JP2017052730A - スルホン化合物の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
例えば、非特許文献1においては、アセトニトリル中、酸化剤として0.63M(有効塩素濃度5%)の次亜塩素酸ソーダ水溶液を5〜15当量使用し、スルフィド化合物を酸化してスルホン化合物を得る方法が報告されている。
しかしながら、この非特許文献1に記載のように有効塩素濃度5%程度の希薄溶液を5〜15当量も使用することは、極めて生産性に乏しく、排水量が極端に多くなり工業スケールで採用することができず、十分な製造条件の検証がなされているとは言えない。なお、本発明者らの比較実験によれば、アセトニトリル中で有効塩素濃度13%の次亜塩素酸ソーダ水溶液を2.4当量使用しスルフィド化合物からスルホン化合物への酸化を試みると、得られるスルホン化合物の収率が低くなることが分かっている。
(1)pHが9以上12以下の条件下、水若しくは非水溶性の芳香族炭化水素系有機溶媒又はそれらの混合溶媒中において、下記一般式(1)
(2)前記酸化剤の次亜塩素酸ソーダは、有効塩素濃度7%以上30%以下の水溶液として使用することを特徴とする(1)に記載のスルホン化合物の製造方法。
(3)前記酸化剤の次亜塩素酸ソーダは、有効塩素濃度10%以上20%以下の水溶液として使用することを特徴とする(2)に記載のスルホン化合物の製造方法。
(4)前記芳香族炭化水素系有機溶媒が、トルエン、キシレン類、クロロトルエン類及びクロロベンゼン類から選ばれる1種又は2種以上であることを特徴とする(1)〜(3)のいずれかに記載のスルホン化合物の製造方法。
(5)前記次亜塩素酸ソーダは、添加剤としての相間移動触媒と共に使用されることを特徴とする(1)〜(4)のいずれかに記載のスルホン化合物の製造方法。
(6)前記相間移動触媒が、第4級アンモニウム塩または第4級ホスホニウム塩から選ばれた1種又は2種以上の混合物であることを特徴とする(5)に記載のスルホン化合物の製造方法。
本発明において、基質であるスルフィド化合物は、上記一般式(1)で表されるスルフィド化合物である。
ここで、式中のR1及びR2は、それぞれ独立に、アルキル基、アルケニル基、アリール基、アラルキル基又はヘテロアリール基を示し、好ましくは炭素数が1〜24、より好ましくは、炭素数が1〜12、より好ましくは炭素数が1〜8である。これらの置換基には反応に不活性な置換基(環構造を含む)を複数有することもできる。反応に不活性な置換基としては、ハロゲン原子、ニトロ基、シアノ基、鎖状若しくは環状アルキル基、アルコキシ基、アルキレンジオキシ基、アシル基、アルコキシカルボニル基、スルホニル基、置換又は無置換アリール基などが挙げられる。また、R1とR2とは互いに結合して環構造を形成してもよい。
50mL3つ口フラスコに基質としてチオアニソール1.24g(10ミリモル)と水10mLとを入れ、20℃の水浴中で撹拌しながら、これに、有効塩素濃度42%の次亜塩素酸ソーダ5水和物結晶(日本軽金属社製)3.94g(24ミリモル、pH11)を一度に加えた。反応温度は1分後に32.1℃まで上昇し次第に20℃に近くなった。2時間後に反応液の一部を取りガスクロマトグラフィー(GC)分析(分析装置:株式会社島津製作所社製商品名GC-2014)すると、基質であるチオアニソールは消失し、生成物として、メチルフェニルスルホキシドが1%、メチルフェニルスルホンが97%生成していた。
この反応液に飽和亜硫酸ソーダ水溶液を加え、水洗後(10mL×1回)、水相に酢酸エチルを加えて抽出操作を行い(20mL×3回)、有機相に無水硫酸マグネシウムを添加して乾燥した。乾燥後、溶媒を留去すると、1.26gの白色結晶(収率80.6%)が得られた。GC分析すると、メチルフェニルスルホキシドが1%、メチルフェニルスルホンが98%含まれていた。
