JP5504835B2 - Process for producing hydroxyalkylpiperazines and / or hydroxymethyltriethylenediamines - Google Patents
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Description
本発明は、ヒドロキシアルキルピペラジン類及び／又はヒドロキシメチルトリエチレンジアミン類の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for producing hydroxyalkylpiperazines and / or hydroxymethyltriethylenediamines.
さらに詳しくは、本発明は、ヒドロキシアルキルピペラジン類及び／又はヒドロキシメチルトリエチレンジアミン類として、Ｎ−（２，３−ジヒドロキシプロピル）ピペラジン類、Ｎ−（２−ヒドロキシアルキル）ヒドロキシメチルピペラジン類、及びヒドロキシメチルトリエチレンジアミン類からなる群より選ばれる一種又は二種以上の化合物の製造方法に関する。 More specifically, the present invention relates to hydroxyalkylpiperazines and / or hydroxymethyltriethylenediamines as N- (2,3-dihydroxypropyl) piperazines, N- (2-hydroxyalkyl) hydroxymethylpiperazines, and hydroxy The present invention relates to a method for producing one or more compounds selected from the group consisting of methyltriethylenediamines.
ヒドロキシアルキルピペラジン類及び／又はヒドロキシメチルトリエチレンジアミン類は、医農薬中間体、有機合成用触媒、化学吸着剤、抗菌剤等に有用である。 Hydroxyalkylpiperazines and / or hydroxymethyltriethylenediamines are useful for medical and agricultural intermediates, organic synthesis catalysts, chemical adsorbents, antibacterial agents and the like.
Ｎ−（２，３−ジヒドロキシプロピル）ピペラジン類の製造方法としては、ピペラジンとグリシドールとを、例えばメタノールのような不活性溶媒中で反応させる合成方法が一般的に知られている（例えば、非特許文献１参照）。 As a method for producing N- (2,3-dihydroxypropyl) piperazines, a synthesis method in which piperazine and glycidol are reacted in an inert solvent such as methanol is generally known (for example, non- Patent Document 1).
しかしながら、この製造方法では、原料として用いるグリシドールが高価であり、また、工業的に入手が困難なことから工業的な製造方法としては好ましいとは言えない。 However, this production method is not preferable as an industrial production method because glycidol used as a raw material is expensive and is difficult to obtain industrially.
Ｎ−（２−ヒドロキシアルキル）ヒドロキシメチルピペラジン類の合成方法としては、第一工程目の反応で、水素雰囲気下、ラネーＮｉ触媒を用いて、エチレンジアミンとジヒドロキシアセトンとを反応させて２−ヒドロキシメチルピペラジンを調製する（例えば、特許文献１参照）。次いで第二工程目で、得られた２−ヒドロキシメチルピペラジンとアルキレンオキサイドとを公知の方法で反応させることで所望のＮ−（２−ヒドロキシエチル）ヒドロキシメチルピペラジンが得られる。 As a method for synthesizing N- (2-hydroxyalkyl) hydroxymethylpiperazines, 2-hydroxymethyl was prepared by reacting ethylenediamine with dihydroxyacetone in a hydrogen atmosphere using a Raney Ni catalyst in a reaction in the first step. Piperazine is prepared (see, for example, Patent Document 1). Next, in the second step, the obtained 2-hydroxymethylpiperazine and alkylene oxide are reacted by a known method to obtain the desired N- (2-hydroxyethyl) hydroxymethylpiperazine.
しかしながら、この製造方法では、第一工程において原料として用いるジヒドロキシアセトンが非常に高価であり、且つ工業的に入手も容易ではなく、工業的に好ましいとは言えない。 However, in this production method, dihydroxyacetone used as a raw material in the first step is very expensive and is not easily available industrially, and cannot be said to be industrially preferable.
ヒドロキシメチルトリエチレンジアミン類の製造方法としては、ピペラジンと２，３−ジブロモプロピオン酸エチルとを例えば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２参照）。 As a method for producing hydroxymethyltriethylenediamines, 1,4-diazabicyclo [2.2.2] is prepared by reacting piperazine with ethyl 2,3-dibromopropionate in an inert solvent such as toluene or benzene. A two-step synthesis method is known in which ethyl octane-2-carboxylate is prepared and the resulting ester is then reduced using, for example, lithium aluminum hydride (see, for example, Patent Document 2).
しかしながら、この製造方法では、第一工程において多量の副生塩が生成するため、精製が非常に煩雑になる他、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２，３−ジブロモプロピオン酸エチルが非常に高価であり、実用的とは言い難い。 However, in this production method, a large amount of by-product salt is produced in the first step, so that purification becomes very complicated, and it is necessary to react piperazine with ethyl 2,3-dibromopropionate at a low substrate concentration. Therefore, it has the disadvantage of being inferior in productivity. Moreover, in order to perform the next reaction efficiently, the product obtained in the first step had to be isolated and purified. Next, in the second step, lithium aluminum hydride, which has a high risk of ignition, is used as the reducing agent, which is not industrially preferable. Furthermore, ethyl 2,3-dibromopropionate used as a raw material is very expensive and is hardly practical.
