説明

3−メルカプト−1−プロパノールの製造方法

【課題】発火性の水素化アルミニウムリチウムを使用せず、且つ高収率で3−メルカプト−1−プロパノール(3MPO)を製造すること。
【解決手段】アリルアルコールに式(1)で表される化合物を付加させて式(2)で表される化合物を合成し、次いで式(2)で表される化合物を加水分解することによって、高収率で3MPOを製造できる(下記式中、R1はアルキル基を表す。)。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、医薬品、農薬、電子材料などの製造用中間体として有用な3−メルカプト−1−プロパノール(「3−スルファニル−1−プロパノール」ともいう)の新規製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
3−メルカプト−1−プロパノール(以下「3MPO」と略称することがある)は、電子材料の製造用中間体(特許文献1)、除草剤成分の製造用中間体(特許文献2)及び医薬品の製造用中間体(非特許文献1)として有用である。3MPOの製造方法としては、これまで、下記(a)及び(b)の方法が知られている。
【0003】
(a)下記式で表されるように、3−メルカプトプロピオン酸を水素化アルミニウムリチウム(LiAlH4)で還元する方法(非特許文献2)。
【0004】
【化1】

【0005】
(b)下記式で表されるように、3−クロロ−1−プロパノールとチオ尿素とを反応させた後、中間生成物を水酸化ナトリウムで加水分解する方法(非特許文献3)。
【0006】
【化2】

【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【特許文献1】特開2002−255968号公報
【特許文献2】特開2000−109477号公報
【非特許文献】
【0008】
【非特許文献1】Journal of the American Chemical Society, 2006, Vol. 128, pp. 6526-6527
【非特許文献2】Tetrahedron Letters, 1989, Vol. 30, No. 21, pp. 2763-2766
【非特許文献3】Journal of the American Chemical Society, 1945, Vol. 67, pp. 594-597
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
上記製法(a)は、自然発火性の水素化アルミニウムリチウムを使用しているため、工業生産に適さない。また上記製法(b)は、3MPOの収率が40%程度と低い。そこで本発明の目的は、発火性の水素化アルミニウムリチウムを使用せず、且つ高収率で3MPOを製造する方法を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【0010】
上記目的を達成し得た本発明の3−メルカプト−1−プロパノールの製造方法は、
アリルアルコールに式(1)で表される化合物を付加させて式(2)で表される化合物を合成し、次いで式(2)で表される化合物を加水分解して3−メルカプト−1−プロパノールを合成することを特徴とする(下記式中、R1はアルキル基を表す。)。
【0011】
【化3】

【0012】
以下では、「式(1)で表される化合物」及び「式(2)で表される化合物」を、それぞれ「化合物(1)」及び「化合物(2)」と略称する。
【0013】
化合物(1)は、チオ−S−酢酸であることが好ましい。また化合物(2)の加水分解は、塩酸及び硫酸よりなる群から選ばれる少なくとも1種、又はアンモニア及びヒドラジンよりなる群から選ばれる少なくとも1種の存在下で行うことが好ましい。
【発明の効果】
【0014】
本発明の製造方法によれば、発火性の水素化アルミニウムリチウムを使用せず、且つ高収率で3−メルカプト−1−プロパノール(3MPO)を得ることができる。
【発明を実施するための形態】
【0015】
本発明の製造方法は、アリルアルコールへの化合物(1)の付加反応(第1反応)、及び第1反応で得られた化合物(2)の加水分解反応(第2反応)によって、安価で入手しやすいアリルアルコールから3MPOを高収率で製造できることを特徴とする。以下、第1反応及び第2反応を順に説明する。
【0016】
〈第1反応〉
