カプロラクタム製造のための触媒的脱アミノ化
リシンまたはアルファ−アミノ−イプシロン−カプロラクタム出発材料からカプロラクタム、ピペコリン酸、およびそれらの誘導体を調製するための触媒的プロセス、ならびにそれにより製造される生成物。カプロラクタムまたはその誘導体を調製するためのプロセスであって、溶媒の存在下で、リシンまたはアルファアミノカプロラクタムを含む反応剤を、触媒および水素ガスを含むガスと接触させることを含むプロセス。触媒は、遷移金属などの支持体材料上に提供することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
政府の利益の陳述
本研究は、助成金番号ＮＳＦ ＣＨＥ−０２１１３７５、米国国立科学財団からの資金を用いて一部は実施された。米国政府は本技術において一定の権利を有し得る。
【０００２】
背景
本技術は、リシンまたはα−アミノ−ε−カプロラクタムを、ポリマー、医薬品、および他の有用な材料を調製するために誘導体化することができる高価値な化合物へ触媒的に変換するための経路に関する。
【背景技術】
【０００３】
リシンは、様々なアザ環状炭化水素を製造するための出発材料として有用である。例えば、Ｆｒｏｓｔによる特許文献１に記載されているように、リシンを使用してα−アミノ−ε−カプロラクタム（「ＡＣＬ」）を調製することができ、次いで、脱アミノ化してイプシロン−カプロラクタムを形成することができる。Ｂ． Ｐａｌら、Ｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｔｉｃ ｒｅｄｏｘ−ｃｏｍｂｉｎｅｄ ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ｏｆ Ｌ−ｐｉｐｅｃｏｌｉｎｉｃ ａｃｉｄ ｆｒｏｍ Ｌ−ｌｙｓｉｎｅ ｂｙ ｓｕｓｐｅｎｄｅｄ ｔｉｔａｎｉａ ｐａｒｔｉｃｌｅｓ： ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｎｏｂｌｅ ｍｅｔａｌ ｌｏａｄｉｎｇ ｏｎ ｔｈｅ ｓｅｌｅｃｔｉｖｉｔｙ ａｎｄ ｏｐｔｉｃａｌ ｐｕｒｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｐｒｏｄｕｃｔ、Ｊ． Ｃａｔａｌ． ２１７巻：１５２〜５９頁（２００３年）（ｈｔｔｐ：／／ｅｐｒｉｎｔｓ．ｌｉｂ．ｈｏｋｕｄａｉ．ａｃ．ｊｐ／ｄｓｐａｃｅ／ｂｉｔｓｔｒｅａｍ／２１１５／１４６４９／１／ＪＣ２００３−２１７−１．ｐｄｆにてオンラインで入手可能）に記載されているように、リシンを使用してピペコリン酸（「ＰＣＡ」）を調製することもできる。
【０００４】
イプシロン−カプロラクタム（以降「カプロラクタム」）は、ナイロン−６製造に広く使用される高価値な化合物であり、例えば、合成繊維、被膜、および塗膜用に他のポリアミドを調製するため；中枢神経抑制薬、筋弛緩薬、抗高血圧薬、およびアンジオテンシン変換酵素阻害薬などの医薬品化合物を調製するため；ならびに様々なポリマー用の可塑剤または架橋剤としても有用である。例えば、Ｋｎａｕｐによる特許文献２；Ｈａｒｒｉｓらによる特許文献３；およびＩ．Ｈ． Ｓｋｅｒｒｉｔｔら、Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｇａｍｍａ−ａｍｉｎｏｂｕｔｙｒｉｃ ａｃｉｄ ｒｅｃｅｐｔｏｒｓ ｂｙ ｃａｐｒｏｌａｃｔａｍ ｄｅｒｉｖａｔｉｖｅｓ ｗｉｔｈ ｃｅｎｔｒａｌ ｎｅｒｖｏｕｓ ｓｙｓｔｅｍ ｄｅｐｒｅｓｓａｎｔ ｏｒ ｃｏｎｖｕｌｓａｎｔ ａｃｔｉｖｉｔｙ、Ｂｒａｉｎ Ｒｅｓ． ３３１巻（２号）：２２５〜３３頁（１９８５年４月８日）を参照されたい。
【０００５】
ＰＣＡは、高価値な医薬品である様々なＰＣＡ誘導体を形成するのにも有用であり、それらの例は、ウイルスプロテアーゼ阻害薬、抗痙攣薬、鎮痛薬、および胆管障害治療薬を包含する。例えば、Ｎｏｄａらによる特許文献４；Ａｎｄｅｒｓｏｎらによる特許文献５；Ｍａｒｃｈｉらによる特許文献６；Ｖｅｃｃｈｉｅｔｔｉらによる特許文献７；Ｊ． Ｈｅｉｔｍａｎら、Ｔａｒｇｅｔｓ ｆｏｒ ｃｅｌｌ ｃｙｃｌｅ ａｒｒｅｓｔ ｂｙ ｔｈｅ ｉｍｍｕｎｏｓｕｐｐｒｅｓｓａｎｔ ｒａｐａｍｙｃｉｎ ｉｎ ｙｅａｓｔ、Ｓｃｉｅｎｃｅ ２５３巻：９０５〜９０９頁（１９９１年８月２３日）［ｄｏｉ： １０．１１２６／ｓｃｉｅｎｃｅ．１７１５０９４］；Ｓ．Ｂ． Ｓｈｕｋｅｒら、Ｄｉｓｃｏｖｅｒｉｎｇ ｈｉｇｈ−ａｆｆｉｎｉｔｙ ｌｉｇａｎｄｓ ｆｏｒ ｐｒｏｔｅｉｎｓ： ＳＡＲ ｂｙ ＮＭＲ、Ｓｃｉｅｎｃｅ ２７４巻：１５３１〜３４頁（１９９６年１１月２９日）［ｄｏｉ： １０．１１２６／ｓｃｉｅｎｃｅ．２７４．５２９２．１５３１］；Ｆ． Ｃｏｕｔｙ、Ａｓｙｍｍｅｔｒｉｃ ｓｙｎｔｈｅｓｅｓ ｏｆ ｐｉｐｅｃｏｌｉｃ ａｃｉｄ ａｎｄ ｄｅｒｉｖａｔｉｖｅｓ、Ａｍｉｎｏ Ａｃｉｄｓ １６巻（３〜４号）：２９７〜３２０頁（１９９９年９月）（ｄｏｉ： １０．１００７／ＢＦ０１３８８１７４）；およびＲ． ＰａｒｕｓｚｅｗｓｋｉらＡｍｉｎｏ ａｃｉｄ ｄｅｒｉｖａｔｉｖｅｓ ｗｉｔｈ ａｎｔｉｃｏｎｖｕｌｓａｎｔ ａｃｔｉｖｉｔｙ、Ｃｈｅｍ． Ｐｈａｒｍ． Ｂｕｌｌ． ４９巻：６２９〜３１頁（２００１年）（ｄｏｉ： １０．１２４８／ｃｐｂ．４９．６２９）を参照されたい。
【０００６】
さらに、それらの生物活性効果のため、カプロラクタムおよびＰＣＡは、受容体および／または酵素リガンドなどの医薬品候補化合物を調製するためにも一般的に使用される。ある場合には、そのような化合物の中核が、カプロラクタムまたはＰＣＡ残基を含むことがあり、ある場合には、化合物の懸垂部分が、カプロラクタムまたはＰＣＡ残基を含むことがある。
【０００７】
出発材料として、容易に得ることができる安価なリシンを用いることは、カプロラクタムの費用のかかる石油化学的合成を避けるという選択肢を提供する。ＰＣＡに関して、リシン出発材料を用いることは、生物源から商業量のＰＣＡを単離するため、またはＰＣＡへ還元するために大量の生物ピコリン酸を単離するための大規模な精製ステップを避けるという選択肢を提供する。しかしながら、今日まで、リシンをそのような有用で高価値な材料へ変換するための限定された数の触媒的経路が提供されてきたに過ぎない。特に、ＡＣＬの脱アミノ化について記載されてきたが、水素化脱窒素を利用する経路は確認されてこなかった。
【０００８】
石油の水素化脱窒素は、伝統的に、Ａｌ２Ｏ３上の硫化されたＣｏ−ＭｏおよびＡｌ２Ｏ３上の硫化されたＮｉ−Ｍｏを用いてきた。Ｔ． Ｃ． Ｈｏ、Ｃａｔａｌ． Ｒｅｖ． Ｓｃｉ． Ｅｎｇ． １９８８年：１１７〜１６０頁；およびＩ． Ｍｏｃｈｉｄａら、Ｊａｐａｎ Ｐｅｔ． Ｉｎｓｔ． ４７巻：１４５〜１６３頁（２００４年）を参照されたい。石油中のアミンは、ヘテロ環状アミン、アニリン、および脂肪族アミンを包含する。Ａｌ２Ｏ３上の硫化されたＮｉ−Ｍｏを使用する置換シクロヘキシルアミン、他のアルキルアミン、および置換ピリジンの水素化脱窒素は、機構的に研究されてきた。それぞれ、Ｆ． Ｒｏｔａら、Ｊ． Ｃａｔａｌｙｓｉｓ ２００巻：３８９〜３９９頁（２００１年）およびＦ． Ｒｏｔａら、Ｊ． Ｃａｔａｌｙｓｉｓ ２０２巻：１９５〜１９９頁（２００１年）（シクロヘキシルアミン）； Ｙ． Ｚｈａｏら、Ｊ． Ｃａｔａｌｙｓｉｓ ２２２巻：５３２〜５４４頁（２００４年）およびＹ． Ｚｈａｏら、Ｊ． Ｃａｔａｌｙｓｉｓ ２２１巻：４４１〜４５４頁（２００４年）（他のアルキルアミン）；ならびにＭ． Ｅｇｏｒｏｖａら、Ｊ． Ｃａｔａｌｙｓｉｓ ２０６巻：２６３〜２７１頁（２００２年）（置換ピリジン）を参照されたい。
【０００９】
脂肪族アミン、ヘテロ環状アミン、およびアニリンの気相水素化脱窒素は、化学量論量のＳｉＯ２上のＰｔを使用して報告されてきた。Ｍ． Ｊ． Ｇｕｔｔｉｅｒｉら、Ｊ． Ｏｒｇ． Ｃｈｅｍ． ４９巻：２８７５〜２８８０頁（１９８４年）を参照されたい。ピリジン水素化脱窒素は、Ｃ−担持の硫化されたＮｉＭｏ、Ｚｒ、Ａｇ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｒｈ、およびＰｄ触媒を使用して研究されてきた。Ｍ． Ｊ． Ｌｅｄｏｕｘら、Ｊ． Ｃａｔａｌｙｓｉｓ １１５巻：５８０〜５９０頁（１９８９年）を参照されたい。同時に起こるピリジンの水素化脱窒素およびチオフェンの水素化脱硫は、Ｃ−担持のＲｈ、Ｒｕ、Ｐｄ、Ｉｒ、およびＰｔを用いた。例えば、Ｚ． Ｖｉｔら、Ｊ． Ｃａｔａｌｙｓｉｓ １１９巻：１〜７頁（１９８９年）を参照されたい。さらに、キノリン水素化脱窒素は、硫化された、Ｃ−担持のＷ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｍｏ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、およびＮｉを使用して調べられてきた。Ｓ． Ｅｉｊｓｂｏｕｔｓら、Ｊ． Ｃａｔａｌｙｓｉｓ １０９巻：２１７〜２２０頁（１９８８年）を参照されたい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】国際公開第２００５／１２３６６９号パンフレット
【特許文献２】米国特許第６，５０４，０４７号明細書
【特許文献３】米国特許第４，５２０，０２１号明細書
【特許文献４】米国特許出願公開第２００１／００５６１８４号明細書
【特許文献５】米国特許第５，８０７，８７０号明細書
【特許文献６】米国特許第５，６３９，７４４号明細書
【特許文献７】米国特許第４，８２６，８１９号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、Ｌ−リシンおよびアルファ−アミノカプロラクタムの水素化脱窒素は、これまで報告されてこなかった。したがって、簡便なワンポット反応フォーマットで実施することができる新規な水素化脱窒素経路により、安価なリシン出発材料を、カプロラクタム、ＰＣＡ、およびそれらの誘導体などの有用で高価値な生成物へ変換するための代替法および改良法を提供することは有利であろう。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
要旨
様々な実施形態において、本技術は、簡便なワンポット反応フォーマットで実施することができる新規な水素化脱窒素経路により、リシンまたはアルファ−アミノ−カプロラクタム（ＡＣＬ）出発材料を、カプロラクタム、ＰＣＡ、およびそれらの誘導体へ変換するための代替法および改良法を提供する。様々な実施形態において、本技術は、
カプロラクタムを含む反応生成物を調製するためのプロセスであって、リシン、アルファアミノカプロラクタム、それらの塩を含む反応剤を、触媒、および水素ガスを含むガスと接触させるステップを含み、触媒は、触媒支持体上に場合により担持されており、場合により、前記接触は、溶媒の存在下で行われるプロセス；
カプロラクタムまたはその誘導体を調製するためのプロセスであって、リシンまたはアルファ−アミノ−カプロラクタム（ＡＣＬ）を含む出発材料を、溶媒（例えば、有機溶媒）中で、水素化脱窒素触媒と接触させ、その組合せをＨ２ガスまたはＨ２ガス混合物雰囲気と接触させ、反応混合物を形成すること；反応混合物を、水素化脱窒素反応が進行することができる高温にすること；および反応混合物を、水素化脱窒素反応がカプロラクタムを生成するのに十分な時間にわたって高温に維持することを含むプロセス；
触媒が、遷移金属水素化脱窒素触媒であるようなプロセス；水素化脱窒素触媒が、硫化遷移金属を含むようなプロセス；そのＨ２ガス混合雰囲気が、Ｈ２Ｓを含むようなプロセス；
そのようにして製造されるカプロラクタムを単離すること、もしくはそのようにして製造されるカプロラクタムの誘導体を調製すること、または両方をさらに含むようなプロセス；
ピペコリン酸またはその誘導体を調製するためのプロセスであって、リシンを含む出発材料を、反応溶媒中で、水素化脱窒素触媒と接触させ、その組合せをＨ２ガスまたはＨ２ガス混合物雰囲気と接触させ、反応混合物を形成すること；反応混合物を、水素化脱窒素反応が進行することができる高温にすること；および反応混合物を、水素化脱窒素反応がピペコリン酸を生成するのに十分な時間にわたって高温に維持することを含むプロセス；
触媒が、遷移金属水素化脱窒素触媒であるようなプロセス；反応溶媒が、水を含むようなプロセス；
そのようにして製造されるピペコリン酸を単離すること、もしくはそのようにして製造されるピペコリン酸の誘導体を調製すること、または両方をさらに含むようなプロセス；
カプロラクタムを調製するためのプロセスであって、場合により、第１の触媒の存在下で、リシンを含む反応剤を約５０℃〜３００℃まで加熱して、アルファアミノカプロラクタムを含む第１の反応生成物を製造すること；前記第１の反応生成物を、水素を含むガスおよび第２の触媒と接触させて、カプロラクタムを含む第２の反応生成物を製造すること；ならびに第２の反応生成物からカプロラクタムを回収して、回収されたカプロラクタムを製造することを含むプロセス；
カプロラクタムまたはカプロラクタム誘導体を調製するためのシステムであって、（１）リシンまたはアルファ−アミノカプロラクタム（ＡＣＬ）を含有する出発材料、（２）水素化脱窒素触媒、（３）有機水素化脱窒素反応溶媒、および（４）Ｈ２ガスまたはＨ２ガス混合物を包含し、（４）の雰囲気下で、（１）、（２）、および（３）の組合せが、加熱すると、リシンまたはＡＣＬの水素化脱窒素によりカプロラクタムを生成することができるシステム；
ピペコリン酸またはピペコリン酸誘導体を調製するためのシステムであって、（１）リシンを含有する出発材料、（２）水素化脱窒素触媒、（３）水性反応溶媒、および（４）Ｈ２ガスまたはＨ２ガス混合物を包含し、（４）の雰囲気下で、（１）、（２）、および（３）の組合せが、加熱すると、リシンまたはＡＣＬの水素化脱窒素によりピペコリン酸を生成することができるシステム；ならびに
それにより製造されるカプロラクタムおよびカプロラクタム誘導体；ならびにそれにより製造されるピペコリン酸およびピペコリン酸誘導体をさらに提供する。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
詳細な説明
下記の技術についての説明は、事実上、１つまたは複数の発明の主題、製造および使用の単なる例示であって、本出願において、または本出願の優先権を主張して出願することができるような他の出願、もしくはそれらから発行する特許において主張されるいかなる具体的な発明の範囲、応用例、もしくは用途も限定することは意図されていない。下記の定義および非限定的な指針は、本明細書に記載されている技術の説明を再検討する際に考慮されなければならない。
【００１４】
本明細書で使用されている表題（「緒言（Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ）」および「要旨」など）および副題（「出発材料」など）は、本技術の開示内で話題の一般的構成のためにのみ意図されており、本技術またはそのいずれかの態様の開示を限定することは意図されていない。特に、「緒言」に開示されている主題は、１つまたは複数の発明の範囲内で技術の態様を包含することがあり、従来技術の列挙を構成しないことがある。「要旨」に開示されている主題は、本技術の全範囲またはそのいずれかの実施形態の網羅的または完全な開示ではない。
【００１５】
本明細書における参考文献の引用は、それらの参考文献が、従来技術であるか、または本明細書に開示されている本技術の特許性と何らかの関連性を有することを承認するものではない。緒言に引用されている参考文献の内容のいずれの議論も、参考文献の著者によりなされた主張の一般的要旨を単に提供することが意図されており、そのような参考文献の内容の正確性に関して承認するものではない。本明細書の説明の項に引用されているすべての参考文献は、それらの全体として参照により本明細書に組み込まれるものとする。
【００１６】
説明および具体例は、本技術の実施形態を示しているが、例示の目的のみが意図されており、本技術の範囲を限定することは意図されていない。さらに、記述された特徴を有する複数の実施形態の列挙は、追加の特徴を有する他の実施形態、または記述された特徴の異なる組合せを組み入れた他の実施形態を除外することは意図されていない。具体例は、本技術の組成物および方法を製造、使用および実施する方法を例示する目的で提供されており、明示的に別段の定めがない限り、本技術の所与の実施形態が実行もしくは試験されていること、または実行も試験もされたことがないという表現であることは意図されていない。
【００１７】
本明細書の様々な実施形態において、α−アミノカプロラクタムまたはリシンの触媒的水素化脱窒素は、カプロラクタムを、または一部のリシンを利用する実施形態においてはピペコリン酸を提供するために行われる。一部の実施形態において、Ｌ−リシンを出発材料として使用することができ、Ｌ−リシンは、スキーム１に図示されているように、単純な炭素源から誘導することができる。
