Ｎ−非置換又はＮ−置換アジリジンの合成方法
本発明は、式（ＩＩＩ）のＮ−非置換又はＮ−置換アジリジンの製造方法に関し、この場合、この方法は、式（Ｉ）のオレフィン［Ｒ１〜Ｒ５は互いに独立して水素、１〜１６個の炭素原子を有する直鎖又は分枝のアルキル基、１〜４個の炭素原子を有するヒドロキシアルキル基、５〜７個の炭素原子を有するシクロアルキル基、ベンジル基及びフェニル基、この場合、このフェニル基は、それぞれフェニル基のｏ−、ｍ−又はｐ−位で、メトキシ−、ヒドロキシ−、クロロ−又は１〜４個の炭素原子を有するアルキル基によって置換されていてもよい、を示し、かつ、式中、基Ｒ１又はＲ２は基Ｒ３又はＲ４と一緒になって閉環して５〜１２員環を形成してもよいか、あるいは、基Ｒ１及びＲ２は閉環して５〜１２員環を形成してもよい］を、ヨウ素又は臭素の存在下で、アンモニア又は式Ｒ５ＮＨ２の第１級アミンと反応させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｎ−非置換又はＮ−置換アジリジンの製造方法に関する。
【０００２】
Ｎ−非置換アジリジン及びＮ−置換アジリジンは、高い反応性を有し、かつ、例えばポリマー及び複素環式化合物を製造するのに役立つ、重要な有機中間生成物である。
【０００３】
アジリジン（Ｃ２Ｈ５Ｎ）は、大工業的には、エチレンと空気又は酸素とをエポキシ化することによってエチレンオキシドにし、アンモニアを用いて開環することでモノ−、ジ−及びトリエタノールアミンから成る混合物にし、この混合物からエタノールアミンを分離し、エタノールアミンを硫酸でエステル化することにより、β−アミノエチル硫酸にし、かつその環化によりアジリジンを製造する。この際、１モルのアジリジン当たり、２モルの水酸化ナトリウムを使用し、これから１モノの硫酸ナトリウムが生じる（H. J. Arpe, Industrielle Organische Chemie、第6版、2007、Wiley-VCH-Verlag、第158頁〜第160頁及び第172頁〜第174頁）。同様の方法において、置換アジリジンも使用することができる。
【０００４】
この方法の欠点は、多工程であること及び化学量論量の塩生成である。
【０００５】
窒素がｐ−トルエンスルホニル基で置換されたアジリジンを、オレフィンとクロルアミンＴ（ｐ−トルエンスルホンアミド及び次亜塩素酸ナトリウムから得られる）、炭酸カリウム、二酸化珪素及び触媒量のヨウ素とを反応させることによって製造することが知られている（S. Minakata et al., Angew. Chem. int. Ed. 2004、43、第79頁〜第81頁）。
【０００６】
これに関する欠点は、アジリジン窒素が、多段階の合成において製造可能なクロルアミンＴによってもたらされ、したがって化学量論量のクロルアミンＴが必要とされることである。これは、Ｎ−置換アジリジンのみが使用可能であり、かつ化学量論量の塩化ナトリウムが生じることを意味する。
【０００７】
さらに、窒素がｐ−トルエンスルホニル基によって置換されたアジリジンを、オレフィンとｐ−トルエンスルホンアミドを反応させ、かつその場で（in situ）、次亜塩素酸ｔｅｒｔ．−ブチル及びヨウ化ナトリウムから製造された次亜ヨウ素酸ｔｅｒｔ．−ブチルに合成することが知られている（S. Minakata et al., Chem. Commun. 2006、第3337頁〜第3339頁及びJP-A-2007 055958）。
【０００８】
この方法は、クロルアミンＴで記載した方法と同様の欠点を有する。
【０００９】
したがって、本発明の課題は、技術水準の欠点を解消し、かつＮ−非置換及びＮ−置換アジリジンをオレフィンから、可能な限り少ない反応段階で、可能な限り塩生成を生じないか又はわずかにのみ生じながら製造する方法を見出すことである。
【００１０】
本発明によれば、アジリジン窒素を、アンモニア又は第１級アミンによりもたらすことが、本質的に有利であることが明らかになった。
【００１１】
したがって、式ＩＩ
【化１】
のＮ−非置換アジリジンを製造する方法が見出され、この場合、この方法は、式Ｉ
【化２】
［式中、Ｒ１〜Ｒ４は互いに独立して水素、１〜１６個の炭素原子を有する直鎖又は分枝のアルキル基、１〜４個の炭素原子を有するヒドロキシアルキル基、５〜７個の炭素原子を有するシクロアルキル基、ベンジル基及びフェニル基、この場合、フェニル基は、それぞれフェニル基のｏ−、ｍ−又はｐ−位でメトキシ−、ヒドロキシ−、クロロ又は１〜４個の炭素原子を有するアルキル基によって置換されていてもよい、を示し、かつ、基Ｒ１又はＲ２は基Ｒ３又はＲ４と一緒になって閉環して５〜１２員環を形成してもよいか、あるいは、基Ｒ１及びＲ２は閉環して５〜１２員環を形成してもよい］のオレフィンを、ヨウ素又は臭素の存在下でアンモニアと反応させる。
【００１２】
さらに、式ＩＩのＮ−非置換アジリジンを製造する方法が見出され、この場合、この方法は、式Ｉのオレフィンを、ヨウ化物及び酸化剤、この場合、この酸化剤は、ヨウ化物をヨウ素に酸化することができるものである、の存在下で、アンモニアと一緒に反応させる。
【００１３】
さらに、式ＩＩのＮ−非置換アジリジンを製造する方法が見出され、この場合、この方法は、式Ｉのオレフィンを、臭化物及び酸化剤、この場合、この酸化剤は、臭化物を臭素に酸化することができるものである、の存在下で、アンモニアと一緒に反応させる。
【００１４】
さらに、式ＩＩＩ
【化３】
のＮ−置換アジリジンの製造方法が見出され、この場合、この方法は、式Ｉ
【化４】
［式中、Ｒ１〜Ｒ４は互いに独立して水素であり、かつ、Ｒ１〜Ｒ５は互いに独立して１〜１６個の炭素原子を有する直鎖又は分枝のアルキル基、１〜４個の炭素原子を有するヒドロキシアルキル基、５〜７個の炭素原子を有するシクロアルキル基、ベンジル基及びフェニル基、この場合、このフェニル基は、それぞれフェニル基のｏ−、ｍ−又はｐ−位でメトキシ−、ヒドロキシ−、クロロ−又は１〜４個の炭素原子を有するアルキル基によって置換されていてもよい、を示し、かつ、基Ｒ１又はＲ２は基Ｒ３又はＲ４と一緒になって閉環して５〜１２員環を形成してもよいか、あるいは、基Ｒ１及びＲ２は閉環して５〜１２員環を形成してもよい］のオレフィンを、ヨウ素又は臭素の存在下で、式Ｒ５ＮＨ２の第１級アミンと反応させ、その際、反応混合物中の第１級アミン（Ｒ５ＮＨ２）の濃度は１．１モル又はそれを下回る（≦１．１Ｍ）。
【００１５】
さらに、式ＩＩＩのアジリジンを製造する方法が見出され、この場合、この方法は、式Ｉのオレフィンを、ヨウ化物及び酸化剤、この場合、この酸化剤は、ヨウ化物をヨウ素に酸化することができるものである、の存在下で、式Ｒ５ＮＨ２の第１級アミンと反応させ、その際、反応混合物中の第１級アミン（Ｒ５ＮＨ２）の濃度は１．１モル又はそれを下回る（≦１．１Ｍ）。
【００１６】
さらに、式ＩＩＩのアジリジンを製造する方法が見出され、この場合、この方法は、式Ｉのオレフィンを、臭化物及び酸化剤、この場合、この酸化剤は、臭化物を臭素に酸化することができるものである、の存在下で、式Ｒ５ＮＨ２の第１級アミンと反応させ、その際、反応混合物中の第１級アミン（Ｒ５ＮＨ２）の濃度は１．１モル又はそれを下回る（≦１．１Ｍ）。
【００１７】
式ＩＩのＮ−非置換アジリジンを製造する方法において、反応混合物中のアンモニアの濃度は、反応開始時において好ましくは１．２モル又はそれを上回り（≧１．２Ｍ）、特に１．２５モル又はそれを上回り（≧１．２５Ｍ）、例えば１．２Ｍ以上１５モルまでの範囲、特に１．２Ｍ以上２モルまでの範囲である。
【００１８】
式ＩＩＩのＮ−置換アジリジンを製造する方法において、反応混合物中の第１級アミン（Ｒ５ＮＨ２）の濃度は、好ましくは１．０モル又はそれを下回る（≦１．０Ｍ）。反応混合物中の第１級アミン（Ｒ５ＮＨ２）の濃度は、反応開始時において、好ましくは０．５モルを上回り（＞０．５Ｍ）、特に好ましくは０．７モルを上回り（＞０．７Ｍ）、とりわけ好ましくは０．８モルを上回る（＞０．８Ｍ）。
【００１９】
本発明によれば、専ら式ＩＩＩのＮ−置換アジリジンを製造する方法が、反応混合物中の第１級アミン（Ｒ５ＮＨ２）の最初の濃度を、上記範囲（＞０．５〜≦１．１Ｍ、特に＞０．８〜≦１．１Ｍ）に調整する場合には、特に収率及び選択率に関して特に有利に進行することが見出された。
【００２０】
本発明による反応は、例えば、オレフィンとしてのスチレン及びアンモニア（及び溶剤としての水）を使用する場合には、以下の反応式により示すことができる：
【化５】
【００２１】
ヨウ化物及び酸化剤を用いての方法の好ましい実施態様は、例えばオレフィンとしてのスチレン、アンモニア、溶剤としての水、ヨウ化物としてのヨウ化アンモニアウム及び酸化剤としての次亜塩素酸ナトリウムを使用する場合には、以下の反応式によって示すことができる：
【化６】
【００２２】
アンモニアの代わりに第１級アミン（Ｒ５ＮＨ２）を使用する場合もこれに相当する。
【００２３】
式Ｉのオレフィンにおいて、基Ｒ１〜Ｒ４の例は以下のとおりである：
Ｈ、メチル、エチル、ｎ−プロピル、ｉｓｏ−プロピル、ｎ−ブチル、ｉｓｏ−ブチル、ｎ−ペンチル、ｎ−ヘキシル、ｎ−ヘプチル、ｎ−オクチル、ｎ−ノニル、ｎ−デシル、３−ヒドロキシプロピル、４−ヒドロキシブチル、シクロペンチル、シクロヘキシル。
【００２４】
適したオレフィンＩに関する例は、エチレン、プロピレン、ｉ−ブテン、１−ブテン、２−ブテン、１−ペンテン、１−ヘキセン、２−ヘキセン、シクロペンテン、メチレンシクロペンタン、シクロヘキセン、メチレンシクロヘキサン、３−ヘキセン、２−メチル−１−ヘプテン、１−オクテン、シクロオクテン、２−オクテン、１−ドデセン、スチレン、α−メチルスチレン、β−メチルスチレン、ｐ−メチルスチレン、ｐ−メトキシスチレン、ｐ−ヒドロキシスチレン、ｍ−クロロスチレン、ｐ−クロロスチレン、２−ブテン−１−オール、２−ブテン−１，４−ジオール。
【００２５】
アンモニアは、好ましくは水性溶液として使用され、この場合、これは、好ましくは０．１〜３０質量％のアンモニアを含有することができる。本発明による反応は、さらに反応条件下でアンモニアを遊離することができる化合物の存在下で実施することができる。
【００２６】
第１級アミン（Ｒ５ＮＨ２）中の基Ｒ５に関する例は以下のとおりである：
メチル、エチル、ｎ−プロピル、ｉｓｏ−プロピル、ｎ−ブチル、ｉｓｏ−ブチル、ｎ−ペンチル、ｎ−ヘキシル、ｎ−ヘプチル、ｎ−オクチル、ｎ−ノニル、ｎ−デシル、シクロペンチル、シクロヘキシル。
【００２７】
特に好ましい第１級アミン（Ｒ５ＮＨ２）は、メチルアミン及びエチルアミンである。
【００２８】
第１級アミン（Ｒ５ＮＨ２）は、好ましくは水性溶液として使用する。溶剤は、飽和溶解度まで第１級アミンを含有することができる。本発明による反応は、さらに反応条件下で第１級アミンを遊離することができる化合物の存在下で実施することができる。
【００２９】
方法の一つの実施形態において、ヨウ素及び／又はヨウ化物を使用することができる。ヨウ素及びヨウ化物の代わりに、臭素及び臭化物を使用することもできる。これに関して、ヨウ素及びヨウ化物は臭素及び臭化物よりも好ましい。
