(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
以下の式（３）：
【化１】
0005198707.tif 000008
で表されるベンゾキサジンの製造方法であって、以下のステップ：
（ａ）以下の式：
【化２】
0005198707.tif 000009
で表されるｏ−ニトロフェノールを、以下の式：
【化３】
0005198707.tif 000010
で表される化合物と、十分量の芳香族炭化水素溶媒、並びに有効量の相転移触媒、アルカリ金属ハライド、及び水酸化アルカリ金属又はアルカリ金属炭酸塩若しくは重炭酸塩から選ばれる酸受容体の存在下で、反応させて、以下の式（２）：
【化４】
0005198707.tif 000011
で表される化合物を形成し、そして
（ｂ）得られた式（２）で表される化合物を、水素添加触媒の存在下で、水素添加する、
を含み、ここで上記式中、Ｒ1 は、アルキル及びアルコキシアルキルから成る群から選ばれるＣ1-8 単価基であり、そしてＲ2 〜Ｒ5 は、同一であっても相違してもよく、かつ、水素並びにＣ1-8 単価アルキル及びアルコキシアルキル基から成る群から選ばれ、そしてＸはハロゲンである、前記方法。
【請求項２】
前記ステップ（ｂ）における式（２）で表される化合物の水素添加が、芳香族炭化水素溶媒とＣ1-8 アルカノールの混合物の存在下で行われる、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ステップ（ｂ）における式（２）で表される化合物の水素添加が、トルエンとイソプロパノールの混合物の存在下で行われる、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記水素添加触媒が、炭素上Ｐｔである、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記ステップ（ｂ）における水素添加が、６０〜２５０psig（４．１４×１０5 〜１．７２×１０6 Pa）の圧力下で水素を使用して、反応容器内で行われる、請求項１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明の背景
１．本発明の分野
本発明は、除草剤の植物毒性作用に対する栽培植物のための保護剤として有用なアシルアミドの製造方法に関する。より特に、本発明は、ｏ−ニトロフェノールとハロケトンからｏ−ニトロフェノキシケトンの初期合成から出発するアシルアミドの製造方法に関する。次に、このｏ−ニトロフェノキシケトンは、ベンゾキサジンを作るために水素添加されて、その後、ベンゾキサジンは、アシル化されて、所望のアシルアミドが得られる。
２．従来技術の討議
本発明に係る方法に従って製造されうるアシルアミドの中のいくつかは、米国特許第４，６１８，３６１号中、Ｍｏｓｅｒにより示されている。アシルハライドを、酸結合剤の存在下、芳香族アミンと反応させる。
【０００２】
用語“アシルアミド”は、本明細書中に使用するとき、以下の式：
【０００３】
【化７】
0005198707.tif 000002
【０００４】
｛式中、Ｒは、Ｃ1-8 単価オルガノ官能基であり、Ｒ1 は、アルキル及びアルコキシアルキルから成る群から選ばれるＣ1-8 単価基であり、そしてＲ2 〜Ｒ5 は、同一であっても相違してもよく、かつ、水素、アルキル、及びアルコキシアルキルから成る群から選ばれるＣ1-8 単価基である。｝により示される化合物を包含する。
【０００５】
式（１）に包含されるアシルアミドは、以下の反応式：
【０００６】
【化８】
0005198707.tif 000003
【０００７】
により示されるように、芳香族炭化水素溶媒中でベンゾキサジンをアシル化することにより合成されうる。ここで、上記式中、Ｒ〜Ｒ5 は、先に定義したものであり、そしてＸはハロゲン基である。
