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JP5974021B2 - シス−アルコキシ置換されたスピロ環状1h−ピロリジン−2,4−ジオン誘導体 - Google Patents

シス−アルコキシ置換されたスピロ環状1h−ピロリジン−2,4−ジオン誘導体 Download PDF

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JP5974021B2 JP2013557071A JP2013557071A JP5974021B2 JP 5974021 B2 JP5974021 B2 JP 5974021B2 JP 2013557071 A JP2013557071 A JP 2013557071A JP 2013557071 A JP2013557071 A JP 2013557071A JP 5974021 B2 JP5974021 B2 JP 5974021B2
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Description

本発明は、シス−アルコキシ置換されたスピロ環状1H−ピロリジン−2,4−ジオン誘導体ならびにそれらのアルカリ金属塩およびアルカリ土類金属塩の製造方法に関する。
殺ダニ作用、殺虫作用および除草作用を有する一般式(I)のアルコキシ置換されたスピロ環状1H−ピロリジン−2,4−ジオン誘導体が公知である。EP−A596298、WO95/20572、WO95/26954、WO95/20572、EP−A668267、WO96/25395、WO96/35664、WO97/01535、WO97/02243、WO97/36868、WO98/05638、WO99/43649、WO99/48869、WO99/55673、WO01/74770、WO01/96333、WO03/035643、WO04/007448、WO04/065366、WO04/111042、WO05/066125、WO05/049569、WO05/044796、WO05/092897、WO06/056282、WO06/056281、WO06/029799、WO07/096058、WO08/067910、WO08/138551、WO10/102758。
そのような化合物は通常、下記式(シス−II)の相当するシス置換されたヒダントイン類を原料として製造される。
Figure 0005974021
式(I)、(II)および(シス−II)において、
V、W、X、YおよびZは互いに独立に、水素、アルキル、ハロゲン、アルコキシ、ハロアルキルもしくはハロアルコキシを表し、
AはC−C−アルキルを表し、
Gは水素(a)を表すか、下記の基:
Figure 0005974021
のうちの一つを表し、
Lは酸素もしくは硫黄を表し、
は、各場合でハロゲン置換されていても良いC−C20−アルキル、C−C20−アルケニル、C−C−アルコキシ−C−C−アルキル、C−C−アルキルチオ−C−C−アルキルもしくはポリ−C−C−アルコキシ−C−C−アルキルを表し、または1個もしくは2個の直接隣接していないメチレン基が酸素および/または硫黄によって置き換わっていても良いハロゲン−、C−C−アルキル−もしくはC−C−アルコキシ置換されていても良いC−C−シクロアルキルを表し、ハロゲン−、シアノ−、ニトロ−、C−C−アルキル−、C−C−アルコキシ−、C−C−ハロアルキル−、C−C−ハロアルコキシ−、C−C−アルキルチオ−もしくはC−C−アルキルスルホニル置換されていても良いフェニルを表し、またはチエニルを表し、
は、各場合でハロゲン置換されていても良いC−C20−アルキル、C−C20−アルケニル、C−C−アルコキシ−C−C−アルキルもしくはポリ−C−C−アルコキシ−C−C−アルキルを表し、ハロゲン−、C−C−アルキル−もしくはC−C−アルコキシ置換されていても良いC−C−シクロアルキルを表し、各場合でハロゲン−、シアノ−、ニトロ−、C−C−アルキル−、C−C−アルコキシ−、C−C−ハロアルキル−もしくはC−C−ハロアルコキシ置換されていても良いフェニルもしくはベンジルを表す。
特に、式(I)のシス置換された化合物が生理的に有利な特性(活性、毒性プロファイル)を有することが既に知られている(WO2004/007448)。従って、原料としての式(シス−II)のシス置換されたヒダントイン類に対する需要が高まっている。
しかしながら、その製造方法が原因で、式(II)の公知の化合物は、通常はシス/トランス異性体混合物の形で得られる。
