特許 6962220 １，２，３，５，６−ペンタチエパンの製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6962220

(24)【登録日】2021年10月18日

(45)【発行日】2021年11月5日

(54)【発明の名称】１，２，３，５，６−ペンタチエパンの製造方法

(51)【国際特許分類】

   C07D 341/00 20060101AFI20211025BHJP

   C07B 61/00 20060101ALN20211025BHJP

【ＦＩ】

   C07D341/00

   !C07B61/00 300

【請求項の数】7

【全頁数】7

(21)【出願番号】特願2018-16119(P2018-16119)

(22)【出願日】2018年2月1日

(65)【公開番号】特開2018-135322(P2018-135322A)

(43)【公開日】2018年8月30日

【審査請求日】2020年12月8日

(31)【優先権主張番号】特願2017-30207(P2017-30207)

(32)【優先日】2017年2月21日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000004466

【氏名又は名称】三菱瓦斯化学株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100092783

【弁理士】

【氏名又は名称】小林 浩

(74)【代理人】

【識別番号】100110663

【弁理士】

【氏名又は名称】杉山 共永

(74)【代理人】

【識別番号】100104282

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 康仁

(72)【発明者】

【氏名】棚木 宏幸

(72)【発明者】

【氏名】山本 良亮

(72)【発明者】

【氏名】堀越 裕

【審査官】 池上 佳菜子

(56)【参考文献】

【文献】 中国特許出願公開第１０１８９７４１９（ＣＮ，Ａ）

【文献】 特許第４５７３１４８（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】 国際公開第２００５／０３４９７４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１４−１９８６８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 HANSEN, Holger C.; SENNING, Alexander; HAZELL, Rita G.，Synthesis, structure, and reactions of thiocarbonic acid derivatives new pentathiodipercarbonates, (RSS)2C=S, α,α,α-tris(disulfides), and the first α,α,α-tris(trisulfide) ，Tetrahedron，1985年，vol.41, no.22，pp.5145-5158

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ０７Ｄ ３４１／００

ＣＡｐｌｕｓ／ＲＥＧＩＳＴＲＹ（ＳＴＮ）

ＣＡＳＲＥＡＣＴ（ＳＴＮ）

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

トリチオ炭酸塩、硫黄及びジハロゲン化メタンを、水層と有機層の多層系および相間移動触媒の存在下で反応を行う工程を有する、１，２，３，５，６−ペンタチエパンの製造方法。

【請求項2】

前記有機層がベンゼン、トルエン及びテトラヒドロフランからなる群より選択される１以上を含有する請求項１に記載の１，２，３，５，６−ペンタチエパンの製造方法。

【請求項3】

前記有機層がトルエンを含有する請求項１に記載の１，２，３，５，６−ペンタチエパンの製造方法。

【請求項4】

前記相間移動触媒が４級アルキルアンモニウム塩を含有する、請求項１〜３のいずれかに記載の１，２，３，５，６−ペンタチエパンの製造方法。

【請求項5】

前記トリチオ炭酸塩がトリチオ炭酸ジナトリウムである、請求項１〜４のいずれかに記載の１，２，３，５，６−ペンタチエパンの製造方法。

【請求項6】

前記ジハロゲン化メタンがジブロモメタン又はジヨードメタンを含有する、請求項１〜５のいずれかに記載の１，２，３，５，６−ペンタチエパンの製造方法。

【請求項7】

前記水層と有機層の多層系が２層である、請求項１〜６のいずれかに記載の１，２，３，５，６−ペンタチエパンの製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、高純度の１，２，３，５，６−ペンタチエパンを製造する方法に関する。

【背景技術】

【0002】

１，２，３，５，６−ペンタチエパン（以下、「レンチオニン」と表現する事もある）は光学材料用途（特許文献１）及び医療用途（特許文献２）に有効であり、幅広い用途が期待される化合物である。
レンチオニンの合成方法としては、例えばジメチルジスルフィドを出発原料とした方法が知られている（非特許文献１）。この方法では、反応後にレンチオニンを含むオイル状の溶液となるため、カラムクロマトグラフィーを用いて精製する必要があり工業的に不利である。また、工業的に入手しにくいジメチルジスルフィドを原料に使用しなければならない。
また、硫化ナトリウムを出発原料に、エタノール溶媒中でジヨードメタン及びジブロモメタンと反応させる方法が知られている（非特許文献２）。この方法でも精製にはカラムクロマトグラフィーが必要であり、工業的に不利である。

