JP5119040B2 - アミンの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、カルバマートの触媒作用による分解による、アミンの製造方法を記載する。

カルバマートの分解又は脱カルボキシル化は、アミンの製造のための慣用の方法である。この得られるアミンは再度、数々の技術的な中間生成物及び薬理活性物質のための出発化合物である。

カルバマートの分解の一般的な反応機構を、Ewing et al.はその刊行物J. Amer. Chem. Soc. (1980) 102(9), 3072〜3084頁中に記載する：

テトラ−ｎ−ブチルアンモニウムフッ化物（Ｂｕ₄ＮＦ）の存在下でのカルバマートの分解を、Jacquemard et alは、Tetrahedron (2004) 60(44), 10039〜10047頁中に記載する：

［式中、Ｒ＝メチル、エチル、ｔｅｒｔ−ブチル、ベンジル、アリル又はフェニル、
Ｒ′＝アルキル又はアリール、
Ｒ″＝水素、アルキル又はアリール］。

このカルバマートの一般的な構造を、Gainesは、J. Org. Chem. (1985) 50, 410〜411頁中に、一分子性の両性イオン又は複塩（Disalz）として記載する。

日本国公開公報JP 2006-069941 Aは、とりわけ、イソシアナートの製造のためのカルバマートの熱分解を記載する。これに対して、JP 2004-262892 Aは、スズ触媒及び、シリカート、シリカゲル及び／又は金属から選択される固形触媒の存在下でのカルバマートの熱分解を記載する。

アンモニウムカルバマートのアンモニア及び二酸化炭素への分解を、WO 2006/094541 A及びEP 1 195 194 Aは記載する。

スズ触媒の存在下でのカルバマートの開裂は、JP 2004-262892 A中にも記載される。カルバマートの分解のためのヨウ素の使用を、Vatele et al.は、Tetrahedron Letters (2003), 44(51), 9127-9129頁中に記載する。
JP 2006-069941 A JP 2004-262892 A WO 2006/094541 A EP 1 195 194 A Ewing et al., J. Amer. Chem. Soc. (1980) 102(9), 3072〜3084頁 Jacquemard et al., Tetrahedron (2004) 60(44), 10039〜10047頁 Gaines., J. Org. Chem. (1985) 50, 410〜411頁 Vatele et al.,Tetrahedron Letters (2003), 44(51), 9127-9129頁

本発明の課題は、低い温度で、二酸化炭素の除去下でカルバマートを分解することを可能にする、カルバマートの分解のための方法を提供することであった。特に、反応生成物である二酸化炭素及び所望のアミンからカルバマートが再形成されることが回避されることが望ましい。特に、このための連続的な製造方法を開発することが課題であった。

意外にも、酸の存在下でのカルバマートの分解によるアミンの製造方法が、連続的な方法様式を可能にすることが見出されることができた。本発明による方法において使用される酸は、意外にもカルバマート分解の際に触媒作用を提供する高沸性のネオ酸（Neosaeure）である。前記触媒作用の他に前記酸は、本発明による方法において、塔底希釈剤としても使用される。それだけいっそう意外なことに、分解すべきカルバマートが溶液として、又は懸濁液としても使用できるに至り、その際、二酸化炭素及びカルバマートの使用される溶媒は、目的生成物アミンと一緒に除去されること無しに、反応区域から除去されることができる。前記酸の使用により可能になるより低い反応温度のために、この目的生成物アミンは前記酸中に残存し、前記酸は、これにより、触媒の他にこのアミンのための溶媒としても使用される。このようにして、本発明による方法は、生じる二酸化炭素及び目的生成物アミンの別個の分離を可能にする。前記カルバマートの再形成は従って、妨げられることができる。これは、技術水準に応じた方法に対する決定的な利点であり、というのも、ここでこのカルバマートの分解はより高い温度で経過し、この結果、二酸化炭素も目的生成物アミンも、気相中に移行し、かつ、従ってカルバマートの再形成が行われるからである。反応区域から単離すべきアミンが容易に分離されることができ、かつ、酸アミドの形成下で前記酸と反応（abreagieren）しないことも当然のことではなかった。更に、前記アミンは完全に、かつ、極めて高い純度で、前記酸を含有する反応区域から単離されることができる。本発明による方法は意外にも、多数のカルバマートに対して適用されることができ、この結果、脂肪族のアミンもまた同様に芳香族のアミンもこのようにして製造されることができる。このようにして、セミバッチ方法、及び、特殊な一実施変形において連続方法も提供することが可能になる。本発明による方法は更に、金属及び／又は金属化合物の使用無しに経過する利点を有する。

