Ｎ−（ジヒドロキシアルキル）ジエチレントリアミン類、その組成物、及びそれを用いた２−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】 安価で工業的に安定的に得られる原料を用いて、発火の危険性が高い還元剤を用いることなく、簡便且つ安全に少ない工程数で２−ヒドロキシ（アルキル）トリエチレンジアミン類を効率的に合成する方法を提供するとともに、そのための原料として、新規なＮ−（ジヒドロキシアルキル）ジエチレントリアミン類又はその組成物、ジ置換ヒドロキシアルキルピペラジン類又はその組成物を提供する。
【解決手段】 ジ置換ヒドロキシアルキルピペラジン類を、酸触媒の存在下で分子内脱水縮合反応させて２−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。ジ置換ヒドロキシアルキルピペラジン類はＮ−（ジヒドロキシアルキル）ジエチレントリアミン類を、酸触媒、ラネー金属触媒、又はそれら両方の存在下で分子内脱水縮合反応させて得られる。Ｎ−（ジヒドロキシアルキル）ジエチレントリアミン類はハロゲン化ジオールと、Ｎ−（２−アミノエチル）ジエチレトリアミンとを反応させて得られる。
【解決手段】 ジ置換ヒドロキシアルキルピペラジン類を、酸触媒の存在下で分子内脱水縮合反応させて２−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。ジ置換ヒドロキシアルキルピペラジン類はＮ−（ジヒドロキシアルキル）ジエチレントリアミン類を、酸触媒、ラネー金属触媒、又はそれら両方の存在下で分子内脱水縮合反応させて得られる。Ｎ−（ジヒドロキシアルキル）ジエチレントリアミン類はハロゲン化ジオールと、Ｎ−（２−アミノエチル）ジエチレトリアミンとを反応させて得られる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はＮ−（ジヒドロキシアルキル）ジエチレントリアミン類、その組成物、及びそれを用いた２−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。
【０００２】
本発明のＮ−（ジヒドロキシアルキル）ジエチレントリアミン類、及びその組成物は、２−ヒドロキシ（アルキル）トリエチレンジアミン類の原料として有用である。
【背景技術】
【０００３】
２−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、ウレタン樹脂化触媒、化学吸着剤、抗菌剤等に有用であることが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
従来の２−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、例えば、Ｎ−（ジヒドロキシアルキル）エチレンジアミン類から中間体となるヒドロキシアルキルピペラジン類を合成し（例えば、特許文献１、特許文献２参照）、次いで、得られたヒドロキシアルキルピペラジン類を、アルキレンオキサイドとの反応でジ置換ヒドロキシアルキルピペラジン類として、更に酸触媒の存在下で分子内縮合反応させる製法が報告されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
しかしながら、上記の製造法は反応の工程数が多く、更に簡略化した製法が求められていた。
【０００６】
また他の合成法として、ピペラジンと２，３−ジブロモプロピオン酸エチルとをトルエン又はベンゼンのような不活性溶媒中で反応させて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、例えば水素化リチウムアルミニウムを用いて還元する二段階での合成方法が知られている（例えば、特許文献３参照）。
【０００７】
しかしながら、この製造方法では、ピペラジンと２，３−ジブロモプロピオン酸エチルとを低い基質濃度で反応させる必要があるため生産性に劣るという欠点を有する。また次反応を効率良く行うため、第一工程で得られる生成物は単離、精製する必要があった。次に第二工程では、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。更にまた、原料として用いるピペラジンが高価であり、特に２，３−ジブロモプロピオン酸エチルが非常に高価であるため、実用的とは言い難い。
【０００８】
以上のように、安価で工業的に安定的に得られる原料を用いて、発火の危険性が高い還元剤を用いることなく、簡便且つ安全に少ない工程数でヒドロキシ（アルキル）トリエチレンジアミン類を効率的に合成することは極めて困難であった。
【０００９】
一方、粗２−ヒドロキシエチルジエチレントリアミンの２０％水溶液からリン酸担持触媒を用いて分子内で脱水環化するとトリエチレンジアミンが得られることが報告されている（例えば、特許文献４参照）。
【００１０】
しかしながら、２−ヒドロキシ（アルキル）トリエチレンジアミン類の合成に有用と考えられる、Ｎ−（ジヒドロキシアルキル）ジエチレントリアミン類の生成を確認した例は、これまで報告されていなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】国際公開第２００９／１４５３２０号パンフレット
【特許文献２】オーストリア国特許第２２７，２６８号明細書
【特許文献３】特開２００１−５０４８５５号公報
【特許文献４】米国特許第４，７５７，１４３号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
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、安価で工業的に安定的に得られる原料を用いて、発火の危険性が高い還元剤を用いることなく、簡便且つ安全に少ない工程数でヒドロキシ（アルキル）トリエチレンジアミンを製造する方法を提供すること、及びこのような原料として、新規なＮ−（ジヒドロキシアルキル）ジエチレントリアミン類、及びその組成物を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
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。
【００１４】
すなわち、本発明は以下に示すとおり、Ｎ−（ジヒドロキシアルキル）ジエチレントリアミン類、その組成物、及びそれを用いた２−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ものである。
【００１５】
［１］下記式（１）
【００１６】
【化１】
【００１７】
（式中、Ｒは水素原子又は炭素数１〜４のアルキル基を表し、ｎは０〜６の整数を表す。）
で示されるＮ−（ジヒドロキシアルキル）ジエチレントリアミン類。
【００１８】
［２］下記式（２）
【００１９】
【化２】
【００２０】
（式中、Ｒは水素原子又は炭素数１〜４のアルキル基を表し、ｎは０〜６の整数を表す。）
で示されるＮ−（ジヒドロキシアルキル）ジエチレントリアミン類。
【００２１】
［３］下記式（１）
【００２２】
【化３】
【００２３】
（式中、Ｒは水素原子又は炭素数１〜４のアルキル基を表し、ｎは０〜６の整数を表す。）
で示される化合物と下記式（２）
【００２４】
【化４】
【００２５】
（式中、Ｒ、ｎは上記と同じ定義である。）
で示される化合物とを含有することを特徴とするＮ−（ジヒドロキシアルキル）ジエチレントリアミン組成物。
【００２６】
［４］式（１）で示される化合物に対し、式（２）で示される化合物を、９７：３〜８０：２０（モル比）の割合で含有することを特徴とする上記［３］に記載のＮ−（ジヒドロキシアルキル）ジエチレントリアミン組成物。
【００２７】
［５］下記式（３）
【００２８】
【化５】
【００２９】
（上記式中、Ｒは水素原子又は炭素数１〜４のアルキル基を表し、Ｘはハロゲン原子を表し、ｎは０〜６の整数を表す。）
で示されるハロゲン化ジオールと、Ｎ−（２−アミノエチル）ジエチレトリアミンとを反応させることを特徴とする上記［１］乃至［４］のいずれかに記載のＮ−（ジヒドロキシアルキル）ジエチレントリアミンの製造方法。
【００３０】
［６］下記式（４）
【００３１】
【化６】
【００３２】
（式中、Ｒは水素原子又は炭素数１〜４のアルキル基、ｎは０〜６の整数を表す。）
で示されるジ置換ヒドロキシアルキルピペラジン類。
【００３３】
［７］下記式（５）
【００３４】
【化７】
【００３５】
（式中、Ｒは水素原子又は炭素数１〜４のアルキル基、ｎは０〜６の整数を表す。）
で示されるジ置換ヒドロキシアルキルピペラジン類。
【００３６】
［８］下記式（４）
【００３７】
【化８】
【００３８】
（式中、Ｒは水素原子又は炭素数１〜４のアルキル基、ｎは０〜６の整数を表す。）
で示される化合物と、下記式（５）
【００３９】
【化９】
【００４０】
（式中、Ｒは水素原子又は炭素数１〜４のアルキル基、ｎは０〜６の整数を表す。）
で示される化合物とを含有することを特徴とするジ置換ヒドロキシアルキルピペラジン類組成物。
【００４１】
［９］上記［１］乃至［４］のいずれかに記載のＮ−（ジヒドロキシアルキル）ジエチレントリアミンを、酸触媒、ラネー金属触媒、又はそれら両方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上記［６］乃至［８］のいずれかに記載のジ置換ヒドロキシアルキルピペラジン類の製造方法。
【００４２】
［１０］ラネー金属触媒が、ラネー銅触媒を含むことを特徴とする上記［９］に記載の製造方法。
【００４３】
［１１］酸触媒が、無機リン化合物、該無機リン化合物の金属塩、及び有機リン化合物からなる群より選択される化合物を含むことを特徴とする上記［９］又は［１０］に記載の製造方法。
【００４４】
