JP5189278B2 - ２−アシルヘテロ芳香族化合物の捕集方法 - Google Patents

Description

本発明は、医農薬の中間体原料として有用な式（３）：

（式中、ＸはＮＨ又は硫黄原子を示し、Ｒ^１は水素原子又は炭素数１〜４のアルキル基を示し、Ｒ^２はアリール基又は炭素数１〜４のアルキル基を示す。）で表される２−アシルヘテロ芳香族化合物（以下、２−アシルヘテロ芳香族化合物（３）という。）の捕集方法に関する。

触媒の存在下で、式（１）：

（式中、Ｘ及びＲ^１は前記に同じ。）で表されるヘテロ芳香族化合物（以下、ヘテロ芳香族化合物（１）という。）を式（２）：
（Ｒ^２ＣＯ）_２Ｏ （２）
（式中、Ｒ^２は前記に同じ。）で表される無水カルボン酸化合物（以下、無水カルボン酸化合物（２）という。）と気相接触反応せしめて２−アシルヘテロ芳香族化合物（３）を製造する方法は公知であるが（例えば、特許文献１又は非特許文献１参照）、反応終了後に得られる反応生成ガスから２−アシルヘテロ芳香族化合物（３）を取り出す方法については殆ど開示されておらず、反応終了後に氷冷した水で捕集することが記載されているのみである。
特開昭６２−２９８５８１ Ｃａｔａｌ．Ｌｅｔｔ．，５４，９５−１００（１９９８）

本発明者が、ヘテロ芳香族化合物（１）の一種であるピロールを無水酢酸と気相接触反応せしめて２−アセチルピロールの製造を行うにあたり、従来法と同様に氷冷水による２−アセチルピロールの捕集を試みたところ、２−アセチルピロールの融点は９０℃程度と高いため、反応器から導入管を通じて氷冷水に反応生成ガスを導入したと同時に２−アセチルピロールの固化が起こり、導入管の閉塞が発生した。また、２−アセチルピロールの水１００ｇに対する溶解度は０．４ｇ程度であり、水は捕集溶媒としても好ましくなく、従来法は工業的に製造するには、未だ満足できるものではない。

また、ヘテロ芳香族化合物（１）は多くの溶媒と共沸混合物を形成することから（例えば、ＶＣＨ ｖｅｒｌａｇｓｇｇｅｓｅｌｌｓｃｈａｆｔ ｍｂＨ発行、Ａｚｅｏｔｒｏｐｉｃ Ｄａｔａ，６５６頁〜６６４頁（１９９４年）参照）、通常一般的な捕集溶媒である、アルコール系溶媒、芳香族炭化水素系溶媒等を捕集溶媒に用いた場合は、未反応のヘテロ芳香族化合物（１）を蒸留により回収することが困難となり、製造コストを増加させる要因となって好ましくない。

本発明は、ヘテロ芳香族化合物（１）を無水カルボン酸化合物（２）と気相接触反応せしめて２−アシルヘテロ芳香族化合物（３）を製造するに際し、従来法と比べて、２−アセチルピロールの固化を生じさせることなく、かつ容易に未反応のヘテロ芳香族化合物（１）を回収することができる、工業的に有利な２−アシルヘテロ芳香族化合物（３）の捕集方法を提供することを課題とする。

本発明は、ヘテロ芳香族化合物（１）を無水カルボン酸化合物（２）と気相接触反応せしめて生成する２−アシルヘテロ芳香族化合物（３）を含有する反応生成ガスをヘテロ芳香族化合物（１）と接触させて、２−アシルヘテロ芳香族化合物（３）をヘテロ芳香族化合物（１）に溶解させ捕集することを特徴とする２−アシルヘテロ芳香族化合物の捕集方法に関する。

本発明の捕集方法によれば、従来法と比べて、２−アシルヘテロ芳香族化合物（３）が固化することなく、かつ容易に未反応のヘテロ芳香族化合物（１）を回収することができるので、２−アシルヘテロ芳香族化合物（３）の生産効率を向上させることができるから、本発明の捕集方法は工業的利用価値が高い。

以下に本発明を詳細に説明する。
式（１）及び式（３）中、Ｒ^１は水素原子又は炭素数１〜４のアルキル基であり、好ましくは水素原子である。炭素数１〜４のアルキル基としては、直鎖状又は分岐鎖状の炭素数１〜４のアルキル基が挙げられ、具体的にはメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、ｓｅｃ−ブチル基及びｔｅｒｔ−ブチル基が挙げられる。