【００３０】
ヨウ化物及び臭化物として、アルカリ金属ヨウ化物、アルカリ土類金属ヨウ化物、ヨウ化アンモニウム及びテトラアルキルヨウ化アンモニウム又はアルカリ金属臭化物、アルカリ土類金属臭化物、臭化アンモニウム及びテトラアルキル臭化アンモニウムであり、その際、アルキル基は、アルキルアンモニウムハロゲン化物中で好ましくは、それぞれ及び互いに独立して１〜５個の炭素原子を含有し、かつＮ−ハロゲンイミドが適している。このようなハロゲン化物のための例は：ヨウ化アンモニウム、臭化アンモニウム、Ｎ−ブロモ−スクシンイミド、Ｎ−ヨード−スクシンイミド、ヨウ化ナトリウム、臭化ナトリウム、ヨウ化カリウム、臭化カリウム、ヨウ化マグネシウム、臭化マグネシウム、テトラメチルアンモニウムヨージド、テトラメチルアンモニウムブロミド；特に好ましくはヨウ化アンモニウム及び臭化アンモニウムである。さらに、ヨウ化物の代わりに、ヨウ化物と元素ヨウ素から成る混合物並びに臭化物の代わりに元素臭素及び臭化物から成る混合物を使用することも可能である。
【００３１】
ヨウ化物及びヨウ素から成る混合物の場合には、ヨウ化物とヨウ素とのモル比は１：０．０１〜０．０１：１である。臭化物及び臭素に関しても同様のモル比があてはまる。
【００３２】
本発明による方法において使用された酸化剤は、ヨウ化物からヨウ素ないしは臭化物から臭素に酸化することができるものである。適しているのは、例えば酸素、例えば空気の形で、過酸化水素、例えば水性溶液の形で、アルキルヒドロペルオキシド、例えばクメンヒドロペルオキシド、ｔｅｒｔ．−ブチルヒドロペルオキシド、シクロヘキシルヒドロペルオキシド、メチルフェニルヒドロペルオキシド、アントラキノンエンドペルオキシド、次亜塩素酸、アルカリ金属次亜塩素酸塩及びアルカリ土類金属次亜塩素酸塩、次亜塩素酸ｔｅｒｔ．−ブチル、次亜臭素酸ｔｅｒ．−ブチル、次亜ヨウ素酸ｔｅｒｔ．−ブチル及び一酸化二窒素である。
【００３３】
ヨウ化物又は臭化物を電気化学的に、ヨウ素又は臭素に酸化することも可能である。
【００３４】
溶剤として好ましくは水を使用し、水中でアンモニア又は第１級アミン、ヨウ化物又は臭化物及び複数種の酸化剤は十分に溶解する。さらにヨウ素は水中で極めてわずかな量のみ溶解するが、しかしながらヨウ化物の存在下では容易に溶解する。
【００３５】
しかしながらさらに、水及び反応条件下において不活性の有機溶剤を使用することが有利であってもよい。これに関して、良好な水溶解性及びやや良好な水溶解性を有する溶剤も可能である。良好な水溶解性の溶剤に関しては、例えばエーテル、例えばテトラヒドロフラン及びジオキサンが挙げられ、やや溶解性の溶剤に関しては、脂肪族、脂環式及び芳香族炭化水素、例えばｎ−ヘキサン、ヘプタン、シクロヘキサン及びトルエンが挙げられる。
【００３６】
わずかな水溶解性を有する溶剤の使用は、一般には、有機相と水相との間の改善された分離及びそれに伴う反応混合物の容易な後処理を導く。
【００３７】
オレフィン（Ｉ）とアンモニアとヨウ化物、ヨウ素又はヨウ化物＋ヨウ素とのモル比は、好ましくは１：１〜１００：０．００１〜１．５、特に好ましくは１：１〜９０：０．０１〜１．３、とりわけ好ましくは１：１〜８０：０．１〜１．１である。オレフィンとアンモニアと臭化物、臭素又は臭化物＋臭素との比に関しても同様のモル比があてはまる。
【００３８】
オレフィン（Ｉ）と第１級アミン（Ｒ５ＮＨ２）とヨウ化物、ヨウ素又はヨウ化物＋ヨウ素とのモル比は、好ましくは１：１〜１００：０．００１〜１．５、特に好ましくは１：１〜９０：０．０１〜１．３、とりわけ好ましくは１：１〜８０：０．１〜１．１である。オレフィンと第１級アミン（Ｒ５ＮＨ２）と臭化物、臭素又は臭化物＋臭素との比に関しても同様のモル比があてはまる。
【００３９】
ヨウ化物又はヨウ素と酸化剤とのモル比は、好ましくは１：１〜１０、特に好ましくは１：１〜４、とりわけ好ましくは１：１〜３である。
【００４０】
オレフィン（Ｉ）と酸化剤とのモル比は、好ましくは１：１〜５、特に好ましくは１：１〜３であり、とりわけ好ましくは１：２である。
【００４１】
反応バッチは、好ましくは３０〜９０質量％の水及び１〜３０質量％の有機溶剤、特に好ましくは７０〜８０質量％の水及び２〜２０質量％の有機溶剤を含有する。
【００４２】
好ましい方法において、反応バッチに表面活性物質を添加し、この場合、これは、アジリジン収率の顕著な増加に作用するものである。
【００４３】
表面活性物質としては、本質的にUllmanns Encyclopedia of Industrial Chemistry, 第6版、第35巻、見出し"surfactants"、第293頁〜第368頁に挙げられたすべての物質群が適している。
【００４４】
これに関して、アニオン、カチオン、ノニオン、両性及びアニオン／カチオンの表面活性物質（界面活性剤）が挙げられる。
【００４５】
これに関して好ましい表面活性物質はノニオン界面活性剤、例えばポリアルキレングリコールアルキルエーテル（例えばBrij(R)）である。これは、親油性部分が脂肪族アルコールから成り、親水性部分が短鎖ポリアルキレングリコール、好ましくはポリエチレングリコールから成るコポリマーを示す。脂肪族アルコールとして、好ましくはラウリン酸、パルミチン酸、ステアリン酸又はオレイン酸由来のアルコールを使用する。適したノニオン界面活性剤の他の例は：
Tritone(R)（４−（１，１，３，３−テトラメチルブチル）フェノールのエトキシレート）、
Lutensole(R)（エトキシ化脂肪族アルコール、アルキルフェノール又は脂肪族アミン）
Tweene(R)（ソルビタンエステルのポリオキシエチレン誘導体、例えばポリエトキシソルビタンラウレート）。
【００４６】
表面活性物質の量は、好ましくは、それぞれ全反応混合物に対して０．０１〜１０質量％、特に好ましくは０．５〜５質量％、とりわけ好ましくは１〜２質量％である。
【００４７】
表面活性物質の代わりにか又はこれに追加して、ゼオライト及び／又は他の有孔の無機材料の存在下で実施することができる。ここにおいても同様に、アジリジン収率の顕著な増加を観察することができる。
【００４８】
ゼオライトとして、原則的に、すべての天然に生じるもの及び合成的に製造されたゼオライト、すなわちＡ、Ｘ、Ｙ及びＬ型のゼオライトが適しており、この場合、これらは、孔幅及びＳｉＯ２：Ａｌ２Ｏ３との比（モジュラス）において異なるものである。好ましくは、ＳｉＯ２から構成されたゼオライト、例えばシリカライト及び高いＳｉＯ２含量を有するゼイライト、すなわち高モジュラスのもの、例えばＺＳＭ−５−ゼオライト（モジュラス約３０）及び合成モルデライト（モジュラス約１０）である。
【００４９】
ゼオライト及び／又は他の有孔の無機材料の量は、好ましくは、それぞれ全反応混合物に対して１〜２０質量％、特に好ましくは１〜１０質量％、とりわけ好ましくは１〜５質量％である。
【００５０】
アジリジンの製造は、好ましくは０〜３００℃、特に好ましくは１０〜２５０℃、とりわけ好ましくは２０〜２００℃、例えば好ましくは２０〜５０℃の範囲で実施する。
【００５１】
好ましくは１〜３００ｂａｒ、特に好ましくは１〜２５０ｂａｒ、とりわけ好ましくは１〜１５０ｂａｒ、例えば好ましくは１〜１０ｂａｒの範囲で実施する。
【００５２】
本発明による反応は、一工程で、二工程で又は二以上の工程で、液相中で実施することができる。
【００５３】
一工程の方法の場合には、反応対であるオレフィン、アンモニア又は第１級アミン、ハロゲン及び／又はハロゲン化物を、酸化剤の存在下で、溶剤としての水中で、かつ場合によっては付加的に有機溶剤、表面活性物質及び／又は懸濁されたか又は固定されたゼオライトの存在下で、反応容器中で、上記反応条件下で、例えば０．１〜３０時間に亘って混合する。反応は、断続的又は連続的に実施されることができる。一般に、反応後に、反応搬出物の液体の水相と液体の有機相への分離を実施する。
【００５４】
液体の有機相は、形成されたアジリジン及び場合によっては未反応のオレフィン、表面活性物質及び有機溶剤を含有する。
【００５５】
液体の水相は、ハロゲン及びハロゲン化物、アンモニア又は第１級アミン及び場合によっては表面活性物質を含有する。これは、合成工程に返送することができる。
【００５６】
有機相の後処理は、公知方法で、例えば蒸留によって実施することができる。未反応オレフィン、有機溶剤及び表面活性物質を、合成工程中に返送することができる。
【００５７】
本発明による方法の有利な変法において、アジリジン製造の際に生じるヨウ化物又は臭化物を引き続いて酸化し、かつ合成工程中に返送する。
【００５８】
二工程の方法の場合には、第１工程では、反応対であるオレフィン、アンモニア又は第１級アミン及びハロゲン（すなわち、臭素又はヨウ素）を、酸化剤を添加物ことなしに、溶剤としての水中及び場合によっては付加的な有機溶剤、表面活性物質及び／又は懸濁されたか又は固定された無機触媒、すなわち、上記に示されたゼオライト及び／又は他の有孔の無機材料の存在下で、反応容器中で、上記反応条件下で、例えば０．１〜３０時間に亘って混合する。反応は、断続的又は連続的に実施することができる。反応後にこの相を分離する。有機相は、一工程の方法で記載したようにして後処理をおこなう。
【００５９】
水相は、第２工程で酸化剤、例えば上記に示す酸化剤を用いて処理するか又は電気化学的に酸化する。この際、ヨウ化物又は臭化物をヨウ素又は臭素に酸化する。ハロゲンを含有する水相は、その後に合成工程中に返送する。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明によるスチレンとアンモニア（ＮＨ３）との反応における、最初のアンモニア濃度への２−フェニル−アジリジンの収率の依拠を示す図
【００６１】
例
反応搬出物の組成及びアジリジンの収率及び選択率は、ガスクロマトグラフィーにより測定する。Brij 35(R)はポリオキシエチレン（２３）ラウリルエーテルの商標である。
【００６２】
Triton(R)X-100は、ノニオン界面活性剤を示し、この場合、これは、４−（１,１,３,３−テトラメチルブチル）フェノールのエトキシレートから構成される。Lutensole(R)は、エトキシ化脂肪族アルコール、アルキルフェノール又は脂肪族アミンをベースとするノニオン界面活性剤である。Tweene(R)は、ソルビタンエステルのポリオキシエチレン誘導体、例えばポリエトキシソルビタンラウレート（Tween(R)20）、ポリエトキシソルビタンパルミテート（Tween(R)40）及びポリエトキシソルビタンオレエート（Tween(R)80）である。
【００６３】
例１
Brij 35(R)（９０ｍｇ）及び０．５ｍｍｏｌのヨウ素（１２７ｍｇ）を、２５質量％濃度の水性アンモニア溶液５ｍｌに添加する。この反応を、０．５ｍｍｏｌのスチレン（５７μｌ）を添加することにより開始する（したがってBrj 35の割合は２質量％であり、ヨウ素及びスチレンのモル濃度はそれぞれ０．１Ｍである）。室温で２時間に亘っての反応時間の後に、反応混合物をジエチルエーテルで抽出する。２−フェニルアジリジンの収率は６５％である（選択率＞９９％）。
