(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
次の構造式(１)
【化１】
0003854324.tif 000006
（式中、シアノ基はピリジン環の２−、３−、または４−位置に結合するものとする）
で示されるモノ−シアノピリジンを、水性溶媒中で、オキシ酸および金属酸化物の存在下に、過酸化水素、または過ギ酸、過酢酸、過安息香酸、および過フタル酸から選ばれる過酸と反応させて、次の一般式(２)
【化２】
0003854324.tif 000007
（式中、シアノ基の位置は上記した通りであるものとする）
で示されるシアノピリジン−Ｎ−オキシドを製造する方法。
【請求項２】
オキシ酸は硝酸、硫酸、リン酸、クロム酸およびアンチモン酸から選ばれる酸であり、金属酸化物はモリブデン、タングステン、バナジン、チタン、セレン、およびテルルの酸化物、並びにこれらの水和物およびその塩から選ばれる化合物である、請求項１記載の方法。
【請求項３】
次の構造式(３)
【化３】
0003854324.tif 000008
（式中、二つのシアノ基は ピリジン環の２,３−位置、２,４−位置、２,５−位置、２,６−位置、３,４−位置、または３,５−位置に結合するものとする）
示されるジ−シアノピリジンを、水性溶媒中で、オキシ酸および金属酸化物の存在下に、過酸化水素、または過ギ酸、過酢酸、過安息香酸、および過フタル酸から選ばれる過酸と反応させて、次の一般式(４)
【化４】
0003854324.tif 000009
（式中、二つのシアノ基の位置は上記した通りであるものとする）
で示されるジシアノピリジン−Ｎ−オキシドを製造する方法。
【請求項４】
オキシ酸は硝酸、硫酸、リン酸、クロム酸およびアンチモン酸から選ばれる酸であり、金属酸化物はモリブデン、タングステン、バナジン、チタン、セレン、およびテルルの酸化物、並びにこれらの水和物およびその塩から選ばれる化合物である、請求項３記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、モノ−またはジ−シアノピリジンからモノ−またはジ−シアノピリジン−Ｎーオキシドを製造する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ピリジン−Ｎ−オキシド化合物は，ピリジン化合物の過酸化水素による酸化又は過酸による酸化によって製造されている。例えば「薬学雑誌」第７２巻第１１号，第1474〜1477頁（1952年）には、ピコリン酸またはピコリン酸エチルを、過酸化水素または過フタル酸で酸化してピコリン酸ーＮ−オキシドまたはピコリン酸エチル−Ｎ−オキシドを製造する方法が、また特開昭４８−８０５７０号公報にはピリジンカルボン酸またはピリジンジカルボン酸を、タングステン酸ナトリウムの存在下に過酸化水素で酸化してピリジンカルボン酸−Ｎ−オキシドまたはピリジンジカルボン酸−Ｎ−オキシドを製造する方法が記載されている。
【０００３】
この過酸化水素や過酸による酸化に際してピリジン環上に反応性の置換基が存在する場合、この置換基も反応してもとの置換基とは異なったものに変化することが知られている。
【０００４】
例えば特開昭４８−６７２８２号公報には、６−メチルピコリンアルデヒドをタングステン酸ナトリウムの存在下で過酸化水素と反応させて６−メチルピコリン酸−Ｎ−オキシドを製造する方法が記載されている。この場合ピリジン環上に存在するアルデヒド基も反応をうけてカルボン酸にまで変化している。
【０００５】
また特開昭５９−１４４７６０号公報には、ピリジンカルボニトリルを金属酸化物の存在下で過酸化水素と反応させてピリジンカルボン酸アミド１−オキシドを製造する方法が記載されている。この場合シアノ基は加水分解をうけてカルボン酸アミドに変化している。
【０００６】
