(57)【要約】【課題】シアノエチルエーテル類を、アルコール類とアクリロニトリルから高率収率、高純度でかつ人体的にも環境的にも安全である等の工業的に有利に製造する方法を提供する。【解決手段】アルコール類とアクリロニトリルとの反応を非エーテル系溶媒／アルカリ水溶液２相系で行うことを特徴とするシアノエチルエーテル類の製造方法。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルコール類とアクリロニトリルとの反応を非エーテル系溶媒／アルカリ水溶液２相系で行うことを特徴とするシアノエチルエーテル類の製造方法。
【請求項２】
前記非エーテル系溶媒が置換ベンゼンであることを特徴とする請求項１記載のシアノエチルエーテル類の製造方法。
【請求項３】
前記置換ベンゼンがトルエンであることを特徴とする請求項２記載のシアノエチルエーテル類の製造方法。
【請求項４】
前記アルカリ水溶液がアルカリ金属水酸化物またはアルカリ土類金属水酸化物の水溶液であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のシアノエチルエーテル類の製造方法。
【請求項５】
前記アルコール類とアクリロニトリルとの反応において、下記一般式(ＩＩＩ)で表される化合物を用いることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のシアノエチルエーテル類の製造方法。
【化１】
2009149595.tif 000010
一般式（ＩＩＩ）中、R２、R３、R4およびR5は、それぞれ独立にアルキル基またはアリール基を表す。Zは窒素原子または燐原子を表す。ｍは１〜３の整数を表す。Xは電化均衡対イオンを表し、ｄは電荷のバランスを取るために必要な数を表す。
【請求項６】
前記アルコール類および前記シアノエチルエーテル類がそれぞれ下記一般式(Ｉ) および一般式（II）で表される化合物であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のシアノエチルエーテル類の製造方法。
【化２】
2009149595.tif 000011
一般式（Ｉ）中、R1はn価の有機基を表し、ｎは１以上の整数を表す。
一般式（II）中、R1およびｎは前記と同義である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アルコール類とアクリロニトリルとの反応により、シアノエチルエーテル類を高収率、高純度でかつ人体的にも環境的にも安全である等の工業的に有利な条件で製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
シアノエチルエーテル類は医薬、農薬及び各種機能性材料またはそれらの中間体として有用である。これらのシアノエチルエーテル類は、一般に、塩基存在下アルコール類をアクリロニトリルにマイケル付加反応させることにより合成することができる。例えば、水酸化ナトリウム存在下ペンタエリスリトールとアクリロニトリルを反応させることにより高収率で対応するテトラシアノエチルエーテル体が得られることが知られている（例えば、非特許文献１，２参照）。しかしながら、これらの反応は無溶媒の反応であり、大量スケールでは反応速度や温度の制御が困難で製造適性に欠けるものであった。この問題を解決した例として、ジオキサンを溶媒に用い、ペンタエリスリトールとアクリロニトリルを水酸化カリウム水溶液存在下反応させて対応するテトラシアノエチルエーテル体を得ている例が知られている（例えば、非特許文献３、４、５参照）。しかしながら、溶媒のジオキサンは発ガン性懸念物質であり、使用上の制約が大きいという問題がある。さらに、これらの条件では反応で副生する着色成分を除くため、毒性および環境負荷の観点から使用を回避したいジクロロメタンを使用しているという問題があった。
【０００３】
【非特許文献１】ジャーナルオブ アメリカンケミカル ソシエティー、１１８巻、４９号、１２３６８〜１２３７５頁（１９９６年）
