効率的な触媒DMAPの適用

効率的な触媒 DMAP のアプリケーションの紹介

アシル化は最も一般的な有機化学反応の 1 つであり、アシル化反応に一般的に使用される触媒はピリジンとトリエチルアミンです。 1967 年に、リトビネンコら。らは、4-ジメチルアミノピリジン (DMAP) を m-クロロアニリンのベンゾイル化反応の触媒に使用すると、触媒としてピリジンを使用した場合と比較して、反応速度が約 104 ～ 105 倍増加することを発見しました。したがって、4-ジメチルアミノピリジンは、新しいタイプの高効率アシル化触媒として、ますます多くの人々の支持を集めています。また、DMAP はアルコールのエーテル化反応、エステル化反応、アルキル化反応、水酸基の保護反応など多くの反応に対して顕著な触媒効果を発揮します。分析化学、有機合成、医薬品合成、農薬、染料、香料化学、高分子化学などの分野で幅広い応用が期待されています。

DMAP は「スーパー触媒」と呼ばれています。これは、DMAP が触媒として、速い反応速度、穏やかな反応条件、高い反応収率、幅広い溶媒選択、少ない触媒用量などの多くの利点があるためです [1]。

DMAP は触媒として、次のタイプの反応に適用できます。

1. アシル化反応

DMAP は、単純な反応物のアシル化反応を触媒するだけでなく、一部の高立体障害、低活性アルコール、およびフェノールのアシル化反応の反応速度と収率を大幅に増加させることもできます。 DMAP を触媒として使用すると、多くのアシル化反応の収率が 90% 以上に達し、反応条件が穏やかで室温で実現できます。

2. エステル化反応

カルボン酸とアルコールのエステル化反応は高温で行う必要があります。 DMAP 触媒の作用により、室温で急速に反応が進行します。例えば、アミノ酸のエステル化反応を高温で行う必要があるが、DMAPを添加すると高温でラセミ化生成物が得られやすい場合、低温での急速なエステル化だけでなく、アミノ酸のラセミ化も回避できます。反応プロセス中に原料と生成物を分離し、反応収率を大幅に向上させます。

3. アルコールとフェノールのエーテル化

DMAP は、アルコールとフェノールのエーテル化反応の触媒にも使用できます。

たとえば、アルコールと塩化トリチルのエーテル化反応を触媒する触媒として DMAP を使用すると、収率は 20% ～ 30% 増加します。

DMAP を触媒として使用してフェノールと炭酸ジメチルの反応を促進すると、毒性の高い硫酸ジメチルの使用を回避できるだけでなく、反応を完了させることができます。目的製品以外に副生成物としてCO2、メタノールが発生し、3つの廃棄物が発生しません。その反応式は次のとおりです。

4. 大環状分子の合成

DMAP はいくつかの天然大環状化合物の合成を触媒し、反応条件を大幅に改善するだけでなく、収率と生成物の純度も大幅に向上します。

5. イソシアネート反応

カルボン酸とイソシアネートの反応は、ピリジンよりも DMAP を使用した方がはるかに高速です [2]。たとえば、フェニル酢酸とフェニルイソシアネートがジクロロメタン中で 24 °C で反応する場合、DMAP を使用して反応を 5 分間触媒すると、収率は 66% に達します。反応の触媒としてピリジンが使用されますが、反応は 2 時間続き、収率はわずか 53% です。 %。

この反応を利用すれば、アンピシリン系抗生物質の合成に幅広い応用が期待できます。

抗腫瘍薬の合成における DMAP の応用

ガンボジ酸（ガンボジ酸）は、伝統的な漢方薬ガンボジックの主な有効成分の1つです。さまざまな腫瘍に対して抗腫瘍活性があり、腫瘍細胞阻害に対する選択性が非常に高く、正常な造血系や免疫機能には明らかな影響を及ぼしません。影響を及ぼします。しかし、ガンボギ酸の水への溶解度は非常に小さいため、その薬効に影響します。マトリンは、伝統的な漢方薬 Sophora flavescens の主な有効成分の 1 つです。腫瘍細胞に対して明らかな抑制効果があり、正常細胞に損傷を与えないだけでなく、白血球の数を増加させ、体の免疫機能を向上させることさえできます。マリンの修飾誘導体は、水溶性も優れています。このため、Hou Xuefeng、Chu Zhusheng らは、は、ガンボギ酸および N-ベンジルアミンを使用して、DMAP および 1-(3-ジメチルアミノプロピル)-3-エチルカルボジイミド塩酸塩と反応させました。エステル化反応により、N-ベンジルマリンガンボギ酸エステルを合成した。 DMAPの触媒作用により反応がスムーズに進行し、反応条件が穏やかで、生成物の収率が高くなります。

