JP2006076934A - シクロアルキルアルキルアミン化合物の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明の目的は、医農薬原料、液晶原料、有機金属反応によるアミド化剤、及び腐食防止剤等に有用なシクロアルキルアルキルアミン化合物を、高収率かつ工業的に有利な条件で製造する方法を提供することにある。
【解決手段】 炭素数４〜１０のシクロアルカノン、下記式（１）で表されるアミン化合物及び長周期律表第８〜１０族金属触媒の存在下で接触水素化反応を行なうことを特徴とする、下記式（２）で表されるシクロアルキルアルキルアミン化合物の製造方法を提供する。
【化１】

（Ｒ^１は、炭素数１〜６のアルキル基、炭素数４〜１０のシクロアルキル基又は水素原子を表す。）
【化２】

（Ｒ^２及びＲ^３は、それぞれ、炭素数１〜６のアルキル基又は炭素数４〜１０のシクロアルキル基を表し、Ｒ^２及びＲ^３の少なくとも１つは炭素数４〜１０のシクロアルキル基である。）
【選択図】 なし

Description

本発明は、工業上有用なシクロアルキルアルキルアミン化合物を製造する方法に関する。

シクロアルキルアルキルアミン化合物は、医農薬原料、液晶原料、有機金属反応によるアミド化剤、及び腐食防止剤等に有用である。
シクロアルキルアルキルアミン化合物の製造方法としては、シクロアルカノン及びトリエチルアミンを反応原料として用い、Ｔｉ（ＯＰｒ^ｉ）_４触媒存在下に反応させて反応中間体を得た後、ＮａＢＨ_４を水素供給源として水素添加し、目的とするシクロアルキルアルキルアミン化合物を得る方法が、知られている（非特許文献１）。

しかしながら、この方法において、カルボニル基を有する化合物としてシクロアルカノンを用いた場合には、他のカルボニル基を有する化合物の二級アミノ化反応のように、高い反応収率が得られないという問題がある（非特許文献１、Ｔａｂｌｅ２）。
また、水素供給源としてＮａＢＨ_４を用いるため、ＮａＢＨ_４由来の廃棄物が多量に排出される欠点を有する上に、反応が二工程で進行するため生産性の面からも問題があった。

Ｊ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，Ｐｅｒｋｉｎ Ｔｒａｎｓ．１，ｐ．２５２７〜２５３１（１９９８）

本発明の目的は、シクロアルキルアルキルアミン化合物を、高収率かつ簡易なプロセスで製造する方法を提供することにある。

本発明者らは上記の課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、炭素数４〜１０のシクロアルカノン化合物及び特定構造のアミン化合物を、長周期律表第８〜１０族金属触媒の存在下で、接触水素化することにより、高収率で目的とするシクロアルキルアルキルアミン化合物が得られることを見出し、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明は、
（１）炭素数４〜１０のシクロアルカノン及び下記式（１）で表されるアミン化合物に、長周期律表第８〜１０族金属触媒の存在下で、接触水素化反応を行なうことを特徴とする、下記式（２）で表されるシクロアルキルアルキルアミン化合物の製造方法、

（Ｒ^１は、炭素数１〜６のアルキル基、炭素数４〜１０のシクロアルキル基又は水素原子を表す。）

（Ｒ^２及びＲ^３は、それぞれ、炭素数１〜６のアルキル基又は炭素数４〜１０のシクロアルキル基を表し、Ｒ^２及びＲ^３の少なくとも１つは炭素数４〜１０のシクロアルキル基である。）
（２）前記炭素数４〜１０のシクロアルカノンがシクロペンタノンであり、前記式（１）で表されるアミン化合物が炭素数１〜６のアルキルアミンであり、前記式（２）で表されるシクロアルキルアルキルアミン化合物がシクロペンチルアルキルアミンである上記記載の製造方法、
（３）式（１）で表されるアミン化合物がメチルアミンであり、式（２）で表されるシクロアルキルアルキルアミン化合物がシクロペンチルメチルアミンである上記記載の製造方法、
（４）式（１）で表されるアミン化合物がアンモニアであり、式（２）で表されるシクロペンチルアルキルアミン化合物が、ジシクロペンチルアミンである上記記載の製造方法、
を提供するものである。

本発明のシクロアルキルアルキルアミン化合物の製造方法は、高収率であることに加え、水素供給源としてガス状水素を用いるため該水素供給源由来の廃棄物がほとんど出ず、さらに一工程で目的とするシクロアルキルアルキルアミン化合物が得られるため生産性の面においても優れている。