一方、工業的に入手可能な原料である２−（２−アミノエチルアミノ）エタノールアミンから高シリカゼオライト（例えば、ＺＳＭ−５等）塩触媒を用いた一段階の反応で１，４−ジアザビシクロ［２．２．２］オクタンが得られた例が示されている（例えば、特許文献３参照）。しかしながら、同原料を用いた反応でのヒドロキシメチルトリエチレンジアミン類の合成例は示されていない。 On the other hand, 1,4-diazabicyclo [1] is obtained by a one-step reaction from 2- (2-aminoethylamino) ethanolamine, which is an industrially available raw material, using a high silica zeolite (for example, ZSM-5) salt catalyst. 2.2.2] An example of obtaining octane is shown (for example, see Patent Document 3). However, no examples of synthesizing hydroxymethyltriethylenediamines in the reaction using the same raw material are shown.
以上のように、ヒドロキシアルキルピペラジン類及び／又はヒドロキシメチルトリエチレンジアミン類の製造方法としては、安価で入手が容易な原料を用いた、一段階で直接ヒドロキシアルキルピペラジン類及び／又はヒドロキシメチルトリエチレンジアミン類を製造する方法が望まれている。 As described above, as a method for producing hydroxyalkylpiperazines and / or hydroxymethyltriethylenediamines, hydroxyalkylpiperazines and / or hydroxymethyltriethylenediamines are directly produced in one step using inexpensive and readily available raw materials. There is a desire for a method of producing
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、安価で入手が容易な原料を用いて、発火の危険性が高い還元剤を用いることなく、また中間体を単離精製することなく、一段階の反応で直接ヒドロキシアルキルピペラジン類及び／又はヒドロキシメチルトリエチレンジアミン類を製造する方法を提供することである。 The present invention has been made in view of the above-described background art, and an object of the present invention is to use an inexpensive and easily available raw material, without using a reducing agent having a high risk of ignition, and to simply use an intermediate. The object of the present invention is to provide a method for producing hydroxyalkylpiperazines and / or hydroxymethyltriethylenediamines directly in a one-step reaction without separation and purification.
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。 As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors have completed the present invention.
すなわち、本発明は以下に示すとおりのヒドロキシアルキルピペラジン類及び／又はヒドロキシメチルトリエチレンジアミン類の製造方法である。
［１］下記式（１）
That is, the present invention is a method for producing hydroxyalkylpiperazines and / or hydroxymethyltriethylenediamines as shown below.
[1] The following formula (1)
で示される（２−アミノエチルアミノ）アルコール類と、グリセリンとを、酸触媒存在下で反応させ、下記式（２）
(2-aminoethylamino) alcohol represented by the formula (2) is reacted with glycerin in the presence of an acid catalyst.
で示されるＮ−（２，３−ジヒドロキシプロピル）ピペラジン類、下記式（３）
N- (2,3-dihydroxypropyl) piperazines represented by the following formula (3)
で示されるＮ−（２−ヒドロキシアルキル）ヒドロキシメチルピペラジン類、下記式（４）
N- (2-hydroxyalkyl) hydroxymethylpiperazines represented by the following formula (4)
で示されるヒロドキシメチルトリエチレンジアミン類、及び下記式（５）
And hydroxymethyltriethylenediamine represented by the following formula (5):
で示されるヒロドキシメチルトリエチレンジアミン類からなる群より選ばれる１種又は２種以上の化合物を得ることを特徴とするヒドロキシアルキルピペラジン類及び／又はヒドロキシメチルトリエチレンジアミン類の製造方法。
A process for producing hydroxyalkylpiperazines and / or hydroxymethyltriethylenediamines, wherein one or more compounds selected from the group consisting of hydroxymethyltriethylenediamines represented by formula (1) are obtained.
［２］式（１）で示される（２−アミノエチルアミノ）アルコール類と、グリセリンとを１：０．１〜１０のモル比で反応させることを特徴とする上記［１］に記載の製造方法。 [2] The production according to [1], wherein the (2-aminoethylamino) alcohol represented by the formula (1) is reacted with glycerin at a molar ratio of 1: 0.1 to 10. Method.
［３］酸触媒が、無機リン化合物、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ばれる１種又は２種以上の化合物を含むことを特徴とする上記［１］又は［２］に記載の製造方法。 [3] The above [1] or [2], wherein the acid catalyst contains one or more compounds selected from the group consisting of inorganic phosphorus compounds, metal salts of inorganic phosphorus compounds, and organic phosphorus compounds. ] The manufacturing method of description.
［４］上記式（１）で示される（２−アミノエチルアミノ）アルコール類が、下記式（６） [4] The (2-aminoethylamino) alcohol represented by the above formula (1) is represented by the following formula (6):
本発明の製造方法によれば、安価で入手が容易な原料を用いて、発火の危険性が高い還元剤を用いることなく、また中間体を単離精製することなく、一段階の反応で直接ヒドロキシアルキルピペラジン類及び／又はヒドロキシメチルトリエチレンジアミン類を製造することができる。 According to the production method of the present invention, an inexpensive and readily available raw material can be used directly in a one-step reaction without using a reducing agent with a high risk of ignition and without isolating and purifying an intermediate. Hydroxyalkylpiperazines and / or hydroxymethyltriethylenediamines can be produced.
以下、本発明を詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail.