Figure 0005974021
式(II)の異性体混合物から、その異性体混合物をアンモニア水とともに撹拌し、それによって明らかに式(III)のアンモニウム塩を形成することで所望のシス異性体(シス−II)を高純度で得ることが可能であることも知られている(WO2002/02532)。シス塩(シス−III)の溶解度はトランス塩(トランス−III)の溶解度よりかなり低いことから、塩(シス−III)もしくはヒダントイン類(シス−II)を濾過によって高純度で単離することができる。
Figure 0005974021
EP−A596298 WO95/20572 WO95/26954 WO95/20572 EP−A668267 WO96/25395 WO96/35664 WO97/01535 WO97/02243 WO97/36868 WO98/05638 WO99/43649 WO99/48869 WO99/55673 WO01/74770 WO01/96333 WO03/035643 WO04/007448 WO04/065366 WO04/111042 WO05/066125 WO05/049569 WO05/044796 WO05/092897 WO06/056282 WO06/056281 WO06/029799 WO07/096058 WO08/067910 WO08/138551 WO10/102758 WO2004/007448 WO2002/02532
しかしながら、この方法には多くの欠点があり、必要なアンモニアの量が大きく(多モル過剰量);アンモニアを使用することで、廃水の窒素負荷量が大幅に上昇し、それは望ましくないものであり、廃水の後処理に高い経費を要する可能性があり;工業的規模での製造に許容される温度および圧力条件下での次のヒダントインの加水分解には、アンモニアの塩基強度が不十分であることから、(シス−III)を直接さらに処理することができないというものである。
従って、式(II)の化合物の異性体を分離する方法であって、より簡単で、工業的規模でより良好に実行され、より環境に優しい方法が、現在もなお必要とされている。
本発明者らは、式(シス−II)のシス−ヒダントイン類の新規な単離方法であって、式(II)の異性体混合物をアルカリ金属水酸化物もしくはアルカリ土類金属水酸化物の水溶液とともに撹拌し、次にシス異性体を単離することを特徴とする方法を見いだした。
これによって、選択されるアルカリ金属水酸化物もしくはアルカリ土類金属水酸化物および単離条件(温度、水による固体の洗浄)に応じて、化合物(シス−II)、相当する塩(シス−IV)または(シス−II)と(シス−IV)の混合物が得られる。
本発明は、水溶解度が大きく異なり、その特性により(シス−IV)および/または(シス−II)を単離することを可能とする式(シス−IV)および(トランス−IV)の新規なアルカリ金属塩およびアルカリ土類金属塩も提供する。式(シス−IV)および(トランス−IV)の化合物は、相当する水和物として存在することもでき、それも本発明の主題の一部を形成する。
Figure 0005974021
ここで、式(IV)において、
AはC−C−アルキルを表し、
Mはアルカリ金属カチオンもしくはアルカリ土類金属カチオンを表し、
nは、
Mがアルカリ金属カチオンの場合は1を表し、または
Mがアルカリ土類金属カチオンの場合は2を表す。
式(IV)の化合物の他の可能なメソメリー構造は、この式によって包含されるものとする。
好ましくは、
AはC−C−アルキルを表し、
Mはアルカリ金属カチオンを表し、
nは1を表す。
特に好ましくは、
Aはメチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチルもしくはイソブチル(非常に特に好ましくはメチル)を表し、
MはLi、NaもしくはKを表し、
nは1を表す。
実施例1の化合物(シス−II)のIRスペクトラムである。 実施例2の生成物のIRスペクトラムである。 実施例6の生成物のIRスペクトラムである。 実施例9の生成物のIRスペクトラムである。 実施例10の生成物のIRスペクトラムである。
上記の式で与えられた記号の定義では、下記の置換基において代表的な総称を用いた。
