４−メチルチオ−３−ブテニルイソチオシアナートの製造方法とその合成中間体
【課題】抗菌活性を有する４-メチルチオ-３-ブテニルイソチオシアナートのトランス体を優勢に合成すること。
【解決手段】天然抗菌活性物質として有用なトランス体の４-メチルチオ-３-ブテニルイソチオシアナート（Ｉ）を優勢に合成するために、まず、１，３-ジハロプロパンに炭素−炭素結合を一つ加えて、炭素数４の４-ハロゲノ-１-メチルスルフィニル-１-メチルチオブタンを生成し、この物質から一端にハロゲン、他端にメチルチオ基を有する不飽和中間体を生成する。続いて、前記不飽和中間体のハロゲン（Ｘ１）が結合する炭素原子において、炭素−窒素結合を達成した後、脱保護してアミン化合物中間体を生成し、最後に、該アミン化合物中間体をイソチオシアナート化して、目的の４-メチルチオ-３-ブテニルイソチオシアナートのトランス体を優勢に合成する。
【解決手段】天然抗菌活性物質として有用なトランス体の４-メチルチオ-３-ブテニルイソチオシアナート（Ｉ）を優勢に合成するために、まず、１，３-ジハロプロパンに炭素−炭素結合を一つ加えて、炭素数４の４-ハロゲノ-１-メチルスルフィニル-１-メチルチオブタンを生成し、この物質から一端にハロゲン、他端にメチルチオ基を有する不飽和中間体を生成する。続いて、前記不飽和中間体のハロゲン（Ｘ１）が結合する炭素原子において、炭素−窒素結合を達成した後、脱保護してアミン化合物中間体を生成し、最後に、該アミン化合物中間体をイソチオシアナート化して、目的の４-メチルチオ-３-ブテニルイソチオシアナートのトランス体を優勢に合成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ダイコンに含まれる天然抗菌活性物質である４−メチルチオ−３−ブテニルイソチオシアナートの製造技術に関する。より詳しくは、前記４−メチルチオ−３−ブテニルイソチオシアナートのトランス体を優先的に合成する方法とその過程で生成する中間体に関する。
【背景技術】
【０００２】
ダイコンの辛味成分は、ワサビと同様にイソチオシアナート類であり、その辛味の主成分は４-メチルチオ-３-ブテニルイソチオシアナートのトランス体であることが知られている（非特許文献１）。そして、このトランス-４-メチルチオ-３-ブテニルイソチオシアナートがダイコンから実際に抽出された例が、非特許文献２や非特許文献３に記載されている。
【０００３】
さらに、前記非特許文献３には、トランス-４-メチルチオ-３-ブテニルイソチオシアナートの抗菌性についての検証が行われている。その検証の結果、濃度依存的に大腸菌、黄色ブドウ球菌、酵母、カビの発育が抑制されること、該文献に記載された各種イソシアネートの中でも最も強い抗菌力を示し、アリルイソシアネートの数倍の抗菌力を有することが報告されている。また、この非特許文献３では、トランス−４−メチルチオ−３−ブテニルイソチオシアナートの抗菌性には、イソチオシアナート構造（−Ｎ＝Ｃ＝Ｓ）が不可欠であることが推定されている。この抗菌活性物質である４−メチルチオ−３−ブテニルイソチオシアナートの合成法としては、現在のところ、非特許文献４に報告されているのみである。
【０００４】
また、特許文献１には、合成又はダイコン（ラディッシュ）から得られた天然の４−メチルチオ−３−ブテニルイソチオシアナートを保存料成分として使用する技術が提案されている。
【非特許文献１】Ａｇｉｃ．Ｂｉｏｌ，Ｃｈｅｍ.，４２，１７１５（１９７８）。
【非特許文献２】ＡＣＴＡ ＣＨＥＭＩＣＡ ＳＣＡＮＤＩＮＡＶＩＣＡ. ２０, ６９８(１９６６)。
【非特許文献３】「栄養と食料」Ｖｏｌ.３５, Ｎｏ.３ ２０７〜２１１(１９８２)。
【非特許文献４】Ｒｅｃｕｅｉｌ ９１，７２９（１９７２）。
【特許文献１】特表２００３−５１３９９４号公報。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記非特許文献４に報告されている４-メチルチオ-３-ブテニルイソチオシアナートの合成法は、液体アンモニア中カリウムアミドを使用し、還元剤として水素化アルミニウムを用いることなどから、実用的な工業的製法とは言い難い。
【０００６】
また、ダイコンのイソチオシアナートの主成分である４-メチルチオ-３-ブテニルイソチオシアナートはラディッシュ（Raphanus sativus L. var. esculentus Metzg.）を用いた実験では８０％がトランス体であることが報告されているが（非特許文献２）、前記非特許文献４に開示された合成法では、トランス体：シス体が４５：５５の割合で生成するため、トランス体を優先的に合成する方法ではなかった。
【０００７】
そこで、本発明は、ダイコンの辛味主成分であって、抗菌活性を有する４-メチルチオ-３-ブテニルイソチオシアナートのトランス体を優勢に合成できる実用的な工業的製法を提供することを主な目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明では、天然抗菌活性物質であることが知られているトランス体の４-メチルチオ-３-ブテニルイソチオシアナートを優勢に合成するために、まず、化学式１（請求項１参照）の１，３-ジハロプロパンに炭素−炭素結合を一つ加えて、炭素数４の化学式２（請求項１参照）の物質（４-ハロゲノ-１-メチルスルフィニル-１-メチルチオブタン）を生成する工程を行う。
【０００９】
続いて、前記化学式２の物質を用いて、一端にハロゲン、他端にメチルチオ基を有する化学式３の不飽和中間体をトランス体優勢に生成させる工程を行う。続いて、（３）前記不飽和中間体のハロゲン（Ｘ１）が結合する炭素原子において、炭素−窒素結合を達成した後、脱保護して化学式４（請求項１参照）のアミン化合物中間体を生成する工程を行う。最後に、（４）前記アミン化合物中間体をイソチオシアナート化して、化学式５（請求項１参照）の４-メチルチオ-３-ブテニルイソチオシアナートを得る工程を行う。
【００１０】
本発明の上記（１）の工程としては、化学式１（請求項１参照）で示される１，３-ジハロプロパンに、化学式６（請求項２参照）で示されるメチル（メチルスルフィニルメチル）スルフィド化合物を反応させることによって、本発明の合成中間体として有用な化学式２（請求項１参照）の４-ハロゲノ-１-メチルスルフィニル化合物（４-ハロゲノ-１-メチルスルフィニル-１-メチルチオブタン）を得る方法が好適である。
【００１１】
また、この４-ハロゲノ-１-メチルスルフィニル化合物のメチルスルフィニル基を脱離させることによって、本発明の合成中間体として有用な化学式３の４‐ハロゲノ-１-メチルチオ不飽和化合物（４-ハロゲノ-１-メチルチオ-１−ブテン）を得ることができる。
【００１２】
また、本製造方法の上記（３）の工程では、例えば、化学式３の不飽和中間体にフタルイミドカリウムを反応させることにより炭素-窒素結合を達成して（窒素原子の導入）、化学式７（請求項３参照）の物質を得た後、該物質の窒素原子を脱保護することによって、目的製造物の前駆体であるアミン化合物中間体（４-メチルチオ-３-ブテニルアミン）を得ることができる（いわゆるGabriel反応）。このアミン化合物中間体をイソチオシアナート化することによって、本発明の目的製造物である４−メチルチオ−３−ブテニルイソチオシアナートを、そのトランス体を優勢に合成できる。
【００１３】
更に、本発明では、化学式２で表される４-ハロゲノ-１-メチルスルフィニル化合物、化学式３で表される４-ハロゲノ-１-メチルチオ不飽和化合物を提供する。これらの化合物は、４-メチルチオ-３-ブテニルイソチオシアナートの合成中間体として有用であるばかりでなく、これら自身も抗菌性を有し、抗菌剤としても利用できる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、ダイコンに含まれる天然抗菌活性物質の主成分である４−メチルチオ−３−ブテニルイソチオシアナートのトランス体を、優勢に合成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明を実施するための好適な形態について、添付図面を参照しながら説明する。なお、添付図面に示された各実施形態は、本発明の代表的な実施形態の一例を示したものであり、これにより本発明の範囲が狭く解釈されることはない。
【００１６】
まず、本発明に係る製造方法において使用される溶媒は、反応に関与しなければ特に限定されないが、通常、ジクロロメタン、クロロホルム、ジクロロエタン等のハロゲン化炭化水素類、ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類、石油エーテル、ヘキサン、メチルシクロヘキサン等の脂肪族炭化水素類、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−ピロリジノン等のアミド類、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサンのようなエーテル類、メタノール、エタノール等のアルコール類等が挙げられる。
【００１７】