50mL3つ口フラスコに基質としてチオアニソール1.24g(10ミリモル)とトルエン30mLとを入れ、20℃の水浴中で撹拌しながら、これに、次亜塩素酸ソーダ5水和物結晶を水で薄めて有効塩素濃度13%にした溶液12.8g(24ミリモル、pH11)を一度に加えた。反応温度は2分後に22.8℃まで上昇し次第に20℃に近くなった。6時間後にGC分析すると生成物としてメチルフェニルスルホンが98.7%生成していた。この反応液に飽和亜硫酸ソーダ水溶液を加え、水洗後(10mL×1回)、水相に酢酸エチルを加えて抽出操作を行い(30mL×3回)、有機相に無水硫酸マグネシウムを添加して乾燥した。乾燥後に溶媒を留去すると、1.62gの白色結晶(収率98.2%)が得られ、その融点が86℃を示した(文献値86−87℃;Makosza et.al., Org.Lett., 2005, 7, 2945−2948.)。GCMS(株式会社島津製作所社製商品名:GC‐17A、GCMS-QP5050A)により分析すると、結果は、m/z=156(M+)であった。
50mL3つ口フラスコに基質としてチオアニソール1.24g(10ミリモル)とトルエン10mLとを入れ、20℃の水浴中で撹拌しながら、これに、次亜塩素酸ソーダ5水和物結晶を水で薄めて有効塩素濃度13%にした溶液12.86g(24ミリモル、pH11)を一度に加えた。反応温度は2分後に22.8℃まで上昇し次第に20℃に近くなった。2時間後にGC分析すると生成物としてメチルフェニルスルホンが99.0%生成していた。この反応液に飽和亜硫酸ソーダ水溶液を加えて水洗後(10mL×1回)、水相に酢酸エチルを加えて抽出操作を行い(20mL×3回)、有機相に無水硫酸マグネシウムを添加して乾燥した。乾燥後に溶媒を留去すると、メチルフェニルスルホンが1.52gの白色結晶(収率98.1%)として得られた。
500mL4つ口フラスコに基質としてチオアニソール18.63g(150ミリモル、pH11)とトルエン130mLとを入れ、20℃の水浴中で撹拌しながら、これに、次亜塩素酸ソーダ5水和物結晶を水で薄めて有効塩素濃度13%にした溶液195.7g(360ミリモル)を一度に加えた。反応温度は30分後に24.4℃まで上昇し次第に20℃に近くなった。2時間後にGC分析すると生成物としてメチルフェニルスルホンが98.5%生成していた。この反応液に飽和亜硫酸ソーダ水溶液を加えて水洗後(10mL×1回)、水相に酢酸エチルを加えて抽出操作を行い(20mL×3回)、有機相に無水硫酸マグネシウムを添加して乾燥した。乾燥後に溶媒を留去するとメチルフェニルスルホンが23.3gの白色結晶(収率99.3%、GC純度99.4%)として得られた。
前記実施例2において反応溶媒及び反応時間を以下の表1の通りとした以外は、実施例2と同様の方法で反応を行なった。そして、実施例2と同じようにGC分析すると生成物としてメチルフェニルスルホンが、それぞれ99.3%(実施例5)、97.9%(実施例6)生成していたが、比較例1〜3の各反応溶媒中においては、生成物のメチルフェニルスルホンの収率が低くなった。
前記実施例2において反応基質(10ミリモル)及び反応時間を以下の表2の通りとし、このうち実施例7、9、10、11、13及び15については、相間移動触媒として塩化メチルトリオクチルアンモニウム(東京化成工業株式会社製)を基質に対して0.01当量添加した以外は、実施例2と同様の方法で反応を行なった。そして、実施例2と同じようにGC分析すると、生成物として表2に記載の生成物が得られた。
50mL3つ口フラスコに基質としてジフェニルスルフィド0.19g(1ミリモル)とトルエン10mLを入れ、そこに硫酸(0.2当量、0.016mL)を加えた。室温中で撹拌しながら、これに、次亜塩素酸ソーダ5水和物結晶を水で薄めて20wt%に調整した次亜塩素酸ソーダ5水和物溶液0.88g(2.4ミリモル、pH11)を一度に加えた。一時間後、20wt%の次亜塩素酸ソーダ5水和物溶液0.88g(2.4ミリモル)を再び加えた。最初に次亜塩素酸ソーダ5水和物溶液を添加してから2.5時間に、飽和チオ硫酸ナトリウム水溶液(10mL)を反応液に加え、その後酢酸エチルを加えて抽出操作を行い(30mL×3回)、有機相を飽和食塩水(15mL)で水洗した。そして、有機相に無水硫酸マグネシウムを添加して脱水乾燥後に溶媒除去を行うと、粗成生物が0.44g得られた。得られた粗成生物をカラムクロマトグラフィー(展開溶媒は、ヘキサン:酢酸エチル=10:1)にて精製すると、0.19gの白色結晶が得られた。NMR(株式会社JEOL RESONANCE社製商品名:JNM−ECX400)により測定より目的物であることが確認され、ジフェニルスルホンが収率85%で得られた。生成物の同定結果を以下に示す。
1H NMR(CDCl3) δ: 7.49-7.60 (6H, m), 7.93-7.96 (4H,m),
13C NMR(CDCl3) δ:128, 129, 133, 142