本発明のシクロアルキルアルキルアミン化合物の製造方法は、炭素数４〜１０のシクロアルカノン及び下記式（１）で表されるアミン化合物に、長周期律表第８〜１０族金属触媒の存在下で、接触水素化反応を行なうことを特徴とする。

（Ｒ^１は、炭素数１〜６のアルキル基、炭素数４〜１０のシクロアルキル基又は水素原子を表す。）

炭素数４〜１０のシクロアルカノンとしては、シクロブタノン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、シクロヘプタノン、シクロオクタノン、シクロノナノン及びシクロデカノンなどの置換基を有さない炭素数４〜１０のシクロアルカノン；及び、メチルシクロブタノン、エチルシクロブタノン、メチルシクロペンタノン、エチルシクロペンタノン、ジメチルシクロペンタノン、メチルシクロヘキサノン、エチルシクロヘキサノン、ジメチルシクロヘキサノンなどの置換基を有する炭素数４〜１０のシクロアルカノン；などが挙げられるが、これらの中でも反応収率及び得られるアミン化合物の有用性の観点から、置換基を有さない炭素数４〜１０のシクロアルカノンが好ましく、シクロペンタノンが特に好ましい。

上記、式（１）で表されるアミン化合物において、炭素数１〜６のアルキル基としは、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、ｎ−ブチル基、ｎ−ペンチル基及びｎ−ヘキシル基などの直鎖アルキル基；及び、イソプロピル基、ｓｅｃ−ブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、イソペンチル基、ｔｅｒｔ−ペンチル基、ネオペンチル基及びイソヘキシル基などの分枝のアルキル基；が挙げられるが、これらの中でも反応収率及び得られるアミン化合物の有用性の観点から炭素数１〜３のアルキル基が好ましく、メチル基が特に好ましい。
上記、式（１）で表されるアミン化合物において、炭素数４〜１０のシクロアルキル基としては、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基、メチルシクロブチル基、エチルシクロブチル基、メチルシクロペンチル基、エチルシクロペンチル基、ジメチルシクロペンチル基、メチルシクロヘキシル基、エチルシクロヘキシル基及びジメチルシクロヘキシル基などが挙げられるが、これらの中でも反応収率及び得られるアミン化合物の有用性の観点からシクロペンチル基が好ましい。

上記、式（１）で表されるアミン化合物は、該アミン化合物そのものを用いても良いが、該アミン化合物の塩の形にして用いることも出来る。
上記、式（１）で表されるアミン化合物としては、アンモニア；メチルアミン、エチルアミン、イソプロピルアミン、ｎ−プロピルアミン、ｎ−ブチルアミン、ｓｅｃ−ブチルアミン、ｔｅｒｔ−ブチルアミン、ｎ−ペンチルアミン、イソペンチルアミン、ｔｅｒｔ−ペンチルアミン、ネオペンチルアミン、ｎ−ヘキシルアミン及びイソヘキシルアミンなどの炭素数１〜６のモノアルキルアミン；が挙げられるが、反応収率及び得られるアミン化合物の有用性の観点から、アンモニア及び炭素数１〜３のアルキルアミンが好ましく、アンモニア及びメチルアミンが特に好ましい。
上記、式（１）で表されるアミン化合物を塩の形で用いる場合には、塩化アンモニウム、硫酸アンモニウム及び硝酸アンモニウムなどの無機酸のアンモニウム塩；酢酸アンモニウム、蟻酸アンモニウム、プロピオン酸アンモニウム、ブタン酸アンモニウム、吉草酸アンモニウム、３，３−ジメチルブタン酸アンモニウム及びヘキサン酸アンモニウムなどの炭素数１〜６の有機酸のアンモニウム塩；などが挙げられるが、反応収率及び得られるアミン化合物の有用性の観点から、無機酸のアンモニウム塩及び炭素数１〜３の有機酸のアンモニウム塩が好ましく、酢酸アンモニウムが特に好ましい。
また、上記式（１）で表されるアミン化合物は、水溶液にして用いることもできる。

上記式（１）で表されるアミン化合物の使用量は、反応収率の観点から、炭素数４〜１０のシクロアルカノン１モルに対して、好ましくは０.０５〜５モル、特に好ましくは０.１〜３モルである。

