JP4567837B2

JP4567837B2 - ジオキサジン化合物の製造方法

Info

Publication number: JP4567837B2
Application number: JP2000064307A
Authority: JP
Inventors: ゲルト・ナグル; ボルフガング・バウアー; ペーター・ケムプター
Original assignee: Clariant Produkte Deutschland GmbH
Current assignee: Clariant Produkte Deutschland GmbH
Priority date: 1999-03-25
Filing date: 2000-03-09
Publication date: 2010-10-20
Anticipated expiration: 2020-03-09
Also published as: EP1038923A2; KR20010006860A; EP1038923B1; DE19913401A1; ES2243162T3; EP1038923A3; US6359131B1; JP2000290516A; DE50010585D1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有機着色剤の分野に属し、ジオキサジン化合物の改良された製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
ジオキサジン化合物は、価値のある染料及び顔料を製造するために使用される（ウルマンの工業化学百科事典（Ｕｌｌｍａｎｎ’ｓＥｎｃｙｃｌｏｐｅｄｉａｏｆＩｎｄｕｓｔｒｉａｌＣｈｅｍｉｓｔｒｙ）、第Ａ３巻、第２３３頁参照）。これらは、カルバゾールのＮ−アルキル化、ニトロ化、還元、縮合及び閉環を含む５段階合成で工業的に製造されている。この合成の最終段階で、式（ＩＩ）：
【０００３】
【化６】

の化合物は、例えば、ベンゼンスルホニルクロリド又は４−トルエンスルホニルクロリドのような閉環剤を使用して、ジオキサジン化合物に環化される（ＤＥ−Ａ３０１０９４９）。この閉環のために高温度が必要である。その結果、この閉環のための唯一の適切な反応媒体は、大気圧下でのその沸点が１６０℃より高い不活性溶媒である。この種類の提案されている溶媒には、ハロゲン化芳香族溶媒、特にｏ−ジクロロベンゼン；ニトロベンゼン；キノリンのような極性非プロトン性溶媒；並びにハロゲン化モノアルキル−、ジアルキル−及びトリアルキルベンゼン、アルキルナフタレン並びにアルカン及びアルケンも含まれていた。
これらの反応媒体の中で、ジオキサジン化合物の工業的製造のために今日まで確立されるようになってきた唯一のものは、ｏ−ジクロロベンゼンである。それは、この溶媒が技術的及び経済的の両面で多数の利点をもたらすからである。ｏ−ジクロロベンゼンの顕著な利点は、この反応媒体中で達成できる全ての段階での高収率並びに容易な相分離及び中間体を分離することなくまた溶媒を変更することなく得られる作業可能性である。この種の方法によって、技術的に単純で且つ経済的に有利な手段でジオキサジン化合物を製造することが可能になる。しかしながら、他の塩素化芳香族溶媒と同様に、ｏ−ジクロロベンゼンは、製造廃水にＡＯＸが含有されること及び高い反応温度で、毒性があって環境的に有害な物質が微量生成され、製造回路内の再生溶媒中に蓄積し、そして製品中に検出され得ることの欠点を有する。
【０００４】
それで、重要性を増しつつある環境的関心事として、合成の全段階に亘って実施するために有利である、即ち、中間体の如何なる単離も又は溶媒の変更も必要としないが、ｏ−ジクロロベンゼンを使用することとは違って、環境的に問題のない製造方法についての必要性が生じた。
【０００５】
今日まで提案されたハロゲン非含有反応媒体は、ジオキサジン化合物の工業的製造方法でそれを使用することを妨害する欠点を有する。キノリン及びジメチルホルムアミド（ＪＰ−Ａ−５６−１３５５５６）のような極性非プロトン性溶媒は、水中に可溶性である点でｏ−ジクロロベンゼンとは異なり、合成の全ての反応段階のための反応媒体として不適切である。更に、これらの溶媒中では、中間体を単離しないで合成を行うことができない。これらの溶媒を使用するとき、閉環の前に縮合生成物を単離し、そして実質的に無水の操作を可能にし、許容される収率を得るために、反応媒体を変更することが必要である。その結果、これらの溶媒を使用してジオキサジン化合物を製造することは技術的に複雑であり、経済的ではない。
【０００６】
モノアルキル−、ジアルキル−及びトリアルキルベンゼン並びにアルキルナフタレン（ＪＰ−Ａ−７−３３１０９７）並びに同様にアルカン及びアルケン（ＪＰ−Ａ−７−３３１０９８）は、ジオキサジン化合物の技術的及び経済的製造に関して欠点を有する。例えば、予備段階において、ｏ−ジクロロベンゼンに比較した、これらの溶媒中の中間体、副生物及びクロラニルの劣った溶解度によって、実質的に大きい反応体積を使用することが必要になる。更に、比較的大きい容器内で、相を分離しなくてはならない。これによって、ｏ−クロロベンゼン内で作業するときよりも顕著に劣った空間収率になる。更に、これらの溶媒を使用することによって相分離問題が起こり、長い製造時間及びそうして劣った時間収率になる。中間体を単離することなく合成を行う場合、これらの溶媒中の、過剰のクロラニル及び合成の終わりに蓄積された副生物の劣った溶解度は、更に深刻な欠点である。更に、濾過によるジオキサジン化合物の単離に続いて、そうしないと性能特性を悪くする副生物及び未反応の出発物質から、生成物を完全に分離するために、ジオキサン化合物を、よりよい溶解力を有する有機溶媒で洗浄しなくてはならない。生成物結晶は通常、反応媒体としてｏ−ジクロロベンゼンを使用した時よりも実質的に小さく、劣った形態のものであり、この理由のために、追加の極性溶媒による必須の洗浄の過程で、濾過形態における激烈な劣化が起こるであろう。更に、第二有機溶媒での操作は、追加の技術的損失を示す。これらのハロゲン非含有溶媒中で達成可能な閉環収率は、僅かなものに過ぎない。これらの欠点のために、上記の提案されたハロゲン非含有溶媒はまた、ジオキサジン化合物の工業的製造のために今日まで好ましいとされてきたｏ−ジクロロベンゼンを置き換えることができなかった。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
驚くべきことに、１６０℃以上で沸騰するある種のアリールアルキルエーテルが、ジオキサジン化合物の完全合成のための反応媒体として特に適していることが見出された。
【０００８】
従って、本発明は、閉環剤の存在下での、式（ＩＩ）：
【０００９】
【化７】