［１２］上記［６］乃至［８］のいずれかに記載のジ置換ヒドロキシアルキルピペラジン類を、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（６）
【００４５】
【化１０】
【００４６】
（式中、Ｒは水素原子又は直鎖状若しくは分枝状の炭素数１〜４のアルキル基、ｎは０〜６の整数を表す。）
で示される２−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。
【００４７】
［１３］酸触媒が、無機リン化合物、該無機リン化合物の金属塩、及び有機リン化合物からなる群より選択される化合物を含むことを特徴とする上記［１２］に記載の製造方法。
【発明の効果】
【００４８】
本発明により、安価で工業的に安定的に得られる原料を用いて、発火の危険性が高い還元剤を用いることなく、簡便且つ安全に少ない工程数でヒドロキシ（アルキル）トリエチレンジアミンを製造する方法を提供することができる。
【００４９】
また、本発明は、このような原料として、新規なＮ−（ジヒドロキシアルキル）ジエチレントリアミン類又はその組成物、ジ置換ヒドロキシアルキルピペラジン類又はその組成物を提供するものであり、産業上極めて有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】実施例１で得られたＮ−（２，３−ジヒドロキシプロピル）ジエチレントリアミン（ピーク１化合物）の１Ｈ−ＮＭＲ（溶媒Ｄ２Ｏ、酢酸含有品）ピークを示す図である。
【図２】実施例１で得られたＮ−（２，３−ジヒドロキシプロピル）ジエチレントリアミン（ピーク２化合物）の１Ｈ−ＮＭＲ（溶媒Ｄ２Ｏ、酢酸含有品）ピークを示す図である。
【図３】実施例１で得られたＮ−（２，３−ジヒドロキシプロピル）ジエチレントリアミン（ピーク１化合物）の１３Ｃ−ＮＭＲ（溶媒Ｄ２Ｏ、酢酸含有品）ピークを示す図である。
【図４】実施例１で得られたＮ−（２，３−ジヒドロキシプロピル）ジエチレントリアミン（ピーク２化合物）１３Ｃ−ＮＭＲ（溶媒Ｄ２Ｏ、酢酸含有品）ピークを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００５１】
以下、本発明を詳細に説明する。
【００５２】
まず、本発明のＮ−（ジヒドロキシアルキル）ジエチレントリアミン類、及びその組成物について説明する。
【００５３】
本発明のＮ−（ジヒドロキシアルキル）ジエチレントリアミン類は上記式（１）又は上記式（２）で示される化合物である。
【００５４】
また、本発明のＮ−（ジヒドロキシアルキル）ジエチレントリアミン類組成物は、上記式（１）で示される化合物と、上記式（２）で示される化合物とを含有することをその特徴とする。
【００５５】
上記式（１）及び式（２）中、置換基Ｒは水素原子又は炭素数１〜４のアルキル基を表す。炭素数１〜４のアルキル基としては、具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ｎ−ブチル基、イソブチル基、ｔ−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。
【００５６】
また、上記式（１）及び式（２）中、ｎは０〜６の整数を表し、０〜２の整数がより好ましい。
【００５７】
上記式（１）又は式（２）で示されるＮ−（ジヒドロキシアルキル）ジエチレントリアミン類としては、特に限定するものではないが、例えば、Ｎ−（ジヒドロキシプロピル）ジエチレントリアミン、Ｎ−（ジヒドロキシブチル）ジエチレントリアミン、Ｎ−（ジヒドロキシヘキシル）ジエチレントリアミン等が挙げられる。
【００５８】
本発明のＮ−（ジヒドロキシアルキル）ジエチレントリアミン類、又はその組成物は、例えば、ジエチレントリアミンとグリシドールの付加反応により得られるし、ジエチレントリアミンとグリセリンを酸触媒存在下で脱水縮合反応することによっても得られる。また、ジエチレントリアミンと上記式（３）で示されるハロゲン化ジオールとを反応することによっても得ることができる。これらのうち、コスト面及び反応収率を考慮すると、ジエチレントリアミンと上記式（３）で示されるハロゲン化ジオールとを反応させる方法がより好ましい。
【００５９】
上記の方法により、本発明のＮ−（ジヒドロキシアルキル）ジエチレントリアミン類は、上記式（１）で示される化合物と、上記式（２）で示される化合物とを、通常９７：３〜８０：２０（モル比）の割合で含有する組成物として得られる。
【００６０】
次に本発明のジ置換ヒドロキシアルキルピペラジン類、及びその組成物について説明する。
【００６１】
本発明のジ置換ヒドロキシアルキルピペラジン類は上記式（４）又は式（５）で示される化合物である。
【００６２】
また、本発明のジ置換ヒドロキシアルキルピペラジン類組成物は、上記式（４）で示される化合物と上記式（５）で示される化合物とを含有することをその特徴とする。
【００６３】
上記式（４）及び式（５）中、置換基Ｒは水素原子又は炭素数１〜４のアルキル基を表す。炭素数１〜４のアルキル基としては、具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ｎ−ブチル基、イソブチル基、ｔ−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。
【００６４】
また、上記式（４）及び式（５）中、ｎは０〜６の整数を表し、０〜２の整数がより好ましい。
【００６５】
次に本発明のジ置換ヒドロキシアルキルピペラジン類、又はその組成物は、例えば、本発明のＮ−（ジヒドロキシアルキル）ジエチレントリアミン類、又はその組成物を、酸触媒、ラネー金属触媒又はそれらの両方の存在下で分子内脱水縮合反応させることにより得ることができる。
【００６６】
上記の方法において、酸触媒としては、特に限定するものではないが、例えば、金属リン酸塩、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、ルイス酸等が挙げられる。これらのうち、金属リン酸塩、有機リン化合物等のリン含有物質が特に好ましい。
【００６７】
金属リン酸塩としては、特に限定するものではないが、例えば、リン酸、亜リン酸、次亜リン酸等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、特に限定するものではないが、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。
【００６８】
有機リン化合物としては、特に限定するものではないが、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、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が挙げられる。
【００６９】
上記した方法においては、これらの酸触媒から選ばれる一種又は二種以上を用いることができる。
【００７０】
酸触媒の使用量は、特に限定するものではないが、原料である、本発明のＮ−（ジヒドロキシアルキル）ジエチレントリアミン類の使用量［すなわち、上記式（１）で示される化合物と上記式（２）で示される化合物の合計の使用量］に対し、通常０．０１〜２０重量％の範囲、好ましくは０．１〜１０重量％の範囲である。０．０１重量％よりも少ない場合、反応が著しく遅くなるおそれがあり、２０重量％を超えて使用しても経済的に不利となるおそれがある。
【００７１】
一方、上記した方法において、ラネー金属触媒としては、特に限定するものではないが、例えば、ラネー銅、金属銅、銅クロム触媒、銅リン酸塩等が挙げられる。これらのうち、ラネー銅を含むことが特に好ましい。
【００７２】
ラネー金属触媒の使用量は、特に限定するものではないが、原料である、上記式（１）で示される化合物と上記式（２）で示される化合物の合計の使用量に対し、通常０．０１〜２０重量％の範囲、好ましくは０．１〜１０重量％の範囲である。０．０１重量％よりも少ない場合、反応の効率が著しく低下するおそれがあり、５０重量％を超えて使用しても経済的に不利となるおそれがある。
【００７３】
なお、上記した方法において、酸触媒とラネー金属触媒とを併用して、分子内脱水縮合反応させてもよい。
【００７４】
上記した方法において、反応は、通常、水素雰囲気下で行われる。かかるガスの使用量は、上記式（１）で示される化合物と上記式（２）で示される化合物の合計の使用量に対し、通常１〜２０倍モル、好ましくは２〜１０倍モルの範囲である。
【００７５】
上記した方法において、反応圧力は、通常１〜２００気圧、好ましくは３０〜１００気圧の範囲である。２００気圧以下とすることで、原料及び生成物の分解が抑制されるため、ジ置換ヒドロキシアルキルピペラジン類の選択率が向上し、３０気圧以上とすることで十分な反応速度が得られる。
【００７６】
上記した方法において、反応温度は、通常１５０〜５００℃、好ましくは１００〜４００℃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、ジ置換ヒドロキシアルキルピペラジン類の選択率が向上し、１３０℃以上とすることで十分な反応速度が得られる。
【００７７】
上記した方法により得られるジ置換ヒドロキシアルキルピペラジン類は、上記式（４）で示される化合物、又は上記式（５）で示される化合物を、それぞれ３〜２０モル比％、９７〜８０モル比％の範囲で通常含む[ただし、上記式（４）で示される化合物、上記式（５）で示される化合物の合計量が１００モル比％を超えることはない。]。
【００７８】
次に、本発明の上記式（６）で示される２−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ついて説明する。
【００７９】