【0003】

つまり、従来知られている１，２，３，５，６−ペンタチエパンの合成方法では、いずれも複雑な多段の反応工程や精製工程が必要であり工業化が難しい。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特許４５７３１４８

【特許文献2】ＷＯ２００５／０３４９７４

【非特許文献】

【0005】

【非特許文献1】Ｔｅｔｒａｈｅｄｒｏｎ．ｌｅｔｔ＿１９８１＿２２＿１９３９

【非特許文献2】ＳＰＥＣＩＡＬＩＴＹ ＰＥＴＲＯＣＨＥＭＩＣＡＬＳ ２００５ ｐ２２

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本発明の課題は、高純度の１，２，３，５，６−ペンタチエパンを容易に製造する方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明者は鋭意検討した結果、トリチオ炭酸塩と硫黄とジハロゲン化メタンとを、特定条件下で反応させることで上記課題を解決できることを見出した。
すなわち、本発明は以下の通りである。

【0008】

［１］ トリチオ炭酸塩、硫黄及びジハロゲン化メタンを、水層と有機層の多層系および相間移動触媒の存在下で反応を行う工程を有する、１，２，３，５，６−ペンタチエパンの製造方法。
［２］ 前記有機層がベンゼン、トルエン及びテトラヒドロフランからなる群より選択される１以上を含有する［１］に記載の１，２，３，５，６−ペンタチエパンの製造方法。
［３］ 前記有機層がトルエンを含有する[１]に記載の１，２，３，５，６−ペンタチエパンの製造方法。
［４］ 前記相間移動触媒が４級アルキルアンモニウム塩を含有する、［１］〜［３］のいずれかに記載の１，２，３，５，６−ペンタチエパンの製造方法。
［５］ 前記トリチオ炭酸塩がトリチオ炭酸ジナトリウムである、［１］〜［４］のいずれかに記載の１，２，３，５，６−ペンタチエパンの製造方法。
［６］ 前記ジハロゲン化メタンがジブロモメタン又はジヨードメタンを含有する、［１］〜［５］のいずれかに記載の１，２，３，５，６−ペンタチエパンの製造方法。
［７］ 前記水層と有機層の多層系が２層である、［１］〜［６］のいずれかに記載の１，２，３，５，６−ペンタチエパンの製造方法。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、トリチオ炭酸塩からワンポットでレンチオニンが合成でき、また反応終了後の精製が簡便であり、良好な収率で容易に高純度のレンチオニンを製造することができる。この高純度のレンチオニンを用いることで光学材料の性能を向上させる等、種々の用途に好適に用いることができる。

【発明を実施するための形態】

【0010】

本発明のレンチオニンの製造方法において、レンチオニンは水層と有機層の二層系において、まずトリチオ炭酸塩を合成し、系内に生成したトリチオ炭酸塩に硫黄を反応させてテトラチオ炭酸塩を合成する。そして、更にジハロゲン化メタンを加えて反応させることでレンチオニンが合成される。以下、レンチオニンの製造方法について詳細に説明する。

【0011】

［トリチオ炭酸塩］
本発明で使用されるトリチオ炭酸塩は、Ｍ_２ＣＳ_３（Ｍはカチオン種）で表される化合物である。具体例として、トリチオ炭酸ジナトリウム、トリチオ炭酸ジカリウム及びトリチオ炭酸ジリチウムが挙げられ、入手が容易であるため下記構造式で表されるトリチオ炭酸ジナトリウムが好ましい。

【化1】

【0012】

トリチオ炭酸塩は、硫化塩及び二硫化炭素を相関移動触媒を用いて、溶媒中で反応させることで容易に得られる。
硫化塩の具体例としては硫化ナトリウム、硫化カリウム及び硫化リチウムが挙げられる。