【０００８】
ベンゾキサジン、例えば、３，４−ジヒドロ−３−メチル−２Ｈ−１，４−ベンゾキサジンの形成は、上記初期合成とニトロフェノキシケトンの水素添加を含みうる。例えば、Strain et al. 米国特許第２，３８１，９３５号は、３−メチルベンゾキサジンを形成するための、Ｒａｎｅｙニッケル触媒と溶媒としてのメタノールを使用したオートクレーブ内でのｏ−ニトロフェノキシアセトンの水素添加を示す。しかしながら、３−メチルベンゾキサジンの製造において使用されるｏ−ニトロフェノキシアセトン中間体のための満足いく合成は、Strain et al. によっては言及されていない。
【０００９】
Strain et al. により使用されたｏ−ニトロフェノキシアセトン中間体のための合成は報告されていないけれども、フェノキシアセトンの製造のための手順は、H. Meerwein, Houben-Weill, Band δ-Saurstoffverindugen on page 57 により示されており、それは、炭酸カリウムとヨウ化ナトリウムの存在下でフェノールとモノクロロアセトンの間で反応を行うことによるものである。このフェノキシアセトンの満足いく収率が示されているけれども、強い溶媒、例えば、ケトンが、上記ヨウ化ナトリウム触媒を可溶化するために使用される。経験により、ヨウ化ナトリウムが上記フェノキシケトンを製造するための触媒として使用される場合、さらなる精製、例えば、再結晶化が要求されることが、示される。あるいは、触媒活性の低下が、上記ベンゾキサジンの合成における水素添加の間に生じうる。結果として、過剰量の廃物が生成されうる。
【００１０】
さらに、例えば、Chemical Abstracts 102 : 6171c 及び103 : 178335w (1985）、及び106 : 34646n及び106 : 175898h (1987)中に示されるように、相転移触媒（ＰＴＣ）、例えば、テトラブチルアンモニウムブロマイドが、エーテル関連材料、例えば、アクリジン・エーテル、及びアリールオキシ誘導体の合成を容易にするために使用されてきた。溶媒、例えば、トルエン、非プロトン溶媒、又はアセトニトリルが、Ｋ2 ＣＯ3 又はＮａＯＨの存在下で有効であることが発見されている。
【００１１】
ベンゾキサジンをアシル化することにより式（１）のアクリルアミドを製造するためのいくつかの方法が示されているけれども、ベンゾキサジン、及びベンゾキサジンの前駆体、例えば、対応のニトロアリールオキシケトン、例えば、ニトロフェノキシアセトンを合成するための改良された手順が引き続き評価されている。
【００１２】
本発明の要約
本発明は、以下の式：
【００１３】
【化９】
0005198707.tif 000004
【００１４】
を有するｏ−ニトロフェノキシケトンを、ケトン溶媒に代えて、芳香族炭化水素溶媒、例えば、トルエン中で合成することができるという発見に基づく。ｏ−ニトロフェノールとハロケトンからのｏ−ニトロフェノキシケトンの合成は、相転移触媒と有効量のアルカリ金属ハライド、例えば、アルカリ金属ブロマイドを用いることにより、ケトン溶媒に代えて、芳香族有機溶媒、例えば、トルエン中で行われうる。上記ｏ−ニトロフェノキシケトンの合成は、以下の反応式：
【００１５】
【化１０】
0005198707.tif 000005
【００１６】
｛式中、Ｘ、Ｒ1 〜Ｒ5 は先に定義したものである。｝により示される。上記合成は、十分な量の酸受容体、例えば、アルカリ金属炭酸塩又は重炭酸塩を使用することを要求する。アルカリ金属重炭酸塩酸受容体が好ましい。上記ｏ−ニトロフェノキシケトン合成の間に、ケトン溶媒から芳香族炭化水素溶媒に切り替えることにより、生成する合計廃流における実質的な低下が実現されうることがさらに発見された。さらに、ケトン溶媒の使用を回避することにより、再結晶化と塩濾過ステップも削除しうる。