本発明の上記式（６）で示される２−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は、本発明のジ置換ヒドロキシアルキルピペラジン類、又はその組成物を、酸触媒の存在下で分子内脱水縮合反応させることをその特徴とする。
【００８０】
なお、本発明において、上記式（６）で示される２−ヒドロキシ（アルキル）トリエチレンジアミン類とは、２−ヒドロキシトリエチレンジアミン（ｎ＝０の場合）又は２−ヒドロキシアルキルトリエチレンジアミン類（ｎ＝１〜６の場合）を意味する。このような２−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−ヒドロキシエチルトリエチレンジアミン、２−ヒドロキシプロピルトリエチレンジアミン、２−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。
【００８１】
上記した方法において、酸触媒としては、特に限定するものではないが、例えば、金属リン酸塩、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、ルイス酸等が挙げられる。これらのうち、金属リン酸塩、有機リン化合物等のリン含有物質が特に好ましい。
【００８２】
金属リン酸塩としては、特に限定するものではないが、例えば、リン酸、亜リン酸、次亜リン酸等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、特に限定するものではないが、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。
【００８３】
有機リン化合物としては、特に限定するものではないが、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、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が挙げられる。
【００８４】
上記した方法においては、これらの酸触媒から選ばれる一種又は二種以上を用いることができる。
【００８５】
酸触媒の使用量は、特に限定するものではないが、原料である、本発明のジ置換ヒドロキシアルキルピペラジン類の単位重量当たりでの使用量［すなわち、上記式（４）で示される化合物と上記式（５）で示される化合物との合計の単位重量当たりでの使用量］に対し、通常０．０１〜１００重量％の範囲、好ましくは０．１〜５０重量％の範囲である。０．０１重量％よりも少ない場合、反応効率が著しく低下するおそれがあり、１００重量％を超えて使用しても経済的に不利となるおそれがある。
【００８６】
上記した方法において、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。
【００８７】
上記した反応においては、希釈剤として、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、上記したジ置換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、その使用量としては特に限定するものではないが、［上記式（４）で示される化合物と上記式（５）で示される化合物との合計の使用量］／［希釈剤の使用量］（モル比）は、０．０１〜１の範囲とすることが好ましく、０．０５〜０．５の範囲とすることがさらに好ましい。モル比を０．０１以上とすると、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の生産性が向上する。また、モル比を１以下とすると、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の選択性が向上する。
【００８８】
上記した反応において、希釈剤は、上記したジ置換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、上記したジ置換ヒドロキシアルキルピペラジン類を予め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。
【００８９】
上記した反応において、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。このようなガスの使用量は、特に限定するものではないが、上記式（４）で示される化合物と上記式（５）で示される化合物との合計の使用量に対して、通常１〜２０倍モル、好ましくは２〜１０倍モルの範囲である。
【００９０】
上記した反応において、反応温度は、特に限定するものではないが、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（６）で示される２−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。
【００９１】
上記した反応において、反応が気相で行われる場合、反応終了後、上記式（６）で示される２−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（６）で示される２−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（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。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】
【００９２】
本発明を以下の実施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。なお、本実施例における生成物の収率は、ガスクロマトグラフィーで確認した。
【００９３】
分析装置：島津製作所社製、ＧＣ−１７Ａ，
カラム：Ｊ＆Ｗ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ社製キャピラリーカラム、ＮＢ−５，
検出器：水素炎イオン化検出器（ＦＩＤ），
カラム温度条件：昇温。
【００９４】
また、分子量の確認はガスクロマトグラフ−質量分析計（ＧＣ−ＭＳ、日本電子社製、ＧＣ−ＭＳＪＭＳ−Ｋ９）を用い、カラムはＪ＆Ｗ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ社製キャピラリーカラム、ＤＢ−１を用い、昇温条件で測定を行った。
【００９５】
更に、化合物の１Ｈ−ＮＭＲ及び１３Ｃ−ＮＭＲの測定には、Ｖａｒｉａｎ社製ＶＸＲ−３００Ｓを使用した。
【００９６】
実施例１ Ｎ−（２，３−ジヒドロキシプロピル）ジエチレントリアミン類の合成．
１０００ｍｌの四つ口フラスコに、ジエチレントリアミン６８０．９ｇ（６．６０モル）を仕込み、窒素雰囲気下で３−クロロ−１，２−プロパンジオール２２１．１ｇ（２．００モル）を３時間かけて滴下した。四つ口フラスコをオイルバス中に保持することで、反応液の温度は６０〜７２℃に保たれた。３−クロロ−１，２−プロパンジオール滴下終了後、更に反応温度を７２℃に保ち２時間反応を継続した。反応後、３０％の水酸化ナトリウム水溶液２６５．３ｇ（２．００モル）を加えて中和し、単蒸留により反応液中の未反応のジエチレントリアミンを留去した。得られた粘調物にイソプロパノールを加えてろ過後、再濃縮して粗製Ｎ−（ジヒドロキシプロピル）ジエチレントリアミン３３２．５ｇを得た。濃縮品のガスクロマトグラフィー分析を行ったところ、２本の特徴的なピークが観察された。ピーク１／ピーク２の組成比（モル比）は、１５／８５であった。これらをＧＣ−ＭＳ測定したところ、それぞれの分子量はいずれも１７７であり、生成物が２種のＮ−（ジヒドロキシプロピル）エチレンジアミン類であることが判明した。
【００９７】
更に、粗製Ｎ−（ジヒドロキシプロピル）エチレンジアミンの混合物のうち、１１９．０ｇを用いて蒸留精製したところ、ピーク１の化合物２．３ｇとピーク２の化合物８．０ｇをそれぞれ単離することができた。各化合物の１Ｈ−ＮＭＲ及び１３Ｃ−ＮＭＲについて測定した結果を図１と図２、図３、及び図４に示す。
【００９８】
これらの結果より、ピーク１の化合物は、下記式（７）
【００９９】
【化１１】
【０１００】
で示されるＮ−（２−アミノエチル）−Ｎ−（２，３−ジヒドロキシプロピル）エチレンジアミン（以下、表現を簡潔にするため、「ＤＥＴＡ−２ＰＤ」と略す。）であることが確認された。これは上記式（２）で示される化合物に該当する。
【０１０１】
また、ピーク２の化合物は、下記式（８）
【０１０２】
【化１２】
【０１０３】
で示されるＮ−（２，３−ジヒドロキシプロピル）ジエチレントリアミン（以下、表現を簡潔にするため、「ＤＥＴＡ−１ＰＤ」と略す。）であることが確認された。これは上記式（１）で示される化合物に該当する。
【０１０４】
なお、濃縮液のガスクロマトグラフィーでの測定から、これら２種のＤＥＴＡ−ＰＤ合計の収率は９２％であった。
【０１０５】
実施例２ Ｎ−（２，３−ジヒドロキシプロピル）ジエチレントリアミン類の合成．
２００ｍｌの四つ口フラスコに、ジエチレントリアミン７４．５ｇ（０．７０モル）、溶媒としてメタノール６１．７ｇを仕込み、窒素雰囲気下で３−クロロ−１，２−プロパンジオール２３．７ｇ（０．２１モル）を３時間かけて滴下た。四つ口フラスコを冷却バス中に保持することで、反応液の温度は３０〜３２℃に保たれた。３−クロロ−１，２−プロパンジオール滴下終了後、更に反応温度を３０℃以下に保ち２時間反応を継続し実施例１と同様に処理した。反応液のガスクロマトグラフィーでの測定からＤＥＴＡ−１ＰＤ／ＤＥＴＡ−２ＰＤの組成比（モル比）はそれぞれ９／９１であり、合計の収率は９２％であった。
【０１０６】
実施例３ Ｎ−（２，３−ジヒドロキシプロピル）ジエチレントリアミン類の合成．
