含氮化合物的制造方法与流程

含氮化合物的制造方法
1.本技术是申请号为201780064282.3、申请日为2017年10月16日、发明名称为“含氮化合物的制造方法”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
2.本发明涉及作为光学材料、医药/农药原料有用的含氮化合物的制造方法。


背景技术：

3.具有-c(o)ch＝chn《结构的含氮化合物是作为光学材料、医药/农药原料有用的化合物。例如，ch3c(o)ch＝chn(ch3)2作为吡唑基甲酰苯胺(pyrazolyl carboxanilide)系杀菌剂中使用的3-二氟甲基-1-甲基-1h-吡唑-4-羧酸的原料有用(参照专利文献1)。
4.作为ch3c(o)ch＝chn(ch3)2的制造方法，非专利文献1中记载了使通过使[n(ch3)2ch＝nchn(ch3)2]

·
cl-与甲醇钠的甲醇溶液反应而得到的n(ch3)2ch＝nch(och3)(n(ch3)2)与ch3c(o)ch3反应的方法。
[0005]
现有技术文献
[0006]
专利文献
[0007]
专利文献1：国际公开2016/152886号小册子
[0008]
非专利文献
[0009]
非专利文献1：bull.soc.chim.belg，1994,697页～703页


技术实现要素：

[0010]
发明要解决的问题
[0011]
但是，利用非专利文献1中记载的方法和条件，只能以低收率得到ch3c(o)ch＝chn(ch3)2。
[0012]
本发明的课题在于，提供能够由容易获得并且廉价的化合物工业上效率良好地制造作为光学材料、医药/农药原料有用的含氮化合物的、含氮化合物的制造方法。
[0013]
用于解决问题的方案
[0014]
本发明人等对效率良好地经济地制造含氮化合物的方法进行了深入研究，结果发现，使后述的式(4)所示的化合物、烷基酮(后述的式(2)所示的化合物。)、n,n-二烷基甲酰胺(后述的式(3)所示的化合物。)这样的容易获得并且廉价的化合物在特定的条件下反应时，能够效率良好地经济地制造含氮化合物。进而，在特定的条件下对反应物进行纯化时，能够效率良好地经济地制造高纯度的含氮化合物。
[0015]
即，本发明人等发现了使用容易获得并且廉价的化合物的、效率好的经济的含氮化合物的制造方法。
[0016]
即，本发明包含以下的技术方案。
[0017]
[1]下式(1)所示的化合物的制造方法，其中，相对于下式(4)所示的化合物，使超过6倍摩尔的下式(3)所示的化合物与其反应，得到下式(4)所示的化合物与下式(3)所示的
[0035][0036]
式中，z表示氟原子或氯原子，rf表示碳数1～3的卤代烷基，r1、r2及r3各自独立地表示碳数1～6的烷基，r4表示碳数1～3的烷基。
[0037]
发明的效果
[0038]
根据本发明的制造方法，能够由容易获得并且廉价的化合物工业上效率良好地制造作为光学材料、医药/农药原料有用的含氮化合物。
具体实施方式
[0039]
本说明书中，将式(x)所示的化合物记为化合物(x)。本说明书中用“～”表示的数值范围表示分别包含记载于“～”的前后的数值作为最小值及最大值的范围。
[0040]
以下，详细地对本发明的实施方式进行说明。
[0041]
本发明提供下述化合物(1)的制造方法，其中，相对于下述化合物(4)，使超过6倍摩尔的下述化合物(3)与其反应，得到下述化合物(4)与下述化合物(3)的反应混合物，利用碱性化合物使该反应混合物与下述化合物(2)反应。本说明书中，化合物(1)为“含氮化合物”，为也被称为酮烯胺的化合物。
[0042]
式(4)
[0043]
式(3)nr1r2c(o)h
[0044]
式(2)r3c(o)ch3[0045]
式(1)r3c(o)ch＝chnr1r2[0046]
x表示卤素原子，优选氯原子、溴原子或碘原子，更优选氯原子。
[0047]
3个x任选相同或不同，优选相同，更优选相同并且为氯原子。即，化合物(4)优选氰脲酰氯。
