Ｎ−アルキルカルバゾールとその誘導体を合成する方法
本発明は、Ｎ−アルキルカルバゾールを調合するためのプロセスを開示する。前述のプロセスには以下のステップが含まれる：ａ）シクロヘキサノンを塩素処理して２−クロロシクロヘキサノンを生成するステップ、ｂ）２−クロロシクロヘキサノンをＮ−エチルアニリンと反応させて、２−（Ｎ−エチルアニリノ）シクロヘキサノンを形成するステップ、ｃ）同時水分除去を使った還流によって、２−（Ｎ−エチルアニリノ）シクロヘキサノンを環化して、９−エチルテトラヒドロカルバゾールを取得するステップ、ｄ）濃縮塩化水素酸で９−エチルテトラヒドロカルバゾールを処理した後、Ｎ−エチルアニリンを除去するため水洗するステップ、ｅ）触媒が存在する溶剤の中で９−エチルテトラヒドロカルバゾールを加熱することによって、９−エチルテトラヒドロカルバゾールを脱水素して、Ｎ−アルキルカルバゾールを取得するステップ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｎ−アルキルカルバゾールとその誘導体を合成する新規の方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
カルバゾールとその誘導体、即ち、Ｎ−エチルカルバゾールは、染料、顔料および殺虫剤の合成に対して幅広く応用されている。カルバゾール誘導体は、電機産業、高耐熱性重合体、コンクリート可塑剤、およびこれらと同等な分野にも広く使われている。カルバゾールは、コールタールの重要な成分の１つでもある。高温なコールタールには平均１．５％のカルバゾールが含まれている。カルバゾールは、物理的分離（ピリジン、ケトン、Ｎ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）、ジメチルアセトアミド、ジアルキルスルホキシド、ジアルキルホルムアミドを使った抽出）や（ＫＯＨ、あるいは濃縮Ｈ２ＳＯ４融合を使った）化学的分離の両方によりアントラセンの生産中に得られる副産物としても取得される。
シクロヘキサノンからクロロシクロヘキサノンを合成する方法を述べた多くの文献が出版されているので利用できる。芳香性第１アミンおよび第２アミンも利用可能で、当該アミンは、対応するニトロの還元によって作ることができる。
Ｎ−エチルカバゾールは高価な染料を調合するための重要な中間産物である。産業界でそれは、カルバゾールの水酸化カリウムあるいは炭酸カリウムとの反応によって調合された後、エチレンハロゲン化物あるいはジエチルサルフェートでエチル化される。（ＤＥ−Ｂ２１３２９６１参照）カルバゾールからＮ−エチルカルバゾールを調合するその他のプロセスには、例えば、エチルベンゼンスルホナート（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ａｂｓｔｒａｃｔｓ， Ｖｏｌｕｍｅ ８２， Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｎｏ．４５００３ １９７５参照）、ジエチルＮ−（ｏ−トリル）ホスホルアミダート（Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｈｅｔｅｒｏｃｙｃｌｉｃ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ， Ｖｏｌｕｍｅ １８， ｐａｇｅ ３１５ （１９８１）参照）、あるいは、１−ジエトキシエチリウムテトラフルオロホウ酸塩が使われている。しかし、これらのプロセスは、産業にとって重要なものではない。
【０００３】
既知なすべての産業調合プロセスには、労働およびエネルギー集約的方法でプロセス排水から除去し、埋め立て処分するか、浄化プラントを経由して、最終的に河川に流すべき大量な無機塩が生成されるという欠点がある。これらのプロセスは環境に対して非友好的で、大量な固体廃棄物および液体廃棄物を生成する。例えば、ＢＩＯＳ Ｆｉｎａｌ Ｒｅｐｏｒｔ ９８６の頁１９７に説明されている方法を使うと、取得される廃水中には、生産されたＮ−エチルカルバゾール１トンあたり、約２２０ｋｇの塩化カリウムが含まれる。ＤＥ−Ｂ−２１３２９６１の中に述べられているプロセスによって処理した場合、Ｎ−エチルカルバゾール１トンあたり、約４９０ｋｇの硫酸カリウムが廃水中に検出されている。エチレンハロゲン化物類がエチレン化剤として使用されるプロセスには、廃棄エアーの単純な燃焼にハロゲンが含まれているため可能でないので、有機ハロゲン化合物の放射を避けるため、廃棄エアーに非常に高価な浄化を実行しなければならないという更なる欠点が含まれている。反応混合物の水性発展が含まれるこれらのプロセスでは、有機ハロゲン化合物の含有を避けることができない。更に、エチルハロゲン化物を使用する場合およびジエチルサルフェートを使用する場合の両方で、これらの物質を取り扱う時、有毒な上、発ガン性があるので、特別な対策が要求される。エチルカルバゾールを調合するための改良されたプロセスがエコロジーと産業衛生の両方の理由から、極度に強く望まれている。幾つかのケースで、アルキルハロゲン化物もしくはジアルキルサルフェートの代わりに、ジアルキルカーボネートをアミン類のアルキル化の中で使うことができる；従って、例えば、イミダゾールをメチル化するため、ジメチルサルフェートの代わりにクラウン・エーテルのようなジメチルカーボネートを相転移触媒が存在している状態で使用することが、Ｌｉｅｂｉｇｓ Ａｎｎａｌｅｎ ｄｅｒ Ｃｈｅｍｉｅ １９８７， ｐａｇｅ ７７の中に述べられている。この出版物は、ジメチルカーボネートとジエチルカーボネートの間に見られる反応性の顕著な違いを引用すると供に、いかなる環境でも、ジエチルカーボネートを使っても規定された生成物が得られなかったと述べている。ジメチルカーボネートとジエチルカーボネートの間に見られる異なった挙動および後者を使って達成された貧弱な結果も例として、Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ １９８６， ｐａｇｅ ３８２の中で考察されている。アミドグループの窒素原子上のエチル化がジエチルカーボネートを使うと可能である。欧州出願特許ＥＰ−Ａ−４１０２１４は、少なくとも同等な量のアルカリ金属またはアルカリ土類金属カーボネートおよび追加の相転移触媒の面前で起こるウレタンのジエチルカーボネートとの反応について述べているが、アミド類のこれらの反応性は、アミド類の酸性度が高いので、アミド類のこれらと比較することはできない。
【０００４】
ジエチルカーボネートは一般にアミンと反応してカルバミック酸エステルを付与する（Ｈｏｕｂｅｎ−Ｗｅｙｌ，Ｍｅｔｈｏｄｓ ｏｆ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ， Ｖｏｌｕｍｅ Ｅ ４， ｐａｇｅ １５９； Ｕｌｌｍａｎｎ’ｓ Ｅｎｃｙｃｌｏｐａｅｄｉａ ｏｆ Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ， ４ｔｈ ｅｄｉｔｉｏｎ， Ｖｏｌｕｍｅ １４， ｐａｇｅ ５９１；ＤＥ−Ｂ−２１６０１１１参照）、更に、米国特許第４５５０１８８号はエチル化だけを副反応として開示している。
【０００５】
