JP2005139069A - アミノカルボン酸エステルの製造法 - Google Patents

Abstract

【課題】 高純度のものが高い収率で得られ、生産性も高いアミノカルボン酸エステルの製造法の提供。
【解決手段】 第２級アミンとハロカルボン酸エステルの反応を無溶媒で行うか、又はハロカルボン酸エステルの質量に対して１質量倍以下の溶媒を用いて行う、一般式（III）のアミノカルボン酸エステルの製造法。
【化３】

［Ｒ^１は無置換又は置換されていてもよい炭素数２〜６の直鎖又は分岐鎖のアルキル基等、Ｒ^２は無置換又は置換されていてもよい炭素数１〜６の直鎖又は分岐鎖のアルキル基等、Ｒ^３は水素又は炭素数１〜６の直鎖又は分岐鎖のアルキル基、Ｒ⁴は無置換又は置換されていてもよい炭素数１〜６の直鎖又は分岐鎖のアルキル基等を示す。］
【選択図】 なし

Description

本発明は、界面活性剤、界面活性剤中間体、医薬及び農薬中間体等として有用な、アミノカルボン酸エステルの製造法に関する。

アミノカルボン酸エステルの合成例としては、特許文献１や非特許文献１〜３等に、ジエチルアミン又はジプロピルアミン等の第２級アミンとクロロ酢酸エチルを多量のベンゼンやアセトン等の反応溶媒を用いて反応させ、副生する塩をアルカリ水洗や濾過で除去して、場合により蒸留する方法が記載されている。

しかし、この方法は、反応溶媒を多量に使用するために収率や生産性が低く、更に溶媒除去や溶媒回収等の操作も必要である。そのため、製造設備が大型化し、製造工程が煩雑となり、安価に製造することができない等の課題があった。

また、特許文献２に記載されているブロモ酢酸とジメチルアミンを反応させる方法や、特許文献３に記載されているホルマリン、シアン化ナトリウム、ジメチルアミンを亜硫酸水素ナトリウムの存在下で反応させて加水分解、抽出、晶析する方法でアミノカルボン酸を合成し、更にアルコールでエステル化する方法を適用してアミノカルボン酸エステルを製造することもできる。

しかし、これらの方法は、工程数が多いこと、反応で多くの不純物が副生するために精製等の煩雑な操作が必要であること、装置材質の制限があること等から、いずれの方法でも安価に製造することができなかった。
特公昭３１−７２号 特公昭５８−３４４７８号 ＵＳＰ４，９６８，８３９号 Farmaco(Pavia), Ed.Pract.16,190-3(1961) J. Pharm. Pharmacol.16(9), 618-26(1964) J. f. Praktische Chem.(1990), 332(3), 325-30

本発明の課題は、界面活性剤、界面活性剤中間体、医薬及び農薬中間体等として有用なアミノカルボン酸エステルの製造法であり、高品質なものを高収率で得ることができ、更に生産性が高く、経済性に優れた工業的に価値の高い製造法を提供することである。

本発明は、課題の解決手段として、下記一般式（Ｉ）で表される第２級アミン

［式中、Ｒ^１は無置換もしくは置換されていてもよい炭素数２〜６の直鎖もしくは分岐鎖のアルキル基、又はアルケニル基、ヒドロキシアルキル基、Ｒ^２は無置換もしくは置換されていてもよい炭素数１〜６の直鎖もしくは分岐鎖のアルキル基、又はアルケニル基、ヒドロキシアルキル基を示し、Ｒ^１とＲ^２は互いに結合して環を形成してもよい。］
と、下記一般式（II）で表されるハロカルボン酸エステル

［式中、Ｘはハロゲン原子、Ｒ^３は水素又は炭素数１〜６の直鎖もしくは分岐鎖のアルキル基、Ｒ⁴は無置換もしくは置換されていてもよい炭素数１〜６の直鎖もしくは分岐鎖のアルキル基、又はアルケニル基を示す。］
から、下記一般式（III）で表されるアミノカルボン酸エステル

［式中、Ｒ^１、Ｒ^２、Ｒ^３、及びＲ^４は前記と同じ意味を示す。］
を製造する方法であり、
一般式（Ｉ）で表される第２級アミンと一般式（II）で表されるハロカルボン酸エステルの反応を無溶媒で行うか、又はハロカルボン酸エステルの質量に対して１質量倍以下の溶媒を用いて行う、一般式（III）で表されるアミノカルボン酸エステルの製造法を提供する。