本発明の主題は、従って、式Ｉ

［式中、Ｒ¹＝水素、アルキル基、アリール基又はフェニル基、
Ｒ²＝アルキル基、アリール基又はフェニル基、
その際、Ｒ¹及びＲ²の種類の置換基は置換されているか又は非置換である］のカルバマートの分解によるアミンの製造方法であって、
前記カルバマートの分解を、式ＩＩ

［式中、Ｒ³、Ｒ⁴及びＲ⁵＝アルキル基又はフェニル基である］
の酸の存在下で実施し、その際、Ｒ¹、Ｒ²、Ｒ³、Ｒ⁴及びＲ⁵の種類の置換基は同じか又は異なっていることを特徴とする、式Ｉのカルバマートの分解によるアミンの製造方法である。

酸として、本発明による方法においては、式ＩＩの化合物が使用される。有利には、本発明による方法において、いわゆるネオ酸又はコッホ酸が使用される。前記酸は、この第四級α−炭素原子のために特に加水分解安定性及び酸化安定性である利点を有する。有利には、Ｒ³、Ｒ⁴及びＲ⁵の種類の置換基としてアルキル基を有する式ＩＩの酸、特に、Ｒ⁴及びＲ⁵の種類の置換基としてメチル基を、かつ、Ｒ³の種類の置換基として式ＩＩＩ

［式中、ｎ＝０〜８、有利にはｎ＝２〜７を有する］
の基を有する式ＩＩの酸が使用される。

特に有利には、本発明による方法において、高沸性ネオ酸、特に、５〜１２個の炭素の総数を有する高沸性ネオ酸が使用される。特にとりわけ有利には、酸として、ネオデカン酸（Ｒ⁴及びＲ⁵＝メチル、Ｒ³＝−（ＣＨ₂）₅−ＣＨ₃）が使用される。本発明による方法において、式ＩＩの酸の混合物も使用されることができ、その際この混合物は酸について、式ＩＩの酸の異性体も有することができる。

有利には、圧力１０１３ｍｂａｒで少なくとも１５０℃の沸点を有する酸が使用される。有利には、本発明による方法において使用される酸は、１６０〜３００℃の沸点を有する。

本発明による方法において使用される酸は、一方ではその高い沸点により、またしかしながら、カルバマートの分解の際のその酸触媒性活性により特徴付けられる。

本発明による方法においては、式Ｉのカルバマートは、相応するアミンに分解される。有利には、Ｒ¹＝水素及びＲ²＝アルキル基を有する式Ｉのカルバマートが、しかしながら特に有利には、Ｒ¹＝水素及びＲ²＝−（ＣＨ₂）_n−ＣＨ₃（式中、ｎ＝０〜８、有利にはｎ＝２〜７）を有する式Ｉのカルバマートが本発明による方法において使用される。本発明による方法の特別な一実施態様において、式Ｉ［式中、Ｒ¹＝水素及びＲ²＝アルキル基を有する、その際前記アルキル基は置換されている］のカルバマートが使用される。特にこの方法のためには、式Ｉ［式中、Ｒ¹＝水素及びＲ²＝アルキル基、その際前記基はアミノ基、有利には１つのアミノ基で置換されている］のカルバマートが適する。従って、式Ｉ［式中、Ｒ¹＝水素及びＲ²＝−（ＣＨ₂）_n−ＮＨ₂（式中、ｎ＝１〜８、特にｎ＝２〜７）］のカルバマートが有利である。

この分解すべきカルバマートは本発明による方法において、溶液、懸濁液として又は溶媒を有する固形物質として使用されることができる。有利には、本発明による方法において、沸点３０〜３００℃、特に有利には５０〜１５０℃を有する溶媒が使用される。

前記カルバマートのための溶媒として、本発明による方法において、アルコール、例えばメタノール、エタノール、イソプロパノール又はシクロヘキサノール、脂肪族炭化水素、例えばヘキサン、ヘプタン、オクタン、ノナン又はデカン、脂環式炭化水素、例えばシクロヘキサン又は芳香族炭化水素、例えばトルエン又はキシレンが使用されることができる。使用されるカルバマート溶液又はカルバマート懸濁液中でのカルバマートについての濃度は、有利には５〜８０質量％、特に１０〜５０質量％である。

有利には、本発明による方法において、前記酸を所望の反応温度で反応区域中に装入し、そして初めて、引き続き前記カルバマートを前記反応区域に供給する。

有利には、本発明による方法において、酸に関して、カルバマートの使用量に対して０．１〜１０００モル当量（Ｍｏｌｅｑ．）、有利には０．５〜５００モル当量が使用される。