２００ｍｌの四つ口フラスコに、ジエチレントリアミン７４．５ｇ（０．７０モル）、溶媒としてメタノール６１．７ｇを仕込み、窒素雰囲気下、冷却状態で９５％グリシドール１６．４ｇ（０．２１モル）を３時間かけて滴下した。四つ口フラスコを冷却バス中に保持することで、反応液の温度は２８〜３０℃に保たれた。グリシドール滴下終了後、更に反応温度を３０℃以下に保ち２時間反応を継続した。反応液のガスクロマトグラフィーでの測定からＤＥＴＡ−１ＰＤ／ＤＥＴＡ−２ＰＤの組成比（モル比）はそれぞれ７／９３であり、合計の収率は９３％であった。
【０１０７】
実施例４ Ｎ−（アミノエチル）−ヒドロキシメチルピペラジン類の合成．
実施例３と同様にして得られたＤＥＴＡ−１ＰＤとＤＥＴＡ−２ＰＤの混合物８０．０ｇ（０．５０モル）、溶媒として水５１０．０ｇ、触媒としてラネー銅（商品名ＣＤＴ−６０：川研ファインケミカル社製）９．０ｇを１０００ｍｌオートクレーブに充填し、窒素パージ後、水素雰囲気下で１６５℃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６時間であった。
【０１０８】
反応液をガスクロマトグラフィーで分析した結果、ＤＥＴＡ−１ＰＤとＤＥＴＡ−２ＰＤの転化率はそれぞれ８７％と３６％であり、生成物は２本の特徴的なピーク（ピーク３、ピーク４）であることが観察された。ピーク３／ピーク４の組成比（モル比）はそれぞれ３／９７であった。これらをＧＣ−ＭＳ測定したところ、それぞれの分子量はいずれも１５９であり、ＧＣ−ＭＳのスペクトルパターンから生成物が２種のジ置換ヒドロキシプロピルピペラジン類であることが判明した。
【０１０９】
すなわち、ピーク３、ピーク４の化合物は、下記式（９）
【０１１０】
【化１３】
【０１１１】
又は下記式（１０）
【０１１２】
【化１４】
【０１１３】
で示されるＮ−（アミノエチル）−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、「４−ＡＥ−ＰＩＰＯＨ」又は「１−ＡＥ−ＰＩＰＯＨ」と略す。）であることが確認された。これは、上記式（４）または（５）に該当する化合物である。
【０１１４】
なお、ガスクロマトグラフィーでの測定から２種のジ置換ヒドロキシプロピルピペラジン類の合計の収率は７０％であった。
【０１１５】
実施例５ Ｎ−（アミノエチル）−ヒドロキシメチルピペラジン類の合成．
実施例３と同様にして得られたＤＥＴＡ−１ＰＤとＤＥＴＡ−２ＰＤの混合物７５．０ｇ（０．４２モル）、溶媒として水４２５．０ｇ、触媒としてラネー銅の添加量を７．５ｇ添加した以外は実施例４と同様にして、１０００ｍｌオートクレーブに充填し、窒素パージ後、水素雰囲気下で１６５℃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８時間であった。
【０１１６】
生成物をガスクロマトグラフィーで分析した結果、ＤＥＴＡ−１ＰＤとＤＥＴＡ−２ＰＤの転化率はそれぞれ８８％と４９％であった。ピーク３／ピーク４の組成比（モル比）はそれぞれ４／９６であり、２種のジ置換ヒドロキシプロピルピペラジン類の合計の収率は６９％であった。
【０１１７】
実施例６ ２−ヒドロキシ（メチル）トリエチレンジアミンの合成．
実施例４と同様にして得られた１−ＡＥ−ＰＩＰＯＨと４−ＡＥ−ＰＩＰＯＨの混合物
を含む反応液から、ラネー銅触媒をろ過し除去して、濃縮後、トップ温１３０〜１５０℃減圧度０．５Ｔｏｒｒで単蒸留してピーク３／ピーク４の組成比（モル比）はそれぞれ２／９８である粗１−ＡＥ−ＰＩＰＯＨと４−ＡＥ−ＰＩＰＯＨの混合物を８３．０ｇ得た（ＧＣ純度６７．４面積％）。この混合物に水を添加して、濃度（基質濃度）を２５重量％に調製した。
【０１１８】
市販のリン酸アルミニウム（和光純薬工業社製、化学用）をリン酸処理した触媒２０ｍｌを充填した石英管（内径２３ｍｍ、長さ５９０ｍｍ）を固定床反応器とし、窒素を６０ｍｌ／ｍｉｎの流量で流しながら３２０℃に昇温後、水を３０ｍｌ／ｈｒ−１で１時間流通させた。環化反応は、固定床反応器に上記の調製液を、同温度でガス空間速度（ＧＨＳＶ：溶液がガス化した際の供給速度を見かけ触媒体積で除した値）２，３１３ｈｒ−１の流量で流通させて、反応器から留出する溶液をフラスコで受けた。
【０１１９】
生成物をガスクロマトグラフィーで分析した結果、４−ＡＥ−ＰＩＰＯＨ、及び１−ＡＥ−ＰＩＰＯＨの混合物の転化率は３０％であり、分子内脱水縮合反応が進行して、対応する２−ヒドロキシ（メチル）トリエチレンジアミンが５モル％得られた。
【０１２０】
実施例７ ２−ヒドロキシ（メチル）トリエチレンジアミンの合成．
実施例６で調製した粗１−ＡＥ−ＰＩＰＯＨと４−ＡＥ−ＰＩＰＯＨとの混合水溶液を反応に用いた（ピーク３／ピーク４の組成比（モル比）がそれぞれ２／９８であり、ＧＣ純度６７．４面積％、基質濃度２５重量％）。
【０１２１】
市販のリン酸アルミニウム（和光純薬工業社製、化学用）をリン酸処理した触媒２０ｍｌを充填した石英管（内径２３ｍｍ、長さ５９０ｍｍ）を固定床反応器とし、窒素を６０ｍｌ／ｍｉｎの流量で流しながら３５０℃に昇温後、水を３０ｍｌ／ｈｒ−１で１時間流通させた。環化反応は、固定床反応器に上記の調製液を、同温度でガス空間速度（ＧＨＳＶ：溶液がガス化した際の供給速度を見かけ触媒体積で除した値）２，３１３ｈｒ−１の流量で実施例６と同様に流通させて、反応器から留出する溶液をフラスコで受けた。
【０１２２】
生成物をガスクロマトグラフィーで分析した結果、４−ＡＥ−ＰＩＰＯＨ、及び１−ＡＥ−ＰＩＰＯＨの混合物の転化率は９５％であり、分子内脱水縮合反応が進行して、対応する２−ヒドロキシ（メチル）トリエチレンジアミンが６モル％得られた。
【０１２３】
比較例１．
実施例２で得られたＤＥＴＡ−１ＰＤとＤＥＴＡ−２ＰＤの混合物１８．７ｇ（０．１１モル）、溶媒として水１０６．３ｇを触媒を加えずに２００ｍｌオートクレーブに充填し、水素雰囲気下で実施例１と同様にして、反応を実施した。この時の反応容器圧力は８．０ＭＰａであった。反応時間は６時間であった。
【０１２４】
生成物をガスクロマトグラフィーで分析した結果、ＤＥＴＡ−１ＰＤとＤＥＴＡ−２ＰＤの転化率は０％であった。
【０１２５】
比較例２．
実施例２で得られたＤＥＴＡ−１ＰＤとＤＥＴＡ−２ＰＤの混合物１８．７ｇ（０．１１モル）、溶媒として水１０６．３ｇ、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１６５℃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６時間であった。
生成物をガスクロマトグラフィーで分析した結果、ＤＥＴＡ−１ＰＤとＤＥＴＡ−２ＰＤの転化率は０％であった。
【技術分野】
【０００１】
本発明はＮ−（ジヒドロキシアルキル）ジエチレントリアミン類、その組成物、及びそれを用いた２−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。
【０００２】
本発明のＮ−（ジヒドロキシアルキル）ジエチレントリアミン類、及びその組成物は、２−ヒドロキシ（アルキル）トリエチレンジアミン類の原料として有用である。
【背景技術】
【０００３】
２−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、ウレタン樹脂化触媒、化学吸着剤、抗菌剤等に有用であることが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
従来の２−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、例えば、Ｎ−（ジヒドロキシアルキル）エチレンジアミン類から中間体となるヒドロキシアルキルピペラジン類を合成し（例えば、特許文献１、特許文献２参照）、次いで、得られたヒドロキシアルキルピペラジン類を、アルキレンオキサイドとの反応でジ置換ヒドロキシアルキルピペラジン類として、更に酸触媒の存在下で分子内縮合反応させる製法が報告されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
しかしながら、上記の製造法は反応の工程数が多く、更に簡略化した製法が求められていた。
【０００６】
また他の合成法として、ピペラジンと２，３−ジブロモプロピオン酸エチルとをトルエン又はベンゼンのような不活性溶媒中で反応させて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、例えば水素化リチウムアルミニウムを用いて還元する二段階での合成方法が知られている（例えば、特許文献３参照）。
【０００７】
しかしながら、この製造方法では、ピペラジンと２，３−ジブロモプロピオン酸エチルとを低い基質濃度で反応させる必要があるため生産性に劣るという欠点を有する。また次反応を効率良く行うため、第一工程で得られる生成物は単離、精製する必要があった。次に第二工程では、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。更にまた、原料として用いるピペラジンが高価であり、特に２，３−ジブロモプロピオン酸エチルが非常に高価であるため、実用的とは言い難い。
【０００８】
以上のように、安価で工業的に安定的に得られる原料を用いて、発火の危険性が高い還元剤を用いることなく、簡便且つ安全に少ない工程数でヒドロキシ（アルキル）トリエチレンジアミン類を効率的に合成することは極めて困難であった。
【０００９】
一方、粗２−ヒドロキシエチルジエチレントリアミンの２０％水溶液からリン酸担持触媒を用いて分子内で脱水環化するとトリエチレンジアミンが得られることが報告されている（例えば、特許文献４参照）。
【００１０】
しかしながら、２−ヒドロキシ（アルキル）トリエチレンジアミン類の合成に有用と考えられる、Ｎ−（ジヒドロキシアルキル）ジエチレントリアミン類の生成を確認した例は、これまで報告されていなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】国際公開第２００９／１４５３２０号パンフレット
