(57)【要約】【課題】４−（メチルチオ）ブタン−１，２−ジオールの工業的に有利な製造法を提供すること。【解決手段】含窒素芳香族化合物および第三級アミン化合物からなる群から選ばれる少なくとも一つの含窒素有機化合物とカルボン酸化合物の存在下、３−ブテン−１，２−ジオールとメタンチオールとを反応させる４−（メチルチオ）ブタン−１，２−ジオールの製造法。本発明によれば、安価で入手容易な含窒素有機化合物と脂肪族カルボン酸化合物を用いて、温和な条件下、比較的短時間で４−（メチルチオ）ブタン−１，２−ジオールを得ることができるため、工業的に有利である。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
含窒素芳香族化合物および第三級アミン化合物からなる群から選ばれる少なくとも一つの含窒素有機化合物とカルボン酸化合物の存在下、３−ブテン−１，２−ジオールとメタンチオールとを反応させる４−（メチルチオ）ブタン−１，２−ジオールの製造法。
【請求項２】
含窒素芳香族化合物が、置換基を有していてもよいピリジンである請求項１に記載の４−（メチルチオ）ブタン−１，２−ジオールの製造法。
【請求項３】
カルボン酸化合物が、脂肪族カルボン酸化合物である請求項１に記載の４−（メチルチオ）ブタン−１，２−ジオールの製造法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、４−（メチルチオ）ブタン−１，２−ジオールの製造法を提供するものである。
【背景技術】
【０００２】
４−（メチルチオ）ブタン−１，２−ジオールは、医薬中間体（例えば、特許文献１参照。）やメチオニンアナローグ（例えば、非特許文献１参照。）として重要な化合物である。４−（メチルチオ）ブタン−１，２−ジオールの製造法としては、３−ブテン−１，２−ジオールにメタンチオールを付加させる方法が知られており、例えば、有機過酸化物を触媒として用いる方法（例えば、非特許文献１参照。）やホウ素化合物の存在下に実施する方法（例えば、特許文献２参照。）が挙げられる。しかしながら、前者は防災面で問題があり、後者は高価な試薬を用いる必要があるなど、いずれも工業的に満足できるものではなく、さらに効率のよい製造法の開発が望まれていた。
【０００３】
【特許文献１】特公平６−３７４５９号公報
【特許文献２】欧州公開特許第１２６０５００号公報
【非特許文献１】J. of Agricultural and Food Chemistry, 23, 1137(1975)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような状況の下、本発明者は、３−ブテン−１，２−ジオールへのメタンチオール付加反応による４−（メチルチオ）ブタン−１，２−ジオールの製造法について鋭意検討したところ、安価で入手容易な含窒素有機化合物とカルボン酸化合物の存在下に実施すれば、防災面での問題を生じることなく、該反応が効率よく進行することを見出し、本発明に至った。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
すなわち本発明は、含窒素芳香族化合物および第三級アミン化合物からなる群から選ばれる少なくとも一つの含窒素有機化合物とカルボン酸化合物の存在下、３−ブテン−１，２−ジオールとメタンチオールとを反応させる４−（メチルチオ）ブタン−１，２−ジオールの製造法を提供するものである。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、安価で入手容易な含窒素芳香族化合物および第三級アミン化合物からなる群から選ばれる少なくとも一つの含窒素有機化合物（本明細書において、含窒素有機化合物と略記することもある。）とカルボン酸化合物との存在下に３−ブテン−１，２−ジオールとメタンチオールを反応させることにより、温和な条件下、４−（メチルチオ）ブタン−１，２−ジオールを得ることができるため、工業的に有利である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明を詳細に説明する。
【０００８】
原料である３−ブテン−１，２−ジオールは、市販のものを用いてもよいし、例えば、硫酸触媒の存在下に１，２−エポキシ−３−ブテンと水との付加開環反応させる方法（例えば、米国特許第５２５０７４３号公報参照。）、七酸化二レニウム触媒の存在下に２−ブテン−１，４−ジオールを異性化させる方法（例えば、特開平６−３２７５１号公報参照。）等の公知の方法に準じて製造することができる。
