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石炭酸誘導体のカルボキシル化反応（第13報）
ジメチルホルムアミド中における m・アミノフェノールよりp一アミノサリチル酸 の合成
工業化学教室平 尾 一 郎
藤 本 勉
The Carboxylation of Phenol Derivatives． XIII Synthesis of p．Aminosalicylic Acid from m−Aminophenol in Dimethylformamide．
Ichiro Hirao and Tutomu Fujimoto
The carboxylation of a free m・aminophenol with carbon dioxide in N， N dimethyl−
formamide was attempted． It was found that in the presence of potassium carbonate，
sodium carbonate， potassium bicarbonate or sodium bicarbonate the reaction occurred，
and p−aminosalicylic acid and 4・amino−6・hydroxyisophthalic acid were obtained． The effects of the amount of potassium carbonate added， reaction temperature and carbon dioxide pressure on the yields of p−aminosalicylic acid and 4−amino・6−hydroxyisophthalic acid were also studied． p−Aminosalicylic acid was obtained in about 80％ yield by heating m−aminophenol with potassium carbonate in N， N−dimethylformamide at 240°C for 2 hrs． under the initial pressure of carbon dioxide 5 kg／cm2．
1緒言 試薬を水一メタノールから再編してmp 124〜
5．5°C（分解）のものを用いた。炭酸リチウム，
著者らはさきにm一アミノフェノールカリウム 炭酸ナトリウム，炭酸カリウムは市販一級試薬 およびナトリウムは極性非プロトン溶媒であるジ を減圧下に十分加熱乾燥して，炭酸水素ナトリ
メチルホルムァミドに容易に溶解することを見出 ウム，炭酸水素カリウムは市販一級試薬を減圧デ し・またジメチルホルムアミド中で二酸化炭素と シヶ＿タ＿中で十分に乾燥して用いた。ジメチル
煕君魂㌶鷲㌫墓：㌫ご罐二竺籠㌶こ業：驚貫
の反応条件について検討し報告した1）。
入りのものを用いた。
本報では工業的見地から，m一アミノフェノー
ルアルカリ塩のか籾に繊のm一ア，ノブエノ 2・反応操作m アミノフェノーノレ7・49・
一ルを用いてジ．チルホルムア，ド中で二酸化炭，炭酸ア・レカリあるいは炭酸水素アルカリの所題 とジメチルホルムアミド709を容量300ccの電
素によるカルボキシル化を試みた結果，炭酸アル
カリあるいは炭酸水素アルカリの存在下に反応が 磁かきまぜ式オートクレーブに吸湿させないよう
進むこと硯出し，反応条件について検討したの にすばやく入れ，かトクレープ中の空気を二酸で，その結果について報告する。 化炭素で置換し・かきまぜながら二酸化炭素を十
分に吸収させ，所定の二酸化炭素圧下に2時間加
皿 実験方法 熱した。所定温度に達するまでに15〜20分を要し
1．試薬In一アミノフェノールは市販の一級 た。94
3．後処理および生成物の分離定量 反応停止 ち，反応混合物を取り出して図1に示す処理をし
後，オートクレープ中の二酸化炭素を放出したの てA，B， Cの各成分に分離した。既報1）と同反応混合物
水層 工一テル層
タ摘物
ロヌ夜 ：史でん A
櫟翻H1県下B
0液 ラ促でん
C図1 反応混合物の後処理
様にAは未反応のm・アミノフェノールであり， キシル化反応におよぼす効果を検討し，その結果 沈でんBおよびCについては緩衝液（pH 11）中 を表1に示した。
で紫外線吸収スペクトル法，すなわち波長276
mμ（スリット巾0．24mμ），299 mμ（スリット 表1 添加物の効果 巾0．19mμ）における吸光光度法でp・アミノサ
リチル酸と4・アミノー6一オキシイソフタル酸を定 量した。
皿 実験結果および考察
1．添加物の効果 遊離のm一アミノフェノー
ルのジメチルホルムアミド溶液を二酸化炭素初圧 5kg／cm2および20 kg／cm2の加圧下に加熱した がいずれの場合にもm一アミノフェノールのカル ボキシル化生成物であるp・アミノサリチル酸を 確認出来なかった。しかし反応系に炭酸カリウム を添加して同様に二酸化炭素加圧下に加熱反応さ せるとp・アミノサリチル酸および4・アミノー6一 オキシイソフタル酸が生成し，遊離のm一アミノ
CO2 PAS
AOI
添 加 物 （kg／cm2） 初 圧
収率（％）収 率
（％）な し 5 0 0
20 0 0
炭酸リチウム
5 0 0
20 0 0
炭酸水素ナトリウム 5 1．4 0
20 2．0 0
炭酸ナトリウム
@！20 1 5 i 1．0
Q．3
00．］
炭酸水素カリウム
@ 1
15 20 4．1
P0．5
00．1
炭酸カ リウム
5 49．1 5．8 i 20 48・31 10．4 添加量m一アミノフェノールの5倍モル