本発明の製造法によれば、無溶媒か、又は少量の溶媒で目的物を得ることができるため、目的物であるアミノカルボン酸エステルの純度、収率を高めることができることに加えて、溶媒の除去及び回収に要する負担が無くなるか、又は大幅に軽減されるため、生産性が向上し、製造コストを引き下げることができる。

本発明の製造法は、一般式（Ｉ）で表される第２級アミンと一般式（II）で表されるハロカルボン酸エステルのアミノ化反応を、無溶媒で行うか、又はハロカルボン酸エステルの質量に対して１質量倍以下の少量の溶媒を用いて行う。

本発明で用いる一般式（Ｉ）で表される第２級アミン中、各記号の意味は上記のとおりであるが、Ｒ^１は、好ましくは炭素数２〜６の直鎖もしくは分岐鎖のアルキル基であり、Ｒ^２は、好ましくは炭素数１〜６の直鎖もしくは分岐鎖のアルキル基である。

一般式（Ｉ）で表される第２級アミンとしては、メチルエチルアミン、メチルプロピルアミン、メチルイソプロピルアミン、メチルブチルアミン、メチルイソブチルアミン、メチル−ｔ−ブチルアミン、メチルアミルアミン、メチルイソアミルアミン、メチルシクロプロピルアミン、メチルシクロプチルアミン、メチルシクロペンチルアミン、メチルシクロヘキシルアミン、メチルエタノールアミン、ジエチルアミン、エチルプロピルアミン、エチルイソプロピルアミン、エチルブチルアミン、エチルイソブチルアミン、エチル−ｔ−ブチルアミン、エチルアミルアミン、エチルイソアミルアミン、エチルシクロプロピルアミン、エチルシクロプチルアミン、エチルシクロペンチルアミン、エチルシクロヘキシルアミン、エチルエタノールアミン、ジプロピルアミン、ジイソプロピルアミン、プロピルブチルアミン、イソプロピルブチルアミン、プロピルイソブチルアミン、イソプロピルイソブチルアミン、プロピル−ｔ−ブチルアミン、イソプロピル−ｔ−ブチルアミン、プロピルアミルアミン、イソプロピルアミルアミン、プロピルイソアミルアミン、プロピルイソアミルアミン、プロピルシクロプロピルアミン、イソプロピルシクロプロピルアミン、プロピルシクロプチルアミン、イソプロピルシクロプチルアミン、プロピルシクロペンチルアミン、イソプロピルシクロペンチルアミン、プロピルシクロヘキシルアミン、イソプロピルシクロヘキシルアミン、プロピルエタノールアミン、イソプロピルエタノールアミン、ジブチルアミン、ジイソブチルアミン、ジ−ｔ−ブチルアミン、ジエタノールアミン、ピロリジン、ピロール、ピペリジン等が挙げられ、特にメチルエチルアミン、ジエチルアミン、ジプロピルアミン、ジイソプロピルアミン、ピロリジンが好ましい。

本発明で用いる一般式（II）で表されるハロカルボン酸エステル中、各記号の意味は上記のとおりであるが、Ｘは、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉが好ましく、Ｃｌが特に好ましい；Ｒ^３は、水素又は炭素数１〜３の直鎖若しくは分岐鎖のアルキル基が好ましく、特に水素又はメチル基が好ましい；Ｒ⁴は、炭素数１〜６の直鎖もしくは分岐鎖のアルキル基が好ましく、特に炭素数１〜３の直鎖若しくは分岐鎖のアルキル基が好ましい。

