫化水素が予め存在する反応容器にピリジン類（Ｉ）を混合させる方法が、後述するスルフィド体などの副生成物の生成を抑制する傾向にあることから好ましく、とりわけ、（ウ）の方法が好適である。
【００３０】
硫化水素導入後の圧力（ゲージ圧、すなわち、大気圧に対する差圧）としては、０．１〜１．５ＭＰａ、好ましくは０．２〜１．０ＭＰａである。反応容器内での硫化水素の形態は気体状態でもよいし、液体状態でもよい。また、加圧の際に窒素やヘリウム等の不活性ガスを用いて圧力調整してもよい。さらに、反応終了後に残存した硫化水素は、別に設置した反応容器に移して再び反応に用いてもよい。
【００３１】
本発明の反応温度としては、通常、−４０〜１００℃程度であり、好ましくは−３０〜６０℃程度である。反応温度が−４０℃以上であると反応速度が向上する傾向にあることから好ましく、１００℃以下であると下記式(III)で表されるスルフィド体などの副生成物の生成が抑制される傾向にあることから好ましい。
2004161734.tif 000015
（式中、Ｒ１、Ｒ２およびｎは前記と同じ意味を表す。）
【００３２】
反応時間としては、ピリジン類（Ｉ）、第三級アミンおよび硫化水素の量、混合方法、反応温度などによっても異なるが、通常、０．１〜２０時間程度である。
【００３３】
かくして得られた反応溶液より、第三級アミンを減圧濃縮や水洗等により除去し、式（II）で表されるω−メルカプトアルキルピリジン類を得て、そのまま用いてもよいし、得られたω−メルカプトアルキルピリジン類を塩酸、硫酸、硝酸、燐酸等の無機酸；酢酸、クエン酸等の有機酸等を用いて中和し水溶液として用いてもよい。
さらに、ω−メルカプトアルキルピリジン類（II）を単離するために、第三級アミンを除去した粗生成物を蒸留精製したり、ω−メルカプトアルキルピリジン類の塩酸塩などの塩として再結晶して単離してもよい。
【００３４】
【実施例】
以下、実施例により本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれらによって限定されるものではない。
【００３５】
（４−（２−メルカプトエチル）ピリジンの収率の求め方）
４−（２−メルカプトエチル）ピリジンの収率は、反応終了後の溶液をアセトニトリル水で希釈して、下記条件の液体クロマトグラフを用いて、絶対検量線法によって求めた。
＜絶対検量線法＞
カラム：L-column ODS 4.6mmφ×15cm
移動相：2.5mmol/Lの1-ヘ゜ンタンスルホン酸ナトリウム塩を含有するアセトニトリル水
検出：ＵＶ２５４ｎｍ
（実施例１）
容器に４-ビニルピリジン１０．５ｇ（０．１モル）およびトリエチルアミン０．５ｇ（０．００５モル）を仕込み、内温を１０℃に調整しながら硫化水素８ｇ（０．２３モル）を１５分間かけて導入した。得られた反応溶液を絶対検量線法で分析したところ、４−（２−メルカプトエチル）ピリジンを収率７１％で得た。
【００３６】
（実施例２）
ガラス製オートクレーブに硫化水素４１０ｇ（１２．０モル）を０．５ＭＰａ（ゲージ圧、５ kg/cm３）加圧を保ちながら導入したのち、４−ビニルピリジン４２０．８ｇ（４．０モル）とトリブチルアミン３７．１ｇ（０．２モル）の混合溶液を攪拌下−１０℃で７．５時間かけて滴下した。滴下終了後、−１０℃で１時間攪拌したのち、放圧して硫化水素を脱気した。得られた反応溶液を絶対検量線法で分析したところ、４−（２−メルカプトエチル）ピリジンを収率８９％であった。
【００３７】
（実施例３）
オートクレーブに硫化水素５１８ｇ（１５．２モル）を０．８ＭＰａ（ゲージ圧、８kg/cm2）加圧を保ちながら導入したのち、４−ビニルピリジン４２１．６ｇ（４．０モル）とＮ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラメチルエチレンジアミン  ２３．４ｇ（０．２モル）の混合溶液を攪拌下５℃で３時間かけて滴下した。滴下終了後、３℃で１時間攪拌したのち、放圧して硫化水素を脱気した。得られた反応溶液を絶対検量線法で分析したところ、４−（２−メルカプトエチル）ピリジンを収率９４％であった。
【００３８】
（実施例４、比較例１〜３）
トリエチルアミンに代えて、表１に記載のアミン化合物を使用する以外、実施例１と同様に実施し、得られた４−（２−メルカプトエチル）ピリジンの収率を実施例１〜３の収率とともに表１に記載した。尚、比較例３は、トリエチルアミンを用いなかった以外は実施例１と同様にして得られた結果を表１に記載した。
【００３９】
【表１】
2004161734.tif 000016
【００４０】
【発明の効果】
本発明によれば、硫化水素を用いるω−メルカプトアルキルピリジン類の製造方法であっても、第三級アミンの存在下に反応させることにより、容易に、かつ高収率で、ω−メルカプトアルキルピリジン類を製造することができる。
さらに、硫化水素を予め存在させた反応容器にピリジン類（Ｉ）を混合させる方法が、スルフィド体などの副生成物の生成を抑制し、一層、優れた収率で製造することができる。