説明

β−リン含有窒素酸化物から生じるアルコキシアミンを調製するための改善された方法

本発明は、有機金属系の存在下においてハロゲン誘導体との反応によって、式(I)に対応するβ−リン含有窒素酸化物から生じるアルコキシアミンを調製する改善された方法に関する。この方法は、水混和性有機溶媒中で反応を行うこと、および強酸水溶液を加えて有機媒体から直接アルコキシアミンを沈殿させることを含む。これらのアルコキシアミンは、特にラジカル重合開始剤として用いることができる。


【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明の主題は、β−リン含有窒素酸化物から生じるアルコキシアミンの調製のための改善された方法であり、有機金属系の存在下でハロゲン化誘導体と、水混和性有機溶剤中で反応させることによる。これらのアルコキシアミンは、特にラジカル重合の開始剤として用いることができる。
【0002】
本発明におけるアルコキシアミンは、式(I)に対応する。
【0003】
【化1】

[式中、Rは、1から3個のいくつかの炭素原子を有する直鎖または分枝アルキル基を表し、Rは、水素原子、Li、NaまたはKなどのアルカリ金属、またはNH、BuもしくはBuNHを表す。]
【背景技術】
【0004】
国際公開第04/014926号の文献中に記載の、式(I)に対応するアルコキシアミンは、ラジカル経路によって重合することのできる炭素−炭素二重結合を示す任意のモノマーの重合および共重合に使用する開始剤である。
【0005】
様々な合成経路は、アルコキシアミンを調製するための文献により知られている。最も一般的な方法は、特に、国際公開第00/61544号の文献中に記載の「ATRA」(原子移動ラジカル付加)反応を使用する方法に従って、炭素を含む基の窒素酸化物ラジカルとの結合を使用する。この方法は、有機金属系の存在下で、好ましくは、銅に基づいた有機金属系の存在下で、窒素酸化物をハロゲン化誘導体と反応させることにある。この反応は、水不溶性有機溶媒、好ましくは、ベンゼン、トルエンまたはキシレンなどの芳香族炭化水素、ジクロロメタンなどの塩化アルキル、またはエーテル中で実施される。精製は、有機相を、例えばアンモニウム塩などの塩を含むことができる水で洗浄し、それに続いて減圧下で有機溶媒を蒸発させることにより実施される。
【0006】
この方法は、生産量に関して費用がかかり不利益であるその後の処理を必要とする、金属、特に銅を含む大量の排水を生成することの不都合を示す。通常、国際公開第04/014926号の実施例1に記載の条件で実施した2−メチル−2−[N−(t−ブチル)−N−(1−ジエトキシホスホリル−2,2−ジメチルプロピル)アミノキシ]プロピオン酸の調製は、得られたアルコキシアミン1kg当たり排水60リットルを生成する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【特許文献1】国際公開第04/014926号
【特許文献2】国際公開第00/61544号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
解決しようとする問題は、方法の性能および生産量を維持しつつ、またはさらに一層それらを改善する一方で、排水に関係する環境リスクを特に排水の量を減らすことによって制限することの問題である。
【0009】
水混和性有機溶媒中でATRA反応を実施することによって式(I)に対応するアルコキシアミンを調製できることが、驚くべきことに今回見出された。有機金属系のリガンドの選択のためおよびアルコキシアミンの特異的な構造のため、酸性水溶液を加えて沈殿させることによって、アルコキシアミンを直接非常に容易に単離することができる。これは、生産量を増やしつつ、時間のかかる水による洗浄の段階を避けることができ、したがって、排水の量を減らすことができる。
【課題を解決するための手段】
【0010】
したがって、本発明の主題は、式(I)アルコキシアミン
【0011】
【化2】

[式中、Rは、1から3個のいくつかの炭素原子を有する直鎖または分枝アルキル基を表し、Rは、水素原子、Li、NaまたはKなどのアルカリ金属、またはNH、BuもしくはBuNHを表す。]を、
式(II)の窒素酸化物を
【0012】
【化3】