まれであるが、エチル化が芳香族アミンのジエチルカーボネートとの反応の中で、主反応として起こる。ＤＥ−Ａ−２６１８０３３は様々なアニリン誘導体のジエチルカーボネートとの反応に加え、ｐ−フェニレンヂアミンおよびｐ−トルイジンの反応についても述べている。窒素上でモノエチレン化およびビスエチレン化された生成物の混合物が生成されるジエチルカーボネートを有する、リング上の電子提供置換基によって活性化された２つのモノアリルアミン類が生成される。アニリンの比較的高揮発性の芳香族アミンであるアニリンのポリエチレングリコールおよび炭酸カリウムを含む触媒が存在している状態におけるジエチルカーボネートとのガス相反応は、Ｎ−エチルアニリンの５６．５％混合物、Ｎ−エトキシカーボニル−Ｎ−エチルアニリンの１９．７％混合物およびアニリンの２４．４％混合物を付与する。（Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ， Ｖｏｌｕｍｅ ５２， ｐａｇｅ １３００， １９８７）高い割合の開始材料が未反応のままになっていることが明らかに観察された。従ってこの方法は、揮発性の低いアミン類に適用することはできない。ドイツ特許仕様書ＤＥ−Ｃ−３００７１９６は、芳香族アミンの、触媒としての有機性ヨウ化物の面前におけるジアルキルカーボネートによるアルキル化について述べている。しかし、有機ヨウ化物が追加されるので、この産業規模の実現には、廃棄エアーの高価な浄化が再び必要となる。更に、水性ワークアップによって、有機ハロゲン化合物の廃水への混入が導かれる。以上に加え、Ｎ−メチル−とＮ，Ｎ−ジメチル−アニリンの混合物が得られるジメチルカーボネートとの反応だけが開示される。ジエチルカーボネートを含むこれらと同等な結果を付与し、本質的により優れたアルキル化アクションを持つ表示はない。カルボン酸エステル中のメチルおよびエチルグループの顕著に異なったアルキル化キャパシティーも、ジメチルカーボネートの使用に加え、例えば、カルボン酸エステルのメチルグループおよび、より高いアルキルグループとの混合物並びに、なるべく、所望のＮ，Ｎ−ビス（２，４，６−トリブロモフェニル）メチルアミンを付与するビス（２，４，６−トリブロモフェニル）アミンのＮ−メチル化のためのエチルグループの使用も開示しているＥＰ−Ｂ−１０４６０１から見ることができる。ジアリルアミンのＮ−アルキル化反応のこのタイプの中のメチルおよびエチルグループの匹敵する反応性能を示す、特定エチル化中のメチル化に沿ったアルキル化の進行状態は参照されない。しかしながら、ジメチル炭酸塩の場合でも、反応も完全ではないので、反応物と生成物の分離が必要となる。
【０００６】
Ｎ−エチルカルバゾールは、有用な染料や顔料の合成に使用されている。それは、Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｖｉｏｌｅｔ−２３（ＰＶ−２３）の合成の主要な成分の１つとして使用され、プリント用インク、プラスチックおよびペイント産業中におけるそれに対する需要が急速に増加している。カルバゾールの価格上昇と市場における激烈な競争に伴い、成長している顔料市場の中で競争に勝つため、ＰＶ−２３の製造コストの大幅な削減が必須であることは明らかである。これは、我々の製品により高い競争力を持たせるよう、我々を、カルバゾール誘導体の調合のためのＢｉｓｃｈｌｅｒ合成の適用に含まれる様々なステップの研究に導く。：
Ｂｉｓｃｈｌｅｒ反応によるカルバゾールとテトラヒドロカルバゾールの合成は、従来技術の分野で良く知られている。テロラヒドロカルバゾールの調合のためのＢｉｓｃｈｌｅｒ合成の適用はＤＥ３７４０９８（１９２３）の中に初めて記載されている。ドイツ特許は、第１芳香族アミンあるいは第２芳香族アミンを含む１，２−ハロシクロヘキサノンの合成方法を開示している。ＤＥ９４７０６８は更に、少なくとも１つの置換されていないｏ−ポジションを持つ第１あるいは第２芳香族アミンを使い、分子状の酸素から不活性ガスのない雰囲気の中に行う、２−ハロゲンシクロヘキサノンの反応によるテトラヒドロカルバゾールの合成を開示している。
【０００７】
芳香族アミンが持つ広範囲な有用性と２−クロロシクロヘキサノンとそれが容易に反応する性質は、Ｂｉｓｃｈｌｅｒ合成を、テトラヒドロカルバゾールの調合に対する非常に魅力的な方法にする。
【０００８】
論文、Ｒｏｇｅｒｓ ａｎｄ Ｃｏｒｓｏｎ， Ｊ．Ａｍ．Ｓｏｃ， ６９， ２９１０， １９４７の中には、シクロヘキサノンとフェニールヒドラジンから、１ステップの操作でテトラヒドロカルバゾールを合成する方法が述べられている。これは、キシレン中で、クロラニルで加熱することによって芳香族化される。（Ｂａｒｃｌａｙ ａｎｄ Ｃａｍｐｂｅｌｌ， Ｊ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．５３０，１９４５参照）
論文、Ｋ．Ｄａｒｒｅｌｌ Ｂｅｒｌｉｎ， Ｐｅｔｅｒ Ｅ．Ｃｌａｒｋ， Ｊａｃｋ Ｓｃｈｒｏｅｄｅｒ ａｎｄ Ｄａｒｒｅｌｌ Ｈｏｐｐｅｒ， Ｐｒｏｃ．ｏｆ ｔｈｅ Ｏｋａｌａ．Ａｃａｄ， ｏｆｓｃｉ．ｆｏｒ １９６６， ｐｇ２１５−２２０には、２．５時間の還流後、酢酸中に８１％の収率が得られる３−ｔｅｒｔ−ブチル−１，２，３，４−テトラヒドロカルバゾールの合成方法が報告されている。反応が５時間行なわれると、収率が７８．８に下落した。
【０００９】
論文、Ｅ．Ｃａｍｐａｉｇｎｅ ａｎｄ Ｒ．Ｄ．Ｌａｋｅ， Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ （１９５９）， ２４， ４７８−８７には、Ｎ−エチルアニリン（０．２０Ｍ）の、２−クロロシクロヘキサノン（０．２０Ｍ）、キノリン（０．０２Ｍ）、炭酸ナトリウム（０．３０Ｍ）および１５０ｍｌのメチルセルソルブ（溶剤）との反応から、２−Ｎ−エチルアニリノシクロヘキサノンを合成する方法が述べられている。この方法を使用すると、４５分の還流後、４２％の収率が得られる。生のテトラヒドロカルバゾールは、それをピクリン酸塩に変換するか、アルミナのコラムを貫通させることによって浄化される。その後、浄化された当該テトラヒドロカルバゾールから、３０％ Ｐｄ−カーボン触媒（１２時間還流した後、１０ｍｌ／ｇのキシレンを含むＮ−エチルテトラヒドロカルバゾール１ｇあたり０．２５−０．４ｇの３０％ Ｐｄ−Ｃ触媒）を使って、水素が除去される。
【００１０】
従来技術の分野に開示されているＮ−エチルテトラヒドロカルバゾールを合成するためのプロセスには、溶剤あるいは水素除去剤が必要である。更に、従来技術の分野に開示されているプロセスによって、テトラヒドロカルバゾールから合成されるアルキルカルバゾールの収量と純度は非常に低い。従って、溶剤あるいは脱水素剤を含まない２−クロロシクロヘキサノンおよびＮ−エチルアニリンからＮ−エチルテトラヒドロカルバゾールを高収率および高純度で調整するプロセスを開発することが望まれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】独国特許第ＤＥ−Ｂ２１３２９６１号
【特許文献２】米国特許第４５５０１８８号
【特許文献３】独国特許仕様書第ＤＥ−Ｃ−３００７１９６号
【特許文献４】独国特許第ＤＥ３７４０９８号
【特許文献５】独国特許第ＤＥ９４７０６８号
【特許文献６】独国特許第ＤＥ−Ｂ−２１６０１１１号
【特許文献７】欧州出願特許ＥＰ−Ａ−４１０２１４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明の持つ目的の幾つかは以下の通りである：
本発明の目的は、Ｎ−アルキルテトラヒドロカルバゾールを調合することである。
【００１３】
本発明のもう１つの目的は、Ｎ−アルキルカルバゾールを調合するプロセスを提供することである。
【００１４】
本発明の更なるもう１つの目的は、多くの量の純度の高い生成物を提供するプロセスを用意することである。
【００１５】
本発明の更なる目的は、単純、安全、便利、容易な商業レベルの操業が可能で、且つコスト効化の高いプロセスを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明に基づき、以下のステップを含む、Ｎ−アルキルカルバゾールを調合するプロセスが提供される：
ａ．シクロヘキサノンを塩素処理して、２−クロロシクロヘキサノンを形成するステップ；
ｂ．２−クロロシクロヘキサノンをＮ−エチルアニリンと反応させて、２−（Ｎ−エチルアニリノ）シクロヘキサノンを形成するステップ；