【００６４】
同条件下での反応を２４時間に亘って実施する場合には、収率は８１％に達する（選択率９９％）。
【００６５】
例２
Brij 35(R)（１８０ｍｇ）及び０．５ｍｍｏｌのヨウ素（１２７ｍｇ）を、２５質量％濃度の水性アンモニア溶液５ｍｌに添加する。この反応を、０．４９ｍｍｏｌのα−メチルスチレン（６５μｌ）を添加することによって開始する（したがって、Brj 35の割合は４質量％であり、ヨウ素及びα−メチルスチレンのモル濃度はそれぞれ０．１Ｍである）。室温で２時間に亘っての反応時間の後に、反応混合物をジエチルエーテルで抽出する。２−メチル−２−フェニルアジリジンの収率は７６％である（選択率＞９９％）。
【００６６】
例３
ａ）Brij 35(R)（１８０ｍｇ）及び０．５ｍｍｏｌのヨウ素（１２７ｍｇ）を、２５質量％濃度の水性アンモニア溶液５ｍｌに添加する。この反応を、０．５ｍｍｏｌのｐ−クロロスチレン（６０μｌ）を添加することによって開始する（したがって、Brj 35の割合は４質量％であり、ヨウ素及びｐ−クロロスチレンのモル濃度はそれぞれ０．１Ｍである）。室温で２時間に亘っての反応時間の後に、反応混合物をジエチルエーテルで抽出する。２−（ｐ−クロロフェニル）アジリジンの収率は６０％（選択率＞９９％）に達する。
ｂ）例３ａ）と同条件下で、β−メチルスチレン、ｐ−メチルスチレン、ｐ−メトキシスチレン及びｍ−クロロスチレンを、相当するアジリジンに変換する。以下の収率が得られる：１−フェニル−２−メチルアジリジン３０％、２−（ｐ−メチルフェニル）アジリジン６０％、２−（ｐ−メトキシフェニル）アジリジン５６％、２−（ｍ−クロロフェニル）アジリジン６１％。
ｃ）例３ａ）と同条件下で、スチレンを、一連の電荷をもたない表面活性物質（４質量％）の存在下で反応させる。２−フェニルアジリジンの収率は、以下の表面活性物質に括弧書きで示す。Triton X-100（４５％）、Lutensole, AT25（４９％）、FB AT80 （５０％）、XL 140（５１％）、Tween 20（４９％）、40（５１％）、80（４９％）。
ｄ）例３ｃ）で、表面活性物質の不在下で実施した場合には、１％の２−フェニルアジリジンが観察される。
【００６７】
例４
ａ）例３ｃ）において、表面活性物質の代わりにシリカライト（５．５質量％）の存在下で実施する場合には、２−フェニルアジリジンの収率は３５％である。
【００６８】
ｂ）例４ａ）において、シリカライトの代わりにＭＣＭ−４１（５．５質量％）を使用する場合には、収率は３５％である。
【００６９】
例５
Brij 35(R)（１８０ｍｇ）及び０．５ｍｍｏｌのヨウ素（１２７ｍｇ）を、２５質量％濃度の水性アンモニア溶液５ｍｌに添加する。この反応を、０．４６ｍｍｏｌの２−メチル−１−ヘプテン（７８μｌ）を添加することにより開始する（したがってBrj 35の割合は４質量％であり、ヨウ素のモル濃度は０．１Ｍであり、かつ２−メチル−１−ヘプテンのモル濃度は０．９Ｍである）。７０℃で２時間に亘っての反応時間の後に、反応混合物を、ジエチルエーテルを用いて抽出する。２−メチル−２−ペンチルアジリジンの収率は１％である（選択率＞９８％）。
【００７０】
例６
Brij 35(R)（１８０ｍｇ）、ヨウ化アンモニウム（７３ｍｇ）及び０．５ｍｍｏｌのスチレン（５７μｌ）を、２５質量％濃度の水性アンモニア溶液５ｍｌに添加する。この反応は、１０〜１３質量％の水性次亜塩素酸ナトリウム溶液（４００μｌ）の少量ずつの添加によって開始し、その際、それぞれ４０μｌを５分ごとに添加する。室温で２時間に亘っての反応時間の後に、反応混合物をジエチルエーテルで抽出する。２−フェニルアジリジンの収率は７４％である（選択率＞９８％）。
【００７１】
例７
Brij 35(R)（１８０ｍｇ）、ヨウ化アンモニウム（７３ｍｇ）及び０．４６ｍｍｏｌの２−メチル−１−ヘプテン（７８μｌ）を、２５質量％濃度の水性アンモニア溶液５ｍｌに添加する。この反応は、１０〜１３質量％の水性次亜塩素酸ナトリウム溶液（１ｍｌ）の少量ずつの添加により開始する。次亜塩素酸ナトリウム溶液は、２００μｌの部分量を５分ごとに添加する。室温で２時間に亘っての反応時間の後に、反応混合物をジエチルエーテルで抽出する。２−メチル−２−ペンチルアジリジンの収率は１％である。
【００７２】
例８（比較例）
Brij 35(R)（１８０ｍｇ）及び０．５ｍｍｏｌのスチレン（５７μｌ）を、２５質量％濃度の水性アンモニア溶液５ｍｌに添加する。この反応は、１０〜１３質量％の水性次亜塩素酸ナトリウム溶液（１ｍｌ）の少量ずつの添加により開始し、その際、それぞれ２００μｌを５分ごとに添加する。室温で２時間に亘っての反応時間の後に、反応混合物を、ジエチルエーテルで抽出する。２−フェニルアジリジンの収率は＜１％である。
【００７３】
例９
Brij 35(R)（１８０ｍｇ）、ヨウ化アンモニウム（５０モル％、３７ｍｇ）及び０．５ｍｍｏｌのスチレン（５７μｌ）を、２５質量％濃度の水性アンモニア溶液５ｍｌに添加する。反応は、１０〜１３質量％の水性次亜塩素酸ナトリウム溶液（４００μｌ）の少量ずつの添加により開始する。室温で２時間に亘っての反応時間の後に、反応混合物をジエチルエーテルで抽出する。２−フェニルアジリジンの収率は６０％である。
【００７４】
例１０
Brij 35(R)（１８０ｍｇ）、ヨウ化アンモニウム（２９ｍｇ）及び０．５ｍｍｏｌのスチレン（５７μｌ）を、１．３モルの水性アンモニア溶液５ｍｌに添加する。この反応は、１０〜１３質量％濃度の水性次亜塩素酸ナトリウム溶液（４００μｌ）の少量ずつの添加により開始し、その際、それぞれ４０μｌを５分ごとに添加する。室温で２時間に亘っての反応時間の後に、反応混合物をジエチルエーテルで抽出する。２−フェニルアジリジンの収率は９０％である（選択率９９％）。
【００７５】
例１１
Brij 35(R)（１８０ｍｇ）、ヨウ化アンモニウム（２９ｍｇ）及び０．５ｍｍｏｌの置換されたスチレン誘導体（量は以下参照）を、１．３モルの水性アンモニア溶液５ｍｌに添加する。この反応は、１０〜１３質量％濃度の水性次亜塩素酸ナトリウム溶液（４００μｌ）の少量ずつの添加により開始し、その際、それぞれ４０μｌを５分ごとに添加する。室温で２時間に亘っての反応時間の後に、反応混合物をジエチルエーテルで抽出する。一置換された２−フェニルアジリジンの収率は以下のとおりである：
７４％ ｐ−クロロスチレン（６０μｌ）からの２−（ｐ−クロロフェニル）−アジリジン（選択率９９％）、
９２％ α−メチルスチレン（６５μｌ）からの２−メチル−２−フェニル−アジリジン（選択率９９％）、
５６％ β−メチルスチレン（６５μｌ）からの２−メチル−３−フェニル−アジリジン（選択率９８％）
【００７６】
例１２
Brij 35(R)（９０ｍｇ）及び０．５ｍｍｏｌのヨウ素（１２７ｍｇ）を、１モルの水性メチルアミン溶液５ｍｌに添加する。この反応を、０．５ｍｍｏｌのスチレン（５７μｌ）を添加することにより開始する。室温で２時間に亘っての反応時間の後に、反応混合物をジエチルエーテルで抽出する。１−メチル−２−フェニルアジリジンの収率は４３％である（選択率８４％）。
【００７７】
同条件下での反応を５時間に亘って実施する場合には、収率は６４％に達する（選択率８６％）。
【００７８】
例１３
Brij 35(R)（９０ｍｇ）及び０．５ｍｍｏｌのヨウ素（１２７ｍｇ）を、０．６モルの水性エチルアミン溶液５ｍｌに添加する。この反応を、０．５ｍｍｏｌのスチレン（５７μｌ）を添加することにより開始する。室温で２時間に亘っての反応時間の後に、反応混合物をジエチルエーテルで抽出する。１−エチル−２−フェニルアジリジンの収率は２８％である（選択率９３％）。
【００７９】
例１４
Brij 35(R)（９０ｍｇ）及び０．５ｍｍｏｌのヨウ素（１２７ｍｇ）を、１モルの水性メチルアミン溶液５ｍｌに添加する。この反応を、０．５ｍｍｏｌのｐ−クロロスチレン（６０μｌ）を添加することにより開始する。室温で２時間に亘っての反応時間の後に、反応混合物をジエチルエーテルで抽出する。１−メチル−２−（ｐ−クロロフェニル）−アジリジンの収率は３９％である（選択率９３％）。
【００８０】
例１５
Brij 35(R)（９０ｍｇ）及び０．２ｍｍｏｌのヨウ素（２５４ｍｇ）を、１モルの水性メチルアミン溶液５ｍｌに添加する。この反応を、０．５ｍｍｏｌのスチレン（５７μｌ）を添加することにより開始する。室温で２時間に亘っての反応時間の後に、反応混合物をジエチルエーテルで抽出する。１−メチル−２−フェニルアジリジンの収率は６８％である（選択率８３％）。
【００８１】
例１６
Brij 35(R)（９０ｍｇ）及び０．１ｍｍｏｌのヨウ素（１２７ｍｇ）を、１モルの水性メチルアミン溶液５ｍｌに添加する。この反応を、０．４８ｍｍｏｌの２−メチル−１−ヘプテン（５７μｌ）を添加することにより開始する。室温で２時間に亘っての反応時間の後に、反応混合物をジエチルエーテルで抽出する。１−メチル−２−フェニルアジリジンの収率は３％である（選択率８３％）。
【００８２】
例１７
Brij 35(R)（９０ｍｇ）、ヨウ化アンモニウム（７３ｍｇ）及び０．５ｍｍｏｌのスチレン（５７μｌ）を、１モルの水性メチルアミン溶液５ｍｌに添加する。この反応は、１０〜１３質量％の水性次亜塩素酸ナトリウム溶液（４００μｌ）の少量ずつの添加によって開始し、その際、それぞれ４０μｌを５分ごとに添加する。室温で２時間に亘っての反応時間の後に、反応混合物をジエチルエーテルで抽出する。１−メチル−２−フェニルアジリジンの収率は３９％である（選択率９５％）。
【００８３】
例１８
Brij 35(R)（９０ｍｇ）、ヨウ化アンモニウム（７３ｍｇ）及び０．５ｍｍｏｌのスチレン（５７μｌ）を、１モルの水性メチルアミン溶液５ｍｌに添加する。この反応は、１０〜１３質量％の水性次亜塩素酸ナトリウム溶液（１ｍｌ）の少量ずつの添加により開始し、その際、それぞれ１００μｌを５分ごとに添加する。室温で２時間に亘っての反応時間の後に、反応混合物をジエチルエーテルで抽出する。１−メチル−２−フェニルアジリジンの収率は７３％である（選択率９７％）。
【００８４】
例１９
Brij 35(R)（９０ｍｇ）、ヨウ化アンモニウム（７３ｍｇ）及び０．５ｍｍｏｌのスチレン（５７μｌ）を、０．５モルの水性メチルアミン溶液５ｍｌに添加する。この反応は、１０〜１３質量％濃度の水性次亜塩素酸ナトリウム溶液（１ｍｌ）の少量ずつの添加により開始し、その際、それぞれ１００μｌを５分ごとに添加する。室温で２時間に亘っての反応時間の後に、反応混合物をジエチルエーテルで抽出する。１−メチル−２−フェニルアジリジンの収率は５２％である（選択率９５％）。
【００８５】
例２０
Brij 35(R)（９０ｍｇ）、ヨウ化アンモニウム（７３ｍｇ）及び０．５ｍｍｏｌのスチレン（５７μｌ）を、０．６モルの水性エチルアミン溶液５ｍｌに添加する。この反応は、１０〜１３質量％濃度の水性次亜塩素酸ナトリウム溶液（１ｍｌ）の少量ずつの添加により開始し、その際、それぞれ１００μｌを５分ごとに添加する。室温で２時間に亘っての反応時間の後に、反応混合物をジエチルエーテルで抽出する。１−エチル−２−フェニルアジリジンの収率は５５％である（選択率９６％）。