（式中、Ｒ^１は、水素又はＣ_１〜Ｃ_８アルキルである）
の化合物の閉環によるジオキサジンの製造方法であって、反応媒体として、式（ＩＩＩ）：
【００１０】
【化８】

（式中、ｎは０〜２の整数であり、そしてＲ_２は、ｎが０である場合エチルであるか又はｎが１若しくは２である場合メチルである）
のアリールアルキルエーテル又は式（ＩＩＩ）のアリールアルキルエーテルの混合物を使用することを含む方法を提供する。
【００１１】
好ましいものは、ｎ＝０でありＲ_２＝エチルであるもの（フェネトール）及びｎ＝１でありＲ_２＝メチルであるものである。メチル基は好ましくは、エーテル官能基に対してｍ又はｐ位に位置している。特に好ましいものは、ｐ−クレジルメチルエーテル（４−メチルアニソール）である。
【００１２】
Ｃ_１〜Ｃ_８アルキルであるＲ^１は、直鎖又は分枝鎖であってよく、例えば、メチル、エチル、ｎ−プロピル、イソプロピル、ｎ−ブチル、ｓｅｃ−ブチル、イソブチル、ｔｅｒｔ−ブチル、ペンチル、ヘキシル、ヘプチル又はオクチルであってよい。好ましいものは、メチル、エチル又はプロピル、特にエチルである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の方法によって生成されるジオキサジン化合物は、基本的に、式（ａ）、（ｂ）又は（ｃ）の構造を有するか又はこれらの混合物であってよい。
【００１４】
【化９】

