【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]
本発明は、還元剤として有用な新規水素化有機
ゲルマニウム化合物と、それらの製造方法に関す
るものである。水素化有機ゲルマニウム化合物は
有機ハロゲン化物やカルボニル化合物等の特異的
な還元剤であり、従来からある還元剤水素化有機
スズや水素化ケイ素化合物のもつ欠点を補うもの
である。水素化有機ゲルマニウム化合物は、一般
に対応するスズ化合物と比べ、第一に毒性が低
く、第二に塩基に対して安定であり、熱に対して
も安定で長期保存が可能という長所がある。また
水素化ケイ素化合物のうちトリクロロシランは取
り扱いが煩雑であり、アルキル置換基を有するケ
イ素化合物は、対応するゲルマニウム化合物より
還元力が弱く、触媒を必要とし、塩基に対して不
安定であるという欠点がある。水素化有機ゲルマ
ニウム化合物は、カルボキシル基、エステル基
や、複素環を含む誘導体が容易に合成できるので
化合物の水溶性を増加させたり、酸性基や塩基性
部位を持たせることにより、反応系外に容易に除
外することができることも水素化有機スズ化合物
に比較して大きな利点である。
本発明の新規水素化有機ゲルマニウム化合物
は、二酸化ゲルマニウムをハロゲン化水素酸中次
亜燐酸で処理して得たハロゲルマニウム−燐酸コ
ンプレツクスと一般式
〔式中Ａ、Ｂは水素、ピロリドンまたはピリジ
ン、Ｚは水素、カルボン酸基またはカルボン酸エ
ステル基である〕
で表わされるオレフイン化合物を反応させて得
た、一般式
〔式中ABZは一般式〔〕と同一である〕
で表わされるトリクロロゲルミルエチル誘導体を
脱ハロゲン化して製造される 一般式
〔式中Ａ、Ｂ、Ｚは一般式〔〕と同一である〕
で表わされる化合物である。
即ち、二酸化ゲルマニウムを濃塩酸と約50％次
亜リン酸水溶液または次亜リン酸の塩で処理する
と、トリクロロゲルマンの水溶液が得られ、この
溶液に水溶性の不飽和化合物を加えると、トリク
ロロゲルマンの付加体が得られる。例えば上述の
ようにして得たトリクロロゲルマン水溶液にアク
リル酸またはアクリル酸エステルを加えれば３−
トリクロロゲルミルプロピオン酸またはそのエス
テルをまたＮ−ビニル−２−ピロリドンを加えれ
ばＮ−（１−トリクロロゲルミルエチル）−２−ピ
ロリドンが得られる。
また、上述のようにして得られたトリクロロゲ
ルマンの水溶液を大量の水にて希釈すれば、白色
固体が得られ、このものを塩化メチレン等の有機
溶媒に懸濁し、塩化水素を導入するとトリクロロ
ゲルマンの有機溶媒の溶液が得られる。このもの
に４−ビニルピリジンを加えると４−（２−トリ
クロロゲルミルエチル）ピリジン、２−ビニルピ
リジンを加えると２−（２−トリクロロゲルミル
エチル）ピリジンが得られる。
上述のようにして得られるトリクロロゲルミル
化合物、すなわち３−トリクロロゲルミルプロピ
オン酸とそのエステル、Ｎ−（１−トリクロロゲ
ルミルエチル）−２−ピロリドン、４−（２−トリ
クロロゲルミルエチル）ピリジンおよび２−（２
−トリクロロゲルミルエチル）ピリジンはエタノ
ール、トリエチルアミン、イソプロピルアミン、
Ｎ・Ｎ−ジメチルホルムアミド等の溶媒中で水素
化ホウ素ナトリウムにて処理すると、それぞれ３
−ゲルミルプロピオン酸およびそのエステル、Ｎ
−（１−ゲルミルエチル）−２−ピロリドン、４−
（２−ゲルミルエチル）ピリジン、および２−（２
−ゲルミルエチル）ピリジンに還元される。
なお、８−ゲルミルエチルプロピオン酸および
そのエステルは下図のような経路によつても合成
される。
このようにして得られた新規水素化有機ゲルマ
ニウム化合物の物性を表１に示す。また本発明に
よる新規水素化ゲルマニウム化合物を還元試薬と
して使用した成績は表２のように有機ハロゲン化
合物を好収率で還元する。
The present invention relates to novel hydrogenated organogermanium compounds useful as reducing agents and methods for producing them. Organogermanium hydride compounds are specific reducing agents for organic halides, carbonyl compounds, etc., and compensate for the drawbacks of conventional reducing agents organotin hydride and silicon hydride compounds. Hydrogenated organogermanium compounds generally have the following advantages over corresponding tin compounds: firstly, they are less toxic; secondly, they are stable to bases, stable to heat, and can be stored for long periods of time. Among silicon hydride compounds, trichlorosilane is difficult to handle, and silicon compounds with alkyl substituents have weaker reducing power than the corresponding germanium compounds, require catalysts, and are unstable to bases. There is. Hydrogenated organogermanium compounds can be easily synthesized into derivatives containing carboxyl groups, ester groups, and heterocycles, so by increasing the water solubility of the compound or adding acidic groups or basic moieties, it is possible to release it from the reaction system. The