【００８６】
以下、図１は、例示的に、本発明によるスチレンとアンモニア（ＮＨ３）との反応に関して、最初のアンモニア濃度への２−フェニル−アジリジンの収率の依拠を示す。試験条件は例６に相当するが、この際、種々のＮＨ３濃度により異なる。これにより、好ましいアンモニア濃度の範囲が≧１．２〜１５モルであることが明らかとなった。
【００８７】
これとは対照的に、第１級アミン（Ｒ５ＮＨ２）を用いての本発明による反応の場合において、第１級アミン濃度の見出された好ましい範囲は、驚くべきことに＞０．５〜≦１．１モルであった。これについて例６及び１９を比較した。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｎ−非置換又はＮ−置換アジリジンの製造方法に関する。
【０００２】
Ｎ−非置換アジリジン及びＮ−置換アジリジンは、高い反応性を有し、かつ、例えばポリマー及び複素環式化合物を製造するのに役立つ、重要な有機中間生成物である。
【０００３】
アジリジン（Ｃ２Ｈ５Ｎ）は、大工業的には、エチレンと空気又は酸素とをエポキシ化することによってエチレンオキシドにし、アンモニアを用いて開環することでモノ−、ジ−及びトリエタノールアミンから成る混合物にし、この混合物からエタノールアミンを分離し、エタノールアミンを硫酸でエステル化することにより、β−アミノエチル硫酸にし、かつその環化によりアジリジンを製造する。この際、１モルのアジリジン当たり、２モルの水酸化ナトリウムを使用し、これから１モノの硫酸ナトリウムが生じる（H. J. Arpe, Industrielle Organische Chemie、第6版、2007、Wiley-VCH-Verlag、第158頁〜第160頁及び第172頁〜第174頁）。同様の方法において、置換アジリジンも使用することができる。
【０００４】
この方法の欠点は、多工程であること及び化学量論量の塩生成である。
【０００５】
窒素がｐ−トルエンスルホニル基で置換されたアジリジンを、オレフィンとクロルアミンＴ（ｐ−トルエンスルホンアミド及び次亜塩素酸ナトリウムから得られる）、炭酸カリウム、二酸化珪素及び触媒量のヨウ素とを反応させることによって製造することが知られている（S. Minakata et al., Angew. Chem. int. Ed. 2004、43、第79頁〜第81頁）。
【０００６】
これに関する欠点は、アジリジン窒素が、多段階の合成において製造可能なクロルアミンＴによってもたらされ、したがって化学量論量のクロルアミンＴが必要とされることである。これは、Ｎ−置換アジリジンのみが使用可能であり、かつ化学量論量の塩化ナトリウムが生じることを意味する。
【０００７】
さらに、窒素がｐ−トルエンスルホニル基によって置換されたアジリジンを、オレフィンとｐ−トルエンスルホンアミドを反応させ、かつその場で（in situ）、次亜塩素酸ｔｅｒｔ．−ブチル及びヨウ化ナトリウムから製造された次亜ヨウ素酸ｔｅｒｔ．−ブチルに合成することが知られている（S. Minakata et al., Chem. Commun. 2006、第3337頁〜第3339頁及びJP-A-2007 055958）。
【０００８】
この方法は、クロルアミンＴで記載した方法と同様の欠点を有する。
【０００９】
したがって、本発明の課題は、技術水準の欠点を解消し、かつＮ−非置換及びＮ−置換アジリジンをオレフィンから、可能な限り少ない反応段階で、可能な限り塩生成を生じないか又はわずかにのみ生じながら製造する方法を見出すことである。
【００１０】
本発明によれば、アジリジン窒素を、アンモニア又は第１級アミンによりもたらすことが、本質的に有利であることが明らかになった。
【００１１】
したがって、式ＩＩ
【化１】
のＮ−非置換アジリジンを製造する方法が見出され、この場合、この方法は、式Ｉ
【化２】
［式中、Ｒ１〜Ｒ４は互いに独立して水素、１〜１６個の炭素原子を有する直鎖又は分枝のアルキル基、１〜４個の炭素原子を有するヒドロキシアルキル基、５〜７個の炭素原子を有するシクロアルキル基、ベンジル基及びフェニル基、この場合、フェニル基は、それぞれフェニル基のｏ−、ｍ−又はｐ−位でメトキシ−、ヒドロキシ−、クロロ又は１〜４個の炭素原子を有するアルキル基によって置換されていてもよい、を示し、かつ、基Ｒ１又はＲ２は基Ｒ３又はＲ４と一緒になって閉環して５〜１２員環を形成してもよいか、あるいは、基Ｒ１及びＲ２は閉環して５〜１２員環を形成してもよい］のオレフィンを、ヨウ素又は臭素の存在下でアンモニアと反応させる。
【００１２】
さらに、式ＩＩのＮ−非置換アジリジンを製造する方法が見出され、この場合、この方法は、式Ｉのオレフィンを、ヨウ化物及び酸化剤、この場合、この酸化剤は、ヨウ化物をヨウ素に酸化することができるものである、の存在下で、アンモニアと一緒に反応させる。
【００１３】
さらに、式ＩＩのＮ−非置換アジリジンを製造する方法が見出され、この場合、この方法は、式Ｉのオレフィンを、臭化物及び酸化剤、この場合、この酸化剤は、臭化物を臭素に酸化することができるものである、の存在下で、アンモニアと一緒に反応させる。
【００１４】
さらに、式ＩＩＩ
【化３】
のＮ−置換アジリジンの製造方法が見出され、この場合、この方法は、式Ｉ
【化４】
［式中、Ｒ１〜Ｒ４は互いに独立して水素であり、かつ、Ｒ１〜Ｒ５は互いに独立して１〜１６個の炭素原子を有する直鎖又は分枝のアルキル基、１〜４個の炭素原子を有するヒドロキシアルキル基、５〜７個の炭素原子を有するシクロアルキル基、ベンジル基及びフェニル基、この場合、このフェニル基は、それぞれフェニル基のｏ−、ｍ−又はｐ−位でメトキシ−、ヒドロキシ−、クロロ−又は１〜４個の炭素原子を有するアルキル基によって置換されていてもよい、を示し、かつ、基Ｒ１又はＲ２は基Ｒ３又はＲ４と一緒になって閉環して５〜１２員環を形成してもよいか、あるいは、基Ｒ１及びＲ２は閉環して５〜１２員環を形成してもよい］のオレフィンを、ヨウ素又は臭素の存在下で、式Ｒ５ＮＨ２の第１級アミンと反応させ、その際、反応混合物中の第１級アミン（Ｒ５ＮＨ２）の濃度は１．１モル又はそれを下回る（≦１．１Ｍ）。
【００１５】
さらに、式ＩＩＩのアジリジンを製造する方法が見出され、この場合、この方法は、式Ｉのオレフィンを、ヨウ化物及び酸化剤、この場合、この酸化剤は、ヨウ化物をヨウ素に酸化することができるものである、の存在下で、式Ｒ５ＮＨ２の第１級アミンと反応させ、その際、反応混合物中の第１級アミン（Ｒ５ＮＨ２）の濃度は１．１モル又はそれを下回る（≦１．１Ｍ）。
【００１６】
さらに、式ＩＩＩのアジリジンを製造する方法が見出され、この場合、この方法は、式Ｉのオレフィンを、臭化物及び酸化剤、この場合、この酸化剤は、臭化物を臭素に酸化することができるものである、の存在下で、式Ｒ５ＮＨ２の第１級アミンと反応させ、その際、反応混合物中の第１級アミン（Ｒ５ＮＨ２）の濃度は１．１モル又はそれを下回る（≦１．１Ｍ）。
【００１７】
式ＩＩのＮ−非置換アジリジンを製造する方法において、反応混合物中のアンモニアの濃度は、反応開始時において好ましくは１．２モル又はそれを上回り（≧１．２Ｍ）、特に１．２５モル又はそれを上回り（≧１．２５Ｍ）、例えば１．２Ｍ以上１５モルまでの範囲、特に１．２Ｍ以上２モルまでの範囲である。
【００１８】
式ＩＩＩのＮ−置換アジリジンを製造する方法において、反応混合物中の第１級アミン（Ｒ５ＮＨ２）の濃度は、好ましくは１．０モル又はそれを下回る（≦１．０Ｍ）。反応混合物中の第１級アミン（Ｒ５ＮＨ２）の濃度は、反応開始時において、好ましくは０．５モルを上回り（＞０．５Ｍ）、特に好ましくは０．７モルを上回り（＞０．７Ｍ）、とりわけ好ましくは０．８モルを上回る（＞０．８Ｍ）。
【００１９】
本発明によれば、専ら式ＩＩＩのＮ−置換アジリジンを製造する方法が、反応混合物中の第１級アミン（Ｒ５ＮＨ２）の最初の濃度を、上記範囲（＞０．５〜≦１．１Ｍ、特に＞０．８〜≦１．１Ｍ）に調整する場合には、特に収率及び選択率に関して特に有利に進行することが見出された。
【００２０】
本発明による反応は、例えば、オレフィンとしてのスチレン及びアンモニア（及び溶剤としての水）を使用する場合には、以下の反応式により示すことができる：
【化５】
【００２１】
ヨウ化物及び酸化剤を用いての方法の好ましい実施態様は、例えばオレフィンとしてのスチレン、アンモニア、溶剤としての水、ヨウ化物としてのヨウ化アンモニアウム及び酸化剤としての次亜塩素酸ナトリウムを使用する場合には、以下の反応式によって示すことができる：
【化６】
【００２２】
アンモニアの代わりに第１級アミン（Ｒ５ＮＨ２）を使用する場合もこれに相当する。
【００２３】
式Ｉのオレフィンにおいて、基Ｒ１〜Ｒ４の例は以下のとおりである：
Ｈ、メチル、エチル、ｎ−プロピル、ｉｓｏ−プロピル、ｎ−ブチル、ｉｓｏ−ブチル、ｎ−ペンチル、ｎ−ヘキシル、ｎ−ヘプチル、ｎ−オクチル、ｎ−ノニル、ｎ−デシル、３−ヒドロキシプロピル、４−ヒドロキシブチル、シクロペンチル、シクロヘキシル。
【００２４】
適したオレフィンＩに関する例は、エチレン、プロピレン、ｉ−ブテン、１−ブテン、２−ブテン、１−ペンテン、１−ヘキセン、２−ヘキセン、シクロペンテン、メチレンシクロペンタン、シクロヘキセン、メチレンシクロヘキサン、３−ヘキセン、２−メチル−１−ヘプテン、１−オクテン、シクロオクテン、２−オクテン、１−ドデセン、スチレン、α−メチルスチレン、β−メチルスチレン、ｐ−メチルスチレン、ｐ−メトキシスチレン、ｐ−ヒドロキシスチレン、ｍ−クロロスチレン、ｐ−クロロスチレン、２−ブテン−１−オール、２−ブテン−１，４−ジオール。
【００２５】
アンモニアは、好ましくは水性溶液として使用され、この場合、これは、好ましくは０．１〜３０質量％のアンモニアを含有することができる。本発明による反応は、さらに反応条件下でアンモニアを遊離することができる化合物の存在下で実施することができる。
【００２６】
第１級アミン（Ｒ５ＮＨ２）中の基Ｒ５に関する例は以下のとおりである：
メチル、エチル、ｎ−プロピル、ｉｓｏ−プロピル、ｎ−ブチル、ｉｓｏ−ブチル、ｎ−ペンチル、ｎ−ヘキシル、ｎ−ヘプチル、ｎ−オクチル、ｎ−ノニル、ｎ−デシル、シクロペンチル、シクロヘキシル。
【００２７】
特に好ましい第１級アミン（Ｒ５ＮＨ２）は、メチルアミン及びエチルアミンである。
【００２８】
第１級アミン（Ｒ５ＮＨ２）は、好ましくは水性溶液として使用する。溶剤は、飽和溶解度まで第１級アミンを含有することができる。本発明による反応は、さらに反応条件下で第１級アミンを遊離することができる化合物の存在下で実施することができる。
【００２９】
方法の一つの実施形態において、ヨウ素及び／又はヨウ化物を使用することができる。ヨウ素及びヨウ化物の代わりに、臭素及び臭化物を使用することもできる。これに関して、ヨウ素及びヨウ化物は臭素及び臭化物よりも好ましい。
【００３０】