式（２）及び式（３）中、Ｒ^２はアリール基又は炭素数１〜４のアルキル基であり、好ましくは炭素数１〜４のアルキル基である。アリール基としては、上述のアルキル基で置換されていてもよいアリール基が挙げられ、具体的には例えば、フェニル基、２−トリル基、３−トリル基、４−トリル基等が挙げられる。炭素数１〜４のアルキル基としては、上述のアルキル基が挙げられる。

ヘテロ芳香族化合物（１）の具体例としては、ピロール、２−メチルピロール、３−メチルピロール、２−エチルピロール、３−エチルピロール、２−プロピルピロール、３−プロピルピロール、２−イソプロピルピロール、３−イソプロピルピロール、２−ブチルピロール、３−ブチルピロール、２−イソブチルピロール、３−イソブチルピロール、２−ｓｅｃ−ブチルピロール、３−ｓｅｃ−ブチルピロール、２−ｔｅｒｔ−ブチルピロール、３−ｔｅｒｔ−ブチルピロール、チオフェン、２−メチルチオフェン、３−メチルチオフェン、２−エチルチオフェン、３−エチルチオフェン、２−プロピルチオフェン、３−プロピルチオフェン、２−イソプロピルチオフェン、３−イソプロピルチオフェン、２−ブチルチオフェン、３−ブチルチオフェン、２−イソブチルチオフェン、３−イソブチルチオフェン、２−ｓｅｃ−ブチルチオフェン、３−ｓｅｃ−ブチルチオフェン、２−ｔｅｒｔ−ブチルチオフェン及び３−ｔｅｒｔ−ブチルチオフェンが挙げられる。

無水カルボン酸化合物（２）の具体例としては、無水酢酸、無水プロピオン酸、無水酪酸、無水イソ酪酸、無水吉草酸、無水イソ吉草酸、無水ピバリン酸、無水カプロン酸、無水安息香酸、無水トルイル酸等が挙げられる。

２−アシルヘテロ芳香族化合物（３）の具体例としては、２−アセチルピロール、２−アセチル−３−メチルピロール、２−アセチル−４−メチルピロール、２−アセチル−５−メチルピロール、２−アセチル−３−エチルピロール、２−アセチル−４−エチルピロール、２−アセチル−５−エチルピロール、２−アセチル−３−プロピルピロール、２−アセチル−４−プロピルピロール、２−アセチル−５−プロピルピロール、２−アセチル−３−イソプロピルピロール、２−アセチル−４−イソプロピルピロール、２−アセチル−５−イソプロピルピロール、２−アセチル−３−ブチルピロール、２−アセチル−４−ブチルピロール、２−アセチル−５−ブチルピロール、２−アセチル−３−イソブチルピロール、２−アセチル−４−イソブチルピロール、２−アセチル−５−イソブチルピロール、２−アセチル−３−ｓｅｃ−ブチルピロール、２−アセチル−４−ｓｅｃ−ブチルピロール、２−アセチル−５−ｓｅｃ−ブチルピロール、２−アセチル−３−ｔｅｒｔ−ブチルピロール、２−アセチル−４−ｔｅｒｔ−ブチルピロール、２−アセチル−５−ｔｅｒｔ−ブチルピロール、２−アセチルチオフェン、２−アセチル−３−メチルチオフェン、２−アセチル−４−メチルチオフェン、２−アセチル−５−メチルチオフェン、２−アセチル−３−エチルチオフェン、２−アセチル−４−エチルチオフェン、２−アセチル−５−エチルチオフェン、２−アセチル−３−プロピルチオフェン、２−アセチル−４−プロピルチオフェン、２−アセチル−５−プロピルチオフェン、２−アセチル−３−イソプロピルチオフェン、２−アセチル−４−イソプロピルチオフェン、２−アセチル−５−イソプロピルチオフェン、２−アセチル−３−ブチルチオフェン、２−アセチル−４−ブチルチオフェン、２−アセチル−５−ブチルチオフェン、２−アセチル−３−イソブチルチオフェン、２−アセチル−４−イソブチルチオフェン、２−アセチル−５−イソブチルチオフェン、２−アセチル−３−ｓｅｃ−ブチルチオフェン、２−アセチル−４−ｓｅｃ−ブチルチオフェン、２−アセチル−５−ｓｅｃ−ブチルチオフェン、２−アセチル−３−ｔｅｒｔ−ブチルチオフェン、２−アセチル−４−ｔｅｒｔ−ブチルチオフェン、２−アセチル−５−ｔｅｒｔ−ブチルチオフェン、

