JP4887699B2 - ４−（メチルチオ）ブタン−１，２−ジオールの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、４−（メチルチオ）ブタン−１，２−ジオールの製造方法に関する。

４−（メチルチオ）ブタン−１，２−ジオールは、医薬中間体（例えば、特許文献１参照。）やメチオニンアナローグ（例えば、非特許文献１参照。）として重要な化合物である。４−（メチルチオ）ブタン−１，２−ジオールの製造方法としては、３−ブテン−１，２−ジオールにメタンチオールを付加させる方法が知られており、例えば、有機過酸化物を触媒として用いる方法（例えば、非特許文献１参照。）やホウ素化合物の存在下に実施する方法（例えば、特許文献２参照。）が挙げられる。しかしながら、前者は反応に長時間を要し、後者は高価な試薬を用いる必要があるなど、いずれも工業的に満足できるものではなく、さらに効率のよい製造方法の開発が望まれていた。

特公平６−３７４５９号公報 欧州特許公開第１２６０５００号公報 J. of Agricultural and Food Chemistry, 23, 1137(1975)

このような状況の下、本発明者は、さらに効率のよい４−（メチルチオ）ブタン−１，２−ジオールの製造方法について鋭意検討したところ、安価で入手容易なアゾ化合物が、３−ブテン−１，２−ジオールへのメタンチオール付加反応の優れた触媒になることを見出し、本発明に至った。

すなわち本発明は、３−ブテン−１，２−ジオールとメタンチオールとを、アゾ化合物の存在下に反応させる４−（メチルチオ）ブタン−１，２−ジオールの製造方法を提供するものである。

本発明によれば、安価で入手容易なアゾ化合物の存在下に、３−ブテン−１，２−ジオールとメタンチオールを反応させることにより、温和な条件下、比較的短時間で４−（メチルチオ）ブタン−１，２−ジオールを得ることができるため、工業的に有利である。

以下、本発明を詳細に説明する。

原料である３−ブテン−１，２−ジオールは、市販のものを用いてもよいし、例えば、硫酸触媒の存在下に１，２−エポキシ−３−ブテンと水との付加開環反応させる方法（例えば、米国特許第５２５０７４３号公報参照。）、七酸化二レニウム触媒の存在下に２−ブテン−１，４−ジオールを異性化させる方法（例えば、特開平６−３２７５１号公報参照。）等の公知の方法に準じて製造することができる。

原料であるメタンチオールは、一般には、メタノールと硫化水素から合成されるが、市販のものを使用することができる。メタンチオールは、ガス状のものを用いてもよいし、液状のものを用いてもよい。液状のメタンチオールは、例えば、ガス状のメタンチオールを、その沸点（６℃）以下に冷却した容器内に導入して、凝縮させる方法等により調製することができる。

メタンチオールの使用量は、３−ブテン−１，２−ジオールに対して、通常１モル倍以上であり、その上限は特にないが、経済的な面を考慮すると、実用的には、３−ブテン−１，２−ジオールに対して、１０モル倍以下である。

本発明において、アゾ化合物とは、分子内にアゾ結合（−Ｎ＝Ｎ−）を有し、分解温度が２５０℃以下の化合物を意味し、例えば、２，２’−アゾビスイソブチロニトリル、２，２’−アゾビス（２，４−ジメチルバレロニトリル）、２，２’−アゾビス（２−メチルブチロニトリル）、１，１’−アゾビス（シクロヘキサン−１−カルボニトリル）、４，４’−アゾビス−４−シアノペンタノイックアシッド、２−フェニルアゾ−２，４−ジメチル−４−メトキシバレロニトリル、２−シアノ−２−プロピルアゾホルムアミド等のアゾニトリル類；アゾビスイソブタノールジアセテート、アゾビスイソ酪酸メチル、アゾビスイソ酪酸エチル等のアゾエステル類；２，２’−アゾビス（２−アミジノプロパン）二塩酸塩等のアゾアミジン類；２，２’−アゾビス［２−（２−イミダゾリン−２−イル）プロパン］等のアゾイミダゾリン類；１，１’−アゾビスホルムアミド、１，１’−アゾビス（Ｎ−メチルホルムアミド）、１，１’−アゾビス（Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド）等のアゾアミド類；アゾ−ｔｅｒｔ−ブタン等のアゾアルキル類；などが挙げられ、入手性の点から好ましくはアゾニトリル類、アゾエステル類、アゾアミジン類およびアゾイミダゾリン類が用いられる。かかるアゾ化合物は、通常市販されているものが用いられる。

アゾ化合物の使用量は、３−ブテン−１，２−ジオールに対して、通常０．００１モル倍以上であり、その上限は特にないが、経済的な面を考慮すると、実用的には、３−ブテン−１，２−ジオールに対して、０．２モル倍以下である。

