JP5667534B2

JP5667534B2 - アミノアルキルチオ硫酸化合物の製造方法

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Publication number: JP5667534B2
Application number: JP2011163959A
Authority: JP
Inventors: オルハンオズトゥルク
Original assignee: Sumitomo Chemical Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Chemical Co Ltd
Priority date: 2010-07-28
Filing date: 2011-07-27
Publication date: 2015-02-12
Anticipated expiration: 2031-07-27
Also published as: JP2012046502A

Description

本発明は、アミノアルキルチオ硫酸化合物の製造方法に関する。

アミノアルキルチオ硫酸化合物の製造方法としては、例えば、６−ブロモヘキシルアミン臭化水素酸塩とチオ硫酸ナトリウムとを、６−ブロモヘキシルアミン臭化水素酸塩１重量部に対して２３．２重量部の水の存在下で反応させ、次いで、得られた溶液をその容量が半分になるまで濃縮し、生じた沈殿を濾集する方法が知られている。

特開昭６０−１９９６４３号公報（実施例２４）

工業的規模での製造に好適なアミノアルキルチオ硫酸化合物の製造方法が望まれていた。

本発明は下記〔１〕〜〔４〕に記載される製造方法を提供するものである。
〔１〕下記工程（Ａ）〜（Ｃ）を含むことを特徴とする式（１）

（式中、Ｒ^１及びＲ^２はそれぞれ独立に水素原子又は炭素数１〜６のアルキル基を表すか、Ｒ^１とＲ^２が一緒になって炭素数２〜９のポリメチレン基を表す。ｎは２〜９の整数を表す。）
で示されるアミノアルキルチオ硫酸化合物の製造方法。
（Ａ）：式（２）

（式中、Ｒ^１、Ｒ^２及びｎはそれぞれ上記と同じ意味を表す。）
で示されるクロロアルキルアミン化合物の塩酸塩とチオ硫酸のアルカリ金属塩とを、上記式（２）で示されるクロロアルキルアミン化合物の塩酸塩１重量部に対して２〜６重量部の水の存在下、５０〜１００℃で反応させる工程
（Ｂ）：工程（Ａ）で得られた反応混合物の温度を−１５℃以上５０℃未満に調整し、上記式（１）で示されるアミノアルキルチオ硫酸化合物を含有する固体とアルカリ金属塩化物を含有する液体との混合物を得る工程
（Ｃ）：工程（Ｂ）で得られた混合物から上記式（１）で示されるアミノアルキルチオ硫酸化合物を含有する固体とアルカリ金属塩化物を含有する液体とを分離し、固体としてアミノアルキルチオ硫酸化合物を取得する工程
〔２〕工程（Ａ）における水の量が、上記式（２）で示されるクロロアルキルアミン化合物の塩酸塩１重量部に対して２．５〜４重量部である〔１〕記載の製造方法。
〔３〕工程（Ａ）におけるチオ硫酸のアルカリ金属塩の使用量が、上記式（２）で示されるクロロアルキルアミン化合物の塩酸塩１．０モルに対して、０．９〜１．５モルである〔１〕又は〔２〕記載の製造方法。
〔４〕工程（Ｂ）における反応混合物の温度が−１５℃以上３０℃以下である〔１〕〜〔３〕のいずれか一項記載の製造方法。

本発明のアミノアルキルチオ硫酸化合物の製造方法は、工業的規模での製造に好適である。

以下、本発明を詳細に説明する。

まず、上記工程（Ａ）について説明する。工程（Ａ）は、上記式（２）で示されるクロロアルキルアミン化合物の塩酸塩（以下、化合物（２）と記すことがある）とチオ硫酸のアルカリ金属塩とを、化合物（２）１重量部に対して２〜６重量部の水の存在下、５０〜１００℃で反応させる工程である。