[0048]
r1及r2各自独立地表示碳数1～6的烷基。
[0049]
r1及r2中的碳数1～6的烷基可以为直链状，也可以为支链状，优选碳数1～3的烷基，更优选甲基。
[0050]
r1及r2任选相同或不同，优选相同，更优选相同且为甲基。即，化合物(3)优选二甲基甲酰胺。
[0051]
r3表示碳数1～6的烷基。
[0052]
r3中的碳数1～6的烷基可以为直链状，也可以为支链状，优选正丙基、异丙基、乙基或甲基，更优选甲基。即，化合物(2)优选丙酮。
[0053]
需要说明的是，化合物(1)中，与-ch＝ch-键合的、r3c(o)-与nr1r
2-的立体构型可以为顺式，也可以为反式。
[0054]
接着，对本发明中的化合物(4)与化合物(3)的反应混合物(以下，称为“反应混合物”。)详细地进行说明。
[0055]
可以认为反应混合物包含通过伴有脱碳酸的、化合物(4)与化合物(3)的反应形成的式[nr1r2ch＝nch＝nr1r2]

·
x-所示的盐(其中，r1、r2及x-表示与上述相同的含义。以下同样。)。对于盐的形成反应中的化学计量，相对于化合物(4)，为6倍摩尔的化合物(3)。
[0056]
本发明中，使用相对于化合物(4)超过6倍摩尔的化合物(3)、即超过化学计量的量的化合物(3)来制备反应混合物。因此，本发明中的反应混合物中包含超过化学计量的量的化合物(3)。本发明人等发现：超过化学计量的量的化合物(3)作为溶剂而促进上述盐的溶液化(优选均匀溶液化)；并且发现在处于所述溶液状态的反应混合物及化合物(2)的反应中效率良好地得到也称为酮烯胺的氮化合物即化合物(1)。
[0057]
本发明中的反应混合物优选相对于化合物(4)使8～40倍摩尔的化合物(3)与其反应来得到，更优选使10～30倍摩尔的化合物(3)与其反应来得到。在该范围内，容易效率特别良好地高收率地得到化合物(1)。
[0058]
另外，从调整反应混合物的溶液状态的观点出发，优选在醚的存在下得到化合物(4)与化合物(3)的反应混合物。醚作为溶剂而使用。醚优选是非质子性且为饱和化合物的醚。醚可以为环状醚，也可以为链状醚。作为醚的具体例，可列举出乙醚、叔丁基甲基醚、二噁烷、四氢呋喃、环戊基甲基醚。在醚的存在下制备反应混合物时，对于醚的用量，以化合物(4)的容积作为基准，优选1倍容积以上。其上限没有特别限定，优选10倍容积以下，从容积效率的观点出发，更优选2倍容积以下。
[0059]
反应混合物的制备中的温度优选0～200℃、更优选30～100℃。反应混合物的制备中的压力没有特别限定，通常在大气压下进行。
[0060]
接着，详细地对本发明中的利用了碱性化合物的、反应混合物与化合物(2)的反应进行说明。
[0061]
反应中，对于化合物(2)的用量，将反应混合物的制备中使用的化合物(4)的物质
的量作为基准，优选3倍摩尔以上、更优选超过3倍摩尔。用量的上限没有特别限定，优选100倍摩尔以下，更优选20倍摩尔以下。在该范围内，容易效率良好地高收率地得到化合物(1)。
[0062]
碱性化合物只要为将化合物(3)的r1及r2活化的化合物，就没有特别限定，优选碱金属的醇盐、季胺、或碱金属氢化物，更优选碱金属的醇盐。
[0063]
碱金属的醇盐中，碱金属优选钠或钾，醇盐优选甲醇盐、乙醇盐或异丙醇盐。碱金属的醇盐优选甲醇钠。另外，碱金属的醇盐的使用形态也没有特别限定，可以以原样(仅以固体状的碱金属的醇盐其本身)使用碱金属的醇盐，也可以以碱金属的醇盐的醇溶液的形式来使用，优选以原样使用碱金属的醇盐。
[0064]
作为季胺，例如，可列举出具有碳数1～4的烷基的三烷基胺、咪唑、吡啶、2,6-二甲基吡啶、s-三甲吡啶、n-甲基吡咯烷、n-甲基哌啶。优选具有碳数1～4的烷基的三烷基胺，更优选三乙胺、三丁胺或乙基二异丙基胺，进一步优选三乙胺。
[0065]
碱金属氢化物优选lialh4、nabh4、nah、或lin(ch(ch3)2)2。
[0066]
