JPH11335357A - 5−アリールヒダントイン類の製造方法 - Google Patents

5−アリールヒダントイン類の製造方法

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JPH11335357A
JPH11335357A JP14250298A JP14250298A JPH11335357A JP H11335357 A JPH11335357 A JP H11335357A JP 14250298 A JP14250298 A JP 14250298A JP 14250298 A JP14250298 A JP 14250298A JP H11335357 A JPH11335357 A JP H11335357A
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JP
Japan
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glyoxylate
acid
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methyl
compound
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JP14250298A
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Noboru Saito
昇 斉藤
Hideyuki Baba
英幸 馬場
Kimio Ariyoshi
公男 有吉
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Nippon Shokubai Co Ltd
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Nippon Shokubai Co Ltd
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  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】5−アリールヒダントインを簡便に安価で、収
率良く製造できる方法を提供する。 【解決手段】 グリオキシル酸エステル、尿素およびア
リール化合物を反応させることを特徴とする5−アリー
ルヒダントインの製造方法に関する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は5−フェニルヒダン
トイン類の新規な製造法に関する。5−アリルヒダント
イン類は半合成ペニシリンおよびセファロスポリン類の
合成に有用なD−アリールグリシン類(例えばD−フェ
ニルグリシンやD−パラヒドロキシフェニルグリシンな
ど)の重要な合成中間体である。
【0002】
【従来の技術】5−アリルヒダントイン類は,古典的に
はブッヘラー・バーグ法により,対応するアリールアル
デヒドと炭酸アンモニウムおよびシアン化ナトリウムの
反応により合成されることが知られている(J.Pra
kt.Chem,140,P291,[1934])。ま
たグリオキシル酸,尿素およびフェノールを酸性条件下
で反応させる方法(特公昭55-22474号公報),アラント
インとフェノールを反応させる方法(特公昭55-16582号
公報),α―アリール−α―ヒドロキシ酢酸と尿素を反
応させる方法(特公昭57−57033号公報),2−
ヒドロキシ−2−メトキシ酢酸メチルエステル,尿素お
よびアリール化合物を反応させる方法(特開平4-117363
公報)などの方法が知られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ブッヘ
ラー・バーグ法は、危険なシアン化ナトリウムを必要と
し,さらに得られる粗製のヒダントインはアルカリ条件
下でのフェノール核への副反応による副生成物を多量に
含み,生成ヒダントインが着色するなどの欠点を有す
る。また,使用する原料アリールアルデヒドが高価であ
るなどの問題がある。
【0004】またグリオキシル酸,アラントイン,α―
アリール−α―ヒドロキシ酢酸,2−ヒドロキシ−2−
メトキシ酢酸メチルエステルなどの原料を用いる方法で
は、原料が高価であり工業的に満足できる方法ではな
い。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明者等はこれらの課
題を解決すべく鋭意検討した結果、安価に入手可能なグ
リオキシル酸エステルを原料とする5−アリルヒダント
イン類の新規な製造法を見出し,本発明を完成するに至