３−ブテン−１，２−ジオールとメタンチオールとの反応は、通常、無溶媒で実施されるが、溶媒を用いてもよい。溶媒としては、付加反応を阻害しないものであれば特に制限無く用いることができ、例えば、水；ヘキサン、ヘプタン、トルエン等の炭化水素溶媒；クロロベンゼン、クロロホルム等のハロゲン化炭化水素溶媒；ジエチルエーテル、メチルｔｅｒｔ−ブチルエーテル、テトラヒドロフラン等のエーテル溶媒；酢酸エチル等のエステル溶媒；ｔｅｒｔ−ブタノール等の第三級アルコール溶媒；アセトニトリル、プロピオニトリル等のニトリル溶媒；などの単独または混合溶媒が挙げられる。かかる溶媒の使用量は特に制限されないが、容積効率等を考慮すると、実用的には、３−ブテン−１，２−ジオールに対して１００重量倍以下である。

反応温度は、用いるアゾ化合物の種類や量により異なるが、あまり低過ぎると付加反応が進行しにくく、また反応温度があまり高過ぎると原料３−ブテン−１，２−ジオールや生成物の重合等副反応が進行する恐れがあるため、通常の反応温度は−１０〜１００℃、好ましくは０〜５０℃の範囲である。

反応は、減圧、常圧、加圧いずれでも実施可能であるが、メタンチオールの沸点が６℃であり常温では気体であるため、通常は、常圧または加圧の条件下で実施する。

３−ブテン−１，２−ジオールとメタンチオールとの反応は、アゾ化合物の存在下に、３−ブテン−１，２−ジオールとメタンチオールとを接触、混合することにより実施され、その混合方法は特に限定されない。常圧条件で実施する場合は、通常、アゾ化合物と３−ブテン−１，２−ジオールとの混合物を所定温度に調整し、これにガス状のメタンチオールを吹き込む方法により、反応が実施される。加圧条件で実施する場合は、例えば、アゾ化合物と３−ブテン−１，２−ジオールとをオートクレーブ等の密閉可能な容器に加えて、該容器を密閉した後、所定温度でガス状のメタンチオールを圧入する方法、アゾ化合物と３−ブテン−１，２−ジオールと液状のメタンチオールとを前記密閉容器に加えて、該容器を密閉した後、所定温度に調整する方法等により反応が実施される。３−ブテン−１，２−ジオールとメタンチオールとアゾ化合物を混合した後、所定温度に調整して反応させる場合や３−ブテン−１，２−ジオールとメタンチオールとを混合しておき、これにアゾ化合物を加えて反応させる場合には、円滑に反応を開始させるため、３−ブテン−１，２−ジオールとメタンチオールとを含む混合物中のメタンチオールを、３−ブテン−１，２−ジオールに対して、４モル倍以下としておくことが好ましい。

反応の進行は、例えばガスクロマトグラフィ、高速液体クロマトグラフィ、薄層クロマトグラフィ、核磁気共鳴スペクトル分析、赤外吸収スペクトル分析等の通常の分析手段により確認することができる。

反応終了後、親油性のアゾ化合物を用いた場合には、例えば、反応混合物から残存するメタンチオールを除去した後、必要に応じて、水や非極性溶媒を加え、抽出処理し、得られる４−（メチルチオ）ブタン−１，２−ジオールを含む水層を濃縮処理することにより、４−（メチルチオ）ブタン−１，２−ジオールを取り出すことができる。また、親水性のアゾ化合物を用いた場合には、例えば反応混合物から残存するメタンチオールを除去した後、必要に応じて、水や水に不溶の有機溶媒を加え、抽出処理し、得られる４−（メチルチオ）ブタン−１，２−ジオールを含む有機層を濃縮処理することにより、４−（メチルチオ）ブタン−１，２−ジオールを取り出すことができる。反応混合物から残存するメタンチオールを除去する方法としては、例えば、反応混合物を濃縮処理する方法、反応混合物に、窒素ガス等の不活性ガスを吹き込む方法等が挙げられる。非極性溶媒としては、例えばヘキサン、ヘプタン、トルエン、キシレン等の炭化水素溶媒等が挙げられ、その使用量は特に制限されない。水に不溶の有機溶媒としては、例えば前記炭化水素溶媒のほか、例えば酢酸エチル等のエステル溶媒、例えばメチルｔｅｒｔ−ブチルエーテル等のエーテル溶媒等が挙げられ、その使用量は特に制限されない。