对于反应中的碱性化合物的用量，将反应混合物的制备中使用的化合物(4)作为基准，优选3倍摩尔以上、更优选超过3倍摩尔。用量的上限没有特别限定，优选6倍摩尔以下。在该范围中，可效率良好地高收率地得到化合物(1)。
[0067]
反应中，如上所述，反应混合物的制备中使用的超过化学计量的量的化合物(3)作为溶剂而存在，但可以进而在另外的有机溶剂的存在下进行。另外的有机溶剂没有特别限定，根据碱性化合物的种类来适宜确定，碱性化合物为碱金属的醇盐的情况下，可列举出上述的醚或醇。作为醇的具体例，可列举出甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇。另外，碱性化合物为季胺或碱金属氢化物的情况下，优选芳香族烃或饱和脂肪族烃。作为芳香族烃的具体例，可列举出甲苯、二甲苯。作为饱和脂肪族烃的具体例，可列举出庚烷、己烷。
[0068]
对于反应中的溶剂的总用量，将反应混合物的制备中使用的化合物(4)作为基准，优选1倍容积以上。上限没有特别限定，优选20倍容积以下。在该范围中，容易效率良好地高收率地得到化合物(1)。需要说明的是，上述溶剂的总用量为包括超过化学计量的量的化合物(3)及另外的有机溶剂的总量。
[0069]
反应中的温度优选-78～ 200℃、更优选-60～ 100℃、进一步优选-30℃以上且低于60℃、特别优选-30～ 40℃。反应物的制备中的压力没有特别限定，通常在大气压下进行。另外，反应时间没有特别限定，在到达反应终点的时刻结束反应即可。
[0070]
作为本发明的制造方法的具体的方式，可列举出如下的方式：相对于化合物(4)，使超过6倍摩尔的化合物(3)与其反应，得到化合物(4)与化合物(3)的反应混合物，本质上不去除该反应混合物中所含的化合物(3)，利用碱性化合物使该反应混合物与化合物(2)反应。该方式中，碱性化合物为式r
a-oh所示的醇(其中，ra为甲基、乙基或异丙基。)的碱金属的醇盐，优选由反应混合物形成式nr1r2ch＝nch(ora)(n(r1r2))所示的氨基缩醛。
[0071]
另外，反应混合物与化合物(2)的反应中，优选如下方式：向反应混合物中加入碱性化合物，接着，加入化合物(2)，使该反应混合物与化合物(2)反应。即，优选如下方式：将反应混合物和碱性化合物混合而得到混合物，将该混合物和化合物(2)混合，使该反应混合物与化合物(2)反应。
[0072]
该方式中，碱性化合物优选上述的碱金属的醇盐。
[0073]
如上所述，反应混合物与化合物(2)的反应可以选择各种适当的条件来实施。
[0074]
碱性化合物为碱金属的醇盐的情况下，对于化合物(2)的用量，将反应混合物的制备中使用的化合物(4)的物质的量作为基准，优选设为超过3倍摩尔且为20倍摩尔以下(优选4～12倍摩尔)、或设为超过12倍摩尔(优选16～100倍摩尔、更优选24～72倍摩尔)。
[0075]
化合物(2)的用量处于前者的范围的情况下，相对于通过反应混合物中所含的上述化合物(4)与化合物(3)的反应而形成的盐，化合物(2)是过剩的，并且上述盐、化合物(2)及醇盐高度相容，因此反应活性提高，容易效率良好地高收率地得到化合物(1)。处于该范围的情况下，反应混合物与化合物(2)的反应时的反应温度优选超过40℃、更优选为60℃以上。上述反应温度优选为200℃以下，更优选为100℃以下。
[0076]
化合物(2)的用量处于后者的范围的情况下，大量过剩的化合物(2)作为极性溶剂而促进上述盐与碱金属的醇盐的相容，提高反应活性，因此容易效率良好地高收率地得到化合物(1)。反应混合物与化合物(2)的反应时的反应温度优选为化合物(2)的沸点以下，更优选为-30℃以上且低于60℃、进一步优选为-30～ 40℃。
[0077]
需要说明的是，如上所述，对于碱金属的醇盐，优选使用固体状的碱金属的醇盐其自身。其理由并不明确，可以认为是因为：使用固体状的碱金属的醇盐其自身的情况下，与使用其醇溶液的情况相比，抑制了因醇的存在而诱导的由反应混合物和碱金属的醇盐形成的上述氨基缩醛的分解。
