(57)【要約】【課題】取り扱いの比較的容易な試薬を用い、簡便な手法でかつ効率よく、ニトリル誘導体を製造する。【解決手段】ハイドライドの存在下で、一般式（１）【化１】2004269472.tif 000010（Ｒ１は、脂肪族炭化水素基、脂環式炭化水素基、または芳香族炭化水素基で置換された脂肪族炭化水素基を表し、Ｒ２は、水素、脂肪族炭化水素基、脂環式炭化水素基、芳香族炭化水素基、または芳香族炭化水素基で置換された脂肪族炭化水素基を表す。）で示されるα−シアノ酢酸誘導体を、一般式（２）【化２】2004269472.tif 000011（Ｒ３は、水素、脂肪族炭化水素基、脂環式炭化水素基、芳香族炭化水素基、または芳香族炭化水素基で置換された脂肪族炭化水素基を表し、Ｘはハロゲン原子を表す。）で示されるカップリング剤と反応させることにより、一般式（３）【化３】2004269472.tif 000012で示されるニトリル誘導体を製造する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
一般式（１）
【化１】
2004269472.tif 000007
（Ｒ１は、脂肪族炭化水素基、脂環式炭化水素基、または芳香族炭化水素基で置換された脂肪族炭化水素基を表し、Ｒ２は、水素、脂肪族炭化水素基、脂環式炭化水素基、芳香族炭化水素基、または芳香族炭化水素基で置換された脂肪族炭化水素基を表し、それらの基は原子価の許容される範囲で任意の官能基で置換されていてもよい。）で示されるα−シアノ酢酸誘導体を、一般式（２）
【化２】
2004269472.tif 000008
（Ｒ３は、水素、脂肪族炭化水素基、脂環式炭化水素基、芳香族炭化水素基、または芳香族炭化水素基で置換された脂肪族炭化水素基を表し、それらの基は原子価の許容される範囲で任意の官能基で置換されていてもよい。Ｘはハロゲン原子を表す。）で示されるカップリング剤と、ハイドライドの存在下で反応させることにより、一般式（３）
【化３】
2004269472.tif 000009
（Ｒ１、Ｒ２およびＲ３は前記に同じ。）で示される化合物を得ることを特徴とするニトリル誘導体の製造法。
【請求項２】
ハイドライドが金属ハイドライドであることを特徴とする請求項１記載のニトリル誘導体の製造法。
【請求項３】
金属ハイドライドがナトリウムハイドライドであることを特徴とする請求項２記載のニトリル誘導体の製造法。
【請求項４】
α−シアノ酢酸誘導体の置換基Ｒ１が、メチル基またはエチル基であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項記載のニトリル誘導体の製造法。
【請求項５】
カップリング剤の置換基Ｒ２が、水素またはメチル基であることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項記載のニトリル誘導体の製造法。
【請求項６】
カップリング剤の置換基Ｘが、塩素原子であることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項記載のニトリル誘導体の製造法。
【請求項７】
反応温度が、０℃から１００℃の間であることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項記載のニトリル誘導体の製造法。
【請求項８】
反応温度が、５０℃から８０℃の間であることを特徴とする請求項７記載のニトリル誘導体の製造法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ニトリル誘導体を製造する方法に関する。詳しくは、カルボン酸エステルに少なくとも３個のシアノ基がついたニトリル誘導体を製造する方法に関する。ニトリル誘導体は、種々の合成中間体として利用でき、有機化学分野において有用な化合物である。
【０００２】
【従来の技術】
α−シアノ酢酸誘導体をカップリングさせニトリル誘導体を合成する手法としては、塩基として金属アルコラートを用いるもの（例えば、非特許文献１参照。）が知られている。
【０００３】
【非特許文献１】
高田利宏，谷山雅一，「ポリアクリロニトリルおよびその共重合体の模型物質の合成」，高分子化学，高分子化学会，第１６巻，第１７５号，１９５９年，ｐ．６９３−６９８
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、この系では金属アルコラートの調製に金属ナトリウムと無水アルコールを用いており、取り扱いに注意を要しかつ工業的には使いづらい。また、アルコール溶媒では反応が非常に遅いため収率が非常に低く、また後の抽出操作で分配の悪いことなどから操作が煩雑となり、コスト面で不都合な点が多い。