ｃ．同時水分除去を使った還流によって、２−（Ｎ−エチルアニリノ）シクロヘキサノンを環化して、９−エチルテトラヒドロカルバゾールを取得するステップ；
ｄ．濃縮塩化水素酸で９−エチルテトラヒドロカルバゾールを処理した後、Ｎ−エチルアニリンを除去するため水洗するステップ；
ｅ．触媒が存在する溶剤の中で９−エチルテトラヒドロカルバゾールを加熱することによって、９−エチルテトラヒドロカルバゾールを脱水素して、Ｎ−アルキルカルバゾールを取得するステップ。
【００１７】
本発明のもう１つの具体化の要件に従って、Ｎ−アルキルカルバゾールを洗浄した後、触媒を除去するため濾過する方法ステップを更に含むプロセス。
【００１８】
大抵、触媒は再利用が可能である。
【００１９】
触媒は大抵、炭素上のパラジウム、ラネーニッケルおよびプラチナからなるグループの中から選ばれる。
【００２０】
触媒をなるべく炭素上のパラジウムとする。
【００２１】
使用する触媒の濃度は大抵、約５％から３０％までの範囲におさまる。
【００２２】
使用した触媒の割合は大抵、９−エチル−テトラヒドロカルバゾールの質量の約１％から１０％までの範囲に収まる。
【００２３】
使用する触媒の割合はなるべく、９−エチル−テトラヒドロカルバゾールの質量の約５％にする。
【００２４】
脱水素化は大抵、約１６０℃から約２５０℃までの範囲に収まる温度で実行される。
【００２５】
脱水素化はなるべく、約２００℃の温度で実施する。
【００２６】
溶剤は大抵、ｏ−キシレン、ジフェニルエーテル、１，２，４−トリメチルベンゼン、イソプロピルベンゼン、シクロヘキシルプロピオナートおよび１，２，４，５ テトラメチルベンゼンからなるグループの中から選んだ少なくとも１つである。
【００２７】
反応は大抵、約８時間から２２時間までの範囲に収まる期間実行される。
【００２８】
テトラヒドロカルバゾールのＮ−アルキルカルバゾールへの変換の効率は大抵、９８％より高い。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
本発明に基づき、Ｎ−アルキルカルバゾールを調製するプロセスが提供される。
【００３０】
本発明の発明者は、カルバゾールとその誘導体を調製するためのＢｉｓｃｈｌｅｒ合成の適用に含まれる様々なステップについて注意深く検討した。アリールアミノシクロヘキサノンをまず調製し、管理された状態で、これらを所望のテトラヒドロカルバゾールにシクロ化してから、適当な脱水素触媒を使って生成物から水素を除去して、所望のカルバゾール誘導体を高い収量と純度で取得することが最善であることが判明している。
【００３１】
本発明に基づきＮ−アルキルカルバゾールを調製するプロセスには以下のステップが含まれる：
最初のステップは、シクロヘキサノンを塩素処理して２−クロロシクロヘキサノンを形成するステップである；取得した２−クロロシクロヘキサノンをその後Ｎ−エチルアニリンと反応させて、２−（Ｎ−エチルアニリノ）シクロヘキサノン形成した上、更に加熱して、同時水分除去と供に還流させて、９−エチル−テトラヒドロカルバゾールの形成をもたらすシクロ化を完了させる。過剰なＮ−エチルアニリンをセメント、塩化水素および水洗を使った処理によって除去する。取得した有機層をその後、酸を含まない状態にするため洗浄した後、濃縮して、９−エチルテトラヒドロカルバゾールを粘性の高い液体として取得する。生の生成物が更なる処理を施すことなく、次のステップのために取られる。
【００３２】
Ｎ−エチルアニリンが塩基性化によって塩化水素酸塩水溶液から再生成される。
【００３３】
次のステップは、金属触媒の面前で、溶剤中の９−エチルテトラヒドロカルバゾールから水素を除去するステップである。
【００３４】
脱水素用に使われる金属触媒は、炭素上のパラジウム、ラネーニッケルおよびプラチナからなるグループの中から選ばれる。
【００３５】
最も好ましい具体化の条件に従って、Ｎ−エチルカルバゾールが、窒素の雰囲気の中で９−テトラヒドロカルバゾールの脱水素によって、ｏ−キシレン、ジフェニルエーテル、１，２，４−トリメチルベンゼン、イソプロピルベンゼン、シクロヘキシルプロピオナートおよび１，２，４，５トリメチルベンゼンからなるグループの中から選んだ溶剤中のＰｄ−Ｃａｒｂｏｎ触媒と供に９−テトラヒドロカルバゾールを加熱することによって合成される。
【００３６】
脱水素のために使われる触媒の濃度は、約５％から３０％までの範囲に収まり、使用する触媒の割合は、９−エチルテトラヒドロカルバゾールの質量の約１％から１０％までの範囲に収まる。使用する触媒の割合はなるべく、９−エチルテトラヒドロカルバゾールの質量の約５％にする。
【００３７】
脱水素のステップは、約１６０℃から２５０℃までの範囲に収まる温度で、約８時間から２２時間までの範囲に収まる期間実施する。脱水素化のステップはなるべく、約２００℃の温度で実施する。
【００３８】
本発明のプロセスによって取得されたテトラヒドロカルバゾールの変換は＞９８％である。変換された材料上のＮ−エチルカルバゾールの収量は定量に近い。脱水素化を完全に実施する必要はない。未反応のテトラヒドロカルバソールは、適切な溶剤の中で生のＮ−エチルカルバゾールを結晶化することによって除去することができる。Ｎ−エチルテトラヒドロカルバゾールを含む濾過液は、脱水素化の次のバッチ用にリサイクルすることができる。次の脱水素化バッチの中で、触媒を（少なくとも３回）繰り返して容易にリサイクルできることは、生のＮ−エチルテトラヒドロカルバゾールを使用したにも係わらず、触媒は脱水素化の間に毒されないことを示す。
【００３９】
本発明の具体化の１つの要件に基づき、約１％ｗ／ｗの量のラネーニッケルが、９−エチルテトラヒドロカルバゾールの脱水素化用の触媒として使われる。テトラヒドロカルバゾールを２５０℃の温度で約１５時間を越える期間変換した時得られる効率は、わずか１６％であることが判明した。
【００４０】
本発明のもう１つの具体化の要件に従って、９−エチルテトラヒドロカルバゾールの脱水素化は、ｏ−キシレンの代わりに、ジフェニルエーテルの中で、２００℃の温度で実施される。９８％の変換を条件とする反応は８時間で完了する。
【００４１】
本発明を全く制限しないで、本発明を実証する以下の例を引用して、本発明を説明する。
【実施例１】
【００４２】
２−クロロシクロヘキサノンの調合
混合物を得るため、４９０ｇのシクロヘキサノンを水（１２５０ｍｌ）に添加した。混合物を４リッターの容量を持ち、メカニカル撹拌装置、塩素導入用デップチューブインレット、サーモウェルおよび還流コンデンサーを装備してなる総合リアクターに入れて、２００℃の温度で強く攪拌した。その後、強く攪拌しながら、塩素を７１ｇ／時間のレートで４時間導入した。反応混合物を沈殿させた。底部の有機層を帯水層から分離させた上、Ｎａ２ＣＯ３溶液で中和したし後、沈殿させて、油性層を得た。組み合わされた油性層は、４３６ｇの２−クロロシクロヘキサノン、１０２ｇのシクロヘキサノンおよび５４ｇのジククロを付与した。２−クロロシクロヘキサノンの収量：ＧＣ純度が９８％を越えることを条件として、８２％。
【実施例２】
【００４３】
９−エチル−１，２，３，４−テトラヒドロカルバゾールの調合
２６６．２ｇのＮ−エチルアニリンをメカニカル攪拌装置、サーモウェルおよびディーン・スターク装置の上に氷水循環装置を付けたダブルコイル式コンデンサーを搭載したリアクターの中に取り込んだ。これに、１３２．５ｇの２−クロロシクロヘキサノンを、１時間を超える期間添加して、１００℃に加熱され、２時間攪拌した反応質量を取得した。発熱が見られ、２時間攪拌した後、反応質量を１５０から１６０℃までの範囲に収まる温度に更に加熱した。反応で発生した水を、（氷水循環装置を搭載した）コンデンサーの頂部から真空装置を適用することによって除去し、理論的水量がディーン・スターク装置のサイドアームの中に収集されるまで維持した。セメントを加えることによって、過剰なＮ−エチルアニリンを析出させた。ＨＣｌと水による洗浄。取得された有機層を、酸を含まなくなるまで洗浄し、減圧した状態で濃縮して、１７８．２ｇのＧＣ純度９８．４％の粘性液体（収量８９％）を得た。質量分光スペクトルが分子イオンピーク（１９９）とマッチする。