以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれら実施例により限定されるものではない。

参考例１
磁気回転子を付した１００ｍＬフラスコに、３−ブテン−１，２−ジオール８８０ｍｇとアゾビスイソブチロニトリル１０ｍｇを加え、内温２５℃で攪拌下に、ガス状のメタンチオールを約１０〜２０ｍＬ／分の速度で１時間かけて吹き込んだ。同温度で、さらに１時間攪拌後に、窒素ガスを吹き込むことにより、残存するメタンチオールを除去し、１２４５ｍｇの無色オイルを得た。このオイルをガスクロマトグラフィ面積百分率法により分析したところ、４−（メチルチオ）ブタン−１，２−ジオールの収率は７３％であった。
原料の３−ブテン−１，２−ジオールが２７％残存していた。

参考例２
磁気回転子を付した１００ｍＬオートクレーブに、３−ブテン−１，２−ジオール１３００ｍｇとアゾビスイソブチロニトリル２０ｍｇを加え、内温０℃に冷却した後、メタンチオールを１４００ｍｇ加えた。オートクレーブを密閉したのち、３０℃に保温して２時間攪拌した。オートクレーブの内圧（ゲージ圧）は当初２ｋｇ／ｃｍ^２（０．２ＭＰａ相当）であり、反応終了時には１ｋｇ／ｃｍ^２（０．１ＭＰａ相当）であった。反応後、常圧に戻し、溶液中に窒素ガスを吹き込むことにより、残存するメタンチオールを除去し、１７９０ｍｇの無色オイルを得た。このオイルをガスクロマトグラフィ面積百分率法により分析したところ、４−（メチルチオ）ブタン−１，２−ジオールの収率は６７％であった。原料の３−ブテン−１，２−ジオールが３３％残存していた。

参考例３
磁気回転子を付した１００ｍＬオートクレーブに、３−ブテン−１，２−ジオール１３００ｍｇとアゾビスイソブチロニトリル２０ｍｇを加え、内温０℃に冷却した後、メタンチオールを１４００ｍｇ加えた。オートクレーブを密閉したのち、４０℃に保温して４時間攪拌した。オートクレーブの内圧（ゲージ圧）は、当初２．５ｋｇ／ｃｍ^２（０．２５ＭＰａ相当）であり、反応終了時には０．５ｋｇ／ｃｍ^２（０．０５ＭＰａ相当）であった。反応後、常圧に戻し、溶液中に窒素ガスを吹き込むことにより、残存するメタンチオールを除去し、１９９０ｍｇの無色オイルを得た。このオイルをガスクロマトグラフィ面積百分率法により分析したところ、４−（メチルチオ）ブタン−１，２−ジオールの収率は９４％であった。原料の３−ブテン−１，２−ジオールが５％残存していた。

実施例４
磁気回転子を付した５０ｍＬオートクレーブに、３−ブテン−１，２−ジオール２０００ｍｇと２，２’−アゾビス［２−（２−イミダゾリン−２−イル）プロパン］２０ｍｇを加え、内温０℃に冷却した後、メタンチオールを１５００ｍｇ加えた。オートクレーブを密閉したのち、４０℃に保温して４時間攪拌した。オートクレーブの圧力（ゲージ圧）は当初２．５ｋｇ／ｃｍ^２（０．２５ＭＰａ相当）であり、反応終了時には０．５ｋｇ／ｃｍ^２（０．０５ＭＰａ相当）であった。反応後、常圧に戻し、溶液中に窒素ガスを吹き込むことにより、残存するメタンチオールを除去し、酢酸エチル１０ｇで希釈した。得られた溶液をガスクロマトグラフィ内部標準法により分析したところ、４−（メチルチオ）ブタン−１，２−ジオールの収率は９４％であった。原料の３−ブテン−１，２−ジオールが５％残存していた。

実施例５
実施例４において、２，２’−アゾビス［２−（２−イミダゾリン−２−イル）プロパン］に代えて、アゾビスイソ酪酸メチルを用いる以外は実施例４と同様に実施し、４−（メチルチオ）ブタン−１，２−ジオールを含む溶液を得た。得られた溶液をガスクロマトグラフィ内部標準法により分析したところ、４−（メチルチオ）ブタン−１，２−ジオールの収率は９８％であった。

Claims (3)

1. ３−ブテン−１，２−ジオールとメタンチオールとを、アゾ化合物の存在下に反応させる４−（メチルチオ）ブタン−１，２−ジオールの製造方法であり、
   アゾ化合物がアゾエステルまたはアゾイミダゾリンであることを特徴とする４−（メチルチオ）ブタン−１，２−ジオールの製造方法。
2. アゾエステルまたはアゾイミダゾリンが、アゾビスイソブタノールジアセテート、アゾビスイソ酪酸メチル、アゾビスイソ酪酸エチルまたは２，２’−アゾビス［２−（２−イミダゾリン−２−イル）プロパン］であることを特徴とする請求項１記載の４−（メチルチオ）ブタン−１，２−ジオールの製造方法。
3. 反応温度が、−１０〜１００℃の範囲であることを特徴とする請求項１または２記載の４−（メチルチオ）ブタン−１，２−ジオールの製造方法。