【００１７】
さらに、芳香族炭化水素溶媒とアルコール溶媒の混合物の使用は、（ベンゾキサジン産物を製造するために使用される）その後の還元ステップのために有益であることも発見された。この観察された有益性は、低下した副生成物の形成、改良されたｏ−ニトロフェノキシケトンの供給速度、及び触媒の回収率の点にある。
【００１８】
本発明の説明
本発明により、式（１）のアクリルアミドの製造方法であって、以下のステップ：
（ａ）酸受容体、並びに触媒量のアルカリ金属ハライド及び相転移触媒の存在下、ｏ−ニトロフェノールとハロケトンの間で、芳香族有機溶媒中で反応を行って、式（２）のｏ−ニトロフェノキシケトンを形成し、
（ｂ）有効量の水素添加触媒の存在下、（ａ）のｏ−ニトロフェノキシケトンを水素添加して以下の式：
【００１９】
【化１１】
0005198707.tif 000006
【００２０】
により表されるベンゾキサジンを製造し、そして
（ｃ）（ｂ）のベンゾキサジンを、以下の式：
【００２１】
【化１２】
0005198707.tif 000007
【００２２】
を有するアシルハライドを用いて、酸受容体の存在下、アシル化する、
を含み、ここで上記式中、Ｒ〜Ｒ5 、及びＸは先に定義したものである、前記方法が提供される。
【００２３】
本発明の詳細な説明
Ｒに包含されるオルガノ官能基は、例えば、Ｃ1-8 有機基、例えば、ポリハロアルキル、例えば、ジクロロメチル、トリクロロエチル；ポリハロアルケニル、及びシアノアルキル、例えば、シアノエチルであり、一方、Ｒは、好ましくは、ポリハロアルキル、例えば、（Ｃｌ）2 ＣＨ−である。Ｒ1 〜Ｒ5 に包含される基は、同一であっても相違してもよく、かつ、水素、Ｃ1-8 アルキル、例えば、メチル、エチル、プロピル、及びブチル；アルコキシアルキル、例えば、メトキシエチル、エトキシエチル、及びプロポキシブチルから成る群から選ばれる。
【００２４】
本発明に係る方法の第１ステップの実施に際しては、上記ｏ−ニトロフェノキシケトンは、ｏ−ニトロフェノールとハロアルキルケトン、例えば、クロロアセトン、又はアセチルメチルクロライドを含む混合物を、約５０℃〜約１００℃の、そして好ましくは、約５５℃〜約８５℃の温度において、撹拌することにより、製造されうる。反応は、芳香族有機溶媒、ｏ−ニトロフェノール１モル当り、約０．５モルまでの水、並びに有効量の酸受容体、相転移触媒、及びアルカリ金属ハライドの存在下で、行われうる。
【００２５】
好適な芳香族有機溶媒は、例えば、Ｃ6-10芳香族炭化水素及び水素添加炭化水素溶媒、例えば、ベンゼン、クロロベンゼン、トルエン（これは好ましい）、及びキシレンである。使用できる相転移触媒は、例えば、第４アンモニウム及びリン塩、例えば、（Ｒ6 ）4 Ｎ+ 、及び（Ｒ7 ）4 Ｐ+ であり、ここで、Ｒ6 とＲ7 は好ましくは有機基、例えば、Ｃ1-4 アルキル基である。好ましい相転移触媒の中には、トリブチルメチルアンモニウム・クロライド、及びトリブチルメチルアンモニウム・ブロマイドが包含される。
【００２６】
使用できる酸受容体は、好ましくは、アルカリ金属炭酸塩又は重炭酸塩、例えば、ナトリウム又はカリウム炭酸塩又は重炭酸塩である。
【００２７】
反応時間は、温度、ハロアルキルケトン、水の量、並びにアルカリ金属ハライド触媒及び相転移触媒の量及び相対比の如き要因に依存して、１〜１４時間の範囲内で変化しうる。調製の間、水は、約４５℃〜７５℃の温度において上記反応混合物に添加されることができ、そして上記混合物のpHは、鉱酸、例えば、ＨＣｌの添加により、３〜７．０内の範囲に調整されうる。上記相は分離されることができ、そして塩溶液、例えば、ＮａＣｌ溶液が、上記有機相に添加されうる。上記相は再び分離され、そして上記溶媒及び揮発性不純物は、上記ｏ−ニトロフェノキシケトンを回収するために減圧下４５℃〜８５℃における蒸留により上記有機相から除去されうる。特別な場合、アルカノール、例えばイソプロパノールからの上記ｏ−ニトロフェノキシケトンの追加の再結晶化が、還元ステップにおける水素添加触媒の性能に対する悪影響を最小化するために望ましいことが発見されている。しかしながら、触媒比率を含む最適反応条件を維持することにより、副生成物レベルの低下を達成することができることが発見されている。これは、ｏ−ニトロフェノキシケトンを再結晶化する必要性を回避することができる。