本発明の製造方法に用いる長周期律表第８〜１０族金属触媒としては、鉄、ルテニウム、オスミウム、コバルト、ロジウム、イリジウム、ニッケル、鉛、パラジウム及び白金からなる群から選ばれる１種又は２種以上の金属を含有する触媒をいうが、反応収率の観点から、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、オスミウム、イリジウム及び白金が好ましく、白金がより好ましく、白金の酸化物（ＰｔＯ_２）が特に好ましい。長周期律表第８〜１０族金属触媒は、適当な担体に担持して用いてもよい。担体に担持されたものを使用する場合、担体としては、シリカ、アルミナ、シリカアルミナ及び希土類金属酸化物等の金属酸化物、無機塩類、活性炭及び樹脂などが挙げられる。

長周期律表第８〜１０族金属触媒の使用量は、反応収率の観点から、炭素数４〜１０のシクロアルカノン１重量部に対して、好ましくは０.００１〜０.３０重量部、より好ましくは０.００５〜０.２５重量部、特に好ましくは０.０１〜０.２０重量部である。

本発明の製造方法においては、接触水素化反応を行なう。
接触水素化反応温度は、反応収率の観点から、溶媒を使用する場合には、通常は使用する溶媒の沸点以下で行われる。具体的な温度としては、好ましくは０〜１５０℃、より好ましくは１０〜８０℃、特に好ましくは２０〜７０℃である。
接触水素化反応では水素ガスを水素原子供給源として用いるが、その接触水素化反応圧力は、反応収率及び操作性の観点から、好ましくは１０〜１０００ｋＰａ、より好ましくは５０〜５００ｋＰａ、特に好ましくは７０〜２００ｋＰａである。

接触水素化反応を行なう前に、攪拌機を備えた反応器に長周期律表第８〜１０族金属触媒を入れ、溶媒を加え、水素置換を行なった後に水素気流中で所定時間攪拌し、攪拌終了後に反応器に残存する溶媒をデカンテーションにより取り除く触媒の前処理操作を行なうことが、反応収率向上の観点から好ましい。この場合、上記触媒の前処理操作後に、反応器内に炭素数４〜１０のシクロアルカノン及び上記式（１）で表されるアミン化合物を入れ、攪拌しながら水素ガスを導入し、接触水素化反応を行なう。

上記の前処理操作で用いる溶媒は特に限定されないが、アルコール類が好ましく、炭素数１〜３のアルコール類がさらに好ましく、メタノール及びエタノールがより好ましく、エタノールが特に好ましい。溶媒の使用量は、長周期律表第８〜１０族金属触媒１重量部に対して、好ましくは１〜１０００重量部、より好ましくは３〜３００重量部、特に好ましくは５〜１００重量部である。
また、触媒の前処理反応温度は、好ましくは０〜２００℃、より好ましくは１０〜１００℃、特に好ましくは２０〜８０℃である。
触媒の前処理反応時間は、好ましくは０.１〜１００ｈｒ、より好ましくは０.２〜５ｈｒ、特に好ましくは０.３〜２ｈｒである。
上記範囲にすることで、反応収率がより一層向上する。

なお、接触水素化反応は、反応に不活性な溶媒の存在下で行なうことが反応収率の観点から好ましい。好ましい溶媒としては、メタノール、エタノール、１−プロパノール及び２−プロパノール等のアルコール類；テトラヒドロフラン及び１，４−ジオキサン等のエーテル類；酢酸メチル、酢酸エチル及び酢酸イソプロピル等のエステル類；ジメチルホルムアミド等のアミド類；などが挙げられるが、反応収率及び反応速度の観点から、メタノール、エタノール、１−プロパノール及び２−プロパノール等の炭素数１〜３のアルコール類が好ましく、メタノール及びエタノールがより好ましく、エタノールが特に好ましい。
また、上記触媒の前処理操作を行なう場合、反応溶媒として上記触媒の前処理操作で用いたものと同じ溶媒を用いることが、生産性の観点から好ましい。

接触水素化反応終了後は、常法に従い、必要に応じて反応液を中和し、分離・精製して目的とする下記式（２）で表される化合物を得ることが出来る。

（Ｒ^２及びＲ^３は、それぞれ、炭素数１〜６のアルキル基又は炭素数４〜１０のシクロアルキル基を表し、Ｒ^２及びＲ^３の少なくとも１つは炭素数４〜１０のシクロアルキル基である。）
なお、上記式（２）中、炭素数１〜６のアルキル基及び炭素数４〜１０のシクロアルキル基は、前記式（１）中のものと同様である。

