(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ａ）式(I)のホスホン酸誘導体を無水酢酸と温度３０〜１５０℃で反応させ、同時に酢酸と無水酢酸の混合物を蒸留により除去すること、
ｂ）続いて、工程ａ）で得られた式(II)のオリゴマー状無水ホスホン酸を反応的蒸留にかけ、対応する式(III)の環状三量体状無水ホスホン酸に転化し、形成された環状三量体状無水ホスホン酸を、環状三量体状無水ホスホン酸に対して不活性な有機溶剤に直ちに溶解させること、
により、式(III)の無水環状ホスホン酸を製造する方法。
【化１】
0004757797.tif 000005
（式中、
ｎは０〜３００の整数であり、
Ｒは、アリル、アリール、または開鎖環状または分岐したＣ１〜Ｃ８アルキル基、アリールオキシ、アリルオキシまたは開鎖環状または分岐したＣ１〜Ｃ８アルキル基を有するアルコキシである）
【請求項２】
無水酢酸と式(I)のホスホン酸の比が２０：１〜１：１である、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
工程ｂ）における反応的蒸留が、温度１００〜４５０℃（内部反応器温度）および最上部温度１００〜３８０℃で行われる、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
ａ）酢酸および未転化無水酢酸の蒸留における圧力が１ｍｂａｒ〜１０００ｍｂａｒであり、ｂ）式(II)のオリゴマー状無水ホスホン酸から式(III)の環状無水ホスホン酸への反応的蒸留における圧力が０．００１ｍｂａｒ〜５００ｍｂａｒである、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
連続的に行われる、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
得られた式(III)の環状三量体状無水ホスホン酸を、反応的蒸留の後、有機溶剤中に、溶剤と無水ホスホン酸の混合比１０：１〜１：１０で溶解させる、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記有機溶剤が、リグロイン、スルホラン、ＤＭＳＯ、ＨＭＰＴ、ＮＭＰ、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、シクロペンタン、シクロヘキサン、シクロヘプタン、シクロオクタン、ジクロロメタン、クロロホルム、四塩化炭素、１，２−ジクロロエタン、１，１，２，２−テトラクロロエタン、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸ブチル、ジメチルホルムアミド、ジエチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、ジエチルアセトアミド、ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、ｔｅｒｔ−ブチルメチルエーテル、ＴＨＦ、ジオキサン、アセトニトリル、スルホラン、ＤＭＳＯ、ＨＭＰＴ、ＮＭＰまたはそれらの混合物である、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、公知の２，４，６−置換された１，３，５，２，４，６−トリオキサトリホスフィナン２，４，６−トリオキシド(III)を、式(I)の親ホスホン酸から、それらの式(II)の開鎖類似体を経由して、蒸留により製造する改良された方法に関するものである。
【化１】
0004757797.tif 000002
【背景技術】
【０００２】
