JP2007031360A - Method for producing cyclic amine, and method for producing metal catalyst used therefor - Google Patents

Method for producing cyclic amine, and method for producing metal catalyst used therefor Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for producing a cyclic amine, by which the cyclic amine can simply be produced in a good yield without using an ammonium salt. <P>SOLUTION: This method for producing the cyclic amine, comprising aminating a cyclic ketone in which at least one of carbon atoms at the α-positions of the carbonyl group is tertiary or quaternary, with hydrogen and ammonia, is characterized by performing the amination in the presence of a metal catalyst comprising a platinum group metal obtained by impregnating activated carbon with a platinum group metal chloride in an atmosphere substantially free from an ammonium salt and then hydrogenating. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、環状アミンの製造方法に関し、詳しくは、簡易で収率良く環状アミンを製造する方法に関する。本発明は、さらに、この方法に使用される金属触媒及びその製造方法に関するものである。   The present invention relates to a method for producing a cyclic amine, and more particularly, to a method for producing a cyclic amine in a simple and high yield. The present invention further relates to a metal catalyst used in this method and a method for producing the same.

環状アミンの一種であるアミノステロイドは、抗凝血作用、抗癌作用等の薬理効果をもつことが知れている。例えば、17β−アミノステロイドは、ホルモン依存性腫瘍に対する抗癌剤、或いは、免疫調整剤、抗不整脈剤等として有用である。下記、非特許文献1には、エストロンのオキシム体をナトリウムで還元し、17β−アミノ−1,3,5(10)−エストラトリエン−3−オールを合成する方法が開示されている。また、下記非特許文献2も存在する。   An aminosteroid, which is a kind of cyclic amine, is known to have pharmacological effects such as anticoagulant action and anticancer action. For example, 17β-amino steroids are useful as anticancer agents for hormone-dependent tumors, immunomodulators, antiarrhythmic agents, and the like. The following Non-Patent Document 1 discloses a method of synthesizing 17β-amino-1,3,5 (10) -estradien-3-ol by reducing the oxime form of estrone with sodium. The following non-patent document 2 also exists.

しかしながら、この方法では、エストロンを原料とした場合には、オキシム体を生成した後還元するために、反応を段階的に進めなければならず、作業に手間を要した。そこで、この課題を解決するために、本願発明者は、下記特許文献1に記載のとおりの環状アミンの製造方法を提案した。この環状アミンの製造方法は、環状アミンを簡便な方法で、収率よく製造するためのものであり、ステロイドケトン等の環状ケトンの官能基(カルボニル基)を、金属触媒を用い、水素及びアンモニアで還元的アミノ化する方法において、白金族の金属又はその化合物を含む金属触媒とアンモニウム塩とを添加することにより副反応であるケトンのヒドロキシル化を抑制し、アミノ化合物の収率を向上させることを特徴とするものである。金属触媒として、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、ルテニウム−カーボン、ロジウム−カーボン、およびパラジウム−カーボンが開示されている。
Christina Lemini, Elia Cruz-Ramos et al., "A comparative structural study of the steroid epimers: 17β-amino-1,3,5(10)-estratrien-3-ol, 17α-amino-1,3,5(10)-estratriene-3-ol, and some derivatives by 1HNMR, and X-ray diffraction analysis" Steroids, Elsevier Science Inc. (米国), 1998, vol.63, 556-564 篠澤、波多江、矢田、高木、「白金族金属触媒による5α−コレスタン−3オンの選択的還元アミノ化反応」、日本化学会第81春季年会 2002年 講演予稿集I P576 PCT/JP2004/013029号の国際公開公報
However, in this method, when estrone is used as a raw material, the reaction has to be carried out step by step in order to reduce the oxime after being produced, and labor is required. In order to solve this problem, the present inventor has proposed a method for producing a cyclic amine as described in Patent Document 1 below. This method for producing a cyclic amine is a simple method for producing a cyclic amine in a high yield. A functional group (carbonyl group) of a cyclic ketone such as a steroid ketone is used for hydrogen and ammonia using a metal catalyst. In the method of reductive amination with, by adding a metal catalyst containing a platinum group metal or a compound thereof and an ammonium salt, the hydroxylation of ketone, which is a side reaction, is suppressed, and the yield of the amino compound is improved. It is characterized by. Ruthenium, rhodium, palladium, ruthenium-carbon, rhodium-carbon, and palladium-carbon are disclosed as metal catalysts.
Christina Lemini, Elia Cruz-Ramos et al., "A comparative structural study of the steroid epimers: 17β-amino-1,3,5 (10) -estratrien-3-ol, 17α-amino-1,3,5 ( 10) -estratriene-3-ol, and some derivatives by 1HNMR, and X-ray diffraction analysis "Steroids, Elsevier Science Inc. (USA), 1998, vol.63, 556-564 Shinozawa, Hatae, Yada, Takagi, “Selective reductive amination of 5α-cholestan-3-one with a platinum group metal catalyst”, The 81st Annual Meeting of the Chemical Society of Japan 2002 Proceedings I P576 International publication of PCT / JP2004 / 013029