第1反応で使用する化合物(1)はチオ−S−カルボン酸であり、アリルアルコールと同様、容易に入手できる。化合物(1)は、1種を単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。化合物(1)中のアルキル基R1の炭素数は、好ましくは1〜10、より好ましくは1〜4である。R1としては、例えばメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、ブタン−2−イル基、2−メチルプロピル基、2−メチルプロパン−2−イル基などが挙げられ、これらの中でもメチル基{即ち化合物(1)がチオ−S−酢酸である場合}、エチル基{即ち化合物(1)がチオ−S−プロピオン酸である場合}が好ましく、メチル基がより好ましい。化合物(1)の使用量は、アリルアルコール1モルに対して、好ましくは1.0〜2.0モル、より好ましくは1.0〜1.5モルである。
【0017】
アリルアルコールへの化合物(1)の付加反応(第1反応)は、好ましくはラジカル発生剤の存在下で行われる。ラジカル発生剤としては、ラジカル重合に使用される公知の重合開始剤(例えば2,2'−アゾビスイソブチロニトリル)や酸素などが使用でき、これらの中でも酸素が好ましい。ラジカル発生剤として酸素を使用する場合、酸素含有ガス雰囲気下で第1反応を行えばよい。ガス雰囲気の酸素濃度は、好ましくは1〜20体積%程度である。酸素以外のガス雰囲気は、不活性ガス(例えば窒素)であることが好ましい。ラジカル開始剤である酸素の供給法としては、例えば、(i)反応開始前に所定濃度の酸素を含有するガス雰囲気にし、系を密閉にしてから第1反応を行う方法や、(ii)第1反応を行っている間に所定濃度の酸素を含有するガスを供給し続ける方法など、様々な方法を採用できる。
【0018】
第1反応は、無溶媒で行ってもよく、反応を阻害しない溶媒中で行ってもよい。溶媒は、1種を単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。第1反応の溶媒としては、例えばペンタン、ヘキサン、シクロヘキサン、ヘプタン、オクタン等の脂肪族炭化水素類;ジクロロメタン、クロロホルム、四塩化炭素、ジクロロエタン、ジクロロプロパン等のハロゲン化炭化水素類;酢酸、プロピオン酸等のカルボン酸類;などが挙げられる。溶媒を使用する場合、その量は、アリルアルコール1gに対して、好ましくは50mL以下、より好ましくは15mL以下である。ラジカル開始剤として酸素を使用する場合、第1反応は、無溶媒又はハロゲン化炭化水素類中で行うことが好ましく;無溶媒或いはジクロロメタン、クロロホルム又はこれらの混合溶媒中で行うことがより好ましい。
【0019】
第1反応の反応温度は、好ましくは10〜100℃程度、より好ましくは20〜80℃程度であり、その反応時間は、好ましくは0.1〜24時間程度、より好ましくは0.5〜10時間程度である。
【0020】
第1反応終了後に得られた反応混合物を、そのまま第2反応に使用してもよく、また未反応のアリルアルコール及び化合物(1)、並びに場合により使用した溶媒を留去して化合物(2)を単離し、これを第2反応に使用してもよい。
【0021】
〈第2反応〉
チオカルボン酸S−(3−ヒドロキシプロピル)である化合物(2)の加水分解反応(第2反応)は、好ましくは酸又は塩基の存在下で行われる。酸は、1種を単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。同様に塩基も、1種を単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
【0022】
酸は、無機酸及び有機酸のいずれも使用できる。無機酸としては、例えば、塩酸、臭化水素、硫酸、硝酸、リン酸、ホウ酸、アジ化水素、塩素酸、臭素酸、炭酸、硫化水素などが挙げられる。有機酸としては、例えば、トリフルオロ酢酸、メタンスルホン酸、トリフルオロメタンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、トルエンスルホン酸などが挙げられる。好ましい酸は、塩酸、硫酸、トリフルオロ酢酸、及びメタンスルホン酸であり、より好ましい酸は、塩酸及び硫酸である。酸を使用する場合、その量は、化合物(2)1モルに対して、好ましくは0.001〜1.0モル、より好ましくは0.05〜0.5モルである。
【0023】
塩基としては、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、ヒドラジン、及びアンモニアなどが挙げられ、これらの中でもヒドラジン及びアンモニアが好ましい。塩基を使用する場合、その量は、化合物(2)1モルに対して、好ましくは1.0〜5.0モル、より好ましくは1.0〜3.0モルである。
【0024】