【非特許文献２】テトラへドロンレター、３７巻、８号、１２３７〜１２４０頁（１９９６年）
【非特許文献３】ジャーナル オブ フルオライン ケミストリー、１２５巻、５号、７４９〜７５４頁（２００４年）
【非特許文献４】ジャーナル オブ オーガニック ケミストリー、６５巻、２６号、９２１０〜９２１３頁（２０００年）
【非特許文献５】テトラへドロン、５５巻、１０号、２９４１〜２９５６頁（１９９９年）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、シアノエチルエーテル類を、アルコール類とアクリロニトリルから高率収率、高純度でかつ人体的にも環境的にも安全である等の工業的に有利に製造する方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意検討した結果、以下の方法により本発明を完成するに至った。すなわち、本発明によれば、以下の解決手段が提供される。
（１）アルコール類とアクリロニトリルとの反応を非エーテル系溶媒／アルカリ水溶液ニ相系で行うことを特徴とするシアノエチルエーテル類の製造方法。
（２）前記非エーテル系溶媒が置換ベンゼンであることを特徴とする前記（１）に記載のシアノエチルエーテル類の製造方法。
（３）前記置換ベンゼンがトルエンであることを特徴とする前記（２）に記載のシアノエチルエーテル類の製造方法。
（４）前記アルカリ水溶液がアルカリ金属水酸化物またはアルカリ土類金属水酸化物の水溶液であることを特徴とする前記（１）〜（３）のいずれかに記載のシアノエチルエーテル類の製造方法。
（５）前記アルコール類とアクリロニトリルとの反応において、下記一般式(ＩＩＩ)で表される化合物を用いることを特徴とする前記（１）〜（４）のいずれかに記載のシアノエチルエーテル類の製造方法。
【０００６】
【化１】
2009149595.tif 000002
【０００７】
一般式（ＩＩＩ）中、R２、R３、R4およびR5は、それぞれ独立にアルキル基またはアリール基を表す。Zは窒素原子または燐原子を表す。ｍは１〜３の整数を表す。Xは電化均衡対イオンを表し、ｄは電荷のバランスを取るために必要な数を表す。
（６）前記アルコール類および前記シアノエチルエーテル類がそれぞれ下記一般式(Ｉ) および一般式（II）で表される化合物であることを特徴とする前記（１）〜（５）のいずれかに記載のシアノエチルエーテル類の製造方法。
【０００８】
【化２】
2009149595.tif 000003
【０００９】
式（Ｉ）中、R1はn価の有機基を表し、ｎは１以上の整数を表す。
式（II）中、R1およびｎは前記と同義である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、医薬、農薬及び各種機能性材料またはそれらの中間体として有用なシアノエチルエーテル類を高収率、高純度でかつ人体的にも環境的にも安全である等の工業的に有利な方法で製造できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明は、少なくとも、相互に非相溶性である非エーテル系有機溶媒とアルカリ水溶液との二液相存在下に、アルコール類とアクリロニトリルとを反応させるシアノエチルエーテル化合物の製造方法である。
【００１２】
本発明において用いられる非エーテル系溶媒は、特に限定されないが、例えば、シクロヘキサン、シクロヘキサノン、ヘキサン、ヘプタン、クロロベンゼン、ジクロロベンゼン、トリフルオロメチルベンゼン、トルエン、キシレンであり、好ましくはトルエン、キシレンであり、より好ましくはトルエンである。
本発明において用いられるアルカリ水溶液のアルカリは、特に限定されないが、例えば、アルカリ金属水酸化物またはアルカリ土類金属水酸化物から選ばれ、好ましくはアルカリ金属水酸化物である。アルカリ金属水酸化物として好ましくは水酸化ナトリウム、水酸化カリウムであり、より好ましくは水酸化カリウムである。アルカリは、アルコール類に対して５モル％〜２００モル％、好ましくは１０モル％〜１９０モル％、より好ましくは１０モル％〜１８０モル％を用いるのが適切である。
