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フラン誘導体合成に関する研究(第13報) : 2‐アセチル
‐3‐(5‐ニトロ‐2‐フリル)アクリル酸エチル誘導体
加藤, 安彦; 藤本, 勉; 松浦, 聡朗; 平尾, 一郎
1966-03-01T00:00:00Z
http://hdl.handle.net/10228/3762
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Kyushu Institute of Technology Academic Repository
47
フラン誘導体合成に関する研究（第13報※1）
2−アセチル−3−（5−ニトロ−2−フリル）
アクリル酸エチル誘導体
加藤安彦
藤本勉
松浦聡朗
平尾一郎
工業化学科有機合成化学教室
Studies on Synthesis of Furan Compounds． XIII．
日hyl 2口ocefyl■3−（5−ni廿ro■2■furyD ocrylofe derivofives．
By Yasuhiko KATO， Tsutomu HUJIMOTO，
Toshiro MATSUURA and Ichiro HIRAO．
By heating of 5・nitro−2−furaldehyde with ethyl acetoacetate in methanol・two pro・
ducts，（1）m． p．127°∼128°C and（II）m． p．79°∼81°C， were obtained． The ultraviolet
and infrared absorption spectra of the two were measured． Therefore， I and II were
found to be geometrical isomerism of ethyl 2−acetyl−3・（5−nitro−2・furyl）acrylate of which
cis and trans conformation was briefly discussed．
Ethyl 2・acetyl・3・（5−nitro−2−furyl）acrylate（1，II）include a carbonyl group・and were
expected to react with carbonyl reagents， giving rise to Schiff’s base derivatives which
were supposed to have differences between from I and from II． However， on treatment
of I or II with various carbonyl reagents or hydrazine derivatives gave same products，
respectively． The Schiff’s bases were derived from hydroxylamine・hydrazine hydrate・
methylhydrazine， phenylhydrazine，2，4・dinitrophenylhydrazine， acetylhydrazine， semicar．
bazide， thiosemicarbazide and aminoguanidine．
をも確認し，併せ報告した1）。その後5一ニトロフ
1・緒言ルフラ＿ルとアセト酢酸エチルとの反応による1
著者らは先に5一ニトロフルフラール，アセトの合成を種々検討中に・1の幾何異性体と思われ
酢酸エチルおよび尿素間の縮合閉環による2一ヶる生成物（1）mp 79°∼81°Cを捕捉したので・
ト＿4−（5一ニトロー2一フリル）−5一カルボエトキシ 1および1の立体構造について検討した。また・
＿6＿メチル4，2，3，4一テトラヒドロピリミジンの合 1および1に種々のカルボニル試薬を作用させて