[0078]
本发明中的反应混合物与化合物(2)的反应中，与化合物(1)同时，还生成式nr1r2ch＝nh所示的化合物(以下，称为“醛亚胺”。式中的r1和r2表示与上述相同的含义。)，因此通过本发明的制造方法得到的反应物中并存包含化合物(1)和醛亚胺。本发明中的醛亚胺是沸点比化合物(1)低的化合物。
[0079]
需要说明的是，醛亚胺可以与本制造方法中副产的水反应，转化为化合物(3)。
[0080]
优选通过蒸馏去除操作从通过本发明的制造方法得到的包含化合物(1)的反应物中减少或去除该反应物中所含的醛亚胺、溶剂等沸点比化合物(1)低的化合物(以下，称为“低沸点化合物”。)，制造高纯度的化合物(1)。
[0081]
蒸馏去除操作的温度优选低于70℃、更优选低于60℃、进一步优选为30℃以下。在该温度的上限范围内，容易效率良好地高收率地实施化合物(1)的高纯度化。其理由并不明确，可以认为是因为：在上述温度的上限范围内，可抑制与反应物并存的醛亚胺与化合物(1)的副反应物的产生。作为上述副反应物的具体例，可列举出下式(py)或下式(ap)所示的化合物。
[0082][0083]
蒸馏去除操作中的温度的下限没有特别限定，通常为0℃以上，为0～30℃的范围时，容易效率良好地高收率地实施化合物(1)的高纯度化。
[0084]
蒸馏去除操作中的压力没有特别限定，从效率良好地进行蒸馏去除的观点出发，通常在减压条件下实施。
[0085]
进而，优选进一步通过蒸馏对通过反应物的蒸馏去除操作得到的减少或去除了低沸点化合物的粗纯化物进行纯化，从而得到作为其馏分经纯化的高纯度的化合物(1)。
[0086]
蒸馏操作中的温度没有特别限定，优选180℃以下、更优选140℃以下。其下限没有特别限定，通常为40℃以上。蒸馏操作中的压力没有特别限定，从效率的观点出发，通常在减压条件下实施。
[0087]
使用通过本发明的制造方法得到的化合物(1)，能够制造作为光学材料、医药/农药中间体有用的化合物。
[0088]
具体而言，通过本发明的制造方法得到化合物(1)，使该化合物(1)与下述化合物(5)反应而得到下述化合物(6)，使该化合物(6)与下述化合物(7)反应，由此能够制造下述化合物(8)。
[0089]
式(5)rfc(o)z
[0090]
式(7)r4nhnh2[0091][0092]
z表示氟原子或氯原子，优选氟原子。
[0093]
rf表示碳数1～3的卤代烷基，优选二氟甲基、氯二氟甲基、二氯甲基、三氟甲基或三氯甲基，更优选二氟甲基。
[0094]
r1～r3表示与前述相同的含义，其适宜的范围也同样。
[0095]
r4表示碳数1～3的烷基，优选正丙基、异丙基、乙基或甲基，更优选甲基。
[0096]
通过将化合物(8)氧化，从而能够容易地制造作为医药/农药原料有用的高纯度的3-卤代烷基-1-烷基-1h-吡唑-4-羧酸(特别是3-二氟甲基-1-甲基-1h-吡唑-4-羧酸)。
[0097]
如上所述，根据本发明的制造方法，能够以容易获得并且廉价的化合物为原料来效率良好地高收率地制造含氮化合物。即，本发明的制造方法为作为光学材料、医药/农药
原料有用的含氮化合物的经济的制造方法。
[0098]
实施例
[0099]
以下，通过实施例对本发明进行说明，但本发明不限定于这些实施例。
[0100]
[例1]
[0101]
在空气气氛下在烧瓶中放入氰脲酰氯(38.4g)、二甲基甲酰胺(198g)，在烧瓶内温60℃下在烧瓶内进行2小时搅拌，得到反应混合物。接着，将烧瓶内温保持为40℃，边搅拌烧瓶内，边向烧瓶加入混合有甲醇钠(33.8g)和甲醇(276g)的甲醇钠的甲醇溶液，以其原样保持1小时。接着，将烧瓶内温保持为25℃，边搅拌烧瓶内边向烧瓶中放入丙酮(36.3g)，以其原样反应18小时。
[0102]
