JP2004262830A

JP2004262830A - Method for producing 5-alkylidene-2-oxazolidinones

Info

Publication number: JP2004262830A
Application number: JP2003054723A
Authority: JP
Inventors: Hiroto Kayaki; 啓人榧木; Takao Ikariya; 隆雄碇屋
Original assignee: Japan Science and Technology Agency
Current assignee: Japan Science and Technology Agency
Priority date: 2003-02-28
Filing date: 2003-02-28
Publication date: 2004-09-24
Anticipated expiration: 2023-02-28
Also published as: JP4307106B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a new method for producing a 2-oxazolidinone, by which various derivatives are synthesized in high efficiency with reduced load to the environment even in the case of using an internal alkyne without using a catalyst and an organic solvent. <P>SOLUTION: A propargylamine represented by formula (1) (R<SP>1</SP>, R<SP>2</SP>and R<SP>3</SP>are the same or different and are each a hydrogen atom or a hydrocarbon group which may contain a substituent group) is reacted with carbon dioxide in a supercritical state or under high pressure of ≥1.0 MPa to produce a 5-alkylidene-2-oxazolidinone represented by formula (2) (R<SP>1</SP>, R<SP>2</SP>and R<SP>3</SP>are as shown above). <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この出願の発明は、５−アルキリデン−２−オキサゾリジノン類の製造方法に関するものである。さらに詳しくは、この出願の発明は、キラル補助剤をはじめとする有機合成反応用の試薬や、医薬、農薬、化粧料等の合成原料、中間体等として有用５−アルキリデン−２−オキサゾリジノン類の製造を、炭素資源の利用効率が高い、副生物、廃棄物が少い環境負荷低減プロセスとして実現することのできる新しい製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、２−オキサゾリジノン類は、キラル補助剤をはじめとして合成化学的に汎用されている化合物群である。その合成法は毒性の高い反応剤の使用や高い温度条件を必要とすることが多い。特に、オキサゾリジノンのカルボニル基は、一酸化炭素やホスゲンに由来する場合がほとんどである。このため、無毒で入手容易な二酸化炭素を炭素資源として効率良く活用することができれば、２−オキサゾリジノン類の環境調和型合成法として重要となる。
【０００３】
しかしながら、二酸化炭素を用いての２−オキサゾリジノン類の合成反応については、二酸化炭素とアミンとの反応によるカルバミン酸類の生成を経由して環化させることが可能ではないかと想定されるが、これまでのところ実際的なものとしては実現されていない。
【０００４】
このような状況において、この出願の発明者らは、アルキン類とカルバミン酸との付加反応について検討してきた。だが、この付加反応については、従来では、ＲｕやＰｄのような金属触媒や塩基触媒の存在下での反応が知られている（文献１〜３）だけであって、これらの触媒や有機溶媒を使用することなしに、アルキン類とカルバミン酸類との付加反応によって、効率的で、しかも環境負荷を少なくして、２−オキサゾリジノン類を合成することは実現されていない。また、従来では、内部アルキン類に対してカルバミン酸類の付加反応はほとんど適用できず、このため、各種の修飾誘導体の合成を可能とすることもできないでいた。
【０００５】
【文献】
１：Ｔ．Ｍｉｔｓｕｄｏ，ｅｔａｌ．，ＴｅｔｒａｈｅｄｒｏｎＬｅｔｔ．，２８，４４１７−４４１８（１９８７）．
２：Ｍ．Ｃｏｓｔａ，ｅｔａｌ．，Ｊ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，Ｃｈｅｍ．Ｃｏｍｍｕｍ．．，１６９９−１７００，（１９９６）．
３：Ｍ．Ｓｈｉ，Ｙ．Ｓｈｅｎ，Ｊ．Ｏｒｇ．Ｃｈｅｍ．，２００２，６７，１６−２１
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、この出願の発明は、アルキン類に対するカルバミン酸類の付加反応という反応機序に着目し、しかも二酸化炭素を反応剤とすることによって、触媒や有機溶媒を使用することなく、高効率で、しかも環境への負荷が少なく、内部アルキン類を用いる場合にも各種の誘導体の合成を可能ともする、２−オキサゾリジノン類の新しい製造方法を提供することを課題としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この出願の発明は、上記の課題を解決するものとして、第１には、次式
【０００８】
【化３】

【０００９】
（式中のＲ^１、Ｒ^２およびＲ^３は、各々、同一または別異に、水素原子または置換基を有していてもよい炭化水素基を示す）
で表わされるプロパギルアミン類を超臨界状態もしくは１．０ＭＰａ以上の高圧の二酸化炭素と反応させて次式
【００１０】
【化４】