式（２）においてＲ^１及びＲ^２で示される炭素数１〜６のアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、ｉ−プロピル基、ｎ−ブチル基、ｓ−ブチル基、ｔ−ブチル基、ｎ−ペンチル基、ｎ−ヘキシル基等の直鎖状又は分岐状のものが挙げられる。また、Ｒ^１とＲ^２が一緒になって表される炭素数２〜６のポリメチレン基としては、エチレン基（ジメチレン基）、トリメチレン基、テトラメチレン基、ペンタメチレン基、ヘキサメチレン基が挙げられる。
Ｒ^１及びＲ^２は、水素原子であることが好ましい。

化合物（２）としては、例えば、２−クロロエチルアミン塩酸塩、３−クロロプロピルアミン塩酸塩、４−クロロブチルアミン塩酸塩、５−クロロペンチルアミン塩酸塩、６−クロロヘキシルアミン塩酸塩、１−クロロ−３−（メチルアミノ）プロパン塩酸塩、１−クロロ−３−（エチルアミノ）プロパン塩酸塩、１−クロロ−３−（ジメチルアミノ）プロパン塩酸塩、１−クロロ−３−ピペリジノプロパン塩酸塩等が挙げられる。

化合物（２）は、市販のものを用いることもできるし、例えば、式（３）

（式中、ｎは２〜９の整数を表す。）
で示されるアルコール化合物（以下、化合物（３）と記すことがある）と塩化チオニル（ＳＯＣｌ_２）とを接触させる方法、ジクロロアルカンとフタルイミドカリウム塩とを反応させ、次いで得られた化合物をヒドラジンまたは１級アミンと接触させる方法等の方法により製造して用いることもできる。

チオ硫酸のアルカリ金属塩としては、チオ硫酸リチウム、チオ硫酸ナトリウム、チオ硫酸カリウム、チオ硫酸ルビジウム、チオ硫酸セシウムが挙げられる。チオ硫酸ナトリウム又はチオ硫酸カリウムが好ましく、チオ硫酸ナトリウムがより好ましい。チオ硫酸のアルカリ金属塩は水和物であってもよい。

チオ硫酸のアルカリ金属塩の使用量は、化合物（２）１．０モルに対して、０．９モル以上であればよく、０．９〜１．５モルが好ましく、１．０〜１．１モルがより好ましい。

化合物（２）とチオ硫酸のアルカリ金属塩との反応は、化合物（２）１重量部に対して２〜６重量部の水の存在下で行われる。チオ硫酸のアルカリ金属塩として水和物を用いる場合は、かかる水和物に含まれる水も、ここでいう水に含まれるものとする。水の使用量が化合物（２）１重量部に対して２重量部以上であれば、後述する工程（Ｂ）において、アルカリ金属塩化物の析出を抑制できる。また、水の使用量が化合物（２）１重量部に対して６重量部以下であれば、後述する工程（Ｂ）において、上記式（１）で示されるアミノアルキルチオ硫酸化合物（以下、化合物（１）と記すことがある）の析出を促進できる。かかる水の使用量は、化合物（２）１重量部に対して２．５〜４重量部であることが好ましい。

化合物（２）とチオ硫酸のアルカリ金属塩との反応温度は５０〜１００℃、好ましくは６０〜１００℃、より好ましくは７０〜１００℃である。反応時間は通常１０分〜２４時間の範囲である。反応の進行は、薄層クロマトグラフィー、高速液体クロマトグラフィー、^１Ｈ−ＮＭＲ等の通常用いられる分析により確認できる。

次に、上記工程（Ｂ）について説明する。工程（Ｂ）は、上記工程（Ａ）で得られた反応混合物の温度を−１５℃以上５０℃未満に調整し、化合物（１）を含有する固体とアルカリ金属塩化物を含有する液体との混合物を得る工程である。

上記工程（Ａ）で得られた反応混合物は、部分濃縮したり水を加えたりした後に工程（Ｂ）に供することもできるが、工程（Ａ）で使用した水の使用量が上記の範囲であれば、通常、その必要はない。