実施例2において、次亜塩素酸ソーダ5水和物結晶を水で薄めて有効塩素濃度20%にした溶液、及び有効塩素濃度30%にした溶液をそれぞれ用いて、以下の表3の通りの反応時間とした以外は実施例2と同様に反応を行った。そして、実施例2と同じようにGC分析すると生成物としてメチルフェニルスルホンが、それぞれ6時間では86.7%(実施例17)、12時間では99.1%(実施例18)、同じく6時間では78.5%(実施例19)、及び12時間で91.3%(実施例20)生成していた。なお、酸化剤の当量数は全て同じで24ミリモルである。その結果を表3に示す。
実施例2において、次亜塩素酸ソーダ5水和物結晶を水で薄めて有効塩素濃度13%にした溶液に10%塩酸を加えて以下の表4の通りにpH調整を行い、表4の通りの反応時間とした以外は、実施例2と同様に反応を行った。そして、実施例2と同じようにGC分析すると生成物としてメチルフェニルスルホンが、それぞれ94.8%(実施例21)、及び99.3%(実施例22)で生成していた。なお、酸化剤の当量数は全て同じで24ミリモルである。その結果を表4に示す。
50mL3つ口フラスコに基質としてチオアニソール1.24g(10ミリモル)とトルエン30mLを入れ、20℃の水浴中で撹拌しながら、これに、10%の塩酸を用いてpHを13から11に調整した市販の有効塩素濃度13%次亜塩素酸ソーダ溶液13.33g(24ミリモル)を一度に加えた。6時間後にGC分析すると原料であるチオアニソールが3.9%残っており、メチルフェニルスルホキシドが3.7%、メチルフェニルスルホンが91.2%の生成していた。さらに反応を続け、反応開始後10時間後では、原料チオアニソールが0.5 %残っており、メチルフェニルスルホキシドが2.2 %、メチルフェニルスルホンが95.7 %の生成していた。反応開始後24時間後では、原料チオアニソール、 メチルフェニルスルホキシドが存在せず、メチルフェニルスルホンが98.7 %の生成していた。
50mL3つ口フラスコに基質として2-(メチルチオ)ベンゾチアゾール1.81g(10ミリモル)とトルエン10mLとを入れ、20℃の水浴中で撹拌しながら、これに、次亜塩素酸ソーダ5水和物結晶を水で薄めて有効塩素濃度13%にした溶液12.86g(24ミリモル、pH11)を一度に加えた。反応温度は1分後に21.7℃まで上昇し次第に20℃に近くなった。2時間後にGC分析すると生成物として2-(メチルスルホニル)ベンゾチアゾールが96.2%生成していた。
50mL3つ口フラスコに基質としてアリルフェニルスルフィド0.16g(1ミリモル)とトルエン10mLを入れ、そこに硫酸(0.2当量、0.016mL)を加えた。室温中で撹拌しながら、これに、次亜塩素酸ソーダ5水和物結晶を水で薄めて20wt%に調整した次亜塩素酸ソーダ5水和物溶液0.88g(2.4ミリモル、pH11)を一度に加えた。一時間後、20wt%の次亜塩素酸ソーダ5水和物溶液0.88g(2.4ミリモル)を再び加えた。最初に次亜塩素酸ソーダ5水和物溶液を添加してから25.3時間に、飽和チオ硫酸ナトリウム水溶液を反応液に加え、その後酢酸エチルを加えて抽出操作を行い(30mL×3回)、有機相を飽和食塩水(15mL)で水洗した。そして、有機相に無水硫酸マグネシウムを添加して脱水乾燥後に溶媒除去を行うと、粗成生物が0.21g得られた。得られた粗成生物をカラムクロマトグラフィー(展開溶媒は、ヘキサン:酢酸エチル=10:1)にて精製すると、0.19gの白色結晶が得られた。NMR(株式会社 JEOL RESONANCE社製商品名:JNM−ECX400)により測定より目的物であることが確認され、アリルフェニルスルホンが収率92%で得られた。生成物の同定結果を以下に示す。
1H NMR(CDCl3) δ: 7.89-7.86 (2H, m), 7.57-7.53 (3H, m), 5.83-5.74 (1H, m), 5.33 (1H, d, J = 17.2 Hz), 5.15 (1H, d, J = 17.2 Hz), 3.81 (2H, d, J = 7.6 Hz);
13C NMR(CDCl3) δ: 138.34, 133.71, 129.02, 128.47, 124.65, 124.63, 60.85
