JPH10130221A - シアノメチルカルバミン酸エステルの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来のシアノメチルカルバミン酸エステルの
製法は、工程が長く、収率が低く、原料が一般的でな
く、副生成物の除去などの問題があり、工業的な製造法
としては困難性が伴う。工業的に製造可能な方法の確立
を課題とする。 【解決手段】 アミノアセトニトリルとホスゲンもしく
はそのダイマーとアルコールを反応原料とするシアノメ
チルカルバミン酸エステルの製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、医農薬などのスペ
シャルティケミカルの原料などとして有用なシアノメチ
ルカルバミン酸エステルの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術及びその課題】シアノメチルカルバミン酸
エステルの合成に関しては、以下の合成法が知られてい
る。ダラプスキらの方法（Ａ．Ｄａｒａｐｓｋｙら；
Ｊ．Ｐｒａｋｔ．ｃｈｅｍ，９２，２９７（１９１５）
は以下の反応式による。

【０００３】

【化１】

【０００４】ボイネスクらの方法（Ｖ．Ｖｏｉｎｅｓｃ
ｕら；Ｒｅｖｕｅ Ｒｏｕｍａｉｎｅｄｅ Ｃｈｉｍｉ
ｅ，１１，１２３７（１９６６）は以下の反応式によ
る。

【０００５】

【化２】

【０００６】上記の反応はいずれも工程が長く、収率が
低く、原料が一般的でなく、副生成物の除去などの問題
があり、工業的な製造法としては困難性が伴う。工業的
に製造可能な方法の確立が重要な課題である。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者らは上記課題を
解決するため鋭意研究した結果、有利な工業的製法を確
立し本発明の完成に至った。すなわち、本発明は、次の
事項に関する。

【０００８】（１）アミノアセトニトリルとホスゲンも
しくはそのダイマーとアルコールを反応原料とすること
を特徴とするシアノメチルカルバミン酸エステルの製造
方法。 （２）ホスゲンもしくはそのダイマーとアルコールを反
応させアルキルクロロホルメートを合成し、次いで、こ
れとアミノアセトニトリルを反応させることを特徴とす
るのシアノメチルカルバミン酸エステルの製造方法。 （３）アミノアセトニトリルとホスゲンもしくはそのダ
イマーを反応させシアノメチルイソシアナートを合成
し、次いで、これとアルコールを反応させることを特徴
とするシアノメチルカルバミン酸エステルの製造方法。 （４）アルコールが一般式 Ｒ−ＯＨ （式中、Ｒは炭素数１〜５のアルキル基を示す。）で示
される化合物であり、シアノメチルカルバミン酸エステ
ルが一般式 ＮＣＣＨ₂ ＮＨＣＯ₂ Ｒ （式中、Ｒは前記の通り。）で示される化合物である前
記１ないし３のシアノメチルカルバミン酸エステルの製
造方法。 （５）アルコールがエタノールである前記４のシアノメ
チルカルバミン酸エステルの製造方法。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、詳細に本発明の実施の形態
を説明する。一般式（１）で示されるアミノアセトニト
リルと一般式（２）で示されるホスゲンもしくはそのダ
イマーと例えば一般式（３）で示されるアルコールを原
料として、例えば一般式（４）で示される目的のシアノ
メチルカルバミン酸エステルを製造する方法を見出し
た。

【００１０】 ＮＣ−ＣＨ_2-ＮＨ₂ （１） Ｃｌ−ＣＯ−Ｃｌ （２） Ｒ−ＯＨ （３） （ＲはＣ１〜Ｃ５のアルキル基） ＮＣＣＨ₂ ＮＨＣＯ₂ Ｒ （４） （ＲはＣ１〜Ｃ５のアルキル基）