【００１８】
【化１】
スキーム１に示すように、３つの経路を、Ｌ−リシンをカプロラクタムへ変換するために企図することができる。「Ａ」と呼ばれる経路は、ＡＣＬを経由して進行し、「Ｂ」は、直接カプロラクタムに進行し、「Ｃ」は、６−アミノカプロン酸を経由する。
【００１９】
したがって、本技術による様々な実施形態において、リシン、例えば、Ｄ−、Ｌ−、またはラセミリシンを、ワンポット反応においてカプロラクタムまたはピペコリン酸（ＰＣＡ）へ変換することができる。本明細書の様々な実施形態において、α−アミノ−ε−カプロラクタム（ＡＣＬ）、例えば、Ｄ−、Ｌ−、またはラセミＡＣＬを、ワンポット反応においてカプロラクタムへ変換することができる。これらの変換は、水素化脱窒素条件および触媒を使用して行われる。
【００２０】
出発材料
ＦｒｏｓｔによるＷＯ２００５／１２３６６９に記載されているように、様々な経路を使用してリシンを提供することができ、例えば、単純な炭素源をリシンに生物変換することができる。そこにも記載されているように、リシンを環化し、α−アミノカプロラクタム（ＡＣＬ）を形成することができる。そのような経路は、本技術の様々な実施形態による反応のために出発材料を提供するのに有用である。リシンまたはＡＣＬの様々な商業源も有用である。一部の実施形態において、リシンまたはＡＣＬは、Ｌ−リシンまたはＬ−ＡＣＬであってもよい。
【００２１】
出発材料は、リシンまたはＡＣＬ、ならびに反応を阻害しない他の成分を含むことができる。したがって、ニートすなわち生のか部分的に精製されたかのどちらかのリシンまたはＡＣＬ源を様々な実施形態において使用することができる。出発材料は、１種または複数の溶媒、１種または複数の緩衝液、遊離ラジカルスカベンジャー、および１つまたは複数の触媒反応を亢進するか阻害しない他の成分を含むことができる。
【００２２】
触媒
本明細書の反応は、水素化脱窒素触媒を利用する。当技術分野において知られているような様々な水素化脱窒素触媒を使用することができる。それらの一般例は、（１）遷移金属化合物、例えば、酸化物、炭化物、ならびに（２）遷移金属およびそれらの合金を包含する。本明細書の様々な実施形態において、選択される水素化脱窒素触媒は、遷移金属水素化脱窒素触媒または遷移金属組合せまたは合金水素化脱窒素触媒であってもよい。遷移金属および合金水素化脱窒素触媒の中で、ＩＢ族、ＶＢ族、ＶＩＢ族、ＶＩＩＢ族、またはＶＩＩＩＢ族遷移金属を含むものが望ましいと見なされ、様々な実施形態において、触媒は、ＶＩＢ族、ＶＩＩＢ族、もしくはＶＩＩＩＢ族遷移金属、またはＡｕを含むことができ、一部の実施形態において、触媒は、ＶＩＩＢ族もしくはＶＩＩＩＢ族遷移金属、またはＡｕを含むことができる。
【００２３】
一部の実施形態において、貴金属またはＭｏもしくはＭｏ合金／組合せ触媒を使用することができる。有用なそれらの例は、Ｐｔ、Ａｕ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｒｅ、Ｒｕ、およびＩｒ；ならびにＮｉ−ＭｏおよびＣｏ−Ｍｏ合金を包含する。一部の実施形態において、Ｎｉ金属触媒を使用することができる。リシンをピペコリン酸へ変換する反応において、Ｎｉ金属触媒も有用であり、その一部の実施形態において、触媒は、ラネーニッケルであってもよい。本明細書のリシンをピペコリン酸へ変換する一部の実施形態において、触媒は、Ａｕ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｒｅ、Ｒｕ、Ｉｒ、またはＮｉを含むことができる。
【００２４】
本明細書において有用な他の触媒は、例えば、Ｍ． Ｆ． Ｗｉｌｌｉａｍｓ、「Ｓｕｌｆｕｒ ａｎｄ Ｎｉｔｒｏｇｅｎ Ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ ｏｆ Ｓｕｐｐｏｒｔｅｄ Ｐｔ−Ｈｙｄｒｏｇｅｎａｔｉｏｎ Ｃａｔａｌｙｓｔｓ」（２００５年６月）（博士論文；Ｔｅｃｈｎｉｓｃｈｅ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔａｔ Ｍｕｎｃｈｅｎ）（ｈｔｔｐ：／／ｄｅｐｏｓｉｔ．ｄｄｂ．ｄｅ／ｃｇｉ−ｂｉｎ／ｄｏｋｓｅｒｖ？ｉｄｎ＝９７７６９５３１ｘ＆ｄｏｋ＿ｖａｒ＝ｄｌ＆ｄｏｋ＿ｅｘｔ＝ｐｄｆ＆ｆｉｌｅｎａｍｅ＝９７７６９５３ｌｘ．ｐｄｆにてオンラインで入手可能）；Ｙ． Ｚｈａｏ、「Ｍｅｃｈａｎｉｓｍｓ ｏｆ Ｈｙｄｒｏｄｅｎｉｔｒｏｇｅｎａｔｉｏｎ ｏｆ Ａｍｉｎｅｓ ｏｖｅｒ Ｓｕｌｆｉｄｅｄ ＮｉＭｏ， ＣｏＭｏ， ａｎｄ Ｍｏ Ｓｕｐｐｏｒｔｅｄ ｏｎ Ａｌ２Ｏ３」、（２００４年）（博士論文；Ｓｗｉｓｓ Ｆｅｄｅｒａｌ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ、Ｚｕｒｉｃｈ）（ｈｔｔｐ：／／ｅ−ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ．ｅｔｈｂｉｂ．ｅｔｈｚ．ｃｈ／ｅｃｏｌ−ｐｏｏｌ／ｄｉｓｓ／ｆｕｌｌｔｅｘｔ／ｅｔｈｌ５５５５．ｐｄｆにてオンラインで入手可能）；「Ｃａｔａｌｙｓｔｓ ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ ｌａｙｅｒｅｄ ｃｈａｌｃｏｇｅｎｉｄｅｓ ｏｆ ｇｒｏｕｐ ＩＶｂ−ｇｒｏｕｐ ＶＩＩｂ ｐｒｅｐａｒｅｄ ｂｙ ａ ｌｏｗ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｎｏｎａｑｕｅｏｕｓ ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｅ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ」としてＣｈｉａｎｅｌｌｉらによるＵＳ４，３６８，１１５；ならびにそれぞれ「Ｈｙｄｒｏｔｒｅａｔｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ ｕｓｉｎｇ ｎｏｖｅｌ ｍｕｌｔｉｍｅｔａｌｌｉｃ ｓｕｌｆｉｄｅ ｃａｔａｌｙｓｔｓ」、および「Ｍｕｌｔｉｍｅｔａｌｌｉｃ ｓｕｌｆｉｄｅ ｃａｔａｌｙｓｔ ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ ｎｏｂｌｅ ｍｅｔａｌｓ ｆｏｒ ｈｙｄｒｏｄｅｎｉｔｒｏｇｅｎａｔｉｏｎ」としてＳｉｎｇｈａｌらによるＵＳ５，２５２，１９９および５，２７８，１２１に記載されているものを包含する。
【００２５】
一部の実施形態において、金属または合金水素化脱窒素触媒は、Ｈ２Ｓガス、例えば、Ｈ２／Ｈ２Ｓ混合物との高温における接触などにより、使用する前に硫化することができ、一部の実施形態において、硫化は、例えば、希ガスを流すことなどにより、吸着している酸素および／または窒素の大部分またはすべてが除去された触媒材料を使用して行うことができる。
【００２６】
本明細書の反応において使用される１種または複数の触媒は、粒子、例えば、ミクロ粒子もしくはナノ粒子として、またはモノリシックなもしくは多孔性の固体の形態で、または触媒種の少なくとも１つの接触表面領域、例えば、ナノテクスチャの貴金属表面を提供するいずれかのフォーマットで提供することができる。触媒は、様々な実施形態において固体支持体上に提供することができる。触媒支持体が使用される実施形態において、支持体は、当技術分野において知られているいずれの有用な支持体であってもよい。そのような支持体材料は、炭素；ＳｉＯ２；１種または複数の金属；１種または複数の合金；および１種または複数の金属化合物、例えば、金属塩、炭化物、または、ＮｉＯ、Ａｌ２Ｏ３、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２などの酸化物、アルミノケイ酸塩、シリカ−チタニア、チタニア−アルミナ、および混合酸化物（例えば、Ｔｉ−Ｚｒ−Ｖ混合酸化物）など、ならびにそれらの混合物を包含する。
【００２７】
支持体粒子は、いずれの形態であってもよく、例えば、実質的に楕円体またはｎ−面体（例えば、３＜ｎ＜２５）であってもよい。繊維およびウィスカー実施形態も、一部の実施形態において有用である。様々な実施形態において、支持体は、ゼオライトもしくは他のモレキュラーシーブなどのマクロ多孔性もしくはミクロ多孔性の固体、またはその細孔が、断面ハニカムもしくは他の形状を有するマクロ多孔性の固体であってもよい。本明細書の一部の実施形態において、支持体は、炭素粒子、シリカ粒子、またはＮｉＯ粒子を含む。
【００２８】
触媒種は、スパッタコーティングなどにより、または金属種の塩の水溶液を、支持体材料が接触する溶液と共に加熱することを含む沈着により、当技術分野においてそれ故に有用であることが知られている様々な方法のいずれかを利用して支持体に沈着させることができる。金属塩溶液を加熱することを用いる実施形態において、金属ハロゲン化物、例えば、金属塩化物を使用することができ、それらの例は、Ｈ２ＰｔＣｌ６およびＨＡｕＣｌ４を包含する。
【００２９】
反応条件
様々な実施形態において、本明細書の水素化脱窒素反応は、水素化脱窒素反応溶媒中でリシンまたはＡＣＬ出発材料を水素化脱窒素触媒と混ぜ合わせることを含む。得られる組合せを、Ｈ２ガスまたはＨ２ガス混合物の雰囲気下に置き、反応混合物を形成する。反応混合物を、典型的には、反応容器内に置き、様々な実施形態において、反応容器は、最高で、例えば、約１０００ｐｓｉ、約５０００ｐｓｉ、またはそれ以上の圧力で充填することに耐えることができる反応容器であってもよい。ガラスおよびステンレススチール容器が一般的に用いられ、反応容器を、例えば、ガラス、ＰＴＦＥ、ＰＨＦＰ、ＰＦＥＰ（例えば、ＴＥＦＬＯＮ）、または他の反応しない物質の層でライニングすることができる。
【００３０】
カプロラクタムを製造するために用いられる本明細書の水素化脱窒素反応において、反応溶媒は、有機反応溶媒であってもよい。一部の実施形態において、有機反応溶媒を、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、クロロベンゼン、クロロホルム、ピリジン、およびそれらの組合せの中から選択することができる。一部の実施形態において、ＴＨＦを、有機反応溶媒として使用することができる。リシンのカプロラクタムへの変換が触媒される一部の実施形態において、反応溶媒は、エタノールであってもよい。
【００３１】
リシンをピペコリン酸へ変換する場合、反応溶媒は、水性、例えば、水であってもよい。
【００３２】
反応容器中の雰囲気は、Ｈ２またはＨ２−および−Ｈ２Ｓ混合物を含むことができる。Ｈ２／Ｈ２Ｓ混合物が使用される場合、Ｈ２Ｓは、少数成分として、すなわち、雰囲気の全ガス含量の５０容量％未満および約または少なくとも１容量％で存在することができる。一部の実施形態において、約もしくは少なくとも５容量％、または約もしくは少なくとも１０もしくは１５容量％のＨ２Ｓが存在することができる。一部の実施形態において、約もしくは最高で４０容量％、または最高でもしくは約３５もしくは３０容量％のＨ２Ｓが存在することができる。様々なそのような実施形態において、約５〜約４０容量％のＨ２Ｓが存在することができ、または約５〜約３０、もしくは約５〜約２５、もしくは約１０〜約２５、もしくは約２０容量％のＨ２Ｓが存在することができる。
【００３３】
反応容器雰囲気の圧力を上昇させることができる。一部の実施形態において、反応の開始時に、圧力は、約５０〜約３０００ｐｓｉ、または約１００〜約１０００ｐｓｉ、または最高で約５００もしくは２００もしくは２５０ｐｓｉであってもよく、一部の実施形態において、圧力は、約５０〜約１５０ｐｓｉであってもよい。反応容器が、約５０〜約１５０ｐｓｉのガスで充填される反応において、反応中に、温度は、典型的には、約６００〜６５０ｐｓｉまで上昇する。
【００３４】
様々な実施形態において、反応混合物を加熱し、水素化脱窒素反応が進行することができる高温に維持する。様々な実施形態において、高温は、少なくともまたは約１００℃であってもよいが、反応が進行することができないか、反応剤または生成物が燃焼されるかさもなければ回収不能に破壊されるかのどちらかの温度未満に保たれる。一部の実施形態において、高温は、約５０℃〜約３００℃、または約２００℃〜約３００℃、または約２５０℃であってもよい。
【００３５】
反応を行う際に、リシンまたはＡＣＬを含有する出発材料を、反応溶媒中で触媒と接触させ、この組合せを、上記に記載されているような雰囲気下に置き（すなわち、接触させ）、この記述を、本明細書において使用し、組合せを、別のステップとしてそのような雰囲気と接触させることができるか、または記述された雰囲気下で調製することができることを示す。このことは、バッチフォーマットで使用する反応を限定するものではない。
【００３６】
様々な異なる反応フォーマットが本明細書において有用である。バッチ反応プロセスを使用することができるが、望ましい生成物および／または標的にされた副生成物を断続的か連続的のどちらかで反応混合物から取り出す抽出フォーマットがそうであるように、連続的および流加回分（ｆｅｄ−ｂａｔｃｈ）フォーマットも有用である。撹拌槽、還流、および他の循環フォーマットを同様に用いることができる。これらのおよび他の有用な反応フォーマットならびに、混合が望ましい場合に、混合モードは、当技術分野においてよく知られており、それ故に有用であることが知られているいずれのそのような技法も用いることができる。
【００３７】
様々な実施形態において、反応混合物は、室温を超えたままであるか、または反応を進行させるのに十分な時間にわたって、望ましい高温に維持される。様々な実施形態において、そのような反応時間は、約０．１〜１２時間、または約１〜約１０、または約２〜約８時間または約４〜約８時間であってもよい。
【００３８】
所与の反応の後に、望ましい生成物を回収することができる。また、触媒を再使用することができる。一部の実施形態において、カプロラクタムまたはピペコリン酸生成物をさらに処理し、その誘導体を製造することができる。まず、そのような誘導体を調製するのに使用されるカプロラクタムまたはピペコリン酸を、一部の実施形態において、例えば、分離により、いずれかの望ましい純度まで、反応混合物から回収することができる。
【００３９】
本明細書の様々な実施形態において有用な他の材料および方法は、当業者に知られている。有用な材料および方法の一部のソースは、Ｔ． Ｃ． Ｈｏ、Ｃａｔａｌ． Ｒｅｖ． Ｓｃｉ． Ｅｎｇ． １９８８年：１１７〜１６０頁；Ｉ． Ｍｏｃｈｉｄａら、Ｊａｐａｎ Ｐｅｔ． Ｉｎｓｔ． ４７巻：１４５〜１６３頁（２００４年）；Ｆ． Ｒｏｔａら、Ｊ． Ｃａｔａｌｙｓｉｓ ２００巻：３８９〜３９９頁（２００１年）；Ｆ． Ｒｏｔａら、Ｊ． Ｃａｔａｌｙｓｉｓ ２０２巻：１９５〜１９９頁（２００１年）；Ｙ． Ｚｈａｏら、Ｊ． Ｃａｔａｌｙｓｉｓ ２２２巻：５３２〜５４４頁（２００４年）；Ｙ． Ｚｈａｏら、Ｊ． Ｃａｔａｌｙｓｉｓ ２２１巻：４４１〜４５４頁（２００４年）；Ｍ． Ｅｇｏｒｏｖａら、Ｊ． Ｃａｔａｌｙｓｉｓ ２０６巻：２６３〜２７１頁（２００２年）；Ｍ． Ｊ． Ｇｕｔｔｉｅｒｉら、Ｊ． Ｏｒｇ． Ｃｈｅｍ． ４９巻：２８７５〜２８８０頁（１９８４年）；Ｍ． Ｊ． Ｌｅｄｏｕｘら、Ｊ． Ｃａｔａｌｙｓｉｓ １１５巻：５８０〜５９０頁（１９８９年）；Ｚ． Ｖｉｔら、Ｊ． Ｃａｔａｌｙｓｉｓ １１９巻：１〜７頁（１９８９年）；Ｓ． Ｅｉｊｓｂｏｕｔｓら、Ｊ． Ｃａｔａｌｙｓｉｓ １０９巻：２１７〜２２０頁（１９８８年）；Ｍ． Ｓ． Ｃｈｅｎら、Ｓｃｉｅｎｃｅ ３０６巻：２５２〜２５５頁（２００４年）；およびＡ． Ｃｏｒｍａら、Ｓｃｉｅｎｃｅ ３１３巻：３３２〜３３４頁（２００６年）を包含する。
【００４０】
さらなる実施形態
上述のように、本明細書の様々な反応フォーマットは、リシンまたはアルファ−アミノカプロラクタム（ＡＣＬ）を含む出発材料を使用し、本明細書の様々な実施形態による触媒的水素化脱窒素反応を行うために、反応器への反応材料（反応剤、溶媒、ガス）、触媒、および他の成分の異なる添加順序を用いることができる。
【００４１】
本明細書において用いることができる水素化脱窒素触媒は、当技術分野においてそれ故に有用であることが知られているいずれの触媒も包含し、それらの一般例は、Ｍｏ、Ｎｉ−Ｍｏ、Ｃｏ−Ｍｏ、Ｗ、Ｎｉ−Ｗ、Ｃｏ−Ｗ触媒；１種または複数のそのような金属を含む触媒；および上記のいずれかの硫化物、リン化物、窒化物、炭化物、またはホウ化物、例えば、ＭｏＳ２、ＭｏＰ、ＭｏＮ、Ｍｏ２Ｃ、ＷＰ、ＮｉＰ、ＣｏＭｏＰ、ＮｉＭｏＰなどのＶＩＢ族金属を含むものを包含する。それらの組合せを一部の実施形態において使用することができる。一部の実施形態において、１種または複数の遷移金属酸化物を代替触媒または補助触媒として使用することができる。一部の実施形態において、触媒は、上記に記載されている材料との組合せで１種または複数の追加の遷移金属をさらに含むことができる。一部の実施形態において、バリウムなどの非遷移金属プロモーターを、触媒中に、または触媒と共に包含することができる。それ故に有用であるとして当技術分野において知られているいずれの方法も、選択された１種または複数の触媒を調製するために適用することができる。