【０００９】
原料であるメタンチオールは、一般には、メタノールと硫化水素から合成されるが、市販のものを使用することができる。メタンチオールは、ガス状のものを用いてもよいし、液状のものを用いてもよい。液状のメタンチオールは、例えば、ガス状のメタンチオールを、その沸点（６℃）以下に冷却した容器内に導入して、凝縮させる方法等により調製することができる。
【００１０】
メタンチオールの使用量は、３−ブテン−１，２−ジオールに対して、通常１モル倍以上であり、その上限は特にないが、経済的な面を考慮すると、実用的には、３−ブテン−１，２−ジオールに対して、１０モル倍以下である。
【００１１】
含窒素芳香族化合物とは、芳香環の構成原子のうち少なくとも１つが窒素原子であって、単環状または縮合環状の炭素数３〜２０の複素芳香族化合物であり、例えばピリジン、ピラジン、イミダゾール、ベンズイミダゾール、フェナンスロリン、オキサゾール、チアゾール、キノリン、イソキノリン等が挙げられる。また、これらの化合物上に、例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子等のハロゲン原子；メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、ｓｅｃ−ブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基等の炭素数１〜４のアルキル基；メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、イソプロポキシ基、ｔｅｒｔ−ブトキシ基等の炭素数１〜４のアルコキシ基；メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基、プロポキシカルボニル基、イソプロポキシカルボニル基、ｔｅｒｔ−ブトキシカルボニル基等の炭素数１〜４のアルコキシカルボニル基；ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基等のジアルキルアミノ基；カルバモイル基；などの置換基を有していてもよく、かかる置換基が結合した化合物の具体例としては、２−メチルピリジン、３−メチルピリジン、４−メチルピリジン、２−クロロピリジン、３−クロロピリジン、４−クロロピリジン、２，３，５−コリジン、２，４，６−コリジン、ニコチン酸アミド、ニコチン酸メチル、Ｎ−メチルイミダゾール、２−クロロキノリン等が挙げられる。
【００１２】
第三級アミン化合物とは、少なくとも１つの窒素原子を有する直鎖状、分岐鎖状または環状の炭素数３〜２０の第三級アミン化合物であり、例えばトリメチルアミン、トリエチルアミン、トリ（ｎ−プロピル）アミン、トリ（ｎ−ブチル）アミン、トリ（ｎ−ペンチル）アミン、トリ（ｎ−ヘキシル）アミン、ジメチル（ｎ−オクチル）アミン、ジメチル（ｎ−デシル）アミン、ジメチル（ｎ−ドデシル）アミン、ジメチル（ｎ−テトラデシル）アミン、ジメチル（ｎ−ヘキサデシル）アミン、ジメチル（ｎ−オクタデシル）アミン、ジ（ｎ−ヘキシル）メチルアミン、ジ（ｎ−オクチル）メチルアミン、ジメチルベンジルアミン、ジ（ｎ−ブチル）ベンジルアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチルアニリン、Ｎ，Ｎ−ジ（ｎ−ブチル）アニリン、Ｎ，Ｎ−ジ（ｎ−ヘキシル）アニリン、Ｎ−メチルモルホリン、Ｎ−（ｎ−ブチル）モルホリン、Ｎ−（ｎ−オクチル）モルホリン、Ｎ−（ｎ−デシル）モルホリン、Ｎ−（ｎ−ドデシル）モルホリン、Ｎ−メチルピロリジン、Ｎ−（ｎ−ブチル）ピロリジン、Ｎ−（ｎ−ヘキシル）ピロリジン、Ｎ−（ｎ−オクチル）ピロリジン、Ｎ−（ｎ−デシル）ピロリジン、Ｎ−（ｎ−ドデシル）ピロリジン、Ｎ−メチルピペリジン、Ｎ−（ｎ−ブチル）ピペリジン、Ｎ−（ｎ−ヘキシル）ピペリジン、Ｎ−（ｎ−オクチル）ピペリジン、Ｎ−（ｎ−デシル）ピペリジン、Ｎ−（ｎ−ドデシル）ピペリジン等が挙げられる。
【００１３】