式(III)のハロカーボン化合物
【0013】
【化4】

[式中、Xは、塩素、臭素もしくはヨウ素原子を表し、好ましくは、臭素原子を表し、RおよびRは、式(I)におけるRおよびRと同様の意味を有する。]と
有機金属系MA(L)nおよび/またはM(L)n(IV)
[式中、Mは、Cu、Agおよび/またはAuなどの金属、好ましくはCuであり、Aは、ハロゲン原子、カルボキシル基またはトリフラート基を表し、好ましくは塩素原子または臭素原子を表し、Lは、金属Mのリガンドを表す。]の存在下で反応させることにより調製する方法であって、
水混和性有機溶媒中で実施し、以下の
a)金属塩MAおよび/または金属M、リガンドL、式(III)のハロカーボン化合物および窒素酸化物(II)を1から1.5の化合物(III)/窒素酸化物(II)モル比による前記溶媒中で撹拌しながら混合する段階と、
b)窒素酸化物(II)が完全に消失するまで、反応媒体を−10℃から60℃の温度で撹拌し続ける段階と、
c)5から40%の濃度の強酸水溶液を加える段階と、
d)段階c)で沈殿したアルコキシアミン(I)をろ過して回収する段階と
を含むことを特徴とする方法である。
【0014】
本発明の他の特性および利点は、以下の説明を読むことによって明らかになるであろう。
【発明を実施するための形態】
【0015】
本発明による方法は、式(I)のアルコキシアミンを穏やかな温度条件での高速動力学および高収率でおよび化学量論に近いハロカーボン化合物(III)/窒素酸化物(II)モル比で得ることができ、さらに、前記アルコキシアミンは、酸性水溶液を加えて反応媒体から直接沈殿させることができる。
【0016】
本発明によれば、水混和性有機溶媒として、例えば、メタノール、エタノール、1−プロパノールもしくは2−プロパノールなどのアルコールまたはエチレングリコールやジエチレングリコールなどのグリコールなどのプロトン性溶媒または例えばテトラヒドロフラン(THF)、1,4−ジオキサンなどのエーテル、または例えばジエチレングリコールジエチルエーテルなどのグリコールエーテル、アセトンまたはアセトニトリルなどの極性の非プロトン性溶媒を使用することができる。
【0017】
好ましくは、使用される溶媒は、アルコール、特にメタノールである。
【0018】
一般に、「水混和性有機溶媒」は、水との任意の割合で、均質な、単一層の透明な混合物を生成する溶媒を意味するものと理解される。
【0019】
本発明によれば、金属Mの活性実体の酸化の程度は、1(M)に等しい。この活性実体は、それ自体として、好ましくは金属塩MAの形態で、より特定するとCuBrなどの金属ハロゲン化物の形態で反応媒体に加えることができる。
【0020】
他の代替形態によれば、この活性実体はまた、反応媒体中に、金属Mが酸化状態1にあるおよび/または同様の金属Mが酸化状態0(M゜)にある金属塩MAを導入することができ、銅が好ましい金属である。
【0021】
本発明による個々の変形法において、金属M、特に銅は、反応媒体に酸化状態0で単独で導入され、これは、驚くほど必要なリガンドの量を減少させることができる。
【0022】
リガンドLは、1から5のL/Mモル比、好ましくは1から2のL/Mモル比に従って用いられる。
【0023】
金属Mのリガンドは、
−トリス[2−(ジメチルアミノ)エチル]アミン:
【0024】
【化5】

【0025】
−N,N,N’,N’,N’’−ペンタメチルジエチレントリアミン(PMDETA):
【0026】
【化6】

【0027】
−N,N,N’,N’−テトラメチルエチレンジアミン:
(CH−N−CHCH−N−(CH
【0028】
−1,1,4,7,10,10−ヘキサメチルトリエチレンテトラミン(HMTETA):
【0029】
【化7】