アルキル:1から6個の炭素原子を有する飽和の直鎖もしくは分岐炭化水素基、例えばメチル、エチル、プロピル、1−メチルエチル、ブチル、1−メチルプロピル、2−メチルプロピル、1,1−ジメチルエチル、ペンチル、1−メチルブチル、2−メチルブチル、3−メチルブチル、2,2−ジメチルプロピル、1−エチルプロピル、ヘキシル、1,1−ジメチルプロピル、1,2−ジメチルプロピル、1−メチルペンチル、2−メチルペンチル、3−メチルペンチル、4−メチルペンチル、1,1−ジメチルブチル、1,2−ジメチルブチル、1,3−ジメチルブチル、2,2−ジメチルブチル、2,3−ジメチルブチル、3,3−ジメチルブチル、1−エチルブチル、2−エチルブチル、1,1,2−トリメチルプロピル、1,2,2−トリメチルプロピル、1−エチル−1−メチルプロピルおよび1−エチル−2−メチルプロピルなどのC−C−アルキル。
上記で与えられる一般的もしくは好ましい基の定義もしくは説明は、所望に応じて互いに組み合わせることができ、すなわち個々の範囲と好ましい範囲との組み合わせなどがある。それらは、最終生成物と、それに応じて前駆体および中間体の両方に当てはまる。
アルキルもしくはアルケニルなどの飽和もしくは不飽和炭化水素基は、各場合で、例えばアルコキシでのようにヘテロ原子との組み合わせを含めて、可能である限り直鎖もしくは分岐であることができる。
置換されていても良い基は、モノ置換または多置換であることができ、多置換の場合、置換基は同一であっても異なっていても良い。
製造例で言及される化合物に加えて、下記の式(シス−IV)の化合物を具体的に挙げることができる。
Figure 0005974021
表1
Figure 0005974021
本発明による方法に原料として必要な式(II)の化合物は公知であり、公知の方法によって製造することができる(ストレッカー合成;ブヘラ・ベルクス反応)。
式(シス−IV)もしくは(シス−II)の化合物は、式(II)のヒダントイン類:
Figure 0005974021
(式中、Aは上記の意味を有する。)を、希釈剤中、アルカリ金属水酸化物もしくはアルカリ土類金属水酸化物と反応させ、式(シス−IV)もしくは(シス−II)の化合物を除去することで得られる。
本発明による方法で使用される希釈剤は水である。
本発明による方法を実施する上で好適なアルカリ金属水酸化物類もしくはアルカリ土類金属水酸化物類は、全ての公知のアルカリ金属水酸化物もしくはアルカリ土類金属水酸化物である。好ましくは、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化セシウム、水酸化マグネシウム、水酸化ルビジウム、水酸化カルシウムもしくは水酸化バリウムを用いる。特に好ましいものは、水酸化ナトリウム、水酸化リチウムおよび水酸化カリウムである。非常に特に好ましいものは、水酸化ナトリウムおよび水酸化カリウムである。
本発明による方法を行う場合、アルカリ金属水酸化物のモル量が異性体混合物(II)における(シス−II)のモル率に相当するようなモル比で、またはアルカリ土類金属水酸化物のモル量が異性体混合物(II)における(シス−II)のモル率の半量となるようなモル比で、式(II)のヒダントインおよびアルカリ金属水酸化物もしくはアルカリ土類金属水酸化物を用いる。しかしながら、一方の成分または他方の成分を比較的大過剰で(2モル以下)用いることも可能である。
本発明による方法を行う場合、反応温度は比較的広い範囲内で変動し得る。概して、当該方法は、0℃から100℃、好ましくは10℃から90℃の温度で行う。
本発明による方法は通常、大気圧下で行う。
本発明による方法の実施および本発明による化合物の製造を、下記の実施例で示すが、本発明はこれらによって制限されるものではない。
製造例
実施例1(LiOHを使用)
水48mL中の化合物(II、A=Me;純度99.9%;異性体比シス/トランス=75:25)19.84g(0.1mol)およびLiOH(純度98%)1.857g(0.076mol)からなる懸濁液を80℃で30分間撹拌する。混合物を放冷して室温とし、固体を吸引濾過し、水10mLで洗浄し、乾燥させる。これによって、異性体比シス/トランス99.9:0.1を有する化合物(II)9.23gが得られる。
化合物(シス−II)のIRスペクトラムを図1に示してある。
強い吸収帯:1767cm−1、1709cm−1、1407cm−1、1276cm−1、1233cm−1、1203cm−1、1087cm−1、1067cm−1、836cm−1、815cm−1、771cm−1、682cm−1、642cm−1、602cm−1
実施例2(NaOHを使用)
水48mL中の化合物(II、A=Me;純度99.9%;異性体比シス/トランス=75:25)19.84g(0.1mol)およびNaOH3.04g(0.076mol)からなる懸濁液を80℃で30分間撹拌する。混合物を放冷して室温とし、さらに30分間撹拌し、固体を吸引濾過し、水10mLで洗浄し、乾燥させる。これによって、異性体比シス/トランス95.0:5.0および水含有率0.6重量%である固体12.26gが得られる。