式ＩＩの酸の使用により、相応して高い反応温度が、本発明による方法におけるこの分解の間に、前記カルバマートの計量供給の際に可能であり、その際、この反応温度は、カルバマートの分解のために十分に高く、また同様に、この目的生成物アミンの、気相及び／又は蒸気相中への移行を停止させることができるように十分に低くもある。このようにして、反応区域中へのカルバマートの添加により導入される溶媒は、迅速に再度反応区域から除去されることができる。本発明による方法において、カルバマートの分解は有利には、反応温度５０〜３２０℃、有利には１２０〜２５０℃で実施される。この反応温度は有利には、二酸化炭素の分離と共に目的生成物であるアミンが共に過剰蒸留される（mitueberdestillieren）か又は飛沫同伴されることができないように選択される。一般的には、前記アミンの沸騰温度を２０〜３０Ｋだけ下回る、塔底中の反応温度が有利である。

本発明による方法において、カルバマートの分解が実施される圧力は有利には、２０ｍｂａｒ〜２０００ｍｂａｒ、特に有利には８００〜１２００ｍｂａｒ、とりわけ９５０〜１１００ｍｂａｒである。特にとりわけ有利には、本発明による方法において、カルバマートの分解は、大気圧で実施される。

本発明による方法は、バッチ方法としてもまた同様に連続方法としても運転されることができ、しかしながら有利には、連続方法として運転される。

本発明による方法の有利な一実施態様において、連続的な滞留時間反応器、例えば管型反応器、流下薄膜式（Fallfilm-）蒸発器又は細流膜（Rieselfilm-）蒸発器、薄膜蒸発器又は薄膜押出機が使用される。この反応器種類では、本発明による方法において、式ＩＩの酸は、有利には循環して導通し、かつ、分解すべきカルバマート−例えば溶液又は懸濁液の形にある−は、前記反応区域のこの装置中へと供給される。前記酸を循環して導通させず、かつ従って前記酸を、別個の後処理後に初めて前記反応器に再度供給するか又は廃棄（verwerfen）することも可能である。

分解の際には二酸化炭素が生じ、これは従って、反応区域中に導入される溶媒−例えば水−と一緒に連続的に反応区域から除去されることができる。カルバマートの分解の間の強力なＣＯ₂発生のために、大きな蒸発器表面を提供することが有利であり、従って、流下膜式蒸発器、トリクル式（Riesel-）蒸発器又は薄膜蒸発器が本発明による方法に特に適している。

カルバマートの分解後に得られるアミンは、同様に生じる二酸化炭素と接触せず、かつ従って、カルバマートへの逆反応は生じないので、この生じる二酸化炭素は、不活性ガス流、例えば窒素により、ストリッピング除去される（abstrippen）。

前記カルバマートの分解に引き続き、この分解から得られるアミンが本発明による方法において、取り出されることができる。これは例えば、蒸留手段で、温度の更なる上昇化及び／又は圧力の減少化により達成され、その際アミンは反応区域から除去される。

式ＩＩの酸を有する残存する塔底相は、本発明による方法において引き続き新たに、繰り返される循環又は最も単純な場合には更なるセミバッチサイクルが、例えば、撹拌槽反応器中で引き続くことにより、カルバマートの分解に提供されることができる。

本発明による方法により得られるアミンは一般的には、高い純度を有するので、更なる精製工程はもはや必要でない。とりわけ、本発明による方法を用いて、ＧＣ純度＞９８面積％（Flaechen %）を有するアミンが得られることができる。しかしながら前記アミンが所望の純度にない場合には、更なる蒸留又は精留が引き続くことができる。

本発明による方法における全ての後処理工程では、この雰囲気から、反応生成物であるアミンとＣＯ₂とから再形成されることができるカルバマートの新たな形成を妨げるべく、不活性ガス下で作業することが有利である。