これらの含窒素有機化合物は、種々の化合物が市販されており、通常、容易に入手可能である。かかる含窒素有機化合物のうち、含窒素芳香族化合物が好ましく用いられる。なかでも、例えば、ピリジン、２−メチルピリジン、３−メチルピリジン、４−メチルピリジン、２−クロロピリジン、３−クロロピリジン、４−クロロピリジン、２，３，５−コリジン、２，４，６−コリジン、ニコチン酸アミド、ニコチン酸メチル等の置換基を有していてもよいピリジンが、より好ましい。
【００１４】
カルボン酸化合物としては、脂肪族カルボン酸化合物および芳香族カルボン酸化合物が挙げられる。
【００１５】
脂肪族カルボン酸化合物とは、少なくとも１つのカルボキシ基を有する直鎖状、分岐鎖状または環状の炭素数１〜２０の脂肪族化合物であり、例えばギ酸、酢酸、プロピオン酸、ブタン酸、ペンタン酸、ヘキサン酸、シュウ酸、乳酸、コハク酸、アジピン酸、マレイン酸、フマル酸等が挙げられる。
【００１６】
芳香族カルボン酸化合物とは、少なくとも１つのカルボキシ基を有する単環状または縮合環状の炭素数７〜２０の芳香族化合物であり、例えば安息香酸、サリチル酸、アセチルサリチル酸、テレフタル酸等が挙げられる。
【００１７】
これらのカルボン酸化合物は、種々の化合物が市販されており、容易に入手可能である。かかるカルボン酸化合物のうち、脂肪族カルボン酸化合物が好ましく用いられる。
【００１８】
含窒素有機化合物の使用量は、３−ブテン−１，２−ジオールに対して、通常０．００１モル倍以上であれば、本発明の目的を達成することができる。その上限は特にないが、経済的な面を考慮すると、３−ブテン−１，２−ジオールに対して、１モル倍以下である。また、カルボン酸化合物の使用量は、含窒素有機化合物に対して、通常、０．３〜１０モル倍、好ましくは１〜５モル倍の範囲である。
【００１９】
３−ブテン−１，２−ジオールとメタンチオールとの反応は、通常、無溶媒で実施されるが、溶媒を用いてもよい。溶媒としては、付加反応を阻害しないものであれば特に制限無く用いることができ、例えば、水；ヘキサン、ヘプタン、トルエン等の炭化水素溶媒；クロロベンゼン、クロロホルム等のハロゲン化炭化水素溶媒；ジエチルエーテル、メチルｔｅｒｔ−ブチルエーテル、テトラヒドロフラン等のエーテル溶媒；酢酸エチル等のエステル溶媒；ｔｅｒｔ−ブタノール等の第三級アルコール溶媒；アセトニトリル、プロピオニトリル等のニトリル溶媒；などの単独または混合溶媒が挙げられる。かかる溶媒の使用量は特に制限されないが、容積効率等を考慮すると、実用的には、３−ブテン−１，２−ジオールに対して１００重量倍以下である。
【００２０】
反応温度は、用いる含窒素有機化合物とカルボン酸化合物の種類や量により異なるが、あまり低過ぎると付加反応が進行しにくく、また反応温度があまり高過ぎると原料３−ブテン−１，２−ジオールや生成物の重合等副反応が進行する恐れがあるため、通常の反応温度は−１０〜１００℃、好ましくは０〜５０℃程度の範囲である。
【００２１】
反応は、減圧、常圧、加圧いずれでも実施可能であるが、メタンチオールの沸点が６℃であり常温では気体であるため、通常は、常圧または加圧の条件下で実施する。
【００２２】
３−ブテン−１，２−ジオールとメタンチオールとの反応は、含窒素有機化合物とカルボン酸化合物の存在下に、３−ブテン−１，２−ジオールとメタンチオールとを接触、混合することにより実施され、その混合方法は特に限定されない。常圧条件で実施する場合は、通常、含窒素有機化合物とカルボン酸化合物と３−ブテン−１，２−ジオールとの混合物を所定温度に調整し、これにガス状のメタンチオールを吹き込む方法により、反応が実施される。加圧条件で実施する場合は、例えば、含窒素有機化合物とカルボン酸化合物と３−ブテン−１，２−ジオールとをオートクレーブ等の密閉可能な容器に加えて、該容器を密閉した後、所定温度でガス状のメタンチオールを圧入する方法、含窒素有機化合物とカルボン酸化合物と３−ブテン−１，２−ジオールと液状のメタンチオールとを前記密閉容器に加えて、該容器を密閉した後、所定温度に調整する方法等により反応が実施される。含窒素有機化合物、カルボン酸化合物、３−ブテン−１，２−ジオールおよびメタンチオールを混合した後、所定温度に調整して反応させる場合や３−ブテン−１，２−ジオールとメタンチオールとを混合しておき、これに含窒素有機化合物とカルボン酸化合物とを加えて反応させる場合には、円滑に反応を開始させるため、３−ブテン−１，２−ジオールとメタンチオールとを含む混合物中のメタンチオールを、３−ブテン−１，２−ジオールに対して、４モル倍以下としておくことが好ましい。