本発明において、反応温度は０℃〜１４０℃、好ましくは５℃〜１００℃、より好ましくは５℃〜３０℃である。
非エーテル系溶媒のアルコール類に対する好ましい含有量は、１Ｖ/Ｗ％〜１００Ｖ/Ｗ％、より好ましくは１Ｖ/Ｗ％〜５０Ｖ/Ｗ％、さらに好ましくは２Ｖ/Ｗ％〜２０Ｖ/Ｗ％である。
アクリロニトリルのアルコール類に対する好ましい含有量は、０．９５等量〜２０等量、より好ましくは０．９５等量〜１０等量、さらに好ましくは０．９５Ｖ/Ｗ％〜５Ｖ/Ｗ％である。
【００１３】
本発明で用いるアルコール類について説明する。
本発明で用いるアルコール類としては、特に限定されないが、例えば、下記一般式（Ｉ）で表される化合物等がある。
【００１４】
【化３】
2009149595.tif 000004
【００１５】
一般式（Ｉ）において、R1は鎖状または環状のｎ価の有機基を表す。ｎは１以上の整数を表し、好ましくは２〜１０の整数であり、より好ましくは３〜６の整数である。R1の具体例を以下に示すが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００１６】
【化４】
2009149595.tif 000005
【００１７】
次に本発明で用いることができる反応促進剤について説明する。
本発明で用いることができる反応促進剤としては、特に限定されないが、例えば、下記一般式（ＩＩＩ）で表される化合物等がある。
【００１８】
【化５】
2009149595.tif 000006
【００１９】
一般式（ＩＩＩ）において、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４およびＲ５は、それぞれ独立にアルキル基またはアリール基を表す。アルキル基としては、炭素原子数（以下C数又は炭素数ともいう）３０以下、好ましくはC数１８以下の置換されてもよいアルキル基（例えば、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシル、オクチル、ドデシル、ヘキサデシル、オクタデシル、クロロエチル、ブロモプロピル、ベンジル、メトキシメチル等）、アリール基としてはC数３０以下、好ましくはC数１８以下の置換されてもよいアリール基（例えば、フェニル、ニトロフェニル、シアノフェニル等）を表す。
一般式（ＩＩＩ）において、Zは窒素原子または燐原子を表す。好ましくは窒素原子である。ｍは１〜３の整数を表す。
Xは電化均衡対イオンとして陰イオンを表す。陰イオンは無機陰イオンあるいは有機陰イオンのいずれであってもよく、ハロゲン陰イオン（例えば、フッ素イオン、塩素イオン、臭素イオン、ヨウ素イオン）、置換アリールスルホン酸イオン（例えば、ｐ−トルエンスルホン酸イオン、ｐ−クロルベンゼンスルホン酸イオン）、アリールジスルホン酸イオン（例えば、１，３−ベンゼンスルホン酸イオン、１，５−ナフタレンジスルホン酸イオン、２，６−ナフタレンジスルホン酸イオン）、アルキル硫酸イオン（例えば、メチル硫酸イオン）、硫酸イオン（例えば、一価の硫酸一水素イオン、二価の硫酸イオン）、燐酸イオン（例えば、一価の燐酸ニ水素イオン、二価の燐酸一水素イオン、三価の燐酸イオン）、水酸化物イオン、イソシアン酸イオン、過塩素酸イオン、テトラフルオロホウ素イオン、ヘキサフルオロ燐イオン、ピクリン酸イオン、酢酸イオン、トリフルオロメタンスルホン酸イオンが挙げられる。
ｄは電荷のバランスを取るために必要な数を表す。好ましくは１〜３の整数を表す。
一般式（ＩＩＩ）で表される化合物の具体例を示すが、本発明はこれらに限定されるものではない。
反応促進剤の好ましい添加量は、アルコール類に対し、０．１モル％〜１００モル％、より好ましくは０．１モル％〜５０モル％、さらに好ましくは０．１モル％〜１０モル％である。
【００２０】
【化６】
2009149595.tif 000007
【００２１】