【００２８】
ｏ−ニトロフェノキシケトンの製造に際しては、上記アルカリ金属ハライド及び芳香族有機溶媒の存在下、ｏ−ニトロフェノール及びハロアルキルケトン、並びに酸受容体、例えば、アルカリ金属重炭酸塩を添加することが好ましい。ｏ−ニトロフェノール１モル当り、１．０３〜１．０６モルのハロアルキルケトン、約１．０〜約１．２モルの酸受容体、０．０４〜０．１５モルのアルカリ金属ハライド、及び０．０１〜０．０６モルの相転移触媒（ＰＴＣ）を使用することができる。２対６の、そしてより好ましくは２．５〜６の値をもつアルカリ金属ハライド／ＰＴＣのモル比も使用されうる。
【００２９】
本発明に係る方法の第２ステップの実施に際しては、上記ｏ−ニトロフェノキシケトンは、反応容器内での水素添加によりベンゾキサジンに変換されうる。水素添加は、芳香族有機溶媒、例えばトルエン中のｏ−ニトロフェノキシケトンの溶液を、芳香族有機溶媒中の水素添加触媒の撹拌されたスラリーに添加することにより、半バッチ・ワイズに又は連続法により行われることができる。補助溶媒、例えば、Ｃ1-8 アルカノール、そして特にメタノール又はイソプロパノール（これは好ましい）の使用は、副生成物、例えば、対応のベンゾキサジン“ダイマー”（いくつか）の形成を最小化することが発見されている。有効量のＣ1-8 アルカノールの存在も、上記触媒スラリーの流動性及び濾過特性を改善することが発見されている。結果として、上記触媒の回収率及び再利用が改善される。容量％に基づき、２０〜８０％のｏ−ニトロフェノキシケトン、及び８０〜２０％の溶媒の比率が好ましい。水添触媒１部当り、約１１〜１７部のｏ−ニトロフェノキシケトンの重量比が有効な結果を提供するであろう。上記芳香族有機溶媒対アルカノールの９５／５〜５０／５０共溶媒重量比が使用されうる。
【００３０】
５０〜９０℃の反応温度が使用されることができ、約６０psig（４．１４×１０5 Pa）〜２３０psig（１．７２×１０6 Pa）の圧力下では約６０℃の温度が好ましい。ｏ−ニトロフェノキシケトンが反応容器内に連続供給される場合には、より速い供給速度に近くすることがダイマーの形成を低下させうる。白金は好ましい触媒であるが、他の白金族金属（ＰＧＭ）触媒、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、オスミウム、イリジウムが有効である。ＰＧＭ触媒の有効量は、反応スラリー量当り、６５０〜５０００ppm の、好ましくは１３００〜１４００ppm のＰＧＭ触媒である。水素添加反応時間は、約２．５〜約１４時間の間で変動しうる。
【００３１】
本発明に係る方法の第３ステップにおけるベンゾキサジンのアシル化は、芳香族有機溶媒中、及び酸受容体の存在下、アシルハライドとベンゾキサジンの間で反応を行うことにより達成しうる。ベンゾキサジンのアシル化において使用される条件は、Ｍｏｓｅｒ、米国特許第４，６１８，３６１号中に示されたものと実質的に同じであり、これを本明細書中に援用する。
【００３２】
好適な酸受容体は、水酸化アルカリ金属、例えば、水酸化ナトリウムを含み、一方、アルカリ金属炭酸塩及び重炭酸塩が好ましい。
【００３３】
当業者が本発明をよりよく実施することができるようにするため、以下の実施例を、限定するためではなく説明のために提供する。別段の定めなき場合、部は全て重量部である。