【００１１】上記の原料でアミノアセトニトリル（１）
は通常ホルマリン、青酸あるいは青化ソーダ、アンモニ
アから合成でき、一般的なストレッカー法によるグリシ
ンの中間体を用いることが有利である。また、ホスゲン
（２）は一酸化炭素と塩素から合成し工業用原料として
広く使用されている。また、ホスゲンダイマーは常温で
液体で扱いやすく活性炭触媒下で加熱などにより分解
し、ダイマー１モルでホスゲン２モルと同様な反応性を
示すためにホスゲンの代わりに使用されている。これら
の原料を用いてシアノメチルカルバミン酸エステルを製
造するには例えば次に示すような二種類の方法がある。

【００１２】まず、第一の方法は、ホスゲン（２）もし
くはそのダイマー（以下、併せてホスゲンで説明す
る。）とアルコール（３）を反応させ一般式（５）で示
されるアルキルクロロホルメートを合成し、次いで、こ
れをアミノアセトニトリル（１）と反応させ目的化合物
のシアノメチルカルバミン酸エステル（４）を得る方法
である。

【００１３】ＲＯ−ＣＯ−Ｃｌ （５） （ＲはＣ１〜Ｃ５のアルキル基）

【００１４】本反応は次の反応式で示される。

【００１５】 Ｃｌ−ＣＯ−Ｃｌ ＋ Ｒ−ＯＨ → ＲＯ−ＣＯ−Ｃｌ ＲＯ−ＣＯ−Ｃｌ ＋ ＮＣ−ＣＨ_2-ＮＨ₂ → ＮＣＣＨ₂ ＮＨＣＯ₂ Ｒ

【００１６】反応条件は式では溶媒にホスゲンを吸収
させアルコールを滴下する。溶媒は非プロントン性の溶
媒が良くホスゲンと反応しないものを選択する必要があ
る。反応終了後回収、精製、再使用することを考えれば
低沸点のものがより良い。例えばトルエン、キシレン、
エーテル等である。また、場合によってはホスゲンの液
化する低温化で無溶媒で反応することも可能である。ア
ルコールはホスゲンに対し量論的には等モルであるが等
モル以下、好ましくは０．５倍モル以下が望ましくアル
コールが多いと以下の副反応が促進され、収率が低下す
る。

【００１７】Ｃｌ−ＣＯ−Ｃｌ ＋ ２Ｒ−ＯＨ →
ＲＯ−ＣＯ−ＯＲ

【００１８】一方、アルコールが少ない場合は未反応の
ホスゲン量が増す。過剰のホスゲンは回収、リサイクル
され再使用する。反応温度は常温で良く高過ぎると加熱
熱量の損失になり低過ぎると冷却エネルギーの損失にな
る。反応収率に影響する重要なポイントは反応系内での
水の存在でありこれが存在するとホスゲンの加水分解が
起こり収率は低下する。これは前述の溶媒から共沸蒸留
や吸着剤による脱水等により水を除去して置く必要があ
る。また、反応ではＨＣｌが副生するため、その除害設
備をもって回収除去する必要がある。反応終了後低沸分
を留去し高沸の釜残として回収する。

【００１９】式ではアミノアセトニトリル（１）を水
に溶解させ、上記で得られたアルキルクロロホルメート
（５）を滴下する。アルキルクロロホルメート（５）の
滴下量はアミノアセトニトリル（１）と等モルで良いが
より反応を進行するためと反応終了後の精製を考慮する
と若干不足気味に滴下することが望ましい。また、この
滴下と同時にアルカリ水溶液を滴下し反応で生成するＨ
Ｃｌを中和する。好ましくはアミノアセトニトリル
（１）の半分のモル数のアルキルクロロホルメート
（５）を滴下した時点から発生する総ＨＣｌの同当量の
アルカリを滴下し始めても良い。アルカリは苛性アルカ
リ、３級アミン等が用いられ、通常、苛性ソーダを用い
る。温度は５０℃以下、好ましくは０〜１０℃が良く高
い場合は収率が低下する。反応時間は１〜１０時間を要
し、通常５℃で２〜４時間が適当である。反応終了後、
反応液から目的成分の抽出、精製を行うが非プロトン性
の溶媒を添加し溶媒で抽出する。抽出層は清澄な水で洗
い水溶性の副生物を除去する。この時、残留のアミノア
セトニトリル（１）も水洗浄で除去される。抽出溶媒は
例えばトルエン、キシレン、エーテル等が用いられる。
この溶媒は反応開始前に予め反応系に添加して置いても
良く、あるいはアルキルクロロホルメート（５）を合成
した直後の溶媒を留去しないでそのまま使用しても良
い。