次に本発明の方法で得られるシアノエチルエーテル類ついて説明する。
本発明の方法で得られるシアノエチルエーテル類としては、特に限定されないが、例えば、一般式（II）で表される化合物等がある。
【００２２】
【化７】
2009149595.tif 000008
【００２３】
一般式（II）において、R1およびｎは、既に一般式（Ｉ）において説明したのと同義である。以下に一般式（II）で表される化合物の具体例を示すが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００２４】
【化８】
2009149595.tif 000009
【実施例】
【００２５】
以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００２６】
＜実施例１（例示化合物Ｃ-８の合成）＞
ペンタエリスリトール(PE)１５０ｇ（１．１０mol）および４０wt％水酸化カリウム水溶液１２０ml（対PE６６mol%）をトルエン５２５mlに加えた。１５〜２５℃にてアクリロニトリル９５３．４ｇ（１７．６mol）を１時間３０分かけて滴下した。その後、２０〜２５℃にて３時間攪拌した後、淡黄色の反応液にトルエン９７５mlと５wt％食塩水１２００mlを加え数分間攪拌し分液した。有機層を５wt％食塩水１２００mlで２回洗浄後、濃塩酸２０mlと５wt％食塩水１２００mlで２回洗浄した。更に有機層を５wt％食塩水１２００mlで数回洗浄し、無水硫酸マグネシウムにて乾燥した。濾過後、溶媒を減圧留去し、無色油状物４１９．７ｇを得た。濃縮残渣に含まれる副生物ビスシアノエチルエーテルを減圧蒸留にて留去し、無色油状物の例示化合物Ｃ−８（ＨＰＬＣ（カラム：ＳＨＩＳＥＩＤＯ  ＣＡＰＣＥＬＬ  ＰＡＫ、溶離液：メタノール／水）による純度９９％）３７２ｇ（収率９７％）を得た。尚、得られた無色油状物は室温放置で白色固体となった。
１H-NMR（CDCｌ３）：σ３．６７(ｔ，J=６．０ Hz，８Ｈ) ，３．４９(Ｓ，８Ｈ)
２．６１(ｔ，J=６．０ Hz，８Ｈ)
【００２７】
＜実施例２（例示化合物Ｃ-８の合成）＞
ペンタエリスリトール(PE)２１．３６ｇ（０．１５６mol）および４０wt％水酸化カリウム水溶液１７．１ml（対PE６６mol%）をキシレン７４．８mlに加えた。１５〜２５℃にてアクリロニトリル１３３．２ｇ（２．５１mol）を１時間かけて滴下した。その後、２０〜２５℃にて３時間攪拌した後、淡黄色の反応液にトルエン１３８mlと５wt％食塩水１７０mlを加え数分間攪拌し分液した。有機層を５wt％食塩水１７０mlで２回洗浄後、濃塩酸４mlと５wt％食塩水１７０mlで２回洗浄した。更に有機層を５wt％食塩水１７０mlで数回洗浄し、無水硫酸マグネシウムにて乾燥した。濾過後、溶媒を減圧留去し、無色油状物５９．７ｇを得た。濃縮残渣に含まれる副生物ビスシアノエチルエーテルを減圧蒸留にて留去し、無色油状物の例示化合物C-8（HPLCによる純度９９％）５０．４ｇ（収率９２％
）を得た。尚、得られた無色油状物は室温放置で白色固体となった。
【００２８】
＜実施例３（例示化合物Ｃ-５の合成）＞
トリメチロールエタン(TME)６０．０８ｇ（０．５０mol）および４０wt％水酸化カリウム水溶液８．４ml（対TME１２mol%）をトルエン２１０mlに加えた。１５〜２５℃にてアクリロニトリル１５９．２ｇ（３．０mol）を５０分かけて滴下した。その後、２０〜２５℃にて２時間攪拌した後、淡黄色の反応液にトルエン３９０mlと５wt％食塩水７５０mlを加え数分間攪拌し分液した。有機層を５wt％食塩水７５０mlで２回洗浄後、濃塩酸１２mlと５wt％食塩水７５０mlで洗浄した。更に有機層を５wt％食塩水７５０mlで数回洗浄し、無水硫酸マグネシウムにて乾燥した。濾過後、溶媒を減圧留去し、無色油状物１５９．１ｇを得た。濃縮残渣に含まれる副生物ビスシアノエチルエーテルを減圧蒸留にて留去し、無色油状物の例示化合物C-５（HPLCによる純度９９％）１３４ｇ（収率９６％）を得た。