などのポリアミン、
−1,4,7−トリメチル−1,4,7−トリアザシクロノナン、
−1,5,9−トリメチル−1,5,9−トリアザシクロドデカン、
−1,4,8,11−テトラメチル−1,4,8,11−テトラアザシクロテトラデカンなどの環状ポリアミンから選択される。
好ましくは、PMDETAを用いる。
【0030】
本発明による方法は、一般に、金属塩MAおよび/または金属MをリガンドLと水混和性有機溶媒中で周囲温度で混合することにあり、次いで、窒素酸化物(II)を周囲温度で加える。ハロカーボン(III)化合物を1から1.5の化合物(III)/窒素酸化物(II)モル比で、好ましくは1から1.1の化合物(III)/窒素酸化物(II)モル比で、−10℃から60℃の間の反応温度、好ましくは5℃から25℃の間の反応温度で導入する。
【0031】
この操作は、窒素やアルゴンなどの不活性ガスの雰囲気中でおよび好ましくは大気圧で実施することが好ましい。
【0032】
反応時間は、一般に非常に短い。反応の終了は、例えばクロマトグラフ法(GC、HPLC、TLC)などにより反応物、特に窒素酸化物の消失によってモニターすることができる。
【0033】
反応の継続期間は窒素酸化物の完全な消失によって決定する。
【0034】
反応の終了時、塩酸などの強酸水溶液を加えて有機媒体からアルコキシアミン(I)を沈殿させる。酸性溶液の濃度は、一般に5から40%であり、好ましくは15から20%である。反応媒体の最終pHは、0.5から3でよく、好ましくは1から2でよい。
【0035】
アルコキシアミン(I)をろ過して回収する。それを場合によって、反応に用いたのと同様の溶媒でよい有機溶媒中で溶かし、続いて水で沈殿させて再結晶化することができる。
【0036】
水混和性有機溶媒は蒸留して再利用することができる。このような観点から、メタノールなど、水との均一共沸混合物を形成しない溶媒が好ましい。
【0037】
本発明による方法は、BlocBuilder(C)という名称でArkema社で販売される、Rがメチル基であり、Rが水素原子である式(I)のアルコキシアミンの製造に特に適しており、その結果、排水の体積が、通常、アルコキシアミン1キログラム当たり8から10リットルに減少する。さらに、生産量が増加し、その利益が反応/精製時間に関しておよび反応器中で用いることができる体積に関しての両方に現れている。
【0038】
(実施例)
以下の実施例は、本発明を例示する。
【0039】
不活性ガス(アルゴンまたは窒素)雰囲気下でイカリ型の機械式撹拌機、還流冷却器、滴下漏斗およびガス注入口を装備したショット(Schott)型のジャケット付きガラス反応器中で試験を実施する。
反応物として用いたSG1と呼ばれる式(II)の窒素酸化物は、欧州特許出願第1349862号に記載の方法に従って、ジエチル2,2−ジメチル−1−(1,1−ジメチルアミノ)プロピルホスホナートの過酢酸との酸化によって調製した。
【0040】
使用した金属リガンドは、N,N,N’,N’,N’’−ペンタメチルジエチレントリアミンであり、以下PMDETAで表す。
【0041】
使用した溶媒、すなわちメタノール、エタノール、イソプロパノール、アセトンまたはアセトニトリルを前もって脱気する。
得られた化合物は、構造の確認のためH NMR、13C NMRおよび31P NMRで分析する。
【実施例1】
【0042】
(メタノール溶媒)
脱気メタノール200mlおよびPMDETA91.9g(0.530モル、1.8当量)を窒素でパージした1リットルの反応器に充填する。20−25℃で温度を保ちながら、CuBr33.8g(0.236モル、0.8当量)および銅粉末5.6g(0.088モル、0.3当量)の混合物を穏やかな窒素気流下で導入し、その後、SG1 86.4g(0.294モル、1当量)を導入する。混合物を5℃に冷却し、次いでメタノール100ml中に溶かした2−ブロモ−2−メチルプロピオン酸51.7g(0.309モル、1.05当量)を15分にわたって注入する。溶液の注入が終了したら5℃で30分間反応を起こさせる。
【0043】
10−12℃で温度を保ちながら、18%塩酸水溶液335mlを加える。反応媒体の最終pHは1.8である。BlocBuilder(登録商標)の粗アルコキシアミンを回収するため、ろ過を行う。銅を含む排水の体積は800mlである。
【0044】
アルコキシアミンをメタノール330ml中に溶かし、次いで、水300mlを加えて再沈殿させて再結晶化する。生成物を減圧下で40℃において乾燥する。白色粉末94g(収率84%)を得、この粉末の純度をNMR分析によって文献データと比較して確認する。
【実施例2】
【0045】
(メタノール溶媒)
脱気メタノール50mlおよびPMDETA22.2g(0.128モル、1.8当量)を窒素でパージした250mlの反応器に充填する。20−25℃で温度を保ちながら、CuBr8.2g(0.057モル、0.8当量)および銅粉末1.36g(0.021モル、0.3当量)の混合物を窒素気流下で導入し、その後、SG1 21.1g(0.072モル、1当量)を導入する。メタノール25ml中に溶かした2−ブロモ−2−メチルプロピオン酸12.5g(0.075モル、1.05当量)を周囲温度で滴下し、次いで、周囲温度で4時間反応を起こさせる。
【0046】