加水分解反応(第2反応)は、好ましくは、溶媒中で行われる。溶媒は、1種を単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。第2反応の溶媒としては、例えばペンタン、ヘキサン、シクロヘキサン、ヘプタン、オクタン等の脂肪族炭化水素類;ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、テトラヒドロフラン、ジメトキシエタン、シクロペンチルメチルエーテル、tert−ブチルメチルエーテル、アニソール等のエーテル類;ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類;ジクロロメタン、クロロホルム、四塩化炭素、ジクロロエタン、ジクロロプロパン等のハロゲン化炭化水素類;メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、ブタノール、イソブタノール、tert−ブタノールなどのアルコール類;アセトニトリル、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチル−2−ピロリドン、1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノンなどの非プロトン性極性溶媒;水などが挙げられ、これらの中でも、メタノール、水、及びメタノールと水との混合溶媒が好ましい。第2反応の溶媒量は、化合物(2)1gに対して、好ましくは0.5〜50mL、より好ましくは1〜15mLである。
【0025】
第2反応の反応温度は、使用する溶媒に応じて、好ましくは10〜120℃程度、より好ましくは20〜100℃程度であり、その反応時間は、好ましくは0.1〜24時間程度、より好ましくは0.5〜10時間程度である。
【0026】
第2反応の終了後、クエンチ、抽出、洗浄、脱湿、溶媒留去などの常法によって3MPOの粗生成物を得た後、粗生成物を精製することが好ましい。精製手段としては、例えば蒸留、カラムクロマトグラフィー、結晶化などが挙げられる。
【実施例】
【0027】
以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例によって制限を受けるものではなく、上記・下記の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更を加えて実施することも勿論可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。
【0028】
実施例1
100mLフラスコに、アリルアルコール(5.8g、100mmol)及びクロロホルム(60mL)を加え、フラスコ内のガス雰囲気を窒素濃度約85体積%及び酸素濃度約15体積%にして密閉した後、フラスコ内容物を50〜60℃に昇温し、チオ−S−酢酸(8.0g、105mmol)を滴下した。滴下終了後、50〜60℃で2時間反応させた。反応終了後、50℃でクロロホルムを減圧留去することによって、微黄色液体のチオ酢酸S−(3−ヒドロキシプロピル)を12.5g(93mmol、アリルアルコールに対して収率93%)で得た。
【0029】
200mLフラスコに、上記のようにして得た全量のチオ酢酸S−(3−ヒドロキシプロピル)(12.5g、93mmol)、ヒドラジン一水和物(5.1g、102mmol)及びメタノール(100mL)を加え、20〜30℃で1時間反応させた。反応終了後にメタノールを留去し、水(30mL)を加え、クロロホルム(50mL×3回)で抽出した。抽出したクロロホルム層を無水硫酸マグネシウム(10g)で脱湿し、無水硫酸マグネシウムをろ過し、クロロホルムを留去することによって得られた粗生成物を単蒸留(15Torr、90℃)することによって、微黄色液体の3MPOを7.2g(78mmol)で得た。3MPOの収率は、中間生成物であるチオ酢酸S−(3−ヒドロキシプロピル)に対して84%であり、出発原料であるアリルアルコールに対して78%であった。
【0030】
実施例1で得られた3MPOの1H−NMR(CDCl3
δ=3.75(t、2H)、2.63(m、2H)、1.87(m、2H)、1.48(m、1H)、1.38(t、1H)
【0031】
実施例2
100mLフラスコに、アリルアルコール(5.8g、100mmol)及びクロロホルム(30mL)を加え、フラスコ内のガス雰囲気を窒素濃度約85体積%及び酸素濃度約15体積%にして密閉した後、フラスコ内容物を50〜60℃に昇温し、チオ−S−酢酸(8.0g、105mmol)を滴下した。滴下終了後、50〜60℃で2時間反応させた。反応終了後、50℃でクロロホルムを減圧留去することによって、微黄色液体のチオ酢酸S−(3−ヒドロキシプロピル)を12.1g(90mmol、アリルアルコールに対して収率90%)で得た。