成について報告した。なおその際に副反応生成物 Schiff塩基誘導体を含成した。
；鴎㌃㌘一㌶㌶；ノ2分：一ユーCH一に・・C・H・
し，さらにこのものは5一ニトロフルフラールと（1）mp 127°∼128°C
アセト酢酸エチルとの縮合によって生成すること（1）mp 79°∼81°C
＊1前報（第12報）原，樫原，平尾日化861192（1965）
1）平尾，加藤，藤本日化8552（1964）
48
鰺竺一ル鞠
に
加熱還流4時間
一夜放置
くロ母「一一一一
（口過）
゜液紬ぽ、；1㌻，）
メタノール留去，濃縮
（減圧下，室温で）
・一一一コ晶（収量 26．9gmp 126∼128°C）
゜液
・一一r唯12壱鵬、）
口液結晶（皿）結
廃1棄隔遷ム＿＿罵灘．
mp 7 g∼81・C 混融点73∼120℃ mP 127∼128’C
図1 5一ニトロフルフラール，アセト酢酸エチル反応混合物の後処理操作
ぽ果および考察㌫襟欝㍍よ㌫直ll㌶㌘
2一アセチルー3−（5一ニトロー2一フリル）アクリル 2一アセチルー3−（5一ニトロー2一フリル）アクリル酸
酸エチル（1）の構造から予想される反応性に着エチルの計算値に一致し，また両者混融の結果不
目し・1を出発原料とするニトロフラン誘導体の純物のような混融点（73°∼120°C）を示した。
合成を企画するにおよび，1を高収率で合成するこのことから，1と1はシスおよびトランス異性
必要にせまられて，種々の反応条件下における1 体の関係にあるものと推定されるので，これら両
の収率を比較検討した。その結果，5一ニトロフル者の相互変換を検討するために，メタノールー塩
フラールを等モルのアセト酢酸エチルに加温溶解酸中で1，五おのおのに紫外線照射を行なった。
後氷冷下に乾燥塩化水素を飽和させ，0°∼5°Cでその結果，1はその融点低下によって一部が皿に
一夜放置して，1を85∼90％の収率で得ること変換していることが推測される程度で殆んど未変
ができた。また1は塩酸，酢酸あるいはピリジン化であったが，亜は大部分が1に変換した。また
などの酸，塩基の存在下に，さらには無触媒下で 1を100°Cに加熱しても， 1と1の混合物が得
も生成することが判った。無触媒下における5一二られたことから，1→1の変化を認めた。他方，
トロフルフラールとアセト酢酸エチルとの反応を 5一ニトロフルフラールとアセト酢酸エチルとの反
検討した際に，反応混合物を図1のように処理し応において，塩酸，酢酸およびピリジンなどの
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1（トフンス異性体）皿（シス異性体）
リジンの存在下に加熱して，皿→1の変化が起っ
たことを見い出し，推定がほぼ妥当であることをは予想されるが・カルボエトキシル基がその反擾
確認した。からのがれるためと・また・ともに大きなかさば
以上のことから，皿は破定で比較的容易に1 りを占める両者間1芦想される立体障割’らのが
に難化することが判った．ここで問題になるのれるためとで a≠b−C°°C2H‘結合を輌臨
は・1および・のような三置換一チー誘導体して・−Cく。−C、H、のなす平面が）C−＜・
で・しかもエチレンニ重結合の同一炭素原子に強平面と交差して分子の平面性を失なう可能性があ
力な類似極性基が二個結合している場合のシスー @ る。したがって，これら1および巫分子では二重
トラソス異性体の間には分子の対称性に大きな差結合が共輻系をなしているので，分子が平面性を
異が認められない。それは・理論双極子能率2）の失なう可能性が比較的少ないトランス異性体は安
概算結果が・5一ニトロー2一フリル基を基準にして・定であるが，静電的反援および立体障害によって
ヵルボエトキシル基がトランス位にあるもの（ト分子が平面性を失なう可能性の大きなシス異性体
ランス異性体）は4・99D・ヵルボエトキシル基がでは，π一電子軌道の非局在化が妨げられて共鳴
シス位にあるもの（シス異性体）では3・66Dとエネルギ＿が低下し，不安定であると考えられ
なって・両者の間には殆んど差異がないことからる。したがって，安定な1はトランス異性体，不