【特許文献２】オーストリア国特許第２２７，２６８号明細書
【特許文献３】特開２００１−５０４８５５号公報
【特許文献４】米国特許第４，７５７，１４３号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
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、安価で工業的に安定的に得られる原料を用いて、発火の危険性が高い還元剤を用いることなく、簡便且つ安全に少ない工程数でヒドロキシ（アルキル）トリエチレンジアミンを製造する方法を提供すること、及びこのような原料として、新規なＮ−（ジヒドロキシアルキル）ジエチレントリアミン類、及びその組成物を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
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。
【００１４】
すなわち、本発明は以下に示すとおり、Ｎ−（ジヒドロキシアルキル）ジエチレントリアミン類、その組成物、及びそれを用いた２−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ものである。
【００１５】
［１］下記式（１）
【００１６】
【化１】
【００１７】
（式中、Ｒは水素原子又は炭素数１〜４のアルキル基を表し、ｎは０〜６の整数を表す。）
で示されるＮ−（ジヒドロキシアルキル）ジエチレントリアミン類。
【００１８】
［２］下記式（２）
【００１９】
【化２】
【００２０】
（式中、Ｒは水素原子又は炭素数１〜４のアルキル基を表し、ｎは０〜６の整数を表す。）
で示されるＮ−（ジヒドロキシアルキル）ジエチレントリアミン類。
【００２１】
［３］下記式（１）
【００２２】
【化３】
【００２３】
（式中、Ｒは水素原子又は炭素数１〜４のアルキル基を表し、ｎは０〜６の整数を表す。）
で示される化合物と下記式（２）
【００２４】
【化４】
【００２５】
（式中、Ｒ、ｎは上記と同じ定義である。）
で示される化合物とを含有することを特徴とするＮ−（ジヒドロキシアルキル）ジエチレントリアミン組成物。
【００２６】
［４］式（１）で示される化合物に対し、式（２）で示される化合物を、９７：３〜８０：２０（モル比）の割合で含有することを特徴とする上記［３］に記載のＮ−（ジヒドロキシアルキル）ジエチレントリアミン組成物。
【００２７】
［５］下記式（３）
【００２８】
【化５】
【００２９】
（上記式中、Ｒは水素原子又は炭素数１〜４のアルキル基を表し、Ｘはハロゲン原子を表し、ｎは０〜６の整数を表す。）
で示されるハロゲン化ジオールと、Ｎ−（２−アミノエチル）ジエチレトリアミンとを反応させることを特徴とする上記［１］乃至［４］のいずれかに記載のＮ−（ジヒドロキシアルキル）ジエチレントリアミンの製造方法。
【００３０】
［６］下記式（４）
【００３１】
【化６】
【００３２】
（式中、Ｒは水素原子又は炭素数１〜４のアルキル基、ｎは０〜６の整数を表す。）
で示されるジ置換ヒドロキシアルキルピペラジン類。
【００３３】
［７］下記式（５）
【００３４】
【化７】
【００３５】
（式中、Ｒは水素原子又は炭素数１〜４のアルキル基、ｎは０〜６の整数を表す。）
で示されるジ置換ヒドロキシアルキルピペラジン類。
【００３６】
［８］下記式（４）
【００３７】
【化８】
【００３８】
（式中、Ｒは水素原子又は炭素数１〜４のアルキル基、ｎは０〜６の整数を表す。）
で示される化合物と、下記式（５）
【００３９】
【化９】
【００４０】
（式中、Ｒは水素原子又は炭素数１〜４のアルキル基、ｎは０〜６の整数を表す。）
で示される化合物とを含有することを特徴とするジ置換ヒドロキシアルキルピペラジン類組成物。
【００４１】
［９］上記［１］乃至［４］のいずれかに記載のＮ−（ジヒドロキシアルキル）ジエチレントリアミンを、酸触媒、ラネー金属触媒、又はそれら両方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上記［６］乃至［８］のいずれかに記載のジ置換ヒドロキシアルキルピペラジン類の製造方法。
【００４２】
［１０］ラネー金属触媒が、ラネー銅触媒を含むことを特徴とする上記［９］に記載の製造方法。
【００４３】
［１１］酸触媒が、無機リン化合物、該無機リン化合物の金属塩、及び有機リン化合物からなる群より選択される化合物を含むことを特徴とする上記［９］又は［１０］に記載の製造方法。
【００４４】
［１２］上記［６］乃至［８］のいずれかに記載のジ置換ヒドロキシアルキルピペラジン類を、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（６）
【００４５】
【化１０】
【００４６】
（式中、Ｒは水素原子又は直鎖状若しくは分枝状の炭素数１〜４のアルキル基、ｎは０〜６の整数を表す。）
で示される２−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。
【００４７】
［１３］酸触媒が、無機リン化合物、該無機リン化合物の金属塩、及び有機リン化合物からなる群より選択される化合物を含むことを特徴とする上記［１２］に記載の製造方法。
【発明の効果】
【００４８】
本発明により、安価で工業的に安定的に得られる原料を用いて、発火の危険性が高い還元剤を用いることなく、簡便且つ安全に少ない工程数でヒドロキシ（アルキル）トリエチレンジアミンを製造する方法を提供することができる。
【００４９】
また、本発明は、このような原料として、新規なＮ−（ジヒドロキシアルキル）ジエチレントリアミン類又はその組成物、ジ置換ヒドロキシアルキルピペラジン類又はその組成物を提供するものであり、産業上極めて有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】実施例１で得られたＮ−（２，３−ジヒドロキシプロピル）ジエチレントリアミン（ピーク１化合物）の１Ｈ−ＮＭＲ（溶媒Ｄ２Ｏ、酢酸含有品）ピークを示す図である。
【図２】実施例１で得られたＮ−（２，３−ジヒドロキシプロピル）ジエチレントリアミン（ピーク２化合物）の１Ｈ−ＮＭＲ（溶媒Ｄ２Ｏ、酢酸含有品）ピークを示す図である。
【図３】実施例１で得られたＮ−（２，３−ジヒドロキシプロピル）ジエチレントリアミン（ピーク１化合物）の１３Ｃ−ＮＭＲ（溶媒Ｄ２Ｏ、酢酸含有品）ピークを示す図である。
【図４】実施例１で得られたＮ−（２，３−ジヒドロキシプロピル）ジエチレントリアミン（ピーク２化合物）１３Ｃ−ＮＭＲ（溶媒Ｄ２Ｏ、酢酸含有品）ピークを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００５１】
以下、本発明を詳細に説明する。
【００５２】
まず、本発明のＮ−（ジヒドロキシアルキル）ジエチレントリアミン類、及びその組成物について説明する。
【００５３】
本発明のＮ−（ジヒドロキシアルキル）ジエチレントリアミン類は上記式（１）又は上記式（２）で示される化合物である。
【００５４】
また、本発明のＮ−（ジヒドロキシアルキル）ジエチレントリアミン類組成物は、上記式（１）で示される化合物と、上記式（２）で示される化合物とを含有することをその特徴とする。
【００５５】
上記式（１）及び式（２）中、置換基Ｒは水素原子又は炭素数１〜４のアルキル基を表す。炭素数１〜４のアルキル基としては、具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ｎ−ブチル基、イソブチル基、ｔ−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。
【００５６】
また、上記式（１）及び式（２）中、ｎは０〜６の整数を表し、０〜２の整数がより好ましい。
【００５７】
上記式（１）又は式（２）で示されるＮ−（ジヒドロキシアルキル）ジエチレントリアミン類としては、特に限定するものではないが、例えば、Ｎ−（ジヒドロキシプロピル）ジエチレントリアミン、Ｎ−（ジヒドロキシブチル）ジエチレントリアミン、Ｎ−（ジヒドロキシヘキシル）ジエチレントリアミン等が挙げられる。
【００５８】
本発明のＮ−（ジヒドロキシアルキル）ジエチレントリアミン類、又はその組成物は、例えば、ジエチレントリアミンとグリシドールの付加反応により得られるし、ジエチレントリアミンとグリセリンを酸触媒存在下で脱水縮合反応することによっても得られる。また、ジエチレントリアミンと上記式（３）で示されるハロゲン化ジオールとを反応することによっても得ることができる。これらのうち、コスト面及び反応収率を考慮すると、ジエチレントリアミンと上記式（３）で示されるハロゲン化ジオールとを反応させる方法がより好ましい。
【００５９】
上記の方法により、本発明のＮ−（ジヒドロキシアルキル）ジエチレントリアミン類は、上記式（１）で示される化合物と、上記式（２）で示される化合物とを、通常９７：３〜８０：２０（モル比）の割合で含有する組成物として得られる。
【００６０】
次に本発明のジ置換ヒドロキシアルキルピペラジン類、及びその組成物について説明する。
【００６１】
本発明のジ置換ヒドロキシアルキルピペラジン類は上記式（４）又は式（５）で示される化合物である。
【００６２】
また、本発明のジ置換ヒドロキシアルキルピペラジン類組成物は、上記式（４）で示される化合物と上記式（５）で示される化合物とを含有することをその特徴とする。
【００６３】
上記式（４）及び式（５）中、置換基Ｒは水素原子又は炭素数１〜４のアルキル基を表す。炭素数１〜４のアルキル基としては、具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ｎ−ブチル基、イソブチル基、ｔ−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。