ヨウ化物及び臭化物として、アルカリ金属ヨウ化物、アルカリ土類金属ヨウ化物、ヨウ化アンモニウム及びテトラアルキルヨウ化アンモニウム又はアルカリ金属臭化物、アルカリ土類金属臭化物、臭化アンモニウム及びテトラアルキル臭化アンモニウムであり、その際、アルキル基は、アルキルアンモニウムハロゲン化物中で好ましくは、それぞれ及び互いに独立して１〜５個の炭素原子を含有し、かつＮ−ハロゲンイミドが適している。このようなハロゲン化物のための例は：ヨウ化アンモニウム、臭化アンモニウム、Ｎ−ブロモ−スクシンイミド、Ｎ−ヨード−スクシンイミド、ヨウ化ナトリウム、臭化ナトリウム、ヨウ化カリウム、臭化カリウム、ヨウ化マグネシウム、臭化マグネシウム、テトラメチルアンモニウムヨージド、テトラメチルアンモニウムブロミド；特に好ましくはヨウ化アンモニウム及び臭化アンモニウムである。さらに、ヨウ化物の代わりに、ヨウ化物と元素ヨウ素から成る混合物並びに臭化物の代わりに元素臭素及び臭化物から成る混合物を使用することも可能である。
【００３１】
ヨウ化物及びヨウ素から成る混合物の場合には、ヨウ化物とヨウ素とのモル比は１：０．０１〜０．０１：１である。臭化物及び臭素に関しても同様のモル比があてはまる。
【００３２】
本発明による方法において使用された酸化剤は、ヨウ化物からヨウ素ないしは臭化物から臭素に酸化することができるものである。適しているのは、例えば酸素、例えば空気の形で、過酸化水素、例えば水性溶液の形で、アルキルヒドロペルオキシド、例えばクメンヒドロペルオキシド、ｔｅｒｔ．−ブチルヒドロペルオキシド、シクロヘキシルヒドロペルオキシド、メチルフェニルヒドロペルオキシド、アントラキノンエンドペルオキシド、次亜塩素酸、アルカリ金属次亜塩素酸塩及びアルカリ土類金属次亜塩素酸塩、次亜塩素酸ｔｅｒｔ．−ブチル、次亜臭素酸ｔｅｒ．−ブチル、次亜ヨウ素酸ｔｅｒｔ．−ブチル及び一酸化二窒素である。
【００３３】
ヨウ化物又は臭化物を電気化学的に、ヨウ素又は臭素に酸化することも可能である。
【００３４】
溶剤として好ましくは水を使用し、水中でアンモニア又は第１級アミン、ヨウ化物又は臭化物及び複数種の酸化剤は十分に溶解する。さらにヨウ素は水中で極めてわずかな量のみ溶解するが、しかしながらヨウ化物の存在下では容易に溶解する。
【００３５】
しかしながらさらに、水及び反応条件下において不活性の有機溶剤を使用することが有利であってもよい。これに関して、良好な水溶解性及びやや良好な水溶解性を有する溶剤も可能である。良好な水溶解性の溶剤に関しては、例えばエーテル、例えばテトラヒドロフラン及びジオキサンが挙げられ、やや溶解性の溶剤に関しては、脂肪族、脂環式及び芳香族炭化水素、例えばｎ−ヘキサン、ヘプタン、シクロヘキサン及びトルエンが挙げられる。
【００３６】
わずかな水溶解性を有する溶剤の使用は、一般には、有機相と水相との間の改善された分離及びそれに伴う反応混合物の容易な後処理を導く。
【００３７】
オレフィン（Ｉ）とアンモニアとヨウ化物、ヨウ素又はヨウ化物＋ヨウ素とのモル比は、好ましくは１：１〜１００：０．００１〜１．５、特に好ましくは１：１〜９０：０．０１〜１．３、とりわけ好ましくは１：１〜８０：０．１〜１．１である。オレフィンとアンモニアと臭化物、臭素又は臭化物＋臭素との比に関しても同様のモル比があてはまる。
【００３８】
オレフィン（Ｉ）と第１級アミン（Ｒ５ＮＨ２）とヨウ化物、ヨウ素又はヨウ化物＋ヨウ素とのモル比は、好ましくは１：１〜１００：０．００１〜１．５、特に好ましくは１：１〜９０：０．０１〜１．３、とりわけ好ましくは１：１〜８０：０．１〜１．１である。オレフィンと第１級アミン（Ｒ５ＮＨ２）と臭化物、臭素又は臭化物＋臭素との比に関しても同様のモル比があてはまる。
【００３９】
ヨウ化物又はヨウ素と酸化剤とのモル比は、好ましくは１：１〜１０、特に好ましくは１：１〜４、とりわけ好ましくは１：１〜３である。
【００４０】
オレフィン（Ｉ）と酸化剤とのモル比は、好ましくは１：１〜５、特に好ましくは１：１〜３であり、とりわけ好ましくは１：２である。
【００４１】
反応バッチは、好ましくは３０〜９０質量％の水及び１〜３０質量％の有機溶剤、特に好ましくは７０〜８０質量％の水及び２〜２０質量％の有機溶剤を含有する。
【００４２】
好ましい方法において、反応バッチに表面活性物質を添加し、この場合、これは、アジリジン収率の顕著な増加に作用するものである。
【００４３】
表面活性物質としては、本質的にUllmanns Encyclopedia of Industrial Chemistry, 第6版、第35巻、見出し"surfactants"、第293頁〜第368頁に挙げられたすべての物質群が適している。
【００４４】
これに関して、アニオン、カチオン、ノニオン、両性及びアニオン／カチオンの表面活性物質（界面活性剤）が挙げられる。
【００４５】
これに関して好ましい表面活性物質はノニオン界面活性剤、例えばポリアルキレングリコールアルキルエーテル（例えばBrij(R)）である。これは、親油性部分が脂肪族アルコールから成り、親水性部分が短鎖ポリアルキレングリコール、好ましくはポリエチレングリコールから成るコポリマーを示す。脂肪族アルコールとして、好ましくはラウリン酸、パルミチン酸、ステアリン酸又はオレイン酸由来のアルコールを使用する。適したノニオン界面活性剤の他の例は：
Tritone(R)（４−（１，１，３，３−テトラメチルブチル）フェノールのエトキシレート）、
Lutensole(R)（エトキシ化脂肪族アルコール、アルキルフェノール又は脂肪族アミン）
Tweene(R)（ソルビタンエステルのポリオキシエチレン誘導体、例えばポリエトキシソルビタンラウレート）。
【００４６】
表面活性物質の量は、好ましくは、それぞれ全反応混合物に対して０．０１〜１０質量％、特に好ましくは０．５〜５質量％、とりわけ好ましくは１〜２質量％である。
【００４７】
表面活性物質の代わりにか又はこれに追加して、ゼオライト及び／又は他の有孔の無機材料の存在下で実施することができる。ここにおいても同様に、アジリジン収率の顕著な増加を観察することができる。
【００４８】
ゼオライトとして、原則的に、すべての天然に生じるもの及び合成的に製造されたゼオライト、すなわちＡ、Ｘ、Ｙ及びＬ型のゼオライトが適しており、この場合、これらは、孔幅及びＳｉＯ２：Ａｌ２Ｏ３との比（モジュラス）において異なるものである。好ましくは、ＳｉＯ２から構成されたゼオライト、例えばシリカライト及び高いＳｉＯ２含量を有するゼイライト、すなわち高モジュラスのもの、例えばＺＳＭ−５−ゼオライト（モジュラス約３０）及び合成モルデライト（モジュラス約１０）である。
【００４９】
ゼオライト及び／又は他の有孔の無機材料の量は、好ましくは、それぞれ全反応混合物に対して１〜２０質量％、特に好ましくは１〜１０質量％、とりわけ好ましくは１〜５質量％である。
【００５０】
アジリジンの製造は、好ましくは０〜３００℃、特に好ましくは１０〜２５０℃、とりわけ好ましくは２０〜２００℃、例えば好ましくは２０〜５０℃の範囲で実施する。
【００５１】
好ましくは１〜３００ｂａｒ、特に好ましくは１〜２５０ｂａｒ、とりわけ好ましくは１〜１５０ｂａｒ、例えば好ましくは１〜１０ｂａｒの範囲で実施する。
【００５２】
本発明による反応は、一工程で、二工程で又は二以上の工程で、液相中で実施することができる。
【００５３】
一工程の方法の場合には、反応対であるオレフィン、アンモニア又は第１級アミン、ハロゲン及び／又はハロゲン化物を、酸化剤の存在下で、溶剤としての水中で、かつ場合によっては付加的に有機溶剤、表面活性物質及び／又は懸濁されたか又は固定されたゼオライトの存在下で、反応容器中で、上記反応条件下で、例えば０．１〜３０時間に亘って混合する。反応は、断続的又は連続的に実施されることができる。一般に、反応後に、反応搬出物の液体の水相と液体の有機相への分離を実施する。
【００５４】
液体の有機相は、形成されたアジリジン及び場合によっては未反応のオレフィン、表面活性物質及び有機溶剤を含有する。
【００５５】
液体の水相は、ハロゲン及びハロゲン化物、アンモニア又は第１級アミン及び場合によっては表面活性物質を含有する。これは、合成工程に返送することができる。
【００５６】
有機相の後処理は、公知方法で、例えば蒸留によって実施することができる。未反応オレフィン、有機溶剤及び表面活性物質を、合成工程中に返送することができる。
【００５７】
本発明による方法の有利な変法において、アジリジン製造の際に生じるヨウ化物又は臭化物を引き続いて酸化し、かつ合成工程中に返送する。
【００５８】
二工程の方法の場合には、第１工程では、反応対であるオレフィン、アンモニア又は第１級アミン及びハロゲン（すなわち、臭素又はヨウ素）を、酸化剤を添加物ことなしに、溶剤としての水中及び場合によっては付加的な有機溶剤、表面活性物質及び／又は懸濁されたか又は固定された無機触媒、すなわち、上記に示されたゼオライト及び／又は他の有孔の無機材料の存在下で、反応容器中で、上記反応条件下で、例えば０．１〜３０時間に亘って混合する。反応は、断続的又は連続的に実施することができる。反応後にこの相を分離する。有機相は、一工程の方法で記載したようにして後処理をおこなう。
【００５９】
水相は、第２工程で酸化剤、例えば上記に示す酸化剤を用いて処理するか又は電気化学的に酸化する。この際、ヨウ化物又は臭化物をヨウ素又は臭素に酸化する。ハロゲンを含有する水相は、その後に合成工程中に返送する。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明によるスチレンとアンモニア（ＮＨ３）との反応における、最初のアンモニア濃度への２−フェニル−アジリジンの収率の依拠を示す図
【００６１】
例
反応搬出物の組成及びアジリジンの収率及び選択率は、ガスクロマトグラフィーにより測定する。Brij 35(R)はポリオキシエチレン（２３）ラウリルエーテルの商標である。
【００６２】
Triton(R)X-100は、ノニオン界面活性剤を示し、この場合、これは、４−（１,１,３,３−テトラメチルブチル）フェノールのエトキシレートから構成される。Lutensole(R)は、エトキシ化脂肪族アルコール、アルキルフェノール又は脂肪族アミンをベースとするノニオン界面活性剤である。Tweene(R)は、ソルビタンエステルのポリオキシエチレン誘導体、例えばポリエトキシソルビタンラウレート（Tween(R)20）、ポリエトキシソルビタンパルミテート（Tween(R)40）及びポリエトキシソルビタンオレエート（Tween(R)80）である。
【００６３】
例１
Brij 35(R)（９０ｍｇ）及び０．５ｍｍｏｌのヨウ素（１２７ｍｇ）を、２５質量％濃度の水性アンモニア溶液５ｍｌに添加する。この反応を、０．５ｍｍｏｌのスチレン（５７μｌ）を添加することにより開始する（したがってBrj 35の割合は２質量％であり、ヨウ素及びスチレンのモル濃度はそれぞれ０．１Ｍである）。室温で２時間に亘っての反応時間の後に、反応混合物をジエチルエーテルで抽出する。２−フェニルアジリジンの収率は６５％である（選択率＞９９％）。
【００６４】