10℃まで冷却を行い、18%硫酸水溶液110mlを加える。反応媒体の最終pHは1である。ろ過を行い、次いで、ケークを水で洗浄する。生成物を減圧下で40℃において乾燥する。白色粉末23.3g(収率85%)を得る。NMRによる分析上の特性は、実施例1で得られたアルコキシアミンのものと同一である。
【実施例3】
【0047】
(メタノール溶媒)
脱気メタノール50mlおよびPMDETA13.7g(0.079モル、1.1当量)を窒素でパージした250mlの反応器に充填する。20−25℃で温度を保ちながら、銅粉末5g(0.079モル、1.1当量)を窒素気流下で導入し、その後、SG1 21.1g(0.072モル、1当量)を導入する。メタノール25ml中に溶かした2−ブロモ−2−メチルプロピオン酸12.5g(0.075モル、1.05当量)を周囲温度で滴下し、次いで、周囲温度で4時間反応を起こさせる。
【0048】
10℃まで冷却を行い、18%塩酸水溶液55mlを加える。反応媒体の最終pHは1.5である。ろ過を行い、次いで、アルコキシアミンをメタノール80ml中に溶かし、水120mlを加えて再沈殿させて再結晶化する。生成物を減圧下で40℃において乾燥する。白色粉末23.6g(収率86%)を得、NMRによるその分析上の特性は、実施例1で得られたアルコキシアミンのものと同一である。
【実施例4】
【0049】
(エタノール溶媒)
脱気エタノール200mlおよびPMDETA104g(0.600モル、2.2当量)を窒素でパージした1リットルの反応器に充填する。CuBr34.1g(0.238モル、0.9当量)および銅粉末3.8g(0.060モル、0.2当量)を20−25℃で温度を保ちながら、窒素気流下で導入し、その後、SG1 79.2g(0.269モル、1当量)を導入する。混合物を5℃に冷却し、エタノール100ml中に溶かした2−ブロモ−2−メチルプロピオン酸50g(0.299モル、1.1当量)を滴下し、次いで、5℃で4時間反応を起こさせる。
【0050】
5−10℃で温度を保ちながら18%塩酸水溶液340mlを加える。ろ過を行い、次いで、ケークを水250mlで3回洗浄する。生成物を減圧下で40℃において乾燥する。実施例1のアルコキシアミンに対応する白色粉末87gを収率85%で得る。
【実施例5】
【0051】
(イソプロパノール溶媒)
脱気イソプロパノール200mlおよびPMDETA109g(0.629モル、2.2当量)を窒素でパージした2lの反応器に充填する。CuBr32.8g(0.229モル、0.8当量)および銅粉末5.4g(0.085モル、0.3当量)を20−25℃で温度を保ちながら、窒素気流下で導入し、その後、SG1 84.0g(0.285モル、1当量)を導入する。混合物を5℃に冷却し、イソプロパノール100ml中に溶かした2−ブロモ−2−メチルプロピオン酸50g(0.299モル、1.05当量)を滴下し、次いで、5℃で4時間反応を起こさせる。
【0052】
10−12℃で温度を保ちながら10%塩酸水溶液710mlを加え、その後、水200mlを加える。ろ過を行い、次いで、ケークを水で洗浄する。生成物を減圧下で40℃において乾燥する。実施例1のアルコキシアミンに対応する白色粉末90gを収率82%で得る。
【実施例6】
【0053】
(アセトン溶媒)
脱気アセトン50mlおよびPMDETA22.2g(0.128モル、1.8当量)を窒素でパージした250mlの反応器に充填する。CuBr8.2g(0.057モル、0.8当量)および銅粉末1.4g(0.022モル、0.3当量)を20−25℃で温度を保ちながら、窒素気流下で導入し、その後、SG1 21.0g(0.071モル、1当量)を導入する。混合物を5℃に冷却し、アセトン25ml中に溶かした2−ブロモ−2−メチルプロピオン酸12.5g(0.075モル、1.05当量)を滴下し、次いで、5℃で4時間反応を起こさせる。
【0054】
18%塩酸水溶液80mlを10−12℃で温度を保ちながら加え、その後、水40mlを加える。ろ過を行い、次いで、ケークを水で洗浄する。生成物を減圧下で40℃において乾燥する。実施例1のアルコキシアミンに対応する白色粉末21.9gを収率81%で得る。
【実施例7】
【0055】
(アセトニトリル溶媒)
脱気アセトニトリル50mlおよびPMDETA22.2g(0.128モル、1.8当量)を窒素でパージした250mlの反応器に充填する。CuBr8.2g(0.057モル、0.8当量)および銅粉末1.4g(0.022モル、0.3当量)を20−25℃で温度を保ちながら、窒素気流下で導入し、その後、SG1 21.0g(0.071モル、1当量)を導入する。混合物を5℃に冷却し、アセトニトリル25ml中に溶かした2−ブロモ−2−メチルプロピオン酸12.5g(0.075モル、1.05当量)を滴下し、次いで、5℃で4時間反応を起こさせる。
【0056】
18%塩酸水溶液80mlを10−12℃で温度を保ちながら加え、その後、水50mlを加える。ろ過を行い、次いで、アルコキシアミンをメタノール100ml中に溶かし、水100mlを加えて再沈殿させて再結晶化する。生成物を減圧下で40℃において乾燥する。実施例1のアルコキシアミンに対応する白色粉末21gを収率77%で得る。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
式(I)のアルコキシアミン
【化1】