イオンクロマトグラフィーは、ナトリウム含有量7.07重量%(理論量:10.4%)を示した。すなわち生成物は、主として(シス−II)および(シス−IV)の混合物である。
生成物のIRスペクトラムを図2に示してある。
下記の吸収帯は、ナトリウム塩(シス−IV、M=Na、n=1)に特徴的である。
1687cm−1、1573cm−1、1386cm−1、1334cm−1、1295cm−1、1090cm−1、793cm−1
実施例3(NaOHを使用)
主要成分として、66.9重量%のシス異性体および22.6重量%のトランス異性体を含む化合物II(A=Me)の粗シス/トランス混合物100gを、4%強度の水酸化ナトリウム水溶液342gとともに加熱して80℃とする。約70℃より先から、透明溶液が生成する。次に溶液を冷却すると、約45℃で自発的結晶化が生じる。結晶懸濁液の冷却を続けて約20℃とする。得られた結晶固体を吸引濾過し、各場合で水50mLによって2回洗浄し、乾燥させる。これによって、異性体比シス/トランス97.5:2.5で合計91.0重量%のIIに相当する化合物IIおよびIV(M=Na)の含有量を有する固体43.5gが得られる。
実施例4(NaOHを使用)
主要成分として、66.9重量%のシス異性体および22.6重量%のトランス異性体を含む化合物II(A=Me)の粗シス/トランス混合物100gを、6%強度の水酸化ナトリウム水溶液452gとともに加熱して80℃とする。約60℃より先から、透明溶液が生成する。次に溶液を冷却すると、約50℃で自発的結晶化が生じる。結晶懸濁液の冷却を続けて約20℃とする。得られた結晶固体を吸引濾過し、各場合で水75mLによって2回洗浄し、乾燥させる。これによって、異性体比シス/トランス97.5:2.5で合計87.3重量%のIIに相当する化合物IIおよびIV(M=Na)の含有量を有する固体80.4gが得られる。
実施例5(NaOHを使用)
主要成分として、66.9重量%のシス異性体および22.6重量%のトランス異性体を含む化合物II(A=Me)の粗シス/トランス混合物100gを、7%強度の水酸化ナトリウム水溶液484gとともに加熱して80℃とする。約70℃より先から、透明溶液が生成する。次に溶液を冷却すると、約50℃で自発的結晶化が生じる。結晶懸濁液の冷却を続けて約20℃とする。得られた結晶固体を吸引濾過し、各場合で水150mLによって2回洗浄し、乾燥させる。これによって、異性体比シス/トランス96.9:3.1で合計90.6重量%のIIに相当する化合物IIおよびIV(M=Na)の含有量を有する固体76.4gが得られる。
実施例6(KOHを使用)
水48mL中の化合物(II、A=Me;純度99.9%;異性体比シス/トランス=75:25)19.84g(0.1mol)およびKOH(純度85%)5.016g(0.076mol)からなる懸濁液を80℃で30分間撹拌する。混合物を放冷して室温とし、さらに30分間撹拌し、固体を吸引濾過し、水10mLで洗浄し、乾燥させる。これによって、異性体比シス/トランス98.3:1.7および含水量10.28重量%を有する化合物(II)7.86gが得られる。
イオンクロマトグラフィーは、カリウム含有量8.7重量%(理論量:16.55%)を示した。すなわち生成物は、主として(シス−II)および(シス−IV)の混合物である。
生成物のIRスペクトラムを図3に示してある。
下記の吸収帯は、カリウム塩(シス−IV、M=K、n=1)に特徴的である。
1679cm−1、1576cm−1、1393cm−1、1267cm−1
実施例7(RbOHを使用)
水40mL中の化合物(II、A=Me;純度99.9%;異性体比シス/トランス=75:25)19.84g(0.1mol)およびRbOH(強度50%水溶液)15.73g(0.076mol)からなる懸濁液を80℃で30分間撹拌する。混合物を放冷して室温とし、さらに30分間撹拌し、固体を吸引濾過し、水10mLで洗浄し、乾燥させる。これによって、異性体比シス/トランス99.3:0.7および含水量0.44重量%を有する固体3.63gが得られる。
元素分析で、ルビジウム含有量が0.17重量%(理論量:30.23%)であることが明らかになった。すなわち、その生成物は実質的に純品である(シス−II)。
実施例8(CsOHを使用)