【００４２】
典型的には、選択された触媒は、アルミナ、シリカ、チタニア、または他の不活性な材料などの固体支持体上に配置されて提供され、これは、非晶質または例えば、ゼオライト、ハニカム、もしくは他の構造を有する構造化材料であってもよい。担持触媒は、固定床反応器については多孔性またはモノリシックな固体塊の形態で、または撹拌槽、移動床、流動床、浮動床、回転床、もしくは他の望ましい反応器形状にとって有用ないずれかの望ましい粒子性もしくは他のフォーマットで提供することができる。一部の実施形態において、触媒組合せを、例えば、反応器の異なるミクロゾーン、メソゾーン、またはマクロゾーンを占める異なる触媒と共に使用することができる。多床反応器を、本明細書の一部の実施形態において使用することができる。一部の多床反応器実施形態において、各床は、同じ触媒もしくは触媒組合せまたは異なる触媒もしくは触媒組合せを含むことができる。異なる触媒を、同じまたは異なる固体支持体材料を使用して調製することができ、同様に、同じ触媒の異なる担持バージョンを、本明細書の一部の実施形態において使用することができる。
【００４３】
本明細書の様々な実施形態の反応条件は、典型的には、一般的には有機反応溶媒である反応溶媒を用いる。様々な実施形態において、有用な有機反応溶媒の例は、最高でまたは約Ｃ１８、典型的には、約Ｃ５〜約Ｃ１６、または約Ｃ６〜約Ｃ１０の炭化水素を包含する。一部の実施形態において、溶媒は、ホモ炭化水素（ｈｏｍｏｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎ）溶媒であってもよい。溶媒は、脂肪族、脂環式、または芳香族であってもよい。脂肪族または脂環式溶媒を用いる一部の実施形態において、溶媒は、飽和されていてもよい。一般的に有用な溶媒の例は、ヘキサン、オクタン、デカン、ヘキサデカン、シクロヘキサン、ベンゼン、およびトルエン、ならびにそれらの組合せを包含する。
【００４４】
本明細書の反応材料は、水素化脱窒素される化合物の他に、Ｈ２を含むガスを包含する。一部の実施形態において、ガスは、Ｈ２と１種または複数の追加のガス、例えば、不活性ガス、または、触媒を維持するのに有用なガスとの混合物を含むことができる。例えば、硫化された触媒が使用される一部の実施形態において、Ｈ２Ｓをガスに包含することができる。
【００４５】
様々な実施形態において、本明細書の触媒的水素化脱窒素プロセスにとって有用な反応条件は、高圧および高温、すなわち、約２５〜４５℃および約０．１ＭＰａの周囲条件を超える高圧および高温を包含する。一部の実施形態において、典型的には、最高でまたは約２０ＭＰａの全反応圧力上昇を使用することができ、これは、少なくともまたは約０．５、１、２、３、５、１０、もしくは１５ＭＰａ、または１５、１０、もしくは５ＭＰａ未満もしくは約１５、１０、もしくは５ＭＰａであってもよく、典型的圧力は、約２〜約１０ＭＰａ、または２〜約５ＭＰａの範囲内であってもよい。一部の実施形態において、温度は、約１７５〜約５００℃であってもよく、これは、少なくともまたは約２００、２５０、もしくは３００℃、および５００、４５０、４００、３５０、もしくは３００℃未満または約５００、４５０、４００、３５０、もしくは３００℃であってもよく、典型的温度は、約２５０〜約５００℃、約２５０〜約４５０℃、約２５０〜約４００℃、または約２５０〜約３５０℃の範囲内であってもよい。
【００４６】
本発明において有用な水素化脱窒素プロセスのための触媒、溶媒、反応条件、および反応器形状の他の例は、例えば、すべてが参照により本明細書に組み込まれているＢｌｕｄｉｓらによるＵＳ４，０２２，６８３、ＱｕａｙｌｅによるＵＳ４，４６５，７９０、ＬａｉｎｅらによるＵＳ４，７１６，１４２、ＭａｔｈｅｓｏｎらによるＵＳ４，７４０，４８７、ＷｅｉｓｓｍａｎらによるＵＳ５，４０９，６００、ＰｏｗｅｒｓらによるＵＳ５，８５５，７６７、ＳｕｄｈａｋａｒらによるＵＳ６，１６２，３５１、ＩｉｊｉｍａらによるＵＳ６，２６７，８７４、およびＣｈｏｕによるＵＳ７，１１２，３１２に記載されているものを包含する。
【００４７】
添加順序に関しては、様々な実施形態において、選択された触媒を、反応材料を添加する前に反応器に装填することができ、または反応材料を、触媒を添加する前に反応器に添加することができるが、前者のタイプのフォーマットは、本明細書の一部の実施形態において特に有用であると見なされる。同様に、ガスおよび他の反応材料を、反応器へ入れる前に混ぜ合わせる場合、それらの各々を、混合する前に加熱することができ、またはそれらを、まず混合し、次いで加熱することができるが、後者のフォーマットは、本明細書の一部の実施形態において特に有用であることがある。反応器に添加されるいずれの材料も、同様に、予備加熱されるか、予備加熱されないかのどちらかであってもよい。
【００４８】
一部の実施形態において、水素化脱窒素される１種または複数の化合物を、反応器に入れる前にガス化することができ、または、そのような１種または複数の化合物を含む液体を、例えば、反応溶媒と一緒に、反応器に入れる前にガス化することができる。これを、典型的には、約２４０または２５０℃まで予備加熱することにより行うことができる。
【００４９】
一部の実施形態において、Ｈ２を含むまたはＨ２および補助的ガス、例えば、Ｈ２Ｓを含むガスを、水素化脱窒素される化合物、化合物を含む液体、またはそのガス化バージョンを添加する前に反応器に提供することができ、一部の実施形態において、ガスおよび液体を、反応器に入れる前に、混ぜ合わせ、反応材料の混合物を形成することができる。ガスを、水素化脱窒素される化合物を添加する前に反応器に入れる実施形態において、反応器は、触媒および反応溶媒を同様に含有することができ、一部の実施形態において、そのような装填反応器を、水素化脱窒素される化合物、化合物を含む液体、またはそのガス化バージョンを入れる前に、運転する温度および圧力、すなわち、水素化脱窒素反応が進行することができる温度および圧力にすることができる。水素化脱窒素される化合物を含む液体は、前記１種または複数の化合物と一緒に反応溶媒を含むことができ、この溶媒は、反応器中にすでに存在することがある反応溶媒とは別であってもよい。反応溶媒が、反応器中に予備装填された状態と水素化脱窒素のための化合物との組合せの両方で存在する場合、それらは、同じかまたは異なる反応溶媒であってもよいが、普通は、同じ溶媒が選択される。
【００５０】
一部の実施形態において、反応材料を、反応器中に入れ、次いで、加熱することができ、または予備加熱することができ、一部の実施形態において、反応器を、反応材料を添加する前に予備加熱することができる。触媒、および１個または複数の反応材料、すなわち、液体か液体−ガス混合物のどちらかを、得られる触媒を含有する組合せを、加熱するための予備加熱されたまたは予備加熱されていない反応器に添加する前に混合することが可能であるが、反応材料の予備加熱されているもしくは予備加熱されていない液体（または、ガス化液体）または液体−ガス混合物を、触媒を含有する反応器に添加する実施形態などの他の実施形態が典型的には選択される。
【００５１】
様々な実施形態において、反応材料、すなわち、水素化脱窒される化合物を含む液体かＨ２を含むガスとのその混合物のどちらかを、約または少なくとも２００〜２５０℃の範囲の温度まで予備加熱することができる。一部の実施形態において、反応材料を、均一な気相を得るために予備加熱し、次いで、触媒をすでに含有する反応器に入れる。反応器は、予備加熱されている反応器であってもよい。水素化脱窒素反応は、発熱性であるため、反応器温度を、望ましい高温範囲内、典型的には、約２５０〜約５００℃、または約３００〜約４５０℃の範囲内に維持するために一般的に制御する。
【００５２】
したがって、本明細書の一部の実施形態は、カプロラクタムまたはその誘導体を調製するためのプロセスであって、（Ａ）（１）リシンまたはアルファ−アミノカプロラクタム（ＡＣＬ）を含む出発材料、（２）水素化脱窒素触媒、（３）有機反応溶媒、および（４）Ｈ２ガスまたはＨ２ガス混合物を含む反応混合物を提供すること（混合物は、水素化脱窒素反応が進行することができる高温状態にある）、および（Ｂ）反応混合物を、水素化脱窒素反応がカプロラクタムを生成するのに十分な時間にわたって高温に維持することを含むプロセスを用いることができる。
【００５３】
本明細書の一部の実施形態は、（Ａ）（１）リシンまたはアルファ−アミノカプロラクタム（ＡＣＬ）を含む出発材料、（２）水素化脱窒素触媒、（３）有機反応溶媒、および（４）Ｈ２ガスまたはＨ２ガス混合物を提供すること、（Ｂ）出発材料を、ガスまたはガス混合物の雰囲気下で、溶媒中、触媒と接触させて反応混合物を形成すること、（Ｃ）反応混合物を、水素化脱窒素反応が進行することができる高温にすること、ならびに（Ｄ）反応混合物を、水素化脱窒素反応がカプロラクタムを生成するのに十分な時間にわたって高温に維持することを含むことができる。
【００５４】
一部のそのような実施形態は、（Ａ）（１）リシンまたはアルファ−アミノカプロラクタム（ＡＣＬ）を含む出発材料、（２）水素化脱窒素触媒、（３）有機反応溶媒、および（４）Ｈ２ガスまたはＨ２ガス混合物を提供すること、（Ｂ）出発材料を、溶媒中、触媒と接触させ、得られる組合せを、ガスまたはガス混合物の雰囲気下に置き、反応混合物を形成すること、（Ｃ）反応混合物を、水素化脱窒素反応が進行することができる高温にすること、ならびに（Ｄ）反応混合物を、水素化脱窒素反応がカプロラクタムを生成するのに十分な時間にわたって高温に維持することを含むことができる。
【００５５】
本明細書の一部の実施形態は、（Ａ）（１）リシンまたはアルファ−アミノカプロラクタム（ＡＣＬ）を含む出発材料、（２）水素化脱窒素触媒、（３）有機反応溶媒、および（４）Ｈ２ガスまたはＨ２ガス混合物を提供すること、（Ｂ）出発材料を、溶媒およびガスまたはガス混合物と接触させ、反応混合物を形成すること、（Ｃ）反応混合物を、混合物が均一なガスに変換される高温にすること、（Ｄ）得られる均一なガス反応混合物を、水素化脱窒素反応が進行することができる高温にて触媒と接触させること、ならびに（Ｅ）反応混合物を、水素化脱窒素反応がカプロラクタムを生成するのに十分な時間にわたって高温に維持することを含むことができる。
【実施例】
【００５６】
一般。ＬＡＢ−ＬＩＮＥ ＨＥＥＴ−ＣＡＢオーブン（型番３５１５）を、一定温度にて触媒を乾燥するために使用する。石英Ｕ字管反応器を、温度プログラム可能なＢａｒｎｓｔｅａｄ Ｔｈｅｒｍｏｌｙｎｅ Ｆｕｒｎａｃｅ（型番Ｆ６０２０Ｃ）の内部に据える。水素化脱窒素は、Ｐａｒｒ４５７５高圧反応器およびＰａｒｒ４８４２コントローラーを用いる。ピペコリン酸およびカプロラクタムの濃度を決定するために、粗製残渣濃縮物をＤ２Ｏに溶かし、乾固状態まで濃縮し、次いで、１０ｍＭナトリウム３−（トリメチルシリル）プロピオネート−２，２，３，３−ｄ４（ＴＳＰ、δ０．０ｐｐｍ）を含有するＤ２Ｏ１ｍＬに溶かす。
【００５７】
濃度を、ピペコリン酸およびカプロラクタムに対応する積算した１Ｈ ＮＭＲ共鳴とＴＳＰ（δ０．０）に対応する積算した１Ｈ ＮＭＲ共鳴を比較することにより決定する。標準較正曲線を、ピペコリン酸およびカプロラクタムの標準試料から調製される既知濃度の溶液を使用し、ピペコリン酸およびカプロラクタムについて個々に決定する。下記の共鳴；ピペコリン酸（δ２．９６、ｄｄ、１Ｈ）；カプロラクタム（δ２．４６、ｍ、２Ｈ）を使用し、各分子を定量化する。
【００５８】
水中のＬ−リシンの水素化脱窒素。Ｌ−リシン塩酸塩（１．８３ｇ、１０ｍｍｏｌ）、水（１００ｍＬ）およびラネーＮｉ（０．５８ｇ、１０ｍｍｏｌ）を、Ｐａｒｒ高圧反応器の反応チャンバーに加え、容器を組み立てる。反応チャンバーに、Ａｒを１０分にわたって流し、次いで、１００ｐｓｉ（６８９．４８ｋＰａ）までＨ２で加圧する。次いで、反応チャンバーの出口弁を大気に開放する。このプロセスを、さらに２回繰り返す。１００ｐｓｉのＨ２で反応容器を再加圧した後に、撹拌した反応容器の温度を２００℃まで上げると、３００ｐｓｉの反応圧力となる。反応を、８時間にわたって２００℃に保つ。ｒｔ（室温）まで冷却し、加圧反応容器のＨ２をヒュームフード内で排出する。濾過の後に、反応溶液を濃縮する。
【００５９】
Ｐｔ−Ｓ／Ｃの調製。活性炭（８．３７ｇ、６９８ｍｍｏｌ）を、Ｈ２ＰｔＣｌ６・６Ｈ２Ｏ（４．３０ｇ、８．３ｍｍｏｌ）および水（２００ｍＬ）と混ぜ、９０℃にて１時間にわたって加熱する。次いで、水を減圧下で除去する。得られる固体を、８０℃にて１２時間にわたってオーブン中で乾燥する。温度プログラム可能な炉内の石英Ｕ字管に移した後に、触媒を、Ｈｅ下（流速：１００ｍＬ ｍｉｎ−１）で室温から１３０℃（加熱速度：５℃ ｍｉｎ−１）まで加熱し、１時間にわたってこの温度にて加熱する。石英Ｕ字管に入るガスを、Ｈ２／Ｈ２Ｓ（１０：１）（流速：１００ｍＬ ｍｉｎ−１）に切り換え、温度を４００℃（加熱速度：５℃ ｍｉｎ−１）まで上げ、２時間にわたって４００℃に保つ。続いて、反応器を、Ｈｅ下（流速：１００ｍＬ ｍｉｎ−１）で室温まで冷却し、硫化された触媒（Ｐｔ−Ｓ／Ｃ）をＡｒ下で保存する。予備硫化プロセス中に、石英Ｕ字管反応器の出口から流出するガスを、ヒュームフード内で漂白溶液に通して泡立て、Ｈ２Ｓをクエンチする。
【００６０】
Ａｕ−Ｓ／ＮｉＯの調製。支持体ＮｉＯ（６ｇ、８０ｍｍｏｌ）を、ＨＡｕＣｌ４（０．８６ｇ、２．５２ｍｍｏｌ）および尿素（１５．１２ｇ、２５２ｍｍｏｌ）の水溶液６００ｍＬに加える。懸濁液を４時間にわたって８０℃にて激しく撹拌すると、溶液は、ｐＨ２からｐＨ８に変化する。ＨＡｕＣｌ４とＮｉＯの混合物を、遠心分離（１０分にわたって１５０００ｇ）により回収し、水６００ｍＬに再懸濁し、再び遠心分離する。この水洗浄と、続く、遠心分離を、４回繰り返す。ＨＡｕＣｌ４とＮｉＯの洗浄した混合物を、２時間にわたって１００℃にて真空下で乾燥し、温度プログラム可能な炉内の石英Ｕ字管に移し、Ｈｅ下（流速：８０ｍＬ ｍｉｎ−１）で室温から１００℃（加熱速度：２℃ ｍｉｎ−１）まで加熱する。次いで、ガスを、Ｈ２／Ｈ２Ｓ（１０：１）（流速：８０ｍＬ ｍｉｎ−１）に切り換え、温度を３００℃まで（加熱速度：２℃ ｍｉｎ−１）上げ、２時間にわたって３００℃に保つ。反応器を、Ｈｅ下（流速：１００ｍＬ ｍｉｎ−１）で室温まで冷却し、硫化された触媒（ＨＡｕＣｌ４−Ｓ／ＮｉＯ）をＡｒ下で保存する。予備硫化プロセス中に、石英Ｕ字管反応器の出口から流出するガスを、ヒュームフード内で漂白溶液に通して泡立て、Ｈ２Ｓをクエンチする。
【００６１】
α−アミノ−ε−カプロラクタムの触媒的水素化脱窒素。Ａｒ下、α−アミノ−ε−カプロラクタム（１．２８ｇ、１０ｍｍｏｌ）、ＴＨＦ（１００ｍＬ）および１６．３重量％Ｐｔ−Ｓ／Ｃ（０．８ｍｍｏｌ）を、Ｐａｒｒ高圧反応器の反応チャンバーに加え、容器を組み立てる。反応チャンバーに、Ａｒを１０分にわたって流し、次いで、１００ｐｓｉまでＨ２／Ｈ２Ｓ（５：１）で加圧する。次いで、反応チャンバー出口弁を大気に開放する。このプロセスを、さらに２回繰り返す。１００ｐｓｉまでＨ２／Ｈ２Ｓ（５：１）で反応容器を再加圧した後に、撹拌した反応容器の温度を２５０℃まで上げると、６５０ｐｓｉの反応圧力となる。撹拌した反応容器を、８時間にわたって２５０℃に保つ。室温まで冷却し、加圧反応容器のＨ２／Ｈ２Ｓ雰囲気を、ヒュームフード内で漂白溶液に通して排出する。濾過の後に、反応溶液を濃縮し、残渣をＥｔＯＡｃに溶かす。ＥｔＯＡｃ溶液を水で抽出し、続いて、水層を活性炭と共に撹拌する。濾過および濃縮により、粗製のカプロラクタムが得られる。
【００６２】
Ｌ−リシンのカプロラクタムへの直接変換。Ａｒ下、Ｌ−リシン塩酸塩（１．８３ｇ、１０ｍｍｏｌ）、ＮａＯＨ（０．４ｇ、１０ｍｍｏｌ）、ＥｔＯＨ（１００ｍＬ）および１６重量％Ｐｔ−Ｓ／Ｃ（０．１２ｇ、０．１ｍｍｏｌ）を、Ｐａｒｒ高圧反応器の反応チャンバーに加え、容器を組み立てる。反応チャンバーに、Ａｒを１０分にわたって流し、次いで、１００ｐｓｉまでＨ２／Ｈ２Ｓ（１０：１）で加圧する。次いで、反応チャンバー出口弁を大気に開放する。このプロセスを、さらに２回繰り返す。１５０ｐｓｉまでＨ２／Ｈ２Ｓ（１０：１）で反応容器を再加圧した後に、撹拌した反応容器の温度を２５０℃まで上げると、６００ｐｓｉの反応圧力となる。撹拌した反応容器を、８時間にわたって２５０℃に保つ。室温まで冷却し、加圧反応容器のＨ２／Ｈ２Ｓ（１０：１）雰囲気を、ヒュームフード内で漂白溶液に通して排出する。濾過の後に、反応溶液を濃縮すると、粗製のカプロラクタムが得られる。