本発明で使用可能な他の溶媒としては、水、二硫化炭素、アセトニトリル、酢酸エチル、ピリジン、ジメチルスルホキシド等が挙げられる。これらの溶媒は、２種類以上を混合して使用しても良い。本発明による方法の反応は、溶媒、または、溶媒混合物中で有利に行なわれる。また、互いに均一な層を形成することのない溶媒からなる溶媒組成物を用いることもできる。この場合、反応系に相間移動触媒、例えば、慣用の第４アンモニウム塩または、クラウンエーテルを添加した方が良い場合もある。
【００１８】
ここで、図１は、本発明に係る製造方法の全体合成過程を示す工程フロー図である。
【００１９】
この図１中の（Ｉ）は、本発明の製造目的物である４−メチルチオ−３−ブテニルイソチオシアナートを示している。本発明では、この４−メチルチオ−３−ブテニルイソチオシアナートのトランス体を、そのシス体よりも優勢に合成することを主題としている。
【００２０】
以下、図１に基づいて、本発明に係る製造方法の好適例を工程順に具体的に説明する。まず、所定の塩基存在下、図１において（VIII）で示されている１，３-ジハロプロパン（化学式１）のハロゲン原子の結合した一つの炭素原子と、同図において（VII）で示されたメチル（メチルスルフィニルメチル）スルフィド化合物の二つの硫黄原子と結合した炭素原子（図１中＊印で示す）を結合させて、炭素数を３から４へ増加させ、同図中（VI）で示される４-ハロゲノ-１-メチルスルフィニル化合物（４-ハロゲノ-１-メチルスルフィニル-１-メチルチオブタン）を得る。
【００２１】
なお、図１中の（VI）や（VIII）で表された化合物の記号Ｘ１、Ｘ２は、異種又は同種のハロゲン原子を示しており、例えば、塩素、臭素、ヨウ素等を挙げることができる（後述する（Ｖ）の化合物でも同様）。
【００２２】
１，３-ジハロプロパン（化学式１参照）の一例として、１，３−ジブロモプロパン（Ｘ１＝Ｂｒ，Ｘ２＝Ｂｒ）を挙げることができる。この１，３−ジブロモプロパンと図１中（VII）で示されたメチル（メチルスルフィニルメチル）スルフィドの塩基性下の反応は、Tetrahedron Lett., 41, 3653 (1974)に記載されているが、この場合、環化反応が進行してしまい、ハロゲン原子Ｘ１が臭素原子である図１中（VI）で示す構造の化合物は生成しないと報告されている。
【００２３】
しかしながら、本発明では、１-ブロモ-３-クロロプロパン（Ｘ１＝Ｃｌ, Ｘ２＝Ｂｒ）を用いたところ、次の「化学式８」で示す４−クロロ−１−メチルスルフィニル化合物（４-クロロ-１-メチルスルフィニル-１-メチルチオブタン）を好収率で得られることを見出した。この化合物は、４-メチルチオ-３-ブテニルイソチオシアナートの新規かつ有用な合成中間体と位置付けることができる。
【００２４】
【化８】
【００２５】
なお、本工程において使用される塩基としては、通常、リチウム、ナトリウム、カリウムなどのアルカリ金属、水素化ナトリウム、水素化カリウム等のアルカリ金属水素化合物、ブチルリチウム、メチルリチウム、フェニルリチウム等のアルカリ金属の有機金属化合物、マグネシウム等のアルカリ土類金属類などが挙げられる。また、上述の試薬によって調整されたアルカリ金属の有機化合物やグリニャール試薬と一価の銅塩から調製した有機銅化合物なども使用することができる。好ましくは、ブチルリチウム、メチルリチウム等のアルカリ金属の有機金属化合物、水素化ナトリウム、水素化カリウム等のアルカリ金属水素化合物が挙げられ、より好ましくは、ブチルリチウム、メチルリチウム等のアルカリ金属の有機金属化合物である。
【００２６】
塩基の使用量としては、通常、図１中の化合物（VII）に対し、０．５〜３．０モルであり、好ましくは、０．８〜１．５モルである。反応条件は、溶媒、塩基等により異なるが、反応温度としては、通常−１００〜２００℃であり、−２０〜１００℃が好ましい。反応時間は、通常０．１時間〜数日であり、好ましくは０．５時間〜２日である。
【００２７】
また、図１の１，３-ジハロプロパン（VIII）の化合物（VII）に対する使用量としては、通常、０．５〜５．０モルであり、好ましくは０．８〜２．０モルである。なお、化合物(VIII)や化合物（VII）は、市販品を使用することができる。
【００２８】
次に、図１中（VI）で示される４-ハロゲノ-１-メチルスルフィニル化合物（４-ハロゲノ-１-メチルスルフィニル-１-メチルチオブタン）のメチルスルフィニル基を脱離させることによって、メチルチオ基の結合した炭素原子と隣接する炭素原子間に炭素−炭素二重結合を有する不飽和化合物（４-ハロゲノ-１-メチルチオ-１−ブテン、図１中の（Ｖ）参照、請求項１の「化学式３」に対応）を得ることができる。
【００２９】
メチルスルフィニル基を脱離させることによって、メチルチオ基の結合した炭素原子と隣接する炭素原子間に炭素−炭素二重結合を有する化合物を合成する方法については、例えば、Tetrahedron, 22, 2139 (1966)やTetrahedron, Suppl. 8, 33 (1966)に記載されているが、本発明に係る製造方法の過程で得られる化合物（Ｖ）それ自体は、文献未記載の新規化合物である。従って、この化合物（Ｖ）の製造法は、報告されていない。
【００３０】
上記不飽和化合物（Ｖ）を得る反応は、溶媒中で加熱することによって進行するので、反応温度は通常５０〜２５０℃であり、８０〜２００℃が好ましい。反応時間は、通常０．１時間〜数日であり、好ましくは０．５時間〜１日である。
【００３１】
前記反応は、添加物を加えなくても進行するが、反応過程で生成するスルフェン酸を捕捉するために、炭酸カルシウム等の捕捉剤を添加した場合の方が、収率が良い場合もある。捕捉剤の使用量としては、通常、図１中の化合物（VI）に対し、０．１〜５．０モルであり、好ましくは０．５〜３．０モルである。
【００３２】
続く工程は、例えば、次の「化学式９」で示されるフタルイミドカリウムを用いて行う炭素−窒素結合生成工程である。
【００３３】
【化９】
【００３４】
本工程は、このフタルイミドカリウムの窒素原子と図１中（Ｖ）で示された４-ハロゲノ-１-メチルチオ不飽和化合物（４-ハロゲノ-１-メチルチオ-１-ブテン）のハロゲン原子の結合した炭素原子との間で、窒素−炭素結合を生成させて、図１中に（III）で示された４-メチルチオ-３-ブテニルフタルイミドを得る。
【００３５】
この反応工程は、通常有機溶媒中で行なわれ、化合物（Ｖ）に対するフタルイミドカリウム（化合物（IV））の使用量は、通常０．５〜３．０モルであり、好ましくは０．８〜２．０モルである。反応温度としては、通常０〜２５０℃であり、１０〜２００℃が好ましい。反応時間は、通常０．１時間〜数日であり、好ましくは０．５時間〜２日である。なお、化合物（IV）であるフタルイミドカリウムは、市販品を使用できる。また、合成法は異なるが、本工程の生成物である化合物(III)は、Tetrahedron, Suppl. 8, 33 (1966)に記載の化合物である。
【００３６】
続く工程は、図１中に（III）で表された４-メチルチオ-３-ブテニルフタルイミド（請求項３の化学式７に対応）から、保護基であるフタル酸を脱離させることによって、図１中に（II）で示されるアミン化合物中間体（４-メチルチオ-３-ブテニルアミン）を生成する。なお、合成法は異なるが、この生成物である化合物(II)は、Recueil 91, 729 (1972)に記載の化合物である。
【００３７】
この反応工程は、通常有機溶媒中で行なわれ、採用可能なフタル酸の脱離反応としては、ヒドラジンによる置換方法と加水分解による方法がある。ヒドラジンによる置換を行なう場合は、通常溶媒中で行なわれ、メタノールやエタノール等のアルコール類が特に好ましい。この場合、ヒドラジンの化合物（III）に対する使用量は、通常０．５〜３．０モルであり、好ましくは０．８〜１．５モルである。反応温度としては、通常０℃〜還流点であり、２０℃〜還流点が好ましい。反応時間は、通常０．１時間〜数日であり、好ましくは０．２時間〜１日である。
【００３８】
加水分解による方法を採用する場合は、酸性又は塩基性のいずれの条件下でも行なうことができる。加水分解を酸性条件下で行なう場合、触媒には、通常、塩酸、臭化水素酸、硫酸などの無機酸を使用する。溶媒には、通常、水中、若しくは、水に酢酸などの有機酸を加えて行なう。加水分解を塩基性で行なう場合、塩基には通常、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等のアルカリ金属塩基等を使用する。溶媒には、通常、水中、若しくは、水にエタノール等のアルコール類を加えて行なう。加水分解温度は、通常、２０℃〜還流点の範囲であり、反応時間は、数分〜数時間である。
【００３９】
次の最終工程は、前記工程から得られたアミン化合物中間体（４-メチルチオ-３-ブテニルアミン）のイソチオシアナート化によって、目的物である式（Ｉ）の４-メチルチオ-３-ブテニルイソチオシアナートを得る工程である。
【００４０】
アミン化合物中間体（１-アミノ-４−メチルチオ-３-ブテン）をイソチオシアナート化する反応は、既存の製造法を利用できる。例えば、チオホスゲンを使用する反応が、Recueil 91, 729 (1972)に記載されている。また、二硫化炭素と反応させた後、シアナミドを用いる反応が、Org. Prep. Proced. Int., 24, 346 (1992)に記載されている。また、アミンを二硫化炭素と反応させた後、クロロギ酸メチルと反応させてイソチオシナートを合成する方法が、Org. Synth., III, 599 (1955)等に記載されている。こららの方法やそれ以外の方法を、各方法の好適な条件の下で行うことが可能である。