以下の実施例は、アミンの製造のための本発明による方法を詳説するものであるが、但し本発明をこの実施形態に制限するものではない。

実施例１（本発明による）
撹拌機及び１０ｃｍの充填体塔、塔頂部及び冷却機を有する１ｌのフラスコ中に、ネオデカン酸（Resolution社のVersatic 10）２００ｇを装入する。この塔底部を約１２０℃に加熱する。２時間のうちに、式Ｉ［式中、Ｒ¹＝Ｈ及びＲ²＝−（ＣＨ₂）₆−ＮＨ₂を有する］のカルバマートの３０質量％水溶液８００ｇ（これは、カルバマートに関して、０．８７モルに相当する）を計量供給する。この２時間のうちに、蒸留により水約５５０ｇを除去し、かつ二酸化炭素約１９ｌが遊離する。この生じる二酸化炭素の算出を、適したガスメーターを用いて追跡した。この二酸化炭素形成が終了し、かつこの全体的な水を除去した後に、この残留する水をも除去することができるようにこの圧力を減少させた。圧力の更なる減少化下で、この後に１，６−ジアミノヘキサンが留去される。

９９％の１，６−ジアミノヘキサン約９５ｇを獲得し、これは、約９５％の収率に相当する。

比較例１
比較例１を、実施例１と類似の条件下で実施するが、但しネオデカン酸２００ｇの代わりにMarlotherm SH ２００ｇを使用する。カルバマートの熱分解は観察されない。単に、水の蒸留による除去が観察できるだけであった。分解されていないカルバマートが塔底中に残存する。

比較例２
比較例２を、比較例１と類似の条件下で実施するが、但し塔底温度を２００℃に加熱した。カルバマートの熱分解が観察されることができたが、その際この生じるアミン及び二酸化炭素は同時に、この反応器の蒸気室中に存在し、この結果カルバマートの逆反応が観察されることができた。

比較例1及び２においては、アミンは単離されることができなかった。

実施例２（本発明による）
ガラスからなる、表面積０．１ｍ²を有する薄層蒸発器を、ネオデカン酸約５００ｇ／ｈでもって、計量供給ポンプの利用下で添加した。薄膜蒸発器でのこの熱媒体−前留出物（Vorlauf）温度は約１８０℃であった。第二の計量供給ポンプを用いて、この薄膜蒸発器に、Ｒ¹＝Ｈ及びＲ²＝−（ＣＨ₂）₆−ＮＨ₂を有する式Ｉのカルバマートの３０質量％水溶液約２００ｇ／ｈを添加した。塔頂を介して水約１２０ｇ／ｈが留去される。同時に、ＣＯ₂分離の結果、通常のガス容積測定を用いてガス発生を追跡することができる（二酸化炭素約４〜５ｌ／ｈが生じる）。薄膜蒸発器の塔底中で、ネオデカン酸及び１，６−ジアミノヘキサンが残存し、これは引き続き蒸留により、更なる薄膜蒸発器で又は単純なフラッシュ蒸留により、相互に分離されることができる。

実施例２における両方の変法は、使用されるカルバマートに対して１，６−ジアミノヘキサンの収率約９５％を生じた。

Claims (8)

1. 式Ｉ
   

   

   ［式中、Ｒ¹＝水素、アルキル基、アリール基又はフェニル基、
   Ｒ²＝アルキル基、アリール基又はフェニル基、
   その際、Ｒ¹及びＲ²の種類の置換基は置換されているか又は非置換である］のカルバマートの分解によるアミンの製造方法であって、
   前記カルバマートの分解を、式ＩＩ
   

   

   ［式中、Ｒ³、Ｒ⁴及びＲ⁵＝アルキル基又はフェニル基である］
   の酸の存在下で実施し、その際、Ｒ¹、Ｒ²、Ｒ³、Ｒ⁴及びＲ⁵の種類の置換基は同じか又は異なっていることを特徴とする、式Ｉのカルバマートの分解によるアミンの製造方法。
2. Ｒ⁴及びＲ⁵の種類の置換基としてメチル基を、かつ、Ｒ³の種類の置換基として、式ＩＩＩ
   

   

   ［式中、ｎ＝０〜８を有する］
   の基を有する式ＩＩの酸を使用することを特徴とする、請求項１記載の方法。
3. 酸としてネオデカン酸を使用することを特徴とする、請求項１又は２記載の方法。
4. カルバマートを溶液、懸濁液として、又は溶媒を有する固形物質として使用することを特徴とする、請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
5. 溶媒が、３０〜３００℃の沸点を有することを特徴とする、請求項４記載の方法。
6. 酸を所望の反応温度で反応区域中に装入し、そして初めて、引き続きカルバマートを反応区域に供給することを特徴とする、請求項１から５までのいずれか1項記載の方法。
7. カルバマートの使用量に対して、酸０．１〜１０００モル当量を使用することを特徴とする、請求項１から６までのいずれか１項記載の方法。
8. カルバマートの分解を５０℃〜３２０℃の反応温度で実施することを特徴とする、請求項１から７までのいずれか1項記載の方法。