本発明は、上記式（１）で示される（２−アミノエチルアミノ）アルコール類と、グリセリンとを、酸触媒の存在下で脱水反応、いわゆるアルコールのアミノ化反応を進行させて、その反応中間体を単離精製することなく、一段階反応で直接、上記式（２）で示されるＮ−（２，３−ジヒドロキシプロピル）ピペラジン類、上記式（３）で示されるＮ−（２−ヒドロキシアルキル）ヒドロキシメチルピペラジン類、上記式（４）で示されるヒドロキシメチルトリエチレンジアミン類、及び上記式（５）で示されるヒドロキシメチルトリエチレンジアミン類からなる群より選ばれる一種又は二種以上の化合物を得ることをその特徴とする。 In the present invention, (2-aminoethylamino) alcohol represented by the above formula (1) and glycerin are subjected to a dehydration reaction in the presence of an acid catalyst, a so-called alcohol amination reaction, Without isolating and purifying the product, N- (2,3-dihydroxypropyl) piperazines represented by the above formula (2), N- (2-hydroxy) represented by the above formula (3) directly in a one-step reaction One or more compounds selected from the group consisting of (alkyl) hydroxymethylpiperazines, hydroxymethyltriethylenediamines represented by the above formula (4), and hydroxymethyltriethylenediamines represented by the above formula (5) are obtained. It is characterized by that.
ここで、上記式（１）で示される（２−アミノエチルアミノ）アルコール類としては、特に限定されるものではないが、例えば、上記式（４）で示される２−（２−アミノエチルアミノ）エタノール、１−（２−アミノエチルアミノ）−２−プロパノール、１−（２−アミノエチルアミノ）−２−ブタノールが挙げられる。 Here, the (2-aminoethylamino) alcohols represented by the above formula (1) are not particularly limited, and examples thereof include 2- (2-aminoethylamino) represented by the above formula (4). ) Ethanol, 1- (2-aminoethylamino) -2-propanol, 1- (2-aminoethylamino) -2-butanol.
本発明において使用される、上記式（１）で示される（２−アミノエチルアミノ）アルコール類の製造方法としては、特に限定されるものではないが、例えば、従来公知の方法により、ジエチレンアミンとアルキレンオキサイド類とを反応して得られたものが用いられる。 Although it does not specifically limit as a manufacturing method of (2-aminoethylamino) alcohol shown by the said Formula (1) used in this invention, For example, according to a conventionally well-known method, it is diethyleneamine and Those obtained by reacting with alkylene oxides are used.
また、上記式（１）で示される（２−アミノエチルアミノ）アルコール類を得るために、ジエチレンアミンと反応させるアルキレンオキサイド類としては、特に限定されるものではないが、例えば、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイド等が挙げられる。 In addition, in order to obtain (2-aminoethylamino) alcohol represented by the above formula (1), alkylene oxides to be reacted with diethyleneamine are not particularly limited. For example, ethylene oxide, propylene Examples thereof include oxide and butylene oxide.
本発明により得られる、上記式（２）で示されるＮ−（２，３−ジヒドロキシプロピル）ピペラジン類としては、特に限定するものではないが、例えば、Ｎ−（２，３−ジヒドロキシプロピル）ピペラジン、Ｎ−（２，３−ジヒドロキシプロピル）−２−メチルピペラジン、Ｎ−（２，３−ジヒドロキシプロピル）−３−メチルピペラジン、Ｎ−（２，３−ジヒドロキシプロピル）−２−エチルピペラジン、Ｎ−（２，３−ジヒドロキシプロピル）−３−エチルピペラジン等が挙げられる。また、上記式（３）で示されるＮ−（２−ヒドロキシアルキル）ヒドロキシメチルピペラジン類としては、特に限定するものではないが、例えば、Ｎ−ヒドロキシエチル−２−ヒドロキシメチルピペラジン、Ｎ−ヒドロキシエチル−３−ヒドロキシメチルピペラジン、Ｎ−（２−ヒドロキシプロピル）−２−ヒドロキシメチルピペラジン、Ｎ−（２−ヒドロキシプロピル）−３−ヒドロキシメチルピペラジン等が挙げられる。さらに、上記式（４）又は式（５）で示されるヒドロキシメチ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−メチル−５−ヒドロキシメチルトリエチレンジアミン、２−メチル−６−ヒドロキシメチルトリエチレンジアミン、２−エチル−５−ヒドロキシメチルトリエチレンジアミン、２−エチル−６−ヒドロキシメチルトリエチレンジアミンが挙げられる。 The N- (2,3-dihydroxypropyl) piperazines represented by the above formula (2) obtained by the present invention are not particularly limited, and examples thereof include N- (2,3-dihydroxypropyl) piperazine. N- (2,3-dihydroxypropyl) -2-methylpiperazine, N- (2,3-dihydroxypropyl) -3-methylpiperazine, N- (2,3-dihydroxypropyl) -2-ethylpiperazine, N -(2,3-dihydroxypropyl) -3-ethylpiperazine and the like. Further, the N- (2-hydroxyalkyl) hydroxymethylpiperazines represented by the above formula (3) are not particularly limited, and examples thereof include N-hydroxyethyl-2-hydroxymethylpiperazine and N-hydroxyethyl. -3-Hydroxymethylpiperazine, N- (2-hydroxypropyl) -2-hydroxymethylpiperazine, N- (2-hydroxypropyl) -3-hydroxymethylpiperazine and the like. Furthermore, the hydroxymethyltriethylenediamines represented by the above formula (4) or formula (5) are not particularly limited, and examples thereof include 2-hydroxymethyltriethylenediamine and 2-methyl-5-hydroxymethyltriethylenediamine. 2-methyl-6-hydroxymethyltriethylenediamine, 2-ethyl-5-hydroxymethyltriethylenediamine, and 2-ethyl-6-hydroxymethyltriethylenediamine.