同条件下での反応を２４時間に亘って実施する場合には、収率は８１％に達する（選択率９９％）。
【００６５】
例２
Brij 35(R)（１８０ｍｇ）及び０．５ｍｍｏｌのヨウ素（１２７ｍｇ）を、２５質量％濃度の水性アンモニア溶液５ｍｌに添加する。この反応を、０．４９ｍｍｏｌのα−メチルスチレン（６５μｌ）を添加することによって開始する（したがって、Brj 35の割合は４質量％であり、ヨウ素及びα−メチルスチレンのモル濃度はそれぞれ０．１Ｍである）。室温で２時間に亘っての反応時間の後に、反応混合物をジエチルエーテルで抽出する。２−メチル−２−フェニルアジリジンの収率は７６％である（選択率＞９９％）。
【００６６】
例３
ａ）Brij 35(R)（１８０ｍｇ）及び０．５ｍｍｏｌのヨウ素（１２７ｍｇ）を、２５質量％濃度の水性アンモニア溶液５ｍｌに添加する。この反応を、０．５ｍｍｏｌのｐ−クロロスチレン（６０μｌ）を添加することによって開始する（したがって、Brj 35の割合は４質量％であり、ヨウ素及びｐ−クロロスチレンのモル濃度はそれぞれ０．１Ｍである）。室温で２時間に亘っての反応時間の後に、反応混合物をジエチルエーテルで抽出する。２−（ｐ−クロロフェニル）アジリジンの収率は６０％（選択率＞９９％）に達する。
ｂ）例３ａ）と同条件下で、β−メチルスチレン、ｐ−メチルスチレン、ｐ−メトキシスチレン及びｍ−クロロスチレンを、相当するアジリジンに変換する。以下の収率が得られる：１−フェニル−２−メチルアジリジン３０％、２−（ｐ−メチルフェニル）アジリジン６０％、２−（ｐ−メトキシフェニル）アジリジン５６％、２−（ｍ−クロロフェニル）アジリジン６１％。
ｃ）例３ａ）と同条件下で、スチレンを、一連の電荷をもたない表面活性物質（４質量％）の存在下で反応させる。２−フェニルアジリジンの収率は、以下の表面活性物質に括弧書きで示す。Triton X-100（４５％）、Lutensole, AT25（４９％）、FB AT80 （５０％）、XL 140（５１％）、Tween 20（４９％）、40（５１％）、80（４９％）。
ｄ）例３ｃ）で、表面活性物質の不在下で実施した場合には、１％の２−フェニルアジリジンが観察される。
【００６７】
例４
ａ）例３ｃ）において、表面活性物質の代わりにシリカライト（５．５質量％）の存在下で実施する場合には、２−フェニルアジリジンの収率は３５％である。
【００６８】
ｂ）例４ａ）において、シリカライトの代わりにＭＣＭ−４１（５．５質量％）を使用する場合には、収率は３５％である。
【００６９】
例５
Brij 35(R)（１８０ｍｇ）及び０．５ｍｍｏｌのヨウ素（１２７ｍｇ）を、２５質量％濃度の水性アンモニア溶液５ｍｌに添加する。この反応を、０．４６ｍｍｏｌの２−メチル−１−ヘプテン（７８μｌ）を添加することにより開始する（したがってBrj 35の割合は４質量％であり、ヨウ素のモル濃度は０．１Ｍであり、かつ２−メチル−１−ヘプテンのモル濃度は０．９Ｍである）。７０℃で２時間に亘っての反応時間の後に、反応混合物を、ジエチルエーテルを用いて抽出する。２−メチル−２−ペンチルアジリジンの収率は１％である（選択率＞９８％）。
【００７０】
例６
Brij 35(R)（１８０ｍｇ）、ヨウ化アンモニウム（７３ｍｇ）及び０．５ｍｍｏｌのスチレン（５７μｌ）を、２５質量％濃度の水性アンモニア溶液５ｍｌに添加する。この反応は、１０〜１３質量％の水性次亜塩素酸ナトリウム溶液（４００μｌ）の少量ずつの添加によって開始し、その際、それぞれ４０μｌを５分ごとに添加する。室温で２時間に亘っての反応時間の後に、反応混合物をジエチルエーテルで抽出する。２−フェニルアジリジンの収率は７４％である（選択率＞９８％）。
【００７１】
例７
Brij 35(R)（１８０ｍｇ）、ヨウ化アンモニウム（７３ｍｇ）及び０．４６ｍｍｏｌの２−メチル−１−ヘプテン（７８μｌ）を、２５質量％濃度の水性アンモニア溶液５ｍｌに添加する。この反応は、１０〜１３質量％の水性次亜塩素酸ナトリウム溶液（１ｍｌ）の少量ずつの添加により開始する。次亜塩素酸ナトリウム溶液は、２００μｌの部分量を５分ごとに添加する。室温で２時間に亘っての反応時間の後に、反応混合物をジエチルエーテルで抽出する。２−メチル−２−ペンチルアジリジンの収率は１％である。
【００７２】
例８（比較例）
Brij 35(R)（１８０ｍｇ）及び０．５ｍｍｏｌのスチレン（５７μｌ）を、２５質量％濃度の水性アンモニア溶液５ｍｌに添加する。この反応は、１０〜１３質量％の水性次亜塩素酸ナトリウム溶液（１ｍｌ）の少量ずつの添加により開始し、その際、それぞれ２００μｌを５分ごとに添加する。室温で２時間に亘っての反応時間の後に、反応混合物を、ジエチルエーテルで抽出する。２−フェニルアジリジンの収率は＜１％である。
【００７３】
例９
Brij 35(R)（１８０ｍｇ）、ヨウ化アンモニウム（５０モル％、３７ｍｇ）及び０．５ｍｍｏｌのスチレン（５７μｌ）を、２５質量％濃度の水性アンモニア溶液５ｍｌに添加する。反応は、１０〜１３質量％の水性次亜塩素酸ナトリウム溶液（４００μｌ）の少量ずつの添加により開始する。室温で２時間に亘っての反応時間の後に、反応混合物をジエチルエーテルで抽出する。２−フェニルアジリジンの収率は６０％である。
【００７４】
例１０
Brij 35(R)（１８０ｍｇ）、ヨウ化アンモニウム（２９ｍｇ）及び０．５ｍｍｏｌのスチレン（５７μｌ）を、１．３モルの水性アンモニア溶液５ｍｌに添加する。この反応は、１０〜１３質量％濃度の水性次亜塩素酸ナトリウム溶液（４００μｌ）の少量ずつの添加により開始し、その際、それぞれ４０μｌを５分ごとに添加する。室温で２時間に亘っての反応時間の後に、反応混合物をジエチルエーテルで抽出する。２−フェニルアジリジンの収率は９０％である（選択率９９％）。
【００７５】
例１１
Brij 35(R)（１８０ｍｇ）、ヨウ化アンモニウム（２９ｍｇ）及び０．５ｍｍｏｌの置換されたスチレン誘導体（量は以下参照）を、１．３モルの水性アンモニア溶液５ｍｌに添加する。この反応は、１０〜１３質量％濃度の水性次亜塩素酸ナトリウム溶液（４００μｌ）の少量ずつの添加により開始し、その際、それぞれ４０μｌを５分ごとに添加する。室温で２時間に亘っての反応時間の後に、反応混合物をジエチルエーテルで抽出する。一置換された２−フェニルアジリジンの収率は以下のとおりである：
７４％ ｐ−クロロスチレン（６０μｌ）からの２−（ｐ−クロロフェニル）−アジリジン（選択率９９％）、
９２％ α−メチルスチレン（６５μｌ）からの２−メチル−２−フェニル−アジリジン（選択率９９％）、
５６％ β−メチルスチレン（６５μｌ）からの２−メチル−３−フェニル−アジリジン（選択率９８％）
【００７６】
例１２
Brij 35(R)（９０ｍｇ）及び０．５ｍｍｏｌのヨウ素（１２７ｍｇ）を、１モルの水性メチルアミン溶液５ｍｌに添加する。この反応を、０．５ｍｍｏｌのスチレン（５７μｌ）を添加することにより開始する。室温で２時間に亘っての反応時間の後に、反応混合物をジエチルエーテルで抽出する。１−メチル−２−フェニルアジリジンの収率は４３％である（選択率８４％）。
【００７７】
同条件下での反応を５時間に亘って実施する場合には、収率は６４％に達する（選択率８６％）。
【００７８】
例１３
Brij 35(R)（９０ｍｇ）及び０．５ｍｍｏｌのヨウ素（１２７ｍｇ）を、０．６モルの水性エチルアミン溶液５ｍｌに添加する。この反応を、０．５ｍｍｏｌのスチレン（５７μｌ）を添加することにより開始する。室温で２時間に亘っての反応時間の後に、反応混合物をジエチルエーテルで抽出する。１−エチル−２−フェニルアジリジンの収率は２８％である（選択率９３％）。
【００７９】
例１４
Brij 35(R)（９０ｍｇ）及び０．５ｍｍｏｌのヨウ素（１２７ｍｇ）を、１モルの水性メチルアミン溶液５ｍｌに添加する。この反応を、０．５ｍｍｏｌのｐ−クロロスチレン（６０μｌ）を添加することにより開始する。室温で２時間に亘っての反応時間の後に、反応混合物をジエチルエーテルで抽出する。１−メチル−２−（ｐ−クロロフェニル）−アジリジンの収率は３９％である（選択率９３％）。
【００８０】
例１５
Brij 35(R)（９０ｍｇ）及び０．２ｍｍｏｌのヨウ素（２５４ｍｇ）を、１モルの水性メチルアミン溶液５ｍｌに添加する。この反応を、０．５ｍｍｏｌのスチレン（５７μｌ）を添加することにより開始する。室温で２時間に亘っての反応時間の後に、反応混合物をジエチルエーテルで抽出する。１−メチル−２−フェニルアジリジンの収率は６８％である（選択率８３％）。
【００８１】
例１６
Brij 35(R)（９０ｍｇ）及び０．１ｍｍｏｌのヨウ素（１２７ｍｇ）を、１モルの水性メチルアミン溶液５ｍｌに添加する。この反応を、０．４８ｍｍｏｌの２−メチル−１−ヘプテン（５７μｌ）を添加することにより開始する。室温で２時間に亘っての反応時間の後に、反応混合物をジエチルエーテルで抽出する。１−メチル−２−フェニルアジリジンの収率は３％である（選択率８３％）。
【００８２】
例１７
Brij 35(R)（９０ｍｇ）、ヨウ化アンモニウム（７３ｍｇ）及び０．５ｍｍｏｌのスチレン（５７μｌ）を、１モルの水性メチルアミン溶液５ｍｌに添加する。この反応は、１０〜１３質量％の水性次亜塩素酸ナトリウム溶液（４００μｌ）の少量ずつの添加によって開始し、その際、それぞれ４０μｌを５分ごとに添加する。室温で２時間に亘っての反応時間の後に、反応混合物をジエチルエーテルで抽出する。１−メチル−２−フェニルアジリジンの収率は３９％である（選択率９５％）。
【００８３】
例１８
Brij 35(R)（９０ｍｇ）、ヨウ化アンモニウム（７３ｍｇ）及び０．５ｍｍｏｌのスチレン（５７μｌ）を、１モルの水性メチルアミン溶液５ｍｌに添加する。この反応は、１０〜１３質量％の水性次亜塩素酸ナトリウム溶液（１ｍｌ）の少量ずつの添加により開始し、その際、それぞれ１００μｌを５分ごとに添加する。室温で２時間に亘っての反応時間の後に、反応混合物をジエチルエーテルで抽出する。１−メチル−２−フェニルアジリジンの収率は７３％である（選択率９７％）。
【００８４】
例１９
Brij 35(R)（９０ｍｇ）、ヨウ化アンモニウム（７３ｍｇ）及び０．５ｍｍｏｌのスチレン（５７μｌ）を、０．５モルの水性メチルアミン溶液５ｍｌに添加する。この反応は、１０〜１３質量％濃度の水性次亜塩素酸ナトリウム溶液（１ｍｌ）の少量ずつの添加により開始し、その際、それぞれ１００μｌを５分ごとに添加する。室温で２時間に亘っての反応時間の後に、反応混合物をジエチルエーテルで抽出する。１−メチル−２−フェニルアジリジンの収率は５２％である（選択率９５％）。
【００８５】
例２０
Brij 35(R)（９０ｍｇ）、ヨウ化アンモニウム（７３ｍｇ）及び０．５ｍｍｏｌのスチレン（５７μｌ）を、０．６モルの水性エチルアミン溶液５ｍｌに添加する。この反応は、１０〜１３質量％濃度の水性次亜塩素酸ナトリウム溶液（１ｍｌ）の少量ずつの添加により開始し、その際、それぞれ１００μｌを５分ごとに添加する。室温で２時間に亘っての反応時間の後に、反応混合物をジエチルエーテルで抽出する。１−エチル−２−フェニルアジリジンの収率は５５％である（選択率９６％）。