【００６４】
また、上記式（４）及び式（５）中、ｎは０〜６の整数を表し、０〜２の整数がより好ましい。
【００６５】
次に本発明のジ置換ヒドロキシアルキルピペラジン類、又はその組成物は、例えば、本発明のＮ−（ジヒドロキシアルキル）ジエチレントリアミン類、又はその組成物を、酸触媒、ラネー金属触媒又はそれらの両方の存在下で分子内脱水縮合反応させることにより得ることができる。
【００６６】
上記の方法において、酸触媒としては、特に限定するものではないが、例えば、金属リン酸塩、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、ルイス酸等が挙げられる。これらのうち、金属リン酸塩、有機リン化合物等のリン含有物質が特に好ましい。
【００６７】
金属リン酸塩としては、特に限定するものではないが、例えば、リン酸、亜リン酸、次亜リン酸等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、特に限定するものではないが、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。
【００６８】
有機リン化合物としては、特に限定するものではないが、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、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が挙げられる。
【００６９】
上記した方法においては、これらの酸触媒から選ばれる一種又は二種以上を用いることができる。
【００７０】
酸触媒の使用量は、特に限定するものではないが、原料である、本発明のＮ−（ジヒドロキシアルキル）ジエチレントリアミン類の使用量［すなわち、上記式（１）で示される化合物と上記式（２）で示される化合物の合計の使用量］に対し、通常０．０１〜２０重量％の範囲、好ましくは０．１〜１０重量％の範囲である。０．０１重量％よりも少ない場合、反応が著しく遅くなるおそれがあり、２０重量％を超えて使用しても経済的に不利となるおそれがある。
【００７１】
一方、上記した方法において、ラネー金属触媒としては、特に限定するものではないが、例えば、ラネー銅、金属銅、銅クロム触媒、銅リン酸塩等が挙げられる。これらのうち、ラネー銅を含むことが特に好ましい。
【００７２】
ラネー金属触媒の使用量は、特に限定するものではないが、原料である、上記式（１）で示される化合物と上記式（２）で示される化合物の合計の使用量に対し、通常０．０１〜２０重量％の範囲、好ましくは０．１〜１０重量％の範囲である。０．０１重量％よりも少ない場合、反応の効率が著しく低下するおそれがあり、５０重量％を超えて使用しても経済的に不利となるおそれがある。
【００７３】
なお、上記した方法において、酸触媒とラネー金属触媒とを併用して、分子内脱水縮合反応させてもよい。
【００７４】
上記した方法において、反応は、通常、水素雰囲気下で行われる。かかるガスの使用量は、上記式（１）で示される化合物と上記式（２）で示される化合物の合計の使用量に対し、通常１〜２０倍モル、好ましくは２〜１０倍モルの範囲である。
【００７５】
上記した方法において、反応圧力は、通常１〜２００気圧、好ましくは３０〜１００気圧の範囲である。２００気圧以下とすることで、原料及び生成物の分解が抑制されるため、ジ置換ヒドロキシアルキルピペラジン類の選択率が向上し、３０気圧以上とすることで十分な反応速度が得られる。
【００７６】
上記した方法において、反応温度は、通常１５０〜５００℃、好ましくは１００〜４００℃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、ジ置換ヒドロキシアルキルピペラジン類の選択率が向上し、１３０℃以上とすることで十分な反応速度が得られる。
【００７７】
上記した方法により得られるジ置換ヒドロキシアルキルピペラジン類は、上記式（４）で示される化合物、又は上記式（５）で示される化合物を、それぞれ３〜２０モル比％、９７〜８０モル比％の範囲で通常含む[ただし、上記式（４）で示される化合物、上記式（５）で示される化合物の合計量が１００モル比％を超えることはない。]。
【００７８】
次に、本発明の上記式（６）で示される２−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ついて説明する。
【００７９】
本発明の上記式（６）で示される２−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は、本発明のジ置換ヒドロキシアルキルピペラジン類、又はその組成物を、酸触媒の存在下で分子内脱水縮合反応させることをその特徴とする。
【００８０】
なお、本発明において、上記式（６）で示される２−ヒドロキシ（アルキル）トリエチレンジアミン類とは、２−ヒドロキシトリエチレンジアミン（ｎ＝０の場合）又は２−ヒドロキシアルキルトリエチレンジアミン類（ｎ＝１〜６の場合）を意味する。このような２−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−ヒドロキシエチルトリエチレンジアミン、２−ヒドロキシプロピルトリエチレンジアミン、２−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。
【００８１】
上記した方法において、酸触媒としては、特に限定するものではないが、例えば、金属リン酸塩、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、ルイス酸等が挙げられる。これらのうち、金属リン酸塩、有機リン化合物等のリン含有物質が特に好ましい。
【００８２】
金属リン酸塩としては、特に限定するものではないが、例えば、リン酸、亜リン酸、次亜リン酸等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、特に限定するものではないが、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。
【００８３】
有機リン化合物としては、特に限定するものではないが、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、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が挙げられる。
【００８４】
上記した方法においては、これらの酸触媒から選ばれる一種又は二種以上を用いることができる。
【００８５】
酸触媒の使用量は、特に限定するものではないが、原料である、本発明のジ置換ヒドロキシアルキルピペラジン類の単位重量当たりでの使用量［すなわち、上記式（４）で示される化合物と上記式（５）で示される化合物との合計の単位重量当たりでの使用量］に対し、通常０．０１〜１００重量％の範囲、好ましくは０．１〜５０重量％の範囲である。０．０１重量％よりも少ない場合、反応効率が著しく低下するおそれがあり、１００重量％を超えて使用しても経済的に不利となるおそれがある。
【００８６】
上記した方法において、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。
【００８７】
上記した反応においては、希釈剤として、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、上記したジ置換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、その使用量としては特に限定するものではないが、［上記式（４）で示される化合物と上記式（５）で示される化合物との合計の使用量］／［希釈剤の使用量］（モル比）は、０．０１〜１の範囲とすることが好ましく、０．０５〜０．５の範囲とすることがさらに好ましい。モル比を０．０１以上とすると、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の生産性が向上する。また、モル比を１以下とすると、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の選択性が向上する。
【００８８】
上記した反応において、希釈剤は、上記したジ置換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、上記したジ置換ヒドロキシアルキルピペラジン類を予め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。
【００８９】
上記した反応において、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。このようなガスの使用量は、特に限定するものではないが、上記式（４）で示される化合物と上記式（５）で示される化合物との合計の使用量に対して、通常１〜２０倍モル、好ましくは２〜１０倍モルの範囲である。
【００９０】
上記した反応において、反応温度は、特に限定するものではないが、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（６）で示される２−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。
【００９１】
上記した反応において、反応が気相で行われる場合、反応終了後、上記式（６）で示される２−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（６）で示される２−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（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。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】