一般式（II）で表されるハロカルボン酸エステルとしては、クロロ酢酸メチル、クロロ酢酸エチル、クロロ酢酸プロピル、クロロ酢酸イソプロピル、２−クロロプロピオン酸メチル、２−クロロプロピオン酸エチル、２−クロロプロピオン酸プロピル、２−クロロプロピオン酸イソプロピル、２−クロロブタン酸メチル、２−クロロブタン酸エチル、２−クロロブタン酸プロピル、２−クロロブタン酸イソプロピル、ブロモ酢酸メチル、ブロモ酢酸エチル、ブロモ酢酸プロピル、ブロモ酢酸イソプロピル、２−ブロモプロピオン酸メチル、２−ブロモプロピオン酸エチル、２−ブロモプロピオン酸プロピル、２−ブロモプロピオン酸イソプロピル、２−ブロモブタン酸メチル、２−ブロモブタン酸エチル、２−ブロモブタン酸プロピル、、２−ブロモブタン酸イソプロピル、ヨード酢酸エチル、ヨード酢酸プロピル、ヨード酢酸イソプロピル、２−ヨードプロピオン酸メチル、２−ヨードプロピオン酸エチル、２−ヨードプロピオン酸プロピル、２−ヨードプロピオン酸イソプロピル、２−ヨードブタン酸メチル、２−ヨードブタン酸エチル、２−ヨードブタン酸プロピル、２−ヨードブタン酸イソプロピル等が挙げられる。

これらの中でもクロロ酢酸メチル、クロロ酢酸エチル、クロロ酢酸プロピル、クロロ酢酸イソプロピル、２−クロロプロピオン酸メチル、２−クロロプロピオン酸エチル、２−クロロプロピオン酸プロピル、２−クロロプロピオン酸イソプロピル、ブロモ酢酸メチル、ブロモ酢酸エチル、ブロモ酢酸プロピル、ブロモ酢酸イソプロピル、２−ブロモプロピオン酸メチル、２−ブロモプロピオン酸エチル、２−ブロモプロピオン酸プロピル、２−ブロモプロピオン酸イソプロピルが好ましく、特にクロロ酢酸メチル、クロロ酢酸エチル、クロロ酢酸プロピル、クロロ酢酸イソプロピル、２−クロロプロピオン酸メチル、２−クロロプロピオン酸エチル、２−クロロプロピオン酸プロピル、２−クロロプロピオン酸イソプロピルが好ましい。

一般式（II）で表されるハロカルボン酸エステルは、どのような方法で製造されたものでも良い。例えば、ハロカルボン酸とアルコールを、必要に応じて硫酸やメチル硫酸、ｐ−トルエンスルホン酸、硝酸、リン酸等の酸触媒の存在下、必要に応じて溶媒を用いて反応させる方法、ハロカルボン酸ハライドとアルコールを必要に応じて溶媒を用いて反応させる方法等により、対応するハロカルボン酸エステルを得た後、更に必要に応じて蒸留や溶媒留去等で高い純度のハロカルボン酸エステルを得る方法を適用できる。

一般式（Ｉ）の第２級アミンと一般式（II）のハロカルボン酸エステルのアミノ化反応は、無溶媒で行うことが好ましいが、使用する一般式（II）のハロカルボン酸エステルの質量に対して、１重量倍以下、好ましくは０．３質量倍以下の少量の溶媒を用いて行うこともできる。

反応溶媒を用いる場合の溶媒の種類は特に限定されないが、水を反応溶媒に使用するとハロゲン化カルボン酸エステルやアミノカルボン酸エステルが加水分解する場合があるため水以外の溶媒が好ましく、具体的にはメタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、ベンゼン、トルエン、クロロベンゼン、キシレン、酢酸メチル、酢酸エチル、ジエチルエーテル、石油エーテル、アセトン等が挙げられる。

一般式（Ｉ）の第２級アミンと一般式（II）のハロカルボン酸エステルとの比率は特に限定されないが、ハロカルボン酸エステル１当量に対して、第２級アミンを好ましくは０．９〜５当量、より好ましくは１．０〜３．０当量反応させる。

反応温度及び反応時間は特に限定されないが、反応温度は０〜１００℃が好ましく、１０〜８０℃がより好ましく、反応時間は１〜３０時間が好ましく、２〜２０時間がより好ましい。

反応後、必要に応じてアルカリ金属水酸化物を加えることができ、アルカリ金属水酸化物の水溶液として加えても良い。アルカリ金属水酸化物は、アミノ化反応で副生する第２級アミンのハロゲン化水素塩を中和して、第２級アミンをフリーにするものであり、具体的にはＮａＯＨやＫＯＨ等が挙げられる。アルカリ金属水酸化物を使用する場合は、ハロカルボン酸エステル１当量に対して、０．９〜１．５当量を加えることが好ましい。