fact that they can be easily excluded is also a major advantage over organotin hydride compounds. The novel hydrogenated organic germanium compound of the present invention consists of a halogermanium-phosphoric acid complex obtained by treating germanium dioxide with hypophosphorous acid in hydrohalic acid and a general formula: [In the formula, A and B are hydrogen, pyrrolidone or pyridine, and Z is hydrogen, a carboxylic acid group or a carboxylic acid ester group] obtained by reacting an olefin compound represented by the general formula [In the formula, ABZ is the same as the general formula []] Produced by dehalogenating the trichlorogermylethyl derivative represented by the general formula [In the formula, A, B, and Z are the same as the general formula []]. That is, when germanium dioxide is treated with concentrated hydrochloric acid and an approximately 50% aqueous solution of hypophosphorous acid or a salt of hypophosphorous acid, an aqueous solution of trichlorogermane is obtained, and when a water-soluble unsaturated compound is added to this solution, trichlorogermane is obtained. The adduct is obtained. For example, if acrylic acid or acrylic ester is added to the trichlorogermane aqueous solution obtained as described above, 3-
By adding trichlorogermylpropionic acid or its ester and N-vinyl-2-pyrrolidone, N-(1-trichlorogermylethyl)-2-pyrrolidone is obtained. In addition, if the aqueous solution of trichlorogermane obtained as described above is diluted with a large amount of water, a white solid will be obtained, and when this solid is suspended in an organic solvent such as methylene chloride and hydrogen chloride is introduced, trichlorogermane will be obtained. A solution of organic solvent is obtained. When 4-vinylpyridine is added to this, 4-(2-trichlorogermylethyl)pyridine is obtained, and when 2-vinylpyridine is added, 2-(2-trichlorogermylethyl)pyridine is obtained. Trichlorogermyl compounds obtained as described above, namely 3-trichlorogermylpropionic acid and its ester, N-(1-trichlorogermylethyl)-2-pyrrolidone, 4-(2-trichlorogermylethyl)pyridine and 2-(2
- trichlorogermylethyl) pyridine is ethanol, triethylamine, isopropylamine,
When treated with sodium borohydride in a solvent such as N/N-dimethylformamide, each
-germylpropionic acid and its esters, N
-(1-germylethyl)-2-pyrrolidone, 4-
(2-germylethyl)pyridine, and 2-(2
-germylethyl)pyridine. In addition, 8-germylethylpropionic acid and its ester can also be synthesized by the route shown below. Table 1 shows the physical properties of the novel hydrogenated organogermanium compound thus obtained. Further, as shown in Table 2, the new germanium hydride compound according to the present invention was used as a reducing reagent and organic halogen compounds were reduced in good yield.