【００１１】
（式中のＲ^１、Ｒ^２およびＲ^３は前記のものを示す）
で表わされる５−アルキリデン−２−オキサゾリジノン類を製造することを特徴とする５−アルキリデン−２−オキサゾリジノン類の製造方法を提供する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
この出願の発明は上記のとおりの特徴をもつものであるが、以下にその実施の形態について説明する。
【００１３】
この出願の発明の５−アルキリデン−２−オキサゾリジノン類の製造方法における出発物質の一つは、前記の式（１）で表わされるようにプロパギルアミン類である。この化合物では、前記の符号Ｒ^１、Ｒ^２、Ｒ^３のいずれもが、同一また別異に、水素原子または置換基を有してもよい炭化水素基を示している。この場合の炭化水素基は、鎖状または環状で、飽和もしくは不飽和の各種のものであってよく、アルキル基、アルケニル基等の脂肪族基、シクロアルキル基、シクロアルキルアルキル基等の脂環式基、フェニル基、トリル基等のアリール基、シリル基、あるいは異種原子を含む複素環基等の各種のものであってよい。
【００１４】
また、これらの炭化水素基は、この出願の発明に毀誉する限り、各種の置換基、たとえばアルコキシ基、エステル基、ニトロ基、シアノ基、ハロゲン原子等を有していてもよい。
【００１５】
反応基質としての前記式（１）で表わされるプロパギルアミン類については、この出願の発明によれば、アルキン部位が末端アセチレン（Ｒ^１＝Ｈ）に限らず、アリール基、アルケニル基（ＣＨ_２＝ＣＨ−、（Ｃ_６Ｈ_５ＣＨ＝ＣＨ−）、アルキニル基（ＨＣ≡Ｃ−）などの置換基を有する内部アルキンでも同様に反応が進行する。また、たとえば、Ｎ−メチルプロパルギルアミンのアセチレン末端に各種置換基を有するアレーン環（Ｃ_６Ｈ_５，４−（ＣＨ_３）Ｃ_６ＩＩ_４，４−（ＣＨ_３ＣＯ）Ｃ_６Ｈ_４，４−（ＣＮ）Ｃ_６Ｈ_４，４−（ＮＯ_２）Ｃ_６Ｈ_４，４−（ＣＦ_３）Ｃ_６Ｈ_４，３，５−（ＣＦ_３）_２Ｃ_６Ｈ_３）を導入したアミン化合物は、超臨界状態もしくは１．０ＭＰａ以上の高圧、たとえば亜臨界状態の二酸化炭素（１．０〜２０．０ＭＰａ、４０〜１５０℃）と反応し、２−オキサゾリジノン誘導体を与える。特に４−ＣＦ３基を持つ場合、反応は速やかに進行し、６時間後の収率は９９％に達することが確認されている。その他の置換基の場合も４１−８９％の収率で、カルバミン酸を経由してアルキンに対して選択的にａｎｔｉ付加した結果、Ｚ体の５−アルキリデン−２−オキサゾリジノンが単一生成物として合成される。
【００１６】
超臨界状態もしくは１．０ＭＰａ以上の高圧での二酸化炭素の反応は、耐圧容器中で行うことができ、触媒成分の添加が必要とされないばかりか、有機溶媒を使用する必要もない。
【００１７】
この出願の発明においては、アルキン類に対するカルバミン酸の付加反応が無触媒で進行し、また従来法では内部アルキンを反応に適用できないが、この出願の発明ではそれを可能にしている。反応は二酸化炭素のみで進行し、反応に伴う廃棄物や副生成物がない環境負荷低減プロセスとして大変に魅力がある。
【００１８】
さらに、この出願の発明は、ファインケミカルズをはじめとする各種合成中間体の２−オキサゾリジノン類の製造法として重要である。生成物の５位のオレフィンをさらに修飾、変換することができることは化学合成法として有用性が高い。
【００１９】
そこで以下に実施例を示しさらに詳しく説明する。もちろん以下の例によって発明が限定されることはない。
【００２０】
【実施例】
オートクレープ中に、Ｎ−メチルプロパギルアミン（２ｍｍｏｌ）を導入し、二酸化炭素を圧入（１０．０ＭＰａ）したのち、室温１００℃まで昇温しつつ攪拌する。所定の反応時間（１８時間）後、反応容器を冷却し、二酸化炭素を放出した。通常の分離操作により、３−メチル−５−メチリデン−２−オキサゾリジノンが収率８８％（１５０．１ｍｇ、１．３３ｍｍｏｌ）で得られた。
【００２１】
同様の条件下で、前記一般式の炭化水素基について、Ｒ^１＝Ｈであって、Ｒ^２およびＲ^３が各種のものである場合の反応を行った。その結果を表１に示した。
【００２２】
【表１】