【0013】

二硫化炭素の使用量は硫化塩に対して０．５〜１．５モル当量の範囲であり、副反応の進行を抑えることができるため０．８〜１．２モル当量の範囲にあると好ましい。

【0014】

［相間移動触媒］
本発明で使用される相間移動触媒とは、水にも有機溶媒にも可溶な触媒であり、一般的に知られているものから限定されず使用できる。
具体例として、４級ホスホニウム塩類、４級アンモニウム塩類が挙げられる。
４級ホスホニウム塩類としては、塩化テトラエチルホスホニウム、臭化テトラエチルホスホニウム、ヨウ化テトラエチルホスホニウム、臭化テトラブチルホスホニウム、臭化トリフェニルベンジルホスホニウム、臭化テトラフェニルホスホニウムが挙げられる。
４級アンモニウム塩類としては、水酸化テトラメチルアンモニウム、水酸化テトラエチルアンモニウム、水酸化トリメチルベンジルアンモニウム、臭化テトラメチルアンモニウム、臭化テトラエチルアンモニウム、臭化テトラブチルアンモニウム、臭化トリメチルベンジルアンモニウム、臭化トリエチルベンジルアンモニウム、臭化トリメチルフェニルアンモニウム、塩化トリエチルベンジルアンモニウム、塩化テトラメチルアンモニウム、塩化トリオクチルメチルアンモニウム、塩化トリブチルベンジルアンモニウム、塩化トリメチルベンジルアンモニウム、塩化Ｎ−ラウリルピリジニウム、塩化Ｎ−ベンジルピコリニウム、塩化Ｎ−ラウリル４−ピコリニウム、塩化Ｎ−ラウリルピコリニウム、トリカプリルメチルアンモニウムクロライド、ヨウ化テトラメチルアンモニウム、ヨウ化テトラ−ｎ−ブチルアンモニウム、及びテトラブチルアンモニウムハイドロゲンサルフェートが挙げられる。

【0015】

相間移動触媒の使用量に特に制限はないが、硫化塩に対して好ましくは０．０１〜１０質量％であり、反応収率の観点からより好ましくは０．０５〜５質量％である。

【0016】

［溶媒］
本発明で用いられる溶媒は水と有機溶媒を含有し、反応は層分離により多層に分かれている状態で実施される。作業性から好ましくは２層である。

【0017】

有機溶媒は水と分層し、ジハロゲン化メタンを溶解する溶媒であればいずれも使用可能である。例えば炭化水素、芳香族炭化水素、エーテル及びエステル溶媒が使用可能である。これらのうち、レンチオニンの反応収率が高く、かつ反応終了後の水層除去が容易であるため、炭化水素、芳香族炭化水素及びエーテル溶媒が好ましく、環状化合物が更に好ましく、ベンゼン、トルエン及びテトラヒドロフランが特に好ましく、収率の観点からトルエンが最も好ましい。これらは２種以上を組み合わせて用いることができる。
水と有機溶媒の比率は質量比で１０：９０〜９０：１０の範囲であり、反応収率の観点から３０：７０〜５０：５０の範囲が好ましい。
水及び有機溶媒を合わせた溶媒の使用量は、硫化塩に対して１〜４０質量倍の範囲であり、生産効率と反応性の観点から２〜２０質量倍の範囲が好ましい。

【0018】

反応温度は−１０〜６０℃の範囲であり、反応時間と反応収率の観点から２０〜４０℃の範囲にあると好ましい。

【0019】

本発明の１，２，３，５，６−ペンタチエパンの製造方法は、トリチオ炭酸塩、硫黄及びジハロゲン化メタンを、水層と有機層の多層系および相間移動触媒の存在下で反応を行う工程を有する。具体的には、前記反応で得られたトリチオ炭酸塩を含有する反応液（水層と有機層の多層系および相間移動触媒を含む）に硫黄を加えて反応させることでテトラチオ炭酸塩が得られる。
硫黄の使用量は硫化塩に対して０．５〜１．５モル当量の範囲が好ましく、副反応の進行を抑えることができるため０．８〜１．２モル当量の範囲にあるとより好ましい。

