(57)【要約】【解決手段】シアノピリジン類を酸性水溶液溶媒中、ラネーニッケル触媒の存在下に接触水素還元してピリジンカルバルデヒド類を製造する方法において、次亜リン酸又はその塩を共存させることを特徴とするピリジンカルバルデヒド類の製造方法。【効果】アミノメチルピリジン等の副生を抑制し、高価なパラジウムなどの触媒を用いることなく、工業的に容易に反応を制御し、短時間で、収率良くピリジンカルバルデヒド類を製造することができる。【選択図】    なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
シアノピリジン類を酸性水溶液溶媒中、ラネーニッケル触媒の存在下に接触水素還元してピリジンカルバルデヒド類を製造する方法において、次亜リン酸又はその塩を共存させることを特徴とするピリジンカルバルデヒド類の製造方法。
【請求項２】
次亜リン酸又はその塩の使用量が、使用されるラネーニッケル触媒に含まれるニッケル金属の量に対し１乃至４当量である請求項１記載の製造方法。
【請求項３】
ラネーニッケル触媒がシアノピリジン類に対して０．１乃至１０重量％の量を用いる請求項１又は２に記載の製造方法。
【請求項４】
酸性水溶液溶媒が硫酸水溶液、ギ酸水溶液又は酢酸水溶液である請求項１乃至３のいずれか１項記載の製造方法。
【請求項５】
反応温度が２０乃至１００℃である請求項１乃至４のいずれか１項記載の製造方法。
【請求項６】
水素圧が１乃至１０ｋｇｆ／ｃｍ２である請求項１乃至５のいずれか１項記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、医薬及び農薬等の中間体又は原料として有用な化合物であるピリジンカルバルデヒド類の製造方法に関する。ピリジンカルバルデヒド類は、例えば、欧州特許第１，０９７，９３２号明細書に記載されている殺虫剤の中間体として有用である。
【０００２】
【従来の技術】
シアノメチルピリジン類から接触水素還元してピリジンカルバルデヒド類を製造する方法として以下の方法が知られている。
シアノピリジン類を酸性溶媒中、ラネーニッケル触媒の存在下に接触水素還元してピリジンカルバルデヒド類を製造する方法が知られている（非特許文献１参照。）。しかしながら、該文献記載の方法は、アミノメチルピリジン類が多量に副生する等の問題があり、有効な合成方法とは言えない。さらに、水素の吸収量が理論量（シアノピリジン類に対し１当量）を越えても、水素の吸収速度に変化は認められず反応が進行し、ピリジンカルバルデヒド類生成反応の終点を確認することが出来ず、工業的に反応を制御することが困難である。
【０００３】
３−シアノピリジンを、銅塩溶液で処理したラネーニッケル触媒及び酸の存在下で接触水素還元し、ニコチンアルデヒドを製造する方法が知られている（例えば、特許文献１参照。）。しかしながら、該方法では、３−アミノメチルピリジン等が多量に副生する等の問題があり、有効な合成方法とは言えない。
【０００４】
３−シアノピリジンを、カルボン酸水溶液中、ラネーニッケル触媒存在下で接触水素還元し、ニコチンアルデヒドを製造する方法が知られている（例えば、特許文献２参照。）。しかしながら、該方法では、反応時間が長く、また、副生する３−アミノメチルピリジン等との選択性が十分ではなく、有効な合成方法とは言えない。
【０００５】
３−シアノピリジンを活性炭に担持したパラジウムと銅とを触媒として接触水素還元し、ニコチンアルデヒドを製造する方法が知られている（例えば、特許文献３参照。）。また、シアノピリジン類を被毒処理されたパラジウム触媒の存在下接触水素還元し、ピリジンカルバルデヒド類を製造する方法が知られている（例えば、特許文献４参照。）。しかしながら、該方法では、高価なパラジウムを触媒として使用しており、また、副生する３−アミノメチルピリジン等との選択性が十分ではなく、有効な合成方法とは言えない。
【０００６】
２−シアノピリジンを、ラネーニッケル触媒存在下、酢酸、ピリジン、水の混合溶媒中、過剰量の次亜リン酸ナトリウムによって還元し、２−ピリジンカバルデヒドを製造する方法が知られている（例えば、非特許文献２参照。）。しかしながら、該文献記載の方法では、次亜リン酸ナトリウムを水素源として用いるため、２−シアノピリジンに対して次亜リン酸ナトリウムを過剰量用いる必要があり工業的に不利である。また、副生する２−アミノメチルピリジン等との選択性が十分ではなく、有効な合成方法とは言えない。