对烧瓶内容物进行了分析，结果确认了：以氰脲酰氯为基准，以68％的收率生成了ch3c(o)ch＝chn(ch3)2(以下，也记为化合物(11)。)。对烧瓶内容物进行过滤并回收滤液，得到包含ch3c(o)ch＝chn(ch3)2的反应液。
[0103]
[例2～5]
[0104]
对各成分的投入量及有无使用其它有机溶剂进行改变，除此以外，按照与例1同样的步骤，进行了化合物(11)的合成，将所得结果一起示于表1。作为表1中的其它有机溶剂，例3及4使用四氢呋喃，例5使用异丙醇。
[0105]
[表1]
[0106][0107]
※
dmf量[eq]是以氰脲酰氯为基准的mol量。
[0108]
※
其它有机溶剂的体积比为以氰脲酰氯的容积为基准的容积比率。
[0109]
※
收率[％]是以氰脲酰氯为基准的化合物(11)的mol收率。
[0110]
[例6]
[0111]
通过减压蒸馏去除操作，在温度20～30℃、压力10～30pa的条件下从例1中得到的反应液中去除反应液中的低沸点化合物，得到粗纯化物。进而对粗纯化物进行减压蒸馏，以93％的蒸馏收率、63％的以氰脲酰氯为基准的收率得到作为馏分的纯度超过99％的化合物(11)。
[0112]
[例7]
[0113]
通过减压蒸馏去除操作，在温度70～90℃、压力12000～20000pa的条件下从例1中得到的反应液中去除反应液中的低沸点化合物，得到粗纯化物。进而对粗纯化物进行减压蒸馏，以74％的蒸馏收率、50％的以氰脲酰氯为基准的收率得到作为馏分的纯度超过99％的化合物(11)。
[0114]
根据例1～3与例4～5的对比明确可知，使用相对于为化合物(4)的一方式的氰脲酰氯使超过6倍摩尔的为化合物(3)的一方式的二甲基甲酰胺与其反应而得到的反应混合物时，可以高收率得到化合物(1)。另外，根据例6与例7的对比明确可知，将所得反应物在低温(20～30℃)下供于蒸馏去除操作的情况下，与在高温(70～90℃)下供于蒸馏去除操作的情况相比，可以高收率得到化合物(1)。
[0115]
[例9]
[0116]
在空气气氛下在烧瓶中放入氰脲酰氯(12.8g)、二甲基甲酰胺(182g)，在烧瓶内温60℃下在烧瓶内进行2小时搅拌，得到反应混合物。接着，将烧瓶内温保持为25℃，边搅拌烧瓶内边向烧瓶中加入甲醇钠(11.4g)，以其原样保持2小时。接着，将烧瓶内温保持为25℃，边搅拌烧瓶内边向烧瓶中加入丙酮(150g)，以其原样在25℃下反应5小时。
[0117]
对烧瓶内容物进行了分析，结果确认：以氰脲酰氯为基准，以99％的收率生成了化合物(11)。对烧瓶内容物进行过滤并回收滤液，得到包含化合物(11)的反应液。
[0118]
[例10～14]
[0119]
改变甲醇钠的使用形态(单体或甲醇溶液)、丙酮的用量、及放入丙酮后的反应温度，除此以外，按照与例9同样的步骤，进行了化合物(11)的合成，将所得结果一起示于表2。
[0120]
需要说明的是，表中的“单体”是指将固体状的甲醇钠以其原样添加到烧瓶中。
[0121]
[表2]
[0122][0123]
※
丙酮量是以氰脲酰氯为基准的mol比
[0124]
[例15]
[0125]
向氮气氛下的反应器中加入例9中得到的化合物(11)、三乙胺和二氯甲烷，制备溶液。接着，在室温下边搅拌反应器内边向反应器中以气体状导入chf2c(o)f使其反应。反应后，边对反应器进行冰冷边向反应器中加入水，回收包含下述化合物(61)的第1有机相。
[0126]
接着，向氮气气氛下的反应器中加入40％甲基肼水溶液和二氯甲烷，制备溶液。接着，在-20℃下边搅拌反应器内边向反应器中导入第1有机相使其反应。反应后，向反应器中加入水，回收第2有机相。用硫酸钠将第2有机相干燥后，进行减压蒸馏去除，得到下述化合物(81)。
[0127][0128]
产业上的可利用性
[0129]
本发明可以提供能够由容易获得并且廉价的化合物工业上效率良好地制造作为光学材料、医药/农药原料有用的含氮化合物的方法。
[0130]
本技术以在日本技术的特愿2016-205020及特愿2017-61391为基础，它们的内容全部包含在本说明书中。