【０００５】
本発明は、かかる従来技術の欠点を改良し、取り扱いの比較的容易な試薬を用い、簡便な手法でかつ効率よく、ニトリル誘導体を製造する方法を提供することをその課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は次の構成からなる。すなわち本発明は、一般式（１）
【０００７】
【化４】
2004269472.tif 000002
【０００８】
（Ｒ１は、脂肪族炭化水素基、脂環式炭化水素基、または芳香族炭化水素基で置換された脂肪族炭化水素基を表し、Ｒ２は、水素、脂肪族炭化水素基、脂環式炭化水素基、芳香族炭化水素基、または芳香族炭化水素基で置換された脂肪族炭化水素基を表し、それらの基は原子価の許容される範囲で任意の官能基で置換されていてもよい。）で示されるα−シアノ酢酸誘導体を、一般式（２）
【０００９】
【化５】
2004269472.tif 000003
【００１０】
（Ｒ３は、水素、脂肪族炭化水素基、脂環式炭化水素基、芳香族炭化水素基、または芳香族炭化水素基で置換された脂肪族炭化水素基を表し、それらの基は原子価の許容される範囲で任意の官能基で置換されていてもよい。Ｘはハロゲン原子を表す。）で示されるカップリング剤と、ハイドライドの存在下で反応させることにより、一般式（３）
【００１１】
【化６】
2004269472.tif 000004
【００１２】
（Ｒ１、Ｒ２およびＲ３は前記に同じ。）で示される化合物を得ることを特徴とするニトリル誘導体の製造法である。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の詳細を記載する。
【００１４】
本発明において反応させる出発基質のα−シアノ酢酸誘導体は、一般式（１）
【００１５】
【化７】
2004269472.tif 000005
【００１６】
（Ｒ１は、脂肪族炭化水素基、脂環式炭化水素基、または芳香族炭化水素基で置換された脂肪族炭化水素基を表し、Ｒ２は、水素、脂肪族炭化水素基、脂環式炭化水素基、芳香族炭化水素基、または芳香族炭化水素基で置換された脂肪族炭化水素基を表し、それらの基は原子価の許容される範囲で任意の官能基で置換されていてもよい。）で示される。ここで、脂肪族炭化水素基としては、メチル、エチル、プロピル、ブチル等のアルキル基等、脂環式炭化水素基としてはシクロヘキシル基等、芳香族炭化水素基としてはフェニル基等、芳香族炭化水素基で置換された脂肪族炭化水素基としてはベンジル基等を例示することができる。
【００１７】
出発基質のα−シアノ酢酸誘導体の具体例としては、２−メトキシカルボニルグルタロニトリル、２−メトキシカルボニル−４−メチルグルタロニトリル、２−エトキシカルボニルグルタロニトリル、２−エトキシカルボニル−４−メチルグルタロニトリル、２−ベンジルオキシカルボニルグルタロニトリル、２−ベンジルオキシカルボニル−４−メチルグルタロニトリルなどが挙げられ、中でも好ましいのは、２−メトキシカルボニルグルタロニトリル、２−エトキシカルボニルグルタロニトリル、２−エトキシカルボニル−４−メチルグルタロニトリルであり、さらに好ましいのは、２−エトキシカルボニルグルタロニトリルである。
【００１８】
本発明において反応させるカップリング剤は、一般式（２）
【００１９】
【化８】
2004269472.tif 000006
【００２０】
（Ｒ３は、水素、脂肪族炭化水素基、脂環式炭化水素基、芳香族炭化水素基、または芳香族炭化水素基で置換された脂肪族炭化水素基を表し、それらの基は原子価の許容される範囲で任意の官能基で置換されていてもよい。Ｘはハロゲン原子を表す。）で示される。
【００２１】
カップリング剤の具体例としては、β−クロロプロピオニトリル、β−ブロモプロピオニトリル、２−メチル−β−クロロプロピオニトリル、２−メチル−β−ブロモプロピオニトリル、２−（クロロメチル）ペンタンジニトリル、２−（ブロモメチル）ペンタンジニトリルなどが挙げられ、中でも好ましいのは、β−クロロプロピオニトリル、２−メチル−β−クロロプロピオニトリルであり、さらに好ましいのは、β−クロロプロピオニトリルである。また、使用量については、出発基質１モルに対し、１．０〜１．５モル用いるのが好ましく、１．０〜１．２モルがさらに好ましい。１．０モルより低いと基質の転化率が低くなり、またこれより多いと不経済である。この範囲において反応を効率良くかつ経済的に行うことができる。
【００２２】