本発明において、上記式（１）で示される（２−アミノエチルアミノ）アルコール類と、グリセリンとのモル比は、１：０．１〜１０モルの範囲とすることが好ましく、０．３〜５モルの範囲とすることがさらに好ましい。 In the present invention, the molar ratio of the (2-aminoethylamino) alcohol represented by the above formula (1) and glycerin is preferably in the range of 1: 0.1 to 10 mol, More preferably, the range is 5 mol.
上記式（１）で示される（２−アミノエチルアミノ）アルコール類１モルに対して、グリセリンが０．１モル未満であると、上記式（１）で示される（２−アミノエチルアミノ）アルコール類が未反応物として残存するおそれがある。このため、酸触媒の存在下、未反応の上記式（１）で示される（２−アミノエチルアミノ）アルコール類が、更に反応生成物と脱水反応を起こし、上記式（２）〜式（５）で示される化合物の選択性が低下するおそれがある。 When (glycerol) is less than 0.1 mol with respect to 1 mol of (2-aminoethylamino) alcohol represented by the above formula (1), (2-aminoethylamino) alcohol represented by the above formula (1) May remain as unreacted substances. For this reason, in the presence of an acid catalyst, the unreacted (2-aminoethylamino) alcohol represented by the above formula (1) further causes a dehydration reaction with the reaction product, and the above formulas (2) to (5) The selectivity of the compound represented by
また、上記式（１）で示される（２−アミノエチルアミノ）アルコール類１モルに対して、グリセリンが１０倍モルを超えても反応選択性に差は認めらないばかりか、酸触媒の存在下、未反応のグリセリンが分子間で縮合反応した高分子量化合物が多量に含まれるおそれがある。そのため、得られた反応混合液から、上記式（２）〜（５）で示される化合物を抽出、濃縮等で分離精製する際の操作が煩雑になるおそれがある。 In addition, there is no difference in reaction selectivity even if the amount of glycerin exceeds 10 moles per mole of (2-aminoethylamino) alcohol represented by the above formula (1), and the presence of an acid catalyst. There is a possibility that a large amount of a high molecular weight compound obtained by condensation reaction of unreacted glycerin between molecules may be contained. Therefore, there is a possibility that the operation when separating and purifying the compounds represented by the above formulas (2) to (5) by extraction, concentration or the like from the obtained reaction mixture becomes complicated.
本発明において、酸触媒としては、特に限定するものではないが、無機リン化合物、無機リン化合物の金属塩、有機リン化合物等のリン含有物質や、窒素含有物質、硫黄含有物質、ニオブ含有物質、シリカ、アルミナ、シリカ−アルミナ、シリカ−チタニア、ゼオライト、ヘテロポリ酸、第４Ｂ族金属酸化物縮合触媒、第６Ｂ族金属含有縮合触媒、ブレンステッド酸、ルイス酸、リンアミド等が挙げられる。本発明においては、これらのうち、無機リン化合物、無機リン化合物の金属塩、有機リン化合物等のリン含有物質が特に好ましい。 In the present invention, the acid catalyst is not particularly limited, but includes phosphorus-containing materials such as inorganic phosphorus compounds, metal salts of inorganic phosphorus compounds, organic phosphorus compounds, nitrogen-containing materials, sulfur-containing materials, niobium-containing materials, Examples thereof include silica, alumina, silica-alumina, silica-titania, zeolite, heteropolyacid, Group 4B metal oxide condensation catalyst, Group 6B metal-containing condensation catalyst, Bronsted acid, Lewis acid, and phosphorus amide. Of these, phosphorus-containing substances such as inorganic phosphorus compounds, metal salts of inorganic phosphorus compounds, and organic phosphorus compounds are particularly preferred in the present invention.
無機リン化合物としては、従来公知のものでよく、特に限定するものではないが、例えば、リン酸、亜リン酸、次亜リン酸や、ピロリン酸、トリポリリン酸等の縮合リン酸；メタリン酸等を挙げることができる。 The inorganic phosphorus compound may be a conventionally known one, and is not particularly limited. For example, phosphoric acid, phosphorous acid, hypophosphorous acid, condensed phosphoric acid such as pyrophosphoric acid, tripolyphosphoric acid, metaphosphoric acid, etc. Can be mentioned.
無機リン化合物の金属塩としては、従来公知のものでよく、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、亜リン酸、次亜リン酸等と塩を形成する金属としては、例えば、ナトリウム、カリウム、リチウム、カルシウム、バリウム、マグネシウム、アルミニウム、チタン、鉄、コバルト、ニッケル、銅、亜鉛、ジルコニウム、パラジウム、銀、スズ、鉛等が挙げられる。 The metal salt of the inorganic phosphorus compound may be a conventionally known metal salt and is not particularly limited. Examples thereof include metal salts such as phosphoric acid, phosphorous acid, hypophosphorous acid and the like. Examples of metals that form salts with phosphoric acid, phosphorous acid, hypophosphorous acid, etc. include sodium, potassium, lithium, calcium, barium, magnesium, aluminum, titanium, iron, cobalt, nickel, copper, zinc, and zirconium. , Palladium, silver, tin, lead and the like.