【００２０】この溶媒層から溶媒を留去し、シアノメチ
ルカルバミン酸エステル（４）の粗結晶を得る。得られ
た粗結晶はメタノール等の低級アルコール、有機溶媒等
で再結晶処理する。

【００２１】第二の方法はアミノアセトニトリル（１）
とホスゲン（２）を反応させ化学式（６）で示されるシ
アノメチルイソシアナートを合成しこれをアルコール
（３）と反応させ目的化合物のシアノメチルカルバミン
酸エステル類（４）を得る方法である。

【００２２】ＮＣ−ＣＨ₂ ＮＣＯ （６）

【００２３】本反応は次の反応式で示される。

【００２４】 ＮＣ−ＣＨ₂ ＮＨ₂ ＋ Ｃｌ−ＣＯ−Ｃｌ → ＮＣ−ＣＨ₂ ＮＣＯ ＮＣ−ＣＨ₂ ＮＣＯ ＋ Ｒ−ＯＨ → ＮＣＣＨ₂ ＮＨＣＯ₂ Ｒ

【００２５】条件の詳細は式では使用するアミノアセ
トニトリル（１）は塩酸塩あるいは硫酸塩の結晶あるい
はアミノアセトニトリル（１）を溶媒中に仕込んだ後、
塩化水素ガスあるいは濃硫酸を用いて中和し使用する。
溶媒は、好ましくは非プロトン性溶媒であり例えばトル
エン、キシレン等である。これにホスゲン（２）をガス
あるいは液で除々に供給する。ホスゲン（２）の供給量
はアミノアセトニトリル（１）より過剰量用いる。好ま
しくは１．５倍モル以上である。少ない場合は反応の進
行が遅い。多い場合は反応率も良く、反応終了後の過剰
のホスゲンは回収して再び使うこともできる。

【００２６】この反応で最も重要なものは反応系内の水
であり原料のホスゲン（２）の加水分解はもちろん生成
したシアノメチルイソシアナート（６）の加水分解が起
こり収率は大きく低下する。よって、乾燥したアミノア
セトニトリル（１）の塩を用いるか水分含有のアミノア
セトニトリル（１）を用いた場合は溶媒に仕込んだ後、
共沸蒸留等をして系内の水の除去を行う必要があり好ま
しくは０．５％以下の水分量とする。系内の水を除去し
た場合、中和されたアミノアセトニトリル（１）は溶媒
に溶解できずスラリーとして存在する。ただし、微量は
溶解するため反応には影響ない。

【００２７】反応が進行すればスラリーは消失する。反
応温度は１００℃以下、好ましくは２０〜５０℃。高過
ぎると収率が低下する。途中、反応副生成物の塩化水素
が溶媒に溶解しきれなくなりガス化して出てくるが系外
に出てきた塩化水素はアルカリ吸収瓶で吸収捕集するこ
とにより除害する。

【００２８】次の式はこれにアルコールを添加する。
添加量はアミノアセトニトリル（１）に対し１倍モル以
上、好ましくは２〜３倍モル。低過ぎると反応の進行が
遅い。反応終了後、若干の水を加え、また、副生するＨ
Ｃｌと同等量のアルカリを添加し中和する。攪拌した
後、静置すると２層に分離するので下層の水層を廃棄し
再び水を添加し有機層を洗浄する。以降、前述した別法
の通りの精製を経て目的の化合物を得る。このように工
業的に高収率でシアノメチルカルバミン酸エステルを製
造する方法を確立するに至った。