また、アミノ化反応による生成物の色相悪化を抑制するために、必要に応じて、反応系を窒素ガスや不活性ガス等で置換することができる。

本発明の製造法では、アミノ化反応で副生する塩や不純物等を除去する目的で、アミノ化反応後に水洗を行い、更に蒸留する工程を設けることが好ましい。

水洗処理の水量は特に限定されないが、経済性及び塩等の除去効率の観点から、生成した一般式（III）のアミノカルボン酸エステルの質量に対して、０．１〜５質量倍が好ましく、０．２〜２質量倍がより好ましい。

水洗水の温度は特に限定されないが、塩の除去効率を高める観点から、１００℃以下が好ましく、１０℃〜８０℃がより好ましい。水洗回数は１〜５回が好ましく、１〜３回がより好ましい。水洗処理後は、分層、分離後に脱水することで、残留した水分を除くことができる。

蒸留条件は特に限定されないが、常圧又は減圧下で、必要に応じて窒素ガスや不活性ガス雰囲気中で行うことができる。

本発明の製造法で得られた一般式（III）のアミノカルボン酸エステルに、更に水を加え、必要に応じて触媒を使用して加水分解して、対応するアミノカルボン酸又はその塩を製造した場合にも、不純物をほとんど含有しない非常に高純度のものを得ることができる。このため、この方法で得られたアミノカルボン酸又はその塩は、界面活性剤、界面活性剤中間体、医薬及び農薬中間体等として有用である。

実施例１
攪拌機、温度計、滴下ロート、ジムロート冷却管、窒素導入管を具備した４つ口フラスコに、ジエチルアミン１８２．９ｇを入れ、温度３０℃から４０℃で窒素を導入しながらクロロ酢酸エチル１２２．６ｇを２０分で滴下し、無溶媒で、温度５５℃で６時間反応させた。

反応終了後、水７９．６ｇを入れ、５０℃で３０分間撹拌後に３０分静置して水層を廃棄する水洗処理を２回行った。次に、常圧下、温度５５℃〜１５０℃で残存している水やジエチルアミン等の初期留分の除去を行った後、蒸留を行い、目的のＮ，Ｎ−ジエチルアミノ酢酸エチルを１４５．０ｇ（収率９１％、純度９９．９％）得た。原料の総仕込量に対して得られた目的物の下記式から求められる生産性は４８％であった。

実施例２
実施例１と同様の装置に、クロロ酢酸エチル１２２．６ｇを入れ、温度２２℃から３５℃でメチルエチルアミン１１９．１ｇを１時間で滴下し、無溶媒で、温度３５℃で１０時間反応させた。

反応終了後、水５７．７ｇを入れ、２５℃で３０分間撹拌後に３０分静置して水層を廃棄する水洗処理を２回行った。次に、常圧下、温度５０℃〜１４０℃で残存している水やメチルエチルアミン等の初期留分の除去を行った後、蒸留を行い、目的のＮ−エチル−Ｎ−メチルアミノ酢酸エチルを１３２．０ｇ（収率９１％、純度９９．６％）得た。目的物の生産性は５５％であった。

実施例３
実施例１と同様の装置に、２−クロロプロピオン酸メチル１２２．６ｇを入れ、温度２０℃から５０℃でジエチルアミン１６０．９ｇを１時間で滴下し、無溶媒で、温度６０℃で８時間反応させた。

反応終了後、水７９．６ｇを入れ、３０℃で３０分間撹拌後に３０分静置して水層を廃棄する水洗処理を２回行った。次に、常圧下、温度５０℃〜１６０℃で残存している水やジエチルアミン等の初期留分の除去を行った後、蒸留を行い、目的の２−ジエチルアミノ−プロピオン酸メチルを１４７．７ｇ（収率９３％、純度９９．７％）得た。目的物の生産性は５２％であった。

実施例４
実施例１と同様の装置に、ジエチルアミン１８２．９ｇを入れ、温度３０℃から４０℃でクロロ酢酸イソプロピル１３６．５８ｇを１時間で滴下し、無溶媒で、温度６０℃で６時間反応させた後、３０℃に冷却して４８％ＮａＯＨ水溶液８３．３ｇを入れ１０分間撹拌した。