【００６３】
（実施例１）
Ｌ−リシンのピペコリン酸への水素化脱窒素。
【００６４】
Ｌ−リシンの水素化脱窒素を、異なる水圧下で、ラネーＮｉ、Ｃ上のＲｕ、またはＣ上のＰｄを触媒として使用し、水中で行う。６−アミノカプロン酸がかなり生成することが予想されるが、触媒的水素化脱窒素は、下記の反応に従って、ピペコリン酸を与え、検出可能な６−アミノカプロン酸を与えないことが分かる。
【００６５】
【化２】
結果を、表１に示す。
【００６６】
【表１】
これは、遷移金属水素化脱窒素触媒を使用し、比較的高収率でワンポット反応でリシンをピペコリン酸へ変換することができることを示している。
【００６７】
（実施例２）
ＡＣＬのカプロラクタムへの水素化脱窒素。
【００６８】
アルファ−アミノ−カプロラクタム（ＡＣＬ）の水素化脱窒素を、下記の反応による様々な触媒および条件を利用して試みる。
【００６９】
【化３】
最初の試みは、Ｃ上のＰｔ対Ｃ上の予備硫化されたＰｔおよびＨ２対Ｈ２／Ｈ２Ｓ雰囲気の使用により触媒されるテトラヒドロフラン（ＴＨＦ）中の水素化脱窒素に焦点を当てる（表２）。カプロラクタムの収率増加は、Ｐｔが予備硫化されている場合（エントリー３対エントリー１、表２）およびＨ２／Ｈ２Ｓ雰囲気が使用される場合（エントリー２対エントリー１、エントリー４対エントリー３、表２）に観察される。触媒予備硫化とＨ２／Ｈ２Ｓ雰囲気の両方の組合せは、α−アミノカプロラクタムから製造されるカプロラクタムの最高収率を与える（エントリー４、表２）。
【００７０】
【表２】
触媒としてのＣ上の硫化されたＰｔ（Ｐｔ−Ｓ／Ｃ）の使用、温度、および反応時間を一定に保ち、Ｈ２／Ｈ２Ｓ雰囲気を変える（表３）。８０ｐｓｉ／２０ｐｓｉ；Ｈ２／Ｈ２Ｓの初期雰囲気が、最良の混合物であると判断される（エントリー３、表３）。
【００７１】
【表３】
予備硫化されたＰｔ触媒、反応時間、およびＨ２／Ｈ２Ｓ雰囲気を一定に保ち、温度を変える（表４）。これは、２５０℃（エントリー３、表４）がルーチンな水素化脱窒素反応温度として使用されることにつながる。
【００７２】
【表４】
初期Ｈ２／Ｈ２Ｓ雰囲気および用いられる予備硫化されたＰｔ（Ｐｔ−Ｓ／Ｃ）のモル％触媒を最適化する前に、一連の溶媒を調べる（表５）。溶媒としてアセトニトリル（エントリー１、表５）を使用すると、カプロラクタムの生成は観察されない。カプロラクタムの最高収率は、ＴＨＦ（エントリー２、表５）を使用して達成される。２，５−ジメチルテトラヒドロフラン（エントリー３、表５）を使用すると、溶媒としてのＴＨＦの使用に比べて、カプロラクタムの収率が１０分の１に低下する（エントリー３対エントリー２、表５）。
【００７３】
【表５】
ＴＨＦが、水素化脱窒素のための最良の溶媒であることを確立した後に、カプロラクタムの最高収率を与える出発α−アミノカプロラクタムに対する触媒のモル％を決定する（表６）。モル％触媒の最適化を、初期Ｈ２／Ｈ２Ｓ雰囲気を最適化する前に完了する。水素化脱窒素収率は、α−アミノカプロラクタムに対するモル％Ｐｔが、２モル％（エントリー１、表６）から４モル％（エントリー２、表６）に、８モル％（エントリー３、表６）に増えるにつれて増加する。しかしながら、収率は、モル％Ｐｔが、８モル％から１６モル％に増加した後に増加しない（エントリー３対エントリー４、表６）。
【００７４】
【表６】
α−アミノカプロラクタムの多重水素化脱窒素のためのＰｔ触媒の再使用も試みる（表７）。最初の水素化脱窒素の後に、Ｐｔ触媒を回収する。Ｐｔ触媒の再活性化または追加の予備硫化は用いない。α−アミノカプロラクタムの水素化脱窒素を、再使用触媒で４回繰り返すと、生成物カプロラクタムの収率がごくわずかだけ低下する（表７）。
【００７５】
【表７】
次いで、標準化された反応時間、％モル触媒、時間および溶媒（２５０℃、８モル％、８時間、およびＴＨＦ）で、様々な触媒：Ｃ上のＲｕ（表８）、Ｃ上のＲｈ（表９）、Ｃ上のＰｄ（表１０）、Ｃ上のＲｅ（表１１）、Ｃ上のＩｒ（表１２）、およびＣ上のＮｉ−Ｍｏ（表１３）を試験する。テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）中の水素化脱窒素は、Ｃ上の金属対Ｃ上の予備硫化された金属およびＨ２対Ｈ２／Ｈ２Ｓ雰囲気の使用により触媒される（表８〜１３）。調べたすべての金属について、初期８０ｐｓｉ／２０ｐｓｉ；Ｈ２／Ｈ２Ｓ雰囲気下で触媒と共に水素化脱窒素を実行すると、完全なＨ２雰囲気の使用よりも高い収率のカプロラクタムが得られる。この傾向は、触媒が予備硫化されているか否かにかかわらず持続する。最高水素化脱窒素収率（表８〜１３）は、触媒が予備硫化されており、初期８０ｐｓｉ／２０ｐｓｉ；Ｈ２／Ｈ２Ｓ雰囲気下で実行する場合に達成される。しかしながら、最良の収率（表８〜１３）は、８０ｐｓｉ／２０ｐｓｉ；Ｈ２／Ｈ２Ｓ雰囲気下でＣ上の予備硫化されたＰｔを使用して達成されるカプロラクタムの６５％収率よりも低い。
【００７６】
【化４】
【００７７】
【表８】
【００７８】
【表９】
【００７９】
【表１０】
【００８０】
【表１１】
【００８１】
【表１２】
【００８２】
【表１３】
Ｃ上のＡｕによるα−アミノカプロラクタムのカプロラクタムへの水素化脱窒素も、下記の反応に従って試験する。
【００８３】
【化５】
この触媒は、Ａｕが、予備硫化されており（Ａｕ−Ｓ／Ｃ）、８０ｐｓｉ／２０ｐｓｉ；Ｈ２／Ｈ２Ｓ雰囲気下で実行する場合にカプロラクタムの最高収率を与えることが分かる（エントリー１、表１４）。文献におけるＡｕナノ粒子触媒の広範囲な調査を考慮し、硫化されたＡｕ触媒の水素化脱窒素に対する支持体の影響を試験する。例えば、Ｍ． Ｓ． Ｃｈｅｎら、Ｓｃｉｅｎｃｅ ３０６巻：２５２〜２５５頁（２００４年）；およびＡ． Ｃｏｒｍａら、Ｓｃｉｅｎｃｅ ３１３巻：３３２〜３３４頁（２００６年）を参照されたい。スクリーニングした支持体（ＴｉＯ２、Ｆｅ２Ｏ３、Ｃｏ２Ｏ３、ＮｉＯ、ＣｕＯ、ＭｇＯ）の中で、ＮｉＯが、硫化されたＡｕを使用する水素化脱窒素にとって最良であることが分かる（Ａｕ−Ｓ／ＮｉＯ）。ＮｉＯそれ自体は、わずかな１５％収率ではあるが水素化脱窒素を触媒することができる（エントリー２、表１４）。予備硫化しないと、ＮｉＯ担持Ａｕは、水素化脱窒素収率を改善しない（エントリー３対エントリー２、表１４）。予備硫化すること（エントリー４対エントリー３、表１４）、反応温度を高めることおよび反応時間を短縮すること（エントリー５対エントリー４、表１４）、および初期Ｈ２／Ｈ２Ｓ雰囲気を変えること（エントリー６対エントリー５、表１４）の組合せは、水素化脱窒素収率を改善する。硫化されたＮｉＯ担持Ａｕ（エントリー６、表１４）を使用する最高収率（６２％）は、Ｃ上の硫化されたＰｔについての収率（６５％）とほぼ同じである。
【００８４】
【表１４】
（実施例３）
Ｌ−リシンのカプロラクタムへの水素化脱窒素
Ｌ−リシンのカプロラクタムへの直接変換を試みる（表１５）。これを、初期９０ｐｓｉ／１０ｐｓｉ；Ｈ２／Ｈ２Ｓ下で乾燥ＥｔＯＨ中、Ｃ上の予備硫化されたＰｔ（１モル％）を使用して試験する。８時間にわたって２５０℃にて加熱した後に、Ｌ−リシンは、１５％収率でカプロラクタムに変換されることが分かる。
【００８５】
【化６】
【００８６】
【表１５】
本明細書に記載されている実施例および他の実施形態は、例示であって、この技術の組成物および方法の全範囲を説明する際に限定していることは意図されていない。具体的な実施形態、材料、組成物および方法の等価な変更、改変および変形は、実質的に類似の結果で、本技術の範囲内で行うことができる。
【技術分野】
【０００１】
政府の利益の陳述
本研究は、助成金番号ＮＳＦ ＣＨＥ−０２１１３７５、米国国立科学財団からの資金を用いて一部は実施された。米国政府は本技術において一定の権利を有し得る。
【０００２】
背景
本技術は、リシンまたはα−アミノ−ε−カプロラクタムを、ポリマー、医薬品、および他の有用な材料を調製するために誘導体化することができる高価値な化合物へ触媒的に変換するための経路に関する。
【背景技術】
【０００３】
リシンは、様々なアザ環状炭化水素を製造するための出発材料として有用である。例えば、Ｆｒｏｓｔによる特許文献１に記載されているように、リシンを使用してα−アミノ−ε−カプロラクタム（「ＡＣＬ」）を調製することができ、次いで、脱アミノ化してイプシロン−カプロラクタムを形成することができる。Ｂ． Ｐａｌら、Ｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｔｉｃ ｒｅｄｏｘ−ｃｏｍｂｉｎｅｄ ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ｏｆ Ｌ−ｐｉｐｅｃｏｌｉｎｉｃ ａｃｉｄ ｆｒｏｍ Ｌ−ｌｙｓｉｎｅ ｂｙ ｓｕｓｐｅｎｄｅｄ ｔｉｔａｎｉａ ｐａｒｔｉｃｌｅｓ： ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｎｏｂｌｅ ｍｅｔａｌ ｌｏａｄｉｎｇ ｏｎ ｔｈｅ ｓｅｌｅｃｔｉｖｉｔｙ ａｎｄ ｏｐｔｉｃａｌ ｐｕｒｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｐｒｏｄｕｃｔ、Ｊ． Ｃａｔａｌ． ２１７巻：１５２〜５９頁（２００３年）（ｈｔｔｐ：／／ｅｐｒｉｎｔｓ．ｌｉｂ．ｈｏｋｕｄａｉ．ａｃ．ｊｐ／ｄｓｐａｃｅ／ｂｉｔｓｔｒｅａｍ／２１１５／１４６４９／１／ＪＣ２００３−２１７−１．ｐｄｆにてオンラインで入手可能）に記載されているように、リシンを使用してピペコリン酸（「ＰＣＡ」）を調製することもできる。
【０００４】
イプシロン−カプロラクタム（以降「カプロラクタム」）は、ナイロン−６製造に広く使用される高価値な化合物であり、例えば、合成繊維、被膜、および塗膜用に他のポリアミドを調製するため；中枢神経抑制薬、筋弛緩薬、抗高血圧薬、およびアンジオテンシン変換酵素阻害薬などの医薬品化合物を調製するため；ならびに様々なポリマー用の可塑剤または架橋剤としても有用である。例えば、Ｋｎａｕｐによる特許文献２；Ｈａｒｒｉｓらによる特許文献３；およびＩ．Ｈ． Ｓｋｅｒｒｉｔｔら、Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｇａｍｍａ−ａｍｉｎｏｂｕｔｙｒｉｃ ａｃｉｄ ｒｅｃｅｐｔｏｒｓ ｂｙ ｃａｐｒｏｌａｃｔａｍ ｄｅｒｉｖａｔｉｖｅｓ ｗｉｔｈ ｃｅｎｔｒａｌ ｎｅｒｖｏｕｓ ｓｙｓｔｅｍ ｄｅｐｒｅｓｓａｎｔ ｏｒ ｃｏｎｖｕｌｓａｎｔ ａｃｔｉｖｉｔｙ、Ｂｒａｉｎ Ｒｅｓ． ３３１巻（２号）：２２５〜３３頁（１９８５年４月８日）を参照されたい。
【０００５】
ＰＣＡは、高価値な医薬品である様々なＰＣＡ誘導体を形成するのにも有用であり、それらの例は、ウイルスプロテアーゼ阻害薬、抗痙攣薬、鎮痛薬、および胆管障害治療薬を包含する。例えば、Ｎｏｄａらによる特許文献４；Ａｎｄｅｒｓｏｎらによる特許文献５；Ｍａｒｃｈｉらによる特許文献６；Ｖｅｃｃｈｉｅｔｔｉらによる特許文献７；Ｊ． Ｈｅｉｔｍａｎら、Ｔａｒｇｅｔｓ ｆｏｒ ｃｅｌｌ ｃｙｃｌｅ ａｒｒｅｓｔ ｂｙ ｔｈｅ ｉｍｍｕｎｏｓｕｐｐｒｅｓｓａｎｔ ｒａｐａｍｙｃｉｎ ｉｎ ｙｅａｓｔ、Ｓｃｉｅｎｃｅ ２５３巻：９０５〜９０９頁（１９９１年８月２３日）［ｄｏｉ： １０．１１２６／ｓｃｉｅｎｃｅ．１７１５０９４］；Ｓ．Ｂ． Ｓｈｕｋｅｒら、Ｄｉｓｃｏｖｅｒｉｎｇ ｈｉｇｈ−ａｆｆｉｎｉｔｙ ｌｉｇａｎｄｓ ｆｏｒ ｐｒｏｔｅｉｎｓ： ＳＡＲ ｂｙ ＮＭＲ、Ｓｃｉｅｎｃｅ ２７４巻：１５３１〜３４頁（１９９６年１１月２９日）［ｄｏｉ： １０．１１２６／ｓｃｉｅｎｃｅ．２７４．５２９２．１５３１］；Ｆ． Ｃｏｕｔｙ、Ａｓｙｍｍｅｔｒｉｃ ｓｙｎｔｈｅｓｅｓ ｏｆ ｐｉｐｅｃｏｌｉｃ ａｃｉｄ ａｎｄ ｄｅｒｉｖａｔｉｖｅｓ、Ａｍｉｎｏ Ａｃｉｄｓ １６巻（３〜４号）：２９７〜３２０頁（１９９９年９月）（ｄｏｉ： １０．１００７／ＢＦ０１３８８１７４）；およびＲ． ＰａｒｕｓｚｅｗｓｋｉらＡｍｉｎｏ ａｃｉｄ ｄｅｒｉｖａｔｉｖｅｓ ｗｉｔｈ ａｎｔｉｃｏｎｖｕｌｓａｎｔ ａｃｔｉｖｉｔｙ、Ｃｈｅｍ． Ｐｈａｒｍ． Ｂｕｌｌ． ４９巻：６２９〜３１頁（２００１年）（ｄｏｉ： １０．１２４８／ｃｐｂ．４９．６２９）を参照されたい。
【０００６】
さらに、それらの生物活性効果のため、カプロラクタムおよびＰＣＡは、受容体および／または酵素リガンドなどの医薬品候補化合物を調製するためにも一般的に使用される。ある場合には、そのような化合物の中核が、カプロラクタムまたはＰＣＡ残基を含むことがあり、ある場合には、化合物の懸垂部分が、カプロラクタムまたはＰＣＡ残基を含むことがある。
【０００７】
出発材料として、容易に得ることができる安価なリシンを用いることは、カプロラクタムの費用のかかる石油化学的合成を避けるという選択肢を提供する。ＰＣＡに関して、リシン出発材料を用いることは、生物源から商業量のＰＣＡを単離するため、またはＰＣＡへ還元するために大量の生物ピコリン酸を単離するための大規模な精製ステップを避けるという選択肢を提供する。しかしながら、今日まで、リシンをそのような有用で高価値な材料へ変換するための限定された数の触媒的経路が提供されてきたに過ぎない。特に、ＡＣＬの脱アミノ化について記載されてきたが、水素化脱窒素を利用する経路は確認されてこなかった。
【０００８】
石油の水素化脱窒素は、伝統的に、Ａｌ２Ｏ３上の硫化されたＣｏ−ＭｏおよびＡｌ２Ｏ３上の硫化されたＮｉ−Ｍｏを用いてきた。Ｔ． Ｃ． Ｈｏ、Ｃａｔａｌ． Ｒｅｖ． Ｓｃｉ． Ｅｎｇ． １９８８年：１１７〜１６０頁；およびＩ． Ｍｏｃｈｉｄａら、Ｊａｐａｎ Ｐｅｔ． Ｉｎｓｔ． ４７巻：１４５〜１６３頁（２００４年）を参照されたい。石油中のアミンは、ヘテロ環状アミン、アニリン、および脂肪族アミンを包含する。Ａｌ２Ｏ３上の硫化されたＮｉ−Ｍｏを使用する置換シクロヘキシルアミン、他のアルキルアミン、および置換ピリジンの水素化脱窒素は、機構的に研究されてきた。それぞれ、Ｆ． Ｒｏｔａら、Ｊ． Ｃａｔａｌｙｓｉｓ ２００巻：３８９〜３９９頁（２００１年）およびＦ． Ｒｏｔａら、Ｊ． Ｃａｔａｌｙｓｉｓ ２０２巻：１９５〜１９９頁（２００１年）（シクロヘキシルアミン）； Ｙ． Ｚｈａｏら、Ｊ． Ｃａｔａｌｙｓｉｓ ２２２巻：５３２〜５４４頁（２００４年）およびＹ． Ｚｈａｏら、Ｊ． Ｃａｔａｌｙｓｉｓ ２２１巻：４４１〜４５４頁（２００４年）（他のアルキルアミン）；ならびにＭ． Ｅｇｏｒｏｖａら、Ｊ． Ｃａｔａｌｙｓｉｓ ２０６巻：２６３〜２７１頁（２００２年）（置換ピリジン）を参照されたい。
【０００９】
脂肪族アミン、ヘテロ環状アミン、およびアニリンの気相水素化脱窒素は、化学量論量のＳｉＯ２上のＰｔを使用して報告されてきた。Ｍ． Ｊ． Ｇｕｔｔｉｅｒｉら、Ｊ． Ｏｒｇ． Ｃｈｅｍ． ４９巻：２８７５〜２８８０頁（１９８４年）を参照されたい。ピリジン水素化脱窒素は、Ｃ−担持の硫化されたＮｉＭｏ、Ｚｒ、Ａｇ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｒｈ、およびＰｄ触媒を使用して研究されてきた。Ｍ． Ｊ． Ｌｅｄｏｕｘら、Ｊ． Ｃａｔａｌｙｓｉｓ １１５巻：５８０〜５９０頁（１９８９年）を参照されたい。同時に起こるピリジンの水素化脱窒素およびチオフェンの水素化脱硫は、Ｃ−担持のＲｈ、Ｒｕ、Ｐｄ、Ｉｒ、およびＰｔを用いた。例えば、Ｚ． Ｖｉｔら、Ｊ． Ｃａｔａｌｙｓｉｓ １１９巻：１〜７頁（１９８９年）を参照されたい。さらに、キノリン水素化脱窒素は、硫化された、Ｃ−担持のＷ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｍｏ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、およびＮｉを使用して調べられてきた。Ｓ． Ｅｉｊｓｂｏｕｔｓら、Ｊ． Ｃａｔａｌｙｓｉｓ １０９巻：２１７〜２２０頁（１９８８年）を参照されたい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】国際公開第２００５／１２３６６９号パンフレット
【特許文献２】米国特許第６，５０４，０４７号明細書
【特許文献３】米国特許第４，５２０，０２１号明細書
【特許文献４】米国特許出願公開第２００１／００５６１８４号明細書
【特許文献５】米国特許第５，８０７，８７０号明細書
【特許文献６】米国特許第５，６３９，７４４号明細書
【特許文献７】米国特許第４，８２６，８１９号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、Ｌ−リシンおよびアルファ−アミノカプロラクタムの水素化脱窒素は、これまで報告されてこなかった。したがって、簡便なワンポット反応フォーマットで実施することができる新規な水素化脱窒素経路により、安価なリシン出発材料を、カプロラクタム、ＰＣＡ、およびそれらの誘導体などの有用で高価値な生成物へ変換するための代替法および改良法を提供することは有利であろう。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
要旨
様々な実施形態において、本技術は、簡便なワンポット反応フォーマットで実施することができる新規な水素化脱窒素経路により、リシンまたはアルファ−アミノ−カプロラクタム（ＡＣＬ）出発材料を、カプロラクタム、ＰＣＡ、およびそれらの誘導体へ変換するための代替法および改良法を提供する。様々な実施形態において、本技術は、
カプロラクタムを含む反応生成物を調製するためのプロセスであって、リシン、アルファアミノカプロラクタム、それらの塩を含む反応剤を、触媒、および水素ガスを含むガスと接触させるステップを含み、触媒は、触媒支持体上に場合により担持されており、場合により、前記接触は、溶媒の存在下で行われるプロセス；
カプロラクタムまたはその誘導体を調製するためのプロセスであって、リシンまたはアルファ−アミノ−カプロラクタム（ＡＣＬ）を含む出発材料を、溶媒（例えば、有機溶媒）中で、水素化脱窒素触媒と接触させ、その組合せをＨ２ガスまたはＨ２ガス混合物雰囲気と接触させ、反応混合物を形成すること；反応混合物を、水素化脱窒素反応が進行することができる高温にすること；および反応混合物を、水素化脱窒素反応がカプロラクタムを生成するのに十分な時間にわたって高温に維持することを含むプロセス；
触媒が、遷移金属水素化脱窒素触媒であるようなプロセス；水素化脱窒素触媒が、硫化遷移金属を含むようなプロセス；そのＨ２ガス混合雰囲気が、Ｈ２Ｓを含むようなプロセス；
そのようにして製造されるカプロラクタムを単離すること、もしくはそのようにして製造されるカプロラクタムの誘導体を調製すること、または両方をさらに含むようなプロセス；
ピペコリン酸またはその誘導体を調製するためのプロセスであって、リシンを含む出発材料を、反応溶媒中で、水素化脱窒素触媒と接触させ、その組合せをＨ２ガスまたはＨ２ガス混合物雰囲気と接触させ、反応混合物を形成すること；反応混合物を、水素化脱窒素反応が進行することができる高温にすること；および反応混合物を、水素化脱窒素反応がピペコリン酸を生成するのに十分な時間にわたって高温に維持することを含むプロセス；
触媒が、遷移金属水素化脱窒素触媒であるようなプロセス；反応溶媒が、水を含むようなプロセス；
そのようにして製造されるピペコリン酸を単離すること、もしくはそのようにして製造されるピペコリン酸の誘導体を調製すること、または両方をさらに含むようなプロセス；
カプロラクタムを調製するためのプロセスであって、場合により、第１の触媒の存在下で、リシンを含む反応剤を約５０℃〜３００℃まで加熱して、アルファアミノカプロラクタムを含む第１の反応生成物を製造すること；前記第１の反応生成物を、水素を含むガスおよび第２の触媒と接触させて、カプロラクタムを含む第２の反応生成物を製造すること；ならびに第２の反応生成物からカプロラクタムを回収して、回収されたカプロラクタムを製造することを含むプロセス；
カプロラクタムまたはカプロラクタム誘導体を調製するためのシステムであって、（１）リシンまたはアルファ−アミノカプロラクタム（ＡＣＬ）を含有する出発材料、（２）水素化脱窒素触媒、（３）有機水素化脱窒素反応溶媒、および（４）Ｈ２ガスまたはＨ２ガス混合物を包含し、（４）の雰囲気下で、（１）、（２）、および（３）の組合せが、加熱すると、リシンまたはＡＣＬの水素化脱窒素によりカプロラクタムを生成することができるシステム；
ピペコリン酸またはピペコリン酸誘導体を調製するためのシステムであって、（１）リシンを含有する出発材料、（２）水素化脱窒素触媒、（３）水性反応溶媒、および（４）Ｈ２ガスまたはＨ２ガス混合物を包含し、（４）の雰囲気下で、（１）、（２）、および（３）の組合せが、加熱すると、リシンまたはＡＣＬの水素化脱窒素によりピペコリン酸を生成することができるシステム；ならびに
それにより製造されるカプロラクタムおよびカプロラクタム誘導体；ならびにそれにより製造されるピペコリン酸およびピペコリン酸誘導体をさらに提供する。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
詳細な説明
下記の技術についての説明は、事実上、１つまたは複数の発明の主題、製造および使用の単なる例示であって、本出願において、または本出願の優先権を主張して出願することができるような他の出願、もしくはそれらから発行する特許において主張されるいかなる具体的な発明の範囲、応用例、もしくは用途も限定することは意図されていない。下記の定義および非限定的な指針は、本明細書に記載されている技術の説明を再検討する際に考慮されなければならない。
【００１４】
本明細書で使用されている表題（「緒言（Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ）」および「要旨」など）および副題（「出発材料」など）は、本技術の開示内で話題の一般的構成のためにのみ意図されており、本技術またはそのいずれかの態様の開示を限定することは意図されていない。特に、「緒言」に開示されている主題は、１つまたは複数の発明の範囲内で技術の態様を包含することがあり、従来技術の列挙を構成しないことがある。「要旨」に開示されている主題は、本技術の全範囲またはそのいずれかの実施形態の網羅的または完全な開示ではない。
【００１５】
本明細書における参考文献の引用は、それらの参考文献が、従来技術であるか、または本明細書に開示されている本技術の特許性と何らかの関連性を有することを承認するものではない。緒言に引用されている参考文献の内容のいずれの議論も、参考文献の著者によりなされた主張の一般的要旨を単に提供することが意図されており、そのような参考文献の内容の正確性に関して承認するものではない。本明細書の説明の項に引用されているすべての参考文献は、それらの全体として参照により本明細書に組み込まれるものとする。
【００１６】
説明および具体例は、本技術の実施形態を示しているが、例示の目的のみが意図されており、本技術の範囲を限定することは意図されていない。さらに、記述された特徴を有する複数の実施形態の列挙は、追加の特徴を有する他の実施形態、または記述された特徴の異なる組合せを組み入れた他の実施形態を除外することは意図されていない。具体例は、本技術の組成物および方法を製造、使用および実施する方法を例示する目的で提供されており、明示的に別段の定めがない限り、本技術の所与の実施形態が実行もしくは試験されていること、または実行も試験もされたことがないという表現であることは意図されていない。
【００１７】
本明細書の様々な実施形態において、α−アミノカプロラクタムまたはリシンの触媒的水素化脱窒素は、カプロラクタムを、または一部のリシンを利用する実施形態においてはピペコリン酸を提供するために行われる。一部の実施形態において、Ｌ−リシンを出発材料として使用することができ、Ｌ−リシンは、スキーム１に図示されているように、単純な炭素源から誘導することができる。
【００１８】
【化１】
スキーム１に示すように、３つの経路を、Ｌ−リシンをカプロラクタムへ変換するために企図することができる。「Ａ」と呼ばれる経路は、ＡＣＬを経由して進行し、「Ｂ」は、直接カプロラクタムに進行し、「Ｃ」は、６−アミノカプロン酸を経由する。
【００１９】
したがって、本技術による様々な実施形態において、リシン、例えば、Ｄ−、Ｌ−、またはラセミリシンを、ワンポット反応においてカプロラクタムまたはピペコリン酸（ＰＣＡ）へ変換することができる。本明細書の様々な実施形態において、α−アミノ−ε−カプロラクタム（ＡＣＬ）、例えば、Ｄ−、Ｌ−、またはラセミＡＣＬを、ワンポット反応においてカプロラクタムへ変換することができる。これらの変換は、水素化脱窒素条件および触媒を使用して行われる。
【００２０】
出発材料
ＦｒｏｓｔによるＷＯ２００５／１２３６６９に記載されているように、様々な経路を使用してリシンを提供することができ、例えば、単純な炭素源をリシンに生物変換することができる。そこにも記載されているように、リシンを環化し、α−アミノカプロラクタム（ＡＣＬ）を形成することができる。そのような経路は、本技術の様々な実施形態による反応のために出発材料を提供するのに有用である。リシンまたはＡＣＬの様々な商業源も有用である。一部の実施形態において、リシンまたはＡＣＬは、Ｌ−リシンまたはＬ−ＡＣＬであってもよい。
【００２１】
出発材料は、リシンまたはＡＣＬ、ならびに反応を阻害しない他の成分を含むことができる。したがって、ニートすなわち生のか部分的に精製されたかのどちらかのリシンまたはＡＣＬ源を様々な実施形態において使用することができる。出発材料は、１種または複数の溶媒、１種または複数の緩衝液、遊離ラジカルスカベンジャー、および１つまたは複数の触媒反応を亢進するか阻害しない他の成分を含むことができる。
【００２２】
触媒
本明細書の反応は、水素化脱窒素触媒を利用する。当技術分野において知られているような様々な水素化脱窒素触媒を使用することができる。それらの一般例は、（１）遷移金属化合物、例えば、酸化物、炭化物、ならびに（２）遷移金属およびそれらの合金を包含する。本明細書の様々な実施形態において、選択される水素化脱窒素触媒は、遷移金属水素化脱窒素触媒または遷移金属組合せまたは合金水素化脱窒素触媒であってもよい。遷移金属および合金水素化脱窒素触媒の中で、ＩＢ族、ＶＢ族、ＶＩＢ族、ＶＩＩＢ族、またはＶＩＩＩＢ族遷移金属を含むものが望ましいと見なされ、様々な実施形態において、触媒は、ＶＩＢ族、ＶＩＩＢ族、もしくはＶＩＩＩＢ族遷移金属、またはＡｕを含むことができ、一部の実施形態において、触媒は、ＶＩＩＢ族もしくはＶＩＩＩＢ族遷移金属、またはＡｕを含むことができる。
【００２３】
一部の実施形態において、貴金属またはＭｏもしくはＭｏ合金／組合せ触媒を使用することができる。有用なそれらの例は、Ｐｔ、Ａｕ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｒｅ、Ｒｕ、およびＩｒ；ならびにＮｉ−ＭｏおよびＣｏ−Ｍｏ合金を包含する。一部の実施形態において、Ｎｉ金属触媒を使用することができる。リシンをピペコリン酸へ変換する反応において、Ｎｉ金属触媒も有用であり、その一部の実施形態において、触媒は、ラネーニッケルであってもよい。本明細書のリシンをピペコリン酸へ変換する一部の実施形態において、触媒は、Ａｕ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｒｅ、Ｒｕ、Ｉｒ、またはＮｉを含むことができる。
【００２４】
本明細書において有用な他の触媒は、例えば、Ｍ． Ｆ． Ｗｉｌｌｉａｍｓ、「Ｓｕｌｆｕｒ ａｎｄ Ｎｉｔｒｏｇｅｎ Ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ ｏｆ Ｓｕｐｐｏｒｔｅｄ Ｐｔ−Ｈｙｄｒｏｇｅｎａｔｉｏｎ Ｃａｔａｌｙｓｔｓ」（２００５年６月）（博士論文；Ｔｅｃｈｎｉｓｃｈｅ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔａｔ Ｍｕｎｃｈｅｎ）（ｈｔｔｐ：／／ｄｅｐｏｓｉｔ．ｄｄｂ．ｄｅ／ｃｇｉ−ｂｉｎ／ｄｏｋｓｅｒｖ？ｉｄｎ＝９７７６９５３１ｘ＆ｄｏｋ＿ｖａｒ＝ｄｌ＆ｄｏｋ＿ｅｘｔ＝ｐｄｆ＆ｆｉｌｅｎａｍｅ＝９７７６９５３ｌｘ．ｐｄｆにてオンラインで入手可能）；Ｙ． Ｚｈａｏ、「Ｍｅｃｈａｎｉｓｍｓ ｏｆ Ｈｙｄｒｏｄｅｎｉｔｒｏｇｅｎａｔｉｏｎ ｏｆ Ａｍｉｎｅｓ ｏｖｅｒ Ｓｕｌｆｉｄｅｄ ＮｉＭｏ， ＣｏＭｏ， ａｎｄ Ｍｏ Ｓｕｐｐｏｒｔｅｄ ｏｎ Ａｌ２Ｏ３」、（２００４年）（博士論文；Ｓｗｉｓｓ Ｆｅｄｅｒａｌ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ、Ｚｕｒｉｃｈ）（ｈｔｔｐ：／／ｅ−ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ．ｅｔｈｂｉｂ．ｅｔｈｚ．ｃｈ／ｅｃｏｌ−ｐｏｏｌ／ｄｉｓｓ／ｆｕｌｌｔｅｘｔ／ｅｔｈｌ５５５５．ｐｄｆにてオンラインで入手可能）；「Ｃａｔａｌｙｓｔｓ ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ ｌａｙｅｒｅｄ ｃｈａｌｃｏｇｅｎｉｄｅｓ ｏｆ ｇｒｏｕｐ ＩＶｂ−ｇｒｏｕｐ ＶＩＩｂ ｐｒｅｐａｒｅｄ ｂｙ ａ ｌｏｗ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｎｏｎａｑｕｅｏｕｓ ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｅ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ」としてＣｈｉａｎｅｌｌｉらによるＵＳ４，３６８，１１５；ならびにそれぞれ「Ｈｙｄｒｏｔｒｅａｔｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ ｕｓｉｎｇ ｎｏｖｅｌ ｍｕｌｔｉｍｅｔａｌｌｉｃ ｓｕｌｆｉｄｅ ｃａｔａｌｙｓｔｓ」、および「Ｍｕｌｔｉｍｅｔａｌｌｉｃ ｓｕｌｆｉｄｅ ｃａｔａｌｙｓｔ ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ ｎｏｂｌｅ ｍｅｔａｌｓ ｆｏｒ ｈｙｄｒｏｄｅｎｉｔｒｏｇｅｎａｔｉｏｎ」としてＳｉｎｇｈａｌらによるＵＳ５，２５２，１９９および５，２７８，１２１に記載されているものを包含する。
【００２５】
一部の実施形態において、金属または合金水素化脱窒素触媒は、Ｈ２Ｓガス、例えば、Ｈ２／Ｈ２Ｓ混合物との高温における接触などにより、使用する前に硫化することができ、一部の実施形態において、硫化は、例えば、希ガスを流すことなどにより、吸着している酸素および／または窒素の大部分またはすべてが除去された触媒材料を使用して行うことができる。
【００２６】
本明細書の反応において使用される１種または複数の触媒は、粒子、例えば、ミクロ粒子もしくはナノ粒子として、またはモノリシックなもしくは多孔性の固体の形態で、または触媒種の少なくとも１つの接触表面領域、例えば、ナノテクスチャの貴金属表面を提供するいずれかのフォーマットで提供することができる。触媒は、様々な実施形態において固体支持体上に提供することができる。触媒支持体が使用される実施形態において、支持体は、当技術分野において知られているいずれの有用な支持体であってもよい。そのような支持体材料は、炭素；ＳｉＯ２；１種または複数の金属；１種または複数の合金；および１種または複数の金属化合物、例えば、金属塩、炭化物、または、ＮｉＯ、Ａｌ２Ｏ３、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２などの酸化物、アルミノケイ酸塩、シリカ−チタニア、チタニア−アルミナ、および混合酸化物（例えば、Ｔｉ−Ｚｒ−Ｖ混合酸化物）など、ならびにそれらの混合物を包含する。
【００２７】
支持体粒子は、いずれの形態であってもよく、例えば、実質的に楕円体またはｎ−面体（例えば、３＜ｎ＜２５）であってもよい。繊維およびウィスカー実施形態も、一部の実施形態において有用である。様々な実施形態において、支持体は、ゼオライトもしくは他のモレキュラーシーブなどのマクロ多孔性もしくはミクロ多孔性の固体、またはその細孔が、断面ハニカムもしくは他の形状を有するマクロ多孔性の固体であってもよい。本明細書の一部の実施形態において、支持体は、炭素粒子、シリカ粒子、またはＮｉＯ粒子を含む。
【００２８】
触媒種は、スパッタコーティングなどにより、または金属種の塩の水溶液を、支持体材料が接触する溶液と共に加熱することを含む沈着により、当技術分野においてそれ故に有用であることが知られている様々な方法のいずれかを利用して支持体に沈着させることができる。金属塩溶液を加熱することを用いる実施形態において、金属ハロゲン化物、例えば、金属塩化物を使用することができ、それらの例は、Ｈ２ＰｔＣｌ６およびＨＡｕＣｌ４を包含する。
【００２９】
反応条件
様々な実施形態において、本明細書の水素化脱窒素反応は、水素化脱窒素反応溶媒中でリシンまたはＡＣＬ出発材料を水素化脱窒素触媒と混ぜ合わせることを含む。得られる組合せを、Ｈ２ガスまたはＨ２ガス混合物の雰囲気下に置き、反応混合物を形成する。反応混合物を、典型的には、反応容器内に置き、様々な実施形態において、反応容器は、最高で、例えば、約１０００ｐｓｉ、約５０００ｐｓｉ、またはそれ以上の圧力で充填することに耐えることができる反応容器であってもよい。ガラスおよびステンレススチール容器が一般的に用いられ、反応容器を、例えば、ガラス、ＰＴＦＥ、ＰＨＦＰ、ＰＦＥＰ（例えば、ＴＥＦＬＯＮ）、または他の反応しない物質の層でライニングすることができる。
【００３０】
カプロラクタムを製造するために用いられる本明細書の水素化脱窒素反応において、反応溶媒は、有機反応溶媒であってもよい。一部の実施形態において、有機反応溶媒を、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、クロロベンゼン、クロロホルム、ピリジン、およびそれらの組合せの中から選択することができる。一部の実施形態において、ＴＨＦを、有機反応溶媒として使用することができる。リシンのカプロラクタムへの変換が触媒される一部の実施形態において、反応溶媒は、エタノールであってもよい。
【００３１】
リシンをピペコリン酸へ変換する場合、反応溶媒は、水性、例えば、水であってもよい。
【００３２】
反応容器中の雰囲気は、Ｈ２またはＨ２−および−Ｈ２Ｓ混合物を含むことができる。Ｈ２／Ｈ２Ｓ混合物が使用される場合、Ｈ２Ｓは、少数成分として、すなわち、雰囲気の全ガス含量の５０容量％未満および約または少なくとも１容量％で存在することができる。一部の実施形態において、約もしくは少なくとも５容量％、または約もしくは少なくとも１０もしくは１５容量％のＨ２Ｓが存在することができる。一部の実施形態において、約もしくは最高で４０容量％、または最高でもしくは約３５もしくは３０容量％のＨ２Ｓが存在することができる。様々なそのような実施形態において、約５〜約４０容量％のＨ２Ｓが存在することができ、または約５〜約３０、もしくは約５〜約２５、もしくは約１０〜約２５、もしくは約２０容量％のＨ２Ｓが存在することができる。
【００３３】
反応容器雰囲気の圧力を上昇させることができる。一部の実施形態において、反応の開始時に、圧力は、約５０〜約３０００ｐｓｉ、または約１００〜約１０００ｐｓｉ、または最高で約５００もしくは２００もしくは２５０ｐｓｉであってもよく、一部の実施形態において、圧力は、約５０〜約１５０ｐｓｉであってもよい。反応容器が、約５０〜約１５０ｐｓｉのガスで充填される反応において、反応中に、温度は、典型的には、約６００〜６５０ｐｓｉまで上昇する。
【００３４】
様々な実施形態において、反応混合物を加熱し、水素化脱窒素反応が進行することができる高温に維持する。様々な実施形態において、高温は、少なくともまたは約１００℃であってもよいが、反応が進行することができないか、反応剤または生成物が燃焼されるかさもなければ回収不能に破壊されるかのどちらかの温度未満に保たれる。一部の実施形態において、高温は、約５０℃〜約３００℃、または約２００℃〜約３００℃、または約２５０℃であってもよい。
【００３５】
反応を行う際に、リシンまたはＡＣＬを含有する出発材料を、反応溶媒中で触媒と接触させ、この組合せを、上記に記載されているような雰囲気下に置き（すなわち、接触させ）、この記述を、本明細書において使用し、組合せを、別のステップとしてそのような雰囲気と接触させることができるか、または記述された雰囲気下で調製することができることを示す。このことは、バッチフォーマットで使用する反応を限定するものではない。
【００３６】
様々な異なる反応フォーマットが本明細書において有用である。バッチ反応プロセスを使用することができるが、望ましい生成物および／または標的にされた副生成物を断続的か連続的のどちらかで反応混合物から取り出す抽出フォーマットがそうであるように、連続的および流加回分（ｆｅｄ−ｂａｔｃｈ）フォーマットも有用である。撹拌槽、還流、および他の循環フォーマットを同様に用いることができる。これらのおよび他の有用な反応フォーマットならびに、混合が望ましい場合に、混合モードは、当技術分野においてよく知られており、それ故に有用であることが知られているいずれのそのような技法も用いることができる。
【００３７】
様々な実施形態において、反応混合物は、室温を超えたままであるか、または反応を進行させるのに十分な時間にわたって、望ましい高温に維持される。様々な実施形態において、そのような反応時間は、約０．１〜１２時間、または約１〜約１０、または約２〜約８時間または約４〜約８時間であってもよい。
【００３８】
所与の反応の後に、望ましい生成物を回収することができる。また、触媒を再使用することができる。一部の実施形態において、カプロラクタムまたはピペコリン酸生成物をさらに処理し、その誘導体を製造することができる。まず、そのような誘導体を調製するのに使用されるカプロラクタムまたはピペコリン酸を、一部の実施形態において、例えば、分離により、いずれかの望ましい純度まで、反応混合物から回収することができる。
【００３９】
本明細書の様々な実施形態において有用な他の材料および方法は、当業者に知られている。有用な材料および方法の一部のソースは、Ｔ． Ｃ． Ｈｏ、Ｃａｔａｌ． Ｒｅｖ． Ｓｃｉ． Ｅｎｇ． １９８８年：１１７〜１６０頁；Ｉ． Ｍｏｃｈｉｄａら、Ｊａｐａｎ Ｐｅｔ． Ｉｎｓｔ． ４７巻：１４５〜１６３頁（２００４年）；Ｆ． Ｒｏｔａら、Ｊ． Ｃａｔａｌｙｓｉｓ ２００巻：３８９〜３９９頁（２００１年）；Ｆ． Ｒｏｔａら、Ｊ． Ｃａｔａｌｙｓｉｓ ２０２巻：１９５〜１９９頁（２００１年）；Ｙ． Ｚｈａｏら、Ｊ． Ｃａｔａｌｙｓｉｓ ２２２巻：５３２〜５４４頁（２００４年）；Ｙ． Ｚｈａｏら、Ｊ． Ｃａｔａｌｙｓｉｓ ２２１巻：４４１〜４５４頁（２００４年）；Ｍ． Ｅｇｏｒｏｖａら、Ｊ． Ｃａｔａｌｙｓｉｓ ２０６巻：２６３〜２７１頁（２００２年）；Ｍ． Ｊ． Ｇｕｔｔｉｅｒｉら、Ｊ． Ｏｒｇ． Ｃｈｅｍ． ４９巻：２８７５〜２８８０頁（１９８４年）；Ｍ． Ｊ． Ｌｅｄｏｕｘら、Ｊ． Ｃａｔａｌｙｓｉｓ １１５巻：５８０〜５９０頁（１９８９年）；Ｚ． Ｖｉｔら、Ｊ． Ｃａｔａｌｙｓｉｓ １１９巻：１〜７頁（１９８９年）；Ｓ． Ｅｉｊｓｂｏｕｔｓら、Ｊ． Ｃａｔａｌｙｓｉｓ １０９巻：２１７〜２２０頁（１９８８年）；Ｍ． Ｓ． Ｃｈｅｎら、Ｓｃｉｅｎｃｅ ３０６巻：２５２〜２５５頁（２００４年）；およびＡ． Ｃｏｒｍａら、Ｓｃｉｅｎｃｅ ３１３巻：３３２〜３３４頁（２００６年）を包含する。
【００４０】
さらなる実施形態
上述のように、本明細書の様々な反応フォーマットは、リシンまたはアルファ−アミノカプロラクタム（ＡＣＬ）を含む出発材料を使用し、本明細書の様々な実施形態による触媒的水素化脱窒素反応を行うために、反応器への反応材料（反応剤、溶媒、ガス）、触媒、および他の成分の異なる添加順序を用いることができる。
【００４１】
本明細書において用いることができる水素化脱窒素触媒は、当技術分野においてそれ故に有用であることが知られているいずれの触媒も包含し、それらの一般例は、Ｍｏ、Ｎｉ−Ｍｏ、Ｃｏ−Ｍｏ、Ｗ、Ｎｉ−Ｗ、Ｃｏ−Ｗ触媒；１種または複数のそのような金属を含む触媒；および上記のいずれかの硫化物、リン化物、窒化物、炭化物、またはホウ化物、例えば、ＭｏＳ２、ＭｏＰ、ＭｏＮ、Ｍｏ２Ｃ、ＷＰ、ＮｉＰ、ＣｏＭｏＰ、ＮｉＭｏＰなどのＶＩＢ族金属を含むものを包含する。それらの組合せを一部の実施形態において使用することができる。一部の実施形態において、１種または複数の遷移金属酸化物を代替触媒または補助触媒として使用することができる。一部の実施形態において、触媒は、上記に記載されている材料との組合せで１種または複数の追加の遷移金属をさらに含むことができる。一部の実施形態において、バリウムなどの非遷移金属プロモーターを、触媒中に、または触媒と共に包含することができる。それ故に有用であるとして当技術分野において知られているいずれの方法も、選択された１種または複数の触媒を調製するために適用することができる。
【００４２】
典型的には、選択された触媒は、アルミナ、シリカ、チタニア、または他の不活性な材料などの固体支持体上に配置されて提供され、これは、非晶質または例えば、ゼオライト、ハニカム、もしくは他の構造を有する構造化材料であってもよい。担持触媒は、固定床反応器については多孔性またはモノリシックな固体塊の形態で、または撹拌槽、移動床、流動床、浮動床、回転床、もしくは他の望ましい反応器形状にとって有用ないずれかの望ましい粒子性もしくは他のフォーマットで提供することができる。一部の実施形態において、触媒組合せを、例えば、反応器の異なるミクロゾーン、メソゾーン、またはマクロゾーンを占める異なる触媒と共に使用することができる。多床反応器を、本明細書の一部の実施形態において使用することができる。一部の多床反応器実施形態において、各床は、同じ触媒もしくは触媒組合せまたは異なる触媒もしくは触媒組合せを含むことができる。異なる触媒を、同じまたは異なる固体支持体材料を使用して調製することができ、同様に、同じ触媒の異なる担持バージョンを、本明細書の一部の実施形態において使用することができる。
【００４３】
本明細書の様々な実施形態の反応条件は、典型的には、一般的には有機反応溶媒である反応溶媒を用いる。様々な実施形態において、有用な有機反応溶媒の例は、最高でまたは約Ｃ１８、典型的には、約Ｃ５〜約Ｃ１６、または約Ｃ６〜約Ｃ１０の炭化水素を包含する。一部の実施形態において、溶媒は、ホモ炭化水素（ｈｏｍｏｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎ）溶媒であってもよい。溶媒は、脂肪族、脂環式、または芳香族であってもよい。脂肪族または脂環式溶媒を用いる一部の実施形態において、溶媒は、飽和されていてもよい。一般的に有用な溶媒の例は、ヘキサン、オクタン、デカン、ヘキサデカン、シクロヘキサン、ベンゼン、およびトルエン、ならびにそれらの組合せを包含する。
【００４４】
本明細書の反応材料は、水素化脱窒素される化合物の他に、Ｈ２を含むガスを包含する。一部の実施形態において、ガスは、Ｈ２と１種または複数の追加のガス、例えば、不活性ガス、または、触媒を維持するのに有用なガスとの混合物を含むことができる。例えば、硫化された触媒が使用される一部の実施形態において、Ｈ２Ｓをガスに包含することができる。
【００４５】
様々な実施形態において、本明細書の触媒的水素化脱窒素プロセスにとって有用な反応条件は、高圧および高温、すなわち、約２５〜４５℃および約０．１ＭＰａの周囲条件を超える高圧および高温を包含する。一部の実施形態において、典型的には、最高でまたは約２０ＭＰａの全反応圧力上昇を使用することができ、これは、少なくともまたは約０．５、１、２、３、５、１０、もしくは１５ＭＰａ、または１５、１０、もしくは５ＭＰａ未満もしくは約１５、１０、もしくは５ＭＰａであってもよく、典型的圧力は、約２〜約１０ＭＰａ、または２〜約５ＭＰａの範囲内であってもよい。一部の実施形態において、温度は、約１７５〜約５００℃であってもよく、これは、少なくともまたは約２００、２５０、もしくは３００℃、および５００、４５０、４００、３５０、もしくは３００℃未満または約５００、４５０、４００、３５０、もしくは３００℃であってもよく、典型的温度は、約２５０〜約５００℃、約２５０〜約４５０℃、約２５０〜約４００℃、または約２５０〜約３５０℃の範囲内であってもよい。
【００４６】
本発明において有用な水素化脱窒素プロセスのための触媒、溶媒、反応条件、および反応器形状の他の例は、例えば、すべてが参照により本明細書に組み込まれているＢｌｕｄｉｓらによるＵＳ４，０２２，６８３、ＱｕａｙｌｅによるＵＳ４，４６５，７９０、ＬａｉｎｅらによるＵＳ４，７１６，１４２、ＭａｔｈｅｓｏｎらによるＵＳ４，７４０，４８７、ＷｅｉｓｓｍａｎらによるＵＳ５，４０９，６００、ＰｏｗｅｒｓらによるＵＳ５，８５５，７６７、ＳｕｄｈａｋａｒらによるＵＳ６，１６２，３５１、ＩｉｊｉｍａらによるＵＳ６，２６７，８７４、およびＣｈｏｕによるＵＳ７，１１２，３１２に記載されているものを包含する。
【００４７】
添加順序に関しては、様々な実施形態において、選択された触媒を、反応材料を添加する前に反応器に装填することができ、または反応材料を、触媒を添加する前に反応器に添加することができるが、前者のタイプのフォーマットは、本明細書の一部の実施形態において特に有用であると見なされる。同様に、ガスおよび他の反応材料を、反応器へ入れる前に混ぜ合わせる場合、それらの各々を、混合する前に加熱することができ、またはそれらを、まず混合し、次いで加熱することができるが、後者のフォーマットは、本明細書の一部の実施形態において特に有用であることがある。反応器に添加されるいずれの材料も、同様に、予備加熱されるか、予備加熱されないかのどちらかであってもよい。
【００４８】
一部の実施形態において、水素化脱窒素される１種または複数の化合物を、反応器に入れる前にガス化することができ、または、そのような１種または複数の化合物を含む液体を、例えば、反応溶媒と一緒に、反応器に入れる前にガス化することができる。これを、典型的には、約２４０または２５０℃まで予備加熱することにより行うことができる。
【００４９】
一部の実施形態において、Ｈ２を含むまたはＨ２および補助的ガス、例えば、Ｈ２Ｓを含むガスを、水素化脱窒素される化合物、化合物を含む液体、またはそのガス化バージョンを添加する前に反応器に提供することができ、一部の実施形態において、ガスおよび液体を、反応器に入れる前に、混ぜ合わせ、反応材料の混合物を形成することができる。ガスを、水素化脱窒素される化合物を添加する前に反応器に入れる実施形態において、反応器は、触媒および反応溶媒を同様に含有することができ、一部の実施形態において、そのような装填反応器を、水素化脱窒素される化合物、化合物を含む液体、またはそのガス化バージョンを入れる前に、運転する温度および圧力、すなわち、水素化脱窒素反応が進行することができる温度および圧力にすることができる。水素化脱窒素される化合物を含む液体は、前記１種または複数の化合物と一緒に反応溶媒を含むことができ、この溶媒は、反応器中にすでに存在することがある反応溶媒とは別であってもよい。反応溶媒が、反応器中に予備装填された状態と水素化脱窒素のための化合物との組合せの両方で存在する場合、それらは、同じかまたは異なる反応溶媒であってもよいが、普通は、同じ溶媒が選択される。
【００５０】
一部の実施形態において、反応材料を、反応器中に入れ、次いで、加熱することができ、または予備加熱することができ、一部の実施形態において、反応器を、反応材料を添加する前に予備加熱することができる。触媒、および１個または複数の反応材料、すなわち、液体か液体−ガス混合物のどちらかを、得られる触媒を含有する組合せを、加熱するための予備加熱されたまたは予備加熱されていない反応器に添加する前に混合することが可能であるが、反応材料の予備加熱されているもしくは予備加熱されていない液体（または、ガス化液体）または液体−ガス混合物を、触媒を含有する反応器に添加する実施形態などの他の実施形態が典型的には選択される。
【００５１】
様々な実施形態において、反応材料、すなわち、水素化脱窒される化合物を含む液体かＨ２を含むガスとのその混合物のどちらかを、約または少なくとも２００〜２５０℃の範囲の温度まで予備加熱することができる。一部の実施形態において、反応材料を、均一な気相を得るために予備加熱し、次いで、触媒をすでに含有する反応器に入れる。反応器は、予備加熱されている反応器であってもよい。水素化脱窒素反応は、発熱性であるため、反応器温度を、望ましい高温範囲内、典型的には、約２５０〜約５００℃、または約３００〜約４５０℃の範囲内に維持するために一般的に制御する。
【００５２】
したがって、本明細書の一部の実施形態は、カプロラクタムまたはその誘導体を調製するためのプロセスであって、（Ａ）（１）リシンまたはアルファ−アミノカプロラクタム（ＡＣＬ）を含む出発材料、（２）水素化脱窒素触媒、（３）有機反応溶媒、および（４）Ｈ２ガスまたはＨ２ガス混合物を含む反応混合物を提供すること（混合物は、水素化脱窒素反応が進行することができる高温状態にある）、および（Ｂ）反応混合物を、水素化脱窒素反応がカプロラクタムを生成するのに十分な時間にわたって高温に維持することを含むプロセスを用いることができる。
【００５３】
本明細書の一部の実施形態は、（Ａ）（１）リシンまたはアルファ−アミノカプロラクタム（ＡＣＬ）を含む出発材料、（２）水素化脱窒素触媒、（３）有機反応溶媒、および（４）Ｈ２ガスまたはＨ２ガス混合物を提供すること、（Ｂ）出発材料を、ガスまたはガス混合物の雰囲気下で、溶媒中、触媒と接触させて反応混合物を形成すること、（Ｃ）反応混合物を、水素化脱窒素反応が進行することができる高温にすること、ならびに（Ｄ）反応混合物を、水素化脱窒素反応がカプロラクタムを生成するのに十分な時間にわたって高温に維持することを含むことができる。
【００５４】
一部のそのような実施形態は、（Ａ）（１）リシンまたはアルファ−アミノカプロラクタム（ＡＣＬ）を含む出発材料、（２）水素化脱窒素触媒、（３）有機反応溶媒、および（４）Ｈ２ガスまたはＨ２ガス混合物を提供すること、（Ｂ）出発材料を、溶媒中、触媒と接触させ、得られる組合せを、ガスまたはガス混合物の雰囲気下に置き、反応混合物を形成すること、（Ｃ）反応混合物を、水素化脱窒素反応が進行することができる高温にすること、ならびに（Ｄ）反応混合物を、水素化脱窒素反応がカプロラクタムを生成するのに十分な時間にわたって高温に維持することを含むことができる。
【００５５】
本明細書の一部の実施形態は、（Ａ）（１）リシンまたはアルファ−アミノカプロラクタム（ＡＣＬ）を含む出発材料、（２）水素化脱窒素触媒、（３）有機反応溶媒、および（４）Ｈ２ガスまたはＨ２ガス混合物を提供すること、（Ｂ）出発材料を、溶媒およびガスまたはガス混合物と接触させ、反応混合物を形成すること、（Ｃ）反応混合物を、混合物が均一なガスに変換される高温にすること、（Ｄ）得られる均一なガス反応混合物を、水素化脱窒素反応が進行することができる高温にて触媒と接触させること、ならびに（Ｅ）反応混合物を、水素化脱窒素反応がカプロラクタムを生成するのに十分な時間にわたって高温に維持することを含むことができる。
【実施例】
【００５６】
一般。ＬＡＢ−ＬＩＮＥ ＨＥＥＴ−ＣＡＢオーブン（型番３５１５）を、一定温度にて触媒を乾燥するために使用する。石英Ｕ字管反応器を、温度プログラム可能なＢａｒｎｓｔｅａｄ Ｔｈｅｒｍｏｌｙｎｅ Ｆｕｒｎａｃｅ（型番Ｆ６０２０Ｃ）の内部に据える。水素化脱窒素は、Ｐａｒｒ４５７５高圧反応器およびＰａｒｒ４８４２コントローラーを用いる。ピペコリン酸およびカプロラクタムの濃度を決定するために、粗製残渣濃縮物をＤ２Ｏに溶かし、乾固状態まで濃縮し、次いで、１０ｍＭナトリウム３−（トリメチルシリル）プロピオネート−２，２，３，３−ｄ４（ＴＳＰ、δ０．０ｐｐｍ）を含有するＤ２Ｏ１ｍＬに溶かす。
【００５７】
濃度を、ピペコリン酸およびカプロラクタムに対応する積算した１Ｈ ＮＭＲ共鳴とＴＳＰ（δ０．０）に対応する積算した１Ｈ ＮＭＲ共鳴を比較することにより決定する。標準較正曲線を、ピペコリン酸およびカプロラクタムの標準試料から調製される既知濃度の溶液を使用し、ピペコリン酸およびカプロラクタムについて個々に決定する。下記の共鳴；ピペコリン酸（δ２．９６、ｄｄ、１Ｈ）；カプロラクタム（δ２．４６、ｍ、２Ｈ）を使用し、各分子を定量化する。
【００５８】
水中のＬ−リシンの水素化脱窒素。Ｌ−リシン塩酸塩（１．８３ｇ、１０ｍｍｏｌ）、水（１００ｍＬ）およびラネーＮｉ（０．５８ｇ、１０ｍｍｏｌ）を、Ｐａｒｒ高圧反応器の反応チャンバーに加え、容器を組み立てる。反応チャンバーに、Ａｒを１０分にわたって流し、次いで、１００ｐｓｉ（６８９．４８ｋＰａ）までＨ２で加圧する。次いで、反応チャンバーの出口弁を大気に開放する。このプロセスを、さらに２回繰り返す。１００ｐｓｉのＨ２で反応容器を再加圧した後に、撹拌した反応容器の温度を２００℃まで上げると、３００ｐｓｉの反応圧力となる。反応を、８時間にわたって２００℃に保つ。ｒｔ（室温）まで冷却し、加圧反応容器のＨ２をヒュームフード内で排出する。濾過の後に、反応溶液を濃縮する。
【００５９】
Ｐｔ−Ｓ／Ｃの調製。活性炭（８．３７ｇ、６９８ｍｍｏｌ）を、Ｈ２ＰｔＣｌ６・６Ｈ２Ｏ（４．３０ｇ、８．３ｍｍｏｌ）および水（２００ｍＬ）と混ぜ、９０℃にて１時間にわたって加熱する。次いで、水を減圧下で除去する。得られる固体を、８０℃にて１２時間にわたってオーブン中で乾燥する。温度プログラム可能な炉内の石英Ｕ字管に移した後に、触媒を、Ｈｅ下（流速：１００ｍＬ ｍｉｎ−１）で室温から１３０℃（加熱速度：５℃ ｍｉｎ−１）まで加熱し、１時間にわたってこの温度にて加熱する。石英Ｕ字管に入るガスを、Ｈ２／Ｈ２Ｓ（１０：１）（流速：１００ｍＬ ｍｉｎ−１）に切り換え、温度を４００℃（加熱速度：５℃ ｍｉｎ−１）まで上げ、２時間にわたって４００℃に保つ。続いて、反応器を、Ｈｅ下（流速：１００ｍＬ ｍｉｎ−１）で室温まで冷却し、硫化された触媒（Ｐｔ−Ｓ／Ｃ）をＡｒ下で保存する。予備硫化プロセス中に、石英Ｕ字管反応器の出口から流出するガスを、ヒュームフード内で漂白溶液に通して泡立て、Ｈ２Ｓをクエンチする。
【００６０】
Ａｕ−Ｓ／ＮｉＯの調製。支持体ＮｉＯ（６ｇ、８０ｍｍｏｌ）を、ＨＡｕＣｌ４（０．８６ｇ、２．５２ｍｍｏｌ）および尿素（１５．１２ｇ、２５２ｍｍｏｌ）の水溶液６００ｍＬに加える。懸濁液を４時間にわたって８０℃にて激しく撹拌すると、溶液は、ｐＨ２からｐＨ８に変化する。ＨＡｕＣｌ４とＮｉＯの混合物を、遠心分離（１０分にわたって１５０００ｇ）により回収し、水６００ｍＬに再懸濁し、再び遠心分離する。この水洗浄と、続く、遠心分離を、４回繰り返す。ＨＡｕＣｌ４とＮｉＯの洗浄した混合物を、２時間にわたって１００℃にて真空下で乾燥し、温度プログラム可能な炉内の石英Ｕ字管に移し、Ｈｅ下（流速：８０ｍＬ ｍｉｎ−１）で室温から１００℃（加熱速度：２℃ ｍｉｎ−１）まで加熱する。次いで、ガスを、Ｈ２／Ｈ２Ｓ（１０：１）（流速：８０ｍＬ ｍｉｎ−１）に切り換え、温度を３００℃まで（加熱速度：２℃ ｍｉｎ−１）上げ、２時間にわたって３００℃に保つ。反応器を、Ｈｅ下（流速：１００ｍＬ ｍｉｎ−１）で室温まで冷却し、硫化された触媒（ＨＡｕＣｌ４−Ｓ／ＮｉＯ）をＡｒ下で保存する。予備硫化プロセス中に、石英Ｕ字管反応器の出口から流出するガスを、ヒュームフード内で漂白溶液に通して泡立て、Ｈ２Ｓをクエンチする。
【００６１】
α−アミノ−ε−カプロラクタムの触媒的水素化脱窒素。Ａｒ下、α−アミノ−ε−カプロラクタム（１．２８ｇ、１０ｍｍｏｌ）、ＴＨＦ（１００ｍＬ）および１６．３重量％Ｐｔ−Ｓ／Ｃ（０．８ｍｍｏｌ）を、Ｐａｒｒ高圧反応器の反応チャンバーに加え、容器を組み立てる。反応チャンバーに、Ａｒを１０分にわたって流し、次いで、１００ｐｓｉまでＨ２／Ｈ２Ｓ（５：１）で加圧する。次いで、反応チャンバー出口弁を大気に開放する。このプロセスを、さらに２回繰り返す。１００ｐｓｉまでＨ２／Ｈ２Ｓ（５：１）で反応容器を再加圧した後に、撹拌した反応容器の温度を２５０℃まで上げると、６５０ｐｓｉの反応圧力となる。撹拌した反応容器を、８時間にわたって２５０℃に保つ。室温まで冷却し、加圧反応容器のＨ２／Ｈ２Ｓ雰囲気を、ヒュームフード内で漂白溶液に通して排出する。濾過の後に、反応溶液を濃縮し、残渣をＥｔＯＡｃに溶かす。ＥｔＯＡｃ溶液を水で抽出し、続いて、水層を活性炭と共に撹拌する。濾過および濃縮により、粗製のカプロラクタムが得られる。
【００６２】
Ｌ−リシンのカプロラクタムへの直接変換。Ａｒ下、Ｌ−リシン塩酸塩（１．８３ｇ、１０ｍｍｏｌ）、ＮａＯＨ（０．４ｇ、１０ｍｍｏｌ）、ＥｔＯＨ（１００ｍＬ）および１６重量％Ｐｔ−Ｓ／Ｃ（０．１２ｇ、０．１ｍｍｏｌ）を、Ｐａｒｒ高圧反応器の反応チャンバーに加え、容器を組み立てる。反応チャンバーに、Ａｒを１０分にわたって流し、次いで、１００ｐｓｉまでＨ２／Ｈ２Ｓ（１０：１）で加圧する。次いで、反応チャンバー出口弁を大気に開放する。このプロセスを、さらに２回繰り返す。１５０ｐｓｉまでＨ２／Ｈ２Ｓ（１０：１）で反応容器を再加圧した後に、撹拌した反応容器の温度を２５０℃まで上げると、６００ｐｓｉの反応圧力となる。撹拌した反応容器を、８時間にわたって２５０℃に保つ。室温まで冷却し、加圧反応容器のＨ２／Ｈ２Ｓ（１０：１）雰囲気を、ヒュームフード内で漂白溶液に通して排出する。濾過の後に、反応溶液を濃縮すると、粗製のカプロラクタムが得られる。
【００６３】
（実施例１）
Ｌ−リシンのピペコリン酸への水素化脱窒素。
【００６４】
Ｌ−リシンの水素化脱窒素を、異なる水圧下で、ラネーＮｉ、Ｃ上のＲｕ、またはＣ上のＰｄを触媒として使用し、水中で行う。６−アミノカプロン酸がかなり生成することが予想されるが、触媒的水素化脱窒素は、下記の反応に従って、ピペコリン酸を与え、検出可能な６−アミノカプロン酸を与えないことが分かる。
【００６５】
【化２】
結果を、表１に示す。
【００６６】
【表１】
これは、遷移金属水素化脱窒素触媒を使用し、比較的高収率でワンポット反応でリシンをピペコリン酸へ変換することができることを示している。
【００６７】
（実施例２）
ＡＣＬのカプロラクタムへの水素化脱窒素。
【００６８】
アルファ−アミノ−カプロラクタム（ＡＣＬ）の水素化脱窒素を、下記の反応による様々な触媒および条件を利用して試みる。
【００６９】
【化３】
最初の試みは、Ｃ上のＰｔ対Ｃ上の予備硫化されたＰｔおよびＨ２対Ｈ２／Ｈ２Ｓ雰囲気の使用により触媒されるテトラヒドロフラン（ＴＨＦ）中の水素化脱窒素に焦点を当てる（表２）。カプロラクタムの収率増加は、Ｐｔが予備硫化されている場合（エントリー３対エントリー１、表２）およびＨ２／Ｈ２Ｓ雰囲気が使用される場合（エントリー２対エントリー１、エントリー４対エントリー３、表２）に観察される。触媒予備硫化とＨ２／Ｈ２Ｓ雰囲気の両方の組合せは、α−アミノカプロラクタムから製造されるカプロラクタムの最高収率を与える（エントリー４、表２）。
【００７０】
【表２】
触媒としてのＣ上の硫化されたＰｔ（Ｐｔ−Ｓ／Ｃ）の使用、温度、および反応時間を一定に保ち、Ｈ２／Ｈ２Ｓ雰囲気を変える（表３）。８０ｐｓｉ／２０ｐｓｉ；Ｈ２／Ｈ２Ｓの初期雰囲気が、最良の混合物であると判断される（エントリー３、表３）。
【００７１】
【表３】
予備硫化されたＰｔ触媒、反応時間、およびＨ２／Ｈ２Ｓ雰囲気を一定に保ち、温度を変える（表４）。これは、２５０℃（エントリー３、表４）がルーチンな水素化脱窒素反応温度として使用されることにつながる。
【００７２】
【表４】
初期Ｈ２／Ｈ２Ｓ雰囲気および用いられる予備硫化されたＰｔ（Ｐｔ−Ｓ／Ｃ）のモル％触媒を最適化する前に、一連の溶媒を調べる（表５）。溶媒としてアセトニトリル（エントリー１、表５）を使用すると、カプロラクタムの生成は観察されない。カプロラクタムの最高収率は、ＴＨＦ（エントリー２、表５）を使用して達成される。２，５−ジメチルテトラヒドロフラン（エントリー３、表５）を使用すると、溶媒としてのＴＨＦの使用に比べて、カプロラクタムの収率が１０分の１に低下する（エントリー３対エントリー２、表５）。
【００７３】
【表５】
ＴＨＦが、水素化脱窒素のための最良の溶媒であることを確立した後に、カプロラクタムの最高収率を与える出発α−アミノカプロラクタムに対する触媒のモル％を決定する（表６）。モル％触媒の最適化を、初期Ｈ２／Ｈ２Ｓ雰囲気を最適化する前に完了する。水素化脱窒素収率は、α−アミノカプロラクタムに対するモル％Ｐｔが、２モル％（エントリー１、表６）から４モル％（エントリー２、表６）に、８モル％（エントリー３、表６）に増えるにつれて増加する。しかしながら、収率は、モル％Ｐｔが、８モル％から１６モル％に増加した後に増加しない（エントリー３対エントリー４、表６）。
【００７４】
【表６】
α−アミノカプロラクタムの多重水素化脱窒素のためのＰｔ触媒の再使用も試みる（表７）。最初の水素化脱窒素の後に、Ｐｔ触媒を回収する。Ｐｔ触媒の再活性化または追加の予備硫化は用いない。α−アミノカプロラクタムの水素化脱窒素を、再使用触媒で４回繰り返すと、生成物カプロラクタムの収率がごくわずかだけ低下する（表７）。
【００７５】
【表７】
次いで、標準化された反応時間、％モル触媒、時間および溶媒（２５０℃、８モル％、８時間、およびＴＨＦ）で、様々な触媒：Ｃ上のＲｕ（表８）、Ｃ上のＲｈ（表９）、Ｃ上のＰｄ（表１０）、Ｃ上のＲｅ（表１１）、Ｃ上のＩｒ（表１２）、およびＣ上のＮｉ−Ｍｏ（表１３）を試験する。テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）中の水素化脱窒素は、Ｃ上の金属対Ｃ上の予備硫化された金属およびＨ２対Ｈ２／Ｈ２Ｓ雰囲気の使用により触媒される（表８〜１３）。調べたすべての金属について、初期８０ｐｓｉ／２０ｐｓｉ；Ｈ２／Ｈ２Ｓ雰囲気下で触媒と共に水素化脱窒素を実行すると、完全なＨ２雰囲気の使用よりも高い収率のカプロラクタムが得られる。この傾向は、触媒が予備硫化されているか否かにかかわらず持続する。最高水素化脱窒素収率（表８〜１３）は、触媒が予備硫化されており、初期８０ｐｓｉ／２０ｐｓｉ；Ｈ２／Ｈ２Ｓ雰囲気下で実行する場合に達成される。しかしながら、最良の収率（表８〜１３）は、８０ｐｓｉ／２０ｐｓｉ；Ｈ２／Ｈ２Ｓ雰囲気下でＣ上の予備硫化されたＰｔを使用して達成されるカプロラクタムの６５％収率よりも低い。
【００７６】
【化４】
【００７７】
【表８】
【００７８】
【表９】
【００７９】
【表１０】
【００８０】
【表１１】
【００８１】
【表１２】
【００８２】
【表１３】
Ｃ上のＡｕによるα−アミノカプロラクタムのカプロラクタムへの水素化脱窒素も、下記の反応に従って試験する。
【００８３】
【化５】
この触媒は、Ａｕが、予備硫化されており（Ａｕ−Ｓ／Ｃ）、８０ｐｓｉ／２０ｐｓｉ；Ｈ２／Ｈ２Ｓ雰囲気下で実行する場合にカプロラクタムの最高収率を与えることが分かる（エントリー１、表１４）。文献におけるＡｕナノ粒子触媒の広範囲な調査を考慮し、硫化されたＡｕ触媒の水素化脱窒素に対する支持体の影響を試験する。例えば、Ｍ． Ｓ． Ｃｈｅｎら、Ｓｃｉｅｎｃｅ ３０６巻：２５２〜２５５頁（２００４年）；およびＡ． Ｃｏｒｍａら、Ｓｃｉｅｎｃｅ ３１３巻：３３２〜３３４頁（２００６年）を参照されたい。スクリーニングした支持体（ＴｉＯ２、Ｆｅ２Ｏ３、Ｃｏ２Ｏ３、ＮｉＯ、ＣｕＯ、ＭｇＯ）の中で、ＮｉＯが、硫化されたＡｕを使用する水素化脱窒素にとって最良であることが分かる（Ａｕ−Ｓ／ＮｉＯ）。ＮｉＯそれ自体は、わずかな１５％収率ではあるが水素化脱窒素を触媒することができる（エントリー２、表１４）。予備硫化しないと、ＮｉＯ担持Ａｕは、水素化脱窒素収率を改善しない（エントリー３対エントリー２、表１４）。予備硫化すること（エントリー４対エントリー３、表１４）、反応温度を高めることおよび反応時間を短縮すること（エントリー５対エントリー４、表１４）、および初期Ｈ２／Ｈ２Ｓ雰囲気を変えること（エントリー６対エントリー５、表１４）の組合せは、水素化脱窒素収率を改善する。硫化されたＮｉＯ担持Ａｕ（エントリー６、表１４）を使用する最高収率（６２％）は、Ｃ上の硫化されたＰｔについての収率（６５％）とほぼ同じである。
【００８４】
【表１４】
（実施例３）
Ｌ−リシンのカプロラクタムへの水素化脱窒素
Ｌ−リシンのカプロラクタムへの直接変換を試みる（表１５）。これを、初期９０ｐｓｉ／１０ｐｓｉ；Ｈ２／Ｈ２Ｓ下で乾燥ＥｔＯＨ中、Ｃ上の予備硫化されたＰｔ（１モル％）を使用して試験する。８時間にわたって２５０℃にて加熱した後に、Ｌ−リシンは、１５％収率でカプロラクタムに変換されることが分かる。
【００８５】
【化６】
【００８６】
【表１５】
本明細書に記載されている実施例および他の実施形態は、例示であって、この技術の組成物および方法の全範囲を説明する際に限定していることは意図されていない。具体的な実施形態、材料、組成物および方法の等価な変更、改変および変形は、実質的に類似の結果で、本技術の範囲内で行うことができる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
カプロラクタムまたはその誘導体を調製するためのプロセスであって、場合により、溶媒の存在下で、リシン、アルファアミノカプロラクタムまたはそれらの塩を含む反応剤を、触媒および水素ガスを含むガスと接触させることを含むプロセス。
【請求項２】
前記触媒が、遷移金属触媒を含む、請求項１に記載のプロセス。
【請求項３】
前記遷移金属触媒が、Ｐｔ、Ａｕ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｒｅ、Ｒｕ、Ｉｒ、Ｎｉ、またはＭｏを含む、請求項２に記載のプロセス。
【請求項４】
前記触媒が、硫化遷移金属触媒を含む、請求項２に記載のプロセス。
【請求項５】
前記硫化遷移金属触媒が、硫化Ｐｔ、Ａｕ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｒｅ、Ｒｕ、Ｉｒ、Ｎｉ、またはＭｏを含む、請求項４に記載のプロセス。
【請求項６】
前記触媒が、支持体材料上に提供される、請求項１に記載のプロセス。
【請求項７】
前記支持体材料が、炭素、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２、アルミノケイ酸塩、シリカ−チタニア、チタニア−アルミナ、またはＮｉＯを含む、請求項６に記載のプロセス。
【請求項８】
前記接触が、溶媒の存在下で行われ、前記溶媒が、テトラヒドロフランまたはエタノールを含む、請求項１に記載のプロセス。
【請求項９】
前記ガスが、Ｈ２Ｓをさらに含む、請求項１に記載のプロセス。
【請求項１０】
前記ガスが、前記Ｈ２Ｓの約５容量％〜約５０容量％を含む、請求項９に記載のプロセス。
【請求項１１】
前記ガスとの前記接触が、前記プロセスの開始時に約５０ｐｓｉ〜約３０００ｐｓｉ（約０．３ＭＰａ〜約２１ＭＰａ）の圧力にて行われる、請求項１に記載のプロセス。
【請求項１２】
接触が、約５０℃〜約３００℃の温度にて行われる、請求項１に記載のプロセス。
【請求項１３】
前記温度が、約２５０℃〜約３００℃である、請求項１２に記載のプロセス。
【請求項１４】
前記接触が、約０．１時間〜約８時間にわたって行われる、請求項１に記載のプロセス。
【請求項１５】
前記リシンが、Ｌ−リシンである、請求項１に記載のプロセス。
【請求項１６】
前記反応剤が、リシンを含み、前記溶媒が、エタノールを含む、請求項１に記載のプロセス。