しかしながら、特許文献1記載の環状アミンの製造方法には、反応終了後、生成された環状アミンには不純物としてのアンモニウム塩が含まれているために、アンモニウム塩を生成物から分離しなければならない不都合がある。また、従来の環状アミンの製造方法では、生成した環状アミンはα体、β体の異性体混合物であった。この異性体の分離は困難であるために、従来の環状アミンの製造方法では、有用なβ体を選択的に得ることが十分ではなかった。   However, in the method for producing a cyclic amine described in Patent Document 1, since the produced cyclic amine contains an ammonium salt as an impurity after completion of the reaction, the ammonium salt must be separated from the product. There is an inconvenience. Further, in the conventional method for producing a cyclic amine, the produced cyclic amine is an α-form, β-form isomer mixture. Since separation of this isomer is difficult, it has not been sufficient to selectively obtain a useful β-form in the conventional method for producing a cyclic amine.

そこで、この発明は、アミノステロイド等の環状アミンを純粋に製造できる方法を提供する事を目的とする。本発明の他の目的は、アンモニウム塩を使用することなく、環状アミンを簡便な方法で、収率よく製造することができる、環状アミンの製造方法を提供することである。本発明のさらに他の目的は、環状アミンのβ体を選択的に製造できる方法を提供することにある。本発明の更に他の目的は、前記環状アミンの製造方法に使用される金属触媒の製造方法を提供することにある。   Then, this invention aims at providing the method which can manufacture cyclic amines, such as an aminosteroid, purely. Another object of the present invention is to provide a method for producing a cyclic amine, which can produce a cyclic amine with a simple method and in a high yield without using an ammonium salt. Still another object of the present invention is to provide a method capable of selectively producing a β-form of a cyclic amine. Still another object of the present invention is to provide a method for producing a metal catalyst used in the method for producing a cyclic amine.

本発明者らは、上記のような問題を解決すべく、鋭意研究を行った結果、白金族の金属化合物を還元して、既述の金属触媒を製造し、これを用いて環状ケトンをアミノ化することにより、アンモニウム塩を使用することなく、環状アミンを製造できることを見出し、その結果、第1の発明に至ったものである。   As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors reduced the platinum group metal compound to produce the above-described metal catalyst, which was used to convert a cyclic ketone to an amino acid. As a result, it has been found that a cyclic amine can be produced without using an ammonium salt. As a result, the present invention has been achieved.

さらに、本発明者は、環状ケトンから一反応工程で環状アミンを製造するのではなく、一旦環状イミンを形成する第1反応工程を行い、次いで、第2反応工程としてこの環状イミンを、白金族金属を含む触媒を用いて還元することにより、β体の環状アミンを優先的に製造できることを見出し、その結果、第2の発明に至ったものである。   Furthermore, the present inventor does not produce a cyclic amine from a cyclic ketone in one reaction step, but once performs a first reaction step for forming a cyclic imine, and then uses this cyclic imine as a platinum group as a second reaction step. It has been found that a β-form cyclic amine can be produced preferentially by reduction using a metal-containing catalyst, and as a result, the second invention has been achieved.

第1の発明は、カルボニル基のα位の少なくとも一方の炭素が3級又は4級である環状ケトンを、水素及びアンモニアでアミノ化するものであって、白金族金属化合物、特にハロゲン化物を還元して得られた金属触媒を用いて、既述の特許文献1に開示されている、アンモニウム塩を使用することなく、前記環状ケトンから環状アミンを製造することを特徴とするものである。   In the first invention, a cyclic ketone in which at least one carbon at the α-position of the carbonyl group is tertiary or quaternary is aminated with hydrogen and ammonia, and a platinum group metal compound, particularly a halide is reduced. Using the obtained metal catalyst, a cyclic amine is produced from the cyclic ketone without using an ammonium salt disclosed in Patent Document 1 described above.