【００４１】
また、本発明に係る中間体、４−ハロゲノ−１−メチルスルフィニル化合物（４−ハロゲノ−１−メチルスルフィニル−１−メチルチオブタン）（化学式２、図１中の化合物（VI）参照）、及び、４−ハロゲノ−１−メチルチオ不飽和化合物（４−ハロゲノ−１−メチルチオ−１−ブテン）（化学式３、図１中の化合物（V）参照）は、文献未記載の新規化合物であり、本発明の検討過程で抗菌性を有することを見出した。すなわち、これらの化合物は、本製造法の中間体として有用であるばかりでなく、抗菌剤としても利用できる。
【実施例】
【００４２】
以下、本発明に係る製造方法において利用可能な各工程の実施例を示し、本発明をより具体的に説明する。なお、本発明はその要旨を越えない限り以下の実施例に限定されるものではない。
【００４３】
（実施例１）。
１，３-ジハロプロパン(化学式１、図１中の化合物（VIII）参照)の代表例である１-ブロモ-３-クロロプロパン（化学式１、図１中の化合物（VIII）参照、Ｘ１＝Ｃｌ、Ｘ２＝Ｂｒ)から４-クロロ-１-メチルスルフィニル-１-メチルチオブタン（化学式２、図１中の化合物（VI）参照、Ｘ１＝Ｃｌ）を合成する実施例。
【００４４】
メチル（メチルスルフィニルメチル）スルフィド（化学式６、図１の化合物VIIを参照）３０．０ｇ（０．２４ｍｏｌ)を、テトラヒドロフラン（２８０ｍｌ）に溶解し、アルゴン雰囲気下、氷冷下でブチルリチウム(９３ｍｌ(２．７１Ｍ in hexane), 0.24 x 1.05 mol)を加え、約３０分間攪拌した。
【００４５】
テトラヒドロフラン（２０ｍｌ）に溶解させた１-ブロモ-３-クロロプロパン４５．６g（0.24×1.2 mol）を加え、氷浴を除き、室温下、約２４時間攪拌した。反応液に飽和重曹水（１００ｍｌ）と水（１００ｍｌ）を加え、分配した。水層を酢酸エチル（２００ｍｌ×２）で抽出した後、有機層を無水硫酸ナトリウムで乾燥した。有機層を濃縮後、シリカゲルカラム（溶離液；ヘキサン−酢酸エチル, 1 : 0〜1 : 1〜0 : 1）で精製して粗目的物を得た。このときの粗収量は４２．１８ｇ、収率は８７％（油状物）であった。
【００４６】
なお、本精製物のＮＭＲ：δH(４００ＭＨｚ,ＣＤＣｌ3)の分析結果は、次の通りである。
【００４７】
ＮＭＲ：δH(４００ＭＨｚ,ＣＤＣｌ3)：1.6 - 2.5 (4H, m), 2.18 (1.7 H, s), 2.30 (1.3 H, s), 2.58 (1.3 H, s), 2.74 (1.7 H, s), 3.45 (0.57 H, dd, J= 11.2, 4.0 Hz), 3.49 (0.43 H, dd, J= 10.8, 3.2 Hz), 3.55 - 3.70 (2 H, m)。
【００４８】
（実施例２）。
合成中間体の一例である４-クロロ-１-メチルチオ-１−ブテン（化学式３、図１の化合物(Ｖ)参照。Ｘ１＝Ｃｌ)の合成例。
【００４９】
４-クロロ-１-メチルスルフィニル-１-メチルチオブタン（化学式２、図１の化合物(VI)参照、Ｘ１＝Ｃｌ）２９．３６ｇ（0.146 mol)を、o-キシレン（５０ｍｌ）に溶解し、炭酸カルシウム (14.7 g, 0.146×1.0 mol)を加え、還流下、１時間攪拌した。
【００５０】
この反応液を室温に戻した後、濾過し、少量のヘキサンで洗浄した。濾液と洗液を合わせ、シリカゲルカラム（溶離液；ヘキサン−ジエチルエーテル, １：０〜２０：1）で精製して、目的物をトランス体優勢の混合物として得ることができた。収量は１６．１８ｇ、収率は８１％（油状物）であった。
【００５１】
得られたトランス体のＮＭＲ：δH(４００ＭＨｚ,ＣＤＣｌ3)の分析結果は、次の通りである。
【００５２】
ＮＭＲ：δH(４００ＭＨｚ,ＣＤＣｌ3)：2.25 (3 H, s), 2.56 (2 H, app.qd, J= 6.8, 1.2 Hz), 3.52 (2 H, t, J= 6.9 Hz), 5.40 (1 H, dt, J= 15.0, 7.1 Hz), 6.15 (1 H, dt, J= 15.0, 1.2 Hz)。
【００５３】
一方のシス体のＮＭＲ：δH(４００ＭＨｚ,ＣＤＣｌ3)の分析結果は、次の通りである。
【００５４】
ＮＭＲ：δH(４００ＭＨｚ,ＣＤＣｌ3)：2.29 (3 H, s), 2.59 (2 H, app.qd, J= 7.0, 1.2 Hz), 3.56 (2 H, t, J= 6.9 Hz), 5.57 (1 H, dt, J= 9.5, 7.0 Hz), 6.06 (1 H, dt, J= 9.5, 1.2 Hz)。
【００５５】
（実施例３）。
合成中間体の一例である４-メチルチオ-３-ブテニルフタルイミド（化学式７、図１の化合物(III)参照）の合成例。
【００５６】
フタルイミドカリウム（図１中の化合物(IV)）１５．１ｇ（0.068×1.2 mol)にジメチルホルムアミド（４０ｍｌ）と４-クロロ-１-メチルチオ-１−ブテン(化学式３、図１中の化合物（V）参照、Ｘ１＝Ｃｌ)９．２５ｇ（0.068 mol)を加え、約９０℃で７時間攪拌した。反応液を室温に戻した後、濾過し、ジエチルエーテルで洗浄した。
【００５７】
濾液と洗液を合わせ、濃縮した後、シリカゲルカラム（溶離液；ヘキサン−酢酸エチル, 10 : 1〜5 : 1）で精製して目的物を、トランス体優勢の混合物として得た。収量は１５．０２ｇ、収率は９０％（固体）であった。本混合物は、クロロホルム−ヘキサン系による再結晶により、トランス体のみを単離することができる。
【００５８】
単離されたトランス体は、白色固体状であり、その融点は、９８℃(lit. 100 - 101℃、文献値はTetrahedron,Suppl.8,33(1966)より)であり、ＮＭＲδH(４００ＭＨｚ,ＣＤＣｌ3)の分析結果は、次の通りである。
【００５９】
ＮＭＲ：δH(４００ＭＨｚ,ＣＤＣｌ3)：2.19 (3 H, s), 2.49 (2 H, q, J= 7.2 Hz), 3.74 (2 H, t, J= 7.2 Hz), 5.36 (1 H, dt, J= 14.8, 7.2 Hz), 6.06 (1 H, d, J= 15.2 Hz), 7.65 - 7.78 (2 H, m), 7.78 - 7.90 (2 H, m)。
【００６０】
なお、一方のシス体のＮＭＲδH(４００ＭＨｚ,ＣＤＣｌ3)の分析結果は、次の通りである。
【００６１】
ＮＭＲ：δH(４００ＭＨｚ,ＣＤＣｌ3)：2.15 (3 H, s), 2.53 (2 H, app.q, J= 7.2 Hz), 3.56 (2 H, t, J= 6.8 Hz), 5.57(1 H, dt, J= 9.6, 7.2 Hz), 5.98 (1 H, d, J= 9.6 Hz), 7.65 - 7.78 (2 H, m), 7.78 - 7.90 (2 H, m)。
【００６２】
（実施例４）。
４−メチルチオ−３−ブテニルイソチオシアナート（化学式５、図１中の化合物(I)参照）の合成例。
【００６３】
４-メチルチオ-３-ブテニルフタルイミド（化学式７、図１中の化合物(III)参照）８．０g（0.032 mol)に、メタノール（３０ｍｌ）とヒドラジン一水和物(1.78 g, 0.032 x 1.1 mol)を加え、還流下、約２時間攪拌した。
【００６４】
反応液を室温に戻し、ベンゼン（４０ｍｌ）を加え反応液を濃縮した、反応液を濾過し、ベンゼンで洗浄（５０ｍｌ）した後、濾液と洗液を濃縮した。約２０ｇまで濃縮した後、テトラヒドロフラン（５０ｍｌ）を加え、氷浴で冷却した。続いて、二硫化炭素(3.68 g, 0.032 x 1.5 mol)を加え、氷冷下3時間攪拌した。シアナミド(2.03 g, 0.032×1.5 mol)とトリエチルアミン(0.45 ml, 0.032×0.1 mol)を添加した後、約４０℃で３時間攪拌した。
【００６５】
反応液を濃縮後、ジエチルエーテルで抽出した。抽出液を濃縮し、シリカゲルカラム（溶離液；ヘキサン−ジエチルエーテル, ２５：１）で精製し、目的物としてトランス体：シス体＝４．５：1の混合物を得た。収量は４．４３ｇ、収率は８６％（油状物）であった。なお、本化合物はシリカゲルカラム（溶離液；ヘキサン−ジエチルエーテル, 25 : 1）で精製可能であり、トランス体とシス体の各々を単離することができる。
【００６６】
単離されたトランス体のＮＭＲの分析結果は、次の通りである。
【００６７】
ＮＭＲ：δH(４００ＭＨｚ,ＣＤＣｌ3)： 2.27 (3 H, s), 2.49 (2 H, app.qd, J= 7.1, 1.2 Hz), 3.52 (2 H, t, J= 6.6 Hz), 5.35 (1 H, dt, J= 15.0, 7.2 Hz), 6.20 (1 H, dt, J= 15.0, 1.2 Hz)。
【００６８】
ＮＭＲ：δC(１００ＭＨｚ,ＣＤＣｌ3)：14.7, 33.8, 45.1, 120.0, 129.0, 131.2.