上記式（２）で表されるシクロアルキルアルキルアミン化合物としては、メチルシクロブチルアミン、エチルシクロブチルアミン、メチルシクロペンチルアミン、エチ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、ｎ−ブチルシクロペンチルアミン、ｎ−ペンチルシクロペンチルアミン、イソペンチルシクロペンチルアミン、ｎ−ヘキシルシクロペンチルアミン、ジシクロペンチルアミン、メチルシクロヘキシルアミン、エチ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、メチルシクロヘプチルアミン、ｎ−ブチルシクロヘプチルアミン及びｎ−ペンチルシクロヘプチルアミン等が挙げられるが、工業上の有用性及び反応収率の観点から、メチルシクロペンチルアミン、エチ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及びジシクロペンチルアミンが好ましく、メチルシクロペンチルアミン及びジシクロペンチルアミンが特に好ましい。

なお、反応は炭素数４〜１０のシクロアルカノンのカルボニル基の炭素原子に、前記式（１）で表されるアミン化合物の窒素原子が結合して出来る中間体を経由して進行すると推測される。

以下の実施例を用いて、本発明を具体的に説明するが、本発明の内容がこれらに限定されるものではない。なお、以下の実施例において、特に断りのない限り、「部」及び「％」は、それぞれ「重量部」及び「重量％」を表す。
また、^１Ｈ−ＮＭＲの分析は、内部標準物質としてテトラメチルシランを用い、日本電子株式会社製ＡＬ４００及びＡＬ３００を用いて行なった。

［実施例１］シクロペンチルメチルアミン硫酸塩の合成
反応容器に酸化白金１０.２部を入れ、エタノール７８０部を加えた後、常圧の水素気流下、室温で１時間攪拌して触媒の前処理操作を行なった。
攪拌終了後、デカンテーションによりエタノールを取り除いた。
次に、シクロペンタノン２０２部、及び、メチルアミンを４９.７部含有する水溶液１９９部をエタノール７８０部に溶解させた混合溶液（９７９部）を、反応容器に加え、水素置換を行った後、常圧の水素気流下、室温で４０時間攪拌して、接触水素化反応を行なった。
反応終了後、酸化白金を濾過により取り除き、硫酸７８部を含むメタノール溶液３９０部を滴下し、１０分間攪拌した。反応液を減圧下に濃縮乾固し、白色固体２２４.３部を得た。
メチルアミン基準の収率は、９５％（モル基準）であった。
^１Ｈ−ＮＭＲ（４００ＭＨｚ，ＣＤ_３ＯＤ）：δ１.５９−１.７４（４Ｈ，ｍ），１.７５−１.８５（２Ｈ，ｍ），２.０２−２.１６（２Ｈ，ｍ），２.６７（３Ｈ，ｓ），３.４５（１Ｈ，ｍ）
ＦＡＢ−ＭＳ：１００［Ｍ＋Ｈ］^＋

［実施例２］シクロペンチルメチルアミンの合成
反応容器に酸化白金４７.６部を入れ、エタノール１５６０部を加えた後、常圧の水素気流下、室温で２０分攪拌して触媒の前処理操作を行なった。
攪拌終了後、デカンテーションによりエタノールを取り除いた。
次に、シクロペンタノン４７５部、及び、メチルアミンを３５１部含有するメタノール溶液８７８部をメタノール５００部に溶解させた混合溶液（１３７８部）を、反応容器に加え、水素置換を行った後、常圧の水素気流下、室温で８時間攪拌して、接触水素化反応を行なった。
反応終了後、酸化白金を濾過により取り除き、常圧蒸留により、沸点１２３℃の無色透明液体を得た。
シクロペンタノン基準の収率は、９０％（モル基準）であった。
^１Ｈ−ＮＭＲ（４００ＭＨｚ，ＣＤＣｌ_３）：δ１.２６−１.３９（２Ｈ，ｍ），１.４６−１.８９（６Ｈ，ｍ），２.３９（３Ｈ，ｓ），２.９７（１Ｈ，ｍ）
ＦＡＢ−ＭＳ：１００［Ｍ＋Ｈ］^＋