式(II)のオリゴマー状無水ホスホン酸（ＯＰＡ）の、適当な助剤(assistant)との縮合（ＥＰ−Ｂ−０５２７４４２明細書）による製造、およびこれらのＯＰＡを使用するアミド結合の形成（ＤＥ−Ａ−３８３９３７９明細書）はすでに公知である。
【０００３】
しかし、アミド結合を形成するには、現状技術水準で、ヨーロッパ特許第０５２７４４２号明細書により製造される生成物では、鎖長Ｐ２０〜Ｐ２００の無水ホスホン酸が製造され、従ってＯＰＡの組成が正確に分からないために、過剰のＯＰＡを使用する必要がある。その結果生じるコストは、事実上、本発明の方法により製造される式(III)の無水環状プロパンホスホン酸（ＣＰＡ）により、回避することができる。
【０００４】
ホスホン酸は、微生物により典型的にはホスフェートに分解されるが、これは生態学的に問題である（富栄養）。無水環状ホスホン酸（ＣＰＡ）は、化学量論的であるために少量で使用できるので、この問題を防止することができる。これによって、ＥＰ−Ａ−０５２７４４２明細書およびＥＰ−Ａ−３８３９３７９明細書に記載されている公知の製造法および用途と比較して、式(III)の化合物を製造および使用することにより、さらなる優位性が達成される。
【０００５】
実験室におけるＣＰＡの選択的製造は、すでに成功している(H. Wissmann, H.J. Kleiner, Angew. Chem. Int. Ed. 1980, 19, 133 [129])。
【０００６】
ここではＣＰＡの蒸留可能性が記載されているが、粗製物としてすでに存在するＣＰＡの追加精製蒸留である。その上、この方法では、二塩化ホスホニルを使用してＣＰＡが製造されている。
【化２】
0004757797.tif 000003
【０００７】
この製法で形成されるＨＣｌは、その腐食性および毒性のために、この合成の工業的応用には多くの問題がある。さらに、生成物が塩化物を含んでなるために、ＣＰＡの可能な用途が制限されることがある。
【０００８】
生成物混合物が未確認組成で得られ、大量の廃棄物が生じ、腐食性および毒性ガスが生じるか、または生成物が塩化物を含んでなる公知の方法の上記欠点から、これらの欠点が全く無い、改良された製法を提供することが求められている。
【発明の開示】
【０００９】
この目的は、式(III)の無水環状ホスホン酸を、
ａ）式(I)のホスホン酸アルカンを無水酢酸と温度３０〜１５０℃で反応させ、同時に酢酸と無水酢酸の混合物を蒸留により除去すること、
ｂ）続いて、工程ａ）で得られた式(II)のオリゴマー状無水ホスホン酸を反応的蒸留にかけ、対応する式(III)の環状三量体状無水ホスホン酸に転化すること、
【化３】
0004757797.tif 000004
ｃ）形成された環状三量体状無水ホスホン酸を、好ましくは、環状三量体状無水ホスホン酸に対して不活性な有機溶剤に直ちに溶解させること
により製造することにより、達成され、ここで
ｎは０〜３００の整数であり、
Ｒは、Ｈ、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素、アリル、アリール、開鎖または分岐したＣ１〜Ｃ８アルキル基、アリールオキシ、アリルオキシまたは開環または分岐したＣ１〜Ｃ８アルキル基を有するアルコキシ、ニトロ、ニトリル、カルボキシ、開鎖または分岐したＣ１〜Ｃ８アルキル基を有するカルボン酸エステル、アミドまたは開鎖または分岐したＣ１〜Ｃ８アルキル基を有するアルキルアミド基である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の方法では、工程ａ）で得た式(II)のＯＰＡを、反応的蒸留により、式(III)のＣＰＡに直接転化し、それらのＣＰＡが得られた直後に、適当な溶剤に溶解させる。このようにして、ＣＰＡの重合によりオリゴマー状無水ホスホン酸に直ち再編成されるのを阻止する。
【００１１】