【００１５】
【化１０】

このアリールアルキルエーテルは、式（ＩＩ）の化合物の重量基準の量の、３〜２０倍、好ましくは５〜１５倍の量で使用されるのが望ましい。
【００１６】
本発明の方法で使用することができる閉環剤の例は、ベンゼンスルホニルクロリド、４−トルエンスルホニルクロリド、ニトロ若しくはクロロ置換ベンゼンスルホニルクロリド、クロラニル及びピリジンＮ−オキシドである。好ましい閉環剤は、ベンゼンスルホニルクロリド又は４−トルエンスルホニルクロリドである。
【００１７】
ベンゼンスルホニルクロリド又は置換ベンゼンスルホニルクロリドは、式（ＩＩ）の化合物の１モル当たり、好ましくは０．５〜２．０モル、特に好ましくは１．０〜１．５モルの量で使用される。ピリジンＮ−オキシドは、式（ＩＩ）の化合物の１モル当たり、好ましくは１〜３モル、特に１．２〜２．５モルの量で添加される。クロラニルは、式（ＩＩ）の化合物基準で、好ましくは５〜５０モル％、特に１０〜４０モル％の量で添加される。
【００１８】
反応温度は、１４０〜２００℃、好ましくは１６０〜１９０℃の範囲内に設定されるのが望ましい。この反応は、大気圧下、大気圧より上又は減圧下で行うことができる。大気圧下での反応が好ましい。この反応は一般的に、１〜１０時間を要する。好ましくは、３〜７時間の反応時間である。
【００１９】
高い純度の形態でジオキサジン化合物を製造するために、閉環から熱い反応混合物（該混合物は、本発明のアリールアルキルエーテルを含有している）を濾過し、濾過ケークを好ましくは熱いアリールアルキルエーテルで洗浄することで十分である。純粋の生成物が、容易に濾過できる形態で且つ高収率で得られる。
【００２０】
例えば、反応の終わりに、反応混合物をアリールアルキルエーテルで希釈し、熱い内に、好ましくは１００〜１５０℃で濾過することができる。粗製生成物の得られたペーストを、好ましくは熱いアリールアルキルエーテルで洗浄し、次いで、例えば、不活性ガスを吹き付ける手段によって、主要量の付着しているアリールアルキルエーテルから分離する。アリールアルキルエーテルの残りは、スチーム蒸留又は乾燥の手段により完全に除去することができる。水溶性副生物を除去するために、一般的に生成物を水中に懸濁させ、洗浄し、乾燥させる。
【００２１】
式（ＩＩ）の化合物はまた、式（ＩＶ）：
【００２２】
【化１１】

（式中、Ｒ^１は、前記定義された通りである）
の３−アミノ−Ｎ−アルキルカルバゾールをクロラニルと、本発明の１種又は２種以上のアリールアルキルエーテル中で、好ましくは、例えば酢酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム又は炭酸ナトリウムのような酸結合剤の存在下で縮合させることによって製造することもできる。クロラニルとの縮合のために、アリールアルキルエーテル中での３−ニトロ−Ｎ−アルキルカルバゾールの還元に続いて得られるような、アリールアルキルエーテル中の式（ＩＶ）の３−アミノ−Ｎ−アルキルカルバゾールの溶液を使用することも可能である。
【００２３】
この方法によって得られる式（ＩＩ）の化合物は、更に、単離することなく、得られるアリールアルキルエーテル中の懸濁液の形態で反応させて、ジオキサジンを得ることができる。
【００２４】
それで、本発明は、式（ＩＶ）：
【００２５】
【化１２】