分子式 C33H54O5 のビタミン E コハク酸塩 [3] は、乳がんや前立腺がんなどのさまざまな腫瘍細胞の増殖を阻害しますが、細胞毒性や正常細胞の増殖に対する阻害作用はありません。 Zheng Yansheng と Mo Qian は、ビタミン E と無水コハク酸からビタミン E コハク酸塩を合成する触媒として DMAP を使用しました。 DMAPは合成プロセスの触媒として使用されており、消費量が少なく、触媒活性が高く、設備の腐食や環境への汚染がなく、副反応が少なく、製造プロセスが簡単であり、コストを削減することができます。それはビタミンEコハク酸塩の合成のための優れた触媒です。優れた産業発展価値と応用の見通しを持っています。

抗生物質の合成における DMAP の応用

メチルエリスロマイシンは、マクロライド系抗炎症薬および抗菌薬です。エリスロマイシンと比較して、胃酸に対して安定であり、経口吸収性が良く、血中濃度が高く、ピーク値に達するのが早く（1時間～2時間）、半減期が長いです。青色陽性菌は強い抗菌作用を持っています。そのため、「黄金の胃薬」という称号が与えられています。トリ-O-アセチル化エリスロマイシン誘導体の調製は、メチルエリスロマイシンの合成における重要なステップの 1 つです。従来の合成方法は、ピリジンと無水酢酸の存在下、25℃で10日間反応させるもので、収率は95.2%です。 Liang Ya、Gao Suhuaらは、DMAP触媒を使用して25℃で24時間撹拌しながら反応させ、トリ-O-アセチル化エリスロマイシン誘導体の合成を収率95.7%で触媒した。従来の方法と比較して、同じ温度で24時間しか必要とせず、反応速度は10倍増加します。 DMAP によるトリ-O-アセチル化エリスロマイシンの触媒合成には、従来の方法と比較して、単純さ、迅速さ、および高収率という利点があることがわかります。

化学的には 1-ベンゾイル-5-エチル-5-フェニルバルビツール酸として知られるベンゾイルフェノバルビタールは、鎮静作用のあるフェノバルビタールのプロドラッグであり、それ自体が抗てんかん薬です [4]。フェノバルビタールと比較して、毒性が低く、副作用が少なく、投与量が少ないという特徴があります。フェノバルビタール銀塩と塩化ベンゾイルを使用して、無触媒条件下でベンゾイルフェノバルビタールを合成すると、収率はわずか20%です。 Fan Chongguang と Ma Feng は、原料としてフェノバルビタールと塩化ベンゾイル、触媒として DMAP、酸結合剤としてトリエチルアミンを使用しました。他の実験条件が同じ場合、収率は64%、含有率は99%であった。

除草剤合成における DMAP の応用

除草剤に対する人々の要求が向上するにつれて、農薬の収量を増加させ、高効率生産を達成するためのより良い合成方法を見つける必要がある。アミノ酸アミド誘導体は、その低毒性、無公害、残留物がないため、徐々に人々の注目と注目を集めています。関連する文献報告によると、N-アシルアラニン誘導体は、高効率の殺虫、殺菌、除草などの生物活性を有しており、その幅広い生物活性によりますます注目を集めています。このうち、５－アリール－２－フランカルボン酸およびその誘導体は、比較的除草活性が高い群である。より高い活性を持つ新しい農薬のリード化合物を見つけるには、アラニンの N 末端に 5-o-クロロフェニル-2-フランカルボン酸を挿入し、その C 末端に置換アニリンを接続し、N, N'-ジシクロヘキシル カーボン ジイミンを使用します。アシル化の脱水剤として (DCC) が使用され [5]、反応速度を上げるための脱水促進剤として 4-ジメチルアミノピリジン (DMAP) が使用されました。 10 種類の化合物が合成されました。予備的な結果では、この化合物には特定の除草剤が含まれていることが示されました。 DMAPは合成過程で触媒として作用し、触媒の役割を果たし、反応時間を短縮し、反応速度を向上させます。

殺菌剤の合成における DMAP の応用

ベンズイミダゾールとその誘導体は、農業用殺菌剤、植物ウイルス阻害剤、殺菌剤、防虫剤として広く使用されています。我が国の陳宏らは、酸結合剤としてトリエチルアミンを、触媒としてDMAPを選択し、3種類のベンゾイミダゾールフェノキシラクトースエステル化合物を合成しました。関連する実験結果は、DMAP/Et3N システムが生成物の収率を 52.7% 以上にし、反応温度を下げ、反応時間を短縮するという利点があることを示しています。生物活性は、抗タバコモザイクウイルス活性が 52.2% に達することを示しています。 DMAP は相間移動法と比較して高効率な触媒であることがわかります。