有機リン化合物としては、従来公知のものでよく、特に制限はないが、例えば、リン酸メチル等のリン酸エステル、リン酸ジメチル等のリン酸ジエステル、リン酸トリフェニル等のリン酸トリエステル、亜リン酸メチル、亜リン酸フェニル等の亜リン酸エステル、亜リン酸ジフェニル等の亜リン酸ジエステル、亜リン酸トリフェニル等の亜リン酸トリエステル、フェニルホスホン酸等のアリールホスホン酸、メチルホスホン酸等のアルキルホスホン酸、メチル亜ホスホン酸等のアルキル亜ホスホン酸、フェニル亜ホスホン酸等のアリール亜ホスホン酸、ジメチルホスフィン酸等のアルキルホスフィン酸、ジフェニルホスフィン酸等のアリールホスフィン酸、フェニルメチルホスフィン酸等のアルキルアリールホスフィン酸、ジメチル亜ホスフィン酸等のアルキル亜ホスフィン酸、ジフェニル亜ホスフィン酸等のアリール亜ホスフィン酸、フェニルメチル亜ホスフィン酸等のアルキルアリール亜ホスフィン酸、ラウリルアシッドホスフェイト、トリデシルアシッドホスフェイト、ステアリルアシッドホスフェイト等の酸性リン酸エステル、酸性リン酸エステルの塩類等を挙げることができる。 The organic phosphorus compound may be a conventionally known one, and is not particularly limited. For example, phosphate esters such as methyl phosphate, phosphate diesters such as dimethyl phosphate, phosphate triesters such as triphenyl phosphate, Phosphorous esters such as methyl phosphite and phenyl phosphite, phosphorous diesters such as diphenyl phosphite, phosphorous triesters such as triphenyl phosphite, arylphosphonic acids such as phenylphosphonic acid, methylphosphones Alkylphosphonic acids such as acids, alkylphosphonous acids such as methylphosphonous acid, arylphosphonous acids such as phenylphosphonous acid, alkylphosphinic acids such as dimethylphosphinic acid, arylphosphinic acids such as diphenylphosphinic acid, phenylmethylphosphine Alkylarylphosphinic acids such as acids, dimethylphosphite Alkylphosphinic acids such as acid, arylphosphinic acids such as diphenylphosphinic acid, alkylarylphosphinic acids such as phenylmethylphosphinic acid, lauryl acid phosphate, tridecyl acid phosphate, stearyl acid phosphate, etc. Examples thereof include acidic phosphoric acid esters and acidic phosphoric acid ester salts.
本発明においては、酸触媒として、これらの化合物から選ばれる一種又は二種以上を用いることができる。 In the present invention, one or two or more selected from these compounds can be used as the acid catalyst.
本発明において、反応は液相で行っても気相で行っても良い。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。 In the present invention, the reaction may be performed in a liquid phase or a gas phase. In addition, the reaction can be carried out by batch, semi-batch, continuous, or fixed bed flow type using a suspended bed, but industrially, the fixed bed flow type is advantageous in terms of operation, equipment, and economy.
本発明において、反応温度は、通常室温〜５００℃、好ましくは１５０〜４００℃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（２）〜式（５）で示される化合物の選択率が向上し、１５０℃以上とすることで十分な反応速度が得られる。 In the present invention, the reaction temperature is usually in the range of room temperature to 500 ° C, preferably 150 to 400 ° C. Since the decomposition of the raw materials and products is suppressed by setting the temperature to 500 ° C. or lower, the selectivity of the compounds represented by the above formulas (2) to (5) is improved, and it is sufficient to set the temperature to 150 ° C. or higher. The reaction rate is obtained.
本発明において、反応が液相で行われる場合、上記に示す反応温度の範囲であれば所定の一定温度で反応を行うことができる。上記式（２）〜式（５）で示される化合物の選択率を向上させるため、反応の始めを上記に示した反応温度の範囲内で比較的低い反応温度（例えば１５０〜２３０℃、好ましくは１８０〜２３０℃）で行い、反応が進行するとともに、上記に示す反応温度の上限を超えない範囲内で反応温度を上げて、例えば２００〜４００℃、好ましくは２８０〜４００℃で、さらに反応を継続することが好ましい。 In the present invention, when the reaction is performed in a liquid phase, the reaction can be performed at a predetermined constant temperature within the range of the reaction temperature shown above. In order to improve the selectivity of the compounds represented by the above formulas (2) to (5), the reaction is started at a relatively low reaction temperature (for example, 150 to 230 ° C., preferably within the reaction temperature range shown above, preferably 180 to 230 ° C.) and the reaction proceeds, and the reaction temperature is increased within a range not exceeding the upper limit of the reaction temperature shown above. For example, the reaction is further performed at 200 to 400 ° C., preferably 280 to 400 ° C. It is preferable to continue.
本発明においては、希釈剤は、窒素ガス、水素ガス、アンモニアガス、水蒸気、炭化水素等の不活性ガスや、水、不活性な炭化水素等の不活性溶媒を用いて、原料である、上記式（１）で示される（２−アミノエチルアミノ）アルコール類と、グリセリンとを希釈して、反応を進行させてもよい。これらの希釈剤は任意の量で使用でき、特に限定するものではない。 In the present invention, the diluent is a raw material using an inert gas such as nitrogen gas, hydrogen gas, ammonia gas, water vapor, or hydrocarbon, or an inert solvent such as water or inert hydrocarbon. The (2-aminoethylamino) alcohol represented by the formula (1) and glycerin may be diluted to allow the reaction to proceed. These diluents can be used in any amount and are not particularly limited.