【００２９】

【実施例】以下に本発明の実施例を説明する。本発明は
これらの実施例に限定されるものでない。

【００３０】実施例１ 反応器に試薬のトルエン３００ｍｌを仕込み、工業用ホ
スゲンをガス化したものを５０ｇ（０．５１モル）吸収
させる。これに、常温下、試薬のエタノール６．９ｇ
（０．１５モル）を１時間かけて滴下する。その後、更
に１時間、熟成し、減圧下単蒸留して５０ｍｌ溶媒を留
去し残留のホスゲンを除去した。ガスクロマトグラフィ
ー上、溶媒とエチルクロロホルメートと若干の炭酸ジエ
チルを検出した。液中エチルクロロホルメートは１５．
７ｇであり、収率はエタノールベースで９６％であっ
た。

【００３１】実施例２ 反応器に試薬のトルエン３００ｍｌを仕込み、工業用ホ
スゲンをガス化したものを５０ｇ（０．５１モル）吸収
させる。これに、常温下、試薬のメタノール４．８ｇ
（０．１５モル）を１時間かけて滴下する。その後、更
に１時間、熟成し５０℃まで加熱し、減圧下単蒸留して
５０ｍｌ留去し残留のホスゲンを除去する。ガスクロマ
トグラフィー上、溶媒とメチルクロロホルメートと若干
の炭酸ジメチルを検出した。液中メチルクロロホルメー
トは１３．６ｇであり、収率はメタノールベースで９５
％であった。

【００３２】実施例３ 反応器に試薬のジエチルエーテル３００ｍｌを仕込み、
予め公知のＳｔｒｅｃｋｅｒ法のホルマリン、青酸、ア
ンモニアから合成したアミノアセトニトリルの９５％品
（他は水）を５８．９ｇ（１．０モル）と、水を５０ｇ
入れる。これを１０℃以下に保ちながら（主に４〜８℃
に調整）、実施例１と同様にして得られた反応液をエバ
ポレーターにより溶媒を完全に留去した液体のエチルク
ロロホルメート（純度９６％）１１８．７ｇ（１．０５
モル）を２時間かけて滴下する。この時、滴下から１時
間経過した時点で予め準備しておいた３０％苛性ソーダ
水溶液１４０ｇ（１．０５モル）を１時間で滴下するよ
うに同時に滴下する。滴下終了後、更に２時間熟成を行
う。反応終了後、滴下ロートに反応液を移し静置させ、
上層のジエチルエーテル層を分離する。更に、水層側に
ジエチルエーテルを１００ｍｌ加え、抽出し、これを更
にもう一度実施し、ジエチルエーテル層をまとめて精密
蒸留器を付けた蒸留器により減圧下、溶媒のジエチルエ
ーテルを留去した。釜残の粗シアノメチルカルバミン酸
エチルエステルの結晶１１８ｇを攪拌器を付けたフラス
コに取り、試薬のメタノールを５７ｍｌ加え、加熱溶解
した。このフラスコを攪拌器を回しながら、氷水バスに
入れ１０℃まで冷却しながら晶析した。得られた結晶を
小型卓上遠心分離器で固液分離しリンスに若干のメタノ
ールを噴霧器で噴霧した。得られた結晶を３０〜４０℃
で真空乾燥し、４０ｇの結晶を得た。次にこの固液分離
した濾洗メタノール液を半分量にエバポレーターで濃縮
し同様に晶析、固液分離、乾燥をし２番晶を得た。同様
にして３番晶までを取得した。それぞれ、３４ｇ、２１
ｇであった。いずれも白色でありこれらを混合して９５
ｇを得、高速液体クロマトグラフィーのＲＩ検出器での
分析で、純度９９．７％であった。収率はアミノアセト
ニトリルベースで７４％であった。融点を測定したとこ
ろ４７．２℃であり、ＮＭＲ、ＭＳにより構造が帰属で
きた。