【表】【table】
【表】【table】
【表】
次に有機ハロゲン化物の還元の一般的方法を参
考例に示す。
参考例 １
臭化ベンジルの還元
窒素雰囲気下臭化ベンジル（0.05モル）と３−
ゲルミルプロピオン酸（10ｇ）を80℃で90分間反
応させ、冷後エーテルを加え飽和炭酸水素ナトリ
ウム水溶液で洗い蒸留するとトルエンが得られ
る。収率90％。
参考例 ２
臭化フエネチルの還元
窒素雰囲気下臭化フエネチル（0.05モル）とＮ
−（１−ゲルミルエチル）−２−ピロリドン（12
ｇ）を80℃で５時間反応させ、冷後エーテルを加
え、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液と水で洗い蒸
留するとエチルベンゼンが得られる。収率85％。
次に実施例を挙げて説明する。
実施例 １
３−トリクロロゲルミルプロピオン酸の製法
濃塩酸600mlに二酸化ゲルマニウム104.6ｇを懸
濁し、約50％の次亜リン酸160mlを加え、３時間
90℃に保つ。冷後、アクリル酸72ｇを加えると発
熱し、白色結晶が析出する。この結晶を取し、
エーテルに溶解し、無水硫酸マグネシウムで乾燥
する。エーテルを留去するとほとんど純粋な３−
トリクロロゲルミルプロピオン酸が得らる。収量
227ｇ。
３−ゲルミルプロピオン酸の製法
３−トリクロロゲルミルプロピオン酸25.2ｇを
トリエチルアミン150mlに加え、激しく撹拌す
る。粉末状の水素化ホウ素ナトリウム12ｇを加
え、20時間撹拌する。溶媒を減圧下留去し、残渣
を少しづつ氷にあける。濃塩酸で強酸性とし、、
エーテルで抽出し、蒸留すると３−ゲルミルプロ
ピオン酸が得られる。沸点、95℃／15mmHg、収
率80％、ｎ２０ Ｄ1.4628、NMR（CDCl3）：δ1.12〜
1.44（2H、ｍ）、δ2.54（2H、ｔ）、δ3.58
（3H、ｔ）、δ8.92（1H、Ｓ）。
実施例 ２
３−トリクロロゲルミルプロピオン酸エチルの
製法
二酸化ゲルマニウム10.4ｇ、濃塩酸60ml、約50
％次亜リン酸16mlを加え、撹拌しながら３時間90
℃に保つ。冷後アクリル酸エチル10ｇを加え、エ
ーテルで抽出し、蒸留すると３−トリクロロゲル
ミルプロピオン酸エチルが得られる。沸点、80
℃／４mmHg、収率60％。
３−ゲルミルプロピオン酸エチルの製法
３−トリクロロゲルミルプロピオン酸エチル20
ｇをエタノール100mlに溶解し、氷冷下水素化ホ
ウ素ナトリウム10ｇを少しづつ加え、３時間撹拌
を続ける。水を加えエーテルで抽出し、蒸留する
と３−ゲルミルプロピオン酸エチルが得られる。
沸点、57℃／22mmHg。収率65％、ｎ２０ Ｄ1.4359、
NMR（CDCl3）：δ8.126（3H、ｔ）、δ1.17〜
1.44（2H、ｍ）、δ2.50（2H、ｔ）、δ3.56
（3H、ｔ）、δ4.16（2H、ｑ）。
実施例 ３
３−ゲルミルプロピオン酸の製法
３−ゲルミルプロピオン酸エチル50ｇに水酸化
ナトリウム溶液（20ｇ→300ml）を加え、1.5時間
室温で撹拌後、濃塩酸で強酸性とし、エーテルで
抽出し、蒸留すると、３−ゲルミルプロピオン酸
が得られる。収率90％。
Ｎ−（１−トリクロロゲルミルエチル）−２−ピ
ロリドンの製法
二酸化ゲルマニウム10.4ｇ、約50％次亜リン酸
16ml、濃塩酸60mlを混合し、これを撹拌しながら
３時間90℃に保つ。冷後、Ｎ−ビニル−２−ピロ
リドン11.1ｇを加えるとＮ−（１−トリクロロゲ
ルミルエチル）−２−ピロリドンが析出してく
る。融点118℃、収率98％、NMR（CDCl3）：δ
1.64（3H、ｄ）、δ2.10〜2.50（2H、ｍ）、δ2.73
（2H、ｔ）、δ3.34〜4.02（3H、ｍ）。
Ｎ−（１−ゲルミルエチル）−２−ピロリドンの
製法
Ｎ−（１−トリクロロゲルミルエチル）−２−ピ
ロリドン5.8ｇをエタノール40mlに懸濁し、水素
化ホウ素ナトリウム3.2ｇを氷冷下加え、さらに
１時間撹拌する。水を加え、塩化ナトリウムを飽
和させ、エーテルで抽出し、蒸留すると、Ｎ−
（１−ゲルミルエチル）−２−ピロリドンが得られ
る。沸点、82℃／５mmHg収率50％、Ｎ２０ Ｄ1.5029、
NMR（CDCl3）：δ1.38（3H、ｄ）、δ1.80〜2.22
（2H、ｍ）、δ2.38（2H、ｔ）、δ3.42（2H、
ｔ）、δ3.79（3H、ｄ）、δ3.94〜4.26（1H、
ｍ）。
実施例 ４
２−（２−ゲルミルエチル）ピリジンの製法
二酸化ゲルマニウム10.4ｇ、約50％次亜リン酸
16ml、濃塩酸60mlを混合し、これを撹拌しながら
３時間90℃に保つ。冷後、水400mlに注ぎ、析出
した固体を取し、アセトン、次いでエーテルで
洗う。約13ｇの固体が得られる。
この固体13ｇを塩化メチレン75mlに懸濁し、乾
燥塩化水素を導入すると固体が消失した二層に分
れる。上層をとり、１時間還流する。冷後、２−
ビニルピリジン10.5ｇを加える。溶媒を留去しエ
タノール150mlを加え、水素化ホウ素ナトリウム
15ｇを少しずつ加える。１時間後、水を加え塩基
性の状態でエーテル抽出し蒸留すると２−（２−
ゲルミルエチル）ピリジンが得られる。沸点、65
℃／６mmHg。収率20％。ｎ２０ Ｄ1.5386、NMR