２−プロピオニルピロール、２−プロピオニル−３−メチルピロール、２−プロピオニル−４−メチルピロール、２−プロピオニル−５−メチルピロール、２−プロピオニル−３−エチルピロール、２−プロピオニル−４−エチルピロール、２−プロピオニル−５−エチルピロール、２−プロピオニル−３−プロピルピロール、２−プロピオニル−４−プロピルピロール、２−プロピオニル−５−プロピルピロール、２−プロピオニル−３−イソプロピルピロール、２−プロピオニル−４−イソプロピルピロール、２−プロピオニル−５−イソプロピルピロール、２−プロピオニル−３−ブチルピロール、２−プロピオニル−４−ブチルピロール、２−プロピオニル−５−ブチルピロール、２−プロピオニル−３−イソブチルピロール、２−プロピオニル−４−イソブチルピロール、２−プロピオニル−５−イソブチルピロール、２−プロピオニル−３−ｓｅｃ−ブチルピロール、２−プロピオニル−４−ｓｅｃ−ブチルピロール、２−プロピオニル−５−ｓｅｃ−ブチルピロール、２−プロピオニル−３−ｔｅｒｔ−ブチルピロール、２−プロピオニル−４−ｔｅｒｔ−ブチルピロール、２−プロピオニル−５−ｔｅｒｔ−ブチルピロール、２−プロピオニル−チオフェン、２−プロピオニル−３−メチルチオフェン、２−プロピオニル−４−メチルチオフェン、２−プロピオニル−５−メチルチオフェン、２−プロピオニル−３−エチルチオフェン、２−プロピオニル−４−エチルチオフェン、２−プロピオニル−５−エチルチオフェン、２−プロピオニル−３−プロピルチオフェン、２−プロピオニル−４−プロピルチオフェン、２−プロピオニル−５−プロピルチオフェン、２−プロピオニル−３−イソプロピルチオフェン、２−プロピオニル−４−イソプロピルチオフェン、２−プロピオニル−５−イソプロピルチオフェン、２−プロピオニル−３−ブチルチオフェン、２−プロピオニル−４−ブチルチオフェン、２−プロピオニル−５−ブチルチオフェン、２−プロピオニル−３−イソブチルチオフェン、２−プロピオニル−４−イソブチルチオフェン、２−プロピオニル−５−イソブチルチオフェン、２−プロピオニル−３−ｓｅｃ−ブチルチオフェン、２−プロピオニル−４−ｓｅｃ−ブチルチオフェン、２−プロピオニル−５−ｓｅｃ−ブチルチオフェン、２−プロピオニル−３−ｔｅｒｔ−ブチルチオフェン、２−プロピオニル−４−ｔｅｒｔ−ブチルチオフェン、２−プロピオニル−５−ｔｅｒｔ−ブチルチオフェン、

２−ブチリルピロール、２−ブチリル−３−メチルピロール、２−ブチリル−４−メチルピロール、２−ブチリル−５−メチルピロール、２−ブチリル−３−エチルピロール、２−ブチリル−４−エチルピロール、２−ブチリル−５−エチルピロール、２−ブチリル−３−プロピルピロール、２−ブチリル−４−プロピルピロール、２−ブチリル−５−プロピルピロール、２−ブチリル−３−イソプロピルピロール、２−ブチリル−４−イソプロピルピロール、２−ブチリル−５−イソプロピルピロール、２−ブチリル−３−ブチルピロール、２−ブチリル−４−ブチルピロール、２−ブチリル−５−ブチルピロール、２−ブチリル−３−イソブチルピロール、２−ブチリル−４−イソブチルピロール、２−ブチリル−５−イソブチルピロール、２−ブチリル−３−ｓｅｃ−ブチルピロール、２−ブチリル−４−ｓｅｃ−ブチルピロール、２−ブチリル−５−ｓｅｃ−ブチルピロール、２−ブチリル−３−ｔｅｒｔ−ブチルピロール、２−ブチリル−４−ｔｅｒｔ−ブチルピロール、２−ブチリル−５−ｔｅｒｔ−ブチルピロール、２−ブチリル−チオフェン、２−ブチリル−３−メチルチオフェン、２−ブチリル−４−メチルチオフェン、２−ブチリル−５−メチルチオフェン、２−ブチリル−３−エチルチオフェン、２−ブチリル−４−エチルチオフェン、２−ブチリル−５−エチルチオフェン、２−ブチリル−３−プロピルチオフェン、２−ブチリル−４−プロピルチオフェン、２−ブチリル−５−プロピルチオフェン、２−ブチリル−３−イソプロピルチオフェン、２−ブチリル−４−イソプロピルチオフェン、２−ブチリル−５−イソプロピルチオフェン、２−ブチリル−３−ブチルチオフェン、２−ブチリル−４−ブチルチオフェン、２−ブチリル−５−ブチルチオフェン、２−ブチリル−３−イソブチルチオフェン、２−ブチリル−４−イソブチルチオフェン、２−ブチリル−５−イソブチルチオフェン、２−ブチリル−３−ｓｅｃ−ブチルチオフェン、２−ブチリル−４−ｓｅｃ−ブチルチオフェン、２−ブチリル−５−ｓｅｃ−ブチルチオフェン、２−ブチリル−３−ｔｅｒｔ−ブチルチオフェン、２−ブチリル−４−ｔｅｒｔ−ブチルチオフェン、２−ブチリル−５−ｔｅｒｔ−ブチルチオフェン、