【０００７】
【特許文献１】
特開平８−１８３７７２号公報  （第２−３頁）
【特許文献２】
特開平６−３１６５６２号公報  （第６頁、実施例１−６等）
【特許文献３】
特開平１０−３３０３６２号公報  （第２−４頁）
【特許文献４】
特開平１０−２５９１８０号公報  （第２−４頁）
【非特許文献１】
ケミカルアブストラクト（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ａｂｓｔｒａｃｔ），第６９巻，第４１０３頁、第２カラム、４３８１２ｈ（１９６８年）
【非特許文献２】
Ｊ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，第３９６１−３９６３頁（１９６２年）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、シアノピリジン類を接触水素還元してピリジンカルバルデヒド類を製造する際に、アミノメチルピリジン等の副生を抑制し、高価なパラジウムなどの触媒を用いることなく、工業的に容易に反応を制御し、短時間で、収率良くピリジンカルバルデヒド類を製造することができる方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記課題を解決するために鋭意検討を行なった。その結果、シアノピリジン類を酸性水溶液溶媒中、ラネーニッケル触媒の存在下に接触水素還元してピリジンカルバルデヒド類を製造する方法において、該反応系に次亜リン酸又はその塩を共存させることによって上記課題を解決し得ることを見出して本発明を完成させるに至った。
【００１０】
即ち本発明は、シアノピリジン類を酸性水溶液溶媒中、ラネーニッケル触媒の存在下に接触水素還元してピリジンカルバルデヒド類を製造する方法において、次亜リン酸又はその塩を共存させることを特徴とするピリジンカルバルデヒド類の製造方法に関する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明における次亜リン酸又はその塩は、アルカリ金属塩、アンモニウム塩、アミン塩等、種々のものが使用できるが、好ましくは、次亜リン酸水溶液又は次亜リン酸ナトリウム或いはその水和物が使用される。
【００１２】
本発明における次亜リン酸又はその塩の使用量は、使用されるラネーニッケル触媒に含まれるニッケル金属の量に対し１乃至４当量、好ましくは２乃至３当量である。次亜リン酸又はその塩の使用量が上記範囲より少ない場合、アミノメチルピリジン等の副生成物が増加し、収率が低下するため好ましくない。上記範囲より多い場合、反応の進行が遅く長時間を要する。
【００１３】
本発明の反応において使用するラネーニッケルとは、ニッケルとアルミニウムを主成分とする合金であり、ニッケル含有量が、好ましくは４０乃至９９重量％、さらに好ましくは８０乃至９９重量％のものが使用される。通常、展開されたラネーニッケルが使用されるが、市販のラネーニッケル触媒をそのまま使用することもできる。また種々の方法によって、前処理されたラネーニッケルや安定化されたラネーニッケルも使用できる。さらにラネーニッケル中に、コバルト、鉄、クロム、チタン、モリブデン、バナジウム、マンガン、スズ、タングステン等のような金属が含まれているものも使用できる。
【００１４】
本発明におけるラネーニッケル触媒の使用量は、シアノピリジン類に対し０．１乃至１０重量％、好ましくは１乃至５重量％である。ラネーニッケル触媒の量が上記範囲より少ないと反応の進行が遅く、長時間を要する。ラネーニッケル触媒の量が上記範囲より多い場合は特に問題は無く、経済的な点から上記範囲の量であれば十分である。
【００１５】
本発明における酸性水溶液溶媒の酸としては、無機酸、有機酸のいずれも使用でき、無機酸としては塩酸、硫酸等が、有機酸としてはギ酸、酢酸、プロピオン酸等が挙げられるが、好ましくは酢酸又はギ酸である。
【００１６】
本発明における酸性水溶液溶媒の酸の使用量は、本発明の方法によりシアノピリジン類１モルからアンモニア１モルが生成するため、このアンモニアを中和するために十分な量、即ちシアノピリジン類に対し１当量以上、好ましくは１乃至３当量である。酸の使用量が上記範囲より少ない場合、アミノメチルピリジン等の副生成物が増加し、収率が低下するため好ましくない。酸の使用量が上記範囲よりも多い場合は特に問題は無く、上記範囲であれば十分である。