（CDCl3）：δ1.32〜1.64（2H、ｍ）、δ2.97
（2H、ｔ）、δ3.52（3H、ｔ）、δ7.01〜7.20
（2H、ｍ）、δ7.49〜7.68（1H、ｍ）、δ8.53
（1H、dd）。
実施例 ５
４−（２−ゲルミルエチル）ピリジンの製法
実施例８と同様の方法で４−ビニルピリジンか
ら作られる。沸点、60℃／５mmHg。収率20％。
ｎ２０ Ｄ1.5360、NMR（CDCl3）：δ1.12〜1.50
（2H、ｍ）、δ2.76（2H、ｔ）、δ3.50（3H、
ｔ）、δ7.09（2H、dd）、δ8.47（2H、dd）。[Table] Next, a general method for reducing organic halides is shown as a reference example. Reference example 1 Reduction of benzyl bromide Benzyl bromide (0.05 mol) and 3-
Germylpropionic acid (10 g) is reacted at 80°C for 90 minutes, and after cooling, ether is added, washed with a saturated aqueous sodium bicarbonate solution, and distilled to obtain toluene. Yield 90%. Reference example 2 Reduction of phenethyl bromide Phenethyl bromide (0.05 mol) and N under nitrogen atmosphere
-(1-germylethyl)-2-pyrrolidone (12
g) is reacted at 80°C for 5 hours, and after cooling, ether is added, washed with saturated aqueous sodium bicarbonate solution and water, and distilled to obtain ethylbenzene. Yield 85%. Next, an example will be given and explained. Example 1 Method for producing 3-trichlorogermylpropionic acid 104.6 g of germanium dioxide was suspended in 600 ml of concentrated hydrochloric acid, 160 ml of approximately 50% hypophosphorous acid was added, and the mixture was incubated for 3 hours.
Keep at 90℃. After cooling, 72 g of acrylic acid is added to generate heat and white crystals precipitate. Take this crystal,
Dissolve in ether and dry over anhydrous magnesium sulfate. When the ether is distilled off, almost pure 3-
Trichlorogermylpropionic acid is obtained. yield
227g. Method for producing 3-germylpropionic acid Add 25.2 g of 3-trichlorogermylpropionic acid to 150 ml of triethylamine and stir vigorously. Add 12 g of powdered sodium borohydride and stir for 20 hours. The solvent was distilled off under reduced pressure, and the residue was poured into ice portions little by little. Make it strongly acidic with concentrated hydrochloric acid,
Extraction with ether and distillation yields 3-germylpropionic acid. Boiling point, 95°C/15mmHg, yield 80%, n20D 1.4628, NMR ( CDCl3 ): δ1.12 ~
1.44 (2H, m), δ2.54 (2H, t), δ3.58
(3H, t), δ8.92 (1H, S). Example 2 Production of ethyl 3-trichlorogermylpropionate 10.4 g of germanium dioxide, 60 ml of concentrated hydrochloric acid, approx.