また特公昭６３−２２６２号公報中には３−シアノピリジンＮ−オキシドは３−シアノピリジンに過酸化水素を反応させることにより定量的に製造されうる旨の記載があるが、上記したところから容易に予想されるシアノ基の加水分解をいかなる反応条件により抑制して目的化合物を得たかについては何らの記載がない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従って、ピリジン環上にシアノ基が置換基として存在するピリジン化合物を過酸化水素または過酸で酸化する場合、シアノ基を加水分解することなくこのピリジン化合物−Ｎ−オキサイドを製造することができるならば、化学合成の中間原料として極めて有用な化合物を得ることができるところから、かかる方法の開発が求められて来たところである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を解決するために本発明者は鋭意研究の結果、ピリジン環上に１個のシアノ基を有するシアノピリジン、またはピリジン環上に２個のシアノ基を有するジシアノピリジンをシアノ基を変化させることなく酸化してＮ−オキサイドを製造する方法を解明して本発明を完成させたのである。
【０００９】
すなわち本発明は、次の構造式(１)
【化５】
0003854324.tif 000002
（式中、シアノ基はピリジン環の２−、３−、または４−位置に結合するものとする）
で示されるモノ−シアノピリジンを、水性溶媒中で、オキシ酸および金属酸化物の存在下に、過酸化水素、または過ギ酸、過酢酸、過安息香酸、および過フタル酸から選ばれる過酸と反応させて、次の一般式(２)
【化６】
0003854324.tif 000003
（式中、シアノ基の位置は上記した通りであるものとする）
で示されるシアノピリジン−Ｎ−オキシドを製造する方法に関する。
【００１０】
さらに又本発明は、次の構造式(３)
【化７】
0003854324.tif 000004
（式中、二つのシアノ基はピリジン環の２,３−位置、２,４−位置、２,５−位置、２,６−位置、３,４−位置、または３,５−位置に結合するものとする）
示されるジ−シアノピリジンを、水性溶媒中で、オキシ酸および金属酸化物の存在下に、過酸化水素、または過ギ酸、過酢酸、過安息香酸、および過フタル酸から選ばれる過酸と反応させて、次の一般式(４)
【化８】
0003854324.tif 000005
（式中、二つのシアノ基の位置は上記した通りであるものとする）
で示されるジシアノピリジン−Ｎ−オキシドを製造する方法にも関するものである。
【００１１】
本発明の方法の出発原料のモノーシアノピリジンには、２−シアノピリジン、３−シアノピリジン、および４−シアノピリジンが挙げられ、また、ジシアノピリジンには２,３−ジシアノピリジン、２,４−ジシアノピリジン、２,５−ジシアノピリジン、２,６−ジシアノピリジン、３,４−ジシアノピリジン、または３,５−ジシアノピリジンが挙げられる。
【００１２】
本発明の方法で用いる、オキシ酸には、硝酸、硫酸、リン酸、クロム酸およびアンチモン酸が挙げられる。これらのオキシ酸は、単独で用いてもよいしまたこれらのうちの２つまたはそれ以上を組み合わせて用いてもよい。これらのオキシ酸は、モノーまたはジーシアノピリジン化合物に対して、０.００１〜１０モルの範囲の量で用いられ、好ましくは０.０５〜１モルの範囲、最も好ましくは０.０１〜０.１モルの範囲である。
【００１３】
本発明の方法で用いる、金属酸化物にはモリブデン、タングステン、バナジン、チタン、セレン、およびテルルの酸化物、並びにこれらの水和物およびその塩から選ばれる化合物がある。
【００１４】
これらの化合物の具体例としては、Ｍｏ2Ｏ3、ＭｏＯ2、Ｍｏ2Ｏ3、ＭｏＯ3およびその水和物の形態のＨ2ＭｏＯ4；ＷＯ2、ＷＯ3およびその水和物の形態のＨ2ＷＯ4；ＶＯ、Ｖ2０3、ＶＯ2、Ｖ2Ｏ5およびその水和物の形態のＨ2Ｖ4Ｏ11；ＴｉＯ2およびその水和物の形態のＨ2ＴｉＯ3、Ｈ4ＴｉＯ4、ＳｅＯ2、ＳｅＯ3およびその水和物の形態のＨ2ＳｅＯ3、Ｈ2ＳｅＯ4、ＴｅＯ2、ＴｅＯ3およびその水和物の形態のＨ2ＴｅＯ3、Ｈ6ＴｅＯ6など、およびこれらのナトリウム塩、カリウム塩、カルシウム塩などを挙げることができる。
【００１５】
これらの金属化合物は、モノ−またはジ−シアノピリジン化合物に対して、０.００１〜１０モルの範囲の量で用いられ、好ましくは０.０５ 〜１モルの範囲、最も好ましくは０.０１〜 ０.１モルの範囲である。