反応終了後、水１０４．０ｇを入れ、５０℃で３０分間撹拌後に３０分静置して水層を廃棄する水洗処理を２回行った。次に、真空度２６ｋｐａ、温度〜１１０℃で残存している水やジエチルアミン等の初期留分の除去を行った後、蒸留を行い、目的のＮ，Ｎ−ジエチルアミノ酢酸イソプロピルを１６３．１ｇ（収率９４％、純度９９．４％）得た。目的物の生産性は５１％であった。

比較例１
反応溶媒としてアセトン３０５．５ｇを使用し、反応時間を１０時間にした以外は、実施例１と同様の装置、反応条件で反応を行った。反応終了後、水７９．６ｇを入れ、５０℃で３０分間撹拌後に３０分静置したが、目的のＮ，Ｎ−ジエチルアミノ酢酸エチルと水が分層しなかった。水溶性の反応溶媒を多量使用すると、副生した塩を水洗で除くことができないため、蒸留を行えず、目的のＮ，Ｎ−ジエチルアミノ酢酸エチルを得ることができなかった。

比較例２
反応溶媒としてアセトン３０５．５ｇを使用し、反応時間を１０時間にした以外は、実施例１と同様の装置、反応条件で反応を行った。反応終了後、ヌッチェ型濾過器を用いて温度２５℃で濾過を行い副生した塩を除いた。次に、常圧下、温度５５〜１５０℃で反応溶媒と水、ジエチルアミン等の初期留分の除去を行った後、蒸留を行った。目的のＮ，Ｎ−ジエチルアミノ酢酸エチルとして、純度９８．８％、収量１２２．５ｇ（収率７６％）であり、目的物の生産性は２０％であった。

実施例１〜４は、反応溶媒を使用していないため、目的物の収率及び純度が高く、生産性も良かった。また、反応溶媒の除去回収が不要となるので、製造コストも引き下げることができる。

一方、比較例１、２は、多量の反応溶媒を使用したため、濾過ケークへの残液による目的物のロス、及び反応溶媒を分離する際に目的物の一部が溶媒と共に留出するため、収率が低い。また、溶媒を使用すると生産性も非常に低く、大型の製造設備や濾過器、溶媒の回収設備等が必要になるため製造コストが高くなり、経済性が悪くなる。

Claims (4)

1. 下記一般式（Ｉ）で表される第２級アミン
   

   

   ［式中、Ｒ^１は無置換もしくは置換されていてもよい炭素数２〜６の直鎖もしくは分岐鎖のアルキル基、又はアルケニル基、ヒドロキシアルキル基、Ｒ^２は無置換もしくは置換されていてもよい炭素数１〜６の直鎖もしくは分岐鎖のアルキル基、又はアルケニル基、ヒドロキシアルキル基を示し、Ｒ^１とＲ^２は互いに結合して環を形成してもよい。］
   と、下記一般式（II）で表されるハロカルボン酸エステル
   

   

   ［式中、Ｘはハロゲン原子、Ｒ^３は水素又は炭素数１〜６の直鎖もしくは分岐鎖のアルキル基、Ｒ⁴は無置換もしくは置換されていてもよい炭素数１〜６の直鎖もしくは分岐鎖のアルキル基、又はアルケニル基を示す。］
   から、下記一般式（III）で表されるアミノカルボン酸エステル
   

   

   ［式中、Ｒ^１、Ｒ^２、Ｒ^３、及びＲ^４は前記と同じ意味を示す。］
   を製造する方法であり、
   一般式（Ｉ）で表される第２級アミンと一般式（II）で表されるハロカルボン酸エステルの反応を無溶媒で行うか、又はハロカルボン酸エステルの質量に対して１質量倍以下の溶媒を用いて行う、一般式（III）で表されるアミノカルボン酸エステルの製造法。
2. 一般式（II）で表されるハロカルボン酸エステル１当量に対して、一般式（Ｉ）で表される第２級アミンを０．９０〜５当量用いる請求項１記載の製造法。
3. 更に生成した一般式（III）で表されるアミノカルボン酸エステルを水洗し、蒸留する工程を有する請求項１又は２記載の製造法。
4. 水洗工程が、一般式（III）で表されるアミノカルボン酸エステルの質量に対して、０．１〜５質量倍の水を用いて水洗処理する工程であり、水洗処理を１〜５回行う請求項３記載の製造法。