も肯定出来る。したがって・この場合をも含めた安定な1はシス異性体であると推定される。
三置換エチレン誘導体の立体配置の決定を双極子 1および1のUVスペクトルには大差は認めら
能率から行なうのは・特別な場合を除き・無意味れなかったが，分子構造の複雑性に起因する分子
であると思われる。の歪や，隣接極性結合による誘起効果などの影響
一般に，シスおよびトランス異性体の分子の安がかなり大きくひびいているものと思われるが，
定性を左右する因子として・水素結合・双極子間両者のIRスペクトルはかなり異なった吸収曲線
の静電的反嬢，置換基相互間の立体障害などが挙を示している。とくに6μ付近のC＝C伸縮振動
げられるが，水素結合による分子の安定化はL による吸収領域において，1は1630，1670cm−1
皿分子ではともに起り難いと考えられる。またトに2本の鋭い吸収帯が認められるが，1では1638，
ランス異性体では・5一ニトロー2一フリル基とアセ 1671cm−1に弱い吸収を示している。また，10
チル基が互にシス位にあるので・これら両者間に ∼15μのC−H面外振動による吸収領域では，1
静電的反擾が起ることは考えられるが・アセチルには940，958，969cm−1におのおの3本，比較
基が＝C−COCH8結合を軸として回転し・分子的鋭い吸収が認められるのに反し，皿では957，
の平面性を保持したまま5一ニトロー2一フリル基か 977cm−1に2本の吸収が認められ，他の1本は
ら最も遠い位置にその酸素原子を移動させ，反擬不明瞭である。このようなことは，1がトランス
を最小にすることが可能であり，しかも両者間の異性体，皿がシス異1生体であることを示嵯するも
立体障害も比較的小さいと考えられる。ところがのであり，分子の安定性から推定した結果を支持
一方，5一ニトロー2一フリル基とカルボエトキシルするものと思われる。
基とが互にシス位に存するシス異性体の方は，ト第ニアミンは異性化を促進する触媒物質の一例
ランス異性体と同様に5一ニトロー2ヲリル基とカとして知られているが，第三アミンには普通触媒
ルボエトキシル基との間に静電的反援が起ること作用がないと云われている3）にもかかわらず，前
2）千葉，下沢，岡，外山化学の領域 11803（1957）
3）E．L． Elie1‘‘Sオ〃θoc彪励s物oゾCαγboηCo〃ψo耽4sノ’McGraw−Hill Co． Inc．， New York（1962）p344
50
（
）
．忘
波長（mμ）
1（トランス）； λmax＝245，351．7mμ，εmax＝12599．4，21454．4
……… H（シス）； λmax＝245．7，352mμ，εmax＝12346．4，21302．6
図22・アセチルー3・（5・ニトロー2・フリル）アクリル酸エチルの紫外吸収スペクトル
（1％ジメチルホルムアミド溶液）
波長（μ）
100
2．5 3 45 6 7’ 891011
§40
蝦 60
4000 3000 2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600
k ・波数（㎝一1）
（1）：工（トラス）（2）：n（シス）
図32一アセチル・3’（5一ニトロ・2・フリル）アクリル酸エチルの赤外吸収スペクトル（in Nujol）
51
述のようにピリジンの存在下に1→1の異性化が CH3
起った．これは，1の有する二個の求電子性基・・N早・・♀−C・・C・H・H2N−R・・N▽CII・C一と・N−R
COCH3 COOC2H5
（COCH3とCOOC2H5）の＋M効果と，ビリ（1・1）（皿∼α）
ジン分子の接近にともない，エチレン結合のπ一皿：R−OH 珊：R−NHCONH3
il ギ…1≡麟
ピリジン型遷移中間体（肥）を形成し，ついで
・’がラc−c《結合の廻りの回転を起しヒドラートおよびアセチルヒドラジンなどとの反
て・1一ピリジン型遷移中間体（1’）を生じ・さ応では，前者から（】y’）crude mp 72。∼75。C，