この金属触媒として好適な例は、担体に白金族金属を担持させたもの、特に炭素担持白金族金属である。ハロゲン化された白金族金属化合物の好適な例は、塩化物である。ハロゲン化された白金族金属化合物を還元して得られる金属触媒の好適な形態は、ハロゲン化物をカーボンと混合し、好ましくはハロゲンイオンが存在しない雰囲気下で、これを水素還元して、炭素に担持された白金族金属である。又は、ハロゲン化物をカーボンと混合し、これを塩基性にして、白金族金属の水酸化物を形成し、これを水素還元した、炭素に担持された白金族元素である。この金属触媒の製造に係る好適な形態は、白金族金属の塩化物を溶媒に溶解し、これに活性炭などのカーボンを加え、所定時間、カーボンに白金族金属塩化物を含浸させ、その後、含浸物を乾燥させ、次いで、水素還元することである。   A suitable example of the metal catalyst is a carrier in which a platinum group metal is supported, particularly a carbon-supported platinum group metal. A preferred example of the halogenated platinum group metal compound is chloride. A preferred form of the metal catalyst obtained by reducing the halogenated platinum group metal compound is to mix the halide with carbon, and preferably reduce this to hydrogen in an atmosphere free of halogen ions to obtain carbon. It is a supported platinum group metal. Alternatively, it is a platinum group element supported on carbon, in which a halide is mixed with carbon to make it basic to form a platinum group metal hydroxide, which is reduced with hydrogen. The preferred form for the production of this metal catalyst is to dissolve a platinum group metal chloride in a solvent, add carbon such as activated carbon to this, impregnate the carbon with the platinum group metal chloride for a predetermined time, and then impregnate The thing is to dry and then hydrogen reduce.

好適な炭素担持白金族金属は、ルテニウム−カーボン、又は白金−カーボンである。白金族金属の二種以上金属からなる金属触媒でも良い。炭素担持白金族金属触媒中の白金族金属の含有量は、3−5重量%が好ましい。特に4%又はその付近が好ましい。この範囲内であることによって、環状ケトンを転換(環状アミンと環状アルコールへの転換)する際の転換率が高くなり、特に、4%及びその付近では、環状アミンの割合が環状アルコールに対して、特に大きくなる。   A suitable carbon-supported platinum group metal is ruthenium-carbon or platinum-carbon. A metal catalyst composed of two or more platinum group metals may also be used. The content of the platinum group metal in the carbon-supported platinum group metal catalyst is preferably 3 to 5% by weight. In particular, 4% or its vicinity is preferable. By being in this range, the conversion rate when converting a cyclic ketone (converting to a cyclic amine and a cyclic alcohol) is increased, and particularly at 4% and in the vicinity thereof, the ratio of the cyclic amine to the cyclic alcohol is increased. , Especially getting bigger.

炭素担持触媒を作る際の、白金族金属化合物を活性炭に含浸させる際の雰囲気温度は、80−85℃であることが好ましい。含浸時間としては、必要最低限の時間以上で60分以内が好ましい。これにより、炭素担持白金族金属触媒の活性(既述の転換率)を高くすることができる。炭素担持白金族金属化合物を製造する際の乾燥時間は、適宜選択される。乾燥時間を適宜決定することよって、触媒の活性が増加する。   It is preferable that the atmospheric temperature when impregnating activated carbon with a platinum group metal compound when making a carbon-supported catalyst is 80-85 ° C. The impregnation time is preferably not less than the minimum necessary time and within 60 minutes. Thereby, the activity (the conversion rate described above) of the carbon-supported platinum group metal catalyst can be increased. The drying time when producing the carbon-supported platinum group metal compound is appropriately selected. By appropriately determining the drying time, the activity of the catalyst is increased.

次に、第2の発明は、カルボニル基のα位の少なくとも一方の炭素が3級又は4級である環状ケトンを、水素及びアンモニアでアミノ化するものであって、第1の工程において、環状ケトンを前記アンモニア及びアンモニウム塩と反応させて環状イミンにし、次いで、第2の工程において、この環状イミンを白金族の金属又はその化合物を含む金属触媒の存在下、水素で還元させて、環状アミンにすることを特徴とするものである。金属触媒を第2の工程ではなく、第1の工程において添加することを妨げるものではない。   Next, in the second invention, a cyclic ketone in which at least one carbon at the α-position of the carbonyl group is tertiary or quaternary is aminated with hydrogen and ammonia. A ketone is reacted with the ammonia and ammonium salt to form a cyclic imine, and then in the second step, the cyclic imine is reduced with hydrogen in the presence of a metal catalyst containing a platinum group metal or a compound thereof to form a cyclic amine. It is characterized by that. It does not prevent the metal catalyst from being added in the first step, not in the second step.

第2の発明の他の形態は、カルボニル基のα位の少なくとも一方の炭素が3級又は4級である環状ケトンを、第1の発明に係る金属触媒存在下にアンモニアと反応させて環状イミンを生成し、次いで、この環状イミンを、水素を用いて環状アミンに還元するように構成したことを特徴とする。   In another form of the second invention, a cyclic ketone in which at least one carbon at the α-position of the carbonyl group is tertiary or quaternary is reacted with ammonia in the presence of the metal catalyst according to the first invention to produce a cyclic imine. And then the cyclic imine is configured to be reduced to a cyclic amine using hydrogen.