【００６９】
なお、質量分析結果は、ＭＳ: m/z (DI) 159 (M+, 76 %)。赤外分光分析結果は、ＩＲ:νmax(neat)/cm-1 :2928, 2192, 2112, 1620, 1438, 1348, 1010, 938, 820, 684である。
【００７０】
一方の単離されたシス体のＮＭＲの分析結果は、次の通りである。
【００７１】
ＮＭＲ：δH(４００ＭＨｚ,ＣＤＣｌ3)：2.31 (3 H, s), 2.52 (2 H, app.qd, J= 6.9, 1.2 Hz), 3.56 (2 H, t, J= 6.7 Hz), 5.53(1 H, dt, J= 9.4, 7.2 Hz), 6.12 (1 H, dt, J= 9.4, 1.2 Hz)。
【００７２】
トランス体の1H-NMRは、日本食品科学工学会誌, 46, 528 (1999)等に記載されており、また、シス体の1H-NMRはActa Chem. Scand. 20, 698 (1966)に報告されているが、本実施例の結果は、これらの値とよく一致していた。
【００７３】
（実施例５）。
本発明に係る中間体４−クロロ−１−メチルスルフィニル−１−メチルチオブタン（化学式２、図１中の化合物（VI）参照、Ｘ１＝Ｃｌ）、及び、４−クロロ−１−メチルチオ−1−ブテン（化学式３、図１中の化合物（V）参照、Ｘ１＝Ｃｌ）の植物病原菌に対する抗菌性試験。
【００７４】
＜病原菌培地の調整＞
まず、Septoria tritici(S.t)コムギ葉枯病菌と、Burkholderia gulmae(B.g)イネもみ枯細菌病菌を寒天培地上で培養した。そして、蒸留水を用いて、コムギ葉枯病菌(S.t)については菌糸懸濁液（菌糸濃度：血球計算盤視野×１００あたり菌糸１〜３個）を、イネもみ枯細菌病菌(B.g)については胞子／菌体懸濁液（胞子／菌体濃度１×１０５個／ｍｌ）をそれぞれ調整した。
【００７５】
上記で調整した懸濁液を、コムギ葉枯病菌(S.t)については２５℃、ポテト−デキストロースブロス培地（市販品）で、イネもみ枯細菌病菌(B.g)については３０℃、感受性ブイヨン培地（市販品）で、それぞれ１０倍希釈した。
【００７６】
＜病原菌の培養＞
平底９６穴のマイクロプレートを準備し、所定の薬剤濃度の１００倍となるようにジメチルスルフォキシド（DMSO）に溶解した薬液１μｌをマイクロプレートに添加した。そして、上記で調整した病原菌培地１００μｌを加え、よく攪拌した（「薬剤処理接種区」と称する）。薬剤無処理区として、DMSO１μｌに上記で調整した病原培地１００μｌを加え、よく攪拌した（「薬剤無処理接種区」と称する）。また、バックグラウンド区として、薬液１μｌに培地１００μｌを加え、よく攪拌した（「薬剤処理無接種区」と称する）。それぞれ、マイクロプレートの周囲をビニールテープで封じ、所定の温度で静置培養を行った。
【００７７】
＜吸光度測定＞
上記培養後、マイクロプレートリーダーによる５９５ｎｍにおける吸光度（Ａ５９５）の測定を行った。各区の吸光度Ａ値を用い、下記の計算式により生育抑制率を求めた。Ｒ＝生育抑制（％）、Ａｔ＝薬剤処理接種区の吸光度値、Ａｃ＝薬剤処理無接種区の吸光度値、Ａｕ＝薬剤無処理接種区の吸光度値とする。
【数１】
【００７８】
＜結果＞
【００７９】
実施例５では、本試験に係る中間体である、文献未記載の新規化合物４−クロロ−１−メチルスルフィニル−１−メチルチオブタン（化学式２、図１中の化合物（VI）参照、Ｘ１＝Ｃｌ）、及び、４−クロロ−１−メチルチオ−1−ブテン（化学式３、図１中の化合物（V）参照、Ｘ１＝Ｃｌ）は、４００μｇ／ｍｌの濃度で、上記のいずれの病原菌に対しても、得られた生育抑制Ｒをもとに表１の基準に従って、２以上の効果が観察され、抗菌活性を有することが明らかとなった。
【表１】
【００８０】
以上の実施例の結果からわかるように、本発明によれば、ダイコン由来の天然物質である４−メチルチオ−３−ブテニルイソチオシアナート（図１の化合物(I)）のトランス体を、工業的に取扱困難な原料の使用を避けながらも好収率で優勢に製造することができる。
【００８１】
また、本製造方法における合成中間体である４−ハロゲノ−１−メチルスルフィニル化合物（４−ハロゲノ−１−メチルスルフィニル−１−メチルチオブタン）（化学式２、図１中の化合物（VI）参照）、及び、４−ハロゲノ−１−メチルチオ不飽和化合物（４−ハロゲノ−１−メチルチオ−１−ブテン）（化学式３、図１中の化合物（V）参照）は、文献未記載の新規化合物であり、本製造法の中間体として有効であるばかりでなく、これら自身も抗菌性を有し、抗菌剤としても利用できる。
【産業上の利用可能性】
【００８２】
本発明は、ダイコン由来の天然物質であって、抗菌活性を示す４−メチルチオ−３−ブテニルイソチオシアナートのトランス体の実用的な工業的製法として利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】本発明に係る製造方法の全体合成過程を示す工程フロー図である。
【符号の説明】
【００８４】
（Ｉ）４−メチルチオ−３−ブテニルイソチオシアナート。
（II）４−メチルチオ−３−ブテニルアミン（合成中間体）。
（III）４−メチルチオ−３−ブテニルフタルイミド（合成中間体）。
（IV）フタルイミドカリウム。
（Ｖ）４−ハロゲノ−１−メチルチオ−１−ブテン（合成中間体）。
（VI）４−ハロゲノ−１−メチルスルフィニル−１−メチルチオブタン（合成中間体）。
（VII）メチル（メチルスルフィニルメチル）スルフィド。
（VIII)１，３−ジハロプロパン。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ダイコンに含まれる天然抗菌活性物質である４−メチルチオ−３−ブテニルイソチオシアナートの製造技術に関する。より詳しくは、前記４−メチルチオ−３−ブテニルイソチオシアナートのトランス体を優先的に合成する方法とその過程で生成する中間体に関する。
【背景技術】
【０００２】
ダイコンの辛味成分は、ワサビと同様にイソチオシアナート類であり、その辛味の主成分は４-メチルチオ-３-ブテニルイソチオシアナートのトランス体であることが知られている（非特許文献１）。そして、このトランス-４-メチルチオ-３-ブテニルイソチオシアナートがダイコンから実際に抽出された例が、非特許文献２や非特許文献３に記載されている。
【０００３】
さらに、前記非特許文献３には、トランス-４-メチルチオ-３-ブテニルイソチオシアナートの抗菌性についての検証が行われている。その検証の結果、濃度依存的に大腸菌、黄色ブドウ球菌、酵母、カビの発育が抑制されること、該文献に記載された各種イソシアネートの中でも最も強い抗菌力を示し、アリルイソシアネートの数倍の抗菌力を有することが報告されている。また、この非特許文献３では、トランス−４−メチルチオ−３−ブテニルイソチオシアナートの抗菌性には、イソチオシアナート構造（−Ｎ＝Ｃ＝Ｓ）が不可欠であることが推定されている。この抗菌活性物質である４−メチルチオ−３−ブテニルイソチオシアナートの合成法としては、現在のところ、非特許文献４に報告されているのみである。
【０００４】
また、特許文献１には、合成又はダイコン（ラディッシュ）から得られた天然の４−メチルチオ−３−ブテニルイソチオシアナートを保存料成分として使用する技術が提案されている。
【非特許文献１】Ａｇｉｃ．Ｂｉｏｌ，Ｃｈｅｍ.，４２，１７１５（１９７８）。
【非特許文献２】ＡＣＴＡ ＣＨＥＭＩＣＡ ＳＣＡＮＤＩＮＡＶＩＣＡ. ２０, ６９８(１９６６)。
【非特許文献３】「栄養と食料」Ｖｏｌ.３５, Ｎｏ.３ ２０７〜２１１(１９８２)。
【非特許文献４】Ｒｅｃｕｅｉｌ ９１，７２９（１９７２）。
【特許文献１】特表２００３−５１３９９４号公報。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記非特許文献４に報告されている４-メチルチオ-３-ブテニルイソチオシアナートの合成法は、液体アンモニア中カリウムアミドを使用し、還元剤として水素化アルミニウムを用いることなどから、実用的な工業的製法とは言い難い。