【0032】
100mLフラスコに、上記のようにして得た全量のチオ酢酸S−(3−ヒドロキシプロピル)(12.1g、90mmol)、28%アンモニア水溶液(13.7g、225mmol)及び水(30mL)を加え、20〜30℃で5時間反応させた。反応終了後にクロロホルム(50mL×3回)で抽出した。抽出したクロロホルム層を無水硫酸マグネシウム(10g)で脱湿し、無水硫酸マグネシウムをろ過し、クロロホルムを留去することによって得られた粗生成物を単蒸留(15Torr、90℃)することによって、微黄色液体の3MPOを6.5g(70mmol)で得た。3MPOの収率は、中間生成物であるチオ酢酸S−(3−ヒドロキシプロピル)に対して78%であり、出発原料であるアリルアルコールに対して70%であった。
【0033】
実施例2で得られた3MPOの1H−NMR(CDCl3
δ=3.75(t、2H)、2.63(m、2H)、1.87(m、2H)、1.48(m、1H)、1.38(t、1H)
【0034】
実施例3
100mLフラスコに、アリルアルコール(5.8g、100mmol)及びジクロロメタン(60mL)を加え、フラスコ内のガス雰囲気を窒素濃度約85体積%及び酸素濃度約15体積%にして密閉した後、フラスコ内容物を50〜60℃に昇温し、チオ−S−酢酸(8.0g、105mmol)を滴下した。滴下終了後、50〜60℃で2時間反応させた。反応終了後、50℃でジクロロメタンを減圧留去することによって、微黄色液体のチオ酢酸S−(3−ヒドロキシプロピル)を12.9g(96mmol、アリルアルコールに対して収率96%)で得た。
【0035】
200mLフラスコに、上記のようにして得た全量のチオ酢酸S−(3−ヒドロキシプロピル)(12.9g、96mmol)、98%硫酸(0.96g、9.6mmol)及びメタノール(100mL)を加え、50〜60℃で3時間反応させた。反応終了後にメタノールを留去し、水(30mL)を加え、クロロホルム(50mL×3回)で抽出した。抽出したクロロホルム層を無水硫酸マグネシウム(10g)で脱湿し、無水硫酸マグネシウムをろ過し、クロロホルムを留去することによって得られた粗生成物を単蒸留(15Torr、90℃)することによって、微黄色液体の3MPOを7.8g(84mmol)で得た。3MPOの収率は、中間生成物であるチオ酢酸S−(3−ヒドロキシプロピル)に対して88%であり、出発原料であるアリルアルコールに対して84%であった。
【0036】
実施例3で得られた3MPOの1H−NMR(CDCl3
δ=3.75(t、2H)、2.63(m、2H)、1.87(m、2H)、1.48(m、1H)、1.38(t、1H)
【0037】
実施例4
100mLフラスコに、アリルアルコール(5.8g、100mmol)及びクロロホルム(60mL)を加え、フラスコ内のガス雰囲気を窒素濃度約96体積%及び酸素濃度約4体積%にして密閉した後、フラスコ内容物を50〜60℃に昇温し、チオ−S−酢酸(8.0g、105mmol)を滴下した。滴下終了後、50〜60℃で2時間反応させた。反応終了後、50℃でクロロホルムを減圧留去することによって、微黄色液体のチオ酢酸S−(3−ヒドロキシプロピル)を12.6g(94mmol、アリルアルコールに対して収率94%)で得た。
【0038】
200mLフラスコに、上記のようにして得た全量のチオ酢酸S−(3−ヒドロキシプロピル)(12.6g、94mmol)、35%塩酸水溶液(0.98g、9.4mmol)及びメタノール(120mL)を加え、50〜60℃で2時間反応させた。反応終了後にメタノール及び塩酸を留去し、単蒸留(15Torr、90℃)することによって、微黄色液体の3MPOを7.2g(78mmol)で得た。3MPOの収率は、中間生成物であるチオ酢酸S−(3−ヒドロキシプロピル)に対して83%であり、出発原料であるアリルアルコールに対して78%であった。
【0039】
実施例4で得られた3MPOの1H−NMR(CDCl3
δ=3.75(t、2H)、2.63(m、2H)、1.87(m、2H)、1.48(m、1H)、1.38(t、1H)
【0040】
実施例5
100mLフラスコに、アリルアルコール(5.8g、100mmol)を加え、フラスコ内のガス雰囲気を窒素濃度約96体積%及び酸素濃度約4体積%にして密閉した後、フラスコ内容物を50〜60℃に昇温し、チオ−S−酢酸(8.0g、105mmol)を滴下した。滴下終了後、50〜60℃で2時間反応させた。反応終了後、残存するアリルアルコール及びチオ−S−酢酸を留去することによって、微黄色液体のチオ酢酸S−(3−ヒドロキシプロピル)を11.4g(85mmol、アリルアルコールに対して収率85%)で得た。