った。
【0006】即ち本発明は,グリオキシル酸エステル
と、尿素と、下記一般式(I):
【0007】
【化3】
【0008】(式中,R1は水素原子,ヒドロキシル基ま
たは炭素数1〜6のアルコキシ基で,そのパラおよび/
またはオルト位の少なくとも1つは非置換であり,R2
よびR3はそれぞれ独立して水素原子,ヒドロキシル基,
炭素数1〜6のアルキル−またはアルコキシル基,ハロ
ゲン原子,アシル化アミノ基またはニトロ基である。)
で表されるアリール化合物とを反応させることを特徴と
する下記一般式(II):
【0009】
【化4】
【0010】(式中、R1、R2およびR3は前記に同じ。)
で表される5−アリールヒダントイン類の製造方法に関
する。
【0011】尚、原料であるグリオキシル酸エステルは
例えば,グリオキザールとアルコール類とを,酸素およ
び触媒の存在下で気相酸化することによって,簡単にか
つ安価に得ることができる。
【0012】また原料グリオキシル酸エステルは必ずし
も精製物である必要はないが、反応収率を上げる目的に
は、原料グリオキシル酸エステル中に含まれる不純物の
ヒドロキシル基含有化合物が少ないことが好ましく、ヒ
ドロキシル基含有化合物濃度がグリオキシル酸エステル
基準で2モル%以下であることが好ましい。グリオキシ
ル酸エステルはイオン重合性を有するため、ヒドロキシ
ル基含有化合物は特にグリオキシル酸エステルの低分子
重合化(平均分子量2000以下)を経時的に促進させ
るため、本発明の5−アリールヒダントインの合成方法
においては、モノメリックなグリオキシル酸エステルに
比べ反応率を落とす原因となる。ここにヒドロキシル基
含有化合物とは水,メタノール等のアルコールが代表的
であるがこれらに限定されるものではない。また低分子
重合による粘性増加により流動性が減るため,反応操作
において加温をして解重合を進め流動性を上げる必要が
あるが,重合度が高いほどモノメリック体まで解重合を
進めるのは困難であり,反応率を上げるのも困難とな
る。従って,原料グリオキシル酸エステル中に含まれる
ヒドロキシル基含有化合物は出来るだけ少ない方がよい
が,経時安定性,反応率の点でグリオキシル酸エステル
に含まれるヒドロキシル基含有化合物は2モル%以下で
あることが,目的物5−アリールヒダントイン類の収率
向上には好ましい。
【0013】
【発明の実施の形態】本発明にかかる5−アリールヒダ
ントイン類の製造方法は,グリオキシル酸エステル,尿
素およびアリール化合物を反応させる方法である。
【0014】原料のひとつであるグリオキシル酸エステ
ルは,特に限定されるものではないが,下記一般式(II
I): OHC−COOR1 (式中,R1は低級アルキル基を表す)で示される化合物
が好適である。上記R1で表される低級アルキル基として
は,具体的には,メチル基,エチル基,n−プロピル
基,イソプロピル基等の炭素数1〜3のアルキル基が挙
げられる。上記グリオキシル酸エステルとしては,具体
的にはグリオキシル酸メチル,グリオキシル酸エチル,
グリオキシル酸n−プロピル,グリオキシル酸イソプロ
ピル等が挙げられ,このうち,グリオキシル酸メチルが
特に好ましい。
【0015】上記グリオキシル酸エステルは,市販品を
用いるのが簡便であるが,工業的には従来公知の製造方
法,例えば,アルキレングリコールであるエチレングリ
コールを酸素(分子状酸素),および金属銀等の触媒の
存在下で気相酸化(酸化的脱水素)することによりグリ
オキザールを得た後,該グリオキザールと,アルコール
またはオレフィンとを,酸素(分子状酸素),およびリ
ン含有無機酸化物を含む触媒の存在下で気相酸化(酸化
的エステル化)する方法等によって製造することが好ま
しい。尚,グリオキシル酸エステルの製造方法は,特に
限定されるものではない。
【0016】また,例えば上記方法によって得られるグ
リオキシル酸エステルは,そのまま本発明にかかる製造
方法に供することができるが、特にヒドロキシル基化合
物(水、メタノール等のアルコール)がグリオキシル酸
エステル基準で2モル%以下のグリオキシル酸エステル
を用いることが好ましい。上記のグリオキシル酸エステ
ルを得るには粗グリオキシル酸エステルを種々の手法に
よって精製する方法が取られる。
【0017】具体的には,例えば,グリオキシル酸エス
テルがグリオキシル酸メチルである場合には,粗グリオ
キシル酸メチルを粗蒸留によりメタノールなどの軽沸分
を留去した後,共沸脱水蒸留により水を留去し,さらに
精留することによって精製グリオキシル酸メチルを得る
手法を採用することができる。
【0018】また,一方の原料として使用される前記一
般式(I)で表されるアリール化合物としては、例え