【００８６】
以下、図１は、例示的に、本発明によるスチレンとアンモニア（ＮＨ３）との反応に関して、最初のアンモニア濃度への２−フェニル−アジリジンの収率の依拠を示す。試験条件は例６に相当するが、この際、種々のＮＨ３濃度により異なる。これにより、好ましいアンモニア濃度の範囲が≧１．２〜１５モルであることが明らかとなった。
【００８７】
これとは対照的に、第１級アミン（Ｒ５ＮＨ２）を用いての本発明による反応の場合において、第１級アミン濃度の見出された好ましい範囲は、驚くべきことに＞０．５〜≦１．１モルであった。これについて例６及び１９を比較した。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
式ＩＩ
【化１】
のＮ−非置換アジリジンの製造方法において、式Ｉ
【化２】
［式中、Ｒ１〜Ｒ４は互いに独立して水素、１〜１６個の炭素原子を有する直鎖又は分枝のアルキル基、１〜４個の炭素原子を有するヒドロキシアルキル基、５〜７個の炭素原子を有するシクロアルキル基、ベンジル基及びフェニル基、この場合、このフェニル基は、それぞれフェニル基のｏ−、ｍ−又はｐ−位でメトキシ基、ヒドロキシ基、クロロ基又は１〜４個の炭素原子を有するアルキル基によって置換されていてもよい、を示し、かつ、基Ｒ１又はＲ２は基Ｒ３又はＲ４と一緒になって閉環して５〜１２員環を形成してもよいか、あるいは、基Ｒ１及びＲ２は閉環して５〜１２員環を形成してもよい］のオレフィンを、ヨウ素又は臭素の存在下で、アンモニアと反応させることを特徴とする、式ＩＩのＮ−非置換アジリジンの製造方法。
【請求項２】
式Ｉ（式中、請求項１に記載したとおり）のオレフィンを、ヨウ化物及び酸化剤、この場合、この酸化剤は、ヨウ化物をヨウ素に酸化することができるものである、の存在下でアンモニアと反応させることを特徴とする、式ＩＩ（式中、請求項１に記載したとおり）のアジリジンの製造方法。
【請求項３】
式Ｉ（式中、請求項１に記載したとおり）のオレフィンを、臭化物及び酸化剤、この場合、この酸化剤は、臭化物を臭素に酸化することができるものである、の存在下でアンモニアと反応させることを特徴とする、式ＩＩ（式中、請求項１に記載したとおり）のアジリジンの製造方法。
【請求項４】
反応開始時における反応混合物中のアンモニアの濃度が、１．２モル又はそれを上回る（≧１．２Ｍ）、請求項１から３までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
式ＩＩＩ
【化３】
のＮ−置換アジリジンの製造方法において、式Ｉ
【化４】
［式中、Ｒ１〜Ｒ４は互いに独立して水素であり、かつ、Ｒ１〜Ｒ５は互いに独立して１〜１６個の炭素原子を有する直鎖又は分枝のアルキル基、１〜４個の炭素原子を有するヒドロキシアルキル基、５〜７個の炭素原子を有するシクロアルキル基、ベンジル基及びフェニル基、この場合、このフェニル基は、それぞれフェニル基のｏ−、ｍ−又はｐ−位で、メトキシ基、ヒドロキシ基、クロロ基又は１〜４個の炭素原子を有するアルキル基によって置換されていてもよい、を示し、かつ、基Ｒ１又はＲ２は基Ｒ３又はＲ４と一緒になって閉環して５〜１２員環を形成してもよいか、あるいは、基Ｒ１及びＲ２は閉環して５〜１２員環を形成してもよい］のオレフィンを、ヨウ素又は臭素の存在下で、式Ｒ５ＮＨ２の第１級アミンと反応させ、その際、反応混合物中の第１級アミン（Ｒ５ＮＨ２）の濃度は、１．１モル又はそれを下回る（≦１．１Ｍ）ことを特徴とする、式ＩＩＩのＮ−置換アジリジンの製造方法。
【請求項６】
式ＩＩＩ（式中、請求項５に記載したとおり）のアジリジンの製造方法において、式Ｉ（式中、請求項５に記載したとおり）のオレフィンを、ヨウ化物及び酸化剤、この場合、この酸化剤は、ヨウ化物をヨウ素に酸化することができるものである、の存在下で、式Ｒ５ＮＨ２の第１級アミンと反応させ、その際、反応混合物中の第１級アミン（Ｒ５ＮＨ２）の濃度は、１．１モル又はそれを下回る（≦１．１Ｍ）ことを特徴とする、式ＩＩＩ（式中、請求項５に記載したとおり）のアジリジンの製造方法。
【請求項７】
式ＩＩＩ（式中、請求項５に記載したとおり）のアジリジンの製造方法において、式Ｉ（式中、請求項５に記載したとおり）のオレフィンを、臭化物及び酸化剤、この場合、この酸化剤は、臭化物を臭素に酸化することができるものである、の存在下で、式Ｒ５ＮＨ２の第１級アミンと反応させ、その際、反応混合物中の第１級アミン（Ｒ５ＮＨ２）の濃度は１．１モル又はそれを下回る（≦１．１Ｍ）ことを特徴とする、式ＩＩＩ（式中、請求項５に記載したとおり）のアジリジンの製造方法。
【請求項８】
反応開始時における反応混合物中の第１級アミン（Ｒ５ＮＨ２）の濃度が、０．５モルを上回る（＞０．５Ｍ）、請求項５から７までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
ヨウ化物として、アルカリ金属ヨウ化物、アルカリ土類金属ヨウ化物、ヨウ化アンモニウム、テトラアルキルアンモニウムヨージド又はこれらヨウ化物の（２種又はそれ以上の）混合物を使用する、請求項２、４、６又は８に記載の方法。
【請求項１０】
臭化物として、アルカリ金属臭化物、アルカリ土類金属臭化物、臭化アンモニウム、テトラアルキルアンモニウムブロミド又はこれら臭化物の（２種又はそれ以上の）混合物を使用する、請求項３、４、７又は８に記載の方法。
【請求項１１】
ヨウ化物を、ヨウ化物とヨウ素とから成る混合物として使用する、請求項２、４、６、８又は９に記載の方法。
【請求項１２】
臭化物を、臭化物と臭素とから成る混合物として使用する、請求項３、４、７、８又は１０に記載の方法。
【請求項１３】
酸化剤として、酸素、過酸化水素、クメンヒドロペルオキシド、メチルフェニルヒドロペルオキシド、アントラキノンエンドペルオキシド、次亜塩素酸、次亜塩素酸ｔｅｒｔ．−ブチル、次亜臭素酸ｔｅｒｔ．−ブチル、次亜ヨウ素酸ｔｅｒｔ．−ブチル、一酸化二窒素、アルカリ金属次亜塩素酸塩又はアルカリ土類金属次亜塩素酸塩を使用する、請求項２、３、４、６から１２までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項１４】
酸化剤としてアノードを使用する（電気化学的酸化）、請求項２、３、４、６から１２までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項１５】
水の存在下で反応を実施する、請求項１から１４までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項１６】
水及び有機溶剤の存在下で反応を実施する、請求項１から１４までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項１７】
有機溶剤としてエーテル又は脂肪族炭化水素、脂環式炭化水素又は芳香族炭化水素を使用する、請求項１から１６までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項１８】
アジリジンの製造を、表面活性物質の存在下で実施する、請求項１から１７までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項１９】
アジリジンの製造を、ノニオン表面活性物質の存在下で実施する、請求項１から１８までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項２０】
ノニオン表面活性物質としてポリアルキレングリコールアルキルエーテル又はエトキシ化脂肪族アルコール、エトキシ化アルキルフェノール又はエトキシ化脂肪族アミンを使用する、請求項１から１９までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項２１】
アジリジンの製造を、ゼオライトの存在下で実施する、請求項１から２０までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項２２】
オレフィン（Ｉ）とアンモニアとハロゲン化物、ハロゲン又はハロゲン化物＋ハロゲンとのモル比が、１：１〜１００：０．００１〜１．５であるか、あるいは、オレフィン（Ｉ）と第１級アミン（Ｒ５ＮＨ２）とハロゲン化物、ハロゲン又はハロゲン化物＋ハロゲンとのモル比が、１：１〜１００：０．００１〜１．５である、請求項１から２１までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項２３】
アジリジンの製造を、０℃〜３００℃の温度で実施する、請求項１から２２までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項２４】
アジリジンの製造を、１〜３００ｂａｒの絶対圧で実施する、請求項１から２３までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項２５】
アジリジンの製造を、２個の部分工程で実施し、その際、第１の部分工程中で、オレフィン（Ｉ）とアンモニア又は第１級アミン（Ｒ５ＮＨ２）との反応をヨウ素又は臭素の存在下で実施し、かつ第２の部分工程中で、第１の部分工程中で形成されたハロゲン化物をさらに相当するハロゲンに酸化し、かつ第１の部分工程に返送する、請求項１、４、５、８、１５から２４までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項２６】
エチレンをアンモニア又はモノメチルアミン又はモノエチルアミンと反応させる、アジリジン又はＮ−メチル−アジリジン又はＮ−エチル−アジリジンを製造するための、請求項１から２５までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項２７】
プロピレンをアンモニア又はモノメチルアミン又はモノエチルアミンと反応させる、２−メチル−アジリジン又は１，２−ジメチル−アジリジン又は１−エチル−２−メチル−アジリジンを製造するための、請求項１から２５までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項２８】
イソブテンをアンモニア又はモノメチルアミン又はモノエチルアミンと反応させる、２，２−ジメチルアジリジン又は１，２，２−トリメチル−アジリジン又は１−エチル−２，２−ジメチル−アジリジンを製造するための、請求項１から２５までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項１】
式ＩＩ
【化１】
のＮ−非置換アジリジンの製造方法において、式Ｉ
【化２】
［式中、Ｒ１〜Ｒ４は互いに独立して水素、１〜１６個の炭素原子を有する直鎖又は分枝のアルキル基、１〜４個の炭素原子を有するヒドロキシアルキル基、５〜７個の炭素原子を有するシクロアルキル基、ベンジル基及びフェニル基、この場合、このフェニル基は、それぞれフェニル基のｏ−、ｍ−又はｐ−位でメトキシ基、ヒドロキシ基、クロロ基又は１〜４個の炭素原子を有するアルキル基によって置換されていてもよい、を示し、かつ、基Ｒ１又はＲ２は基Ｒ３又はＲ４と一緒になって閉環して５〜１２員環を形成してもよいか、あるいは、基Ｒ１及びＲ２は閉環して５〜１２員環を形成してもよい］のオレフィンを、ヨウ素又は臭素の存在下で、アンモニアと反応させることを特徴とする、式ＩＩのＮ−非置換アジリジンの製造方法。