（式中、Ｒ^１は、水素又はＣ_１〜Ｃ_８アルキルである）
の３−アミノ−Ｎ−アルキルカルバゾールを、式（ＩＩＩ）のアリールアルキルエーテル中で、クロラニルと縮合させて、式（ＩＩ）の化合物を得、続いて閉環剤の存在下で閉環して、ジオキサジンを得ることによるジオキサジンの製造方法を提供する。使用する閉環剤は、前記のものの何れであってもよい。この縮合工程は、２０〜９０℃の温度で行うことができる。クロラニルの量は、好ましくは使用する３−アミノ−Ｎ−アルキルカルバゾール１モル当たり０．６〜０．９モルである。特別の利点は、式（ＩＩ）の縮合生成物を単離する必要がないこと及び全ての反応工程を本発明のアリールアルキルエーテル中で実施することができることである。
【００２６】
ジオキサジン化合物の合成のためのこのアリールアルキルエーテルの顕著な適切性は、このアリールアルキルエーテルが、例えば、空いているｏ−若しくはｐ−位で容易にニトロ化され及び／又は酸の存在下でエーテル開裂を受ける反応性化合物である（例えば、Ｂｅｉｌｓｔｅｉｎ、第６巻、第三補遺、第１３８５頁参照）ので、予測できなかった。驚くべきことに、３−ニトロ−Ｎ−アルキルカルバゾールの高収率になるニトロ化条件下で、アリールアルキルエーテルの顕著なニトロ化もエーテル結合の顕著な開裂もないことが見出された。同様に、酸生成性閉環剤を使用して起こる閉環反応の過程で、本発明のアリールアルキルエーテルの顕著なエーテル開裂がない。アルキルベンゼン、アルキルナフタレン、アルカン及びアルケンに比較して、本発明のアリールアルキルエーテルは、この合成の出発物質、中間体及び副生物のための良好な溶解力を有し、それで非常に良好な空時収率が可能である。
【００２７】
【実施例】
下記の実施例は、本発明の方法を例示する機能を果たす。
【００２８】
実施例１
ＫＰＧガラスパドル撹拌機、滴下漏斗、温度計、蒸留ブリッジ及び油浴を有する０．５リットルの四つ口フラスコの中で、４１．６ｇの２，５−ジクロロ−３，６−ビス（９−エチル−３−カルバゾリルアミノ）−１，４−ベンゾキノンを、３００ｇの４−メチルアニソール中に懸濁させる。この懸濁液を１６５℃に加熱し、１８．３ｇのベンゼンスルホニルクロリドを、１６５℃で１５分間かけて滴下により添加する。続いて、この混合物を沸騰温度まで１時間加熱する。続いて、これを５時間蒸留しながら撹拌する。約１００ｍＬを留去させる。この反応混合物を１５０℃まで冷却し、濾過する。濾過ケークを２５０ｇの１５０℃の熱４−メチルアニソールで洗浄し、１００℃で真空中で乾燥させる。これによって、３７．８ｇのジオキサジン化合物（理論値の９１．６％）が得られる。この生成物の高純度は、元素分析、ＩＲ吸収スペクトル、質量スペクトル、Ｘ線回折図及び性能特性から明らかである。
【００２９】
実施例２及び３
それぞれ、３−メチルアニソール及びフェネトールを、４−メチルアニソールの代わりに使用することが異なるのみで、実施例１の手順を繰り返す。ジオキサジン化合物が、下記の収率で得られる。
【００３０】
【表１】