【００９２】
本発明を以下の実施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。なお、本実施例における生成物の収率は、ガスクロマトグラフィーで確認した。
【００９３】
分析装置：島津製作所社製、ＧＣ−１７Ａ，
カラム：Ｊ＆Ｗ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ社製キャピラリーカラム、ＮＢ−５，
検出器：水素炎イオン化検出器（ＦＩＤ），
カラム温度条件：昇温。
【００９４】
また、分子量の確認はガスクロマトグラフ−質量分析計（ＧＣ−ＭＳ、日本電子社製、ＧＣ−ＭＳＪＭＳ−Ｋ９）を用い、カラムはＪ＆Ｗ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ社製キャピラリーカラム、ＤＢ−１を用い、昇温条件で測定を行った。
【００９５】
更に、化合物の１Ｈ−ＮＭＲ及び１３Ｃ−ＮＭＲの測定には、Ｖａｒｉａｎ社製ＶＸＲ−３００Ｓを使用した。
【００９６】
実施例１ Ｎ−（２，３−ジヒドロキシプロピル）ジエチレントリアミン類の合成．
１０００ｍｌの四つ口フラスコに、ジエチレントリアミン６８０．９ｇ（６．６０モル）を仕込み、窒素雰囲気下で３−クロロ−１，２−プロパンジオール２２１．１ｇ（２．００モル）を３時間かけて滴下した。四つ口フラスコをオイルバス中に保持することで、反応液の温度は６０〜７２℃に保たれた。３−クロロ−１，２−プロパンジオール滴下終了後、更に反応温度を７２℃に保ち２時間反応を継続した。反応後、３０％の水酸化ナトリウム水溶液２６５．３ｇ（２．００モル）を加えて中和し、単蒸留により反応液中の未反応のジエチレントリアミンを留去した。得られた粘調物にイソプロパノールを加えてろ過後、再濃縮して粗製Ｎ−（ジヒドロキシプロピル）ジエチレントリアミン３３２．５ｇを得た。濃縮品のガスクロマトグラフィー分析を行ったところ、２本の特徴的なピークが観察された。ピーク１／ピーク２の組成比（モル比）は、１５／８５であった。これらをＧＣ−ＭＳ測定したところ、それぞれの分子量はいずれも１７７であり、生成物が２種のＮ−（ジヒドロキシプロピル）エチレンジアミン類であることが判明した。
【００９７】
更に、粗製Ｎ−（ジヒドロキシプロピル）エチレンジアミンの混合物のうち、１１９．０ｇを用いて蒸留精製したところ、ピーク１の化合物２．３ｇとピーク２の化合物８．０ｇをそれぞれ単離することができた。各化合物の１Ｈ−ＮＭＲ及び１３Ｃ−ＮＭＲについて測定した結果を図１と図２、図３、及び図４に示す。
【００９８】
これらの結果より、ピーク１の化合物は、下記式（７）
【００９９】
【化１１】
【０１００】
で示されるＮ−（２−アミノエチル）−Ｎ−（２，３−ジヒドロキシプロピル）エチレンジアミン（以下、表現を簡潔にするため、「ＤＥＴＡ−２ＰＤ」と略す。）であることが確認された。これは上記式（２）で示される化合物に該当する。
【０１０１】
また、ピーク２の化合物は、下記式（８）
【０１０２】
【化１２】
【０１０３】
で示されるＮ−（２，３−ジヒドロキシプロピル）ジエチレントリアミン（以下、表現を簡潔にするため、「ＤＥＴＡ−１ＰＤ」と略す。）であることが確認された。これは上記式（１）で示される化合物に該当する。
【０１０４】
なお、濃縮液のガスクロマトグラフィーでの測定から、これら２種のＤＥＴＡ−ＰＤ合計の収率は９２％であった。
【０１０５】
実施例２ Ｎ−（２，３−ジヒドロキシプロピル）ジエチレントリアミン類の合成．
２００ｍｌの四つ口フラスコに、ジエチレントリアミン７４．５ｇ（０．７０モル）、溶媒としてメタノール６１．７ｇを仕込み、窒素雰囲気下で３−クロロ−１，２−プロパンジオール２３．７ｇ（０．２１モル）を３時間かけて滴下た。四つ口フラスコを冷却バス中に保持することで、反応液の温度は３０〜３２℃に保たれた。３−クロロ−１，２−プロパンジオール滴下終了後、更に反応温度を３０℃以下に保ち２時間反応を継続し実施例１と同様に処理した。反応液のガスクロマトグラフィーでの測定からＤＥＴＡ−１ＰＤ／ＤＥＴＡ−２ＰＤの組成比（モル比）はそれぞれ９／９１であり、合計の収率は９２％であった。
【０１０６】
実施例３ Ｎ−（２，３−ジヒドロキシプロピル）ジエチレントリアミン類の合成．
２００ｍｌの四つ口フラスコに、ジエチレントリアミン７４．５ｇ（０．７０モル）、溶媒としてメタノール６１．７ｇを仕込み、窒素雰囲気下、冷却状態で９５％グリシドール１６．４ｇ（０．２１モル）を３時間かけて滴下した。四つ口フラスコを冷却バス中に保持することで、反応液の温度は２８〜３０℃に保たれた。グリシドール滴下終了後、更に反応温度を３０℃以下に保ち２時間反応を継続した。反応液のガスクロマトグラフィーでの測定からＤＥＴＡ−１ＰＤ／ＤＥＴＡ−２ＰＤの組成比（モル比）はそれぞれ７／９３であり、合計の収率は９３％であった。
【０１０７】
実施例４ Ｎ−（アミノエチル）−ヒドロキシメチルピペラジン類の合成．
実施例３と同様にして得られたＤＥＴＡ−１ＰＤとＤＥＴＡ−２ＰＤの混合物８０．０ｇ（０．５０モル）、溶媒として水５１０．０ｇ、触媒としてラネー銅（商品名ＣＤＴ−６０：川研ファインケミカル社製）９．０ｇを１０００ｍｌオートクレーブに充填し、窒素パージ後、水素雰囲気下で１６５℃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６時間であった。
【０１０８】
反応液をガスクロマトグラフィーで分析した結果、ＤＥＴＡ−１ＰＤとＤＥＴＡ−２ＰＤの転化率はそれぞれ８７％と３６％であり、生成物は２本の特徴的なピーク（ピーク３、ピーク４）であることが観察された。ピーク３／ピーク４の組成比（モル比）はそれぞれ３／９７であった。これらをＧＣ−ＭＳ測定したところ、それぞれの分子量はいずれも１５９であり、ＧＣ−ＭＳのスペクトルパターンから生成物が２種のジ置換ヒドロキシプロピルピペラジン類であることが判明した。
【０１０９】
すなわち、ピーク３、ピーク４の化合物は、下記式（９）
【０１１０】
【化１３】
【０１１１】
又は下記式（１０）
【０１１２】
【化１４】
【０１１３】
で示されるＮ−（アミノエチル）−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、「４−ＡＥ−ＰＩＰＯＨ」又は「１−ＡＥ−ＰＩＰＯＨ」と略す。）であることが確認された。これは、上記式（４）または（５）に該当する化合物である。
【０１１４】
なお、ガスクロマトグラフィーでの測定から２種のジ置換ヒドロキシプロピルピペラジン類の合計の収率は７０％であった。
【０１１５】
実施例５ Ｎ−（アミノエチル）−ヒドロキシメチルピペラジン類の合成．
実施例３と同様にして得られたＤＥＴＡ−１ＰＤとＤＥＴＡ−２ＰＤの混合物７５．０ｇ（０．４２モル）、溶媒として水４２５．０ｇ、触媒としてラネー銅の添加量を７．５ｇ添加した以外は実施例４と同様にして、１０００ｍｌオートクレーブに充填し、窒素パージ後、水素雰囲気下で１６５℃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８時間であった。
【０１１６】
生成物をガスクロマトグラフィーで分析した結果、ＤＥＴＡ−１ＰＤとＤＥＴＡ−２ＰＤの転化率はそれぞれ８８％と４９％であった。ピーク３／ピーク４の組成比（モル比）はそれぞれ４／９６であり、２種のジ置換ヒドロキシプロピルピペラジン類の合計の収率は６９％であった。
【０１１７】
実施例６ ２−ヒドロキシ（メチル）トリエチレンジアミンの合成．
実施例４と同様にして得られた１−ＡＥ−ＰＩＰＯＨと４−ＡＥ−ＰＩＰＯＨの混合物
を含む反応液から、ラネー銅触媒をろ過し除去して、濃縮後、トップ温１３０〜１５０℃減圧度０．５Ｔｏｒｒで単蒸留してピーク３／ピーク４の組成比（モル比）はそれぞれ２／９８である粗１−ＡＥ−ＰＩＰＯＨと４−ＡＥ−ＰＩＰＯＨの混合物を８３．０ｇ得た（ＧＣ純度６７．４面積％）。この混合物に水を添加して、濃度（基質濃度）を２５重量％に調製した。
【０１１８】
市販のリン酸アルミニウム（和光純薬工業社製、化学用）をリン酸処理した触媒２０ｍｌを充填した石英管（内径２３ｍｍ、長さ５９０ｍｍ）を固定床反応器とし、窒素を６０ｍｌ／ｍｉｎの流量で流しながら３２０℃に昇温後、水を３０ｍｌ／ｈｒ−１で１時間流通させた。環化反応は、固定床反応器に上記の調製液を、同温度でガス空間速度（ＧＨＳＶ：溶液がガス化した際の供給速度を見かけ触媒体積で除した値）２，３１３ｈｒ−１の流量で流通させて、反応器から留出する溶液をフラスコで受けた。
【０１１９】
生成物をガスクロマトグラフィーで分析した結果、４−ＡＥ−ＰＩＰＯＨ、及び１−ＡＥ−ＰＩＰＯＨの混合物の転化率は３０％であり、分子内脱水縮合反応が進行して、対応する２−ヒドロキシ（メチル）トリエチレンジアミンが５モル％得られた。
【０１２０】
実施例７ ２−ヒドロキシ（メチル）トリエチレンジアミンの合成．
実施例６で調製した粗１−ＡＥ−ＰＩＰＯＨと４−ＡＥ−ＰＩＰＯＨとの混合水溶液を反応に用いた（ピーク３／ピーク４の組成比（モル比）がそれぞれ２／９８であり、ＧＣ純度６７．４面積％、基質濃度２５重量％）。
【０１２１】
市販のリン酸アルミニウム（和光純薬工業社製、化学用）をリン酸処理した触媒２０ｍｌを充填した石英管（内径２３ｍｍ、長さ５９０ｍｍ）を固定床反応器とし、窒素を６０ｍｌ／ｍｉｎの流量で流しながら３５０℃に昇温後、水を３０ｍｌ／ｈｒ−１で１時間流通させた。環化反応は、固定床反応器に上記の調製液を、同温度でガス空間速度（ＧＨＳＶ：溶液がガス化した際の供給速度を見かけ触媒体積で除した値）２，３１３ｈｒ−１の流量で実施例６と同様に流通させて、反応器から留出する溶液をフラスコで受けた。