らにピリジンが脱離して1を生成するものと思わ後者から（珊1’）mp 141。∼142。C（分解）のとも
れる・に帯黄白色結晶性物質が得られた。Iy’，珊’はい
つれも塩酸あるいは酢酸などで処理すると，それ
、（加（酌セチルヒドラジン（1：1）複合物であることを確
（・’）°c2H‘ （・）°c・H・取咄すことができた．このX’は塩酸，酢酸な
どで処理するか，あるいは場合によって，酢酸工
2一アセチルー3『（5一ニトロー2一フリル）アクリルチルによる再結晶中にも脱水して所期のチオセミ
酸エチル（1・1）は・カルボニル基を有していカルバゾン（X）を生成した。
るので，カルボニル試薬に対して活性であること
が予想されるが，事実，ヒドロキシルアミン，ヒ CH、
ドラ〃，メチ，レヒドラジン，フエニルヒドラジ゜2漂1認：2⊂c°眺 H聯∫職HC・C出
ン，2，4一ジニトロフェニルヒドラジン，アセチル
ヒドラジン，セミカルバジド，チナセミカルバジ
ド，アミノグアニジンなどと容易に反応して，お
（頂）COOC2H5
のおの相当するSchiff塩基誘導体（1∼XI）を
；㌫㌔蕊f㌫≧1㌫叢し酬⇒懸一」㌔噸㍗
用いたカルボニル試薬の遊離塩基（または，塩を
用いた場合，あるいは酸性下で反応させた場合は
酸）の作用によって，1，皿いずれかの異性化が 3・実験の部
誘発されて，同一一Schiff塩基を生成したのか，ま 3・1 トランス（1）およびシス（1）
たは皿→1の異性化が誘発されて1のSchiff塩 2一アセチル＋（5一ニトロー2一フリル）アクリル酸
基が生じ，ついで，それがさらに安定な型に異性エチル
化して，同じSchiff塩基を生じたものとも考え図1に示すような操作によって，1および1を
られる。得た。
1（または1）と2倍モル量以上のヒドラジン分析値IC52．59％ H4．53％ N5・46％
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C，止冨31《）r竺し㌢4％・）2538（・・mm・1）の・〃一・レ（…ml）
計算値C52・2・％H4・35％N5・53％㌶㌍㌶竃1鷺：潔㌻元㌫
3・2 1および巫の相互変換浄。収量1・89（67・1％）mp 158°∼172°C（分
3・2・1 1の紫外線照射解）。氷酢酸で再結晶して黄色結晶，mp 183°∼
184°C（分解）。
1°’19を”ノール5°mlに溶解し遮塩分析値C49．・6％H4．57％N、。．43％
酸1滴を娠紫外線（繊灯）を2・時間照組 C、、H、。N、。、としての
；δ・竺麗析㌘難㍊㌶三㌶計算値C49・25％H4・48％N…45％
殿して，mp 127°∼128。C，収量0．079。 3°3命22一アセチルー3−（5一ニトロー2一フリル）
アクリル酸エチルヒドラゾン（W）
3°2’2皿の紫外鯉射 8・％ヒドラ〃・ドラート3．69（6。mm。1）
皿 0・19を3・2・1と同じようにして，mp とメタノール15mlの混合溶液を一10°Cに冷却
105°∼123°Cの物質を0・089得た。メタノールし・かきまぜながら1（または1）7．69（30m
一水により再沈殿して，mp 126°∼128°C，収量 mol）のメタノール（50 ml）溶液を加え，以後
0・0649。 1との混融点には変化が認められなか 5°∼5°Cで2時間かきまぜた。析出物をロ取後
った。エーテルで洗浄。帯黄白色粉末（】y’），収量8．5
g，mp 72°∼75°C。
3’2°3 @1の熱変化 rをメタノール60mlに溶解し濃塩酸2mlを
皿 0・59を4時間100°Cで加熱した。一夜加えて15分間加熱還流。冷後析出結晶をロ取し
放置後メタノールを加え加熱溶解した。室温で放メタノー・ルで洗浄。収量1・69，mp 208°∼209
冷して析出物質をロ取。収量0．19，mp 125・∼ °C。ロ液に水50 m1を加えて析出する物質をメ
128°C。これは1である。ロ液に水を加え冷却しタノールで再結晶して・さらに同一生成物を0・6
て析出物質をロ取。収量0．349，mp 78。∼81。C g得た。 mp 208°∼209°C。合計収量2・29（27．