以上説明したように、本発明によれば、アミノステロイド等の環状アミンを純粋に製造することができる。さらに、アンモニウム塩を使用することなく、環状アミンを簡便な方法で、収率よく製造することができる。さらに、環状アミンのβ体を選択的に製造することができる。さららに、前記環状アミンの製造方法に好適な金属触媒を提供することができる。   As described above, according to the present invention, a cyclic amine such as an aminosteroid can be produced purely. Furthermore, a cyclic amine can be produced in a high yield by a simple method without using an ammonium salt. Furthermore, a β-form of a cyclic amine can be selectively produced. Furthermore, a metal catalyst suitable for the method for producing the cyclic amine can be provided.

白金族の金属とは、周期表8〜10族に属する元素のうち、ルテニウム(Ru)、ロジウム(Rh)、パラジウム(Pd)、オスミウム(Os)、イリジウム(Ir)、及び白金(Pt)の6元素をいう。また、前記白金族の金属化合物としては、当該白金族の金属の塩酸塩、臭素酸塩、沃素酸塩等のハロゲン化合物、硝酸塩、硫酸塩、酢酸塩などが挙げられる。   The platinum group metal is, among elements belonging to groups 8 to 10 of the periodic table, ruthenium (Ru), rhodium (Rh), palladium (Pd), osmium (Os), iridium (Ir), and platinum (Pt). 6 elements. Examples of the platinum group metal compound include halogen compounds such as hydrochloride, bromate and iodate of the platinum group metal, nitrates, sulfates and acetates.

前記金属触媒は、前記白金族の金属又はその化合物を、例えば炭素、シリカ、アルミナ、シリカ−アルミナ等の担体、特に炭素に担持した触媒であることが好ましい。これにより、出発物質の転化率を向上させることができ、また、最終的に得られるアミノ化合物の収率を向上させることができる。   The metal catalyst is preferably a catalyst in which the platinum group metal or a compound thereof is supported on a carrier such as carbon, silica, alumina, silica-alumina, etc., in particular carbon. Thereby, the conversion rate of a starting material can be improved, and the yield of the amino compound finally obtained can be improved.

前記金属触媒は、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、ルテニウム−カーボン(Ru−C)、ロジウム−カーボン(Rh−C)、又はパラジウム−カーボン(Pd−C)のいずれかであることが好ましく、さらにはロジウム、パラジウム、ロジウム−カーボン、又はパラジウム−カーボンのいずれかであることが好ましく、特にパラジウム又はパラジウム−カーボンであることが好ましい。このような金属触媒を用いると、環状アミンの収率がより高くなる傾向にある。また、炭素に担持した金属触媒を用いた場合には、出発原料の転化率が向上する傾向にあるので好ましい。また、β体の選択率が高くなる、すなわち、β体の収率が高くなるという観点からは、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、白金及びパラジウム−カーボンが好ましく、さらにはパラジウム、白金及びパラジウム−カーボンが好ましく、特に白金が好ましい。   The metal catalyst is preferably ruthenium, rhodium, palladium, ruthenium-carbon (Ru-C), rhodium-carbon (Rh-C), or palladium-carbon (Pd-C), and more preferably rhodium. , Palladium, rhodium-carbon, or palladium-carbon is preferable, and palladium or palladium-carbon is particularly preferable. When such a metal catalyst is used, the yield of the cyclic amine tends to be higher. Further, it is preferable to use a metal catalyst supported on carbon because the conversion rate of the starting material tends to be improved. Further, from the viewpoint of increasing the selectivity of β-form, that is, increasing the yield of β-form, ruthenium, rhodium, palladium, platinum and palladium-carbon are preferable, and palladium, platinum and palladium-carbon are more preferable. Platinum is particularly preferable.

本発明の製造方法は、ステロイドケトンのアミノ化によるアミノステロイドの製造に好適に用いられ、特に、C−17位がカルボニル基(ケトン基)であるステロイドケトン、具体的には例えばエストロンのアミノ化に好適に用いられる。   The production method of the present invention is suitably used for the production of an aminosteroid by amination of a steroid ketone, and in particular, a steroid ketone having a carbonyl group (ketone group) at the C-17 position, specifically, for example, amination of estrone. Is preferably used.

前記金属触媒の添加量が、添加される白金族の金属又はその化合物の量が前記環状ケトンに対して5重量%以上、好ましくは5〜20重量%、さらに好ましくは15〜20重量%となるよう定められる量であることが望ましい。   The amount of the metal catalyst added is 5% by weight or more, preferably 5 to 20% by weight, more preferably 15 to 20% by weight, based on the cyclic ketone, with respect to the amount of platinum group metal or compound thereof added. It is desirable that the amount be determined.

例えば、前記金属触媒が白金族の金属又はその化合物を炭素等の担体に5%担持した触媒である場合には、当該金属触媒の添加量は、前記環状ケトンに対して100重量%以上、好ましくは100〜400重量%、さらに好ましくは300〜400重量%となる。   For example, when the metal catalyst is a catalyst in which 5% of a platinum group metal or a compound thereof is supported on a carrier such as carbon, the amount of the metal catalyst added is preferably 100% by weight or more with respect to the cyclic ketone. Is 100 to 400% by weight, more preferably 300 to 400% by weight.