適当な溶剤は、無水ホスホン酸と反応しない溶剤であり、特に非プロトン性有機溶剤である。
【００１２】
適当な溶剤は、式(III)のＣＰＡと反応しないすべての非プロトン性有機溶剤であり、リグロイン、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、シクロペンタン、シクロヘキサン、シクロヘプタン、シクロオクタン、ジクロロメタン、クロロホルム、四塩化炭素、１，２−ジクロロエタン、１，１，２，２−テトラクロロエタン、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸ブチル、ジメチルホルムアミド、ジエチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、ジエチルアセトアミド、ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、ｔｅｒｔ−ブチルメチルエーテル、ＴＨＦ、ジオキサン、アセトニトリル、スルホラン、ＤＭＳＯ、ＨＭＰＴ、ＮＭＰまたはそれらの混合物が好ましく、ジクロロメタン、クロロホルム、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸ブチル、ジメチルホルムアミド、ジエチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、ジエチルアセトアミド、ジイソプロピルエーテル、ｔｅｒｔ−ブチルメチルエーテル、ＴＨＦ、ジオキサン、アセトニトリルまたはそれらの混合物がより好ましく、ジクロロメタン、クロロホルム、酢酸エチル、酢酸ブチル、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、ｔｅｒｔ−ブチルメチルエーテル、ＴＨＦ、ジオキサン、アセトニトリルまたはそれらの混合物が特に好ましい。
【００１３】
反応的蒸留の際、酢酸および未転化無水酢酸を減圧下で完全に蒸留除去した後、存在する式(II)のＯＰＡ（ＥＰ−Ｂ−０５２７４４２明細書に準じて製造）を、０．００１ｍｂａｒ〜５００ｍｂａｒの真空下、温度１００℃〜４５０℃で解離させ、式(III)のＣＰＡを純粋な形態で得る。
【００１４】
本発明の方法には、これまで公知の方法と対照的に、式(II)のＯＰＡの製造および式(III)のＣＰＡの製造を同じ反応容器で行うことができるので、装置の複雑さが低レベルで済むという特別な特徴がある。
【００１５】
環状化合物(III)の形成が、反応的蒸留により効果的に行われることは、非常に驚くべきことである。蒸留における条件を選択することにより、所望のＣＰＡが純粋な形態で得られ、再オリゴマー化が起こらない。
【００１６】
上記のように、式(I)、(II)および(III)における適当な基Ｒは、アリル、アリールまたは開鎖環状または分岐したＣ１〜Ｃ８アルキル基、アリールオキシ、アリルオキシまたは開鎖環状または分岐したＣ１〜Ｃ８アルキル基を有するアルコキシである。特に適当な基は、Ｒ＝メチル、エチル、ｎ−プロピル、イソプロピル、ｎ−ブチル、２−ブチル、イソブチル、ペンチル、ヘキシル、である基であり、エチル、プロピル、およびブチル基が非常に適当な基である。
【００１７】
無水酢酸と式(I)のホスホン酸の比は、所望により選択できるが、あまり小さくすべきではなく、好ましくは２０：１〜１：１、より好ましくは１０：１〜１：１、最も好ましくは５：１〜１：１である。
【００１８】
本発明の方法における反応および蒸留は、
ａ）式(I)のホスホン酸を縮合させ、式(II)のＯＰＡを形成し、同時に酢酸および未転化無水酢酸を３０℃〜１５０℃（反応器内部温度）または３０℃〜１３０℃（最上部温度）、好ましくは５０℃〜１３０℃（反応器内部温度）または３５℃〜１００℃（最上部温度）、最も好ましくは７０℃〜１１０℃（反応器内部温度）または４０℃〜７０℃（最上部温度）で蒸留すること、および