【０００６】
また、ダイコンのイソチオシアナートの主成分である４-メチルチオ-３-ブテニルイソチオシアナートはラディッシュ（Raphanus sativus L. var. esculentus Metzg.）を用いた実験では８０％がトランス体であることが報告されているが（非特許文献２）、前記非特許文献４に開示された合成法では、トランス体：シス体が４５：５５の割合で生成するため、トランス体を優先的に合成する方法ではなかった。
【０００７】
そこで、本発明は、ダイコンの辛味主成分であって、抗菌活性を有する４-メチルチオ-３-ブテニルイソチオシアナートのトランス体を優勢に合成できる実用的な工業的製法を提供することを主な目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明では、天然抗菌活性物質であることが知られているトランス体の４-メチルチオ-３-ブテニルイソチオシアナートを優勢に合成するために、まず、化学式１（請求項１参照）の１，３-ジハロプロパンに炭素−炭素結合を一つ加えて、炭素数４の化学式２（請求項１参照）の物質（４-ハロゲノ-１-メチルスルフィニル-１-メチルチオブタン）を生成する工程を行う。
【０００９】
続いて、前記化学式２の物質を用いて、一端にハロゲン、他端にメチルチオ基を有する化学式３の不飽和中間体をトランス体優勢に生成させる工程を行う。続いて、（３）前記不飽和中間体のハロゲン（Ｘ１）が結合する炭素原子において、炭素−窒素結合を達成した後、脱保護して化学式４（請求項１参照）のアミン化合物中間体を生成する工程を行う。最後に、（４）前記アミン化合物中間体をイソチオシアナート化して、化学式５（請求項１参照）の４-メチルチオ-３-ブテニルイソチオシアナートを得る工程を行う。
【００１０】
本発明の上記（１）の工程としては、化学式１（請求項１参照）で示される１，３-ジハロプロパンに、化学式６（請求項２参照）で示されるメチル（メチルスルフィニルメチル）スルフィド化合物を反応させることによって、本発明の合成中間体として有用な化学式２（請求項１参照）の４-ハロゲノ-１-メチルスルフィニル化合物（４-ハロゲノ-１-メチルスルフィニル-１-メチルチオブタン）を得る方法が好適である。
【００１１】
また、この４-ハロゲノ-１-メチルスルフィニル化合物のメチルスルフィニル基を脱離させることによって、本発明の合成中間体として有用な化学式３の４‐ハロゲノ-１-メチルチオ不飽和化合物（４-ハロゲノ-１-メチルチオ-１−ブテン）を得ることができる。
【００１２】
また、本製造方法の上記（３）の工程では、例えば、化学式３の不飽和中間体にフタルイミドカリウムを反応させることにより炭素-窒素結合を達成して（窒素原子の導入）、化学式７（請求項３参照）の物質を得た後、該物質の窒素原子を脱保護することによって、目的製造物の前駆体であるアミン化合物中間体（４-メチルチオ-３-ブテニルアミン）を得ることができる（いわゆるGabriel反応）。このアミン化合物中間体をイソチオシアナート化することによって、本発明の目的製造物である４−メチルチオ−３−ブテニルイソチオシアナートを、そのトランス体を優勢に合成できる。
【００１３】
更に、本発明では、化学式２で表される４-ハロゲノ-１-メチルスルフィニル化合物、化学式３で表される４-ハロゲノ-１-メチルチオ不飽和化合物を提供する。これらの化合物は、４-メチルチオ-３-ブテニルイソチオシアナートの合成中間体として有用であるばかりでなく、これら自身も抗菌性を有し、抗菌剤としても利用できる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、ダイコンに含まれる天然抗菌活性物質の主成分である４−メチルチオ−３−ブテニルイソチオシアナートのトランス体を、優勢に合成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明を実施するための好適な形態について、添付図面を参照しながら説明する。なお、添付図面に示された各実施形態は、本発明の代表的な実施形態の一例を示したものであり、これにより本発明の範囲が狭く解釈されることはない。
【００１６】
まず、本発明に係る製造方法において使用される溶媒は、反応に関与しなければ特に限定されないが、通常、ジクロロメタン、クロロホルム、ジクロロエタン等のハロゲン化炭化水素類、ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類、石油エーテル、ヘキサン、メチルシクロヘキサン等の脂肪族炭化水素類、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−ピロリジノン等のアミド類、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサンのようなエーテル類、メタノール、エタノール等のアルコール類等が挙げられる。
【００１７】
本発明で使用可能な他の溶媒としては、水、二硫化炭素、アセトニトリル、酢酸エチル、ピリジン、ジメチルスルホキシド等が挙げられる。これらの溶媒は、２種類以上を混合して使用しても良い。本発明による方法の反応は、溶媒、または、溶媒混合物中で有利に行なわれる。また、互いに均一な層を形成することのない溶媒からなる溶媒組成物を用いることもできる。この場合、反応系に相間移動触媒、例えば、慣用の第４アンモニウム塩または、クラウンエーテルを添加した方が良い場合もある。
【００１８】
ここで、図１は、本発明に係る製造方法の全体合成過程を示す工程フロー図である。
【００１９】
この図１中の（Ｉ）は、本発明の製造目的物である４−メチルチオ−３−ブテニルイソチオシアナートを示している。本発明では、この４−メチルチオ−３−ブテニルイソチオシアナートのトランス体を、そのシス体よりも優勢に合成することを主題としている。
【００２０】
以下、図１に基づいて、本発明に係る製造方法の好適例を工程順に具体的に説明する。まず、所定の塩基存在下、図１において（VIII）で示されている１，３-ジハロプロパン（化学式１）のハロゲン原子の結合した一つの炭素原子と、同図において（VII）で示されたメチル（メチルスルフィニルメチル）スルフィド化合物の二つの硫黄原子と結合した炭素原子（図１中＊印で示す）を結合させて、炭素数を３から４へ増加させ、同図中（VI）で示される４-ハロゲノ-１-メチルスルフィニル化合物（４-ハロゲノ-１-メチルスルフィニル-１-メチルチオブタン）を得る。
【００２１】
なお、図１中の（VI）や（VIII）で表された化合物の記号Ｘ１、Ｘ２は、異種又は同種のハロゲン原子を示しており、例えば、塩素、臭素、ヨウ素等を挙げることができる（後述する（Ｖ）の化合物でも同様）。
【００２２】
１，３-ジハロプロパン（化学式１参照）の一例として、１，３−ジブロモプロパン（Ｘ１＝Ｂｒ，Ｘ２＝Ｂｒ）を挙げることができる。この１，３−ジブロモプロパンと図１中（VII）で示されたメチル（メチルスルフィニルメチル）スルフィドの塩基性下の反応は、Tetrahedron Lett., 41, 3653 (1974)に記載されているが、この場合、環化反応が進行してしまい、ハロゲン原子Ｘ１が臭素原子である図１中（VI）で示す構造の化合物は生成しないと報告されている。
【００２３】
しかしながら、本発明では、１-ブロモ-３-クロロプロパン（Ｘ１＝Ｃｌ, Ｘ２＝Ｂｒ）を用いたところ、次の「化学式８」で示す４−クロロ−１−メチルスルフィニル化合物（４-クロロ-１-メチルスルフィニル-１-メチルチオブタン）を好収率で得られることを見出した。この化合物は、４-メチルチオ-３-ブテニルイソチオシアナートの新規かつ有用な合成中間体と位置付けることができる。
【００２４】
【化８】