【００１７】
本発明における酸性水溶液溶媒の水の使用量は、本発明の方法において、反応にはシアノピリジン類１当量に対し１当量の水が必要なことから、シアノピリジン類に対し１当量以上、好ましくは５当量以上である。水の量が上記範囲より少ない場合、アミノメチルピリジン等の副生成物が増加し、収率が低下するため好ましくない。したがって、通常水を溶媒として使用するが、その他の溶媒中に上記範囲の水を添加した含水溶媒を使用することも出来る。溶媒としては本反応を阻害しないものならば良く、メタノール、エタノール等のアルコール系溶媒、テトラヒドロフラン等のエーテル系溶媒、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミドなどのアミド系溶媒等が使用できる。
【００１８】
本発明における酸性水溶液溶媒の使用量は、シアノピリジン類１重量部に対し１から１０重量部、好ましくは１から５重量部である。酸性水溶液溶媒が上記範囲より少ない場合、反応の進行が遅く、長時間を要する。
【００１９】
本発明における反応温度は２０乃至１００℃、好ましくは４０乃至６０℃である。上記範囲より低い反応温度では反応の進行が遅く、長時間を要する。上記範囲より高い反応温度では、アミノメチルピリジン等の副生成物が増加し、収率が低下するため好ましくない。
【００２０】
本発明における水素圧は１乃至１０ｋｇｆ／ｃｍ２、好ましくは３乃至８ｋｇｆ／ｃｍ２である。上記範囲より低い水素圧では反応の進行が遅く、長時間を要する。上記範囲より高い水素圧では、アミノメチルピリジン等の副生成物が増加し、収率が低下するため好ましくない。
本発明における水素の使用量は、シアノピリジン類に対し１．０から１．２当量、好ましくは１．０当量から１．１当量である。
【００２１】
【実施例】
以下に、実施例、比較例を示し、さらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。なお、本発明の効果を明らかにするために、ニコチンアルデヒドと副生成物である３−アミノメチルピリジンとの生成比を、反応の選択性の指標として示す。
【００２２】
実施例１
２００ｍｌのオートクレーブに、３−シアノピリジン３１．２ｇ（３００ミリモル）、次亜リン酸ナトリウム一水和物３．１８ｇ（３０ミリモル）、水７５ｇ、酢酸３６ｇ、及びラネーニッケル触媒（川研ファインケミカル（株）製、商品名ＮＤＴ−６５、含水率５０％）１．５６ｇを仕込み、オートクレーブ内の雰囲気を水素に置換した後、導入管を通じて水素圧を６ｋｇｆ／ｃｍ２に保ちながら、８００ｒｐｍの回転数で攪拌下、４５℃で反応を行なった。反応開始後、約３時間で水素の吸収速度が低下し、３−シアノピリジンに対し、１．１当量の水素を吸収したため、室温まで冷却し、攪拌を停止して反応を終了した。反応終了後、反応液をろ過して触媒をろ別し、高速液体クロマトグラフィーにて分析した結果、ニコチンアルデヒド９４％、３−アミノメチルピリジン４％であり、ニコチンアルデヒドと３−アミノメチルピリジンの生成比は２３．５であった。この時、ニコチンアルデヒドの収率は高速液体クロマトグラフィー（内部標準法）による定量の結果、９２％であった。
【００２３】
実施例２
次亜リン酸ナトリウム一水和物３．１８ｇに代えて次亜リン酸３０％水溶液６．６０ｇ（３０ミリモル）を用い、水７５ｇの代わりに６０ｇを用いた以外は、実施例１と同様にして反応を行なった。反応開始後、約３時間で水素の吸収速度が低下し、３−シアノピリジンに対し、１．１当量の水素を吸収したため、室温まで冷却し、攪拌を停止して反応を終了した。反応終了後、反応液をろ過して触媒をろ別し、高速液体クロマトグラフィーにて分析した結果、ニコチンアルデヒド９４％、３−アミノメチルピリジン４％であり、ニコチンアルデヒドと３−アミノメチルピリジンの生成比は２３．５であった。この時、ニコチンアルデヒドの収率は高速液体クロマトグラフィー（内部標準法）による定量の結果、９２％であった。
【００２４】
実施例３