金属触媒の添加量が上記下限値を下回ると、反応速度が遅延する傾向にある。また、上記上限値を超えても、触媒による効果は変わらないので、コスト的観点から上記範囲内にあることが望ましい。 前記アンモニウム塩の添加量が、前記環状ケトンに対して30重量%以上であることが好ましい。   When the addition amount of the metal catalyst is below the lower limit, the reaction rate tends to be delayed. Moreover, since the effect by a catalyst does not change even if it exceeds the said upper limit, it is desirable to exist in the said range from a cost viewpoint. The addition amount of the ammonium salt is preferably 30% by weight or more based on the cyclic ketone.

反応温度は、例えば30〜100℃、好ましくは50〜70℃、特に好ましくは60〜70℃である。 また、反応を2〜8MPa、特に4〜6MPaの圧力下で行うことが好ましい。

本発明で用いられる環状ケトンとしては、例えば、カルボニル基のα位の少なくとも一の水素が置換された環状ケトン、すなわち、カルボニル基の少なくとも一方の隣接炭素(α位の炭素)が3級又は4級炭素である環状ケトンが挙げられる。より具体的にはカルボニル基のα位の少なくとも一の水素が置換されたステロイド骨格を有する脂環式ケトン(ステロイドケトン)が挙げられる。ここで、ステロイド骨格とは、ペルヒドロシクロペンタフェナントレン骨格をいう。また、α位の水素を置換する置換基としては、特に限定するものではないが、例えば、アルキル基(例:メチル基)が挙げられる。なお、ステロイド骨格中のA〜D環は不飽和結合を有していてもよい。本発明の製造方法は、特にC−17位がカルボニル基(ケトン基)であるステロイドケトン、具体的には、例えば下記式(I)で表されるエストロンに好適に用いられる。
The reaction temperature is, for example, 30 to 100 ° C, preferably 50 to 70 ° C, particularly preferably 60 to 70 ° C. The reaction is preferably carried out under a pressure of 2 to 8 MPa, particularly 4 to 6 MPa.

As the cyclic ketone used in the present invention, for example, a cyclic ketone in which at least one hydrogen at the α-position of the carbonyl group is substituted, that is, at least one adjacent carbon (carbon at the α-position) of the carbonyl group is tertiary or 4 Examples include cyclic ketones that are secondary carbons. More specifically, an alicyclic ketone (steroid ketone) having a steroid skeleton in which at least one hydrogen at the α-position of the carbonyl group is substituted can be mentioned. Here, the steroid skeleton refers to a perhydrocyclopentaphenanthrene skeleton. Further, the substituent for substituting the hydrogen at the α-position is not particularly limited, and examples thereof include an alkyl group (eg, methyl group). The A to D rings in the steroid skeleton may have an unsaturated bond. The production method of the present invention is particularly suitably used for steroid ketones in which the C-17 position is a carbonyl group (ketone group), specifically, for example, estrone represented by the following formula (I).

担体に担持された金属触媒において、金属触媒中の金属又は金属化合物の含有量は、0.1〜10%、特に3−5重量%が望ましい。具体的には、5%ルテニウム−カーボン(5%Ru−C)、5%ロジウム−カーボン(5%Rh−C)、及び5%パラジウム−カーボン(5%Pd−C)が好ましい。さらに好ましくは、4%であり、4%Ru−C、又は4%Pt−Cである。   In the metal catalyst supported on the carrier, the content of the metal or metal compound in the metal catalyst is preferably 0.1 to 10%, particularly 3 to 5% by weight. Specifically, 5% ruthenium-carbon (5% Ru—C), 5% rhodium-carbon (5% Rh—C), and 5% palladium-carbon (5% Pd—C) are preferable. More preferably, it is 4%, 4% Ru-C, or 4% Pt-C.

本発明に用いられるアンモニウム塩としては、例えば、フッ化アンモニウム、塩化アンモニウム、臭化アンモニウム、ヨウ化アンモニウム、酢酸アンモニウム、及び硫酸アンモニウム等が挙げられる。このような中でも、ハロゲン化アンモニウムが好ましく、特に、塩化アンモニウムが好ましい。   Examples of the ammonium salt used in the present invention include ammonium fluoride, ammonium chloride, ammonium bromide, ammonium iodide, ammonium acetate, and ammonium sulfate. Among these, ammonium halide is preferable, and ammonium chloride is particularly preferable.

また、アンモニウム塩の添加量は、環状ケトンに対して、30重量%以上であることが好ましい。アンモニウム塩の添加量が、上記範囲にあると、アミノ化反応が効率よく促進される傾向にある。   Moreover, it is preferable that the addition amount of ammonium salt is 30 weight% or more with respect to cyclic ketone. When the addition amount of the ammonium salt is in the above range, the amination reaction tends to be efficiently promoted.