【００４４】
Ｎ−エチルアニリンが塩基性化、抽出および蒸留によって塩化水素酸塩水溶液から再生成される。受け取ったＮ−エチルアニリンの量は１１３．２ｇｍであった。
【００４５】
比較例：
１３２．５ｇの２−クロロ−シクロヘキサノンを、１２３．４２ｇのＮ−エチルアニリン、５００ｍｌのメチルセロソルブ、１２７ｇのドライ炭酸ナトリウムおよび７．９ｇのピリジンに、３０℃から４００℃までの範囲に収まる温度で、１時間を超える時間をかけて添加した。反応質量を１００℃に加熱し、２時間攪拌した。反応温度を更に１３０℃まで上げて、この温度に、水がもはや蒸発しなくなるまで保った。反応質量をワークアップさせて、９６．３％のＧＣ純度を持つ粗９−エチル−テトラヒドロカルバゾールを４８．２ｇ取得した。
【実施例３】
【００４６】
２６６．２ｇのＮ−エチルアニリンを、２００ｍｌのｏ−キシレンと供にリアクターに装填した。これに、１３２．５ｇの２−クロロ−シクロヘキサノンを、２時間を超える期間に添加して、透明な溶液を取得し、その後、これを１００℃に加熱して、水分を除去しながら２時間攪拌した。中身をマイルドな真空を適用することによって、水分を同時に除去しながら、１５０℃から１６０℃までの範囲に収まる温度に更に加熱した。反応質量を上記のようにウォークアップさせて、９６．８％のＧＣ純度を持つ粗９−エチル−テトラヒドロカルバゾールを１３６ｇ取得した。
【実施例４】
【００４７】
テトラヒドロカロバゾールの脱水素化［Ｎ−エチルカルバゾールの調合］
７０ｇの９−エチル−１，２，３，４−テトラヒドロカルバゾール（９８．６％）を３５ｍｌのｏ−キシレンと一緒にリアクターの中に装填した。１．４ｇの５％ Ｐｄ−Ｃａｒｂｏｎ触媒を上記の質量に添加し、溶剤を一部蒸留し、１０時間維持した後、中味を、窒素をゆっくり流しながら２００℃に加熱した。反応の進捗を、様々な時間間隔でサンプルを除去することによって、ガス層クロマトグラフィーでチェックした。２００℃に１０時間保った後、テトラヒドロカルバゾールの９９％変換が達成された。キシレンをもっと添加することによって、反応混合物を室温になるまで冷却した。反応質量を濾過して触媒を除去し、少量のｏ−キシレンで洗浄した。減圧状態の濃度上のキシレン層は６７．８ｇの固体と９８．６％のＧＣ純度を付与した。濾過した触媒は、脱水素化の次のバッチに再利用される。
【００４８】
Ｎ−エチルカルバゾールは、活性化された炭素を使って処理して、９９．９％の収率を得た後、トルエンとヘキサンの混合物から結晶化された。元素分析とＮＭＲスペクトルは、Ｎ−エチルカルバゾールの構造をサポートする。
【００４９】
元素分析は以下の通りである：
Ｃ＝８６．２１５％；Ｈ＝６．４０％；Ｎ−７．０６７％（理論的Ｃ−８６．２２％；Ｈ＝６．７３％；Ｎ＝７．１８％）。
【実施例５】
【００５０】
テトラヒドロカルバゾールの脱水素化中に行う触媒のリサイクル
７０ｇの９−エチル−ｌ，２，３，４−テトラヒドロカルバゾールを３．５ｇの上記バッチ（無水ベースで２ｗｔ％）および３５ｍｌのｏ−キシレンから取得した濾過済み湿触媒３．５ｇと一緒に装填した。中味を窒素をゆっくり流しながら加熱して、２００℃の液温を達成し、この状態を１５時間保持して、８２％の９−エチルカルバゾールと１７％のエチルテラヒドロカルバゾールのＧＣ変換を取得した。更に、０．３ｇのフレッシュな５％−Ｐｄ−ｃａｒｂｏｎ（湿度５０％）をこのステージで添加し、反応を２００℃に６時間に維持して、９９％の変換を得た。反応質量をその後濾過して触媒を除去し、濾過物を減圧状態で濃縮して、６７．９ｇの９８．４％ＧＣ純度の原生成物を得た。濾過した触媒を、新鮮な５％ Ｐｄ−ｃ触媒を加え、１０％の初期触媒をロードすることによって、更に３回リサイクルして、より高い変換を達成した。
【００５１】
技術の進歩
●本発明に基づき、金属触媒の面前で、Ｎ−エチルテトラヒドロカルバゾールを脱水素化することによって、Ｎ−エチルカルバゾールを調合するプロセスが提供される。使用した触媒は、更なる脱水素化ステップのため、分離して再利用することができる。
【００５２】
●更に、本発明は、溶剤あるいは脱水素化剤を含まない２−クロロシクロヘキサノンおよびＮ−エチルアニリンから、高い収量と純度のＮ−エチルテトラヒドロカルバゾールを調合することに関する。
【００５３】
●現プロセスには更に、高い収量のＮ−エチルカルバゾールを、急速に浄化されるか、次のステップのため使用することができるフォームで得るために行う、浄化することなく脱水素化するための粗Ｎ−テトラヒドロカルバゾールの使用が含まれる。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｎ−アルキルカルバゾールとその誘導体を合成する新規の方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
カルバゾールとその誘導体、即ち、Ｎ−エチルカルバゾールは、染料、顔料および殺虫剤の合成に対して幅広く応用されている。カルバゾール誘導体は、電機産業、高耐熱性重合体、コンクリート可塑剤、およびこれらと同等な分野にも広く使われている。カルバゾールは、コールタールの重要な成分の１つでもある。高温なコールタールには平均１．５％のカルバゾールが含まれている。カルバゾールは、物理的分離（ピリジン、ケトン、Ｎ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）、ジメチルアセトアミド、ジアルキルスルホキシド、ジアルキルホルムアミドを使った抽出）や（ＫＯＨ、あるいは濃縮Ｈ２ＳＯ４融合を使った）化学的分離の両方によりアントラセンの生産中に得られる副産物としても取得される。
シクロヘキサノンからクロロシクロヘキサノンを合成する方法を述べた多くの文献が出版されているので利用できる。芳香性第１アミンおよび第２アミンも利用可能で、当該アミンは、対応するニトロの還元によって作ることができる。
Ｎ−エチルカバゾールは高価な染料を調合するための重要な中間産物である。産業界でそれは、カルバゾールの水酸化カリウムあるいは炭酸カリウムとの反応によって調合された後、エチレンハロゲン化物あるいはジエチルサルフェートでエチル化される。（ＤＥ−Ｂ２１３２９６１参照）カルバゾールからＮ−エチルカルバゾールを調合するその他のプロセスには、例えば、エチルベンゼンスルホナート（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ａｂｓｔｒａｃｔｓ， Ｖｏｌｕｍｅ ８２， Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｎｏ．４５００３ １９７５参照）、ジエチルＮ−（ｏ−トリル）ホスホルアミダート（Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｈｅｔｅｒｏｃｙｃｌｉｃ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ， Ｖｏｌｕｍｅ １８， ｐａｇｅ ３１５ （１９８１）参照）、あるいは、１−ジエトキシエチリウムテトラフルオロホウ酸塩が使われている。しかし、これらのプロセスは、産業にとって重要なものではない。
【０００３】