【００２３】
反応の進行は、例えばガスクロマトグラフィ、高速液体クロマトグラフィ、薄層クロマトグラフィ、核磁気共鳴スペクトル分析、赤外吸収スペクトル分析等の通常の分析手段により確認することができる。
【００２４】
反応終了後、例えば、反応混合物から残存するメタンチオールを除去した後、必要に応じて、水や水に不溶の有機溶媒を加え、抽出処理し、得られる４−（メチルチオ）ブタン−１，２−ジオールを含む有機層を濃縮処理することにより、４−（メチルチオ）ブタン−１，２−ジオールを単離することができる。
【００２５】
反応混合物から残存するメタンチオールを除去する方法としては、例えば、反応混合物を濃縮処理する方法、反応混合物に、窒素ガス等の不活性ガスを吹き込む方法等が挙げられる。
【００２６】
水に不溶の有機溶媒としては、例えば、酢酸エチル等のエステル溶媒；ジエチルエーテル、ジブチルエーテル、メチルｔｅｒｔ−ブチルエーテル等のエーテル溶媒；クロロホルム、塩化メチレン、ジクロロエタン等のハロゲン化炭化水素溶媒；などが挙げられ、その使用量は特に制限されない。
【００２７】
抽出処理として、中性水洗浄を実施すれば、通常、含窒素有機化合物とカルボン酸化合物とが塩として水層側に除去される。また、例えば、酸性水洗浄を実施すれば含窒素有機化合物を、塩基性水洗浄を実施すればカルボン酸化合物を、それぞれ分離除去することもできる。
【００２８】
酸性水洗浄に用いる酸としては、例えば塩酸、硫酸等の鉱酸が通常用いられ、その濃度および使用量は特に限定されない。塩基性水洗浄に用いる塩基としては、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等の金属水酸化物；炭酸ナトリウム、炭酸カリウム等の金属炭酸塩；炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウム等の金属炭酸水素塩；などが通常用いられ、その濃度および使用量は特に限定されない。
【実施例】
【００２９】
以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれら実施例により限定されるものではない。
【００３０】
実施例１
磁気回転子を付した５０ｍＬオートクレーブに、３−ブテン−１，２−ジオール２０００ｍｇとピリジン９ｍｇと酢酸１４ｍｇとを加え、内温０℃に冷却した後、メタンチオールを１５００ｍｇ加えた。オートクレーブを密閉したのち、４０℃に保温して４時間攪拌した。オートクレーブの内圧（ゲージ圧）は当初２．５ｋｇ／ｃｍ２（０．２５ＭＰａ相当）であり、反応終了時には０．５ｋｇ／ｃｍ２（０．０５ＭＰａ相当）であった。反応後、常圧に戻し、溶液中に窒素ガスを吹き込むことにより、残存するメタンチオールを除去し、酢酸エチル１０ｇで希釈した。この溶液をガスクロマトグラフィ内部標準法により分析したところ、４−（メチルチオ）ブタン−１，２−ジオールの収率は９４％であった。原料の３−ブテン−１，２−ジオールが５％残存していた。
【００３１】
実施例２
実施例１において、ピリジン９ｍｇと酢酸１４ｍｇに代えて、２，４，６−コリジン  ２８ｍｇと８０％ギ酸２６ｍｇを用いる以外は、実施例１と同様に実施した。
４−（メチルチオ）ブタン−１，２−ジオールの収率は９５％であった。原料の３−ブテン−１，２−ジオールが４％残存していた。
【００３２】
実施例３
実施例１において、ピリジン９ｍｇと酢酸１４ｍｇに代えて、キノリン２９ｍｇとプロピオン酸３４ｍｇを用いる以外は、実施例１と同様に実施した。
４−（メチルチオ）ブタン−１，２−ジオールの収率は５８％であった。原料の３−ブテン−１，２−ジオールが４０％残存していた。
【００３３】
実施例４
実施例１において、ピリジン９ｍｇと酢酸１４ｍｇに代えて、ピリジン１８ｍｇと安息香酸５５ｍｇを用いる以外は、実施例１と同様に実施した。
４−（メチルチオ）ブタン−１，２−ジオールの収率は３９％であった。原料の３−ブテン−１，２−ジオールが５８％残存していた。
【００３４】
実施例５
実施例１において、ピリジン９ｍｇと酢酸１４ｍｇに代えて、トリエチルアミン２２ｍｇと酢酸３０ｍｇを用いる以外は、実施例１と同様に実施した。
４−（メチルチオ）ブタン−１，２−ジオールの収率は４０％であった。原料の３−ブテン−１，２−ジオールが５８％残存していた。