本発明においては、アミノ化反応にアンモニアが用いられるが、アンモニアの使用量は、原料の環状ケトン(例:ステロイドケトン)1モルに対して、1モル以上、好ましくは10モル以上、更に好ましくは50モル以上であることが望ましい。   In the present invention, ammonia is used in the amination reaction, and the amount of ammonia used is 1 mol or more, preferably 10 mol or more, more preferably 1 mol with respect to 1 mol of the raw material cyclic ketone (eg, steroid ketone). It is desirable that it is 50 mol or more.

また、還元的アミノ化時の反応温度は、30〜100℃、さらに50〜70℃、特に60〜70℃であることが好ましい。反応温度が、上記範囲にあると、副反応が起こらず環状アミン(ステロイドアミン)の収率が高くなる傾向にある。   The reaction temperature during reductive amination is preferably 30 to 100 ° C, more preferably 50 to 70 ° C, and particularly preferably 60 to 70 ° C. When the reaction temperature is within the above range, side reactions do not occur and the yield of cyclic amine (steroid amine) tends to increase.

また、水素圧としては、2〜8MPa、特に4〜6MPaで行うことが好ましい。反応圧力が、上記範囲にあると、副反応が起こらず、環状アミン(ステロイドアミン)の収率が高くなる傾向にある。   Further, the hydrogen pressure is preferably 2 to 8 MPa, particularly 4 to 6 MPa. When the reaction pressure is within the above range, side reactions do not occur and the yield of cyclic amine (steroid amine) tends to increase.

本発明で用いられる反応溶媒としては、特に限定するものではないが、アンモニア、環状ケトン、及びアンモニウム塩をよく溶解する溶媒が好ましく、例えば、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコールなどの極性溶媒が好適に用いられる。溶媒の量は、特に限定するものではないが、通常、環状ケトンの量の1〜1000倍、好ましくは10〜500倍である。   The reaction solvent used in the present invention is not particularly limited, but a solvent that dissolves ammonia, a cyclic ketone, and an ammonium salt well is preferable. For example, a polar solvent such as methanol, ethanol, or isopropyl alcohol is preferably used. It is done. The amount of the solvent is not particularly limited, but is usually 1 to 1000 times, preferably 10 to 500 times the amount of the cyclic ketone.

アンモニウム塩の添加順序は特に限定されず、環状ケトンが含まれている反応系に対し、金属触媒とほぼ同時に添加してもよい。また、金属触媒を添加する前に予めアンモニウム塩を添加し、その後に金属触媒を添加してもよい。   The order of addition of the ammonium salt is not particularly limited, and the ammonium salt may be added almost simultaneously with the metal catalyst to the reaction system containing the cyclic ketone. Further, the ammonium salt may be added in advance before adding the metal catalyst, and then the metal catalyst may be added.

次に、本発明の予想されるメカニズムについて説明する。なお、本発明はかかる説明に限定されるものではない。 金属触媒と水素とアンモニアを用いたケトンのアミノ化反応では、一般に以下のSchemeにより反応が進むと考えられている。   Next, the expected mechanism of the present invention will be described. In addition, this invention is not limited to this description. In the amination reaction of a ketone using a metal catalyst, hydrogen and ammonia, it is generally considered that the reaction proceeds according to the following scheme.

上記Schemeに示されるように、水素と金属触媒とアンモニアを用いた還元アミノ化反応では、ケトンのアルコール化とイミノ化の競争反応が起きる。既述の特許文献1に記載の製法よれば、アンモニウム塩を添加することにより、反応中間体であるイミンの形成が容易となり、イミンの形成が促進される。また、その後のイミンのアミノ化反応は迅速に進むので、副生成物であるアルコール(IV)の発生が抑えられ、これにより、主生成物であるアミン(III)の発生が促進されるものと考えられる。   As shown in the above Scheme, in the reductive amination reaction using hydrogen, a metal catalyst, and ammonia, a competitive reaction occurs between the alcoholation and the imination of the ketone. According to the manufacturing method described in Patent Document 1 described above, the addition of an ammonium salt facilitates the formation of an imine as a reaction intermediate and promotes the formation of an imine. In addition, since the subsequent amination reaction of imine proceeds rapidly, generation of alcohol (IV) as a by-product is suppressed, and generation of amine (III) as a main product is thereby promoted. Conceivable.

しかしながら、これでは、反応生成物からアンモニウム塩を除く必要がある。既述の第1の発明に係る金属触媒を用いることによってアンモニウム塩を用いることなく、出発物質であるケトンから目的物質であるアミンを得ることができる。   However, this requires removing the ammonium salt from the reaction product. By using the metal catalyst according to the first invention described above, an amine as a target substance can be obtained from a ketone as a starting material without using an ammonium salt.