２−ベンゾイルピロール、２−ベンゾイル−３−メチルピロール、２−ベンゾイル−４−メチルピロール、２−ベンゾイル−５−メチルピロール、２−ベンゾイル−３−エチルピロール、２−ベンゾイル−４−エチルピロール、２−ベンゾイル−５−エチルピロール、２−ベンゾイル−３−プロピルピロール、２−ベンゾイル−４−プロピルピロール、２−ベンゾイル−５−プロピルピロール、２−ベンゾイル−３−イソプロピルピロール、２−ベンゾイル−４−イソプロピルピロール、２−ベンゾイル−５−イソプロピルピロール、２−ベンゾイル−３−ブチルピロール、２−ベンゾイル−４−ブチルピロール、２−ベンゾイル−５−ブチルピロール、２−ベンゾイル−３−イソブチルピロール、２−ベンゾイル−４−イソブチルピロール、２−ベンゾイル−５−イソブチルピロール、２−ベンゾイル−３−ｓｅｃ−ブチルピロール、２−ベンゾイル−４−ｓｅｃ−ブチルピロール、２−ベンゾイル−５−ｓｅｃ−ブチルピロール、２−ベンゾイル−３−ｔｅｒｔ−ブチルピロール、２−ベンゾイル−４−ｔｅｒｔ−ブチルピロール、２−ベンゾイル−５−ｔｅｒｔ−ブチルピロール、２−ベンゾイル−チオフェン、２−ベンゾイル−３−メチルチオフェン、２−ベンゾイル−４−メチルチオフェン、２−ベンゾイル−５−メチルチオフェン、２−ベンゾイル−３−エチルチオフェン、２−ベンゾイル−４−エチルチオフェン、２−ベンゾイル−５−エチルチオフェン、２−ベンゾイル−３−プロピルチオフェン、２−ベンゾイル−４−プロピルチオフェン、２−ベンゾイル−５−プロピルチオフェン、２−ベンゾイル−３−イソプロピルチオフェン、２−ベンゾイル−４−イソプロピルチオフェン、２−ベンゾイル−５−イソプロピルチオフェン、２−ベンゾイル−３−ブチルチオフェン、２−ベンゾイル−４−ブチルチオフェン、２−ベンゾイル−５−ブチルチオフェン、２−ベンゾイル−３−イソブチルチオフェン、２−ベンゾイル−４−イソブチルチオフェン、２−ベンゾイル−５−イソブチルチオフェン、２−ベンゾイル−３−ｓｅｃ−ブチルチオフェン、２−ベンゾイル−４−ｓｅｃ−ブチルチオフェン、２−ベンゾイル−５−ｓｅｃ−ブチルチオフェン、２−ベンゾイル−３−ｔｅｒｔ−ブチルチオフェン、２−ベンゾイル−４−ｔｅｒｔ−ブチルチオフェン、２−ベンゾイル−５−ｔｅｒｔ−ブチルチオフェン等が挙げられる。

本発明において、ヘテロ芳香族化合物（１）を無水カルボン酸化合物（２）と気相接触反応せしめる方法については、例えば特開昭６２−２９８５８１、Ｃａｔａｌ．Ｌｅｔｔ．，５４，９５−１００（１９９８）等の通常公知の方法を用いることができる。具体的には、例えば、触媒にゼオライト触媒を用い、ヘテロ芳香族化合物（１）を無水カルボン酸化合物（２）と１００〜３００℃の温度範囲で気相接触反応せしめる方法等が挙げられる。