既知なすべての産業調合プロセスには、労働およびエネルギー集約的方法でプロセス排水から除去し、埋め立て処分するか、浄化プラントを経由して、最終的に河川に流すべき大量な無機塩が生成されるという欠点がある。これらのプロセスは環境に対して非友好的で、大量な固体廃棄物および液体廃棄物を生成する。例えば、ＢＩＯＳ Ｆｉｎａｌ Ｒｅｐｏｒｔ ９８６の頁１９７に説明されている方法を使うと、取得される廃水中には、生産されたＮ−エチルカルバゾール１トンあたり、約２２０ｋｇの塩化カリウムが含まれる。ＤＥ−Ｂ−２１３２９６１の中に述べられているプロセスによって処理した場合、Ｎ−エチルカルバゾール１トンあたり、約４９０ｋｇの硫酸カリウムが廃水中に検出されている。エチレンハロゲン化物類がエチレン化剤として使用されるプロセスには、廃棄エアーの単純な燃焼にハロゲンが含まれているため可能でないので、有機ハロゲン化合物の放射を避けるため、廃棄エアーに非常に高価な浄化を実行しなければならないという更なる欠点が含まれている。反応混合物の水性発展が含まれるこれらのプロセスでは、有機ハロゲン化合物の含有を避けることができない。更に、エチルハロゲン化物を使用する場合およびジエチルサルフェートを使用する場合の両方で、これらの物質を取り扱う時、有毒な上、発ガン性があるので、特別な対策が要求される。エチルカルバゾールを調合するための改良されたプロセスがエコロジーと産業衛生の両方の理由から、極度に強く望まれている。幾つかのケースで、アルキルハロゲン化物もしくはジアルキルサルフェートの代わりに、ジアルキルカーボネートをアミン類のアルキル化の中で使うことができる；従って、例えば、イミダゾールをメチル化するため、ジメチルサルフェートの代わりにクラウン・エーテルのようなジメチルカーボネートを相転移触媒が存在している状態で使用することが、Ｌｉｅｂｉｇｓ Ａｎｎａｌｅｎ ｄｅｒ Ｃｈｅｍｉｅ １９８７， ｐａｇｅ ７７の中に述べられている。この出版物は、ジメチルカーボネートとジエチルカーボネートの間に見られる反応性の顕著な違いを引用すると供に、いかなる環境でも、ジエチルカーボネートを使っても規定された生成物が得られなかったと述べている。ジメチルカーボネートとジエチルカーボネートの間に見られる異なった挙動および後者を使って達成された貧弱な結果も例として、Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ １９８６， ｐａｇｅ ３８２の中で考察されている。アミドグループの窒素原子上のエチル化がジエチルカーボネートを使うと可能である。欧州出願特許ＥＰ−Ａ−４１０２１４は、少なくとも同等な量のアルカリ金属またはアルカリ土類金属カーボネートおよび追加の相転移触媒の面前で起こるウレタンのジエチルカーボネートとの反応について述べているが、アミド類のこれらの反応性は、アミド類の酸性度が高いので、アミド類のこれらと比較することはできない。
【０００４】
ジエチルカーボネートは一般にアミンと反応してカルバミック酸エステルを付与する（Ｈｏｕｂｅｎ−Ｗｅｙｌ，Ｍｅｔｈｏｄｓ ｏｆ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ， Ｖｏｌｕｍｅ Ｅ ４， ｐａｇｅ １５９； Ｕｌｌｍａｎｎ’ｓ Ｅｎｃｙｃｌｏｐａｅｄｉａ ｏｆ Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ， ４ｔｈ ｅｄｉｔｉｏｎ， Ｖｏｌｕｍｅ １４， ｐａｇｅ ５９１；ＤＥ−Ｂ−２１６０１１１参照）、更に、米国特許第４５５０１８８号はエチル化だけを副反応として開示している。
【０００５】
まれであるが、エチル化が芳香族アミンのジエチルカーボネートとの反応の中で、主反応として起こる。ＤＥ−Ａ−２６１８０３３は様々なアニリン誘導体のジエチルカーボネートとの反応に加え、ｐ−フェニレンヂアミンおよびｐ−トルイジンの反応についても述べている。窒素上でモノエチレン化およびビスエチレン化された生成物の混合物が生成されるジエチルカーボネートを有する、リング上の電子提供置換基によって活性化された２つのモノアリルアミン類が生成される。アニリンの比較的高揮発性の芳香族アミンであるアニリンのポリエチレングリコールおよび炭酸カリウムを含む触媒が存在している状態におけるジエチルカーボネートとのガス相反応は、Ｎ−エチルアニリンの５６．５％混合物、Ｎ−エトキシカーボニル−Ｎ−エチルアニリンの１９．７％混合物およびアニリンの２４．４％混合物を付与する。（Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ， Ｖｏｌｕｍｅ ５２， ｐａｇｅ １３００， １９８７）高い割合の開始材料が未反応のままになっていることが明らかに観察された。従ってこの方法は、揮発性の低いアミン類に適用することはできない。ドイツ特許仕様書ＤＥ−Ｃ−３００７１９６は、芳香族アミンの、触媒としての有機性ヨウ化物の面前におけるジアルキルカーボネートによるアルキル化について述べている。しかし、有機ヨウ化物が追加されるので、この産業規模の実現には、廃棄エアーの高価な浄化が再び必要となる。更に、水性ワークアップによって、有機ハロゲン化合物の廃水への混入が導かれる。以上に加え、Ｎ−メチル−とＮ，Ｎ−ジメチル−アニリンの混合物が得られるジメチルカーボネートとの反応だけが開示される。ジエチルカーボネートを含むこれらと同等な結果を付与し、本質的により優れたアルキル化アクションを持つ表示はない。カルボン酸エステル中のメチルおよびエチルグループの顕著に異なったアルキル化キャパシティーも、ジメチルカーボネートの使用に加え、例えば、カルボン酸エステルのメチルグループおよび、より高いアルキルグループとの混合物並びに、なるべく、所望のＮ，Ｎ−ビス（２，４，６−トリブロモフェニル）メチルアミンを付与するビス（２，４，６−トリブロモフェニル）アミンのＮ−メチル化のためのエチルグループの使用も開示しているＥＰ−Ｂ−１０４６０１から見ることができる。ジアリルアミンのＮ−アルキル化反応のこのタイプの中のメチルおよびエチルグループの匹敵する反応性能を示す、特定エチル化中のメチル化に沿ったアルキル化の進行状態は参照されない。しかしながら、ジメチル炭酸塩の場合でも、反応も完全ではないので、反応物と生成物の分離が必要となる。
【０００６】
Ｎ−エチルカルバゾールは、有用な染料や顔料の合成に使用されている。それは、Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｖｉｏｌｅｔ−２３（ＰＶ−２３）の合成の主要な成分の１つとして使用され、プリント用インク、プラスチックおよびペイント産業中におけるそれに対する需要が急速に増加している。カルバゾールの価格上昇と市場における激烈な競争に伴い、成長している顔料市場の中で競争に勝つため、ＰＶ−２３の製造コストの大幅な削減が必須であることは明らかである。これは、我々の製品により高い競争力を持たせるよう、我々を、カルバゾール誘導体の調合のためのＢｉｓｃｈｌｅｒ合成の適用に含まれる様々なステップの研究に導く。：
Ｂｉｓｃｈｌｅｒ反応によるカルバゾールとテトラヒドロカルバゾールの合成は、従来技術の分野で良く知られている。テロラヒドロカルバゾールの調合のためのＢｉｓｃｈｌｅｒ合成の適用はＤＥ３７４０９８（１９２３）の中に初めて記載されている。ドイツ特許は、第１芳香族アミンあるいは第２芳香族アミンを含む１，２−ハロシクロヘキサノンの合成方法を開示している。ＤＥ９４７０６８は更に、少なくとも１つの置換されていないｏ−ポジションを持つ第１あるいは第２芳香族アミンを使い、分子状の酸素から不活性ガスのない雰囲気の中に行う、２−ハロゲンシクロヘキサノンの反応によるテトラヒドロカルバゾールの合成を開示している。
【０００７】
芳香族アミンが持つ広範囲な有用性と２−クロロシクロヘキサノンとそれが容易に反応する性質は、Ｂｉｓｃｈｌｅｒ合成を、テトラヒドロカルバゾールの調合に対する非常に魅力的な方法にする。
【０００８】
論文、Ｒｏｇｅｒｓ ａｎｄ Ｃｏｒｓｏｎ， Ｊ．Ａｍ．Ｓｏｃ， ６９， ２９１０， １９４７の中には、シクロヘキサノンとフェニールヒドラジンから、１ステップの操作でテトラヒドロカルバゾールを合成する方法が述べられている。これは、キシレン中で、クロラニルで加熱することによって芳香族化される。（Ｂａｒｃｌａｙ ａｎｄ Ｃａｍｐｂｅｌｌ， Ｊ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．５３０，１９４５参照）