ば,ベンゼン,フェノール,o−メトキシフェノール,o
−クロロフェノール,カテコール,レゾルシノール,ア
ニソール,m−クレゾール等が挙げられる。その使用量
はグリオキシル酸エステルに対し等モル以上であり,1
〜2倍モル程度が適当である。
【0019】また尿素の使用量はグリオキシル酸エステ
ルに対し等モル以上であり,1〜3倍モル程度が適当で
ある。
【0020】反応溶媒としては水性溶媒が良いが,水―
アルコールまたは水―酢酸などの混合溶媒も用いること
ができる。また原料アリール化合物としてベンゼンなど
を用いる場合はそれ自身溶媒またはベンゼン−酢酸など
の混合溶媒を採用することができる。
【0021】本反応は,酸の存在によって促進される。
そのため酸の存在下で反応を行うことが好ましく、酸と
しては塩酸や硫酸およびりん酸等の鉱酸,p−トルエン
スルホン酸,酢酸等の有機酸などを挙げることができ、
なかでも塩酸,硫酸等の強酸が好ましい。反応系中の酸
の最適濃度は,反応温度,原料濃度等によって異なる
が,一般に高濃度ほど生成物5−アリールヒダントイン
の収率は向上する。ただ過度の酸の使用は生成した目的
物を分解する恐れが有るばかりでなく,後処理に多量の
アルカリなどの中和剤が必要となり廃液も増加するので
無駄である。好ましくは1〜15規定の範囲から適宜選
ばれる。
【0022】反応温度は25℃以上が好ましく,さらに
好ましくは50〜95℃の温度が適当である。また反応
時間は反応温度,用いる酸の濃度,原料濃度等により異
なるが,0.5〜30時間を要する。
【0023】グリオキシル酸エステルは精製品をそのま
ま,もしくは適当な反応溶媒に溶解希釈して反応に供さ
れる。精製グリオキシル酸エステルを希釈せずに用いる
場合は高濃度反応が可能で生産性を上げることが出来
る。
【0024】グリオキシル酸エステルの添加方法は,あ
らかじめ必要量を尿素,アリール化合物を含む溶液に加
えるか,徐々に尿素,アリール化合物を含む溶液に添加
していくか,あるいははじめからグリオキシル酸エステ
ルを仕込んだ中に尿素,アリール化合物を含む溶液を添
加しても良く,種々選択される。
【0025】反応生成物からの5−アリールヒダントイ
ン類の単離は,一般に極めて容易である。即ち目的とす
る5−アリルヒダントインは一般に酸性,中性の水溶液
に難溶であるため,反応中,あるいは反応終了後反応液
を冷却することによって,析出してくるので,常法で,
例えば濾過または遠心分離で単離することができる。
【0026】また5−アリールヒダントインが析出しに
くい場合でも,反応混合物を中和後,ジイソプロピルエ
ーテル,ジエチルエーテル等のエーテル類,ジクロロエ
タン,クロロホルム等のハロゲン系炭化水素,酢酸エチ
ル等のエステル,ベンゼン,トルエン等の芳香族炭化水
素などの有機溶剤を用いて抽出し,目的物の単離操作を
行えば5−アリールヒダントインを単離できる。このよ
うにして得られた5−アリールヒダントインは特に精製
を要しないが,必要ならば再結晶,抽出,クロマトグラ
フィー法による精製をさらに行い純度を高めることも可
能である。
【0027】
【実施例】以下,実施例により,本発明をさらに具体的
に説明するが,本発明はこれらにより何ら限定されるも
のではない。
【0028】実施例1 (グリオキシル酸メチルの合成)まず,原料として用い
るグリオキシル酸エステルとしてのグリオキシル酸メチ
ルを,エチレングリコールからグリオキザールを一旦合
成した後,該グリオキザールから合成した。
【0029】即ち,金属銀(触媒)を充填した断熱型反
応器に,予め気化させたエチレングリコールと,空気お
よび窒素ガスを混合してなる原料ガスを連続的に供給し
て気相酸化(酸化的脱水素)することにより,グリオキ
ザールを含む反応ガスを得た。次に,リン酸鉄および酸
化チタンからなる触媒を充填した熱交換型反応器に,上
記反応ガスと,予め気化させたメチルアルコールと,空
気とを混合してなる混合ガスを連続的に供給して気相酸
化(酸化エステル化)することにより,グリオキシル酸
メチルを含む反応ガスを得た。上記両気相酸化は連続的
に実施した。そして,該反応ガスを凝縮・捕集すること
により,グリオキシル酸メチル,メチルアルコール,
水,グリコール酸メチル,およびホルムアルデヒドから
なる粗グリオキシル酸メチル溶液を得た。エチレングリ
コールを基準としたグリオキシル酸メチルの収率は70
%であった。
【0030】次いで,粗グリオキシル酸メチル溶液を粗
蒸留して軽沸点成分(メチルアルコール,水,ホルムア
ルデヒド)の大部分を留去した。粗蒸留した後のグリオ
キシル酸メチルの組成は,グリオキシル酸メチル53.
8重量%,メチルアルコール24.7重量%,水16.