第2の発明では、非還元下、例えば窒素ガス雰囲気下で、アンモニア及びアンモニウム塩をケトンと反応させて一旦イミンを形成する(第1反応工程)。次いで、イミンに金属触媒を加え、イミンを水素ガスで還元すると(第2反応工程)、β体のアミンがα体のアミンに対して優位に、或いはβ対のアミンがα体のアミンに対して選択的に生成される。金属触媒は第1反応の反応系に加えることもできるが、α体のアミンが生成し易くなる。前記第1発明に係る金属触媒を第1の反応系に加えることができ、その場合にはアンモニウム塩を使用することなく、第1反応を進めることができる。   In the second invention, ammonia and an ammonium salt are reacted with a ketone under non-reduction, for example, in a nitrogen gas atmosphere to form imine once (first reaction step). Next, when a metal catalyst is added to the imine and the imine is reduced with hydrogen gas (second reaction step), the β-form amine has an advantage over the alpha-form amine, or the β-pair amine has an advantage over the alpha-form amine. Are selectively generated. Although the metal catalyst can be added to the reaction system of the first reaction, an α-form amine is easily generated. The metal catalyst according to the first invention can be added to the first reaction system, and in this case, the first reaction can proceed without using an ammonium salt.

実施例1
第1の発明に係る金属触媒の製造について説明する。
(1)触媒例1
Ru 4 [ 5%Ru/C]
塩化ルテニウム(RuCl3)102 mg(Ru含有量=50 mg)を蒸留水140 mlに溶解させる。溶解後、活性炭(Norit"SX Plus")950 mgを加え、2時間室温で活性炭に塩化ルテニウムを含浸し攪拌する。次に、この水溶液をロータリーエバポレーターで蒸発乾固して、その後110℃の乾燥器で一昼夜乾燥する。最後に乾燥した粉末の約1 gを、スキタ・パール中圧還元装置を用いて、蒸留水50 ml中で2時間水素還元する。
Example 1
The production of the metal catalyst according to the first invention will be described.
(1) Catalyst example 1
Ru 4 [5% Ru / C]
Ruthenium chloride (RuCl 3 ) 102 mg (Ru content = 50 mg) is dissolved in 140 ml of distilled water. After dissolution, add 950 mg of activated carbon (Norit "SX Plus"), impregnate the activated carbon with ruthenium chloride for 2 hours at room temperature and stir. Next, this aqueous solution is evaporated to dryness with a rotary evaporator, and then dried overnight in a drier at 110 ° C. Finally, about 1 g of the dried powder is hydrogen-reduced for 2 hours in 50 ml of distilled water using a Squita Pearl medium pressure reduction device.

(2) 触媒例2
Ru 5 [5%Ru/C]
塩化ルテニウム(RuCl3)102 mg(Ru含有量=50 mg)を蒸留水140 mlに溶解させる。溶解後、活性炭950 mgを加え、2時間室温で活性炭に塩化ルテニウムを含浸し攪拌する。次に、80-85℃の湯浴上で水溶液を加熱する。温度を80-85℃に保ち、マグネチックスターラーで攪拌しながら10%水酸化ナトリウム水溶液を滴下してpH7.5-8.0にすると水酸化ルテニウムが活性炭上に沈着する。この懸濁溶液をロータリーエバポレーターで蒸発乾固して、その後110℃の乾燥機で一昼夜乾燥する。最後に乾燥した粉末の約1 gをスキタ・パール中圧還元装置を用いて、蒸留水50 ml中で2時間水素還元する。
(2) Catalyst example 2
Ru 5 [5% Ru / C]
Ruthenium chloride (RuCl 3 ) 102 mg (Ru content = 50 mg) is dissolved in 140 ml of distilled water. After dissolution, add 950 mg of activated carbon, stir the activated carbon impregnated with ruthenium chloride at room temperature for 2 hours. Next, the aqueous solution is heated on a hot water bath at 80-85 ° C. While maintaining the temperature at 80-85 ° C. and stirring with a magnetic stirrer, 10% aqueous sodium hydroxide solution is added dropwise to pH 7.5-8.0, and ruthenium hydroxide is deposited on the activated carbon. The suspension is evaporated to dryness on a rotary evaporator and then dried overnight in a 110 ° C. dryer. Finally, about 1 g of the dried powder is reduced with hydrogen in 50 ml of distilled water for 2 hours using a squita pearl medium pressure reduction device.