上記工程（Ａ）で得られた反応混合物の温度を−１５℃以上５０℃未満、好ましくは−１５℃以上３０℃以下に調整することにより、化合物（１）を析出させることができる。上記工程（Ａ）で得られた反応混合物の温度が−１５℃以上であれば、アルカリ金属塩化物の析出を抑制でき、操作性も良好である。また、５０℃未満であれば、化合物（１）の析出を促進できる。化合物（１）の析出が十分でないときは温度を下げ、アルカリ金属塩化物の析出が多いときは温度を上げることにより、両者の析出量のバランスを所望の範囲に調整することができる。

かかる温度操作により、化合物（１）を主に含有する固体とアルカリ金属塩化物を含有する液体との混合物を得ることができる。

なお、工程（Ａ）及び（Ｂ）において有機溶媒を用いてもよいが、化合物（１）の析出量が少なくなったり、アルカリ金属塩化物が析出したりすることがあるので、有機溶媒の使用量は少ない方が好ましく、有機溶媒は使用しない方がより好ましい。

最後に、上記工程（Ｃ）について説明する。工程（Ｃ）は、上記工程（Ｂ）で得られた混合物から化合物（１）を含有する固体とアルカリ金属塩化物を含有する液体とを分離し、固体として化合物（１）を取得する工程である。

上記工程（Ｂ）で得られた混合物は、部分濃縮したり水を加えたりした後に工程（Ｃ）に供することもできるが、上記工程（Ａ）で使用した水の使用量が上記の範囲であれば、通常、その必要はない。

化合物（１）を含有する固体とアルカリ金属塩化物を含有する液体との分離は、通常、上記工程（Ｂ）と同じ温度範囲で行われる。かかる分離は、例えば濾過やデカンテーション等の通常の固液分離操作により実施される。

かかる分離操作により得られる固体には、通常、液体が付着しており、固体を水又は水溶性有機溶媒（例えば、メタノールやエタノール等のアルコール溶媒）等を用いて洗浄処理することにより、液体を除去することができる。さらに、必要に応じて固体を乾燥処理することもできる。

かくして得られる固体に含有される化合物（１）としては、例えばＳ−（２−アミノエチル）チオ硫酸、Ｓ−（３−アミノプロピル）チオ硫酸、Ｓ−（４−アミノブチル）チオ硫酸、Ｓ−（５−アミノペンチル）チオ硫酸、Ｓ−（６−アミノヘキシル）チオ硫酸、Ｓ−（３−メチルアミノプロピル）チオ硫酸、Ｓ−（３−エチルアミノプロピル）チオ硫酸、Ｓ−（３−ジメチルアミノプロピル）チオ硫酸、Ｓ−（３−ピペリジノプロピル）チオ硫酸等が挙げられる。

以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

実施例１
窒素置換された反応容器に３−クロロプロピルアミン塩酸塩１００ｇ（０．７７ｍｏｌ）を仕込み、水１８０ｍＬを加えて３−クロロプロピルアミン塩酸塩を溶解させた。そこにチオ硫酸ナトリウム五水和物２００．４ｇ（０．８１ｍｏｌ）を加えた後、得られた水溶液を６０〜７０℃に保温し、反応容器を浴温８０℃で加熱しながら、その中の溶液を攪拌した。浴温８０℃で４時間攪拌した後に^１Ｈ−ＮＭＲを測定したところ、反応が完結していることを確認した。浴温８０℃で約５時間攪拌した後に浴槽を外して放冷した（以上、工程（Ａ））。反応混合物を室温で一晩攪拌したところ、Ｓ−（３−アミノプロピル）チオ硫酸を主に含有する結晶が析出した（以上、工程（Ｂ））。得られた混合物を濾過することにより、上記の結晶を取得し、少量の水、メタノール５０ｍＬで順次洗浄した後、５０℃で４時間乾燥させた（以上、工程（Ｃ））。
結晶の取得量は９７．８ｇであった。得られた結晶中の塩化物イオン濃度をイオンクロマトグラフィーにより測定したところ、０．５６％（塩化ナトリウムとして０．９２重量％）であった。Ｓ−（３−アミノプロピル）チオ硫酸の取得率：７３．６％
ここでＳ−（３−アミノプロピル）チオ硫酸の取得率とは、結晶の取得量から塩化ナトリウムの含有量を除いたものをＳ−（３−アミノプロピル）チオ硫酸の取得量として求めたＳ−（３−アミノプロピル）チオ硫酸の収率をいう。