フェノールを用いても適当な炭酸アルカリが存在 反応温度180。C すればヵルボキシル化反応が進行することを認め 反応時間 2hrs
た。そこで種々の炭酸アルカリおよび炭酸水素ア PAS＝p．アミノサリチル酸
ルヵリを添加してm一アミノフェノールのカルボ AOI＝4・アミノー6一オキシイソフタル酸
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リチウム，ナトリウムおよびカリウムの炭酸塩 でのカルボキシル化反応におよぼす炭酸カリウム の効果を比較すると炭酸リチウムを添加した場合 の添加量の影響を検討し，その結果を図2に示し は二酸化炭素初圧5kg／cm2，20 kg／cm2のいず た。 m一アミノフェノールと当モルの炭酸カリウ れの場合にもカルボキシル化生成物は認められな ムを添加したときのp一アミノサリチル酸の収率 かったが，炭酸ナトリウム添加の場合には少量な は27．9％であったが炭酸カリウム添加量の増加と がらp一アミノサリチル酸が生成し，二酸化炭素 ともにp一アミノサリチル酸の収率も増大し，炭
初圧20kg／cm2では微量の4一アミノー6一オキシ 酸カリウム添加量が5倍モル付近で極大となっイソフタル酸の生成も認められた。炭酸カリウム た。一方，4一アミノ・6一オキシイソフタル酸の収 添加の場合は炭酸ナトリウムの場合に比べてP一 率は炭酸カリウム添加量の増加とともに漸次増大
アミノサリチル酸の収率は著しく増大し，二酸化 した。
炭素初圧20kg／cm2の場合には4一アミノ・6一オ 3．反応温度の影響 ジメチルホルムアミド中 キシイソフタル酸もかなり生成し，炭酸カリウム でm一アミノフェノールに対して5倍モルの炭酸
のカルボキシル化反応におよぼす効果は顕著であ カリウムを添加して遊離のm・アミノフェノール った。このように炭酸アルカリのアルカリ金属の を用いた場合のカルボキシル化反応におよぼす反
促進効果はリチウム，ナトリウム，カリウムの順 応温度の影響を検討し，その結果を図3に示しに増大したが，この反応系においては炭酸塩のジ 100
メチルホルムアミドに対する溶解1生も影響するも
のと考えられる。 80
炭酸水素ナトリウムの効果は炭酸ナトリウムと 袋 ほぼ同程度と考えられる。炭酸水素カリウムの効 60 果は炭酸水素ナトリウムに比べて若干大きいが炭 帝
40酸カリウムと比べるとかなり小さい。 塁
2．炭酸カリウム添加量の影響 遊離のm一ア20
ミノフェノールを用いてジメチルホルムアミド中
0
140 180 220 260
40
@ 漂6う講賠．旧1°2驚．t篇婦》 30
0 4・Tミノ．6●う（キうイソフタル璽慮L図3 反応温度の影響 侍20
た。p一アミノサリチル酸の収率は240°Cまでは
鋲
10 反応温度の上昇とともに増加し，240°Cでは約
80％の収率でp一アミノサリチル酸が得られた。
o さらに反応温度を上昇させると収率の急激な低下
o i 3 5 7
がみられ，240°CをこえるとP一アミノサリチル
K2CO3／而・了ミノフェ 一ル（猟ol／術01）
酸の分解反応がはげしいものと考えられる。この
霊霊蹄：㎡原蹴18°㍗ ようにP一ア・ノサリチル酸の収率は24°°Cまで
＠p．了ミけり与1嘩 は増加していることからこの範囲内ではカルボキ
04 了ミノー6一焙シイソフタ 畷 シル化反応はかなり速やかに進行しており，した
図2 炭酸カリウム添加量の影響 がって二次的なカルボキシル化生成物である4・
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アミノー6・オキシイソフタル酸の収率も反応温度 系においてm一アミノフェノールのアルカリ塩を の上昇とともに増大するものと期待されるが，実 経由してカルボキシル化がおこるのか，或いは遊 験結果は反応温度の上昇とともに減少し，240°C 離iのm一アミノフェノールが直接カルボキシル化 では極めて少量生成したに過ぎなかった。これに されるかについては明らかでないが，カチオンと 関しては4一アミノー6一オキシイソフタル酸はp一 溶媒和し易いジメチルホルムアミド中では炭酸カ
アミノサリチル酸に比べて熱的にかなり不安定 リウムの解離によつて生じたカリウムイオンに二 で，恐らく脱カルボキシル化によりp一アミノサ 酸化炭素が付加し，これがカルボキシル化剤とし
リチル酸を生成するものと推定している。 て作用する経路も考えられる。
4．二酸化炭素圧の影響 二酸化炭素初圧と 以上のようにジメチルホルムアミド中でのm−
p一アミノサリチル酸および4一アミノー6一オキシィ アミノフェノールのカルボキシル化反応におい
ソフタル酸の収率の関係を図4に示した。二酸化 て，あらかじめm一アミノフェノールカリウム或いはナトリウムを調製することなく，遊離のm一 アミノフェノールを用いて過剰の炭酸アノしカリ，
50
とくに炭酸カリウムの存在下に二酸化炭素加圧の
もとで反応させてもカルボキシル化反応は進行 一 40 し，好収率でp一アミノサリチル酸を合成するこ） とが出来た。
30 終りに本研究に協力していただいた松浦聡朗，
湯地勇夫，田代昌秀の諸君に感謝いたします。 借
鼻 20
10
o
文 献
1） 平尾一郎，小杉善雄，松浦聡朗，弘中泰雄，有 合化 25，417（1967）
O り0 20 30 40
CO2初丘 （K9／cm2）
原旋時面2hrs．， 丘庇遣度180セ
K2CO3／愉・了ミ，フェノ ｝レ 5 mot／凧01
● P一了ミ，サリ今ル酪
04−〒ミ戸6渓⇔イ・♪フ9ル戯 図4 二酸化炭素圧の影響
炭素初圧Okg／cm2，すなわち反応前に吸収した