50mL3つ口フラスコに基質として4,6-(ジフルオロメトキシ)-2-(メチルチオ)ピリミジン1.24g(5ミリモル)とトルエン5mLとを入れ、20℃の水浴中で撹拌しながら、これに、次亜塩素酸ソーダ5水和物結晶を水で薄めて有効塩素濃度13%にした溶液12.64g(18ミリモル、pH11)を一度に加えた。反応温度に変化はなく、1時間後にGC分析すると生成物として4,6-(ジフルオロメトキシ)-2-(メチルスルホニル)ピリミジンが90.3%生成していた。
50mL3つ口フラスコに基質としてチオアニソール0.20g(1.6ミリモル)とアセトニトリル2mLとを入れた。市販の有効塩素濃度13%次亜塩素酸ソーダ水溶液を1.84g(3.4ミリモル、pH13)を一度に投入し撹拌した。反応開始2時間後、GC分析すると、チオアニソールが完全に消滅し、メチルフェニルスルホキシドが45.7 %,メチルフェニルスルホンが53.9%生成していた。反応開始6時間後には、反応中間体であるメチルフェニルスルホキシドが依然として12.8%と高く、目的物であるメチルフェニルスルホンは86.5%であった。
50mL3つ口フラスコに基質としてチオアニソール0.25g(2ミリモル)とアセトニトリル10mL及び水2mLとを入れた。フラスコの内温は23℃であった。そこに次亜塩素酸ソーダ5水和物結晶0.79g(4.8ミリモル)を一度に投入し撹拌した。フラスコの内温は28℃まで上昇し次第に低下した。反応開始後3時間でGC分析するとメチルフェニルスルホキシドが22%、メチルフェニルスルホンが65%生成していた。副生物として、クロロメチルフェニルスルホキシドが6%、クロロメチルフェニルスルホンが7%、その他高次塩素化物が合わせて0.8%観測された。次亜塩素酸ソーダ5水和物結晶0.79g(4.8ミリモル)を追加しさらに1時間撹拌を続けた。チオアニソール、メチルフェニルスルホキシドは完全に消失しメチルフェニルスルホンが87%生成していた。不純物として、クロロメチルフェニルスルホンが11%、ジクロロメチルフェニルスルホン0.5%、トリクロロメチルフェニルスルホン1.3%の生成が認められた。
50mL3つ口フラスコに基質としてチオアニソール1.24g(10ミリモル)とトルエン10mLを入れ、20℃の水浴中で撹拌しながら、市販の有効塩素濃度13%の次亜塩素酸ソーダ溶液13.33g(24ミリモル、pH13)を一度に加えた。2時間後にGC分析すると原料であるチオアニソールが88.8 %残っており、メチルフェニルスルホキシドが7.8 %、メチルフェニルスルホンが7.8 %の生成していた。さらに反応を続け、反応開始後24時間後では、原料チオアニソールが55.5 %残っており、メチルフェニルスルホキシドが6.2%、対象生成物であるメチルフェニルスルホンは38.2%に過ぎなかった。
50mL3つ口フラスコに基質としてチオアニソール1.24g(10ミリモル)とトルエン10mLとを入れ、20℃の水浴中で撹拌しながら、これに、次亜塩素酸ソーダ5水和物結晶を水で薄めて13wt%にした溶液に35%苛性ソーダを加えてpHを13に調整した溶液を12.9g(24ミリモル、pH13)を一度に加えた。6時間後にGC分析すると、チオアニソールが47.9%、対象生成物であるメチルフェニルスルホンは43.2%に過ぎなかった。
Claims (6)
- 前記酸化剤の次亜塩素酸ソーダは、有効塩素濃度7%以上30%以下の水溶液として使用することを特徴とする請求項1に記載のスルホン化合物の製造方法。
- 前記酸化剤の次亜塩素酸ソーダは、有効塩素濃度10%以上20%以下の水溶液として使用することを特徴とする請求項2に記載のスルホン化合物の製造方法。
- 前記芳香族炭化水素系有機溶媒が、トルエン、キシレン類、クロロトルエン類及びクロロベンゼン類から選ばれる1種又は2種以上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スルホン化合物の製造方法。
- 前記次亜塩素酸ソーダは、添加剤としての相間移動触媒と共に使用されることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載のスルホン化合物の製造方法。
- 前記相間移動触媒が、第4級アンモニウム塩または第4級ホスホニウム塩から選ばれた1種又は2種以上の混合物であることを特徴とする請求項5に記載のスルホン化合物の製造方法。
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