【０１２２】
生成物をガスクロマトグラフィーで分析した結果、４−ＡＥ−ＰＩＰＯＨ、及び１−ＡＥ−ＰＩＰＯＨの混合物の転化率は９５％であり、分子内脱水縮合反応が進行して、対応する２−ヒドロキシ（メチル）トリエチレンジアミンが６モル％得られた。
【０１２３】
比較例１．
実施例２で得られたＤＥＴＡ−１ＰＤとＤＥＴＡ−２ＰＤの混合物１８．７ｇ（０．１１モル）、溶媒として水１０６．３ｇを触媒を加えずに２００ｍｌオートクレーブに充填し、水素雰囲気下で実施例１と同様にして、反応を実施した。この時の反応容器圧力は８．０ＭＰａであった。反応時間は６時間であった。
【０１２４】
生成物をガスクロマトグラフィーで分析した結果、ＤＥＴＡ−１ＰＤとＤＥＴＡ−２ＰＤの転化率は０％であった。
【０１２５】
比較例２．
実施例２で得られたＤＥＴＡ−１ＰＤとＤＥＴＡ−２ＰＤの混合物１８．７ｇ（０．１１モル）、溶媒として水１０６．３ｇ、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１６５℃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６時間であった。
生成物をガスクロマトグラフィーで分析した結果、ＤＥＴＡ−１ＰＤとＤＥＴＡ−２ＰＤの転化率は０％であった。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記式（１）
【化１】
（式中、Ｒは水素原子又は炭素数１〜４のアルキル基を表し、ｎは０〜６の整数を表す。）
で示されるＮ−（ジヒドロキシアルキル）ジエチレントリアミン類。
【請求項２】
下記式（２）
【化２】
（式中、Ｒは水素原子又は炭素数１〜４のアルキル基を表し、ｎは０〜６の整数を表す。）
で示されるＮ−（ジヒドロキシアルキル）ジエチレントリアミン類。
【請求項３】
下記式（１）
【化３】
（式中、Ｒは水素原子又は炭素数１〜４のアルキル基を表し、ｎは０〜６の整数を表す。）
で示される化合物と下記式（２）
【化４】
（式中、Ｒ、ｎは上記と同じ定義である。）
で示される化合物とを含有することを特徴とするＮ−（ジヒドロキシアルキル）ジエチレントリアミン組成物。
【請求項４】
式（１）で示される化合物に対し、式（２）で示される化合物を、９７：３〜８０：２０（モル比）の割合で含有することを特徴とする請求項３に記載のＮ−（ジヒドロキシアルキル）ジエチレントリアミン組成物。
【請求項５】
下記式（３）
【化５】
（上記式中、Ｒは水素原子又は炭素数１〜４のアルキル基を表し、Ｘはハロゲン原子を表し、ｎは０〜６の整数を表す。）
で示されるハロゲン化ジオールと、Ｎ−（２−アミノエチル）ジエチレトリアミンとを反応させ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Ｎ−（ジヒドロキシアルキル）ジエチレントリアミンの製造方法。
【請求項６】
下記式（４）
【化６】
（式中、Ｒは水素原子又は炭素数１〜４のアルキル基、ｎは０〜６の整数を表す。）
で示されるジ置換ヒドロキシアルキルピペラジン類。
【請求項７】
下記式（５）
【化７】
（式中、Ｒは水素原子又は炭素数１〜４のアルキル基、ｎは０〜６の整数を表す。）
で示されるジ置換ヒドロキシアルキルピペラジン類。
【請求項８】
下記式（４）
【化８】
（式中、Ｒは水素原子又は炭素数１〜４のアルキル基、ｎは０〜６の整数を表す。）
で示される化合物と、下記式（５）
【化９】
（式中、Ｒは水素原子又は炭素数１〜４のアルキル基、ｎは０〜６の整数を表す。）
で示される化合物とを含有することを特徴とするジ置換ヒドロキシアルキルピペラジン類組成物。
【請求項９】
請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のＮ−（ジヒドロキシアルキル）ジエチレントリアミンを、酸触媒、ラネー金属触媒、又はそれら両方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請求項６乃至請求項８のいずれかに記載のジ置換ヒドロキシアルキルピペラジン類の製造方法。
【請求項１０】
ラネー金属触媒が、ラネー銅触媒を含むことを特徴とする請求項９に記載の製造方法。
【請求項１１】
酸触媒が、無機リン化合物、該無機リン化合物の金属塩、及び有機リン化合物からなる群より選択される化合物を含むことを特徴とする請求項９又は請求項１０に記載の製造方法。
【請求項１２】
請求項６乃至請求項８のいずれかに記載のジ置換ヒドロキシアルキルピペラジン類を、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（６）
【化１０】
（式中、Ｒは水素原子又は直鎖状若しくは分枝状の炭素数１〜４のアルキル基、ｎは０〜６の整数を表す。）
で示される２−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１３】
酸触媒が、無機リン化合物、該無機リン化合物の金属塩、及び有機リン化合物からなる群より選択される化合物を含むことを特徴とする請求項１２に記載の製造方法。
【請求項１】
下記式（１）
【化１】
（式中、Ｒは水素原子又は炭素数１〜４のアルキル基を表し、ｎは０〜６の整数を表す。）
で示されるＮ−（ジヒドロキシアルキル）ジエチレントリアミン類。
【請求項２】
下記式（２）
【化２】
（式中、Ｒは水素原子又は炭素数１〜４のアルキル基を表し、ｎは０〜６の整数を表す。）
で示されるＮ−（ジヒドロキシアルキル）ジエチレントリアミン類。
【請求項３】
下記式（１）
【化３】
（式中、Ｒは水素原子又は炭素数１〜４のアルキル基を表し、ｎは０〜６の整数を表す。）
で示される化合物と下記式（２）
【化４】
（式中、Ｒ、ｎは上記と同じ定義である。）
で示される化合物とを含有することを特徴とするＮ−（ジヒドロキシアルキル）ジエチレントリアミン組成物。
【請求項４】
式（１）で示される化合物に対し、式（２）で示される化合物を、９７：３〜８０：２０（モル比）の割合で含有することを特徴とする請求項３に記載のＮ−（ジヒドロキシアルキル）ジエチレントリアミン組成物。
【請求項５】
下記式（３）
【化５】
（上記式中、Ｒは水素原子又は炭素数１〜４のアルキル基を表し、Ｘはハロゲン原子を表し、ｎは０〜６の整数を表す。）
で示されるハロゲン化ジオールと、Ｎ−（２−アミノエチル）ジエチレトリアミンとを反応させ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Ｎ−（ジヒドロキシアルキル）ジエチレントリアミンの製造方法。
【請求項６】
下記式（４）
【化６】
（式中、Ｒは水素原子又は炭素数１〜４のアルキル基、ｎは０〜６の整数を表す。）
で示されるジ置換ヒドロキシアルキルピペラジン類。
【請求項７】
下記式（５）
【化７】
（式中、Ｒは水素原子又は炭素数１〜４のアルキル基、ｎは０〜６の整数を表す。）
で示されるジ置換ヒドロキシアルキルピペラジン類。
【請求項８】
下記式（４）
【化８】
（式中、Ｒは水素原子又は炭素数１〜４のアルキル基、ｎは０〜６の整数を表す。）
で示される化合物と、下記式（５）
【化９】
（式中、Ｒは水素原子又は炭素数１〜４のアルキル基、ｎは０〜６の整数を表す。）
で示される化合物とを含有することを特徴とするジ置換ヒドロキシアルキルピペラジン類組成物。
【請求項９】
請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のＮ−（ジヒドロキシアルキル）ジエチレントリアミンを、酸触媒、ラネー金属触媒、又はそれら両方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請求項６乃至請求項８のいずれかに記載のジ置換ヒドロキシアルキルピペラジン類の製造方法。
【請求項１０】
ラネー金属触媒が、ラネー銅触媒を含むことを特徴とする請求項９に記載の製造方法。
【請求項１１】
酸触媒が、無機リン化合物、該無機リン化合物の金属塩、及び有機リン化合物からなる群より選択される化合物を含むことを特徴とする請求項９又は請求項１０に記載の製造方法。
【請求項１２】
請求項６乃至請求項８のいずれかに記載のジ置換ヒドロキシアルキルピペラジン類を、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（６）
【化１０】
（式中、Ｒは水素原子又は直鎖状若しくは分枝状の炭素数１〜４のアルキル基、ｎは０〜６の整数を表す。）
で示される２−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１３】
酸触媒が、無機リン化合物、該無機リン化合物の金属塩、及び有機リン化合物からなる群より選択される化合物を含むことを特徴とする請求項１２に記載の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１２−１２１８３７（Ｐ２０１２−１２１８３７Ａ）
【公開日】平成２４年６月２８日（２０１２．６．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２７４０３１（Ｐ２０１０−２７４０３１）
【出願日】平成２２年１２月８日（２０１０．１２．８）
【出願人】（０００００３３００）東ソー株式会社 (1,901)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年６月２８日（２０１２．６．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月８日（２０１０．１２．８）
【出願人】（０００００３３００）東ソー株式会社 (1,901)
【Ｆターム（参考）】
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