ｂ）式(II)のＯＰＡを、１００℃〜４５０℃（反応器内部温度）または１００℃〜３８０℃（最上部温度）、好ましくは１５０℃〜４００℃（反応器内部温度）または１５０℃〜３５０℃（最上部温度）、より好ましくは２００℃〜３５０℃（反応器内部温度）または２００℃〜３００℃（最上部温度）で反応的蒸留にかけ、式(III)のＣＰＡを形成すること
からなる２段階で行う。
【００１９】
本発明の方法では、ａ）酢酸および未転化無水酢酸の蒸留における圧力は、１ｍｂａｒ〜１０００ｍｂａｒ、好ましくは１０ｍｂａｒ〜５００ｍｂａｒ、より好ましくは５０ｍｂａｒ〜２００ｍｂａｒであり、ｂ）式(II)のＯＰＡから式(III)のＣＰＡへの反応的蒸留における圧力は、０．００１ｍｂａｒ〜５００ｍｂａｒ、好ましくは０．００５ｍｂａｒ〜１００ｍｂａｒ、より好ましくは０．０１ｍｂａｒ〜５０ｍｂａｒである。
【００２０】
蒸留は、どのような時間ででも行うことができるが、
ａ）酢酸および無水酢酸の蒸留は、１００時間以内、好ましくは８０時間以内、より好ましくは６０時間以内、で行い、
ｂ）式(II)のＯＰＡから式(III)のＣＰＡへの反応的蒸留は、１２０時間以内、好ましくは９０時間以内、より好ましくは６０時間以内、で行う
ことが多い。
【００２１】
一般的に、蒸留および反応的蒸留は、小規模で、比較的短時間で行うことができるが、この反応時間は、例えばパイロットプラント規模に移行すると増加する。
【００２２】
得られた式(III)のＣＰＡは、蒸留直後に有機溶剤に溶解させ、溶剤とＣＰＡの混合比は所望により選択することができるが、化合物の粘度のためにあまり低く選択すべきではなく、好ましくは１０：１〜１：１０、より好ましくは５：１〜１：５、最も好ましくは２：１〜１：２、である。好ましい実施態様では、ＣＰＡ縮合物は、不活性有機溶剤中で直接集め、重合および類似のオリゴマーへの再編を阻止する。
【００２３】
このようにして製造された式(III)のＣＰＡおよび選択した溶剤または溶剤混合物の溶液は、縮合反応、例えばアミド形成(M. Feigel et al., Angew. Chem. Int. Ed. 1989, 28, 486 [466])およびエステル形成(F.P. Montforts et al., Eur. J. Org. Chem. 2001, 1681-1687)、アシル化（独国特許第１００６３４９３号明細書）および複素環式化合物の製造（国際特許第ＷＯ９９／３７６２０号パンフレット）に直接使用することができる。
【００２４】
特に、本発明の方法には、先行技術に対して、式(II)の様々なオリゴマーから、限定された分子量の式(III)の化合物が形成され、従って、化学量論的量で使用できるという利点がある。これによって、これらの無水ホスホン酸の、化学プロセス、例えばカルボン酸とアルコールまたはアミンの縮合反応、における経済的な有用性が増大する。シロップ状の化合物を有機溶剤に溶解させることにより、特に容易に取り扱うことができ、驚くべきことに、この形態で多くの反応に直接使用することもできる。
【００２５】
このようにして得られた溶液は、特にアミド結合を形成することができ、カップリング試薬を限定された、控えめな量で加えることができる。
【００２６】
下記の例および比較例により、本発明の課題を説明するが、本発明はこれらの例に限定するものではない。
【００２７】
諸例
例１  ２，４，６−トリプロピル−［１，３，５，２，４，６］−トリオキサトリホスフィナン２，４，６−トリオキシドの合成