【0041】
200mLフラスコに、上記のようにして得た全量のチオ酢酸S−(3−ヒドロキシプロピル)(11.4g、85mmol)、35%塩酸水溶液(0.88g、8.5mmol)及びメタノール(120mL)を加え、50〜60℃で2時間反応させた。反応終了後にメタノール及び塩酸を留去し、単蒸留(15Torr、90℃)することによって、微黄色液体の3MPOを6.7g(72mmol)で得た。3MPOの収率は、中間生成物であるチオ酢酸S−(3−ヒドロキシプロピル)に対して85%であり、出発原料であるアリルアルコールに対して72%であった。
【0042】
実施例5で得られた3MPOの1H−NMR(CDCl3
δ=3.75(t、2H)、2.63(m、2H)、1.87(m、2H)、1.48(m、1H)、1.38(t、1H)
【0043】
実施例6
100mLフラスコに、アリルアルコール(5.8g、100mmol)及びクロロホルム(60mL)を加え、フラスコ内のガス雰囲気を窒素濃度約85体積%及び酸素濃度約15体積%にして密閉した後、フラスコ内容物を50〜60℃に昇温し、チオ−S−プロピオン酸(9.9g、110mmol)を滴下した。滴下終了後、50〜60℃で3時間反応させた。反応終了後、50℃でクロロホルムを減圧留去することによって、微黄色液体のチオプロピオン酸S−(3−ヒドロキシプロピル)を13.5g(91mmol、アリルアルコールに対して収率91%)で得た。
【0044】
200mLフラスコに、上記のようにして得た全量のチオプロピオン酸S−(3−ヒドロキシプロピル)(13.5g、91mmol)、ヒドラジン一水和物(5.0g、100mmol)及びメタノール(100mL)を加え、20〜30℃で1時間反応させた。反応終了後にメタノールを留去し、水(30mL)を加え、クロロホルム(50mL×3回)で抽出した。抽出したクロロホルム層を無水硫酸マグネシウム(10g)で脱湿し、無水硫酸マグネシウムをろ過し、クロロホルムを留去することによって得られた粗生成物を単蒸留(15Torr、90℃)することによって、微黄色液体の3MPOを6.7g(72mmol)で得た。3MPOの収率は、中間生成物であるチオプロピオン酸S−(3−ヒドロキシプロピル)に対して80%であり、出発原料であるアリルアルコールに対して72%であった。
【0045】
実施例6で得られた3MPOの1H−NMR(CDCl3
δ=3.75(t、2H)、2.63(m、2H)、1.87(m、2H)、1.48(m、1H)、1.38(t、1H)
【0046】
実施例1〜6の条件及び3MPOの収率を下記表1に示す。本発明の製造方法は、従来の上記製法(a)と異なり発火性の水素化アルミニウムリチウムを使用せずに、3MPOを製造できる。また本発明の製造方法の3MPOの収率(出発原料であるアリルアルコール基準)は70〜84%であり、従来の上記製法(b)に対して大幅に向上している。
【0047】
【表1】

【産業上の利用可能性】
【0048】
本発明の製造方法によれば、発火性の水素化アルミニウムリチウムを使用せず、且つ高収率で3−メルカプト−1−プロパノール(3MPO)を得ることができる。3MPOは、医薬品、農薬、電子材料などの製造用中間体として有用である。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
3−メルカプト−1−プロパノールの製造方法であって、
アリルアルコールに式(1)で表される化合物を付加させて式(2)で表される化合物を合成し、次いで式(2)で表される化合物を加水分解して3−メルカプト−1−プロパノールを合成することを特徴とする製造方法。
【化1】

[上記式中、R1はアルキル基を表す。]
【請求項2】
式(1)で表される化合物がチオ−S−酢酸である請求項1に記載の製造方法。
【請求項3】
式(2)で表される化合物を、塩酸及び硫酸よりなる群から選ばれる少なくとも1種、又はアンモニア及びヒドラジンよりなる群から選ばれる少なくとも1種の存在下で加水分解する請求項1又は2に記載の製造方法。

【公開番号】特開2011−74016(P2011−74016A)
【公開日】平成23年4月14日(2011.4.14)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2009−227316(P2009−227316)
【出願日】平成21年9月30日(2009.9.30)
【出願人】(000003160)東洋紡績株式会社 (3,622)
【Fターム(参考)】