［実施例３］ジシクロペンチルアミン酢酸塩及びジシクロペンチルアミンの合成
反応容器に酸化白金１０.４部を入れ、エタノール７８０部を加えた後、常圧の水素気流下、室温で１時間攪拌して触媒の前処理操作を行なった。
攪拌終了後、デカンテーションによりエタノールを取り除いた。
次に、シクロペンタノン２８５部、及び、酢酸アンモニウム５２.２部含有するエタノール溶液７８０部を、反応容器に加え、水素置換を行った後、常圧の水素気流下、室温で６.５時間攪拌して、接触水素化反応を行なった。
反応終了後、酸化白金を濾過により取り除き、反応液を減圧下に濃縮乾固し、ジシクロペンチルアミン酢酸塩の白色固体１５０.１部を得た。
酢酸アンモニウム基準の収率は、９５％（モル基準）であった。
融点９９−１００℃（酢酸エチルで再結晶）
^１Ｈ−ＮＭＲ（４００ＭＨｚ，ＣＤＣｌ_３）：δ１.４６−１.６４（ｍ，４Ｈ），１.６５−１.８６（ｍ，８Ｈ），１.９３（ｓ，３Ｈ），１.９４−２.０５（ｍ，４Ｈ），３.３２（ｍ，２Ｈ），７.９５−８.２０（ｂ，２Ｈ）
ＦＡＢ−ＭＳ：１５４［Ｍ＋Ｈ］^＋
この白色固体２.９部に１ＭのＮａＯＨ水溶液を加え、クロロホルム８９０部で抽出する操作を２回繰り返した。
抽出操作終了後、クロロホルムを減圧下で濃縮し、ジシクロペンチルアミンの無色透明液体１.７部を得た。なお、ジシクロペンチルアミン酢酸塩からの単離収率は８３％（モル基準）であった。
^１Ｈ−ＮＭＲ（４００ＭＨｚ，ＣＤＣｌ_３）：δ１.２０−１.３４（ｍ，４Ｈ），１.４３−１.６０（ｍ，４Ｈ），１.６０−１.７５（ｍ，４Ｈ），１.８０−１.９３（ｍ，４Ｈ），３.０４−３.１４（ｍ，２Ｈ）
ＦＡＢ−ＭＳ：１５４［Ｍ＋Ｈ］^＋

実施例１〜３より、本発明の製造方法により高収率かつ１工程の反応で、目的とするシクロアルキルアルキルアミン化合物が得られていることがわかる。
また、本発明の製造方法によれば、水素供給源として水素ガスを用いているため、ＮａＢＨ_４等の水素供給源由来の廃棄物が発生しないため、工業的に有利である。

本発明の製造方法により得られるシクロアルキルアルキルアミン化合物は、塩基、有機金属（ｎ−ＢｕＬｉ等）との反応によるアミド化剤原料、酸性化合物との塩形成剤（Ｎ−保護アミノ酸の結晶化等）、キラルな酸化合物との塩形成や不斉合成用試薬、医農薬原料、液晶原料、有機合成における中間体原料、触媒、安定化剤、防錆剤、硬化剤、メッキ薬、腐食防止剤、ゴム用薬品、界面活性剤、染料及び改質剤、撥水撥油剤、機能性色素、液晶材料、感光性材料、燃料、切削油、熱媒、滑剤、塗料、接着剤、老化防止剤、配合剤、染色助剤及び変色防止剤等に有用である。

Claims (4)

1. 炭素数４〜１０のシクロアルカノン及び下記式（１）で表されるアミン化合物に、長周期律表第８〜１０族金属触媒の存在下で、接触水素化反応を行なうことを特徴とする、下記式（２）で表されるシクロアルキルアルキルアミン化合物の製造方法。
   

   

   （Ｒ^１は、炭素数１〜６のアルキル基、炭素数４〜１０のシクロアルキル基又は水素原子を表す。）
   

   

   （Ｒ^２及びＲ^３は、それぞれ、炭素数１〜６のアルキル基又は炭素数４〜１０のシクロアルキル基を表し、Ｒ^２及びＲ^３の少なくとも１つは炭素数４〜１０のシクロアルキル基である。）
2. 前記炭素数４〜１０のシクロアルカノンがシクロペンタノンであり、前記式（１）で表されるアミン化合物が炭素数１〜６のアルキルアミンであり、前記式（２）で表されるシクロアルキルアルキルアミン化合物がシクロペンチルアルキルアミンである請求項１記載の製造方法。
3. 式（１）で表されるアミン化合物がメチルアミンであり、式（２）で表されるシクロアルキルアルキルアミン化合物がシクロペンチルメチルアミンである請求項１記載の製造方法。
4. 式（１）で表されるアミン化合物がアンモニアであり、式（２）で表されるシクロペンチルアルキルアミン化合物が、ジシクロペンチルアミンである請求項１記載の製造方法。