本発明においては、上述の反応により得られた２−アシルヘテロ芳香族化合物（３）を含む反応生成ガスを捕集溶媒であるヘテロ芳香族化合物（１）と接触させて２−アシルヘテロ芳香族化合物（３）を当該捕集溶媒に溶解させて捕集する。捕集溶媒にヘテロ芳香族化合物（１）を用いることで、２−アシルヘテロ芳香族化合物（３）が固化することなくヘテロ芳香族化合物（１）に溶解し、さらに未反応のヘテロ芳香族化合物（１）を蒸留して回収することが容易となる。用いるヘテロ芳香族化合物（１）は使用原料と同種のものが好ましい。ヘテロ芳香族化合物（１）の使用量は、２−アシルヘテロ芳香族化合物（３）を十分に溶解できる量であれば特に限定されないが、２−アシルヘテロ芳香族化合物（３）１重量部に対して、通常０．５〜９９重量部、好ましくは１０〜９０重量部である。

次いで得られた反応生成ガスのヘテロ芳香族化合物（１）溶液を塩基性水溶液と混合した後、分液して有機層を得、該有機層を濃縮すれば、ヘテロ芳香族化合物（１）を留出液として回収できると同時に、濃縮残渣として２−アシルヘテロ芳香族化合物（３）を得ることができる。２−アシルヘテロ芳香族化合物（３）はさらに蒸留等の所望の精製操作により精製してもよい。

本発明を更に詳細に説明するために、以下に具体的な実施例を上げるが、本発明はこれらに限定されるものではない。尚、分析はガスクロマトグラフィーを用いた。

実施例１
２−アセチルピロールを次のようにして得た。
ゼオライト触媒５００ｍｌを、内径２０ｍｍのステンレス製反応管に充填した。反応管のゼオライト触媒充填部を３００℃に加熱した後、同温度でピロール及び無水酢酸を供給し、反応を実施した。ピロールの供給量は、９９．１ｇ／ｈｒであり、無水酢酸の供給量は１５０．９ｇ／ｈｒであった。捕集溶媒に氷冷したピロール１５４８ｇを用いて、ピロール及び無水酢酸の供給開始から６時間までの反応管から導入管を通じて流出する反応生成ガスに含まれる生成物を捕集した。捕集中に２−アセチルピロールが固化することはなかった。得られた捕集液の組成はつぎのとおりであった。
２−アセチルピロール １４．３重量部
ピロール ５８．９重量部
酢酸 １８．８重量部

比較例１
実施例１の捕集溶媒ピロールのかわりに氷冷水１５００ｇを用いて、反応管から流出するガス状の反応生成ガスを導入管を通じて、溶解冷却した以外は実施例１と同様にして反応を行なった。その結果、得られた反応生成ガス中に含まれる生成物が氷冷水と接触したと同時に導入管出口付近で析出し、反応開始から１時間で導入管が閉塞し、反応継続が困難であった。

参考例１
水１２９０ｇに実施例１で得られた捕集液２５７３ｇを加え、２０重量％の水酸化ナトリウム水溶液１５７６ｇを攪拌下、液温２０〜３０℃で９０分かけて滴下後、分液して有機層を得た。
該有機層１８７６ｇを用い、塔径２０ｍｍ、理論段数１２段のガラス製蒸留塔を用い、１８〜２ｋＰａの減圧下、全留出で蒸留を行い、ピロールを留出させた。ピロールの留出には３．５時間を要し、この留出間の蒸留釜内の液温は６９〜１３２℃であった。その結果、先ず純度９９％のピロールである留分を９８％の得率で得た。
次いで、２〜０．３ｋＰａの減圧下、還流比５で２−アセチルピロールを留出させた。このとき、蒸留塔凝縮器の液温を１００℃に保ち、２−アセチルピロールの固化を防止した。その結果、純度９８％の２−アセチルピロールである留分を７５％の得率で得た。

Claims (3)

1. 式（１）：
   

   

   （式中、ＸはＮＨ又は硫黄原子を示し、Ｒ^１は水素原子又は炭素数１〜４のアルキル基を示す。）で表されるヘテロ芳香族化合物（以下、ヘテロ芳香族化合物（１）という。）を式（２）：
   （Ｒ^２ＣＯ）_２Ｏ （２）
   （式中、Ｒ^２はアリール基又は炭素数１〜４のアルキル基を示す。）で表される無水カルボン酸化合物と気相接触反応せしめて生成する式（３）：
   

   

   （式中、Ｘ、Ｒ^１及びＲ^２は前記に同じ。）で表される２−アシルヘテロ芳香族化合物を含有する反応生成ガスをヘテロ芳香族化合物（１）と接触させて、式(３) で表される２−アシルヘテロ芳香族化合物をヘテロ芳香族化合物（１）に溶解させて捕集することを特徴とする２−アシルヘテロ芳香族化合物の捕集方法。
2. ヘテロ芳香族化合物（１）がピロール又はチオフェンである、請求項１記載の捕集方法。
3. Ｒ^２が炭素数１〜４のアルキル基である、請求項１又は２に記載の捕集方法。