【００２３】
次に、Ｒ^１＝Ｈ、Ｒ^２＝Ｈ，Ｈの場合について、前記Ｒ^３について変更するとともに、反応時間を変化させて合成を行った。その結果を表２に示した。
【００２４】
【表２】

【００２５】
さらに、前記一般式において、Ｒ^２＝Ｈ，Ｈ、Ｒ^３＝ＣＨ_３で、Ｒ^１としてアリール基をもつプロパギルアミンの場合について反応を行った。その結果を表３に示した。
【００２６】
【表３】

【００２７】
さらにまた別の炭化水素基：Ｒ^１を有するプロパギルアミンについても反応を行った。その結果を表４および表５に示した。
【００２８】
【表４】

【００２９】
【表５】

【００３０】
【発明の効果】
以上詳しく説明したとおり、この出願の発明によって、触媒や有機溶媒を使用することなく、高効率で、しかも環境への負荷が少なく、内部アルキン類を用いる場合にも各種の誘導体の合成を可能ともする、２−オキサゾリジノン類の新しい製造方法が提供される。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The invention of this application relates to a method for producing 5-alkylidene-2-oxazolidinones. More specifically, the invention of this application relates to 5-alkylidene-2-oxazolidinones useful as reagents for organic synthesis reactions including chiral auxiliaries, synthetic raw materials for pharmaceuticals, agricultural chemicals, cosmetics, etc., intermediates and the like. The present invention relates to a new production method capable of realizing production as a process for reducing the environmental load with high use efficiency of carbon resources and low in by-products and wastes.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, 2-oxazolidinones are a group of compounds widely used synthetically and chemically, including chiral auxiliaries. The synthesis often requires the use of highly toxic reactants and high temperature conditions. In particular, in most cases, the carbonyl group of oxazolidinone is derived from carbon monoxide or phosgene. For this reason, if non-toxic and easily available carbon dioxide can be efficiently utilized as a carbon resource, it will be important as an environmentally-friendly method for synthesizing 2-oxazolidinones.
[0003]
However, it is supposed that it is possible to cyclize the synthesis reaction of 2-oxazolidinones using carbon dioxide via the generation of carbamic acids by the reaction of carbon dioxide and amine. However, it has not been realized in practice.
[0004]
Under such circumstances, the inventors of the present application have studied the addition reaction between alkynes and carbamic acid. However, as for this addition reaction, conventionally, only reactions in the presence of a metal catalyst such as Ru or Pd or a base catalyst are known (References 1 to 3), and these catalysts and organic solvents are used. It has not been realized to synthesize 2-oxazolidinones efficiently and at a low environmental load by the addition reaction of alkynes and carbamic acids without using. In addition, conventionally, addition reactions of carbamic acids to internal alkynes were hardly applicable, and therefore, it was not possible to synthesize various modified derivatives.
[0005]
[Literature]
1: T. Mitsudo, et al. , Tetrahedron Lett. , 28, 4417-4418 (1987).
2: M. Costa, et al. , J. et al. Chem. Soc. Chem. Comum. . , 1699-1700, (1996).
3: M. Shi, Y .; Shen, J. et al. Org. Chem. , 2002, 67, 16-21.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
Therefore, the invention of this application focuses on the reaction mechanism of addition reaction of carbamic acids to alkynes, and furthermore, by using carbon dioxide as a reactant, without using a catalyst or an organic solvent, with high efficiency, and It is an object of the present invention to provide a new method for producing 2-oxazolidinones, which has a small burden on the environment and enables the synthesis of various derivatives even when internal alkynes are used.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The invention of this application solves the above-mentioned problems, and firstly, the following formula:
Embedded image

[0009]
(R ¹ , R ² and R ³ in the formulas are the same or different and each represents a hydrogen atom or a hydrocarbon group which may have a substituent)
By reacting propargylamines represented by the formula with carbon dioxide in a supercritical state or at a high pressure of 1.0 MPa or more.
Embedded image