【００３１】
比較例１
ｏ−ジクロロベンゼンを４−メチルアニソールの代わりに使用することが異なるのみで、実施例１の手順を繰り返す。３４．８ｇのジオキサジン化合物が得られる（理論値の８４．３％）。
【００３２】
実施例４
撹拌機、滴下漏斗、温度計、蒸留ブリッジ及び油浴を有する１リットルの四つ口フラスコに、４２９．３ｇの４−メチルアニソール中の３−アミノ−９−エチルカルバゾールの１４．７％強度溶液を装入する。この溶液は、４−メチルアニソール中で対応するニトロ化合物を還元し、続いて撹拌抽出し、洗浄し、そして有機相を分離することによって得られた。５０ｇの４−メチルアニソールを添加する。４０ｇのクロラニル及び１６ｇの炭酸ナトリウムを計量添加した後、この混合物を３０〜６５℃で、３−アミノ−９−エチルカルバゾールが、ＴＬＣ中でもはや見られなくなるまで撹拌する。２００ｇの４−メチルアニソールを添加し、１６５℃で加熱することによって反応の水を留去し、３７ｇのベンゼンスルホニルクロリドを１６５℃で１５分間かけて滴下により添加し、そして反応混合物を沸騰温度まで１時間加熱する。続いて、蒸留しながら撹拌を４時間行う。約２００ｍＬを留去させる。その後、フラスコの内容物を１５０℃まで冷却し、濾過する。濾過の速度は非常に速い。濾過ケークを５００ｇの１５０℃の熱４−メチルアニソールで洗浄し、吹き付け乾燥し、水中で撹拌することによって抽出する。スチームを使用する４−メチルアニソールの蒸留除去に続いて、生成物を濾過し、水で洗浄し、乾燥させる。これによって、７９．７ｇのジオキサジン化合物（理論値の９０．１％）が得られる。この生成物の高純度は、元素分析、ＩＲ吸収スペクトル、質量スペクトル、Ｘ線回折図及び性能特性から明らかである。
【００３３】
比較例２
ｏ−ジクロロベンゼンを４−メチルアニソールの代わりに使用することが異なるのみで、実施例４の手順を繰り返す。７４．０ｇのジオキサジン化合物が得られる（理論値の８３．７％）。
【００３４】
使用例１
その体積の９０％まで、１４００部の円筒形粉砕媒体（サイルペブス（Ｃｙｌｐｅｂｓ）（登録商標）、直径１２ｍｍ、メーカー：グロー社（ＧｒｏｈＧｍｂＨ）、Ｈｏｆ）を充填したプラスチック製容器に、２２．５部の上記実施例の一つに従って製造したジオキサジン化合物及び７．５部の無水硫酸ナトリウムを連続して装入する。この混合物を、振動ミル（モデルビブラトム（Ｖｉｂｒａｔｏｍ）；メーカー：ジープテクニーク・ミュールハイム社（ＳｉｅｂｔｅｃｈｎｉｋＭｕｈｌｈｅｉｍ））上で振盪させながら４時間微細に粉砕する。次いで、粉砕した生成物を、ふるい分けによって粉砕媒体から除去する。２５．９部の粉砕された生成物が得られる。３７．５部のイソブタノール（８５％）を撹拌容器の中に入れ、２．５部の９８％強度ギ酸及び０．３８部のアルキルフェノールポリグリコールエーテル硫酸のナトリウム塩を、続けて添加する。次いで、２５部の上記の粉砕した生成物を導入し、この混合物を２０〜２５℃で２０時間撹拌する。この間に、別の５０部の８５％イソブタノールを添加する。次に、１５０部の水を添加し、この混合物を沸点で５時間加熱し、ブリッジで１００℃で加熱することによって、イソブタノールを共沸的に留去する。この混合物を６０℃まで冷却した後、吸引によって顔料を濾別し、中性で塩が含有されなくなるまで水で洗浄し、８０℃で乾燥させる。
【００３５】
これによって、アルキド−メラミン樹脂ワニス内で、赤い色調を有し、高い純度を有する透明で、強く着色したすみれ色の上塗りを与える顔料１８．６部が得られる。上塗りに対する堅牢性は優れている。ニトロセルロースグラビア印刷において、高い純度を有する透明で、強く着色したプリントが得られる。
【００３６】
使用例２
その体積の９０％まで、１４００部の円筒形粉砕媒体（サイルペブス（登録商標）、直径１２ｍｍ、メーカー：グロー社、Ｈｏｆ）を充填したプラスチック製容器に、３０部の上記実施例の一つに従って製造したジオキサジン化合物を装入する。この粗製顔料を、振動ミル（モデルビブラトム；メーカー：ジープテクニーク・ミュールハイム社）上で振盪させながら４時間微細に粉砕する。次いで、粉砕した生成物を、ふるい分けによって粉砕媒体から除去する。２５．９部の粉砕された生成物が得られる。３７．５部のイソブタノール（８５％）を撹拌容器の中に入れ、１．２５部の９８％強度ギ酸を添加する。次いで、２５部の上記の粉砕した生成物を導入し、この混合物を２０〜２５℃で２０時間撹拌する。この間に、別の５０部の８５％イソブタノールを添加する。次に、１５０部の水を添加し、ブリッジで１００℃で加熱することによって、イソブタノールを共沸的に留去する。この混合物を６０℃まで冷却した後、吸引によって顔料を濾別し、中性になるまで水で洗浄し、８０℃で乾燥させる。これによって、ＰＶＣ内で、透明で、強く着色したすみれ色の色合いを与える顔料２４．２部が得られる。ブリードに対する堅牢性は非常に良好である。

Claims

閉環剤の存在下での、式（ＩＩ）：

（式中、Ｒ^１は、水素又はＣ_１〜Ｃ_８アルキルである）
の化合物の閉環によるジオキサジンの製造方法であって、反応媒体として、式（ＩＩＩ）：

（式中、ｎは０〜２の整数であり、そしてＲ_２は、ｎが０である場合エチルであるか又はｎが１若しくは２である場合メチルである）
のアリールアルキルエーテル又は式（ＩＩＩ）のアリールアルキルエーテルの混合物を使用することを含む方法。
式（ＩＶ）：

（式中、Ｒ^１は、水素又はＣ_１〜Ｃ_８アルキルである）
の３−アミノカルバゾールをクロラニルと縮合させて、式（ＩＩ）：

の縮合生成物を得、続いてジオキサジンに閉環することによるジオキサジンの製造方法であって、この縮合及び閉環を、式（ＩＩＩ）：

（式中、ｎは０〜２の整数であり、そしてＲ_２は、ｎが０である場合エチルであるか又はｎが１若しくは２である場合メチルである）
のアリールアルキルエーテル又は式（ＩＩＩ）のアリールアルキルエーテルの混合物中で実施することを含む方法。
閉環剤が、ベンゼンスルホニルクロリド、４−トルエンスルホニルクロリド、ニトロ若しくはクロロ置換ベンゼンスルホニルクロリド、クロラニル又はピリジンＮ−オキシドである、請求項１または２に記載の方法。