Add 16ml of % hypophosphorous acid and incubate for 3 hours with stirring.90
Keep at ℃. After cooling, 10 g of ethyl acrylate is added, extracted with ether, and distilled to obtain ethyl 3-trichlorogermylpropionate. boiling point, 80
°C/4 mmHg, yield 60%. Process for producing ethyl 3-germylpropionate Ethyl 3-trichlorogermylpropionate 20
Dissolve g in 100 ml of ethanol, add 10 g of sodium borohydride little by little under ice-cooling, and continue stirring for 3 hours. Add water, extract with ether, and distill to obtain ethyl 3-germylpropionate.
Boiling point, 57℃/22mmHg. Yield 65%, n20D 1.4359 ,
NMR (CDCl 3 ): δ8.126 (3H, t), δ1.17~
1.44 (2H, m), δ2.50 (2H, t), δ3.56
(3H, t), δ4.16 (2H, q). Example 3 Method for producing 3-germylpropionic acid Sodium hydroxide solution (20g→300ml) was added to 50g of ethyl 3-germylpropionate, stirred at room temperature for 1.5 hours, made strongly acidic with concentrated hydrochloric acid, and extracted with ether. , distillation yields 3-germylpropionic acid. Yield 90%. Production method of N-(1-trichlorogermylethyl)-2-pyrrolidone Germanium dioxide 10.4g, approximately 50% hypophosphorous acid
Mix 16 ml of concentrated hydrochloric acid and 60 ml of concentrated hydrochloric acid, and keep this at 90°C for 3 hours while stirring. After cooling, 11.1 g of N-vinyl-2-pyrrolidone is added, and N-(1-trichlorogermylethyl)-2-pyrrolidone precipitates out. Melting point 118℃, yield 98%, NMR (CDCl 3 ): δ
1.64 (3H, d), δ2.10-2.50 (2H, m), δ2.73
(2H, t), δ3.34-4.02 (3H, m). Method for producing N-(1-germylethyl)-2-pyrrolidone 5.8 g of N-(1-trichlorogermylethyl)-2-pyrrolidone was suspended in 40 ml of ethanol, 3.2 g of sodium borohydride was added under ice cooling, and 1 Stir for an hour. Add water, saturate the sodium chloride, extract with ether and distill, N-
(1-Germylethyl)-2-pyrrolidone is obtained. Boiling point, 82°C/5mmHg yield 50%, N20D 1.5029 ,
NMR ( CDCl3 ): δ1.38 (3H, d), δ1.80-2.22
(2H, m), δ2.38 (2H, t), δ3.42 (2H,
t), δ3.79 (3H, d), δ3.94-4.26 (1H,
m). Example 4 Method for producing 2-(2-germylethyl)pyridine Germanium dioxide 10.4g, approximately 50% hypophosphorous acid
Mix 16 ml of concentrated hydrochloric acid and 60 ml of concentrated hydrochloric acid, and keep this at 90°C for 3 hours while stirring. After cooling, pour into 400 ml of water, collect the precipitated solid, and wash with acetone and then ether. Approximately 13 g of solid is obtained. 13 g of this solid is suspended in 75 ml of methylene chloride, and when dry hydrogen chloride is introduced, it separates into two layers in which the solid has disappeared. Remove the upper layer and reflux for 1 hour. After cooling, 2-
Add 10.5g of vinylpyridine. Distill the solvent, add 150ml of ethanol, and add sodium borohydride.
Add 15g little by little. After 1 hour, water was added, extracted with ether in a basic state, and distilled to obtain 2-(2-
Germylethyl)pyridine is obtained. boiling point, 65
℃/6mmHg. Yield 20%. n20D 1.5386 , NMR
( CDCl3 ): δ1.32-1.64 (2H, m), δ2.97
(2H, t), δ3.52 (3H, t), δ7.01~7.20
(2H, m), δ7.49-7.68 (1H, m), δ8.53
(1H, dd). Example 5 Preparation of 4-(2-germylethyl)pyridine Made from 4-vinylpyridine in a similar manner to Example 8. Boiling point, 60℃/5mmHg. Yield 20%.
n20D 1.5360 , NMR ( CDCl3 ): δ1.12-1.50
(2H, m), δ2.76 (2H, t), δ3.50 (3H,
t), δ7.09 (2H, dd), δ8.47 (2H, dd).