【００３４】
実施例１
ｏ−ニトロフェノキシアセトン
上記ｏ−ニトロフェノキシアセトンを、約６５℃で５時間撹拌しながら、４２１．６ｇ（３．００６モル）のｏ−ニトロフェノール、２９７．８ｇ（３．０９モル）のクロロアセトン、３７．２ｇ（９６％、０．３６１５モル）の臭化ナトリウム、２７７．２ｇ（３．３モル）の重炭酸ナトリウム、２１．８ｇ（０．０６４７モル）の水性トリブチルメチルアンモニウム・クロライド（ＴＢＭＡＣ）、及び８２９ｇのトルエンから成る混合物を加熱することにより、調製する。次に、上記混合物に、９．０ｇ（０．０９３モル）の追加のクロロアセトンを添加し、これをさらに２．５時間６５℃で加熱する（（注）サンプル分析は上記反応が１．５時間後に完結したことを示した）。次に、５７０ｇの水を添加し、そしてその混合物のpHを、５５ｇの１０％  ＨＣｌ溶液の添加の間、５５℃〜６０℃において、６．５〜７に調整した。２相に分離させ、そして水相を除去した。
【００３５】
上記有機相に５％  ＮａＣｌ溶液６００ｇを添加し、そして得られた混合物を５５℃〜６０℃で激しく撹拌した。相分離の間、有機相をロータリー・エバポレーターに移し；６５〜７０℃で真空下で揮発物を除去した。実質的に完全なクロロアセトン分離を提供するために、上記溶媒ストリップの間、十分なトルエンを使用する。５８０．１ｇのｏ−ニトロフェノキシアセトンを得、これは、ｏ−ニトロフェノールに対して９５．９％収率であった。
【００３６】
実施例２
３，４−ジヒドロ−３−メチル−２Ｈ−１，４−ベンゾキサジン（３−ＭＢＡ）
５５〜６０℃における２７３．２ｇ（９７％、１．３５９モル）のｏ−ニトロフェノキシアセトン、１７８ｇのトルエン、及び４４ｇのイソプロパノールの先に濾過された混合物を、３時間にわたり、２００psig（１．３８×１０6 Pa）の水素圧下にあり、かつ、８５．５ｇの水分を含む炭素上５％パラジウム触媒（乾燥基準で２４．１ｇ、Ｅｎｇｅｌｈａｒｔ）、１６８ｇのトルエン、及び４２ｇのイソプロパノールの撹拌された混合物を含むＰａｒｒリアクターに５５〜６０℃において、添加する。添加の間、水素圧と温度を、それぞれ、２００psig（１．３８×１０6 Pa）と６０℃に維持する。添加の終りに、上記リアクターの条件を、さらに６０分間維持する。
【００３７】
上記Ｐａｒｒリアクターの圧力を、まず戻し、そして次に開ける。冷却コイルと撹拌機シャフトをトルエン／イソプロパノールで洗浄し、温いスラリーを、７〜１５psig（４．８３×１０4 〜１．０３×１０5 Pa）の圧力下で濾過した。触媒を濾過し、そして１４０ｇのトルエン／イソプロパノール、及び２８０ｇの水で洗浄する。得られた有機相を、ロータリー・エバポレーター内で真空下でストリップして、１９３．５ｇの所望の生成物を得る（９７．７％収率）。
【００３８】
実施例３
（±）−４−ジクロロアセチル−３，４−ジヒドロ−３−メチル−２Ｈ−１，４−ベンゾキサジン（ベノキサコール（ｂｅｎｏｘａｃｏｒ））
ａ）ｏ−ニトロフェノキシアセトン（ｏ−ＮＰＡ）
以下の材料を、１０００ガロン容器内で併合し、そして６５℃に６〜８時間加熱する：４９９．０kg（１．０００モル当量）のｏ−ニトロフェノール（ｏ−ＮＰ、９９％、３．５５１kg−モル）、３５９．７kg（１．０５モル当量）のクロロアセトン（ＣＡ、９６％、３．７３３kg−モル）、４５．４kg（０．１２４モル当量）の臭化ナトリウム（０．４４１kg−モル）、３２８．９kg（１．１０２モル当量）の重炭酸ナトリウム（３．９１５kg−モル）、２７．２kg（０．０２３モル当量）の水性トリブチルメチルアンモニウム・クロライド（ＴＢＭＡＣ、７０％、０．０８１kg−モル）、及び９８９ｇのトルエン。上記反応の完結をチェックし、そして少量のクロロアセトンを、必要により添加する。
【００３９】