攪拌機、栓、内部温度計および蒸留カラムを備えたガラス製フラスコ中で、プロパンホスホン酸３３．０ｇ（０．２７ｍｏｌ）を、アルゴン下で無水酢酸１８９．３ｇ（１．８５ｍｏｌ）中に溶解させ、２時間還流加熱する。続いて、酢酸と無水酢酸の混合物を１００ｍｂａｒで留別する。外部温度を３５０℃に、真空を０．１ｍｂａｒに増加する。最上部温度２８０℃で、無色、シロップ状の２，４，６−トリプロピル−［１，３，５，２，４，６］−トリオキサトリホスフィナン２，４，６−トリオキシド２２．９ｇが得られる（収率８０％）。
【００２８】
こうして得られたＣＰＡをジクロロメタン２２．９ｇに溶解させ、この形態でその後の合成に使用できる。
【００２９】
例２  ２，４，６−トリプロピル−［１，３，５，２，４，６］−トリオキサトリホスフィナン２，４，６−トリオキシドの合成
攪拌機、栓、内部温度計および蒸留カラムを備えたガラス製フラスコ中で、プロパンホスホン酸３３．０ｇ（０．２７ｍｏｌ）を、アルゴン下で無水酢酸１８９．３ｇ（１．８５ｍｏｌ）中に溶解させ、２時間還流加熱する。続いて、酢酸と無水酢酸の混合物を１００ｍｂａｒで留別する。外部温度を３５０℃に、真空を０．１ｍｂａｒに増加する。最上部温度２８０℃で、無色、シロップ状の２，４，６−トリプロピル−［１，３，５，２，４，６］−トリオキサトリホスフィナン２，４，６−トリオキシド２２．９ｇが得られる（収率８０％）。
【００３０】
こうして得られたＣＰＡをジメチルホルムアミド２２．９ｇに溶解させ、この形態でその後の合成に使用できる。
【００３１】
例３  ２，４，６−トリエチル−［１，３，５，２，４，６］−トリオキサトリホスフィナン２，４，６−トリオキシドの合成
攪拌機、栓、内部温度計および蒸留カラムを備えたガラス製フラスコ中で、エタンホスホン酸４０．２ｇ（０．３７ｍｏｌ）を、アルゴン下で無水酢酸２０４．９ｇ（２．０１ｍｏｌ）中に溶解させ、２時間還流加熱する。続いて、酢酸と無水酢酸の混合物を１００ｍｂａｒで留別する。外部温度を３５０℃に、真空を０．１ｍｂａｒに増加する。最上部温度２９５℃で、無色、シロップ状の２，４，６−トリエチル−［１，３，５，２，４，６］−トリオキサトリホスフィナン２，４，６−トリオキシド２０．２ｇが得られる（収率６６％）。
【００３２】
例４  ２，４，６−トリヘキシル−［１，３，５，２，４，６］−トリオキサトリホスフィナン２，４，６−トリオキシドの合成
攪拌機、栓、内部温度計および蒸留カラムを備えたガラス製フラスコ中で、ヘキサンホスホン酸４４．８ｇ（０．２７ｍｏｌ）を、アルゴン下で無水酢酸１８９．３ｇ（１．８５ｍｏｌ）中に溶解させ、２時間還流加熱する。続いて、酢酸と無水酢酸の混合物を１００ｍｂａｒで留別する。外部温度を３５０℃に、真空を０．１ｍｂａｒに増加する。最上部温度２４０℃で、無色、シロップ状の２，４，６−トリヘキシル−［１，３，５，２，４，６］−トリオキサトリホスフィナン２，４，６−トリオキシド３０．０ｇが得られる（収率７５％）。
【００３３】
こうして得られたＣＰＡをジクロロメタン３０ｇに溶解させ、この形態でその後の合成に使用できる。
【００３４】
例５  ２，４，６−トリシクロヘキシル−［１，３，５，２，４，６］−トリオキサトリホスフィナン２，４，６−トリオキシドの合成
攪拌機、栓、内部温度計および蒸留カラムを備えたガラス製フラスコ中で、シクロヘキサンホスホン酸４４．３ｇ（０．２７ｍｏｌ）を、アルゴン下で無水酢酸１８９．３ｇ（１．８５ｍｏｌ）中に溶解させ、２時間還流加熱する。続いて、酢酸と無水酢酸の混合物を１００ｍｂａｒで留別する。外部温度を３５０℃に、真空を０．１ｍｂａｒに増加する。最上部温度２６０℃で、無色、シロップ状の２，４，６−トリシクロヘキシル−［１，３，５，２，４，６］−トリオキサトリホスフィナン２，４，６−トリオキシド２７．６ｇが得られる（収率７５％）。
【００３５】
こうして得られたＣＰＡをジクロロメタン２７．６ｇに溶解させ、この形態でその後の合成に使用できる。
【００３６】
例６  Ｎ−アセチル−Ｌ−フェニルアラニニル−Ｌ−アラニンメチルエステルの合成