【0020】

［ジハロゲン化メタン］
前記反応で得られたテトラチオ炭酸塩にジハロゲン化メタンを反応させることでレンチオニンが合成される。この系においても、上記で使用した水層と有機層の多層系および相間移動触媒の存在下で反応が行われる。
本発明で使用されるジハロゲン化メタンとは、ジクロロメタン、ジブロモメタン、ジヨードメタン、クロロブロモメタン、クロロヨードメタン及びブロモヨードメタンであり、反応性の観点からジブロモメタン及びジヨードメタンが好ましく、ジブロモメタンが特に好ましい。
ジハロゲン化メタンの使用量は、硫化塩に対して０．５〜１．５モル当量の範囲が好ましく、副反応の進行を抑えることができるため０．８〜１．２モル当量の範囲にあるとより好ましい。

【0021】

テトラチオ炭酸塩とジハロゲン化メタンとの反応温度は、−１０〜６０℃の範囲が好ましく、１０〜４０℃の範囲がより好ましい。温度が低いと反応が遅く、また温度が高いと副反応が進行しやすくなる。

【0022】

テトラチオ炭酸塩とジハロゲン化メタンとの反応では、反応終了時に酸水溶液を添加してクエンチする。酸水溶液は、酸性水溶液であればいずれも使用可能であるが、工業的には安価な硫酸、塩酸、硝酸及びリン酸が好適に使用可能である。クエンチは反応溶媒である水溶媒を除去してから行うことが可能で、またクエンチ後に酸水溶液と水溶媒を共に除去しても良い。

【0023】

クエンチ後は分液、カラムクロマトグラフィー及び晶析操作等の公知の手法によって精製が可能である。水層を廃棄し有機溶媒を濃縮し、晶析操作により容易に高純度のレンチオニンを取得することができる。晶析操作は、一般的な手法で実施可能である。例として、レンチオニンの濃度が５〜４０％の範囲で、−１０〜１０℃で晶析を行うことで回収率良くかつ高純度でレンチオニンが取得できる。

【実施例】

【0024】

以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明の効果を奏する限りにおいて適宜実施形態を変更することが出来る。

【0025】

［レンチオニンの分析方法］
分析は液体クロマトグラフを使用し、ＯＤＳカラム（カラム：一般財団法人科学物質評価研究機構ＶＰ−ＯＤＳ、カラムサイズ４．６φ×１５０ｍｍ）を使用した。
ＲＩ検出器を用いて原料のジブロモメタンのモル比を基準としたレンチオニンの生成収率を算出した。
［液体クロマトグラフ条件］
オーブン温度：４０℃
溶離液：アセトニトリル／蒸留水（容積比）＝５０／５０
溶液調製：サンプル５ｍｇを、０．１％ギ酸溶液（アセトニトリル溶媒）１０ｍｌで希釈し分析試料とした。

【0026】

［実施例１］
硫化ナトリウム５．９ｇ（７６ｍｍｏｌ）を水３０ｇに溶解し、水溶液を調製した。そこにトルエン８３ｇ、相間移動触媒として臭化テトラブチルアンモニウム０．２４５ｇ（０．７６ｍｍｏｌ，１ｍｏｌ％）を添加した後、二硫化炭素５．８ｇ（７６ｍｍｏｌ）を滴下して２０℃で１時間反応を行ってトリチオ炭酸ジナトリウム反応液を調製した。
得られた反応液に硫黄２．４ｇ（７６ｍｍｏｌ）を添加し、更に２０℃で１時間反応を行った後、ジブロモメタン１３．２ｇ（７６ｍｍｏｌ）を滴下した。２０℃で反応を行った結果、レンチオニンの生成は３時間経過後で２８ｍｏｌ％、２０時間経過後で３６ｍｏｌ％であった。２０時間経過後、１Ｎ硫酸水溶液１００ｇを添加しクエンチを行い、水層を廃棄した後、１００ｍｌのイオン交換水で３回洗浄を行った。トルエン溶液の質量が１２ｇとなるまで濃縮し、−２℃に冷却して晶析を行うことで純度９８％のレンチオニン２．０ｇ（単離収率：２８％）を回収した。