9重量%,グリコール酸メチル2.9重量%,およびホ
ルムアルデヒド1.7重量%であった。続いてこの溶液
(缶出液)に酢酸n−プロピル(共沸剤)を添加し,共
沸脱水蒸留によって残りの水を留去し,さらに精製する
ことによって精製グリオキシル酸メチルを得た。単離し
たグリオキシル酸メチルの純度は99.8重量%(9
9.2モル%)であった。この精製グリオキシル酸メチ
ルに含まれる不純物はメチルアルコールが0.1重量%
(0.27モル%),水が0.1重量%(0.49モル
%)であった。この精製グリオキシル酸メチル中のヒド
ロキシル基含有化合物の量は0.76モル%であった。
【0031】上記方法によって合成・単離したグリオキ
シル酸メチルを5−(4−ヒドロキシフェニル)ヒダン
トイン合成に供した。
【0032】(5−(4−ヒドロキシフェニル)ヒダン
トインの合成)内容積30mlの三つ口フラスコにフェ
ノール2.96g(32mmol),尿素3.60g(60mm
ol),水12.6gおよび36%塩酸水溶液9.3g
(約12規定、92mmol)を加え,内温90℃に加温攪
拌した。この溶液に前記で得られたグリオキシル酸メチ
ル2.8g(32mmol)を約5時間かけて滴下した。添加
後さらに2時間90℃で加熱攪拌を続けた。反応終了
後,16.5%苛性ソーダ水溶液を用いて反応液のpH
=8となるまで中和した。
【0033】反応液を高速液体クロマトグラフィーで分
析したところ,目的物5−(4−ヒドロキシフェニル)
ヒダントインは19.3mmol(グリオキシル酸メチル基準収
率60.2mol%)であった。
【0034】なお使用した高速液体クロマトグラフィー
の条件は以下の通りである。
【0035】 機 種:GLサイエンス model557 カラム :ODS−25μm,4.6mmφ*250mmL,
40℃ 展開溶媒:メタノール/水=6/4,HClO4 3mmmol/l添加 流速 :0.6ml/min 検出器 :UV254nm 実施例2 (グリオキシル酸メチルの合成)実施例1と同様にし
て,粗グリオキシル酸メチルの精留を行いヒドロキシル
基含有化合物の量が2.3モル%である精製グリオキシ
ル酸メチルを得た。この単離したグリオキシル酸メチル
の純度は99.4重量%(97.7モル%)であった。
この精製グリオキシル酸メチルに含まれる不純物はメチ
ルアルコールが0.3重量%(0.81モル%),水が
0.3重量%(1.47モル%)であった。このグリオ
キシル酸メチルを5−(4−ヒドロキシフェニル)ヒダ
ントイン合成に供した。
【0036】(5−(4−ヒドロキシフェニル)ヒダン
トインの合成)内容積30mlの三つ口フラスコにフェ
ノール2.96g(32mmol),尿素3.60g(60mm
ol),水12.6gおよび36%塩酸水溶液9.3g
(約12規定、92mmol)を加え,内温90℃に加温攪
拌した。この溶液に前記で得られたグリオキシル酸メチ
ル2.8g(32mmol)を約5時間かけて滴下した。添加
後さらに2時間90℃で加熱攪拌を続けた。反応終了
後,16.5%苛性ソーダ水溶液を用いて反応液のpH
=8となるまで中和した。
【0037】反応液を高速液体クロマトグラフィーで分
析したところ,目的物5−(4−ヒドロキシフェニル)
ヒダントインは14.4mmol(グリオキシル酸メチル基
準収率45.1mol%)であった。
【0038】
【発明の効果】本発明によれば,安価に入手可能なグリ
オキシル酸エステル、尿素およびアリール化合物を反応
させることにより,簡便にかつ安価に収率良く5−アリ
ールヒダントイン類を得ることが出来る。
【0039】本発明で得られた5−アリールヒダントイ
ン類は、D−アリールグリシン等の製造用中間原料とし
て極めて有用である。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】グリオキシル酸エステルと、尿素と、下記
    一般式(I): 【化1】 (式中,R1は水素原子,ヒドロキシル基または炭素数1
    〜6のアルコキシ基で,そのパラおよび/またはオルト
    位の少なくとも1つは非置換であり,R2およびR3はそれ
    ぞれ独立して水素原子,ヒドロキシル基,炭素数1〜6
    のアルキル−またはアルコキシル基,ハロゲン原子,ア
    シル化アミノ基またはニトロ基である。)で表されるア
    リール化合物とを反応させることを特徴とする下記一般
    式(II): 【化2】 (式中、R1、R2およびR3は前記に同じ。)で表される5
    −アリールヒダントイン類の製造方法。
  2. 【請求項2】 原料グリオキシル酸エステル中のヒドロ
    キシル基含有化合物濃度がグリオキシル酸エステル基準
    で2モル%以下である請求項1記載の製造方法。
  3. 【請求項3】 前記ヒドロキシル基含有化合物が、水お
    よび/またはアルコールである請求項2記載の製造方
    法。
  4. 【請求項4】 1〜15規定の酸の存在下で反応させる
    請求項1、2または3記載の製造方法。
JP14250298A 1998-05-25 1998-05-25 5−アリールヒダントイン類の製造方法 Withdrawn JPH11335357A (ja)

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