これは未変化の1である。 0％）。メタノールで再結晶して淡黄色針状結晶，
mp 210°∼211℃。
3’2’4 @皿の塩酸（ピリジン）による変化分析値 C49．11％ H 4．73％ N 15．49％
1 0．49をメタノール30m1に溶解しし濃塩 CllH13N305としての
酸（ピリジン）2滴を加え4時間還流下に加熱し計算値 C49・43％ H 4・86％ N 15．73％
た・反応混合物を氷水中に注ぎ析出物を・取・収 3・3・32一アセチルー3−（5｛ト。．2．フリル）
量゜・139（°・149）・mp 98°∼12°°C（116°∼125 アクリル酸エチノレメチルヒドラゾン（V）
°C）。無水メタノールで再結晶して，収量0．1g
（0．129），mp 127・∼128・C。 1（皿）2・539（10mm・1）および・タノー
ル70m1の混合物に，25°∼30°Cでかきまぜな
3・32一アセチルー3−（5一ニトロー2一フリル）アクがら，硫酸メチルヒドラジン（CH3 NHNH2・
リル酸エチルのSchiff塩基誘導体 H2SO4）1・449（10 m mo1）の水（30 ml）溶液を
3・3・12一アセチルー3《5｛ト。−2一フリル）滴下・ついで醐ナトリウム1・649（2°mm・1）
アクリル酸エチルオキシム（巡）癒加し・以後同温で塒間かきまぜた・・日放
置後無機塩をロ別し，炭酸ナトリウム1．06gを
塩酸ヒドロキシルアミン0・7g（10mmol）を少量つつ加え，さらに1日放置後析出物をロ取，
水5mlに溶解して調製した溶液に・1（またはメタノールで洗浄。収量1．59（53．4％），mp
53
117°∼120°C。メタノールで活性炭処理とともにをロ取後メタノールで洗浄。収量4g（52．2％）
再結晶して淡黄色針結晶，mp 122°∼123°C mp 138∼141°C（分解）。メタノールで再結晶し
分析値 C51．69％ H 5．17％ N 14．86％て帯黄白色粉末， mp 140°∼142°C（分解）。
C12 H14 N305としての分析値 C 47．24％ H 5．65％ N 18．33％
計算値 C51．43％ H 5．00％ N 15．00％ C13 H・5 N306・NH2 NHCOCH3（珊’）
としての
3・3・42一アセチルー3−（5一ニトロー2一フリル）計算値 C46．99％ H 5．48％ N 18．28％
アクリル酸エチルフェニルヒドラゾン（VI）珊’3・839（10 m mol）を氷酢酸20 mlに溶解し
塩酸フエニルヒドラ〃、．59（・。mm。1）お室温で18時間放置・棚物を゜取し・水ついで
よび酢蜘リウム、9（、・mm。1）を，水・・ml，メタノールで酷・嶋1・49（45・3％）・mp
；㌫ぷ蕊竺竺蕊；翼㌶；認㌫㌫酋して
溶液を加硫分rこふりまぜたのち液放置．析出分析値C5°・12％H4・7°％N13・47％
物を。取後水，ついでメ〃一ルで洗浄。収量．C・3H・5N・°・としての
・．59（43．7％），mp・42・∼・44・Cメタ・一ルで計算値C5°・49％H4・85％N13・59％
再結晶して黄色繊維状結晶，mp 145°∼146°C。（b）1（D 5・069（20 m mol），アセチルヒ
分析値C59．53％H4．58％N・・．96％ドラ”1・59（2°mm°1）およびメタノール8°
C、，H、， N。 O、としての mlの混合物を濃塩酸で酸性（pH 4）にし・5°°
計算値C59．5・％H4．96％N・2．2・％ ∼55°Cで1・5時間かきまぜた・放冷後析出物を
ロ取しメタノールで洗浄。収量4．9g（79．2％），
3．3．52．アセチルー3−（5一ニトロー2一フリル） mp 188°∼190°C（分解）。メタノールで再結晶し
アクリル酸エチル2，4．ジニトロフェニルヒドラて黄色結晶・mp 189°∼192°C（分解）・。法で
ゾン（⑯ 合成した試料との混融点降下は認められなかっ
た。
1（1）2．539（10mmol）のメタノール（1