【0027】

［実施例２］
相間移動触媒を臭化テトラブチルアンモニウムから塩化テトラブチルアンモニウムに変更した以外は実施例１と同様に行った結果、レンチオニンの生成は３時間経過後で２５ｍｏｌ％、２０時間経過後で３１ｍｏｌ％であった。

【0028】

［比較例１］
中国文献（中国調味品（ＣＨＩＮＡ ＣＯＮＤＩＭＥＮＴ）２００５年９月、Ｎｏ９、ｐ２５）に従い、レンチオニンの合成を行った。
硫化ナトリウム５．９ｇ（７６ｍｍｏｌ）をエタノール６７ｇに溶解し、二硫化炭素５．８ｇ（７６ｍｍｏｌ）を添加し、３５℃で２０分反応を行った。得られた反応液に硫黄２．４ｇ（７６ｍｍｏｌ）を添加し、更に３５℃で１時間反応を行うことで、テトラチオ炭酸ナトリウムのエタノール溶液を調製した。
ジブロモメタン１３．２ｇ（７６ｍｍｏｌ）にエタノール１８ｇを添加し希釈した。先に調製したテトラチオ炭酸ナトリウムのエタノール溶液にジブロモメタンのエタノール溶液を滴下し、３５℃で反応を行った結果、レンチオニンの収率は２０時間経過後で４ｍｏｌ％であった。２０時間経過後、１Ｎ硫酸水溶液１００ｇを添加しクエンチを行い、トルエン１００ｍｌで抽出した後、１００ｍｌのイオン交換水で３回洗浄を行った。溶媒を留去した後の残差物は黄色のオイル状化合物であり、トルエン１００ｇを添加した結果、不溶性の成分が多量に発生し、晶析による精製は困難であった。

【0029】

［比較例２］
硫化ナトリウム５．９ｇ（７６ｍｍｏｌ）をエタノール１２０ｇに溶解し、二硫化炭素５．８ｇ（７６ｍｍｏｌ）を添加し、３５℃で２０分反応を行った。得られた反応液に硫黄２．４ｇ（７６ｍｍｏｌ）を添加し、更に３５℃で１時間反応を行うことで、テトラチオ炭酸ナトリウムのエタノール溶液を調製した。
ジブロモメタン１３．２ｇ（７６ｍｍｏｌ）にエタノール３０２ｇを添加し希釈した。先に調製したテトラチオ炭酸ナトリウムのエタノール溶液をジブロモメタンのエタノール溶液に滴下し、３５℃で反応を行った結果、レンチオニンの収率は２０時間経過後で２３ｍｏｌ％であった。２０時間経過後、１Ｎ硫酸水溶液１００ｇを添加しクエンチを行い、トルエン１００ｇを添加して抽出し、１００ｍｌのイオン交換水で３回洗浄を行った。
トルエン溶液を１２ｇまで濃縮後、晶析操作を実施したが、レンチオニンの純度は８６％となり、不純物が多量に含まれていたため晶析により高純度品を得ることはできなかった。

【0030】

［比較例３］
硫化ナトリウム５．９ｇ（７６ｍｍｏｌ）を水３０ｇに溶解した後、トルエン８３ｇを添加した。二硫化炭素５．８ｇ（７６ｍｍｏｌ）を滴下し、３５℃で１時間撹拌し、硫黄２．４ｇ（７６ｍｍｏｌ）を加えてさらに３５℃で１時間撹拌した。
ジブロモメタン１３．２ｇ（７６ｍｍｏｌ）を滴下し、３５℃で反応を行った結果、レンチオニンの生成は３時間経過後で３ｍｏｌ％、２０時間経過後で９ｍｏｌ％であった。収率が低いため、晶析による精製を行うことはできなかった。