[式中、Rは、1から3個のいくつかの炭素原子を有する直鎖または分枝アルキル基を表し、Rは、水素原子、Li、NaまたはKなどのアルカリ金属、またはNH、BuもしくはBuNHを表す。]を、
式(II)の窒素酸化物を
【化2】

式(III)のハロカーボン化合物
【化3】

[式中、Xは、塩素、臭素もしくはヨウ素原子を表し、好ましくは、臭素原子を表し、RおよびRは、式(I)におけるRおよびRと同様の意味を有する。]と
有機金属系MA(L)および/またはM(L)(IV)
[式中、Mは、Cu、Agおよび/またはAuなどの金属、好ましくはCuであり、Aは、ハロゲン原子、カルボキシル基またはトリフラート基を表し、好ましくは塩素原子または臭素原子を表し、Lは、金属Mのリガンドを表す。]の存在下で反応させることにより調製する方法であって、
水混和性有機溶媒中で実施し、以下の
a)金属塩MAおよび/または金属M、リガンドL、式(III)のハロカーボン化合物および窒素酸化物(II)を1から1.5の化合物(III)/窒素酸化物(II)モル比による前記溶媒中で撹拌しながら混合する段階と、
b)窒素酸化物(II)が完全に消失するまで、反応媒体を−10℃から60℃の温度で撹拌し続ける段階と、
c)5から40%の濃度の強酸水溶液を加える段階と、
d)段階c)で沈殿したアルコキシアミン(I)をろ過して回収する段階と
を含むことを特徴とする方法。
【請求項2】
水混和性有機溶媒が、例えば、メタノール、エタノール、1−プロパノールもしくは2−プロパノールなどのアルコール、またはエチレングリコールやジエチレングリコールなどのグリコールなどのプロトン性溶媒、または例えば、テトラヒドロフラン(THF)、1,4−ジオキサンなどのエーテル、または例えば、ジエチレングリコールジエチルエーテルなどのグリコールエーテル、アセトンまたはアセトニトリルなどの極性の非プロトン性溶媒であることを特徴とする、請求項1に記載の方法。
【請求項3】
化合物(III)/窒素酸化物(II)モル比が1から1.1の範囲であることを特徴とする、請求項1または請求項2に記載の方法。
【請求項4】
温度が5から25℃の範囲であることを特徴とする、請求項1から3のいずれか一項に記載の方法。
【請求項5】
金属M、特に銅が、酸化状態0で単独で反応媒体に導入されることを特徴とする、請求項1から4のいずれか一項に記載の方法。
【請求項6】
アルコキシアミンが、2−メチル−2−[N−(t−ブチル)−N−(1−ジエトキシホスホリル−2,2−ジメチルプロピル)アミノキシ]プロピオン酸であることを特徴とする、請求項1から5のいずれか一項に記載の方法。

【公表番号】特表2010−533155(P2010−533155A)
【公表日】平成22年10月21日(2010.10.21)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−515575(P2010−515575)
【出願日】平成20年7月8日(2008.7.8)
【国際出願番号】PCT/FR2008/051277
【国際公開番号】WO2009/010693
【国際公開日】平成21年1月22日(2009.1.22)
【出願人】(505005522)アルケマ フランス (335)
【Fターム(参考)】