Ｌ−アラニンメチルエステルヒドロクロリド０．１ｇ（０．７ｍｍｏｌ）、Ｎ−アセチル−Ｌ−フェニルアラニン０．２ｇ（１ｍｍｏｌ）およびＮ−メチルモルホリン０．５５ｍｌ（５ｍｍｏｌ）をジクロロメタン５０ｍｌに溶解させ、−１０℃に冷却する。例１から得たＣＰＡ０．５ｇ（ＣＨ２Ｃｌ２中５０％、０．８ｍｍｏｌ）を徐々に加え、混合物を低温条件下で３時間、および室温で７２時間攪拌する。この溶液を蒸発により濃縮し、酢酸エチルおよび１Ｎ  ＨＣｌ溶液、飽和ＮａＨＣＯ３、飽和ＮａＣｌおよび蒸留水で抽出する。有機相を硫酸マグネシウム上で除湿し、濾別し、蒸発により濃縮する。白色のＮ−アセチル−Ｌ−フェニルアラニニル−Ｌ−アラニンメチルエステル０．１８ｇが得られる（８８％）。
【００３７】
例７  Ｎ−アセチル−Ｌ−フェニルアラニニル−Ｌ−フェニルアラニンメチルエステルの合成
Ｌ−フェニルアラニンメチルエステルヒドロクロリド０．３８ｇ（１．８ｍｍｏｌ）、Ｎ−アセチル−Ｌ−フェニルアラニン０．３７ｇ（１．７ｍｍｏｌ）およびＮ−メチルモルホリン１．６ｍｌ（１４．６ｍｍｏｌ）をジメチルアセトアミド３０ｍｌに溶解させ、０℃に冷却する。次いで、例２から得たＣＰＡ１．２ｍｌ（ジメチルホルムアミド中５０％、１．９ｍｍｏｌ）を加える。混合物を０°でさらに１時間、および室温で１２時間攪拌する。この溶液を蒸発により濃縮し、酢酸エチルおよび１Ｎ  ＨＣｌ溶液、飽和ＮａＨＣＯ３、飽和ＮａＣｌおよび蒸留水で抽出する。有機相を硫酸マグネシウム上で除湿し、濾別し、蒸発により濃縮する。白色のＮ−アセチル−Ｌ−フェニルアラニニル−Ｌ−フェニルアラニンメチルエステル０．５３ｇが得られる（８４％）。
【００３８】
比較例８  例５と同じ量のＯＰＡによるＮ−アセチル−Ｌ−フェニルアラニニル−Ｌ−フェニルアラニンメチルエステルの合成
Ｌ−フェニルアラニンメチルエステルヒドロクロリド０．３８ｇ（１．８ｍｍｏｌ）、Ｎ−アセチル−Ｌ−フェニルアラニン０．３７ｇ（１．７ｍｍｏｌ）およびＮ−メチルモルホリン１．６ｍｌ（１４．６ｍｍｏｌ）をジメチルアセトアミド３０ｍｌに溶解させ、０℃に冷却する。次いで、ヨーロッパ特許第０５２７４４２号、例１に記載されているようにして製造したＯＰＡ１．２ｍｌ（ジメチルホルムアミド中５０％、組成が不明なので、モル量は記載できない）を加える。混合物を０°でさらに１時間、および室温で１２時間攪拌する。この溶液を蒸発により濃縮し、酢酸エチルおよび１Ｎ  ＨＣｌ溶液、飽和ＮａＨＣＯ３、飽和ＮａＣｌおよび蒸留水で抽出する。有機相を硫酸マグネシウム上で除湿し、濾別し、蒸発により濃縮する。白色のＮ−アセチル−Ｌ−フェニルアラニニル−Ｌ−フェニルアラニンメチルエステル０．１４ｇが得られる（２２％）。
【００３９】
比較例９  例５と比較して増加した量のＯＰＡによるＮ−アセチル−Ｌ−フェニルアラニニル−Ｌ−フェニルアラニンメチルエステルの合成
Ｌ−フェニルアラニンメチルエステルヒドロクロリド０．３８ｇ（１．８ｍｍｏｌ）、Ｎ−アセチル−Ｌ−フェニルアラニン０．３７ｇ（１．７ｍｍｏｌ）およびＮ−メチルモルホリン５．０ｍｌ（４５．５ｍｍｏｌ）をジメチルアセトアミド３０ｍｌに溶解させ、０℃に冷却する。次いで、ヨーロッパ特許第０５２７４４２号、例１に記載されているようにして製造したＯＰＡ５ｍｌ（ジメチルホルムアミド中５０％、組成が不明なので、モル量は記載できない）を加える。混合物を０°でさらに１時間、および室温で１２時間攪拌する。この溶液を蒸発により濃縮し、酢酸エチルおよび１Ｎ  ＨＣｌ溶液、飽和ＮａＨＣＯ３、飽和ＮａＣｌおよび蒸留水で抽出する。有機相を硫酸マグネシウム上で除湿し、濾別し、蒸発により濃縮する。白色のＮ−アセチル−Ｌ−フェニルアラニニル−Ｌ−フェニルアラニンメチルエステル０．５５ｇが得られる（８７％）。