本発明において、希釈剤を用いる場合は、上記式（１）で示される（２−アミノエチルアミノ）アルコール類、及び／又はグリセリンと同時に反応器内に導入してもよいし、予め上記式（１）で示される（２−アミノエチルアミノ）アルコール類、及び／又はグリセリンを希釈剤に溶解させた後に、原料溶液として反応器に導入してもよい。 In the present invention, when a diluent is used, it may be introduced into the reactor simultaneously with the (2-aminoethylamino) alcohol represented by the above formula (1) and / or glycerin, or the above formula ( The (2-aminoethylamino) alcohol represented by 1) and / or glycerin may be dissolved in a diluent and then introduced into the reactor as a raw material solution.
本発明において、反応が気相で行われる場合、通常は、窒素ガス、アルゴンガス等の反応に不活性なガスの共存下で行われる。かかるガスの使用量は上記式（１）で示される（２−アミノエチルアミノ）アルコール類１モルに対して、通常１〜２０モル、好ましくは２〜１０モルの範囲である。 In the present invention, when the reaction is carried out in the gas phase, it is usually carried out in the presence of a gas inert to the reaction such as nitrogen gas or argon gas. The amount of the gas used is usually in the range of 1 to 20 mol, preferably 2 to 10 mol, with respect to 1 mol of the (2-aminoethylamino) alcohol represented by the above formula (1).
本発明においては、反応終了後、上記式（２）〜式（５）で示される化合物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（２）〜式（５）で示される化合物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（２）〜式（５）で示される化合物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。 In this invention, after completion | finish of reaction, the reaction gas mixture containing the compound shown by said Formula (2)-Formula (5) is dissolved through water or acidic aqueous solution, The said Formula (2)-Formula (5) To obtain a reaction mixture containing the compound represented by And the compound shown by said Formula (2)-Formula (5) can be obtained from the obtained reaction liquid mixture by desired isolation | separation refinement | purification operation, such as extraction and concentration. Moreover, it can also obtain as a hydrohalide salt using hydrohalic acid.
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。 The present invention will be described in more detail with reference to the following examples, but the present invention should not be construed as being limited thereto.
なお、本実施例における生成物の選択率は、ガスクロマトグラフィーで確認した。 In addition, the selectivity of the product in a present Example was confirmed with the gas chromatography.
ガスクロマトグラフィーは、ガスクロマトグラフ（島津製作所製、ＧＣ−２０１４）、キャピラリーカラム（Ｊ＆Ｗ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ社製、ＤＢ−１）、及び検出器（ＦＩＤ）を用い、５０〜３００℃まで１０℃／分で昇温して行った。 Gas chromatography uses a gas chromatograph (manufactured by Shimadzu Corporation, GC-2014), a capillary column (manufactured by J & W Scientific, DB-1), and a detector (FID), and the temperature is increased from 50 to 300 ° C. at 10 ° C./min. I went there.
実施例１．
グリセリン（キシダ化学社製、試薬特級）５０．０ｇ（０．５４モル）、２−（２−アミノエチルアミノ）エタノール（和光純薬工業社製、試薬１級）５６．５ｇ（０．５４モル）、酸触媒として８５％−リン酸（キシダ化学社製、試薬特級）６．７ｇを２００ｍｌオートクレーブに充填し、窒素雰囲気下で２５０℃に加熱した。この時の反応容器圧力は２．０ＭＰａであった。反応時間は２時間であった。
Example 1.
50.0 g (0.54 mol) of glycerin (manufactured by Kishida Chemical Co., Ltd., reagent grade), 56.5 g (0.54 mol) of 2- (2-aminoethylamino) ethanol (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., reagent grade 1) ), 6.7 g of 85% -phosphoric acid (made by Kishida Chemical Co., Ltd., reagent special grade) as an acid catalyst was charged into a 200 ml autoclave and heated to 250 ° C. in a nitrogen atmosphere. The reaction vessel pressure at this time was 2.0 MPa. The reaction time was 2 hours.
生成物をガスクロマトグラフィーで分析した結果、２−（２−アミノエチルアミノ）エタノール転化率は７４％であり、選択率は、Ｎ−（２，３−ジヒドロキシプロピル）ピペラジン（以下、表現を簡潔にするため、ＤＨＰＰと略す。）が４．５％、Ｎ−ヒドロキシエチル−２−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、ＨＥ２ＨＭＰと略す。）が９．７％、Ｎ−ヒドロキシエチル−３−ヒドロキシメチルピペラジン（以下、表現を簡潔にするため、ＨＥ３ＨＭＰと略す。）が０．５％、及び２−ヒドロキシメチルトリエチレンジアミンが３．１％であった。 The product was analyzed by gas chromatography. As a result, the conversion rate of 2- (2-aminoethylamino) ethanol was 74%, and the selectivity was N- (2,3-dihydroxypropyl) piperazine (hereinafter simply expressed). (Hereinafter abbreviated as DHPP) is 4.5%, N-hydroxyethyl-2-hydroxymethylpiperazine (hereinafter abbreviated as HE2HMP for simplicity of expression) is 9.7%, and N-hydroxyethyl. -3-Hydroxymethylpiperazine (hereinafter abbreviated as HE3HMP for brevity of expression) was 0.5%, and 2-hydroxymethyltriethylenediamine was 3.1%.