【請求項２】
式Ｉ（式中、請求項１に記載したとおり）のオレフィンを、ヨウ化物及び酸化剤、この場合、この酸化剤は、ヨウ化物をヨウ素に酸化することができるものである、の存在下でアンモニアと反応させることを特徴とする、式ＩＩ（式中、請求項１に記載したとおり）のアジリジンの製造方法。
【請求項３】
式Ｉ（式中、請求項１に記載したとおり）のオレフィンを、臭化物及び酸化剤、この場合、この酸化剤は、臭化物を臭素に酸化することができるものである、の存在下でアンモニアと反応させることを特徴とする、式ＩＩ（式中、請求項１に記載したとおり）のアジリジンの製造方法。
【請求項４】
反応開始時における反応混合物中のアンモニアの濃度が、１．２モル又はそれを上回る（≧１．２Ｍ）、請求項１から３までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
式ＩＩＩ
【化３】
のＮ−置換アジリジンの製造方法において、式Ｉ
【化４】
［式中、Ｒ１〜Ｒ４は互いに独立して水素であり、かつ、Ｒ１〜Ｒ５は互いに独立して１〜１６個の炭素原子を有する直鎖又は分枝のアルキル基、１〜４個の炭素原子を有するヒドロキシアルキル基、５〜７個の炭素原子を有するシクロアルキル基、ベンジル基及びフェニル基、この場合、このフェニル基は、それぞれフェニル基のｏ−、ｍ−又はｐ−位で、メトキシ基、ヒドロキシ基、クロロ基又は１〜４個の炭素原子を有するアルキル基によって置換されていてもよい、を示し、かつ、基Ｒ１又はＲ２は基Ｒ３又はＲ４と一緒になって閉環して５〜１２員環を形成してもよいか、あるいは、基Ｒ１及びＲ２は閉環して５〜１２員環を形成してもよい］のオレフィンを、ヨウ素又は臭素の存在下で、式Ｒ５ＮＨ２の第１級アミンと反応させ、その際、反応混合物中の第１級アミン（Ｒ５ＮＨ２）の濃度は、１．１モル又はそれを下回る（≦１．１Ｍ）ことを特徴とする、式ＩＩＩのＮ−置換アジリジンの製造方法。
【請求項６】
式ＩＩＩ（式中、請求項５に記載したとおり）のアジリジンの製造方法において、式Ｉ（式中、請求項５に記載したとおり）のオレフィンを、ヨウ化物及び酸化剤、この場合、この酸化剤は、ヨウ化物をヨウ素に酸化することができるものである、の存在下で、式Ｒ５ＮＨ２の第１級アミンと反応させ、その際、反応混合物中の第１級アミン（Ｒ５ＮＨ２）の濃度は、１．１モル又はそれを下回る（≦１．１Ｍ）ことを特徴とする、式ＩＩＩ（式中、請求項５に記載したとおり）のアジリジンの製造方法。
【請求項７】
式ＩＩＩ（式中、請求項５に記載したとおり）のアジリジンの製造方法において、式Ｉ（式中、請求項５に記載したとおり）のオレフィンを、臭化物及び酸化剤、この場合、この酸化剤は、臭化物を臭素に酸化することができるものである、の存在下で、式Ｒ５ＮＨ２の第１級アミンと反応させ、その際、反応混合物中の第１級アミン（Ｒ５ＮＨ２）の濃度は１．１モル又はそれを下回る（≦１．１Ｍ）ことを特徴とする、式ＩＩＩ（式中、請求項５に記載したとおり）のアジリジンの製造方法。
【請求項８】
反応開始時における反応混合物中の第１級アミン（Ｒ５ＮＨ２）の濃度が、０．５モルを上回る（＞０．５Ｍ）、請求項５から７までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
ヨウ化物として、アルカリ金属ヨウ化物、アルカリ土類金属ヨウ化物、ヨウ化アンモニウム、テトラアルキルアンモニウムヨージド又はこれらヨウ化物の（２種又はそれ以上の）混合物を使用する、請求項２、４、６又は８に記載の方法。
【請求項１０】
臭化物として、アルカリ金属臭化物、アルカリ土類金属臭化物、臭化アンモニウム、テトラアルキルアンモニウムブロミド又はこれら臭化物の（２種又はそれ以上の）混合物を使用する、請求項３、４、７又は８に記載の方法。
【請求項１１】
ヨウ化物を、ヨウ化物とヨウ素とから成る混合物として使用する、請求項２、４、６、８又は９に記載の方法。
【請求項１２】
臭化物を、臭化物と臭素とから成る混合物として使用する、請求項３、４、７、８又は１０に記載の方法。
【請求項１３】
酸化剤として、酸素、過酸化水素、クメンヒドロペルオキシド、メチルフェニルヒドロペルオキシド、アントラキノンエンドペルオキシド、次亜塩素酸、次亜塩素酸ｔｅｒｔ．−ブチル、次亜臭素酸ｔｅｒｔ．−ブチル、次亜ヨウ素酸ｔｅｒｔ．−ブチル、一酸化二窒素、アルカリ金属次亜塩素酸塩又はアルカリ土類金属次亜塩素酸塩を使用する、請求項２、３、４、６から１２までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項１４】
酸化剤としてアノードを使用する（電気化学的酸化）、請求項２、３、４、６から１２までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項１５】
水の存在下で反応を実施する、請求項１から１４までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項１６】
水及び有機溶剤の存在下で反応を実施する、請求項１から１４までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項１７】
有機溶剤としてエーテル又は脂肪族炭化水素、脂環式炭化水素又は芳香族炭化水素を使用する、請求項１から１６までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項１８】
アジリジンの製造を、表面活性物質の存在下で実施する、請求項１から１７までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項１９】
アジリジンの製造を、ノニオン表面活性物質の存在下で実施する、請求項１から１８までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項２０】
ノニオン表面活性物質としてポリアルキレングリコールアルキルエーテル又はエトキシ化脂肪族アルコール、エトキシ化アルキルフェノール又はエトキシ化脂肪族アミンを使用する、請求項１から１９までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項２１】
アジリジンの製造を、ゼオライトの存在下で実施する、請求項１から２０までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項２２】
オレフィン（Ｉ）とアンモニアとハロゲン化物、ハロゲン又はハロゲン化物＋ハロゲンとのモル比が、１：１〜１００：０．００１〜１．５であるか、あるいは、オレフィン（Ｉ）と第１級アミン（Ｒ５ＮＨ２）とハロゲン化物、ハロゲン又はハロゲン化物＋ハロゲンとのモル比が、１：１〜１００：０．００１〜１．５である、請求項１から２１までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項２３】
アジリジンの製造を、０℃〜３００℃の温度で実施する、請求項１から２２までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項２４】
アジリジンの製造を、１〜３００ｂａｒの絶対圧で実施する、請求項１から２３までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項２５】
アジリジンの製造を、２個の部分工程で実施し、その際、第１の部分工程中で、オレフィン（Ｉ）とアンモニア又は第１級アミン（Ｒ５ＮＨ２）との反応をヨウ素又は臭素の存在下で実施し、かつ第２の部分工程中で、第１の部分工程中で形成されたハロゲン化物をさらに相当するハロゲンに酸化し、かつ第１の部分工程に返送する、請求項１、４、５、８、１５から２４までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項２６】
エチレンをアンモニア又はモノメチルアミン又はモノエチルアミンと反応させる、アジリジン又はＮ−メチル−アジリジン又はＮ−エチル−アジリジンを製造するための、請求項１から２５までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項２７】
プロピレンをアンモニア又はモノメチルアミン又はモノエチルアミンと反応させる、２−メチル−アジリジン又は１，２−ジメチル−アジリジン又は１−エチル−２−メチル−アジリジンを製造するための、請求項１から２５までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項２８】
イソブテンをアンモニア又はモノメチルアミン又はモノエチルアミンと反応させる、２，２−ジメチルアジリジン又は１，２，２−トリメチル−アジリジン又は１−エチル−２，２−ジメチル−アジリジンを製造するための、請求項１から２５までのいずれか１項に記載の方法。
【図１】
【公表番号】特表２０１０−５３０８６４（Ｐ２０１０−５３０８６４Ａ）
【公表日】平成２２年９月１６日（２０１０．９．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−５１２６７６（Ｐ２０１０−５１２６７６）
【出願日】平成２０年６月１８日（２００８．６．１８）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２００８／０５７７０２
【国際公開番号】ＷＯ２００８／１５５３５５
【国際公開日】平成２０年１２月２４日（２００８．１２．２４）
【出願人】（５０８０２０１５５）ビーエーエスエフ ソシエタス・ヨーロピア (2,842)
【氏名又は名称原語表記】ＢＡＳＦ ＳＥ
【住所又は居所原語表記】Ｄ−６７０５６ Ｌｕｄｗｉｇｓｈａｆｅｎ， Ｇｅｒｍａｎｙ
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２２年９月１６日（２０１０．９．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年６月１８日（２００８．６．１８）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２００８／０５７７０２
【国際公開番号】ＷＯ２００８／１５５３５５
【国際公開日】平成２０年１２月２４日（２００８．１２．２４）
【出願人】（５０８０２０１５５）ビーエーエスエフ ソシエタス・ヨーロピア (2,842)
【氏名又は名称原語表記】ＢＡＳＦ ＳＥ
【住所又は居所原語表記】Ｄ−６７０５６ Ｌｕｄｗｉｇｓｈａｆｅｎ， Ｇｅｒｍａｎｙ
【Ｆターム（参考）】
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