00ml）溶液に，0°∼5°Cでかきまぜながら，2，4− 3・3・72一アセチルー3−（5一ニトロー2一フリル）
ジニトロフェニルヒドラジン1．989（10mmol）アクリル酸エチルセミカルバゾン（K）
を98％濃硫酸5mlに溶解し・ついで水15mlで 1（D 1．269（5 m mol），塩酸セミヵル
うすめた溶液を滴下，室温で4日放置。析出物をバジド0．56g（5 m mol）およびエタノ＿ル60
ロ取しメタノールで洗浄。収量4・249（定量的）・ mlの混合物を室温でかきまぜながら，等モル量
mp 242°∼243°C（分解）。ジオキサンに溶解後等のピリジンを添加しさらに5時間かきまぜて析出
量の水で再沈殿して燈黄色結晶性粉末・mp 243° @ 物をロ取，メタノールで洗浄。収量1．49（定量
∼244°C・的），mp 222・∼223・C（分解）．エタノールで再
分析値 C47・30％ H 3・52％ N 15・97％結晶して鮮黄色結晶， mp 223。∼224。C（分解）。
Cl7 H15 N509としての分析値 C46．41％ H 4．60％ N 17．89％
計算値 C47・11％ H 3・46％ N 16・16％ Cl2 Hl4 N406としての
計算値 C46．51％H4．52％N18．06％
3・3・6 2一アセチルー3−（5一ニトロー2一フリル）
アクリル醸エチルアセチルヒドラゾン（珊） 3・3・82一アセチルー3−（5一ニトロー2一フリル）
（。）1（1）5．069（20mm。1），アセチルヒドアクリル酸エチルチオセミカルバゾン（X）
ラジン2．969（40mmol）およびメタノール40 （o）1（1） 7．69（30 m mol），チオセミカル
mlの混合物を室温で2時間かきまぜて，析出物バジド2．8g（30 m mol）およびメタノール60
54
mlの混合物を1時間還流下に加熱，冷後析出物し・水についでメタノールで洗浄。収量2．59
をロ取しメタノールで洗浄。収量4．89（46．5％）（76・7％）・mp 162°∼168°C（分解）。酢酸工
mp 105°∼115°C（分解）。酢酸エチルで再結晶チルで再結晶して黄燈色結晶， mp 165°∼166°C
して帯黄白色結晶性粉末，mp 137。∼138。C（分（分解）。。法で得た試料との混融点降下は認め
解）。られなかった。
分析値 C41．55％ H 4．44％ N 16．57％
C、2H、。N。・，S（X’）としての 3’3’92一アセチルー3−（5一ニト・−2一フリル）
計算値C4・．86％H4．65％N、6．28％アクリル酸エチルグアニルヒドラゾン塩酸塩（刈）
中間体（X’）29（6mmol）を氷酢酸20ml中 1（1） 2・539（10 m mol），塩酸アミノグ
で，90°∼95°Cに加熱かきまぜて，冷後析出物をアニジン1’19（10mmol）およびエタノール
ロ取，氷酢酸についでメタノールで洗浄。収量 40m1の混合物を室温で6時間かきまぜた。析出
0・99（47・6％），mp 161°∼165°C（分解）。メ物をロ取・水ついでエタノールで洗浄。収量2．09
タノールで再結晶して黄橿色結晶，mp 166。∼ （57・9％）・mp 178°∼180°C（分解）。メタノ
167°C（分解）。一ルで再結晶して黄色結晶性粉末，mp 179°∼
分析値 C44．16％ H 4．22％ N 17．46％ 180°C（分解）。
C12 H14 N405 Sとしての分析値 C 41・23％ H 4．73％ N 20．15％
計算値 C44．17％ H 4．29％ N 17．17％ Cl2 Hl5 N505・HC1としての
（b）1（1） 2．539（10mmol），チオセミカ計算値 C 41・67％ H 4・63％ N 20・28％
ルバジド0・919（10mmo1）およびメタノール（1962年10月18日日本化学会九州地方大会にて講演）
40m1の混合物を塩酸酸性（pH 3）にして20分
間還流下に加熱した。一夜放置後析出物をロ取

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