[0011]
(Wherein R ¹ , R ² and R ³ are as defined above)
The present invention provides a method for producing 5-alkylidene-2-oxazolidinones, characterized by producing a 5-alkylidene-2-oxazolidinone represented by the formula:
[0012]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
The invention of this application has the features as described above, and embodiments thereof will be described below.
[0013]
One of the starting materials in the process for producing 5-alkylidene-2-oxazolidinones of the invention of this application is propargylamine as represented by the above formula (1). In this compound, all of the above-mentioned symbols R ¹ , R ² , and R ³ are the same or different and each represent a hydrogen atom or a hydrocarbon group which may have a substituent. The hydrocarbon group in this case may be chain or cyclic, saturated or unsaturated, and may be an aliphatic group such as an alkyl group or an alkenyl group, or an alicyclic group such as a cycloalkyl group or a cycloalkylalkyl group. It may be various groups such as a formula group, an aryl group such as a phenyl group and a tolyl group, a silyl group, or a heterocyclic group containing a hetero atom.
[0014]
Further, these hydrocarbon groups may have various substituents, for example, an alkoxy group, an ester group, a nitro group, a cyano group, a halogen atom, and the like, as long as the invention of this application is honored.
[0015]
According to the invention of this application, the propargylamine represented by the above formula (1) as a reaction substrate has an alkyne moiety not only at a terminal acetylene (R ¹ = H) but also at an aryl group or an alkenyl group (CH _2). Similarly, the reaction proceeds with an internal alkyne having a substituent such as ＝ CH—, (C ₆ H ₅ CH ＝ CH—), an alkynyl group (HC≡C—), and, for example, acetylene of N-methylpropargylamine. arene ring _(C ₆ H ₅ having various substituents on the _{_{_{terminal, 4- (CH 3) C 6}}} II 4, 4- (CH 3 CO) C 6 H 4, 4- (CN) C 6 H 4, 4- The amine compound introduced with (NO ₂ ) C ₆ H ₄ , 4- (CF ₃ ) C ₆ H ₄ , 3,5- (CF ₃ ) ₂ C ₆ H ₃ ) is in a supercritical state or at a pressure of 1.0 MPa or more. High pressure, eg subcritical Reacts with carbon dioxide (1.0 to 20.0 MPa, 40 to 150 ° C.) to give a 2-oxazolidinone derivative, especially when it has a 4-CF 3 group, the reaction proceeds rapidly, and the yield after 6 hours. It has been confirmed that the ratio of the Z-form is as high as that of other substituents in a yield of 41-89% by selective anti-addition to alkyne via carbamic acid. 5-Alkylidene-2-oxazolidinone is synthesized as a single product.
[0016]
The reaction of carbon dioxide in a supercritical state or at a high pressure of 1.0 MPa or more can be performed in a pressure-resistant vessel, and not only does not require the addition of a catalyst component, and does not require the use of an organic solvent.
[0017]
In the invention of this application, the addition reaction of carbamic acid to alkynes proceeds without a catalyst, and the internal alkyne cannot be applied to the reaction by the conventional method, but the invention of this application makes it possible. The reaction proceeds only with carbon dioxide, and is very attractive as an environmental load reduction process without waste and by-products accompanying the reaction.
[0018]
Furthermore, the invention of this application is important as a method for producing 2-oxazolidinones, which are various synthetic intermediates including fine chemicals. The ability to further modify and convert the 5-position olefin of the product is highly useful as a chemical synthesis method.
[0019]
Therefore, an embodiment will be described below and described in further detail. Of course, the invention is not limited by the following examples.
[0020]
【Example】
N-methylpropargylamine (2 mmol) is introduced into the autoclave, carbon dioxide is injected (10.0 MPa), and the mixture is stirred while being heated to room temperature of 100 ° C. After a predetermined reaction time (18 hours), the reaction vessel was cooled and carbon dioxide was released. By a usual separation operation, 3-methyl-5-methylidene-2-oxazolidinone was obtained in a yield of 88% (150.1 mg, 1.33 mmol).
[0021]
Under the same conditions, a reaction was performed on the hydrocarbon group of the above general formula in the case where R ¹ = H and R ² and R ³ were various. The results are shown in Table 1.
[0022]
[Table 1]

[0023]
Next, in the case where R ¹ = H and R ² = H, H, synthesis was performed while changing the above R ^{3 and} changing the reaction time. The results are shown in Table 2.
[0024]
[Table 2]

[0025]
Further, in the above general formula, the reaction was carried out in the case of propargylamine having an aryl group as R ¹ with R ² ＨH, H, R ³ ＣＨCH ₃ . Table 3 shows the results.
[0026]
[Table 3]

[0027]
Yet another hydrocarbon groups: The reaction was carried out also propargylamine with R ^1. The results are shown in Tables 4 and 5.
[0028]
[Table 4]

[0029]
[Table 5]

[0030]
【The invention's effect】
As described in detail above, the invention of this application makes it possible to synthesize various derivatives without using a catalyst or an organic solvent, with high efficiency, with a low environmental load, and even when using internal alkynes. A new method for producing 2-oxazolidinones.

Claims

Next formula

(R ¹ , R ² and R ³ in the formulas are the same or different and each represents a hydrogen atom or a hydrocarbon group which may have a substituent)
By reacting propargylamines represented by the formula with carbon dioxide in a supercritical state or at a high pressure of 1.0 MPa or more.

(Wherein R ¹ , R ² and R ³ are as defined above)
A method for producing a 5-alkylidene-2-oxazolidinone, which comprises producing a 5-alkylidene-2-oxazolidinone represented by the formula: