ヒドロキシアルキルトリエチレンジアミン類の製造方法
【課題】発火の危険性が高い還元剤を用いることなく、簡便且つ安全にヒドロキシアルキルトリエチレンジアミン類を製造する方法を提供する。
【解決手段】下記式（３）
（式中、Ｒ１、Ｒ２は各々独立して、水素原子、メチル基、エチル基、又は直鎖状若しくは分枝状の炭素数３〜４のアルキル基を表す。ｍ、ｎは各々独立して０〜２の整数を表す。ただし、１≦ｍ＋ｎ＜４である。）で示されるジヒドロキシアルキルピペラジン誘導体及び／又はその類似ジヒドロキシアルキルピペラジン誘導体を、酸触媒の存在下で分子内脱水縮合反応させる。
【解決手段】下記式（３）
（式中、Ｒ１、Ｒ２は各々独立して、水素原子、メチル基、エチル基、又は直鎖状若しくは分枝状の炭素数３〜４のアルキル基を表す。ｍ、ｎは各々独立して０〜２の整数を表す。ただし、１≦ｍ＋ｎ＜４である。）で示されるジヒドロキシアルキルピペラジン誘導体及び／又はその類似ジヒドロキシアルキルピペラジン誘導体を、酸触媒の存在下で分子内脱水縮合反応させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はヒドロキシアルキルトリエチレンジアミン類の製造方法に関する。ヒドロキシアルキルトリエチレンジアミン類は、医農薬中間体、有機合成用触媒、化学吸着剤、抗菌剤としての使用が期待される化合物である。
【背景技術】
【０００２】
ヒドロキシアルキルトリエチレンジアミン類の製造方法としては、ピペラジンと２，３−ジブロモプロピオン酸エチルとを反応させて１，４−ジアザビシクロ［２．２．２］オクタン−２−カルボン酸エチルを調製し、次いで得られたエステルを還元して１，４−ジアザビシクロ［２．２．２］オクタン−２−メタノール（ヒドロキシメチルトリエチレンジアミン）を得る方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
しかしながら、この製造方法は、第一工程において副生塩が大量に生成するため、精製が非常に煩雑になる他、低い基質濃度が必要となるため生産性に劣る欠点がある。また第二工程では、還元剤として発火の危険性が高い水素化リチウムアルミニウムを使用するため、工業的にも好ましいとは言えない。また高価な反応基質を使用する事から実用的とは言えない状況にある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２００１−５０４８５５公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記の背景技術に鑑みてなされたものであり、その目的は、発火の危険性が高い還元剤を用いることなく、簡便且つ安全にヒドロキシアルキルトリエチレンジアミン類を製造する方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らは、上記課題を解決すべく、鋭意検討を重ねた結果、本発明を完成するに至った。
【０００７】
すなわち、本発明は以下に示すとおりのヒドロキシアルキルトリエチレンジアミン類の製造方法、及びその中間体である。
【０００８】
［１］下記式（１）
【０００９】
【化１】
（式中、Ｒ１、Ｒ２は各々独立して、水素原子、メチル基、エチル基、又は直鎖状若しくは分枝状の炭素数３〜４のアルキル基を表す。ｍ、ｎは各々独立して０〜２の整数を表す。ただし、１≦ｍ＋ｎ＜４である。）
で示されるヒドロキシアルキルピペラジン類と、下記式（２）
【００１０】
【化２】
（式中、Ｒ３、Ｒ４は各々独立して、水素原子、メチル基、エチル基、又は直鎖状若しくは分枝状の炭素数３〜４のアルキル基を表す。）
で示されるアルキレンオキサイド類とを反応させて、下記式（３）
【００１１】
【化３】
（式中、Ｒ１〜Ｒ４、ｍ、ｎは上記と同じ定義である。）
で示されるジヒドロキシアルキルピペラジン誘導体、及び／又は下記式（４）
【００１２】
【化４】
（式中、Ｒ１〜Ｒ４、ｍ、ｎは上記と同じ定義である。）
で示されるジヒドロキシアルキルピペラジン誘導体を得、これを酸触媒の存在下で分子内脱水縮合反応させることを特徴とする下記式（５）
【００１３】
【化５】
（式中、Ｒ１〜Ｒ４、ｍ、ｎは上記と同じ定義である。）
で示されるヒドロキシアルキルトリエチレンジアミン類、及び／又は下記式（６）
【００１４】
【化６】
（式中、Ｒ１〜Ｒ４、ｍ、ｎは上記と同じ定義である。）
で示されるヒドロキシアルキルトリエチレンジアミン類の製造方法。
【００１５】
［２］酸触媒が、金属リン酸塩、無機リン化合物、及び有機リン化合物からなる群より選ばれる１種又は２種以上の化合物を含むことを特徴とする上記［１］に記載のヒドロキシアルキルトリエチレンジアミン類の製造方法。
【００１６】
［３］上記式（１）で示されるヒドロキシアルキルピペラジン類が、下記式（７）
【００１７】
【化７】
で示される２−ヒドロキシメチルピペラジンであることを特徴とする上記［１］又は［２］に記載のヒドロキシアルキルトリエチレンジアミン類の製造方法。
【００１８】
［４］上記式（２）で示されるアルキレンオキサイド類が、エチレンオキサイド又はプロピレンオキサイドであることを特徴とする上記［１］乃至［３］のいずれかに記載の製造方法。
【００１９】
［５］上記式（３）で示されるジヒドロキシアルキルピペラジン誘導体が、下記式（８）
【００２０】
【化８】
（式中、Ｒ３は水素原子又はメチル基を表す。）
で示されるジヒドロキシアルキルピペラジンであることを特徴とする上記［１］乃至［４］のいずれかに記載の製造方法。
【００２１】
［６］上記式（４）で示されるジヒドロキシアルキルピペラジン誘導体が、下記式（９）
【００２２】
【化９】
（式中、Ｒ３は水素原子又はメチル基を表す。）
で示されるジヒドロキシアルキルピペラジンであることを特徴とする上記式［１］乃至［５］のいずれかに記載の製造方法。
【００２３】
［７］下記式（８）
【００２４】
【化１０】
（式中、Ｒ３は水素原子又はメチル基を表す。）
又は、下記式（９）
【００２５】
【化１１】
（式中、Ｒ３は水素原子又はメチル基を表す。）
で示されるジヒドロキシアルキルピペラジン。
【００２６】
［８］下記式（３）
【００２７】
【化１２】
（式中、Ｒ１〜Ｒ４は各々独立して、水素原子、メチル基、エチル基、又は直鎖状若しくは分枝状の炭素数３〜４のアルキル基を表す。ｍ、ｎは各々独立して０〜２の整数を表す。ただし、１≦ｍ＋ｎ＜４である。）
で示されるジヒドロキシアルキルピペラジン誘導体、及び／又は下記式（４）
【００２８】
【化１３】
（式中、Ｒ１〜Ｒ４、ｍ、ｎは上記と同じ定義である。）
で示されるジヒドロキシアルキルピペラジン誘導体を、酸触媒の存在下で分子内脱水縮合反応させることを特徴とする下記式（５）
【００２９】
【化１４】
（式中、Ｒ１〜Ｒ４、ｍ、ｎは上記と同じ定義である。）
で示されるヒドロキシアルキルトリエチレンジアミン類、及び／又は下記式（６）
【００３０】
【化１５】
（式中、Ｒ１〜Ｒ４、ｍ、ｎは上記と同じ定義である。）
で示されるヒドロキシアルキルトリエチレンジアミン類の製造方法。
【００３１】
［９］酸触媒が、金属リン酸塩、無機リン化合物、及び有機リン化合物からなる群より選ばれる１種又は２種以上の化合物を含むことを特徴とする上記［８］に記載のヒドロキシアルキルトリエチレンジアミン類の製造方法。
【００３２】
［１０］上記式（３）で示されるジヒドロキシアルキルピペラジン誘導体が、下記式（８）
【００３３】
【化１６】
（式中、Ｒ３は水素原子又はメチル基を表す。）
で示されるジヒドロキシアルキルピペラジンであることを特徴とする上記［８］又は［９］に記載の製造方法。
【００３４】
［１１］上記式（４）で示されるジヒドロキシアルキルピペラジン誘導体が、下記式（９）
【００３５】
【化１７】
（式中、Ｒ３は水素原子又はメチル基を表す。）
で示されるジヒドロキシアルキルピペラジンであることを特徴とする上記［８］乃至［１０］のいずれかに記載の製造方法。
【発明の効果】
【００３６】
本発明の製造方法によれば、副生塩の生成が無い上に、還元性の化合物を用いないので、従来方法に比べて簡便且つ安全にヒドロキシアルキルトリエチレンジアミン類を得ることができる。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
以下、本発明を詳細に説明する。
【００３８】
本発明の製造方法は、上記式（３）で示されるジヒドロキシアルキルピペラジン誘導体、及び／又は上記式（４）で示されるジヒドロキシアルキルピペラジン誘導体を、酸触媒の存在下で分子内脱水縮合反応させて、上記式（５）で示されるヒドロキシアルキルトリエチレンジアミン類、及び／又は上記式（６）で示されるヒドロキシアルキルトリエチレンジアミン類を得ることをその特徴とする。
【００３９】
本発明の製造方法においては、上記式（１）で示されるヒドロキシアルキルピペラジン類を、上記式（２）で示されるアルキレンオキサイド類と反応させて、上記式（３）で示されるジヒドロキシアルキルピペラジン誘導体、及び／又は上記式（４）で示されるジヒドロキシアルキルピペラジン誘導体を得た後、これを酸触媒の存在下で分子内脱水縮合反応させて、上記式（５）で示されるヒドロキシアルキルトリエチレンジアミン類、及び／又は上記式（６）で示されるヒドロキシアルキルトリエチレンジアミン類を得ることができる。
【００４０】
上記式（１）、（３）〜（６）中、置換基Ｒ１、Ｒ２は各々独立して、水素原子、メチル基、エチル基、又は直鎖状若しくは分枝状の炭素数３〜４のアルキル基を表し、具体的には、水素原子、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、イソプロピル基、ｎ−ブチル基、ｓｅｃ−ブチル基、イソブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基等が例示される。これらのうち、水素原子、メチル基、エチル基が好ましい。また、式（１）、（３）〜（６）中、ｍ、ｎは各々独立して０〜２の整数を表す（ただし、１≦ｍ＋ｎ＜４である）。
【００４１】
また、上記式（２）〜（６）中、置換基Ｒ３、Ｒ４は各々独立して、水素原子、メチル基、エチル基、又は直鎖状若しくは分枝状の炭素数３〜４のアルキル基を表し、具体的には、水素原子、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、イソプロピル基、ｎ−ブチル基、ｓｅｃ−ブチル基、イソブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基等が挙げられる。これらのうち、水素原子、メチル基、エチル基が好ましい。
【００４２】
上記式（１）で示されるヒドロキシアルキルピペラジン類としては、特に限定するものではないが、例えば、上記式（７）で示される２−ヒドロキシメチルピペラジンや、２−ヒドロキシエチルピペラジン、２−（ヒドロキシプロピル）ピペラジン、ヒドロキシブチルピペラジン、ヒドロキシペンチルピペラジン、ヒドロキシヘキシルピペラジン等が挙げられる。
【００４３】
本発明の製造方法において使用される、上記式（１）で示されるヒドロキシアルキルピペラジン類としては、特に限定するものではないが、例えば、エチレンジアミン誘導体をブロモマロン酸ジエチルと反応させた後に、還元、脱保護させて得られたものが挙げられる（Ｊ．Ｍｅｄ．Ｃｈｅｍ，３６，２０７５（１９９３））。また、ピペラジンカルボン酸塩酸塩を触媒存在下で還元して得られたものを用いてもよい。
【００４４】
また、本発明の製造方法において使用される、上記式（２）で示されるアルキレンオキサイド類としては、特に限定するものではないが、例えば、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド等が挙げられる。
【００４５】
本発明の製造方法では、上記式（１）で示されるヒドロキシアルキルピペラジン類を、上記式（２）で示されるアルキレンオキサイド類と反応させることによって、上記式（３）で示されるジヒドロキシアルキルピペラジン誘導体、及び／又は（４）で示されるジヒドロキシアルキルピペラジン誘導体が得られる。
【００４６】
上記の方法で得られた、上記式（３）で示されるジヒドロキシアルキルピペラジン誘導体、及び／又は上記式（４）で示されるジヒドロキシアルキルピペラジン誘導体は、上記式（５）で示されるヒドロキシアルキルトリエチレンジアミン類、及び／又は上記式（６）で示されるヒドロキシアルキルトリエチレンジアミン類を製造する際の中間体として使用される。
【００４７】
上記式（３）で示されるジヒドロキシアルキルピペラジン誘導体又は上記式（４）で示されるジヒドロキシアルキルピペラジン誘導体としては、特に限定するものではないが、例えば、１−ヒドロキシエチル−３−ヒドロキシメチルピペラジン、１−（１’−ヒドロキシプロピル）−３−ヒドロキシメチルピペラジン、１−（２’−ヒドロキシプロピル）−３−ヒドロキシメチルピペラジン、１−ヒドロキシエチル−２−ヒドロキシメチルピペラジン、１−（１’−ヒドロキシプロピル）−２−ヒドロキシメチルピペラジン、１−（２’−ヒドロキシプロピル）−２−ヒドロキシメチルピペラジン等が挙げられる。これらのうち、好ましくは、上記式（８）又は上記式（９）で示されるジヒドロキシアルキルピペラジンであり、１−ヒドロキシエチル−３−ヒドロキシメチルピペラジン、１−（２’−ヒドロキシプロピル）−３−ヒドロキシメチルピペラジンが特に好ましい。
【００４８】
本発明の製造方法では、上記式（３）で示されるジヒドロキシアルキルピペラジン誘導体、及び／又は上記式（４）で示されるジヒドロキシアルキルピペラジン誘導体を、酸触媒の存在下、分子内脱水縮合反応させて、上記式（５）で示されるヒドロキシアルキルトリエチレンジアミン類、及び／又は上記式（６）で示されるヒドロキシアルキルトリエチレンジアミン類が得られる。
【００４９】
上記式（５）で示されるヒドロキシアルキルトリエチレンジアミン類又は上記式（６）で示されるヒドロキシアルキルトリエチレンジアミン類としては、特に限定するものではないが、例えば、２−ヒドロキシメチルトリエチレンジアミン、２−ヒドロキシメチル−２−メチルトリエチレンジアミン、２−ヒドロキシエチルトリエチレンジアミン、ヒドロキシプロピルトリエチレンジアミン、ヒドロキシブチルトリエチレンジアミン等が挙げられる。
【００５０】
本発明の製造方法において、酸触媒としては、例えば、金属リン酸塩、無機リン化合物、有機リン化合物等のリン含有物質、窒素含有物質、硫黄含有物質、ニオブ含有物質、シリカ、アルミナ、シリカ−アルミナ、シリカ−チタニア、ゼオライト、ヘテロポリ酸、第４Ｂ族金属酸化物縮合触媒、第６Ｂ族金属含有縮合触媒、ブレンステッド酸、ルイス酸、リンアミド等が挙げられる。本発明においては、これらのうち金属リン酸塩、無機リン化合物、有機リン化合物等のリン含有物質が特に好ましい。
【００５１】
金属リン酸塩としては、従来公知のものでよく、特に制限はないが、例えば、リン酸、亜リン酸、次亜リン酸などの金属塩が挙げられる。リン酸と塩を形成する金属としては、例えば、ナトリウム、カリウム、リチウム、カルシウム、バリウム、マグネシウム、アルミニウム、チタン、鉄、コバルト、ニッケル、銅、亜鉛、ジルコニウム、パラジウム、銀、スズ、鉛等が挙げられる。
【００５２】
無機リン化合物としては、従来公知のものでよく、特に制限はないが、例えば、リン酸、亜リン酸、次亜リン酸や、ピロリン酸、トリポリリン酸等の縮合リン酸、メタリン酸等を挙げることができる。
【００５３】
有機リン化合物としては、従来公知のものでよく、特に制限はないが、例えば、リン酸メチル等のリン酸エステル、リン酸ジメチル等のリン酸ジエステル、リン酸トリフェニル等のリン酸トリエステル、亜リン酸メチル、亜リン酸フェニル等の亜リン酸エステル、亜リン酸ジフェニル等の亜リン酸ジエステル、亜リン酸トリフェニル等の亜リン酸トリエステル、フェニルホスホン酸等のアリールホスホン酸、メチルホスホン酸等のアルキルホスホン酸、メチル亜ホスホン酸等のアルキル亜ホスホン酸、フェニル亜ホスホン酸等のアリール亜ホスホン酸、ジメチルホスフィン酸等のアルキルホスフィン酸、ジフェニルホスフィン酸等のアリールホスフィン酸、フェニルメチルホスフィン酸等のアルキルアリールホスフィン酸、ジメチル亜ホスフィン酸等のアルキル亜ホスフィン酸、ジフェニル亜ホスフィン酸等のアリール亜ホスフィン酸、フェニルメチル亜ホスフィン酸等のアルキルアリール亜ホスフィン酸、ラウリルアシッドホスフェイト、トリデシルアシッドホスフェイト、ステアリルアシッドホスフェイト等の酸性リン酸エステル、酸性リン酸エステルの塩類等を挙げることができる。
【００５４】
本発明の製造方法では、酸触媒として、これらの化合物から選ばれる一種又は二種以上を用いることができる。
【００５５】
本発明の製造方法において、反応は気相で行っても液相で行っても良い。また、反応は懸濁床による回分、半回分、連続式でも、また固定床流通式でも実施できるが、工業的には、固定床流通式が操作、装置、経済性の面から有利である。
【００５６】
本発明の製造方法においては、希釈剤は、窒素ガス、水素ガス、アンモニアガス、水蒸気、炭化水素等の不活性ガスや、水、不活性な炭化水素等の不活性溶媒を用いて、原料である、上記式（１）で示されるヒドロキシアルキルピペラジン類を希釈し、反応を進行させることができる。これらの希釈剤は任意の量で使用でき、特に限定するものではないが、［上記式（１）で示されるヒドロキシアルキルピペラジン類］／［希釈剤］のモル比は０．０１〜１の範囲とすることが好ましい。また、上記式（３）で示されるジヒドロキシアルキルピペラジン類及び上記式（４）で示されるジヒドロキシアルキルピペラジン類から反応を開始する場合には、［当該ジヒドロキシアルキルピペラジン類から選択されるジヒドロキシアルキルピペラジン類］／［希釈剤］のモル比は０．０１〜１の範囲とすることが好ましい。モル比０．０１以上とすると、上記式（５）で示されるヒドロキシアルキルトリエチレンジアミン類の生産性が向上する。また、モル比１以下とすると、上記式（５）で示されるヒドロキシアルキルトリエチレンジアミン類の選択性が向上する。
【００５７】
本発明の製造方法において、希釈剤は、上記式（１）で示されるヒドロキシアルキルピペラジン類と同時に反応器内に導入してもよいし、予め上記式（１）で示されるヒドロキシアルキルピペラジン類を希釈剤に溶解させた後に、原料溶液として反応器に導入してもよい。また、上記式（３）で示されるジヒドロキシアルキルピペラジン類及び上記式（４）で示されるジヒドロキシアルキルピペラジン類から反応を開始する場合には、希釈剤は、当該ジヒドロキシアルキルピペラジン類と同時に反応器内に導入してもよいし、予め当該ジヒドロキシアルキルピペラジン類を希釈剤に溶解させた後に、原料溶液として反応器に導入してもよい。
【００５８】
本発明の製造方法において、反応が気相で行われる場合、通常は、窒素ガス、アルゴンガス等の反応に不活性なガスの共存下で行われる。かかるガスの使用量は上記式（１）で示されるヒドロキシアルキルピペラジン類１モルに対して、通常１〜２０モル、好ましくは２〜１０モルの範囲である。
【００５９】
本発明の製造方法において、反応温度は、通常１５０〜５００℃、好ましくは２００〜４００℃の範囲である。５００℃以下とすることで、原料及び生成物の分解が抑制されるため、上記式（５）で示されるヒドロキシアルキルトリエチレンジアミン類の選択率が向上し、１５０℃以上とすることで十分な反応速度が得られる。
【００６０】
本発明の製造方法においては、反応終了後、上記式（５）で示されるヒドロキシアルキルトリエチレンジアミン類を含有する反応混合ガスを、水又は酸性水溶液に通じて溶解させ、上記式（５）で示されるヒドロキシアルキルトリエチレンジアミン類を含有する反応混合液を得る。そして、得られた反応混合液から、抽出、濃縮等の所望の分離精製操作により、上記式（５）で示されるヒドロキシアルキルトリエチレンジアミン類を得ることができる。また、ハロゲン化水素酸を用いて、ハロゲン化水素酸塩として得ることもできる。
【実施例】
【００６１】
本発明を以下の実施例、比較例により更に詳細に説明するが、本発明はこれらに限定して解釈されるものではない。
【００６２】
なお、ガスクロマトグラフィー質量分析には、アジレント社製、ＨＰ６８９０を使用し、核磁気共鳴分析（１Ｈ−ＮＭＲ及び１３Ｃ−ＮＭＲの測定）には、Ｖａｒｉａｎ社製、Ｇｅｍｉｎｉ−２００を使用した。
【００６３】
また、生成物の選択率は、ガスクロマトグラフィー〔ガスクロマトグラフ（島津製作所社製 ＧＣ−１７Ａ）、キャピラリーカラム（Ｊ＆Ｗ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ社製 ＤＢ−１）、及び検出器（ＦＩＤ）〕で確認した。
【００６４】
実施例１．
（１）１−ヒドロキシエチル−３−ヒドロキシメチルピペラジンの合成．
Ｊ．Ｍｅｄ．Ｃｈｅｍ，３６，２０７５（１９９３）に記載の方法によって合成したヒドロキシメチルピペラジン１１６．２ｇ（１．０モル）、溶媒としてメタノール２００ｍｌを１０００ｍｌオートクレーブに充填し、窒素雰囲気下でエチレンオキサイド４４．１ｇ（１．０モル）滴下を開始した。なお、オートクレーブを氷水浴することで滴下開始時の反応温度は０℃に調整した。この時の反応容器圧力は０．１ＭＰａであった。反応時間は３時間であった。反応終了後、オートクレーブを加温して、６０℃で３時間熟成した。その後、反応液は、単蒸留により溶媒であるメタノール、未反応の２−ヒドロキシメチルピペラジン等を留去した。生成物を真空乾燥することで、白色固体１５４．６ｇが得られた。この物質は、上記式（４）で示されるジヒドロキシアルキルピペラジン誘導体に該当する、１−ヒドロキシエチル−３−ヒドロキシメチルピペラジン（以下、表現を簡潔にするため、ＨＥＨＭＰと略す。）であることが、ガスクロマトグラフィー質量分析及び核磁気共鳴分析によって確認された。
【００６５】
（２）２−ヒドロキシメチルトリエチレンジアミンの合成．
上述のＨＥＨＭＰ１６．０ｇ（０．１０モル）、溶媒として水１００ｍｌ、触媒としてリン酸アルミニウム（和光純薬工業社製、化学用）５．０ｇを２００ｍｌオートクレーブに充填し、窒素雰囲気下で２８０℃に加熱した。この時の反応容器圧力は８．０ＭＰａであった。反応時間は２時間であった。
【００６６】
生成物をガスクロマトグラフィーで分析した結果、ＨＥＨＭＰ転化率は９８％であり、選択率は、２−ヒドロキシメチルトリエチレンジアミンが９２％，ヒドロキシメチル基が脱離して生成したトリエチレンジアミンは１％以下であった。
【００６７】
実施例２．
実施例１（１）で得られたＨＥＨＭＰ１６．０ｇ（０．１０モル）、溶媒として水１００ｍｌ、触媒としてフェニルホスホン酸（和光純薬工業社製、化学用）５．０ｇを２００ｍｌオートクレーブに充填し、窒素雰囲気下で２８０℃に加熱した。この時の反応容器圧力は８．０ＭＰａであった。反応時間は２時間であった。
【００６８】
生成物をガスクロマトグラフィーで分析した結果、ＨＥＨＭＰ転化率は８８％であり、選択率は、２−ヒドロキシメチルトリエチレンジアミンが８５％，ヒドロキシメチル基が脱離して生成したトリエチレンジアミンが５％であった。
【００６９】
実施例３．
実施例１（１）で得られたＨＥＨＭＰ１６．０ｇ（０．１０モル）、溶媒として水１００ｍｌ、触媒として８５％−リン酸（キシダ化学社製、試薬特級）１．９ｇを２００ｍｌオートクレーブに充填し、窒素雰囲気下で２５０℃に加熱した。この時の反応容器圧力は３．２ＭＰａであった。反応時間は４時間であった。
【００７０】
生成物をガスクロマトグラフィーで分析した結果、ＨＥＨＭＰ転化率は９４％であり、選択率は、２−ヒドロキシメチルトリエチレンジアミンが４６％，ヒドロキシメチル基が脱離して生成したトリエチレンジアミンが４％であった。
【００７１】
実施例４．
実施例１（１）で得られたＨＥＨＭＰ１６．０ｇ（０．１０モル）、溶媒として水１００ｍｌ、触媒として亜リン酸（キシダ化学社製、試薬特級）１．６ｇを２００ｍｌオートクレーブに充填し、窒素雰囲気下で２５０℃に加熱した。この時の反応容器圧力は３．１ＭＰａであった。反応時間は４時間であった。
【００７２】
生成物をガスクロマトグラフィーで分析した結果、ＨＥＨＭＰ転化率は７４％であり、選択率は、２−ヒドロキシメチルトリエチレンジアミンが６５％，ヒドロキシメチル基が脱離して生成したトリエチレンジアミンが１％であった。
【００７３】
実施例５．
実施例１（１）で得られたＨＥＨＭＰ１６．０ｇ（０．１０モル）、溶媒として水１００ｍｌ、触媒として３１％−次亜リン酸（和光純薬工業社製、試薬一級）５．３ｇを２００ｍｌオートクレーブに充填し、窒素雰囲気下で２５０℃に加熱した。この時の反応容器圧力は３．１ＭＰａであった。反応時間は４時間であった。
【００７４】
生成物をガスクロマトグラフィーで分析した結果、ＨＥＨＭＰ転化率は７５％であり、選択率は、２−ヒドロキシメチルトリエチレンジアミンが５５％，ヒドロキシメチル基が脱離して生成したトリエチレンジアミンが１％であった。
【００７５】
実施例６．
（１）１−（２’−ヒドロキシプロピル）−３−ヒドロキシメチルピペラジンの合成．
実施例１（１）において、エチレンオキサイド４４．１ｇ（１．０モル）の代わりにプロピレンオキサイド５８．１ｇ（１．０モル）を用いた以外は、実施例１（１）に記載した方法に従い実施し、黄色液体１６０．５ｇを得た。ガスクロマトグラフィー質量分析により、本化合物は、１−（２’−ヒドロキシプロピル）−３−ヒドロキシメチルピペラジンと１−（１’−ヒドロキシプロピル）−３−ヒドロキシメチルピペラジンが９２：８の比率で混在することを確認した。
【００７６】
（２）２−ヒドロキシメチル−６−メチル（又は５−メチル）トリエチレンジアミンの合成．
実施例（４）において、ＨＥＨＭＰ１６．０ｇ（０．１０モル）の代わりに実施例６（１）で得た１−ヒドロキシプロピル−３−ヒドロキシメチルピペラジン混合溶液１７．４ｇ（０．１０モル）を用いる以外は、実施例４に記載した方法に従い実施し、褐色油状物１７．０ｇを得た。
【００７７】
生成物をガスクロマトグラフィーで分析した結果、ＨＥＨＭＰ転化率は８６％であり、選択率は、２−ヒドロキシメチル−６−（又は５−）メチルトリエチレンジアミンが４６％，ヒドロキシメチル基が脱離、生成したメチルピペラジンが８％、メチルトリエチレンジアミンが１％であった。
【００７８】
比較例１．
実施例１（１）で得られたＨＥＨＭＰ１６．０ｇ（０．１０モル）、溶媒として水１００ｍｌ、触媒を添加せずに、２００ｍｌオートクレーブに充填し、窒素パージ後、２８０℃に加熱した。この時の反応容器圧力は８．０ＭＰａであった。反応時間は２時間であった。
【００７９】
生成物をガスクロマトグラフィーで分析した結果、ＨＥＨＭＰ転化率は０％であった。
【００８０】
比較例２．
実施例１（１）で得られたＨＥＨＭＰ１６．０ｇ（０．１０モル）、溶媒として水１００ｍｌ、ラネーニッケル触媒１０．０ｇ（乾燥重量５．０ｇ）を２００ｍｌオートクレーブに充填し、窒素パージ後、水素加圧した状態で１５０℃に加熱した。この時の反応容器圧力は１０．０ＭＰａであった。反応時間は２時間であった。
【００８１】
生成物をガスクロマトグラフィーで分析した結果、ＨＥＨＭＰ転化率は０％であった。
【技術分野】
【０００１】
本発明はヒドロキシアルキルトリエチレンジアミン類の製造方法に関する。ヒドロキシアルキルトリエチレンジアミン類は、医農薬中間体、有機合成用触媒、化学吸着剤、抗菌剤としての使用が期待される化合物である。
【背景技術】
【０００２】
ヒドロキシアルキルトリエチレンジアミン類の製造方法としては、ピペラジンと２，３−ジブロモプロピオン酸エチルとを反応させて１，４−ジアザビシクロ［２．２．２］オクタン−２−カルボン酸エチルを調製し、次いで得られたエステルを還元して１，４−ジアザビシクロ［２．２．２］オクタン−２−メタノール（ヒドロキシメチルトリエチレンジアミン）を得る方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
しかしながら、この製造方法は、第一工程において副生塩が大量に生成するため、精製が非常に煩雑になる他、低い基質濃度が必要となるため生産性に劣る欠点がある。また第二工程では、還元剤として発火の危険性が高い水素化リチウムアルミニウムを使用するため、工業的にも好ましいとは言えない。また高価な反応基質を使用する事から実用的とは言えない状況にある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２００１−５０４８５５公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記の背景技術に鑑みてなされたものであり、その目的は、発火の危険性が高い還元剤を用いることなく、簡便且つ安全にヒドロキシアルキルトリエチレンジアミン類を製造する方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らは、上記課題を解決すべく、鋭意検討を重ねた結果、本発明を完成するに至った。
【０００７】
すなわち、本発明は以下に示すとおりのヒドロキシアルキルトリエチレンジアミン類の製造方法、及びその中間体である。
【０００８】
［１］下記式（１）
【０００９】
【化１】
（式中、Ｒ１、Ｒ２は各々独立して、水素原子、メチル基、エチル基、又は直鎖状若しくは分枝状の炭素数３〜４のアルキル基を表す。ｍ、ｎは各々独立して０〜２の整数を表す。ただし、１≦ｍ＋ｎ＜４である。）
で示されるヒドロキシアルキルピペラジン類と、下記式（２）
【００１０】
【化２】
（式中、Ｒ３、Ｒ４は各々独立して、水素原子、メチル基、エチル基、又は直鎖状若しくは分枝状の炭素数３〜４のアルキル基を表す。）
で示されるアルキレンオキサイド類とを反応させて、下記式（３）
【００１１】
【化３】
（式中、Ｒ１〜Ｒ４、ｍ、ｎは上記と同じ定義である。）
で示されるジヒドロキシアルキルピペラジン誘導体、及び／又は下記式（４）
【００１２】
【化４】
（式中、Ｒ１〜Ｒ４、ｍ、ｎは上記と同じ定義である。）
で示されるジヒドロキシアルキルピペラジン誘導体を得、これを酸触媒の存在下で分子内脱水縮合反応させることを特徴とする下記式（５）
【００１３】
【化５】
（式中、Ｒ１〜Ｒ４、ｍ、ｎは上記と同じ定義である。）
で示されるヒドロキシアルキルトリエチレンジアミン類、及び／又は下記式（６）
【００１４】
【化６】
（式中、Ｒ１〜Ｒ４、ｍ、ｎは上記と同じ定義である。）
で示されるヒドロキシアルキルトリエチレンジアミン類の製造方法。
【００１５】
［２］酸触媒が、金属リン酸塩、無機リン化合物、及び有機リン化合物からなる群より選ばれる１種又は２種以上の化合物を含むことを特徴とする上記［１］に記載のヒドロキシアルキルトリエチレンジアミン類の製造方法。
【００１６】
［３］上記式（１）で示されるヒドロキシアルキルピペラジン類が、下記式（７）
【００１７】
【化７】
で示される２−ヒドロキシメチルピペラジンであることを特徴とする上記［１］又は［２］に記載のヒドロキシアルキルトリエチレンジアミン類の製造方法。
【００１８】
［４］上記式（２）で示されるアルキレンオキサイド類が、エチレンオキサイド又はプロピレンオキサイドであることを特徴とする上記［１］乃至［３］のいずれかに記載の製造方法。
【００１９】
［５］上記式（３）で示されるジヒドロキシアルキルピペラジン誘導体が、下記式（８）
【００２０】
【化８】
（式中、Ｒ３は水素原子又はメチル基を表す。）
で示されるジヒドロキシアルキルピペラジンであることを特徴とする上記［１］乃至［４］のいずれかに記載の製造方法。
【００２１】
［６］上記式（４）で示されるジヒドロキシアルキルピペラジン誘導体が、下記式（９）
【００２２】
【化９】
（式中、Ｒ３は水素原子又はメチル基を表す。）
で示されるジヒドロキシアルキルピペラジンであることを特徴とする上記式［１］乃至［５］のいずれかに記載の製造方法。
【００２３】
［７］下記式（８）
【００２４】
【化１０】
（式中、Ｒ３は水素原子又はメチル基を表す。）
又は、下記式（９）
【００２５】
【化１１】
（式中、Ｒ３は水素原子又はメチル基を表す。）
で示されるジヒドロキシアルキルピペラジン。
【００２６】
［８］下記式（３）
【００２７】
【化１２】
（式中、Ｒ１〜Ｒ４は各々独立して、水素原子、メチル基、エチル基、又は直鎖状若しくは分枝状の炭素数３〜４のアルキル基を表す。ｍ、ｎは各々独立して０〜２の整数を表す。ただし、１≦ｍ＋ｎ＜４である。）
で示されるジヒドロキシアルキルピペラジン誘導体、及び／又は下記式（４）
【００２８】
【化１３】
（式中、Ｒ１〜Ｒ４、ｍ、ｎは上記と同じ定義である。）
で示されるジヒドロキシアルキルピペラジン誘導体を、酸触媒の存在下で分子内脱水縮合反応させることを特徴とする下記式（５）
【００２９】
【化１４】
（式中、Ｒ１〜Ｒ４、ｍ、ｎは上記と同じ定義である。）
で示されるヒドロキシアルキルトリエチレンジアミン類、及び／又は下記式（６）
【００３０】
【化１５】
（式中、Ｒ１〜Ｒ４、ｍ、ｎは上記と同じ定義である。）
で示されるヒドロキシアルキルトリエチレンジアミン類の製造方法。
【００３１】
［９］酸触媒が、金属リン酸塩、無機リン化合物、及び有機リン化合物からなる群より選ばれる１種又は２種以上の化合物を含むことを特徴とする上記［８］に記載のヒドロキシアルキルトリエチレンジアミン類の製造方法。
【００３２】
［１０］上記式（３）で示されるジヒドロキシアルキルピペラジン誘導体が、下記式（８）
【００３３】
【化１６】
（式中、Ｒ３は水素原子又はメチル基を表す。）
で示されるジヒドロキシアルキルピペラジンであることを特徴とする上記［８］又は［９］に記載の製造方法。
【００３４】
［１１］上記式（４）で示されるジヒドロキシアルキルピペラジン誘導体が、下記式（９）
【００３５】
【化１７】
（式中、Ｒ３は水素原子又はメチル基を表す。）
で示されるジヒドロキシアルキルピペラジンであることを特徴とする上記［８］乃至［１０］のいずれかに記載の製造方法。
【発明の効果】
【００３６】
本発明の製造方法によれば、副生塩の生成が無い上に、還元性の化合物を用いないので、従来方法に比べて簡便且つ安全にヒドロキシアルキルトリエチレンジアミン類を得ることができる。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
以下、本発明を詳細に説明する。
【００３８】
本発明の製造方法は、上記式（３）で示されるジヒドロキシアルキルピペラジン誘導体、及び／又は上記式（４）で示されるジヒドロキシアルキルピペラジン誘導体を、酸触媒の存在下で分子内脱水縮合反応させて、上記式（５）で示されるヒドロキシアルキルトリエチレンジアミン類、及び／又は上記式（６）で示されるヒドロキシアルキルトリエチレンジアミン類を得ることをその特徴とする。
【００３９】
本発明の製造方法においては、上記式（１）で示されるヒドロキシアルキルピペラジン類を、上記式（２）で示されるアルキレンオキサイド類と反応させて、上記式（３）で示されるジヒドロキシアルキルピペラジン誘導体、及び／又は上記式（４）で示されるジヒドロキシアルキルピペラジン誘導体を得た後、これを酸触媒の存在下で分子内脱水縮合反応させて、上記式（５）で示されるヒドロキシアルキルトリエチレンジアミン類、及び／又は上記式（６）で示されるヒドロキシアルキルトリエチレンジアミン類を得ることができる。
【００４０】
上記式（１）、（３）〜（６）中、置換基Ｒ１、Ｒ２は各々独立して、水素原子、メチル基、エチル基、又は直鎖状若しくは分枝状の炭素数３〜４のアルキル基を表し、具体的には、水素原子、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、イソプロピル基、ｎ−ブチル基、ｓｅｃ−ブチル基、イソブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基等が例示される。これらのうち、水素原子、メチル基、エチル基が好ましい。また、式（１）、（３）〜（６）中、ｍ、ｎは各々独立して０〜２の整数を表す（ただし、１≦ｍ＋ｎ＜４である）。
【００４１】
また、上記式（２）〜（６）中、置換基Ｒ３、Ｒ４は各々独立して、水素原子、メチル基、エチル基、又は直鎖状若しくは分枝状の炭素数３〜４のアルキル基を表し、具体的には、水素原子、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、イソプロピル基、ｎ−ブチル基、ｓｅｃ−ブチル基、イソブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基等が挙げられる。これらのうち、水素原子、メチル基、エチル基が好ましい。
【００４２】
上記式（１）で示されるヒドロキシアルキルピペラジン類としては、特に限定するものではないが、例えば、上記式（７）で示される２−ヒドロキシメチルピペラジンや、２−ヒドロキシエチルピペラジン、２−（ヒドロキシプロピル）ピペラジン、ヒドロキシブチルピペラジン、ヒドロキシペンチルピペラジン、ヒドロキシヘキシルピペラジン等が挙げられる。
【００４３】
本発明の製造方法において使用される、上記式（１）で示されるヒドロキシアルキルピペラジン類としては、特に限定するものではないが、例えば、エチレンジアミン誘導体をブロモマロン酸ジエチルと反応させた後に、還元、脱保護させて得られたものが挙げられる（Ｊ．Ｍｅｄ．Ｃｈｅｍ，３６，２０７５（１９９３））。また、ピペラジンカルボン酸塩酸塩を触媒存在下で還元して得られたものを用いてもよい。
【００４４】
また、本発明の製造方法において使用される、上記式（２）で示されるアルキレンオキサイド類としては、特に限定するものではないが、例えば、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド等が挙げられる。
【００４５】
本発明の製造方法では、上記式（１）で示されるヒドロキシアルキルピペラジン類を、上記式（２）で示されるアルキレンオキサイド類と反応させることによって、上記式（３）で示されるジヒドロキシアルキルピペラジン誘導体、及び／又は（４）で示されるジヒドロキシアルキルピペラジン誘導体が得られる。
【００４６】
上記の方法で得られた、上記式（３）で示されるジヒドロキシアルキルピペラジン誘導体、及び／又は上記式（４）で示されるジヒドロキシアルキルピペラジン誘導体は、上記式（５）で示されるヒドロキシアルキルトリエチレンジアミン類、及び／又は上記式（６）で示されるヒドロキシアルキルトリエチレンジアミン類を製造する際の中間体として使用される。
【００４７】
上記式（３）で示されるジヒドロキシアルキルピペラジン誘導体又は上記式（４）で示されるジヒドロキシアルキルピペラジン誘導体としては、特に限定するものではないが、例えば、１−ヒドロキシエチル−３−ヒドロキシメチルピペラジン、１−（１’−ヒドロキシプロピル）−３−ヒドロキシメチルピペラジン、１−（２’−ヒドロキシプロピル）−３−ヒドロキシメチルピペラジン、１−ヒドロキシエチル−２−ヒドロキシメチルピペラジン、１−（１’−ヒドロキシプロピル）−２−ヒドロキシメチルピペラジン、１−（２’−ヒドロキシプロピル）−２−ヒドロキシメチルピペラジン等が挙げられる。これらのうち、好ましくは、上記式（８）又は上記式（９）で示されるジヒドロキシアルキルピペラジンであり、１−ヒドロキシエチル−３−ヒドロキシメチルピペラジン、１−（２’−ヒドロキシプロピル）−３−ヒドロキシメチルピペラジンが特に好ましい。
【００４８】
本発明の製造方法では、上記式（３）で示されるジヒドロキシアルキルピペラジン誘導体、及び／又は上記式（４）で示されるジヒドロキシアルキルピペラジン誘導体を、酸触媒の存在下、分子内脱水縮合反応させて、上記式（５）で示されるヒドロキシアルキルトリエチレンジアミン類、及び／又は上記式（６）で示されるヒドロキシアルキルトリエチレンジアミン類が得られる。
【００４９】
上記式（５）で示されるヒドロキシアルキルトリエチレンジアミン類又は上記式（６）で示されるヒドロキシアルキルトリエチレンジアミン類としては、特に限定するものではないが、例えば、２−ヒドロキシメチルトリエチレンジアミン、２−ヒドロキシメチル−２−メチルトリエチレンジアミン、２−ヒドロキシエチルトリエチレンジアミン、ヒドロキシプロピルトリエチレンジアミン、ヒドロキシブチルトリエチレンジアミン等が挙げられる。
【００５０】
本発明の製造方法において、酸触媒としては、例えば、金属リン酸塩、無機リン化合物、有機リン化合物等のリン含有物質、窒素含有物質、硫黄含有物質、ニオブ含有物質、シリカ、アルミナ、シリカ−アルミナ、シリカ−チタニア、ゼオライト、ヘテロポリ酸、第４Ｂ族金属酸化物縮合触媒、第６Ｂ族金属含有縮合触媒、ブレンステッド酸、ルイス酸、リンアミド等が挙げられる。本発明においては、これらのうち金属リン酸塩、無機リン化合物、有機リン化合物等のリン含有物質が特に好ましい。
【００５１】
金属リン酸塩としては、従来公知のものでよく、特に制限はないが、例えば、リン酸、亜リン酸、次亜リン酸などの金属塩が挙げられる。リン酸と塩を形成する金属としては、例えば、ナトリウム、カリウム、リチウム、カルシウム、バリウム、マグネシウム、アルミニウム、チタン、鉄、コバルト、ニッケル、銅、亜鉛、ジルコニウム、パラジウム、銀、スズ、鉛等が挙げられる。
【００５２】
無機リン化合物としては、従来公知のものでよく、特に制限はないが、例えば、リン酸、亜リン酸、次亜リン酸や、ピロリン酸、トリポリリン酸等の縮合リン酸、メタリン酸等を挙げることができる。
【００５３】
有機リン化合物としては、従来公知のものでよく、特に制限はないが、例えば、リン酸メチル等のリン酸エステル、リン酸ジメチル等のリン酸ジエステル、リン酸トリフェニル等のリン酸トリエステル、亜リン酸メチル、亜リン酸フェニル等の亜リン酸エステル、亜リン酸ジフェニル等の亜リン酸ジエステル、亜リン酸トリフェニル等の亜リン酸トリエステル、フェニルホスホン酸等のアリールホスホン酸、メチルホスホン酸等のアルキルホスホン酸、メチル亜ホスホン酸等のアルキル亜ホスホン酸、フェニル亜ホスホン酸等のアリール亜ホスホン酸、ジメチルホスフィン酸等のアルキルホスフィン酸、ジフェニルホスフィン酸等のアリールホスフィン酸、フェニルメチルホスフィン酸等のアルキルアリールホスフィン酸、ジメチル亜ホスフィン酸等のアルキル亜ホスフィン酸、ジフェニル亜ホスフィン酸等のアリール亜ホスフィン酸、フェニルメチル亜ホスフィン酸等のアルキルアリール亜ホスフィン酸、ラウリルアシッドホスフェイト、トリデシルアシッドホスフェイト、ステアリルアシッドホスフェイト等の酸性リン酸エステル、酸性リン酸エステルの塩類等を挙げることができる。
【００５４】
本発明の製造方法では、酸触媒として、これらの化合物から選ばれる一種又は二種以上を用いることができる。
【００５５】
本発明の製造方法において、反応は気相で行っても液相で行っても良い。また、反応は懸濁床による回分、半回分、連続式でも、また固定床流通式でも実施できるが、工業的には、固定床流通式が操作、装置、経済性の面から有利である。
【００５６】
本発明の製造方法においては、希釈剤は、窒素ガス、水素ガス、アンモニアガス、水蒸気、炭化水素等の不活性ガスや、水、不活性な炭化水素等の不活性溶媒を用いて、原料である、上記式（１）で示されるヒドロキシアルキルピペラジン類を希釈し、反応を進行させることができる。これらの希釈剤は任意の量で使用でき、特に限定するものではないが、［上記式（１）で示されるヒドロキシアルキルピペラジン類］／［希釈剤］のモル比は０．０１〜１の範囲とすることが好ましい。また、上記式（３）で示されるジヒドロキシアルキルピペラジン類及び上記式（４）で示されるジヒドロキシアルキルピペラジン類から反応を開始する場合には、［当該ジヒドロキシアルキルピペラジン類から選択されるジヒドロキシアルキルピペラジン類］／［希釈剤］のモル比は０．０１〜１の範囲とすることが好ましい。モル比０．０１以上とすると、上記式（５）で示されるヒドロキシアルキルトリエチレンジアミン類の生産性が向上する。また、モル比１以下とすると、上記式（５）で示されるヒドロキシアルキルトリエチレンジアミン類の選択性が向上する。
【００５７】
本発明の製造方法において、希釈剤は、上記式（１）で示されるヒドロキシアルキルピペラジン類と同時に反応器内に導入してもよいし、予め上記式（１）で示されるヒドロキシアルキルピペラジン類を希釈剤に溶解させた後に、原料溶液として反応器に導入してもよい。また、上記式（３）で示されるジヒドロキシアルキルピペラジン類及び上記式（４）で示されるジヒドロキシアルキルピペラジン類から反応を開始する場合には、希釈剤は、当該ジヒドロキシアルキルピペラジン類と同時に反応器内に導入してもよいし、予め当該ジヒドロキシアルキルピペラジン類を希釈剤に溶解させた後に、原料溶液として反応器に導入してもよい。
【００５８】
本発明の製造方法において、反応が気相で行われる場合、通常は、窒素ガス、アルゴンガス等の反応に不活性なガスの共存下で行われる。かかるガスの使用量は上記式（１）で示されるヒドロキシアルキルピペラジン類１モルに対して、通常１〜２０モル、好ましくは２〜１０モルの範囲である。
【００５９】
本発明の製造方法において、反応温度は、通常１５０〜５００℃、好ましくは２００〜４００℃の範囲である。５００℃以下とすることで、原料及び生成物の分解が抑制されるため、上記式（５）で示されるヒドロキシアルキルトリエチレンジアミン類の選択率が向上し、１５０℃以上とすることで十分な反応速度が得られる。
【００６０】
本発明の製造方法においては、反応終了後、上記式（５）で示されるヒドロキシアルキルトリエチレンジアミン類を含有する反応混合ガスを、水又は酸性水溶液に通じて溶解させ、上記式（５）で示されるヒドロキシアルキルトリエチレンジアミン類を含有する反応混合液を得る。そして、得られた反応混合液から、抽出、濃縮等の所望の分離精製操作により、上記式（５）で示されるヒドロキシアルキルトリエチレンジアミン類を得ることができる。また、ハロゲン化水素酸を用いて、ハロゲン化水素酸塩として得ることもできる。
【実施例】
【００６１】
本発明を以下の実施例、比較例により更に詳細に説明するが、本発明はこれらに限定して解釈されるものではない。
【００６２】
なお、ガスクロマトグラフィー質量分析には、アジレント社製、ＨＰ６８９０を使用し、核磁気共鳴分析（１Ｈ−ＮＭＲ及び１３Ｃ−ＮＭＲの測定）には、Ｖａｒｉａｎ社製、Ｇｅｍｉｎｉ−２００を使用した。
【００６３】
また、生成物の選択率は、ガスクロマトグラフィー〔ガスクロマトグラフ（島津製作所社製 ＧＣ−１７Ａ）、キャピラリーカラム（Ｊ＆Ｗ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ社製 ＤＢ−１）、及び検出器（ＦＩＤ）〕で確認した。
【００６４】
実施例１．
（１）１−ヒドロキシエチル−３−ヒドロキシメチルピペラジンの合成．
Ｊ．Ｍｅｄ．Ｃｈｅｍ，３６，２０７５（１９９３）に記載の方法によって合成したヒドロキシメチルピペラジン１１６．２ｇ（１．０モル）、溶媒としてメタノール２００ｍｌを１０００ｍｌオートクレーブに充填し、窒素雰囲気下でエチレンオキサイド４４．１ｇ（１．０モル）滴下を開始した。なお、オートクレーブを氷水浴することで滴下開始時の反応温度は０℃に調整した。この時の反応容器圧力は０．１ＭＰａであった。反応時間は３時間であった。反応終了後、オートクレーブを加温して、６０℃で３時間熟成した。その後、反応液は、単蒸留により溶媒であるメタノール、未反応の２−ヒドロキシメチルピペラジン等を留去した。生成物を真空乾燥することで、白色固体１５４．６ｇが得られた。この物質は、上記式（４）で示されるジヒドロキシアルキルピペラジン誘導体に該当する、１−ヒドロキシエチル−３−ヒドロキシメチルピペラジン（以下、表現を簡潔にするため、ＨＥＨＭＰと略す。）であることが、ガスクロマトグラフィー質量分析及び核磁気共鳴分析によって確認された。
【００６５】
（２）２−ヒドロキシメチルトリエチレンジアミンの合成．
上述のＨＥＨＭＰ１６．０ｇ（０．１０モル）、溶媒として水１００ｍｌ、触媒としてリン酸アルミニウム（和光純薬工業社製、化学用）５．０ｇを２００ｍｌオートクレーブに充填し、窒素雰囲気下で２８０℃に加熱した。この時の反応容器圧力は８．０ＭＰａであった。反応時間は２時間であった。
【００６６】
生成物をガスクロマトグラフィーで分析した結果、ＨＥＨＭＰ転化率は９８％であり、選択率は、２−ヒドロキシメチルトリエチレンジアミンが９２％，ヒドロキシメチル基が脱離して生成したトリエチレンジアミンは１％以下であった。
【００６７】
実施例２．
実施例１（１）で得られたＨＥＨＭＰ１６．０ｇ（０．１０モル）、溶媒として水１００ｍｌ、触媒としてフェニルホスホン酸（和光純薬工業社製、化学用）５．０ｇを２００ｍｌオートクレーブに充填し、窒素雰囲気下で２８０℃に加熱した。この時の反応容器圧力は８．０ＭＰａであった。反応時間は２時間であった。
【００６８】
生成物をガスクロマトグラフィーで分析した結果、ＨＥＨＭＰ転化率は８８％であり、選択率は、２−ヒドロキシメチルトリエチレンジアミンが８５％，ヒドロキシメチル基が脱離して生成したトリエチレンジアミンが５％であった。
【００６９】
実施例３．
実施例１（１）で得られたＨＥＨＭＰ１６．０ｇ（０．１０モル）、溶媒として水１００ｍｌ、触媒として８５％−リン酸（キシダ化学社製、試薬特級）１．９ｇを２００ｍｌオートクレーブに充填し、窒素雰囲気下で２５０℃に加熱した。この時の反応容器圧力は３．２ＭＰａであった。反応時間は４時間であった。
【００７０】
生成物をガスクロマトグラフィーで分析した結果、ＨＥＨＭＰ転化率は９４％であり、選択率は、２−ヒドロキシメチルトリエチレンジアミンが４６％，ヒドロキシメチル基が脱離して生成したトリエチレンジアミンが４％であった。
【００７１】
実施例４．
実施例１（１）で得られたＨＥＨＭＰ１６．０ｇ（０．１０モル）、溶媒として水１００ｍｌ、触媒として亜リン酸（キシダ化学社製、試薬特級）１．６ｇを２００ｍｌオートクレーブに充填し、窒素雰囲気下で２５０℃に加熱した。この時の反応容器圧力は３．１ＭＰａであった。反応時間は４時間であった。
【００７２】
生成物をガスクロマトグラフィーで分析した結果、ＨＥＨＭＰ転化率は７４％であり、選択率は、２−ヒドロキシメチルトリエチレンジアミンが６５％，ヒドロキシメチル基が脱離して生成したトリエチレンジアミンが１％であった。
【００７３】
実施例５．
実施例１（１）で得られたＨＥＨＭＰ１６．０ｇ（０．１０モル）、溶媒として水１００ｍｌ、触媒として３１％−次亜リン酸（和光純薬工業社製、試薬一級）５．３ｇを２００ｍｌオートクレーブに充填し、窒素雰囲気下で２５０℃に加熱した。この時の反応容器圧力は３．１ＭＰａであった。反応時間は４時間であった。
【００７４】
生成物をガスクロマトグラフィーで分析した結果、ＨＥＨＭＰ転化率は７５％であり、選択率は、２−ヒドロキシメチルトリエチレンジアミンが５５％，ヒドロキシメチル基が脱離して生成したトリエチレンジアミンが１％であった。
【００７５】
実施例６．
（１）１−（２’−ヒドロキシプロピル）−３−ヒドロキシメチルピペラジンの合成．
実施例１（１）において、エチレンオキサイド４４．１ｇ（１．０モル）の代わりにプロピレンオキサイド５８．１ｇ（１．０モル）を用いた以外は、実施例１（１）に記載した方法に従い実施し、黄色液体１６０．５ｇを得た。ガスクロマトグラフィー質量分析により、本化合物は、１−（２’−ヒドロキシプロピル）−３−ヒドロキシメチルピペラジンと１−（１’−ヒドロキシプロピル）−３−ヒドロキシメチルピペラジンが９２：８の比率で混在することを確認した。
【００７６】
（２）２−ヒドロキシメチル−６−メチル（又は５−メチル）トリエチレンジアミンの合成．
実施例（４）において、ＨＥＨＭＰ１６．０ｇ（０．１０モル）の代わりに実施例６（１）で得た１−ヒドロキシプロピル−３−ヒドロキシメチルピペラジン混合溶液１７．４ｇ（０．１０モル）を用いる以外は、実施例４に記載した方法に従い実施し、褐色油状物１７．０ｇを得た。
【００７７】
生成物をガスクロマトグラフィーで分析した結果、ＨＥＨＭＰ転化率は８６％であり、選択率は、２−ヒドロキシメチル−６−（又は５−）メチルトリエチレンジアミンが４６％，ヒドロキシメチル基が脱離、生成したメチルピペラジンが８％、メチルトリエチレンジアミンが１％であった。
【００７８】
比較例１．
実施例１（１）で得られたＨＥＨＭＰ１６．０ｇ（０．１０モル）、溶媒として水１００ｍｌ、触媒を添加せずに、２００ｍｌオートクレーブに充填し、窒素パージ後、２８０℃に加熱した。この時の反応容器圧力は８．０ＭＰａであった。反応時間は２時間であった。
【００７９】
生成物をガスクロマトグラフィーで分析した結果、ＨＥＨＭＰ転化率は０％であった。
【００８０】
比較例２．
実施例１（１）で得られたＨＥＨＭＰ１６．０ｇ（０．１０モル）、溶媒として水１００ｍｌ、ラネーニッケル触媒１０．０ｇ（乾燥重量５．０ｇ）を２００ｍｌオートクレーブに充填し、窒素パージ後、水素加圧した状態で１５０℃に加熱した。この時の反応容器圧力は１０．０ＭＰａであった。反応時間は２時間であった。
【００８１】
生成物をガスクロマトグラフィーで分析した結果、ＨＥＨＭＰ転化率は０％であった。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記式（１）
【化１】
（式中、Ｒ１、Ｒ２は各々独立して、水素原子、メチル基、エチル基、又は直鎖状若しくは分枝状の炭素数３〜４のアルキル基を表す。ｍ、ｎは各々独立して０〜２の整数を表す。ただし、１≦ｍ＋ｎ＜４である。）
で示されるヒドロキシアルキルピペラジン類と、下記式（２）
【化２】
（式中、Ｒ３、Ｒ４は各々独立して、水素原子、メチル基、エチル基、又は直鎖状若しくは分枝状の炭素数３〜４のアルキル基を表す。）
で示されるアルキレンオキサイド類とを反応させて、下記式（３）
【化３】
（式中、Ｒ１〜Ｒ４、ｍ、ｎは上記と同じ定義である。）
で示されるジヒドロキシアルキルピペラジン誘導体、及び／又は下記式（４）
【化４】
（式中、Ｒ１〜Ｒ４、ｍ、ｎは上記と同じ定義である。）
で示されるジヒドロキシアルキルピペラジン誘導体を得、これを酸触媒の存在下で分子内脱水縮合反応させることを特徴とする下記式（５）
【化５】
（式中、Ｒ１〜Ｒ４、ｍ、ｎは上記と同じ定義である。）
で示されるヒドロキシアルキルトリエチレンジアミン類、及び／又は下記式（６）
【化６】
（式中、Ｒ１〜Ｒ４、ｍ、ｎは上記と同じ定義である。）
で示されるヒドロキシアルキルトリエチレンジアミン類の製造方法。
【請求項２】
酸触媒が、金属リン酸塩、無機リン化合物、及び有機リン化合物からなる群より選ばれる１種又は２種以上の化合物を含むことを特徴とする請求項１に記載のヒドロキシアルキルトリエチレンジアミン類の製造方法。
【請求項３】
式（１）で示されるヒドロキシアルキルピペラジン類が、下記式（７）
【化７】
で示される２−ヒドロキシメチルピペラジンであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のヒドロキシアルキルトリエチレンジアミン類の製造方法。
【請求項４】
式（２）で示されるアルキレンオキサイド類が、エチレンオキサイド又はプロピレンオキサイドであることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の製造方法。
【請求項５】
式（３）で示されるジヒドロキシアルキルピペラジン誘導体が、下記式（８）
【化８】
（式中、Ｒ３は水素原子又はメチル基を表す。）
で示されるジヒドロキシアルキルピペラジンであることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の製造方法。
【請求項６】
式（４）で示されるジヒドロキシアルキルピペラジン誘導体が、下記式（９）
【化９】
（式中、Ｒ３は水素原子又はメチル基を表す。）
で示されるジヒドロキシアルキルピペラジンであることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の製造方法。
【請求項７】
下記式（８）
【化１０】
（式中、Ｒ３は水素原子又はメチル基を表す。）
又は、下記式（９）
【化１１】
（式中、Ｒ３は水素原子又はメチル基を表す。）
で示されるジヒドロキシアルキルピペラジン。
【請求項８】
下記式（３）
【化１２】
（式中、Ｒ１〜Ｒ４は各々独立して、水素原子、メチル基、エチル基、又は直鎖状若しくは分枝状の炭素数３〜４のアルキル基を表す。ｍ、ｎは各々独立して０〜２の整数を表す。ただし、１≦ｍ＋ｎ＜４である。）
で示されるジヒドロキシアルキルピペラジン誘導体、及び／又は下記式（４）
【化１３】
（式中、Ｒ１〜Ｒ４、ｍ、ｎは上記と同じ定義である。）
で示されるジヒドロキシアルキルピペラジン誘導体を、酸触媒の存在下で分子内脱水縮合反応させることを特徴とする下記式（５）
【化１４】
（式中、Ｒ１〜Ｒ４、ｍ、ｎは上記と同じ定義である。）
で示されるヒドロキシアルキルトリエチレンジアミン類、及び／又は下記式（６）
【化１５】
（式中、Ｒ１〜Ｒ４、ｍ、ｎは上記と同じ定義である。）
で示されるヒドロキシアルキルトリエチレンジアミン類の製造方法。
【請求項９】
酸触媒が、金属リン酸塩、無機リン化合物、及び有機リン化合物からなる群より選ばれる１種又は２種以上の化合物を含むことを特徴とする請求項８に記載のヒドロキシアルキルトリエチレンジアミン類の製造方法。
【請求項１０】
式（３）で示されるジヒドロキシアルキルピペラジン誘導体が、下記式（８）
【化１６】
（式中、Ｒ３は水素原子又はメチル基を表す。）
で示されるジヒドロキシアルキルピペラジンであることを特徴とする請求項８又は請求項９に記載の製造方法。
【請求項１１】
式（４）で示されるジヒドロキシアルキルピペラジン誘導体が、下記式（９）
【化１７】
（式中、Ｒ３は水素原子又はメチル基を表す。）
で示されるジヒドロキシアルキルピペラジンであることを特徴とする請求項８乃至請求項１０のいずれかに記載の製造方法。
【請求項１】
下記式（１）
【化１】
（式中、Ｒ１、Ｒ２は各々独立して、水素原子、メチル基、エチル基、又は直鎖状若しくは分枝状の炭素数３〜４のアルキル基を表す。ｍ、ｎは各々独立して０〜２の整数を表す。ただし、１≦ｍ＋ｎ＜４である。）
で示されるヒドロキシアルキルピペラジン類と、下記式（２）
【化２】
（式中、Ｒ３、Ｒ４は各々独立して、水素原子、メチル基、エチル基、又は直鎖状若しくは分枝状の炭素数３〜４のアルキル基を表す。）
で示されるアルキレンオキサイド類とを反応させて、下記式（３）
【化３】
（式中、Ｒ１〜Ｒ４、ｍ、ｎは上記と同じ定義である。）
で示されるジヒドロキシアルキルピペラジン誘導体、及び／又は下記式（４）
【化４】
（式中、Ｒ１〜Ｒ４、ｍ、ｎは上記と同じ定義である。）
で示されるジヒドロキシアルキルピペラジン誘導体を得、これを酸触媒の存在下で分子内脱水縮合反応させることを特徴とする下記式（５）
【化５】
（式中、Ｒ１〜Ｒ４、ｍ、ｎは上記と同じ定義である。）
で示されるヒドロキシアルキルトリエチレンジアミン類、及び／又は下記式（６）
【化６】
（式中、Ｒ１〜Ｒ４、ｍ、ｎは上記と同じ定義である。）
で示されるヒドロキシアルキルトリエチレンジアミン類の製造方法。
【請求項２】
酸触媒が、金属リン酸塩、無機リン化合物、及び有機リン化合物からなる群より選ばれる１種又は２種以上の化合物を含むことを特徴とする請求項１に記載のヒドロキシアルキルトリエチレンジアミン類の製造方法。
【請求項３】
式（１）で示されるヒドロキシアルキルピペラジン類が、下記式（７）
【化７】
で示される２−ヒドロキシメチルピペラジンであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のヒドロキシアルキルトリエチレンジアミン類の製造方法。
【請求項４】
式（２）で示されるアルキレンオキサイド類が、エチレンオキサイド又はプロピレンオキサイドであることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の製造方法。
【請求項５】
式（３）で示されるジヒドロキシアルキルピペラジン誘導体が、下記式（８）
【化８】
（式中、Ｒ３は水素原子又はメチル基を表す。）
で示されるジヒドロキシアルキルピペラジンであることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の製造方法。
【請求項６】
式（４）で示されるジヒドロキシアルキルピペラジン誘導体が、下記式（９）
【化９】
（式中、Ｒ３は水素原子又はメチル基を表す。）
で示されるジヒドロキシアルキルピペラジンであることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の製造方法。
【請求項７】
下記式（８）
【化１０】
（式中、Ｒ３は水素原子又はメチル基を表す。）
又は、下記式（９）
【化１１】
（式中、Ｒ３は水素原子又はメチル基を表す。）
で示されるジヒドロキシアルキルピペラジン。
【請求項８】
下記式（３）
【化１２】
（式中、Ｒ１〜Ｒ４は各々独立して、水素原子、メチル基、エチル基、又は直鎖状若しくは分枝状の炭素数３〜４のアルキル基を表す。ｍ、ｎは各々独立して０〜２の整数を表す。ただし、１≦ｍ＋ｎ＜４である。）
で示されるジヒドロキシアルキルピペラジン誘導体、及び／又は下記式（４）
【化１３】
（式中、Ｒ１〜Ｒ４、ｍ、ｎは上記と同じ定義である。）
で示されるジヒドロキシアルキルピペラジン誘導体を、酸触媒の存在下で分子内脱水縮合反応させることを特徴とする下記式（５）
【化１４】
（式中、Ｒ１〜Ｒ４、ｍ、ｎは上記と同じ定義である。）
で示されるヒドロキシアルキルトリエチレンジアミン類、及び／又は下記式（６）
【化１５】
（式中、Ｒ１〜Ｒ４、ｍ、ｎは上記と同じ定義である。）
で示されるヒドロキシアルキルトリエチレンジアミン類の製造方法。
【請求項９】
酸触媒が、金属リン酸塩、無機リン化合物、及び有機リン化合物からなる群より選ばれる１種又は２種以上の化合物を含むことを特徴とする請求項８に記載のヒドロキシアルキルトリエチレンジアミン類の製造方法。
【請求項１０】
式（３）で示されるジヒドロキシアルキルピペラジン誘導体が、下記式（８）
【化１６】
（式中、Ｒ３は水素原子又はメチル基を表す。）
で示されるジヒドロキシアルキルピペラジンであることを特徴とする請求項８又は請求項９に記載の製造方法。
【請求項１１】
式（４）で示されるジヒドロキシアルキルピペラジン誘導体が、下記式（９）
【化１７】
（式中、Ｒ３は水素原子又はメチル基を表す。）
で示されるジヒドロキシアルキルピペラジンであることを特徴とする請求項８乃至請求項１０のいずれかに記載の製造方法。
【公開番号】特開２０１１−３７８１９（Ｐ２０１１−３７８１９Ａ）
【公開日】平成２３年２月２４日（２０１１．２．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２６３００２（Ｐ２００９−２６３００２）
【出願日】平成２１年１１月１８日（２００９．１１．１８）
【出願人】（０００００３３００）東ソー株式会社 (1,901)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年２月２４日（２０１１．２．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１１月１８日（２００９．１１．１８）
【出願人】（０００００３３００）東ソー株式会社 (1,901)
【Ｆターム（参考）】
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