本発明において使用するハイドライドは、用いる溶媒やカップリング剤と反応しないものであれば任意に選ぶことができる。具体例としては、リチウムハイドライド、ナトリウムハイドライド、カリウムハイドライド、カルシウムハイドライド、ボランなどが挙げられ、好ましくはナトリウムハイドライドである。また、使用量については、出発基質１モルに対し、１．０〜１．５モル用いるのが好ましく、１．０〜１．２モルがさらに好ましい。この範囲において反応を効率良くかつ経済的に行うことができる。
【００２３】
本発明において使用される溶媒は、出発基質、カップリング剤、ハイドライドを溶解し得るものならいずれの溶媒を用いてもよく、また差し支えなければ無溶媒でも構わない。溶媒を使用する場合の例としては、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、テトラヒドロフランなどが挙げられ、好ましくは、テトラヒドロフランである。また、使用量については、反応中生成する塩のスラリー濃度に応じた任意の量でよい。
【００２４】
本発明における反応温度は、０℃から１００℃の間、中でも５０℃から８０℃の間が好ましく、特に７０℃付近が好ましい。この範囲の温度において良好な反応結果を与える。
【００２５】
反応時間は上記反応温度によって左右されるが、７０℃条件下５時間で完結する。また、反応時間の延長は反応成績に影響なく、５時間とほぼ同等の結果を与える。
【００２６】
本発明における反応後の生成物単離操作については、抽出・蒸留などのような簡便な手法を介するのみでよい。具体的には、反応後有機溶媒類で抽出し、それを減圧留去および減圧蒸留する方法などが挙げられる。
【００２７】
【実施例】
以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれに限定するものではない。なお、ここで用いた試薬類のメーカーグレードは、いずれも１級レベルに相当するものである。
【００２８】
実施例１
テトラヒドロフラン５００ｍＬ（シグマ・アルドリッチ社製）、ナトリウムハイドライド６０％ミネラルオイル希釈物２０．００ｇ（０．５ｍｏｌ；和光純薬社製）（１．０ｅｑ）を反応容器に投入し、攪拌した。次に、２−エトキシカルボニルグルタロニトリル８３．０９ｇ（０．５ｍｏｌ）をその反応溶液へ発生する水素泡の状態が激しくならないようスピードをコントロールしながら、ゆっくりと３０分かけて滴下した。途中、２−エトキシカルボニルグルタロニトリルのナトリウム塩が生成するため、溶液は徐々に白色のスラリーに変化した。滴下終了後、７０℃条件下で１時間熟成・攪拌して水素の発生が完結するのを確認し、続いてβ−クロロプロピオニトリル４４．７６ｇ（０．５ｍｏｌ；東京化成社製）（１．０ｅｑ）を投入した。投入と同時に発熱し、溶液は徐々に白色のスラリーから均一液に変化した。その後さらに７０℃、５時間攪拌・反応させた。ＧＣにて反応を追跡しながら原料の消失を確認した後、トルエン（関東化学社製）／水で抽出した。そのトルエン層を濃縮し、蒸留により３−エトキシカルボニル−１，３，５−トリシアノペンタンを５６．１０ｇ（収率５１．１８％）得た。
【００２９】
実施例２
２−エトキシカルボニルグルタロニトリルの代わりに、２−メトキシカルボニルグルタロニトリル７６．０９ｇ（０．５ｍｏｌ）を用い、実施例１と同様に反応・処理を行ったところ、３−メトキシカルボニル−１，３，５−トリシアノペンタンを５０．３４ｇ（収率４９．０５％）得た。
【００３０】
実施例３
２−エトキシカルボニルグルタロニトリルの代わりに、２−エトキシカルボニル−４−メチルグルタロニトリル９０．０９ｇ（０．５ｍｏｌ）を用い、実施例１と同様に反応・処理を行ったところ、３−エトキシカルボニル−１，３，５−トリシアノヘキサンを６６．２２ｇ（収率５６．７８％）得た。
【００３１】
実施例４
β−クロロプロピオニトリルの代わりに、２−メチル−β−クロロプロピオニトリル５１．７６ｇ（０．５ｍｏｌ）を用い、実施例１と同様に反応・処理を行ったところ、３−エトキシカルボニル−１，３，５−トリシアノヘキサンを５６．１２ｇ（収率４８．１２％）得た。
【００３２】
比較例
β−クロロプロピオニトリルの代わりに、アクリロニトリル２６．５３ｇ（０．５ｍｏｌ）を用い、実施例１と同様に反応・処理を行ったが、反応は進行せず、原料回収に終わった。
【００３３】
【発明の効果】
本発明の製法は、工業的に容易に入手可能な試薬を用い、簡便な手法でかつ効率良く、工業的に優れた手法でニトリル誘導体を得る製造法である。また、得られるニトリル誘導体は種々の合成中間体として利用でき、有機化学分野において有用である。