実施例２、４及び参考例１、２
実施例１において、水の使用量を表１記載の量とし、工程（Ｂ）の冷却温度を表１記載の温度とした以外は実施例１と同様にして、Ｓ−（３−アミノプロピル）チオ硫酸を主に含有する結晶を取得した。結果を実施例１とともに表１に示す。表１中、３−クロロプロピルアミン塩酸塩を化合物（２）と、Ｓ−（３−アミノプロピル）チオ硫酸を化合物（１）と、それぞれ記載する。

実施例３
窒素置換された反応容器に３−クロロプロピルアミン塩酸塩１００ｇ（０．７７ｍｏｌ）を仕込み、水２００ｍＬを加えて３−クロロプロピルアミン塩酸塩を溶解させた。室温でチオ硫酸ナトリウム五水和物２００．４ｇ（０．８１ｍｏｌ）を加えた後、反応容器を浴温７０℃で加熱しながら、その中の溶液を攪拌した。浴温７０℃で７時間攪拌した後に^１Ｈ−ＮＭＲを測定したところ、３−クロロプロピルアミンの残存量が１％未満となっていた（以上、工程（Ａ））。
反応液を室温まで放冷し一晩攪拌した後に、−１０℃まで冷却して１．５時間攪拌したところ、Ｓ−（３−アミノプロピル）チオ硫酸を主に含有する結晶が析出した（以上、工程（Ｂ））。得られた混合物を濾過することにより、上記の結晶を取得し、冷水６０ｍＬ、メタノール４０ｍＬで順次洗浄した後、減圧下、５０℃で乾燥させた（以上、工程（Ｃ））。
結晶の取得量は１０８．１ｇであった。得られた結晶中の塩化物イオン濃度をイオンクロマトグラフィーにより測定したところ、０．０８％（塩化ナトリウムとして０．１３重量％）であった。Ｓ−（３−アミノプロピル）チオ硫酸の取得率：８１．９％

実施例５
実施例３において、水の使用量を表１記載の量とし、工程（Ｂ）の冷却温度を表１記載の温度とした以外は実施例３と同様にして、Ｓ−（３−アミノプロピル）チオ硫酸を主に含有する結晶を取得した。結果を実施例３とともに表１に示す。室温は、約２０℃〜約２５℃である。

実施例６
窒素置換された反応容器に３−クロロプロピルアミン塩酸塩６００ｇ（４．６１ｍｏｌ）を仕込み、水１２００ｍＬを加えて３−クロロプロピルアミン塩酸塩を溶解させた。得られた水溶液のｐＨは２．８であった。これを６０〜７０℃に保温し、そこにチオ硫酸ナトリウム五水和物１２００ｇ（４．８４ｍｏｌ）を加えた。用いた水の重量は、仕込み水１２００ｇとチオ硫酸ナトリウム五水和物に含まれる水４３２ｇとで、合計１６３２ｇであった。この時点で水溶液のｐＨは５〜５．５であった。反応容器を浴温８０℃で加熱しながら、その中の溶液を４時間攪拌した。この段階では結晶の析出は見られなかった（以上、工程（Ａ））。得られた反応混合物を放冷したところ、内温４５℃辺りから結晶が析出し始めた。その後、得られた混合物を室温で一晩攪拌した。この時点で液体のｐＨは２．５〜２．８であった。その後、さらに反応容器を氷水で冷却することにより、内温を約５℃としてＳ−（３−アミノプロピル）チオ硫酸を主に含有する結晶が析出させた（以上、工程（Ｂ））。得られた混合物を濾過することにより、上記の結晶を取得し、水１００ｍＬ、メタノール５００ｍＬで順次洗浄した後、乾燥させた（以上、工程（Ｃ））。乾燥は、エバポレーター（ダイヤフラムポンプ使用）を用い、浴温５０〜５５℃で約１時間予備乾燥させた後、真空ポンプで４時間乾燥させることにより実施した。
結晶の取得量は６２７．９ｇであった。得られた結晶中の塩化物イオン濃度をイオンクロマトグラフィーにより測定したところ、０．０２％（塩化ナトリウムとして０．０３％）であった。また、結晶中の水分量を水分気化−電量滴定法により測定したところ、０．０１％であった。Ｓ−（３−アミノプロピル）チオ硫酸の取得率：７９．４％