次亜リン酸ナトリウム一水和物３．１８ｇに代えて１．２７ｇ（１２ミリモル）、ラネーニッケル触媒（川研ファインケミカル（株）製、商品名ＮＤＴ−６５、含水率５０％）１．５６ｇに代えて０．６２ｇ用いた以外は、実施例１と同様に反応を行なった。反応開始後、約８時間で水素の吸収速度が低下し、３−シアノピリジンに対し、１．１当量の水素を吸収したため、室温まで冷却し、攪拌を停止して反応を終了した。反応終了後、反応液をろ過して触媒をろ別し、高速液体クロマトグラフィーにて分析した結果、ニコチンアルデヒド９３％、３−アミノメチルピリジン４％であり、ニコチンアルデヒドと３−アミノメチルピリジンの生成比は２３．２であった。この時、ニコチンアルデヒドの収率は高速液体クロマトグラフィー（内部標準法）による定量の結果、９１％であった。
【００２５】
実施例４
酢酸３６ｇに代えてギ酸２８ｇを用いた以外は、実施例１と同様に反応を行なった。反応開始後、約３時間３０分で水素の吸収速度が低下し、３−シアノピリジンに対し、１．１当量の水素を吸収したため、室温まで冷却し、攪拌を停止して反応を終了した。反応終了後、反応液をろ過して触媒をろ別し、高速液体クロマトグラフィーにて分析した結果、ニコチンアルデヒド９３％、３−アミノメチルピリジン４％であり、ニコチンアルデヒドと３−アミノメチルピリジンの生成比は２３．２であった。この時、ニコチンアルデヒドの収率は高速液体クロマトグラフィー（内部標準法）による定量の結果、９１％であった。
【００２６】
比較例１
次亜リン酸又はその塩の効果を明らかにするために、次亜リン酸ナトリウム一水和物を加えなかったこと以外は実施例１と同様にして反応を行なった。反応開始後、約２時間で３−シアノピリジンに対し、１．１当量の水素を吸収したため、室温まで冷却し、攪拌を停止して反応を終了した。反応終了後、反応液をろ過して触媒をろ別し、高速液体クロマトグラフィーにて分析した結果、ニコチンアルデヒド８９％、３−アミノメチルピリジン７％であり、ニコチンアルデヒドと３−アミノメチルピリジンの生成比は１２．７であった。この時、ニコチンアルデヒドの収率は高速液体クロマトグラフィー（内部標準法）による定量の結果、８４％であり、選択性、収率ともに低いものであった。
【００２７】
比較例２（特開平６−３１６５６２号記載の方法）
２００ｍｌのオートクレーブに、３−シアノピリジン３１．２ｇ（３００ミリモル）、水６０ｇ、酢酸１８ｇ、及びラネーニッケル触媒（川研ファインケミカル（株）製、商品名ＮＤＴ−６５、含水率５０％）４．３７ｇを仕込み、水素に置換した後、導入管を通じて水素圧を１ｋｇｆ／ｃｍ２に保ちながら、８００ｒｐｍの回転数で攪拌下、２７℃で反応を行なった。約９時間反応を行なったが、３−シアノピリジンに対し１．０当量の水素を吸収しなかったため、この段階で室温まで冷却し、攪拌を停止して反応を終了した。反応終了後、反応液をろ過して触媒をろ別し、高速液体クロマトグラフィーにて分析した結果、ニコチンアルデヒド８６％、３−アミノメチルピリジン６％であり、３−シアノピリジンが７％残存した。ニコチンアルデヒドと３−アミノメチルピリジンの生成比は１４．３と低いものであった。
【００２８】
比較例３（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ａｂｓｔｒａｃｔ，６９，４３８１２ｈ（１９６８）に記載の方法）
２００ｍｌのオートクレーブに、３−シアノピリジン３１．２ｇ（３００ミリモル）、水７５ｇ、硫酸１５．１５ｇ、及びラネーニッケル触媒（川研ファインケミカル（株）製、商品名ＮＤＴ−６５、含水率５０％）１．５６ｇを仕込み、水素に置換した後、導入管を通じて水素圧を６ｋｇｆ／ｃｍ２に保ちながら、８００ｒｐｍの回転数で攪拌下、４５℃で反応を行なった。反応開始後、約６時間３０分で水素の吸収速度は低下しなかったが、３−シアノピリジンに対し１．１当量の水素を吸収したため、室温まで冷却し、攪拌を停止して反応を終了した。反応終了後、反応液をろ過して触媒をろ別し、高速液体クロマトグラフィーにて分析した結果、ニコチンアルデヒド８６％、３−アミノメチルピリジン１３％であり、ニコチンアルデヒドと３−アミノメチルピリジンの生成比は６．６であった。この時、ニコチンアルデヒドの収率は高速液体クロマトグラフィー（内部標準法）による定量の結果、８１％であり、選択性、収率ともに低いものであった。
【００２９】
【発明の効果】
本発明の方法によれば、シアノピリジン類を接触水素還元しピリジンカルバルデヒド類を製造する際に、アミノメチルピリジン等の副生を抑制し、高価なパラジウムなどの触媒を用いることなく、工業的に容易に反応を制御し、短時間で、収率良くピリジンカルバルデヒド類を製造することができる。