殺ダニ剤および殺菌剤のジニトロクロトネートは 2 つの異性体の混合物です。この製品はローム＆ハースによって開発および商業生産されています。製品の主な配合は WP、EC、DF であり、浸透性殺菌剤と併用して使用されます。本製品は2005年に米国ダウケミカル社が欧州で登録申請しており、販売市場は主に欧州、米国、中東に集中しています。ジニトロクロトネートの合成プロセスでは、反応温度が 30 ～ 40℃の場合、ジメチルホルムアミドやトリエチルアミンなどの触媒と比較して、4-ジメチルアミノピリジンを触媒として使用すると [6]、反応結果が良好になります。そうですね、製品含有率は 95.4% に達し、製品収率は 85.6% に達する可能性があります。

農薬の合成における DMAP の応用

DMAP はアシル化触媒としてアシル化反応に強い触媒効果を持ち、農薬の合成プロセスで広く使用されています。

アセトフォスはサンドによって研究開発されました。 AG は 1972 年に、主に果樹、トウモロコシ、野菜、アルファルファ、ジャガイモなどの作物に使用され、双翅目、半翅目、鱗翅目、鞘翅目、その他の作物を防除しました。これは、高効率、広範囲、非全身性接触、胃毒性の低い毒性の有機リン系殺虫剤の一種です [7]。効率が高く毒性が低いため、我が国の農薬産業の現状に非常に適合しており、幅広い市場の見通しを持っています。ピリメチオンの合成に関する初期の報告では、合成経路が長く、多くの中間工程があり、主要な中間体が市場に供給されていないため、工業生産が困難であるとされています。その後の研究では、ピリメチオンの収率に影響を与える要因が単一要因実験を通じて調査され、ピリメチオン合成の最適なプロセス条件が得られました。合成プロセスにおいて、4-ジメチルアミノピリジンを触媒として使用すると、塩化ドデシルベンジルアンモニウムや臭化テトラブチルアンモニウムなどの触媒の触媒効果と比較して、反応収率が急速に増加し、生成物の収率が91%に達し、生成物の純度が向上しました。プロセス条件下では 74.0% であり、触媒効果の最良の効果に達しました。 4-ジメチルアミノピリジンを使用すると、ピリメチオンの合成が高効率かつ高収率になります。

有機リン系殺虫剤・殺ダニ剤キナルホスの合成法については多くの報告があるが、収率が低く後処理が困難であったり、溶媒の損失が多かったりするため、工業生産は非常に困難である[8]。効率は高く、合成プロセスには高価な溶媒が必要であり、工業生産にも限界があります。クエティアホスの合成に関する研究において、クエティアホスの収率が低い主な理由の 1 つは、非極性溶媒を回収する際のクエティアホスの分解であることが判明しました。クエティアホスエマルジョンの溶媒がキシレンであることを考慮し、DMAPを触媒として使用する合成方法の研究に焦点を当てます。関連する実験結果は、この方法の反応サイクルが短く、条件が穏やかで、クエティアホスの収率が 90% 以上であることを示しています。この合成方法では溶媒を蒸留する必要がなくなり、溶媒の損失と環境への汚染が大幅に削減され、合成プロセスは操作が簡単で、高温での生成物の分解を効果的に回避し、生産コストを削減します。 。

アシル化合成技術の向上に伴い、DMAP の範囲と量も徐々に増加しています。 DMAPは、原料の入手が容易、合成が簡単、低コスト、低毒性、異臭がない、使用が便利、触媒効果が優れている、超高効率アシル化触媒で安定に保存できるなどの特徴から、有機合成での使用が増加しています。反応。現在この国で起きている主な問題は、

DMAP は高価であり、産業界での応用率は高くなく、経済的メリットも大きくありません。したがって、化学生産のニーズを満たすために、その合成技術の研究を強化し、生産コストを削減し、用途を広げ、有機合成における応用範囲を拡大する必要があります。

参考文献:

[1] 廖蓮安、郭啓陵。 4-ジメチルアミノピリジンの合成とその触媒的有機反応[J]。合成化学、1995、3(3): 215

[2] 李英。効率的なアシル化触媒のクラス、ジアルキルアミノピリジンの紹介[J]。化学試薬、1982、4(2): 88

[3] 曹光紅。 4-ジメチルアミノピリジンの合成と応用 [J]。湖北化学工業、1994、2:16

[4] Yang Haikang、Li Wenxia など。4-ジメチルアミノピリジンの合成法の改良 [J]。化学試薬、1990、12(1): 56

[5] 李保清。効率的なアシル化触媒 4-ジメチルアミノピリジンの合成 [J]。ケミカルワールド、1992、8:344

[6] King H と Ware L L. 4 理論をやり直して物質を導き出した [J]。 J Chem Sot、1939、873

[7] Zeng Wenping、Duan Xiangsheng、Nie Ping、他、ピリミホスの合成と応用[J]、湖南化学工業、2000、30(2):17

[8] Yu Tianxiang、Qian Yongfang、他。[J] でのピリミジンの触媒合成。 1988年27(5)：16