【００２５】
なお、本工程において使用される塩基としては、通常、リチウム、ナトリウム、カリウムなどのアルカリ金属、水素化ナトリウム、水素化カリウム等のアルカリ金属水素化合物、ブチルリチウム、メチルリチウム、フェニルリチウム等のアルカリ金属の有機金属化合物、マグネシウム等のアルカリ土類金属類などが挙げられる。また、上述の試薬によって調整されたアルカリ金属の有機化合物やグリニャール試薬と一価の銅塩から調製した有機銅化合物なども使用することができる。好ましくは、ブチルリチウム、メチルリチウム等のアルカリ金属の有機金属化合物、水素化ナトリウム、水素化カリウム等のアルカリ金属水素化合物が挙げられ、より好ましくは、ブチルリチウム、メチルリチウム等のアルカリ金属の有機金属化合物である。
【００２６】
塩基の使用量としては、通常、図１中の化合物（VII）に対し、０．５〜３．０モルであり、好ましくは、０．８〜１．５モルである。反応条件は、溶媒、塩基等により異なるが、反応温度としては、通常−１００〜２００℃であり、−２０〜１００℃が好ましい。反応時間は、通常０．１時間〜数日であり、好ましくは０．５時間〜２日である。
【００２７】
また、図１の１，３-ジハロプロパン（VIII）の化合物（VII）に対する使用量としては、通常、０．５〜５．０モルであり、好ましくは０．８〜２．０モルである。なお、化合物(VIII)や化合物（VII）は、市販品を使用することができる。
【００２８】
次に、図１中（VI）で示される４-ハロゲノ-１-メチルスルフィニル化合物（４-ハロゲノ-１-メチルスルフィニル-１-メチルチオブタン）のメチルスルフィニル基を脱離させることによって、メチルチオ基の結合した炭素原子と隣接する炭素原子間に炭素−炭素二重結合を有する不飽和化合物（４-ハロゲノ-１-メチルチオ-１−ブテン、図１中の（Ｖ）参照、請求項１の「化学式３」に対応）を得ることができる。
【００２９】
メチルスルフィニル基を脱離させることによって、メチルチオ基の結合した炭素原子と隣接する炭素原子間に炭素−炭素二重結合を有する化合物を合成する方法については、例えば、Tetrahedron, 22, 2139 (1966)やTetrahedron, Suppl. 8, 33 (1966)に記載されているが、本発明に係る製造方法の過程で得られる化合物（Ｖ）それ自体は、文献未記載の新規化合物である。従って、この化合物（Ｖ）の製造法は、報告されていない。
【００３０】
上記不飽和化合物（Ｖ）を得る反応は、溶媒中で加熱することによって進行するので、反応温度は通常５０〜２５０℃であり、８０〜２００℃が好ましい。反応時間は、通常０．１時間〜数日であり、好ましくは０．５時間〜１日である。
【００３１】
前記反応は、添加物を加えなくても進行するが、反応過程で生成するスルフェン酸を捕捉するために、炭酸カルシウム等の捕捉剤を添加した場合の方が、収率が良い場合もある。捕捉剤の使用量としては、通常、図１中の化合物（VI）に対し、０．１〜５．０モルであり、好ましくは０．５〜３．０モルである。
【００３２】
続く工程は、例えば、次の「化学式９」で示されるフタルイミドカリウムを用いて行う炭素−窒素結合生成工程である。
【００３３】
【化９】
【００３４】
本工程は、このフタルイミドカリウムの窒素原子と図１中（Ｖ）で示された４-ハロゲノ-１-メチルチオ不飽和化合物（４-ハロゲノ-１-メチルチオ-１-ブテン）のハロゲン原子の結合した炭素原子との間で、窒素−炭素結合を生成させて、図１中に（III）で示された４-メチルチオ-３-ブテニルフタルイミドを得る。
【００３５】
この反応工程は、通常有機溶媒中で行なわれ、化合物（Ｖ）に対するフタルイミドカリウム（化合物（IV））の使用量は、通常０．５〜３．０モルであり、好ましくは０．８〜２．０モルである。反応温度としては、通常０〜２５０℃であり、１０〜２００℃が好ましい。反応時間は、通常０．１時間〜数日であり、好ましくは０．５時間〜２日である。なお、化合物（IV）であるフタルイミドカリウムは、市販品を使用できる。また、合成法は異なるが、本工程の生成物である化合物(III)は、Tetrahedron, Suppl. 8, 33 (1966)に記載の化合物である。
【００３６】
続く工程は、図１中に（III）で表された４-メチルチオ-３-ブテニルフタルイミド（請求項３の化学式７に対応）から、保護基であるフタル酸を脱離させることによって、図１中に（II）で示されるアミン化合物中間体（４-メチルチオ-３-ブテニルアミン）を生成する。なお、合成法は異なるが、この生成物である化合物(II)は、Recueil 91, 729 (1972)に記載の化合物である。
【００３７】
この反応工程は、通常有機溶媒中で行なわれ、採用可能なフタル酸の脱離反応としては、ヒドラジンによる置換方法と加水分解による方法がある。ヒドラジンによる置換を行なう場合は、通常溶媒中で行なわれ、メタノールやエタノール等のアルコール類が特に好ましい。この場合、ヒドラジンの化合物（III）に対する使用量は、通常０．５〜３．０モルであり、好ましくは０．８〜１．５モルである。反応温度としては、通常０℃〜還流点であり、２０℃〜還流点が好ましい。反応時間は、通常０．１時間〜数日であり、好ましくは０．２時間〜１日である。
【００３８】
加水分解による方法を採用する場合は、酸性又は塩基性のいずれの条件下でも行なうことができる。加水分解を酸性条件下で行なう場合、触媒には、通常、塩酸、臭化水素酸、硫酸などの無機酸を使用する。溶媒には、通常、水中、若しくは、水に酢酸などの有機酸を加えて行なう。加水分解を塩基性で行なう場合、塩基には通常、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等のアルカリ金属塩基等を使用する。溶媒には、通常、水中、若しくは、水にエタノール等のアルコール類を加えて行なう。加水分解温度は、通常、２０℃〜還流点の範囲であり、反応時間は、数分〜数時間である。
【００３９】
次の最終工程は、前記工程から得られたアミン化合物中間体（４-メチルチオ-３-ブテニルアミン）のイソチオシアナート化によって、目的物である式（Ｉ）の４-メチルチオ-３-ブテニルイソチオシアナートを得る工程である。
【００４０】
アミン化合物中間体（１-アミノ-４−メチルチオ-３-ブテン）をイソチオシアナート化する反応は、既存の製造法を利用できる。例えば、チオホスゲンを使用する反応が、Recueil 91, 729 (1972)に記載されている。また、二硫化炭素と反応させた後、シアナミドを用いる反応が、Org. Prep. Proced. Int., 24, 346 (1992)に記載されている。また、アミンを二硫化炭素と反応させた後、クロロギ酸メチルと反応させてイソチオシナートを合成する方法が、Org. Synth., III, 599 (1955)等に記載されている。こららの方法やそれ以外の方法を、各方法の好適な条件の下で行うことが可能である。
【００４１】
また、本発明に係る中間体、４−ハロゲノ−１−メチルスルフィニル化合物（４−ハロゲノ−１−メチルスルフィニル−１−メチルチオブタン）（化学式２、図１中の化合物（VI）参照）、及び、４−ハロゲノ−１−メチルチオ不飽和化合物（４−ハロゲノ−１−メチルチオ−１−ブテン）（化学式３、図１中の化合物（V）参照）は、文献未記載の新規化合物であり、本発明の検討過程で抗菌性を有することを見出した。すなわち、これらの化合物は、本製造法の中間体として有用であるばかりでなく、抗菌剤としても利用できる。
【実施例】
【００４２】
以下、本発明に係る製造方法において利用可能な各工程の実施例を示し、本発明をより具体的に説明する。なお、本発明はその要旨を越えない限り以下の実施例に限定されるものではない。
【００４３】
（実施例１）。