実施例２．
グリセリン（キシダ化学社製、試薬特級）５０．０ｇ（０．５４モル）、２−（２−アミノエチルアミノ）エタノール（和光純薬工業社製、試薬１級）５６．５ｇ（０．５４モル）、酸触媒として８５％−リン酸（キシダ化学社製、試薬特級）６．７ｇを２００ｍｌオートクレーブに充填し、窒素雰囲気下で１８０℃に加熱し、１８０℃で２時間反応を行った。さらに３０分間かけて２８０℃に加熱し、反応を２時間継続した。この時の反応容器の圧力は６．２ＭＰａであった。
Example 2
50.0 g (0.54 mol) of glycerin (manufactured by Kishida Chemical Co., Ltd., reagent grade), 56.5 g (0.54 mol) of 2- (2-aminoethylamino) ethanol (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., reagent grade 1) ), 6.7 g of 85% -phosphoric acid (made by Kishida Chemical Co., Ltd., reagent grade) as an acid catalyst was charged into a 200 ml autoclave, heated to 180 ° C. in a nitrogen atmosphere, and reacted at 180 ° C. for 2 hours. The mixture was further heated to 280 ° C. over 30 minutes, and the reaction was continued for 2 hours. The pressure in the reaction vessel at this time was 6.2 MPa.
生成物をガスクロマトグラフィーで分析した結果、２−（２−アミノエチルアミノ）エタノール転化率は９８％であり、選択率は、ＤＨＰＰ、ＨＥ２ＨＭＰ、及びＨＥ３ＨＭＰが、各々０．１％、０．４％、及び０．５％であり、２−ヒドロキシメチルトリエチレンジアミンが９．５％であった。 As a result of analyzing the product by gas chromatography, the 2- (2-aminoethylamino) ethanol conversion was 98%, and the selectivity was 0.1%, 0.4% for DHPP, HE2HMP, and HE3HMP, respectively. % And 0.5%, and 2-hydroxymethyltriethylenediamine was 9.5%.
実施例３．
グリセリン（キシダ化学社製、試薬特級）５０．０ｇ（０．５４モル）、２−（２−アミノエチルアミノ）エタノール（和光純薬工業社製、試薬１級）５６．５ｇ（０．５４モル）、酸触媒として亜リン酸（キシダ化学社製、試薬特級）５．７ｇを２００ｍｌオートクレーブに充填し、窒素雰囲気下で２５０℃に加熱した。この時の反応容器圧力は２．０ＭＰａであった。反応時間は２時間であった。
Example 3
50.0 g (0.54 mol) of glycerin (manufactured by Kishida Chemical Co., Ltd., reagent grade), 56.5 g (0.54 mol) of 2- (2-aminoethylamino) ethanol (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., reagent grade 1) ), 5.7 g of phosphorous acid (manufactured by Kishida Chemical Co., Ltd., reagent special grade) as an acid catalyst was charged in a 200 ml autoclave and heated to 250 ° C. in a nitrogen atmosphere. The reaction vessel pressure at this time was 2.0 MPa. The reaction time was 2 hours.
生成物をガスクロマトグラフィーで分析した結果、２−（２−アミノエチルアミノ）エタノール転化率は７９％であり、選択率は、ＤＨＰＰ、ＨＥ２ＨＭＰ、及びＨＥ３ＨＭＰが、各々４．４％、９．６％、及び０．５％であり、２−ヒドロキシメチルトリエチレンジアミンが４．２％であった。 As a result of analyzing the product by gas chromatography, the 2- (2-aminoethylamino) ethanol conversion was 79%, and the selectivity was 4.4% and 9.6 for DHPP, HE2HMP, and HE3HMP, respectively. %, And 0.5%, and 2-hydroxymethyltriethylenediamine was 4.2%.
実施例４．
グリセリン（キシダ化学社製、試薬特級）５０．０ｇ（０．５４モル）、２−（２−アミノエチルアミノ）エタノール（和光純薬工業社製、試薬１級）５６．５ｇ（０．５４モル）、酸触媒として次亜リン酸カルシウム（和光純薬工業社製、化学品）５．７ｇを２００ｍｌオートクレーブに充填し、窒素雰囲気下で２５０℃に加熱した。この時の反応容器圧力は２．０ＭＰａであった。反応時間は２時間であった。
Example 4
50.0 g (0.54 mol) of glycerin (manufactured by Kishida Chemical Co., Ltd., reagent grade), 56.5 g (0.54 mol) of 2- (2-aminoethylamino) ethanol (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., reagent grade 1) ), 5.7 g of calcium hypophosphite (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., chemical product) as an acid catalyst was charged into a 200 ml autoclave and heated to 250 ° C. in a nitrogen atmosphere. The reaction vessel pressure at this time was 2.0 MPa. The reaction time was 2 hours.
生成物をガスクロマトグラフィーで分析した結果、２−（２−アミノエチルアミノ）エタノール転化率は６９％であり、選択率は、ＤＨＰＰ、ＨＥ２ＨＭＰ、及びＨＥ３ＨＭＰが、各々３．９％、６．２％、及び０．３％であり、２−ヒドロキシメチルトリエチレンジアミンが３．９％であった。 As a result of analyzing the product by gas chromatography, the 2- (2-aminoethylamino) ethanol conversion was 69%, and the selectivity was 3.9% and 6.2% for DHPP, HE2HMP, and HE3HMP, respectively. % And 0.3%, and 2-hydroxymethyltriethylenediamine was 3.9%.