次に６８２kgの水を６０℃で添加し、そして反応混合物のpHを、５５〜６０℃においてpH６．５〜７．０に調整する（約６６kgの１０％  ＨＣｌ）。相分離させ、そして重い水相を除去する。５〜１５％  ＮａＣｌ溶液（７２５kg）を上記有機相に添加し、上記混合物を５５〜６０℃において撹拌し、そして再びデカンテーションにより相分離させた。粗ｏ−ＮＰＡの残りの有機相を６５〜７５℃で真空ストリップしてトルエンと揮発性不純物を除去する。トルエン（約７０kg）を、上記真空ストリップの終りにかけて添加し、そして再び留去して、揮発性不純物の除去を改善する。約６９１kgの粗ｏ−ＮＰＡ（９６．９％アッセイ、３．４２８kg−モル、ｏ−ＮＰに対して９６．５％収率）を得る。最後に、３３９kgのトルエン／イソプロパノール（８：２）混合物を、５５〜６５℃において粗ｏ−ＮＰＡメルトに添加して、約６５％のｏ−ＮＰＡ溶液を得る。この溶液を、ホールド容器に移し、そこで、それをステップｂ）のために６５℃で保管する。
【００４０】
ｂ）３，４−ジヒドロ−３−メチルベンゾモルフォリン（３−ＭＢＡ）
ａ）からの約６５℃における８：２トルエン／イソプロパノール中のｏ−ＮＰＡ（３．４２８kg−モル、１．０００モル当量）の６５％溶液（１０３０kg）を、約５時間にわたり、５００ガロン容器内の４２kgの炭素上５％パラジウム触媒（Ｅｎｇｅｌｈａｒｔ）、４２kgの水、４３６kgトルエン／イソプロパノール（８：２）のスラリーに添加する。同時に、水素ガスにより、６０〜８０℃の温度において８０〜２００psig（５．５２×１０5 〜１．３８×１０6 Pa）（３１．１kg、１５．５４kg−モル、４．５３モル当量）まで加圧する。上記供給タンクを、上記水素添加容器まで８：２トルエン／イソプロパノール混合物約５０kgで濯ぎ、そして水素添加をさらに０．５時間続ける。上記反応混合物を濾過し、そして触媒を、６０℃における８：２トルエン／イソプロパノール混合物２５２kg、その後６０℃における水５０２kgで洗浄する。得られた併合２相濾液を、０．５〜７kgの９３％硫酸で処理して、不純物を除去することができる。下部水相を除去し、そして上部の３−ＭＢＡ含有有機相を大気圧蒸留により濃縮して、ステップｃ）のための、トルエン溶液中約５０％の３−ＭＢＡを得る（合計９５９kg、４７９kg  ３−ＭＢＡ、３．２０９kgモル、ｏ−ＮＰＡに対し９３．６％の収率）。上記フィルター上の結晶を、さらに７５３kgの６０℃熱メタノール、その後５０２kgの水で洗浄し、そして次に４３６kgの８：２トルエン／イソプロパノールで、上記反応器まで洗い戻す。
【００４１】
ｃ）ベノキサコール（Ｂｅｎｏｘａｃｏｒ）
ｂ）からの３−ＭＢＡの約５０％溶液（合計９５９kg、４７９kg  ３−ＭＢＡ、３．２０９kgモル）を、１０００ガロン容器に移し、そして５４２kgの水と１４kgの７５％リン酸を添加する。３０％  ＮａＯＨ（３．６３kgモル）溶液（４８４kg）及び５２９kgのジクロロアセチルクロライド（９８．６％、３．５３８kgモル）と４６１kgのトルエンの混合物を、上記５０％  ３−ＭＢＡ溶液に同時供給する。供給の間、pHを２．５〜３．０の間に維持し、そして温度を４０から８０℃まで上昇させる。上記反応混合物を、上記供給の終了後さらに１時間８０℃で保ち、その反応を完結させる。８０℃で保持しながら、５kgのセライト（Ｃｅｌｉｔｅ（商標））を添加し、そして上記混合物を濾過して、不要相を除去し、次に下部水相を、デカンテーションにより取り除く。生成物を、揮発物の真空蒸留により単離し、そして生成物メルトを１１０℃において乾燥させ、８３９kgの粗ベノキサコール（９５．０％アッセイ、７９７kgベノキサコール、３．０６５kgモル、３−ＭＢＡに対して９５．５％）を得る。
【００４２】
まとめると、本発明は、アシルアミドの新規製法を提供する。添付の請求の範囲により画する本発明の範囲から逸脱せずに、比率、手順、及び材料の変更を行いうる。