【００３３】実施例４ 実施例２により得られたメチルクロロホルメートのトル
エン溶液をエバポレーターにより完全に溶媒を留去し液
体のメチルクロロホルメートを得た。これを実施例３と
同様にしてアミノアセトニトリルと反応させた。反応終
了後、反応液をエバポレーターで濃縮し、真空乾燥機で
更に乾燥した。帯褐色の結晶１７ｇを得た。高速液体ク
ロマトグラフィーの純度はＲＩ検出器上９８％であっ
た。ＮＭＲ、ＭＳにより構造は帰属できた。収率は９６
％であった。

【００３４】実施例５ ビーカーに試薬のトルエンを６００ｍｌ仕込み、実施例
３で用いたアミノアセトニトリルを９７．４ｇ（１．０
モル）入れる。これに乾燥させたモレキュラーシーブを
水分が０．１％以下になるまで入れた。水分はカールフ
ィッシャーにより定量した。このモレキュラーシーブを
濾過しアミノアセトニトリルのトルエン溶液を反応器に
仕込む。水浴で冷却しながら、４０℃以下に保ちながら
塩化水素ガスを３７ｇ供給し中和したところ、スラリー
状態となった。温度を３０℃に保ちながら４０℃を越え
ないようにホスゲン１９８ｇ（２．０モル）をガスで３
時間かけてゆっくり溶媒中に供給した。供給終了後、５
０℃に温度を上げ、更に２時間反応させた。次に、減圧
下単蒸留して２００ｍｌ溶媒を留去し残留のホスゲンと
大部分の塩化水素を除去した。釜残に試薬のエタノール
を９２ｇ（２．０モル）を５０〜６０℃で１時間かけて
滴下した。滴下終了後、更に３０分間熟成した。反応終
了後エバポレーターにより、乾固し、粗シアノメチルカ
ルバミン酸エチルエステルを得た。実施例３と同様にメ
タノールで同様な再結晶をし乾燥し白色結晶１０１ｇを
得た。高速液体クロマトグラフィーのＲＩ検出器上、純
度は９９．６％であった。収率はアミノアセトニトリル
ベースで７９％であった。

【００３５】

【発明の効果】本発明の方法によると、シアノメチルカ
ルバミン酸エステルを、二工程で収率よく、工業的に入
手しやすい原料を用いて、副生成物の除去にも問題が少
なく製造することができる。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 アミノアセトニトリルとホスゲンもしく
   はそのダイマーとアルコールを反応原料とすることを特
   徴とするシアノメチルカルバミン酸エステルの製造方
   法。
2. 【請求項２】 ホスゲンもしくはそのダイマーとアルコ
   ールを反応させアルキルクロロホルメートを合成し、次
   いで、これとアミノアセトニトリルを反応させることを
   特徴とするシアノメチルカルバミン酸エステルの製造方
   法。
3. 【請求項３】 アミノアセトニトリルとホスゲンもしく
   はそのダイマーを反応させシアノメチルイソシアナート
   を合成し、次いで、これとアルコールを反応させること
   を特徴とするシアノメチルカルバミン酸エステルの製造
   方法。
4. 【請求項４】 アルコールが一般式 Ｒ−ＯＨ （式中、Ｒは炭素数１〜５のアルキル基を示す。）で示
   される化合物であり、シアノメチルカルバミン酸エステ
   ルが一般式 ＮＣＣＨ₂ ＮＨＣＯ₂ Ｒ （式中、Ｒは前記の通り。）で示される化合物である請
   求項１ないし３記載のシアノメチルカルバミン酸エステ
   ルの製造方法。
5. 【請求項５】 アルコールがエタノールである請求項４
   記載のシアノメチルカルバミン酸エステルの製造方法。