実施例５．
グリセリン（キシダ化学社製、試薬特級）５０．０ｇ（０．５４モル）、２−（２−アミノエチルアミノ）エタノール（和光純薬工業社製、試薬１級）５６．５ｇ（０．５４モル）、酸触媒としてフェニルホスホン酸（和光純薬工業社製、化学用）５．７ｇを２００ｍｌオートクレーブに充填し、窒素雰囲気下で２５０℃に加熱した。この時の反応容器圧力は２．０ＭＰａであった。反応時間は２時間であった。
Example 5 FIG.
50.0 g (0.54 mol) of glycerin (manufactured by Kishida Chemical Co., Ltd., reagent grade), 56.5 g (0.54 mol) of 2- (2-aminoethylamino) ethanol (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., reagent grade 1) ), 5.7 g of phenylphosphonic acid (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., for chemical use) as an acid catalyst was charged into a 200 ml autoclave and heated to 250 ° C. in a nitrogen atmosphere. The reaction vessel pressure at this time was 2.0 MPa. The reaction time was 2 hours.
生成物をガスクロマトグラフィーで分析した結果、２−（２−アミノエチルアミノ）エタノール転化率は６２％であり、選択率は、ＤＨＰＰ、ＨＥ２ＨＭＰ、及びＨＥ３ＨＭＰが、各々２．１％、５．７％、及び０．４％であり、２−ヒドロキシメチルトリエチレンジアミンが３．１％であった。 As a result of analyzing the product by gas chromatography, the 2- (2-aminoethylamino) ethanol conversion was 62%, and the selectivity was 2.1%, 5.7 for DHPP, HE2HMP, and HE3HMP, respectively. % And 0.4%, and 2-hydroxymethyltriethylenediamine was 3.1%.
比較例１．
グリセリン（キシダ化学社製、試薬特級）５０．０ｇ（０．５４モル）、２−（２−アミノエチルアミノ）エタノール（和光純薬工業社製、試薬１級）５６．５ｇ（０．５４モル）、触媒を添加せずに、２００ｍｌオートクレーブに充填し、窒素パージ後、２５０℃に加熱し、２５０℃で２時間保持した。この時の反応容器圧力は２．０ＭＰａであった。
Comparative Example 1
50.0 g (0.54 mol) of glycerin (manufactured by Kishida Chemical Co., Ltd., reagent grade), 56.5 g (0.54 mol) of 2- (2-aminoethylamino) ethanol (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., reagent grade 1) ), Without adding the catalyst, it was filled into a 200 ml autoclave, purged with nitrogen, heated to 250 ° C., and kept at 250 ° C. for 2 hours. The reaction vessel pressure at this time was 2.0 MPa.
生成物をガスクロマトグラフィーで分析した結果、２−（２−アミノエチルアミノ）エタノール転化率は０％であった。 As a result of analyzing the product by gas chromatography, the conversion of 2- (2-aminoethylamino) ethanol was 0%.
比較例２．
グリセリン（キシダ化学社製、試薬特級）２５．０ｇ（０．２７モル）、２−（２−アミノエチルアミノ）エタノール（和光純薬工業社製、試薬１級）２８．３ｇ（０．２７モル）、溶媒として水８４．９ｇ、ラネーニッケル触媒２．８ｇ（乾燥重量１．４ｇ）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１８０℃に加熱し、１８０℃で２時間保持した。この時の反応容器圧力は７．９ＭＰａであった。
Comparative Example 2
Glycerin (manufactured by Kishida Chemical Co., Ltd., reagent grade) 25.0 g (0.27 mol), 2- (2-aminoethylamino) ethanol (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., reagent grade 1) 28.3 g (0.27 mol) ), 84.9 g of water as solvent and 2.8 g of Raney nickel catalyst (dry weight of 1.4 g) were charged into a 200 ml autoclave, purged with nitrogen, heated to 180 ° C. with hydrogen pressure, and held at 180 ° C. for 2 hours. did. The reaction vessel pressure at this time was 7.9 MPa.
生成物をガスクロマトグラフィーで分析した結果、２−（２−アミノエチルアミノ）エタノール転化率は０％であった。 As a result of analyzing the product by gas chromatography, the conversion of 2- (2-aminoethylamino) ethanol was 0%.
Claims (4)
で示される（２−アミノエチルアミノ）アルコール類と、グリセリンとを、酸触媒存在下で反応させ、下記式（２）
で示されるＮ−（２，３−ジヒドロキシプロピル）ピペラジン類、下記式（３）
で示されるＮ−（２−ヒドロキシアルキル）ヒドロキシメチルピペラジン類、下記式（４）
で示されるヒロドキシメチルトリエチレンジアミン類、及び下記式（５）
で示されるヒロドキシメチルトリエチレンジアミン類からなる群より選ばれる１種又は２種以上の化合物を得ることを特徴とするヒドロキシアルキルピペラジン類及び／又はヒドロキシメチルトリエチレンジアミン類の製造方法。 Following formula (1)
(2-aminoethylamino) alcohol represented by the formula (2) is reacted with glycerin in the presence of an acid catalyst.
N- (2,3-dihydroxypropyl) piperazines represented by the following formula (3)
N- (2-hydroxyalkyl) hydroxymethylpiperazines represented by the following formula (4)
And hydroxymethyltriethylenediamine represented by the following formula (5):
A process for producing hydroxyalkylpiperazines and / or hydroxymethyltriethylenediamines, wherein one or more compounds selected from the group consisting of hydroxymethyltriethylenediamines represented by formula (1) are obtained.
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