１，３-ジハロプロパン(化学式１、図１中の化合物（VIII）参照)の代表例である１-ブロモ-３-クロロプロパン（化学式１、図１中の化合物（VIII）参照、Ｘ１＝Ｃｌ、Ｘ２＝Ｂｒ)から４-クロロ-１-メチルスルフィニル-１-メチルチオブタン（化学式２、図１中の化合物（VI）参照、Ｘ１＝Ｃｌ）を合成する実施例。
【００４４】
メチル（メチルスルフィニルメチル）スルフィド（化学式６、図１の化合物VIIを参照）３０．０ｇ（０．２４ｍｏｌ)を、テトラヒドロフラン（２８０ｍｌ）に溶解し、アルゴン雰囲気下、氷冷下でブチルリチウム(９３ｍｌ(２．７１Ｍ in hexane), 0.24 x 1.05 mol)を加え、約３０分間攪拌した。
【００４５】
テトラヒドロフラン（２０ｍｌ）に溶解させた１-ブロモ-３-クロロプロパン４５．６g（0.24×1.2 mol）を加え、氷浴を除き、室温下、約２４時間攪拌した。反応液に飽和重曹水（１００ｍｌ）と水（１００ｍｌ）を加え、分配した。水層を酢酸エチル（２００ｍｌ×２）で抽出した後、有機層を無水硫酸ナトリウムで乾燥した。有機層を濃縮後、シリカゲルカラム（溶離液；ヘキサン−酢酸エチル, 1 : 0〜1 : 1〜0 : 1）で精製して粗目的物を得た。このときの粗収量は４２．１８ｇ、収率は８７％（油状物）であった。
【００４６】
なお、本精製物のＮＭＲ：δH(４００ＭＨｚ,ＣＤＣｌ3)の分析結果は、次の通りである。
【００４７】
ＮＭＲ：δH(４００ＭＨｚ,ＣＤＣｌ3)：1.6 - 2.5 (4H, m), 2.18 (1.7 H, s), 2.30 (1.3 H, s), 2.58 (1.3 H, s), 2.74 (1.7 H, s), 3.45 (0.57 H, dd, J= 11.2, 4.0 Hz), 3.49 (0.43 H, dd, J= 10.8, 3.2 Hz), 3.55 - 3.70 (2 H, m)。
【００４８】
（実施例２）。
合成中間体の一例である４-クロロ-１-メチルチオ-１−ブテン（化学式３、図１の化合物(Ｖ)参照。Ｘ１＝Ｃｌ)の合成例。
【００４９】
４-クロロ-１-メチルスルフィニル-１-メチルチオブタン（化学式２、図１の化合物(VI)参照、Ｘ１＝Ｃｌ）２９．３６ｇ（0.146 mol)を、o-キシレン（５０ｍｌ）に溶解し、炭酸カルシウム (14.7 g, 0.146×1.0 mol)を加え、還流下、１時間攪拌した。
【００５０】
この反応液を室温に戻した後、濾過し、少量のヘキサンで洗浄した。濾液と洗液を合わせ、シリカゲルカラム（溶離液；ヘキサン−ジエチルエーテル, １：０〜２０：1）で精製して、目的物をトランス体優勢の混合物として得ることができた。収量は１６．１８ｇ、収率は８１％（油状物）であった。
【００５１】
得られたトランス体のＮＭＲ：δH(４００ＭＨｚ,ＣＤＣｌ3)の分析結果は、次の通りである。
【００５２】
ＮＭＲ：δH(４００ＭＨｚ,ＣＤＣｌ3)：2.25 (3 H, s), 2.56 (2 H, app.qd, J= 6.8, 1.2 Hz), 3.52 (2 H, t, J= 6.9 Hz), 5.40 (1 H, dt, J= 15.0, 7.1 Hz), 6.15 (1 H, dt, J= 15.0, 1.2 Hz)。
【００５３】
一方のシス体のＮＭＲ：δH(４００ＭＨｚ,ＣＤＣｌ3)の分析結果は、次の通りである。
【００５４】
ＮＭＲ：δH(４００ＭＨｚ,ＣＤＣｌ3)：2.29 (3 H, s), 2.59 (2 H, app.qd, J= 7.0, 1.2 Hz), 3.56 (2 H, t, J= 6.9 Hz), 5.57 (1 H, dt, J= 9.5, 7.0 Hz), 6.06 (1 H, dt, J= 9.5, 1.2 Hz)。
【００５５】
（実施例３）。
合成中間体の一例である４-メチルチオ-３-ブテニルフタルイミド（化学式７、図１の化合物(III)参照）の合成例。
【００５６】
フタルイミドカリウム（図１中の化合物(IV)）１５．１ｇ（0.068×1.2 mol)にジメチルホルムアミド（４０ｍｌ）と４-クロロ-１-メチルチオ-１−ブテン(化学式３、図１中の化合物（V）参照、Ｘ１＝Ｃｌ)９．２５ｇ（0.068 mol)を加え、約９０℃で７時間攪拌した。反応液を室温に戻した後、濾過し、ジエチルエーテルで洗浄した。
【００５７】
濾液と洗液を合わせ、濃縮した後、シリカゲルカラム（溶離液；ヘキサン−酢酸エチル, 10 : 1〜5 : 1）で精製して目的物を、トランス体優勢の混合物として得た。収量は１５．０２ｇ、収率は９０％（固体）であった。本混合物は、クロロホルム−ヘキサン系による再結晶により、トランス体のみを単離することができる。
【００５８】
単離されたトランス体は、白色固体状であり、その融点は、９８℃(lit. 100 - 101℃、文献値はTetrahedron,Suppl.8,33(1966)より)であり、ＮＭＲδH(４００ＭＨｚ,ＣＤＣｌ3)の分析結果は、次の通りである。
【００５９】
ＮＭＲ：δH(４００ＭＨｚ,ＣＤＣｌ3)：2.19 (3 H, s), 2.49 (2 H, q, J= 7.2 Hz), 3.74 (2 H, t, J= 7.2 Hz), 5.36 (1 H, dt, J= 14.8, 7.2 Hz), 6.06 (1 H, d, J= 15.2 Hz), 7.65 - 7.78 (2 H, m), 7.78 - 7.90 (2 H, m)。
【００６０】
なお、一方のシス体のＮＭＲδH(４００ＭＨｚ,ＣＤＣｌ3)の分析結果は、次の通りである。
【００６１】
ＮＭＲ：δH(４００ＭＨｚ,ＣＤＣｌ3)：2.15 (3 H, s), 2.53 (2 H, app.q, J= 7.2 Hz), 3.56 (2 H, t, J= 6.8 Hz), 5.57(1 H, dt, J= 9.6, 7.2 Hz), 5.98 (1 H, d, J= 9.6 Hz), 7.65 - 7.78 (2 H, m), 7.78 - 7.90 (2 H, m)。
【００６２】
（実施例４）。
４−メチルチオ−３−ブテニルイソチオシアナート（化学式５、図１中の化合物(I)参照）の合成例。
【００６３】
４-メチルチオ-３-ブテニルフタルイミド（化学式７、図１中の化合物(III)参照）８．０g（0.032 mol)に、メタノール（３０ｍｌ）とヒドラジン一水和物(1.78 g, 0.032 x 1.1 mol)を加え、還流下、約２時間攪拌した。
【００６４】
反応液を室温に戻し、ベンゼン（４０ｍｌ）を加え反応液を濃縮した、反応液を濾過し、ベンゼンで洗浄（５０ｍｌ）した後、濾液と洗液を濃縮した。約２０ｇまで濃縮した後、テトラヒドロフラン（５０ｍｌ）を加え、氷浴で冷却した。続いて、二硫化炭素(3.68 g, 0.032 x 1.5 mol)を加え、氷冷下3時間攪拌した。シアナミド(2.03 g, 0.032×1.5 mol)とトリエチルアミン(0.45 ml, 0.032×0.1 mol)を添加した後、約４０℃で３時間攪拌した。
【００６５】
反応液を濃縮後、ジエチルエーテルで抽出した。抽出液を濃縮し、シリカゲルカラム（溶離液；ヘキサン−ジエチルエーテル, ２５：１）で精製し、目的物としてトランス体：シス体＝４．５：1の混合物を得た。収量は４．４３ｇ、収率は８６％（油状物）であった。なお、本化合物はシリカゲルカラム（溶離液；ヘキサン−ジエチルエーテル, 25 : 1）で精製可能であり、トランス体とシス体の各々を単離することができる。
【００６６】
単離されたトランス体のＮＭＲの分析結果は、次の通りである。
【００６７】
ＮＭＲ：δH(４００ＭＨｚ,ＣＤＣｌ3)： 2.27 (3 H, s), 2.49 (2 H, app.qd, J= 7.1, 1.2 Hz), 3.52 (2 H, t, J= 6.6 Hz), 5.35 (1 H, dt, J= 15.0, 7.2 Hz), 6.20 (1 H, dt, J= 15.0, 1.2 Hz)。
【００６８】
ＮＭＲ：δC(１００ＭＨｚ,ＣＤＣｌ3)：14.7, 33.8, 45.1, 120.0, 129.0, 131.2.