水36mL中の化合物(II、A=Me;純度99.9%;異性体比シス/トランス=75:25)19.84g(0.1mol)およびCsOH(強度50%水溶液)23.02g(0.076mol)からなる懸濁液を80℃で30分間撹拌する。混合物を放冷して室温とし、さらに30分間撹拌し、固体を吸引濾過し、水10mLで洗浄し、乾燥させる。これによって、異性体比シス/トランス99.2:0.8および含水量0.11重量%を有する固体3.78gが得られる。
元素分析で、セシウム含有量が0.18重量%(理論量:40.26%)であることが明らかになった。すなわち、その生成物は実質的に純品である(シス−II)。
実施例9(Ca(OH) を使用)
水48mL中の化合物(II、A=Me;純度99.9%;異性体比シス/トランス=75:25)19.84g(0.1mol)およびCa(OH)(純度98%)2.873g(0.038mol)からなる懸濁液を80℃で30分間撹拌する。追加の水15mLを加え、混合物を放冷して室温とし、さらに30分間撹拌し、固体を吸引濾過し、水10mLで洗浄し、乾燥させる。これによって、異性体比シス/トランス88:12および含水量3.08重量%を有する固体16.98gが得られる。
元素分析で、カルシウム含有量が5.7重量%(理論量:9.2%)であることが明らかになった。すなわち、その生成物は主として(シス−II)および(シス−IV)の混合物である。
生成物のIRスペクトラムを図4に示してある。
下記の吸収帯が、当該カルシウム塩(シス−IV、M=Ca、n=2)に特徴的である。
1682cm−1、1583cm−1、1399cm−1、1294cm−1、797cm−1
実施例10(Ba(OH) を使用)
水42mL中の化合物(II、A=Me;純度99.9%;異性体比シス/トランス=75:25)19.84g(0.1mol)およびBa(OH)・8水和物(純度97%)12.358g(0.038mol)からなる懸濁液を80℃で30分間撹拌する。追加の水15mLを加え、混合物を放冷して室温とし、さらに30分間撹拌し、固体を吸引濾過し、水10mLで洗浄し、乾燥させる。これによって、異性体比シス/トランス94.2:5.8および含水量10.86重量%を有する固体16.98gが得られる。
元素分析で、バリウム含有量が14重量%(理論量:25.83%)であることが明らかになった。すなわち、その生成物は主として(シス−II)および(シス−IV)の混合物である。
生成物のIRスペクトラムを図5に示してある。
下記の吸収帯が、当該バリウム塩(シス−IV、M=Ba、n=2)に特徴的である。
1682cm−1、1573cm−1、1389cm−1、1293cm−1、799cm−1

Claims (9)

  1. 下記式(シス−II)のシス−ヒダントイン類:
    Figure 0005974021
    (式中、AはC−C−アルキルを表す。)の単離方法において、
    下記式(II)の異性体混合物:
    Figure 0005974021
    (式中、Aは上記で言及した意味を有する。)を、アルカリ金属水酸化物もしくはアルカリ土類金属水酸化物の水溶液とともに撹拌し、次に前記シス異性体を単離することを特徴とする方法。
  2. AがC−C−アルキルを表す請求項1に記載の方法。
  3. Aがメチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチルもしくはイソブチルを表す請求項1に記載の方法。
  4. Aがメチルを表す請求項1に記載の方法。
  5. 水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化セシウム、水酸化マグネシウム、水酸化ルビジウム、水酸化カルシウムもしくは水酸化バリウムを用いる請求項1に記載の方法。
  6. 下記式(シス−IV)の化合物。
    Figure 0005974021
    [式中、
    AはC−C−アルキルを表し、
    Mはアルカリ金属カチオンを表すか、アルカリ土類金属カチオンを表し、
    nは、
    Mがアルカリ金属カチオンの場合は1を表し、
    または
    Mがアルカリ土類金属カチオンの場合は2を表す。]
  7. Aがメチルを表し、
    MがLi、NaもしくはKを表し、
    nが1を表す請求項6に記載の式(シス−IV)の化合物。
  8. MがNaを表し、
    nが1を表す請求項6に記載の式(シス−IV)の化合物。
  9. 請求項6に記載の式(シス−IV)の化合物の水和物。
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