【００１６】
本発明の方法で用いる過酸化水素は、工業用に入手可能な２５〜４０％濃度のもので良いが、それよりも高濃度のものであっても、または低濃度のものであっても、ピリジン窒素を酸化し得るものであれば、使用可能であり、その使用量は、過酸化水素としてピリジン化合物１モル当たり０.８〜５モル、好ましくは１〜３モルの範囲の量である。
【００１７】
本発明の方法で用いる過ギ酸、過酢酸、過安息香酸、および過フタル酸は、ギ酸、酢酸、安息香酸、または無水フタル酸に過剰量の高濃度の過酸化水素例えば９８％の過酸化水素を反応させ、得られた過酸を分離したものとして用いるか、または反応の場においてギ酸、酢酸、安息香酸、または無水フタル酸中に２５〜４０％の過酸化水素を加えて反応させ、対応する過酸としたもので、これをピリジン化合物の酸化にそのまま用いるものである。
【００１８】
これらの過酸の使用量は、過酸として、ピリジン化合物１モル当たり０.８〜５モル、好ましくは１〜３モルの範囲の量であるが、この量は必ずしも正確に把握しえない所から、初めに使用する過酸化水素の量で換算して、ピリジン化合物１モル当たり１〜１０モル、好ましくは１〜３モルの範囲の量でありうる。
【００１９】
本発明の方法において使用するオキシ酸類は、過酸化水素および過酸の安定剤として機能するもので、このものの存在によって、過酸化水素および過酸が自己分解することなく、ピリジン化合物のピリジン窒素の酸化に使用されることになる。
【００２０】
本発明の方法は、ピリジン化合物を水性溶媒に溶解し、これに必要なオキシ酸及び金属酸化物を加え、過酸化水素または過酸を反応させて行うことができる。この反応は通常室温〜９０℃の温度、好ましくは３０〜８０℃の温度、さらに好ましくは４０〜７０℃の温度で速やかに進行し、３０分〜４０時間、通常は１０〜２０時間の反応時間で完結する。
【００２１】
反応後に反応液を冷却して反応生成物を析出させ、これを濾過などの分離操作で分離し、必要によって洗浄、再結晶などの精製工程に付し目的のピリジンーＮ−オキシドを得る。分離操作で分離された母液はそのままつぎの反応溶媒として使用することによって、９７％以上の高収量で目的のピリジン−Ｎ−オキシドを得ることができる。
【００２２】
【実施例】
次に本発明を実施例によってさらに詳細に説明することにするが、ここに述べる実施例は本発明を説明するためのもので、本発明を限定するものであると解してはならない。
【００２３】
【実施例１】
３−シアノピリジン５０.０ｇと９５％硫酸１.５ｇと三酸化モリブデン１.０ｇを水４１.６ｇに加え、撹拌しながら７０℃に昇温したのち、これに３５％過酸化水素水５８.３ｇを３０分を要して滴下し、滴下後７０℃で２０時間反応を行った。反応終了後、反応液を０℃迄冷却し析出した結晶を濾別・乾燥して３−シアノピリジンＮ−オキシドの結晶４８.９ｇを得た。収率８４.８％
得られた結晶を高速液体クロマトグラフ分析した結果は、３−シアノピリジンＮ−オキシド９９％、ニコチン酸アミドＮ−オキシド１％からなることが分かった。
【００２４】
【比較例１】
３−シアノピリジン５０.０ｇと三酸化モリブデン１.０ｇを水４１.６ｇに加え、撹拌しながら７０℃に昇温したのち、これに３５％過酸化水素水５８.３ｇを３０分を要して滴下し、滴下後７０℃で２０時間反応を行った。反応終了後、反応液を０℃迄冷却し析出した結晶を濾別・乾燥して３−シアノピリジンＮ−オキシドの結晶４５.０ｇを得た。収率７８.１％
得られた結晶を高速液体クロマトグラフ分析した結果は、３−シアノピリジンＮ−オキシド７７％、ニコチン酸アミドＮ−オキシド２２％、３−シアノピリジン１％からなることが分かった。
【００２５】
【実施例２】
３−シアノピリジン５０.０ｇと９５％硫酸０.８ｇと三酸化モリブデン１.０ｇを実施例１の母液４４.４ｇに加え、撹拌しながら７０℃に昇温したのち、これに３５％過酸化水素水５５.０ｇを３０分を要して滴下し、滴下後７０℃で２０時間反応を行った。反応終了後、反応液を０℃迄冷却し析出した結晶を濾別・乾燥して３−シアノピリジンＮ−オキシドの結晶５６.２ｇを得た。収率９７.５％