【請求項１７】
前記プロセスにより製造される前記カプロラクタムを単離することをさらに含む、請求項１に記載のプロセス。
【請求項１８】
前記プロセスにより製造される前記カプロラクタムの誘導体を調製することをさらに含む、請求項１に記載のプロセス。
【請求項１９】
前記カプロラクタム誘導体が、ポリアミドポリマー、医薬品、または医薬品候補化合物である、請求項１８に記載のプロセス。
【請求項２０】
単一ステップで行われる、請求項１に記載のプロセス。
【請求項２１】
ピペコリン酸を調製するためのプロセスであって、リシンを含む反応剤を、水を含む溶媒の存在下で、触媒、および水素ガスを含むガスと接触させるステップを含むプロセス。
【請求項２２】
前記触媒が、遷移金属触媒を含む、請求項２１に記載のプロセス。
【請求項２３】
前記触媒が、Ｐｔ、Ａｕ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｒｅ、Ｒｕ、Ｉｒ、ＮｉまたはＭｏを含む、請求項２２に記載のプロセス。
【請求項２４】
前記触媒が、Ｐｄ、ＲｕまたはラネーＮｉ触媒を含む、請求項２３に記載のプロセス。
【請求項２５】
前記触媒が、炭素、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２、アルミノケイ酸塩、シリカ−チタニア、またはチタニア−アルミナを含む支持体材料上に提供される、請求項２１に記載のプロセス。
【請求項２６】
前記ガスが、Ｈ２Ｓをさらに含む、請求項２１に記載のプロセス。
【請求項２７】
前記ガスとの前記接触が、前記プロセスの開始時に約１００ｐｓｉ〜約３０００ｐｓｉ（約０．６ＭＰａ〜約２１ＭＰａ）の圧力にて行われる、請求項２１に記載のプロセス。
【請求項２８】
接触が、約５０℃〜約３００℃の温度にて行われる、請求項２１に記載のプロセス。
【請求項２９】
前記温度が、約２００℃である、請求項２８に記載のプロセス。
【請求項３０】
前記接触が、約０．１〜約８時間にわたって行われる、請求項２１に記載のプロセス。
【請求項３１】
前記リシンが、Ｌ−リシンである、請求項２１に記載のプロセス。
【請求項３２】
前記プロセスにより製造される前記ピペコリン酸を単離することをさらに含む、請求項２１に記載のプロセス。
【請求項３３】
前記プロセスにより製造される前記ピペコリン酸の誘導体を調製することをさらに含む、請求項２１に記載のプロセス。
【請求項３４】
前記誘導体が、医薬品または医薬品候補化合物である、請求項３３に記載のプロセス。
【請求項３５】
請求項１に記載の方法によりリシンから製造されるカプロラクタムまたはその誘導体。
【請求項３６】
請求項２１に記載の方法により製造されるピペコリン酸またはその誘導体。
【請求項３７】
カプロラクタムを調製するためのプロセスであって、
（ａ）場合により、第１の触媒の存在下で、リシンまたはその塩を含む反応剤を約５０℃〜３００℃の温度まで加熱して、アルファアミノカプロラクタムを含む第１の反応生成物を製造すること、
（ｂ）該第１の反応生成物を、水素を含むガスおよび第２の触媒と接触させて、カプロラクタムを含む第２の反応生成物を製造すること、
（ｃ）該第２の反応生成物からカプロラクタムを回収して、回収されたカプロラクタムを製造すること
を含むプロセス。
【請求項３８】
前記加熱が、前記第１の触媒の存在下で行われる、請求項３７に記載のプロセス。
【請求項３９】
前記第１の触媒が、前記第２の触媒と同じである、請求項３８に記載のプロセス。
【請求項４０】
前記触媒が、遷移金属触媒を含む、請求項３９に記載のプロセス。
【請求項４１】
前記遷移金属触媒が、Ｐｔ、Ａｕ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｒｅ、Ｒｕ、Ｉｒ、Ｎｉ、またはＭｏを含む、請求項４０に記載のプロセス。
【請求項４２】
前記触媒が、硫化遷移金属触媒を含む、請求項４０に記載のプロセス。
【請求項４３】
前記硫化遷移金属触媒が、硫化Ｐｔ、Ａｕ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｒｅ、Ｒｕ、Ｉｒ、Ｎｉ、またはＭｏを含む、請求項４２に記載のプロセス。
【請求項４４】
前記触媒が、支持体材料上に提供される、請求項３７に記載のプロセス。
【請求項４５】
前記支持体材料が、炭素、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２、アルミノケイ酸塩、シリカ−チタニア、チタニア−アルミナ、またはＮｉＯを含む、請求項４４に記載のプロセス。
【請求項４６】
加熱が、溶媒の存在下で行われる、請求項３７に記載のプロセス。
【請求項４７】
前記溶媒が、テトラヒドロフランまたはエタノールを含む、請求項４６に記載のプロセス。
【請求項４８】
前記ガスが、Ｈ２Ｓをさらに含む、請求項３７に記載のプロセス。
【請求項４９】
前記ガスが、前記Ｈ２Ｓの約５容量％〜約５０容量％を含む、請求項４８に記載のプロセス。
【請求項５０】
前記ガスとの前記接触が、前記接触ステップの開始時に約５０ｐｓｉ〜約３０００ｐｓｉ（約０．３ＭＰａ〜約２１ＭＰａ）の圧力にて行われる、請求項３７に記載のプロセス。
【請求項５１】
前記接触が、約５０℃〜約３００℃の温度にて行われる、請求項３７に記載のプロセス。
【請求項５２】
前記温度が、約２５０℃〜約３００℃である、請求項５１に記載のプロセス。
【請求項５３】
前記反応が、約０．１時間〜約８時間にわたって行われる、請求項３７に記載のプロセス。
【請求項５４】
前記アルファアミノカプロラクタムが、アルファ−Ｌ−アミノカプロラクタムである、請求項３７に記載のプロセス。
【請求項５５】
前記プロセスにより製造されるカプロラクタムを単離することをさらに含む、請求項３７に記載のプロセス。
【請求項５６】
前記プロセスにより製造されるカプロラクタムの誘導体を調製することをさらに含む、請求項３７に記載のプロセス。
【請求項５７】
前記カプロラクタム誘導体が、ポリアミドポリマー、医薬品、または医薬品候補化合物である、請求項５６に記載のプロセス。
【請求項１】
カプロラクタムまたはその誘導体を調製するためのプロセスであって、場合により、溶媒の存在下で、リシン、アルファアミノカプロラクタムまたはそれらの塩を含む反応剤を、触媒および水素ガスを含むガスと接触させることを含むプロセス。
【請求項２】
前記触媒が、遷移金属触媒を含む、請求項１に記載のプロセス。
【請求項３】
前記遷移金属触媒が、Ｐｔ、Ａｕ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｒｅ、Ｒｕ、Ｉｒ、Ｎｉ、またはＭｏを含む、請求項２に記載のプロセス。
【請求項４】
前記触媒が、硫化遷移金属触媒を含む、請求項２に記載のプロセス。
【請求項５】
前記硫化遷移金属触媒が、硫化Ｐｔ、Ａｕ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｒｅ、Ｒｕ、Ｉｒ、Ｎｉ、またはＭｏを含む、請求項４に記載のプロセス。
【請求項６】
前記触媒が、支持体材料上に提供される、請求項１に記載のプロセス。
【請求項７】
前記支持体材料が、炭素、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２、アルミノケイ酸塩、シリカ−チタニア、チタニア−アルミナ、またはＮｉＯを含む、請求項６に記載のプロセス。
【請求項８】
前記接触が、溶媒の存在下で行われ、前記溶媒が、テトラヒドロフランまたはエタノールを含む、請求項１に記載のプロセス。
【請求項９】
前記ガスが、Ｈ２Ｓをさらに含む、請求項１に記載のプロセス。
【請求項１０】
前記ガスが、前記Ｈ２Ｓの約５容量％〜約５０容量％を含む、請求項９に記載のプロセス。
【請求項１１】
前記ガスとの前記接触が、前記プロセスの開始時に約５０ｐｓｉ〜約３０００ｐｓｉ（約０．３ＭＰａ〜約２１ＭＰａ）の圧力にて行われる、請求項１に記載のプロセス。
【請求項１２】
接触が、約５０℃〜約３００℃の温度にて行われる、請求項１に記載のプロセス。
【請求項１３】
前記温度が、約２５０℃〜約３００℃である、請求項１２に記載のプロセス。
【請求項１４】
前記接触が、約０．１時間〜約８時間にわたって行われる、請求項１に記載のプロセス。
【請求項１５】
前記リシンが、Ｌ−リシンである、請求項１に記載のプロセス。
【請求項１６】
前記反応剤が、リシンを含み、前記溶媒が、エタノールを含む、請求項１に記載のプロセス。
【請求項１７】
前記プロセスにより製造される前記カプロラクタムを単離することをさらに含む、請求項１に記載のプロセス。
【請求項１８】
前記プロセスにより製造される前記カプロラクタムの誘導体を調製することをさらに含む、請求項１に記載のプロセス。
【請求項１９】
前記カプロラクタム誘導体が、ポリアミドポリマー、医薬品、または医薬品候補化合物である、請求項１８に記載のプロセス。
【請求項２０】
単一ステップで行われる、請求項１に記載のプロセス。
【請求項２１】
ピペコリン酸を調製するためのプロセスであって、リシンを含む反応剤を、水を含む溶媒の存在下で、触媒、および水素ガスを含むガスと接触させるステップを含むプロセス。
【請求項２２】
前記触媒が、遷移金属触媒を含む、請求項２１に記載のプロセス。
【請求項２３】
前記触媒が、Ｐｔ、Ａｕ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｒｅ、Ｒｕ、Ｉｒ、ＮｉまたはＭｏを含む、請求項２２に記載のプロセス。
【請求項２４】
前記触媒が、Ｐｄ、ＲｕまたはラネーＮｉ触媒を含む、請求項２３に記載のプロセス。
【請求項２５】
前記触媒が、炭素、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２、アルミノケイ酸塩、シリカ−チタニア、またはチタニア−アルミナを含む支持体材料上に提供される、請求項２１に記載のプロセス。
【請求項２６】
前記ガスが、Ｈ２Ｓをさらに含む、請求項２１に記載のプロセス。
【請求項２７】
前記ガスとの前記接触が、前記プロセスの開始時に約１００ｐｓｉ〜約３０００ｐｓｉ（約０．６ＭＰａ〜約２１ＭＰａ）の圧力にて行われる、請求項２１に記載のプロセス。
【請求項２８】
接触が、約５０℃〜約３００℃の温度にて行われる、請求項２１に記載のプロセス。
【請求項２９】
前記温度が、約２００℃である、請求項２８に記載のプロセス。
【請求項３０】
前記接触が、約０．１〜約８時間にわたって行われる、請求項２１に記載のプロセス。
【請求項３１】
前記リシンが、Ｌ−リシンである、請求項２１に記載のプロセス。
【請求項３２】
前記プロセスにより製造される前記ピペコリン酸を単離することをさらに含む、請求項２１に記載のプロセス。
【請求項３３】
前記プロセスにより製造される前記ピペコリン酸の誘導体を調製することをさらに含む、請求項２１に記載のプロセス。
【請求項３４】
前記誘導体が、医薬品または医薬品候補化合物である、請求項３３に記載のプロセス。
【請求項３５】
請求項１に記載の方法によりリシンから製造されるカプロラクタムまたはその誘導体。
【請求項３６】
請求項２１に記載の方法により製造されるピペコリン酸またはその誘導体。
【請求項３７】
カプロラクタムを調製するためのプロセスであって、
（ａ）場合により、第１の触媒の存在下で、リシンまたはその塩を含む反応剤を約５０℃〜３００℃の温度まで加熱して、アルファアミノカプロラクタムを含む第１の反応生成物を製造すること、
（ｂ）該第１の反応生成物を、水素を含むガスおよび第２の触媒と接触させて、カプロラクタムを含む第２の反応生成物を製造すること、
（ｃ）該第２の反応生成物からカプロラクタムを回収して、回収されたカプロラクタムを製造すること
を含むプロセス。
【請求項３８】
前記加熱が、前記第１の触媒の存在下で行われる、請求項３７に記載のプロセス。
【請求項３９】
前記第１の触媒が、前記第２の触媒と同じである、請求項３８に記載のプロセス。
【請求項４０】
前記触媒が、遷移金属触媒を含む、請求項３９に記載のプロセス。
【請求項４１】
前記遷移金属触媒が、Ｐｔ、Ａｕ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｒｅ、Ｒｕ、Ｉｒ、Ｎｉ、またはＭｏを含む、請求項４０に記載のプロセス。
【請求項４２】
前記触媒が、硫化遷移金属触媒を含む、請求項４０に記載のプロセス。
【請求項４３】
前記硫化遷移金属触媒が、硫化Ｐｔ、Ａｕ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｒｅ、Ｒｕ、Ｉｒ、Ｎｉ、またはＭｏを含む、請求項４２に記載のプロセス。
【請求項４４】
前記触媒が、支持体材料上に提供される、請求項３７に記載のプロセス。
【請求項４５】
前記支持体材料が、炭素、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２、アルミノケイ酸塩、シリカ−チタニア、チタニア−アルミナ、またはＮｉＯを含む、請求項４４に記載のプロセス。
【請求項４６】
加熱が、溶媒の存在下で行われる、請求項３７に記載のプロセス。
【請求項４７】
前記溶媒が、テトラヒドロフランまたはエタノールを含む、請求項４６に記載のプロセス。
【請求項４８】
前記ガスが、Ｈ２Ｓをさらに含む、請求項３７に記載のプロセス。
【請求項４９】
前記ガスが、前記Ｈ２Ｓの約５容量％〜約５０容量％を含む、請求項４８に記載のプロセス。
【請求項５０】
前記ガスとの前記接触が、前記接触ステップの開始時に約５０ｐｓｉ〜約３０００ｐｓｉ（約０．３ＭＰａ〜約２１ＭＰａ）の圧力にて行われる、請求項３７に記載のプロセス。
【請求項５１】
前記接触が、約５０℃〜約３００℃の温度にて行われる、請求項３７に記載のプロセス。
【請求項５２】
前記温度が、約２５０℃〜約３００℃である、請求項５１に記載のプロセス。
【請求項５３】
前記反応が、約０．１時間〜約８時間にわたって行われる、請求項３７に記載のプロセス。
【請求項５４】
前記アルファアミノカプロラクタムが、アルファ−Ｌ−アミノカプロラクタムである、請求項３７に記載のプロセス。
【請求項５５】
前記プロセスにより製造されるカプロラクタムを単離することをさらに含む、請求項３７に記載のプロセス。
【請求項５６】
前記プロセスにより製造されるカプロラクタムの誘導体を調製することをさらに含む、請求項３７に記載のプロセス。
【請求項５７】
前記カプロラクタム誘導体が、ポリアミドポリマー、医薬品、または医薬品候補化合物である、請求項５６に記載のプロセス。
【公表番号】特表２０１０−５１９２９７（Ｐ２０１０−５１９２９７Ａ）
【公表日】平成２２年６月３日（２０１０．６．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−５５０９０２（Ｐ２００９−５５０９０２）
【出願日】平成２０年２月２０日（２００８．２．２０）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００８／００２２０２
【国際公開番号】ＷＯ２００８／１０３３６６
【国際公開日】平成２０年８月２８日（２００８．８．２８）
【出願人】（５０８００７５１４）ボード オブ トラスティーズ オブ ミシガン ステイト ユニバーシティ (3)
【氏名又は名称原語表記】ＢＯＡＲＤ ＯＦ ＴＲＵＳＴＥＥＳ ＯＦ ＭＩＣＨＩＧＡＮ ＳＴＡＴＥ ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ
【住所又は居所原語表記】２４６ Ａｄｍｉｎｉｓｔｒａｔｉｏｎ Ｂｕｉｌｄｉｎｇ， Ｅａｓｔ Ｌａｎｓｉｎｇ， Ｍｉｃｈｉｇａｎ ４８８２４−１０４６ Ｕ．Ｓ．Ａ．
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２２年６月３日（２０１０．６．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年２月２０日（２００８．２．２０）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００８／００２２０２
【国際公開番号】ＷＯ２００８／１０３３６６
【国際公開日】平成２０年８月２８日（２００８．８．２８）
【出願人】（５０８００７５１４）ボード オブ トラスティーズ オブ ミシガン ステイト ユニバーシティ (3)
【氏名又は名称原語表記】ＢＯＡＲＤ ＯＦ ＴＲＵＳＴＥＥＳ ＯＦ ＭＩＣＨＩＧＡＮ ＳＴＡＴＥ ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ
【住所又は居所原語表記】２４６ Ａｄｍｉｎｉｓｔｒａｔｉｏｎ Ｂｕｉｌｄｉｎｇ， Ｅａｓｔ Ｌａｎｓｉｎｇ， Ｍｉｃｈｉｇａｎ ４８８２４−１０４６ Ｕ．Ｓ．Ａ．
【Ｆターム（参考）】
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