論文、Ｋ．Ｄａｒｒｅｌｌ Ｂｅｒｌｉｎ， Ｐｅｔｅｒ Ｅ．Ｃｌａｒｋ， Ｊａｃｋ Ｓｃｈｒｏｅｄｅｒ ａｎｄ Ｄａｒｒｅｌｌ Ｈｏｐｐｅｒ， Ｐｒｏｃ．ｏｆ ｔｈｅ Ｏｋａｌａ．Ａｃａｄ， ｏｆｓｃｉ．ｆｏｒ １９６６， ｐｇ２１５−２２０には、２．５時間の還流後、酢酸中に８１％の収率が得られる３−ｔｅｒｔ−ブチル−１，２，３，４−テトラヒドロカルバゾールの合成方法が報告されている。反応が５時間行なわれると、収率が７８．８に下落した。
【０００９】
論文、Ｅ．Ｃａｍｐａｉｇｎｅ ａｎｄ Ｒ．Ｄ．Ｌａｋｅ， Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ （１９５９）， ２４， ４７８−８７には、Ｎ−エチルアニリン（０．２０Ｍ）の、２−クロロシクロヘキサノン（０．２０Ｍ）、キノリン（０．０２Ｍ）、炭酸ナトリウム（０．３０Ｍ）および１５０ｍｌのメチルセルソルブ（溶剤）との反応から、２−Ｎ−エチルアニリノシクロヘキサノンを合成する方法が述べられている。この方法を使用すると、４５分の還流後、４２％の収率が得られる。生のテトラヒドロカルバゾールは、それをピクリン酸塩に変換するか、アルミナのコラムを貫通させることによって浄化される。その後、浄化された当該テトラヒドロカルバゾールから、３０％ Ｐｄ−カーボン触媒（１２時間還流した後、１０ｍｌ／ｇのキシレンを含むＮ−エチルテトラヒドロカルバゾール１ｇあたり０．２５−０．４ｇの３０％ Ｐｄ−Ｃ触媒）を使って、水素が除去される。
【００１０】
従来技術の分野に開示されているＮ−エチルテトラヒドロカルバゾールを合成するためのプロセスには、溶剤あるいは水素除去剤が必要である。更に、従来技術の分野に開示されているプロセスによって、テトラヒドロカルバゾールから合成されるアルキルカルバゾールの収量と純度は非常に低い。従って、溶剤あるいは脱水素剤を含まない２−クロロシクロヘキサノンおよびＮ−エチルアニリンからＮ−エチルテトラヒドロカルバゾールを高収率および高純度で調整するプロセスを開発することが望まれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】独国特許第ＤＥ−Ｂ２１３２９６１号
【特許文献２】米国特許第４５５０１８８号
【特許文献３】独国特許仕様書第ＤＥ−Ｃ−３００７１９６号
【特許文献４】独国特許第ＤＥ３７４０９８号
【特許文献５】独国特許第ＤＥ９４７０６８号
【特許文献６】独国特許第ＤＥ−Ｂ−２１６０１１１号
【特許文献７】欧州出願特許ＥＰ−Ａ−４１０２１４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明の持つ目的の幾つかは以下の通りである：
本発明の目的は、Ｎ−アルキルテトラヒドロカルバゾールを調合することである。
【００１３】
本発明のもう１つの目的は、Ｎ−アルキルカルバゾールを調合するプロセスを提供することである。
【００１４】
本発明の更なるもう１つの目的は、多くの量の純度の高い生成物を提供するプロセスを用意することである。
【００１５】
本発明の更なる目的は、単純、安全、便利、容易な商業レベルの操業が可能で、且つコスト効化の高いプロセスを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明に基づき、以下のステップを含む、Ｎ−アルキルカルバゾールを調合するプロセスが提供される：
ａ．シクロヘキサノンを塩素処理して、２−クロロシクロヘキサノンを形成するステップ；
ｂ．２−クロロシクロヘキサノンをＮ−エチルアニリンと反応させて、２−（Ｎ−エチルアニリノ）シクロヘキサノンを形成するステップ；
ｃ．同時水分除去を使った還流によって、２−（Ｎ−エチルアニリノ）シクロヘキサノンを環化して、９−エチルテトラヒドロカルバゾールを取得するステップ；
ｄ．濃縮塩化水素酸で９−エチルテトラヒドロカルバゾールを処理した後、Ｎ−エチルアニリンを除去するため水洗するステップ；
ｅ．触媒が存在する溶剤の中で９−エチルテトラヒドロカルバゾールを加熱することによって、９−エチルテトラヒドロカルバゾールを脱水素して、Ｎ−アルキルカルバゾールを取得するステップ。
【００１７】
本発明のもう１つの具体化の要件に従って、Ｎ−アルキルカルバゾールを洗浄した後、触媒を除去するため濾過する方法ステップを更に含むプロセス。
【００１８】
大抵、触媒は再利用が可能である。
【００１９】
触媒は大抵、炭素上のパラジウム、ラネーニッケルおよびプラチナからなるグループの中から選ばれる。
【００２０】
触媒をなるべく炭素上のパラジウムとする。
【００２１】
使用する触媒の濃度は大抵、約５％から３０％までの範囲におさまる。
【００２２】
使用した触媒の割合は大抵、９−エチル−テトラヒドロカルバゾールの質量の約１％から１０％までの範囲に収まる。
【００２３】
使用する触媒の割合はなるべく、９−エチル−テトラヒドロカルバゾールの質量の約５％にする。
【００２４】
脱水素化は大抵、約１６０℃から約２５０℃までの範囲に収まる温度で実行される。
【００２５】
脱水素化はなるべく、約２００℃の温度で実施する。
【００２６】
溶剤は大抵、ｏ−キシレン、ジフェニルエーテル、１，２，４−トリメチルベンゼン、イソプロピルベンゼン、シクロヘキシルプロピオナートおよび１，２，４，５ テトラメチルベンゼンからなるグループの中から選んだ少なくとも１つである。
【００２７】
反応は大抵、約８時間から２２時間までの範囲に収まる期間実行される。
【００２８】
テトラヒドロカルバゾールのＮ−アルキルカルバゾールへの変換の効率は大抵、９８％より高い。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
本発明に基づき、Ｎ−アルキルカルバゾールを調製するプロセスが提供される。
【００３０】
本発明の発明者は、カルバゾールとその誘導体を調製するためのＢｉｓｃｈｌｅｒ合成の適用に含まれる様々なステップについて注意深く検討した。アリールアミノシクロヘキサノンをまず調製し、管理された状態で、これらを所望のテトラヒドロカルバゾールにシクロ化してから、適当な脱水素触媒を使って生成物から水素を除去して、所望のカルバゾール誘導体を高い収量と純度で取得することが最善であることが判明している。
【００３１】
本発明に基づきＮ−アルキルカルバゾールを調製するプロセスには以下のステップが含まれる：
最初のステップは、シクロヘキサノンを塩素処理して２−クロロシクロヘキサノンを形成するステップである；取得した２−クロロシクロヘキサノンをその後Ｎ−エチルアニリンと反応させて、２−（Ｎ−エチルアニリノ）シクロヘキサノン形成した上、更に加熱して、同時水分除去と供に還流させて、９−エチル−テトラヒドロカルバゾールの形成をもたらすシクロ化を完了させる。過剰なＮ−エチルアニリンをセメント、塩化水素および水洗を使った処理によって除去する。取得した有機層をその後、酸を含まない状態にするため洗浄した後、濃縮して、９−エチルテトラヒドロカルバゾールを粘性の高い液体として取得する。生の生成物が更なる処理を施すことなく、次のステップのために取られる。
【００３２】
Ｎ−エチルアニリンが塩基性化によって塩化水素酸塩水溶液から再生成される。
【００３３】
次のステップは、金属触媒の面前で、溶剤中の９−エチルテトラヒドロカルバゾールから水素を除去するステップである。
【００３４】
脱水素用に使われる金属触媒は、炭素上のパラジウム、ラネーニッケルおよびプラチナからなるグループの中から選ばれる。
【００３５】
最も好ましい具体化の条件に従って、Ｎ−エチルカルバゾールが、窒素の雰囲気の中で９−テトラヒドロカルバゾールの脱水素によって、ｏ−キシレン、ジフェニルエーテル、１，２，４−トリメチルベンゼン、イソプロピルベンゼン、シクロヘキシルプロピオナートおよび１，２，４，５トリメチルベンゼンからなるグループの中から選んだ溶剤中のＰｄ−Ｃａｒｂｏｎ触媒と供に９−テトラヒドロカルバゾールを加熱することによって合成される。