得られた結晶を高速液体クロマトグラフ分析した結果は、３−シアノピリジンＮ−オキシド９６％、ニコチン酸アミドＮ−オキシド４％からなることが分かった。
【００２６】
【比較例２】
３−シアノピリジン５０.０ｇと三酸化モリブデン１.０ｇを比較例１の母液４４.４ｇに加え、撹拌しながら７０℃に昇温したのち、これに３５％過酸化水素水５５.０ｇを３０分を要して滴下し、滴下後７０℃で２０時間反応を行った。反応終了後、反応液を０℃迄冷却し析出した結晶を濾別・乾燥して３−シアノピリジンＮ−オキシドの結晶５０.２ｇを得た。収率８７.０％
得られた結晶を高速液体クロマトグラフ分析した結果は、３−シアノピリジンＮ−オキシド７１％、ニコチン酸アミドＮ−オキシド２６％、３−シアノピリジン３％からなることが分かった。
【００２７】
【実施例３】
４−シアノピリジン５０.０ｇと９５％硫酸１.５ｇと三酸化モリブデン１.０ｇを水４１.６ｇに加え、撹拌しながら７０℃に昇温したのち、これに３５％過酸化水素水５８.３ｇを３０分を要して滴下し、滴下後７０℃で２０時間反応を行った。反応終了後、反応液を０℃迄冷却し析出した結晶を濾別・乾燥して４−シアノピリジンＮ−オキシドの結晶４９.２ｇを得た。収率８５.３％
得られた結晶を高速液体クロマトグラフ分析した結果は、４−シアノピリジンＮ−オキシド９９％、イソニコチン酸アミドＮ−オキシド１％からなることが分かった。
【００２８】
【比較例３】
４−シアノピリジン５０.０ｇと三酸化モリブデン１.０ｇを水４１.６ｇに加え、撹拌しながら７０℃に昇温したのち、これに３５％過酸化水素水５８.３ｇを３０分を要して滴下し、滴下後７０℃で２０時間反応を行った。反応終了後、反応液を０℃迄冷却し析出した結晶を濾別・乾燥して４−シアノピリジンＮ−オキシドの結晶４５.４ｇを得た。収率７８.７％
得られた結晶を高速液体クロマトグラフ分析した結果は、４−シアノピリジンＮ−オキシド７８％、イソニコチン酸アミドＮ−オキシド２１％、４−シアノピリジン１％からなることが分かった。
【００２９】
【実施例４】
２−シアノピリジン５０.０ｇと８５％リン酸１.０ｇと五酸化バナジウム１.０ｇを水４１.６ｇに加え、撹拌しながら６０℃に昇温したのち、これに３５％過酸化水素水５８.３ｇを３０分を要して滴下し、滴下後６０℃で２０時間反応を行った。反応終了後、反応液を０℃迄冷却し析出した結晶を濾別・乾燥して２−シアノピリジンＮ−オキシドの結晶４９.０ｇを得た。収率８５.０％
得られた結晶を高速液体クロマトグラフ分析した結果は、２−シアノピリジンＮ−オキシド９７％、ピコリン酸アミドＮ−オキシド３％からなることが分かった。
【００３０】
【実施例５】
４−シアノピリジン５０.０ｇと６０％硝酸１.０ｇと三酸化タングステン１.０ｇを水４１.６ｇに加え、撹拌しながら６０℃に昇温したのち、これに３５％過酸化水素水５８.２ｇを３０分を要して滴下し、滴下後６０℃で２０時間反応を行った。反応終了後、反応液を０℃迄冷却し析出した結晶を濾別・乾燥して４−シアノピリジンＮ−オキシドの結晶４９.３ｇを得た。収率８５.５％
得られた結晶を高速液体クロマトグラフ分析した結果は、４−シアノピリジンＮ−オキシド９６％、イソニコチン酸アミドＮ−オキシド４％からなることが分かった。
【００３１】
【実施例６】
２,３−ジシアノピリジン５０.０ｇと９５％硫酸１.５ｇと三酸化モリブデン１.０ｇを水４１.６ｇに加え、撹拌しながら７０℃に昇温したのち、これに３５％過酸化水素水５８.３ｇを３０分を要して滴下し、滴下後７０℃で２０時間反応を行った。反応終了後、反応液を０℃迄冷却し析出した結晶を濾別・乾燥して２,３−ジシアノピリジンＮ−オキシドの結晶５０.１ｇを得た。収率８９.２％得られた結晶を高速液体クロマトグラフ分析した結果は、２,３−ジシアノピリジンＮ−オキシド９９％、２−シアノニコチン酸アミドＮ−オキシド１％からなることが分かった。
【００３２】
【発明の効果】
本発明によれば、モノ−およびジシアノ−ピリジン化合物のシアノ基を加水分解することなくピリジン窒素のみを酸化してモノ−およびジシアノ−ピリジンオキシドとすることができる。