実施例７
窒素置換された反応容器に３−クロロプロピルアミン塩酸塩５８０ｇ（４．４７ｍｏｌ）を仕込み、水１０４８ｍＬを加えて３−クロロプロピルアミン塩酸塩を溶解させた。これを６０〜７０℃に保温し、そこにチオ硫酸ナトリウム五水和物１１６４ｇ（４．６９ｍｏｌ）を加えた。用いた水の重量は、仕込み水１０４８ｇとチオ硫酸ナトリウム五水和物に含まれる水４２２ｇとで、合計１４７０ｇであった。反応容器を浴温８０℃で加熱しながら、その中の溶液を４時間攪拌した。約２時間経過時点で少量の結晶が析出していた（以上、工程（Ａ））。得られた反応混合物を放冷し、得られた混合物を室温で一晩攪拌した（以上、工程（Ｂ））。得られた混合物を濾過することにより、上記の結晶を取得し、水１００ｍＬ、メタノール５００ｍＬで順次洗浄した後、乾燥させた（以上、工程（Ｃ））。乾燥は、エバポレーター（ダイヤフラムポンプ使用）を用い、浴温５０〜５５℃で約１時間予備乾燥させた後、真空ポンプで４時間乾燥させることにより実施した。
結晶の取得量は５５６．６ｇであった。得られた結晶中の塩化物イオン濃度をイオンクロマトグラフィーにより測定したところ、０．８８％（塩化ナトリウムとして１．４５％）であった。また、結晶中の水分量を水分気化−電量滴定法により測定したところ、０．０２％であった。Ｓ−（３−アミノプロピル）チオ硫酸の取得率：７１．７％

Claims

下記工程（Ａ）〜（Ｃ）を含むことを特徴とするＳ−（３−アミノプロピル）チオ硫酸の製造方法。
（Ａ）：３−クロロプロピルアミン塩酸塩とチオ硫酸のアルカリ金属塩とを、３−クロロプロピルアミン塩酸塩１重量部に対して２〜６重量部の水の存在下、５０〜１００℃で反応させる工程
（Ｂ）：工程（Ａ）で得られた反応混合物の温度を−１５℃以上５０℃未満に調整し、Ｓ−（３−アミノプロピル）チオ硫酸を含有する固体とアルカリ金属塩化物を含有する液体との混合物を得る工程
（Ｃ）：工程（Ｂ）で得られた混合物からＳ−（３−アミノプロピル）チオ硫酸を含有する固体とアルカリ金属塩化物を含有する液体とを分離し、固体としてＳ−（３−アミノプロピル）チオ硫酸を取得する工程
工程（Ａ）における水の量が、３−クロロプロピルアミン塩酸塩１重量部に対して２．５〜４重量部である請求項１記載の製造方法。
工程（Ａ）におけるチオ硫酸のアルカリ金属塩の使用量が、３−クロロプロピルアミン塩酸塩１．０モルに対して、０．９〜１．５モルである請求項１又は２記載の製造方法。
工程（Ｂ）における反応混合物の温度が−１５℃以上３０℃以下である請求項１〜３のいずれか一項記載の製造方法。