【００３６】
脱水素のために使われる触媒の濃度は、約５％から３０％までの範囲に収まり、使用する触媒の割合は、９−エチルテトラヒドロカルバゾールの質量の約１％から１０％までの範囲に収まる。使用する触媒の割合はなるべく、９−エチルテトラヒドロカルバゾールの質量の約５％にする。
【００３７】
脱水素のステップは、約１６０℃から２５０℃までの範囲に収まる温度で、約８時間から２２時間までの範囲に収まる期間実施する。脱水素化のステップはなるべく、約２００℃の温度で実施する。
【００３８】
本発明のプロセスによって取得されたテトラヒドロカルバゾールの変換は＞９８％である。変換された材料上のＮ−エチルカルバゾールの収量は定量に近い。脱水素化を完全に実施する必要はない。未反応のテトラヒドロカルバソールは、適切な溶剤の中で生のＮ−エチルカルバゾールを結晶化することによって除去することができる。Ｎ−エチルテトラヒドロカルバゾールを含む濾過液は、脱水素化の次のバッチ用にリサイクルすることができる。次の脱水素化バッチの中で、触媒を（少なくとも３回）繰り返して容易にリサイクルできることは、生のＮ−エチルテトラヒドロカルバゾールを使用したにも係わらず、触媒は脱水素化の間に毒されないことを示す。
【００３９】
本発明の具体化の１つの要件に基づき、約１％ｗ／ｗの量のラネーニッケルが、９−エチルテトラヒドロカルバゾールの脱水素化用の触媒として使われる。テトラヒドロカルバゾールを２５０℃の温度で約１５時間を越える期間変換した時得られる効率は、わずか１６％であることが判明した。
【００４０】
本発明のもう１つの具体化の要件に従って、９−エチルテトラヒドロカルバゾールの脱水素化は、ｏ−キシレンの代わりに、ジフェニルエーテルの中で、２００℃の温度で実施される。９８％の変換を条件とする反応は８時間で完了する。
【００４１】
本発明を全く制限しないで、本発明を実証する以下の例を引用して、本発明を説明する。
【実施例１】
【００４２】
２−クロロシクロヘキサノンの調合
混合物を得るため、４９０ｇのシクロヘキサノンを水（１２５０ｍｌ）に添加した。混合物を４リッターの容量を持ち、メカニカル撹拌装置、塩素導入用デップチューブインレット、サーモウェルおよび還流コンデンサーを装備してなる総合リアクターに入れて、２００℃の温度で強く攪拌した。その後、強く攪拌しながら、塩素を７１ｇ／時間のレートで４時間導入した。反応混合物を沈殿させた。底部の有機層を帯水層から分離させた上、Ｎａ２ＣＯ３溶液で中和したし後、沈殿させて、油性層を得た。組み合わされた油性層は、４３６ｇの２−クロロシクロヘキサノン、１０２ｇのシクロヘキサノンおよび５４ｇのジククロを付与した。２−クロロシクロヘキサノンの収量：ＧＣ純度が９８％を越えることを条件として、８２％。
【実施例２】
【００４３】
９−エチル−１，２，３，４−テトラヒドロカルバゾールの調合
２６６．２ｇのＮ−エチルアニリンをメカニカル攪拌装置、サーモウェルおよびディーン・スターク装置の上に氷水循環装置を付けたダブルコイル式コンデンサーを搭載したリアクターの中に取り込んだ。これに、１３２．５ｇの２−クロロシクロヘキサノンを、１時間を超える期間添加して、１００℃に加熱され、２時間攪拌した反応質量を取得した。発熱が見られ、２時間攪拌した後、反応質量を１５０から１６０℃までの範囲に収まる温度に更に加熱した。反応で発生した水を、（氷水循環装置を搭載した）コンデンサーの頂部から真空装置を適用することによって除去し、理論的水量がディーン・スターク装置のサイドアームの中に収集されるまで維持した。セメントを加えることによって、過剰なＮ−エチルアニリンを析出させた。ＨＣｌと水による洗浄。取得された有機層を、酸を含まなくなるまで洗浄し、減圧した状態で濃縮して、１７８．２ｇのＧＣ純度９８．４％の粘性液体（収量８９％）を得た。質量分光スペクトルが分子イオンピーク（１９９）とマッチする。
【００４４】
Ｎ−エチルアニリンが塩基性化、抽出および蒸留によって塩化水素酸塩水溶液から再生成される。受け取ったＮ−エチルアニリンの量は１１３．２ｇｍであった。
【００４５】
比較例：
１３２．５ｇの２−クロロ−シクロヘキサノンを、１２３．４２ｇのＮ−エチルアニリン、５００ｍｌのメチルセロソルブ、１２７ｇのドライ炭酸ナトリウムおよび７．９ｇのピリジンに、３０℃から４００℃までの範囲に収まる温度で、１時間を超える時間をかけて添加した。反応質量を１００℃に加熱し、２時間攪拌した。反応温度を更に１３０℃まで上げて、この温度に、水がもはや蒸発しなくなるまで保った。反応質量をワークアップさせて、９６．３％のＧＣ純度を持つ粗９−エチル−テトラヒドロカルバゾールを４８．２ｇ取得した。
【実施例３】
【００４６】
２６６．２ｇのＮ−エチルアニリンを、２００ｍｌのｏ−キシレンと供にリアクターに装填した。これに、１３２．５ｇの２−クロロ−シクロヘキサノンを、２時間を超える期間に添加して、透明な溶液を取得し、その後、これを１００℃に加熱して、水分を除去しながら２時間攪拌した。中身をマイルドな真空を適用することによって、水分を同時に除去しながら、１５０℃から１６０℃までの範囲に収まる温度に更に加熱した。反応質量を上記のようにウォークアップさせて、９６．８％のＧＣ純度を持つ粗９−エチル−テトラヒドロカルバゾールを１３６ｇ取得した。
【実施例４】
【００４７】
テトラヒドロカロバゾールの脱水素化［Ｎ−エチルカルバゾールの調合］
７０ｇの９−エチル−１，２，３，４−テトラヒドロカルバゾール（９８．６％）を３５ｍｌのｏ−キシレンと一緒にリアクターの中に装填した。１．４ｇの５％ Ｐｄ−Ｃａｒｂｏｎ触媒を上記の質量に添加し、溶剤を一部蒸留し、１０時間維持した後、中味を、窒素をゆっくり流しながら２００℃に加熱した。反応の進捗を、様々な時間間隔でサンプルを除去することによって、ガス層クロマトグラフィーでチェックした。２００℃に１０時間保った後、テトラヒドロカルバゾールの９９％変換が達成された。キシレンをもっと添加することによって、反応混合物を室温になるまで冷却した。反応質量を濾過して触媒を除去し、少量のｏ−キシレンで洗浄した。減圧状態の濃度上のキシレン層は６７．８ｇの固体と９８．６％のＧＣ純度を付与した。濾過した触媒は、脱水素化の次のバッチに再利用される。
【００４８】
Ｎ−エチルカルバゾールは、活性化された炭素を使って処理して、９９．９％の収率を得た後、トルエンとヘキサンの混合物から結晶化された。元素分析とＮＭＲスペクトルは、Ｎ−エチルカルバゾールの構造をサポートする。
【００４９】
元素分析は以下の通りである：
Ｃ＝８６．２１５％；Ｈ＝６．４０％；Ｎ−７．０６７％（理論的Ｃ−８６．２２％；Ｈ＝６．７３％；Ｎ＝７．１８％）。
【実施例５】
【００５０】
テトラヒドロカルバゾールの脱水素化中に行う触媒のリサイクル
７０ｇの９−エチル−ｌ，２，３，４−テトラヒドロカルバゾールを３．５ｇの上記バッチ（無水ベースで２ｗｔ％）および３５ｍｌのｏ−キシレンから取得した濾過済み湿触媒３．５ｇと一緒に装填した。中味を窒素をゆっくり流しながら加熱して、２００℃の液温を達成し、この状態を１５時間保持して、８２％の９−エチルカルバゾールと１７％のエチルテラヒドロカルバゾールのＧＣ変換を取得した。更に、０．３ｇのフレッシュな５％−Ｐｄ−ｃａｒｂｏｎ（湿度５０％）をこのステージで添加し、反応を２００℃に６時間に維持して、９９％の変換を得た。反応質量をその後濾過して触媒を除去し、濾過物を減圧状態で濃縮して、６７．９ｇの９８．４％ＧＣ純度の原生成物を得た。濾過した触媒を、新鮮な５％ Ｐｄ−ｃ触媒を加え、１０％の初期触媒をロードすることによって、更に３回リサイクルして、より高い変換を達成した。
【００５１】
技術の進歩