【００６９】
なお、質量分析結果は、ＭＳ: m/z (DI) 159 (M+, 76 %)。赤外分光分析結果は、ＩＲ:νmax(neat)/cm-1 :2928, 2192, 2112, 1620, 1438, 1348, 1010, 938, 820, 684である。
【００７０】
一方の単離されたシス体のＮＭＲの分析結果は、次の通りである。
【００７１】
ＮＭＲ：δH(４００ＭＨｚ,ＣＤＣｌ3)：2.31 (3 H, s), 2.52 (2 H, app.qd, J= 6.9, 1.2 Hz), 3.56 (2 H, t, J= 6.7 Hz), 5.53(1 H, dt, J= 9.4, 7.2 Hz), 6.12 (1 H, dt, J= 9.4, 1.2 Hz)。
【００７２】
トランス体の1H-NMRは、日本食品科学工学会誌, 46, 528 (1999)等に記載されており、また、シス体の1H-NMRはActa Chem. Scand. 20, 698 (1966)に報告されているが、本実施例の結果は、これらの値とよく一致していた。
【００７３】
（実施例５）。
本発明に係る中間体４−クロロ−１−メチルスルフィニル−１−メチルチオブタン（化学式２、図１中の化合物（VI）参照、Ｘ１＝Ｃｌ）、及び、４−クロロ−１−メチルチオ−1−ブテン（化学式３、図１中の化合物（V）参照、Ｘ１＝Ｃｌ）の植物病原菌に対する抗菌性試験。
【００７４】
＜病原菌培地の調整＞
まず、Septoria tritici(S.t)コムギ葉枯病菌と、Burkholderia gulmae(B.g)イネもみ枯細菌病菌を寒天培地上で培養した。そして、蒸留水を用いて、コムギ葉枯病菌(S.t)については菌糸懸濁液（菌糸濃度：血球計算盤視野×１００あたり菌糸１〜３個）を、イネもみ枯細菌病菌(B.g)については胞子／菌体懸濁液（胞子／菌体濃度１×１０５個／ｍｌ）をそれぞれ調整した。
【００７５】
上記で調整した懸濁液を、コムギ葉枯病菌(S.t)については２５℃、ポテト−デキストロースブロス培地（市販品）で、イネもみ枯細菌病菌(B.g)については３０℃、感受性ブイヨン培地（市販品）で、それぞれ１０倍希釈した。
【００７６】
＜病原菌の培養＞
平底９６穴のマイクロプレートを準備し、所定の薬剤濃度の１００倍となるようにジメチルスルフォキシド（DMSO）に溶解した薬液１μｌをマイクロプレートに添加した。そして、上記で調整した病原菌培地１００μｌを加え、よく攪拌した（「薬剤処理接種区」と称する）。薬剤無処理区として、DMSO１μｌに上記で調整した病原培地１００μｌを加え、よく攪拌した（「薬剤無処理接種区」と称する）。また、バックグラウンド区として、薬液１μｌに培地１００μｌを加え、よく攪拌した（「薬剤処理無接種区」と称する）。それぞれ、マイクロプレートの周囲をビニールテープで封じ、所定の温度で静置培養を行った。
【００７７】
＜吸光度測定＞
上記培養後、マイクロプレートリーダーによる５９５ｎｍにおける吸光度（Ａ５９５）の測定を行った。各区の吸光度Ａ値を用い、下記の計算式により生育抑制率を求めた。Ｒ＝生育抑制（％）、Ａｔ＝薬剤処理接種区の吸光度値、Ａｃ＝薬剤処理無接種区の吸光度値、Ａｕ＝薬剤無処理接種区の吸光度値とする。
【数１】
【００７８】
＜結果＞
【００７９】
実施例５では、本試験に係る中間体である、文献未記載の新規化合物４−クロロ−１−メチルスルフィニル−１−メチルチオブタン（化学式２、図１中の化合物（VI）参照、Ｘ１＝Ｃｌ）、及び、４−クロロ−１−メチルチオ−1−ブテン（化学式３、図１中の化合物（V）参照、Ｘ１＝Ｃｌ）は、４００μｇ／ｍｌの濃度で、上記のいずれの病原菌に対しても、得られた生育抑制Ｒをもとに表１の基準に従って、２以上の効果が観察され、抗菌活性を有することが明らかとなった。
【表１】
【００８０】
以上の実施例の結果からわかるように、本発明によれば、ダイコン由来の天然物質である４−メチルチオ−３−ブテニルイソチオシアナート（図１の化合物(I)）のトランス体を、工業的に取扱困難な原料の使用を避けながらも好収率で優勢に製造することができる。
【００８１】
また、本製造方法における合成中間体である４−ハロゲノ−１−メチルスルフィニル化合物（４−ハロゲノ−１−メチルスルフィニル−１−メチルチオブタン）（化学式２、図１中の化合物（VI）参照）、及び、４−ハロゲノ−１−メチルチオ不飽和化合物（４−ハロゲノ−１−メチルチオ−１−ブテン）（化学式３、図１中の化合物（V）参照）は、文献未記載の新規化合物であり、本製造法の中間体として有効であるばかりでなく、これら自身も抗菌性を有し、抗菌剤としても利用できる。
【産業上の利用可能性】
【００８２】
本発明は、ダイコン由来の天然物質であって、抗菌活性を示す４−メチルチオ−３−ブテニルイソチオシアナートのトランス体の実用的な工業的製法として利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】本発明に係る製造方法の全体合成過程を示す工程フロー図である。
【符号の説明】
【００８４】
（Ｉ）４−メチルチオ−３−ブテニルイソチオシアナート。
（II）４−メチルチオ−３−ブテニルアミン（合成中間体）。
（III）４−メチルチオ−３−ブテニルフタルイミド（合成中間体）。
（IV）フタルイミドカリウム。
（Ｖ）４−ハロゲノ−１−メチルチオ−１−ブテン（合成中間体）。
（VI）４−ハロゲノ−１−メチルスルフィニル−１−メチルチオブタン（合成中間体）。
（VII）メチル（メチルスルフィニルメチル）スルフィド。
（VIII)１，３−ジハロプロパン。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
次の（１）〜（４）の工程を経る４-メチルチオ-３-ブテニルイソチオシアナートの製造方法。
（１）次の化学式１に示す１，３-ジハロプロパンに炭素−炭素結合を一つ加えて、炭素数４の化学式２の物質を生成する工程。
【化１】
（Ｘ１、Ｘ２は、同種又は異種のハロゲン原子を示す。）
【化２】
（Ｍeは、メチル基（−ＣＨ３）を示す。以下同様。）
（２）前記化学式２の物質を用いて、一端にハロゲン、他端にメチルチオ基を有する化学式３の不飽和中間体を生成する工程。
【化３】
（３）前記不飽和中間体のハロゲン（Ｘ１）が結合する炭素原子において、炭素−窒素結合を達成した後、脱保護して次の化学式４のアミン化合物を生成する工程。
【化４】
（４）前記アミン化合物をイソチオシアナート化して、次の化学式５の４-メチルチオ-３-ブテニルイソチオシアナートを得る工程。
【化５】
【請求項２】
化学式１の１，３-ジハロプロパンに、次の化学式６の物質を反応させて前記化学式２の物質を得ることを特徴とする請求項１記載の製造方法。
【化６】
【請求項３】
（１）の工程で得られる前記化学式２の物質を用いて、メチルスルフィニル基の脱離反応により、一端にハロゲン、他端にメチルチオ基を有する前記化学式３の物質を得ることを特徴とする請求項１記載の製造方法。
【請求項４】
（２）の工程で得られる不飽和中間体にフタルイミドカリウムを反応させることにより炭素-窒素結合を達成して次の化学式７の物質を得た後、脱保護することを特徴とする請求項１記載の製造方法。
【化７】
【請求項５】
前記化学式１の１，３-ジハロプロパンは、１-ブロモ-３-クロロプロパンであることを特徴とする請求項１記載の製造方法。
【請求項６】
上記化学式２で表される４-ハロゲノ-１-メチルスルフィニル化合物。
【請求項７】
上記化学式３で表される４-ハロゲノ-１-メチルチオ不飽和化合物。
【請求項１】
次の（１）〜（４）の工程を経る４-メチルチオ-３-ブテニルイソチオシアナートの製造方法。
（１）次の化学式１に示す１，３-ジハロプロパンに炭素−炭素結合を一つ加えて、炭素数４の化学式２の物質を生成する工程。
【化１】
（Ｘ１、Ｘ２は、同種又は異種のハロゲン原子を示す。）
【化２】
（Ｍeは、メチル基（−ＣＨ３）を示す。以下同様。）
（２）前記化学式２の物質を用いて、一端にハロゲン、他端にメチルチオ基を有する化学式３の不飽和中間体を生成する工程。
【化３】
（３）前記不飽和中間体のハロゲン（Ｘ１）が結合する炭素原子において、炭素−窒素結合を達成した後、脱保護して次の化学式４のアミン化合物を生成する工程。
【化４】
（４）前記アミン化合物をイソチオシアナート化して、次の化学式５の４-メチルチオ-３-ブテニルイソチオシアナートを得る工程。
【化５】
【請求項２】
化学式１の１，３-ジハロプロパンに、次の化学式６の物質を反応させて前記化学式２の物質を得ることを特徴とする請求項１記載の製造方法。
【化６】
【請求項３】
（１）の工程で得られる前記化学式２の物質を用いて、メチルスルフィニル基の脱離反応により、一端にハロゲン、他端にメチルチオ基を有する前記化学式３の物質を得ることを特徴とする請求項１記載の製造方法。
【請求項４】
（２）の工程で得られる不飽和中間体にフタルイミドカリウムを反応させることにより炭素-窒素結合を達成して次の化学式７の物質を得た後、脱保護することを特徴とする請求項１記載の製造方法。
【化７】
【請求項５】
前記化学式１の１，３-ジハロプロパンは、１-ブロモ-３-クロロプロパンであることを特徴とする請求項１記載の製造方法。
【請求項６】
上記化学式２で表される４-ハロゲノ-１-メチルスルフィニル化合物。
【請求項７】
上記化学式３で表される４-ハロゲノ-１-メチルチオ不飽和化合物。
【図１】
【公開番号】特開２００７−８９２１（Ｐ２００７−８９２１Ａ）
【公開日】平成１９年１月１８日（２００７．１．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１５０８３３（Ｐ２００６−１５０８３３）
【出願日】平成１８年５月３１日（２００６．５．３１）
【出願人】（０００００１１００）株式会社クレハ (477)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１月１８日（２００７．１．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年５月３１日（２００６．５．３１）
【出願人】（０００００１１００）株式会社クレハ (477)
【Ｆターム（参考）】
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