１H-NMR（CDCｌ３）：σ３．６５(ｔ，J=６．０ Hz，６Ｈ) ，３．３８(Ｓ，６Ｈ)
２．６０(ｔ，J=６．０ Hz，６Ｈ)，１．６０（Ｓ，３Ｈ）
【００２９】
＜実施例４（例示化合物Ｃ-５の合成）＞
トリメチロールエタン(TME)６０．０８ｇ（０．５０mol）および４０wt％水酸化ナトリウム水溶液６．４ml（対TME１２mol%）をトルエン２１０mlに加えた。１５〜２５℃にてアクリロニトリル１５９．２ｇ（３．０mol）を５０分かけて滴下した。その後、２０〜２５℃にて４時間攪拌した後、淡黄色の反応液にトルエン３９０mlと５wt％食塩水７５０mlを加え数分間攪拌し分液した。有機層を５wt％食塩水７５０mlで２回洗浄後、濃塩酸１２mlと５wt％食塩水７５０mlで洗浄した。更に有機層を５wt％食塩水７５０mlで数回洗浄し、無水硫酸マグネシウムにて乾燥した。濾過後、溶媒を減圧留去し、無色油状物１５６ｇを得た。濃縮残渣に含まれる副生物ビスシアノエチルエーテルを減圧蒸留にて留去し、無色油状物の例示化合物C-５（HPLCによる純度９８％）１３２．６ｇ（収率９５％）を得た。
【００３０】
＜実施例５（例示化合物Ｃ-８の合成）＞
ペンタエリスリトール(PE)１０ｇ（０．０７３mol）、５０wt％水酸化カリウム水溶液８ml（対PE１１８mol%）およびベンジルトリメチルアンモニウムクロライド０．１ｇ（対PE０．７３mol%）をトルエン３５mlに加えた。１５〜２０℃にてアクリロニトリル１５．５８ｇ（０．２９３mol）を３時間かけて滴下した後、淡黄色の反応液にトルエン４５ml加え分液した。有機層を５wt％食塩水７２mlで２回洗浄後、濃塩酸１．５mlと５wt％食塩水７２mlで２回洗浄した。更に有機層を５wt％食塩水１７０mlで数回洗浄し、無水硫酸マグネシウムにて乾燥した。濾過後、溶媒を減圧留去し、無色油状物の例示化合物C-8（HPLCによる純度９８％）２５ｇ（収率９６％）を得た。尚、得られた無色油状物は室温放置で白色固体となった。
【００３１】
＜比較例１（例示化合物Ｃ-８の合成）＞
ペンタエリスリトール(PE)６．２９ｇ（０．０４６mol）、４０wt％水酸化カリウム水溶液５ml（対PE６６mol%）をジオキサン２２mlに加えた。１５〜２５℃にてアクリロニトリル３９．２ｇ（０．７３８mol）を５０分かけて滴下した。その後、２０〜２５℃にて３時間攪拌した後、黄色の反応液にトルエン１００mlと５wt％食塩水８０mlを加え数分間攪拌すると黄色固体が析出した。黄色固体を濾別し分液後、有機層を５wt％食塩水１００mlで２回洗浄後、濃塩酸１．２mlと５wt％食塩水１００mlで２回洗浄した。更に有機層を５wt％食塩水１００mlで数回洗浄し、無水硫酸マグネシウムにて乾燥した。濾過後、溶媒を減圧留去し無色油状物１４．２ｇを得た。濃縮残渣に含まれる副生物ビスシアノエチルエーテルを減圧蒸留にて留去し無色油状物の例示化合物C-8（HPLCによる純度９５％）１４．２ｇ（収率８８．２％）を得た。尚、得られた無色油状物は室温放置で白色固体となった。
【００３２】
＜比較例２（例示化合物Ｃ-８の合成）＞（非特許文献５を参考に実施）
ペンタエリスリトール(PE)６．８４ｇ（０．０５mol）、水２mlおよび４０wt％水酸化カリウム水溶液１ml（対PE１２．１mol%）をジオキサン２０mlに加えた。０℃にてアクリロニトリル１６．２ｇ（０．３０５mol）を１０分かけて滴下した。その後、室温にて４８時間攪拌した後、溶媒を減圧留去し黄褐色油状物を得た。得られた黄褐色油状物にジクロロメタン１００mlと１０wt％食塩水５０ml加え洗浄すると黄褐色固体析出した。黄褐色固体を濾別し分液した。水層をジクロロメタン２５mlで２回再抽出した後、最初の有機層と混合して無水硫酸マグネシウムで乾燥した。溶媒を減圧留去後、無色油状物１５．９ｇを得た。濃縮残渣に含まれる副生物ビスシアノエチルエーテルを減圧蒸留にて留去し、無色油状物の例示化合物C-8（HPLCによる純度９６％）１４．４ｇ（収率８２．３％）を得た。尚、得られた無色油状物は室温放置で白色固体となった。