●本発明に基づき、金属触媒の面前で、Ｎ−エチルテトラヒドロカルバゾールを脱水素化することによって、Ｎ−エチルカルバゾールを調合するプロセスが提供される。使用した触媒は、更なる脱水素化ステップのため、分離して再利用することができる。
【００５２】
●更に、本発明は、溶剤あるいは脱水素化剤を含まない２−クロロシクロヘキサノンおよびＮ−エチルアニリンから、高い収量と純度のＮ−エチルテトラヒドロカルバゾールを調合することに関する。
【００５３】
●現プロセスには更に、高い収量のＮ−エチルカルバゾールを、急速に浄化されるか、次のステップのため使用することができるフォームで得るために行う、浄化することなく脱水素化するための粗Ｎ−テトラヒドロカルバゾールの使用が含まれる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
以下のステップ：
ａ．シクロヘキサノンを塩素処理して２−クロロシクロヘキサノンを形成するステップ；
ｂ．２−クロロシクロヘキサノンをＮ−エチルアニリンと反応させて、２−（Ｎ−エチルアニリノ）シクロヘキサノンを形成するステップ；
ｃ．同時水分除去を使った還流によって、２−（Ｎ−エチルアニリノ）シクロヘキサノンを環化して、９−エチルテトラヒドロカルバゾールを取得するステップ；
ｄ．濃縮塩化水素酸で９−エチルテトラヒドロカルバゾールを処理した後、Ｎ−エチルアニリンを除去するため水洗いするステップ；
ｅ．触媒が存在する溶剤の中で９−エチルテトラヒドロカルバゾールを加熱することによって、９−エチルテトラヒドロカルバゾールを脱水素化して、Ｎ−アルキルカルバゾールを取得するステップ
を含むことを特徴とする、Ｎ−アルキルカルバゾールを調合するプロセス。
【請求項２】
Ｎ−アルキルカルバゾールを洗浄した後、触媒を除去するため濾過する方法やステップを更に含むことを特徴とする、請求項１に記載のプロセス。
【請求項３】
触媒が再使用可能であることを特徴とする、請求項２に記載のプロセス。
【請求項４】
触媒が炭素上のパラジウム、ラネーニッケルおよびプラチナからなるグループの中から選ばれることを特徴とする、請求項１に記載のプロセス。
【請求項５】
触媒が炭素上のパラジウムであることを特徴とする、請求項１に記載のプロセス。
【請求項６】
使用された触媒の濃度が約５％から３０％までの範囲に収まることを特徴とする、請求項１に記載のプロセス。
【請求項７】
使用した触媒の割合が、９−エチル−テトラヒドロカルバゾールの質量の約１％から１０％までの範囲に収まることを特徴とする、請求項１に記載のプロセス。
【請求項８】
使用した触媒の割合が、９−エチル−テトラヒドロカルバゾールの質量の約５％であることを特徴とする、請求項１に記載のプロセス。
【請求項９】
脱水素化が約１６０℃から２５０℃までの範囲に収まる温度で実行されることを特徴とする、請求項１に記載のプロセス。
【請求項１０】
脱水素化が約２００℃の温度で実行されることを特徴とする、請求項１に記載のプロセス。
【請求項１１】
溶剤がｏ−キシレン、ジフェニルエーテル、１，２，４−トリメチルベンゼン、イソプロピルベンゼン、シクロヘキシルプロピオナートおよび１，２，４，５テトラメチルベンゼンからなるグループの中から選んだ少なくとも１つであることを特徴とする、請求項１に記載のプロセス。
【請求項１２】
反応が約８時間から２２時間までの範囲に収まる期間実行されることを特徴とする、請求項１に記載のプロセス。
【請求項１３】
テトラヒドロ−カルバゾールのＮ−アルキルカルバゾールへの変換が９８％より大きいことを特徴とする、請求項１に記載のプロセス。
【請求項１４】
Ｎ−アルキルカルバゾールがＮ−エチルカルバゾールであることを特徴とする、請求項１に記載のプロセス。
【請求項１】
以下のステップ：
ａ．シクロヘキサノンを塩素処理して２−クロロシクロヘキサノンを形成するステップ；
ｂ．２−クロロシクロヘキサノンをＮ−エチルアニリンと反応させて、２−（Ｎ−エチルアニリノ）シクロヘキサノンを形成するステップ；
ｃ．同時水分除去を使った還流によって、２−（Ｎ−エチルアニリノ）シクロヘキサノンを環化して、９−エチルテトラヒドロカルバゾールを取得するステップ；
ｄ．濃縮塩化水素酸で９−エチルテトラヒドロカルバゾールを処理した後、Ｎ−エチルアニリンを除去するため水洗いするステップ；
ｅ．触媒が存在する溶剤の中で９−エチルテトラヒドロカルバゾールを加熱することによって、９−エチルテトラヒドロカルバゾールを脱水素化して、Ｎ−アルキルカルバゾールを取得するステップ
を含むことを特徴とする、Ｎ−アルキルカルバゾールを調合するプロセス。
【請求項２】
Ｎ−アルキルカルバゾールを洗浄した後、触媒を除去するため濾過する方法やステップを更に含むことを特徴とする、請求項１に記載のプロセス。
【請求項３】
触媒が再使用可能であることを特徴とする、請求項２に記載のプロセス。
【請求項４】
触媒が炭素上のパラジウム、ラネーニッケルおよびプラチナからなるグループの中から選ばれることを特徴とする、請求項１に記載のプロセス。
【請求項５】
触媒が炭素上のパラジウムであることを特徴とする、請求項１に記載のプロセス。
【請求項６】
使用された触媒の濃度が約５％から３０％までの範囲に収まることを特徴とする、請求項１に記載のプロセス。
【請求項７】
使用した触媒の割合が、９−エチル−テトラヒドロカルバゾールの質量の約１％から１０％までの範囲に収まることを特徴とする、請求項１に記載のプロセス。
【請求項８】
使用した触媒の割合が、９−エチル−テトラヒドロカルバゾールの質量の約５％であることを特徴とする、請求項１に記載のプロセス。
【請求項９】
脱水素化が約１６０℃から２５０℃までの範囲に収まる温度で実行されることを特徴とする、請求項１に記載のプロセス。
【請求項１０】
脱水素化が約２００℃の温度で実行されることを特徴とする、請求項１に記載のプロセス。
【請求項１１】
溶剤がｏ−キシレン、ジフェニルエーテル、１，２，４−トリメチルベンゼン、イソプロピルベンゼン、シクロヘキシルプロピオナートおよび１，２，４，５テトラメチルベンゼンからなるグループの中から選んだ少なくとも１つであることを特徴とする、請求項１に記載のプロセス。
【請求項１２】
反応が約８時間から２２時間までの範囲に収まる期間実行されることを特徴とする、請求項１に記載のプロセス。
【請求項１３】
テトラヒドロ−カルバゾールのＮ−アルキルカルバゾールへの変換が９８％より大きいことを特徴とする、請求項１に記載のプロセス。
【請求項１４】
Ｎ−アルキルカルバゾールがＮ−エチルカルバゾールであることを特徴とする、請求項１に記載のプロセス。
【公表番号】特表２０１３−５０２４５４（Ｐ２０１３−５０２４５４Ａ）
【公表日】平成２５年１月２４日（２０１３．１．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−５２６１８５（Ｐ２０１２−５２６１８５）
【出願日】平成２２年６月１０日（２０１０．６．１０）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＩＮ２０１０／０００３９４
【国際公開番号】ＷＯ２０１１／０２４１８６
【国際公開日】平成２３年３月３日（２０１１．３．３）
【出願人】（５１１３００９４９）
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２５年１月２４日（２０１３．１．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年６月１０日（２０１０．６．１０）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＩＮ２０１０／０００３９４
【国際公開番号】ＷＯ２０１１／０２４１８６
【国際公開日】平成２３年３月３日（２０１１．３．３）
【出願人】（５１１３００９４９）
【Ｆターム（参考）】
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