(3)触媒例3
Ru 6 [5%Ru/C]
塩化ルテニウム(RuCl3)102 mg(Ru含有量=50 mg)を蒸留水140 mlに溶解し、マグネチックスターラーで攪拌しながら10%水酸化ナトリウム水溶液を滴下してpH7.5-8.0にすると水酸化ルテニウムの沈殿が得られる。このまま一昼夜室温で放置する。次に活性炭950 mgを加え、2時間室温で攪拌する。この懸濁溶液をロータリーエバポレーターで蒸発乾固して、その後110℃の乾燥器で一昼夜乾燥する。最後に乾燥した粉末の約1 gをスキタ・パール中圧還元装置を用いて、蒸留水50 ml中で2時間水素還元する。
(3) Catalyst example 3
Ru 6 [5% Ru / C]
Ruthenium chloride (RuCl 3 ) 102 mg (Ru content = 50 mg) is dissolved in 140 ml of distilled water, and stirred with a magnetic stirrer, 10% aqueous sodium hydroxide solution is added dropwise to adjust the pH to 7.5-8.0. A ruthenium oxide precipitate is obtained. Leave at room temperature all day long. Next, add 950 mg of activated carbon and stir at room temperature for 2 hours. The suspension is evaporated to dryness on a rotary evaporator and then dried overnight in a drier at 110 ° C. Finally, about 1 g of the dried powder is reduced with hydrogen in 50 ml of distilled water for 2 hours using a squita pearl medium pressure reduction device.

(4)触媒例4
Ru 7 [5%Ru/C]
塩化ルテニウム(RuCl3)102 mg(Ru含有量=50 mg)を0.1Nの塩酸34 mlに溶解させる。この水溶液を、0.1Nの塩酸95 mlにあらかじめ含浸した活性炭950 mgに加えて、室温で1昼夜放置する。次に蒸留水で濾過洗浄し、洗浄液がpH約5.0になるまで洗い、真空乾燥する。最後に乾燥した粉末の約1 gをスキタ・パール中圧還元装置を用いて、蒸留水50 ml中で2時間水素還元する。
(4) Catalyst example 4
Ru 7 [5% Ru / C]
Ruthenium chloride (RuCl 3 ) 102 mg (Ru content = 50 mg) is dissolved in 0.1N hydrochloric acid 34 ml. This aqueous solution is added to 950 mg of activated carbon previously impregnated with 95 ml of 0.1N hydrochloric acid and left at room temperature for one day. Next, it is filtered and washed with distilled water, washed until the washing solution has a pH of about 5.0, and vacuum-dried. Finally, about 1 g of the dried powder is reduced with hydrogen in 50 ml of distilled water for 2 hours using a squita pearl medium pressure reduction device.

(5)触媒例5
Pt 4 [4%Pt/C]
塩化白金(PtCl2)102 mg(Pt含有量=40 mg)を蒸留水140 mlに懸濁させた後、活性炭960 mgを加え、2時間室温で含浸し、攪拌する。次に、この懸濁溶液をロータリーエバポレーターで蒸発乾固して、その後110℃の乾燥器で一昼夜乾燥する。最後に乾燥した粉末の約1 gをスキタ・パール中圧還元装置を用いて、蒸留水50 ml中で2時間水素還元する。
(5) Catalyst example 5
Pt 4 [4% Pt / C]
After suspending 102 mg of platinum chloride (PtCl 2 ) (Pt content = 40 mg) in 140 ml of distilled water, 960 mg of activated carbon is added, impregnated at room temperature for 2 hours, and stirred. The suspension is then evaporated to dryness on a rotary evaporator and then dried overnight in a 110 ° C. drier. Finally, about 1 g of the dried powder is reduced with hydrogen in 50 ml of distilled water for 2 hours using a squita pearl medium pressure reduction device.

実施例2
実施例1によって製造された金属触媒を用いて、還元アミノ化の製造を行った。この製造の内容は、次のとおりである。
Example 2
Reductive amination was produced using the metal catalyst produced according to Example 1. The contents of this production are as follows.

アンモニア約1.0g(6.0×10-2mol)を溶かし込んだエタノール20ml、エストロン(I)(和光純薬(株)社製)0.054g(2.0×10-4mol)、例1−5の金属触媒10mg(9.9×10-5mol)を電磁回転式オートクレーブ(日東高圧社製、Start200 Quick)に装入し、水素ガス圧6.0MPa、反応温度70℃で5時間反応を行った。得られた粗生成物を、ガスクロマトグラフィー(以下、GCともいう)で測定した。 20 ml of ethanol in which about 1.0 g (6.0 × 10 −2 mol) of ammonia was dissolved, 0.054 g (2.0 × 10 −4 mol) of Estrone (I) (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), 10 mg (9.9 × 10 −5 mol) of the metal catalyst of Example 1-5 was charged into an electromagnetic rotary autoclave (manufactured by Nitto Koatsu Co., Ltd., Start200 Quick), and the hydrogen gas pressure was 6.0 MPa and the reaction temperature was 70 ° C. Time reaction was performed. The obtained crude product was measured by gas chromatography (hereinafter also referred to as GC).

この粗生成物を、シリカゲルカラムクロマトグラフィー(ヘキサン:クロロホルム:メタノール=5:4:1)により精製して標的物質等の収率を求めた。化合物(III)の確認は、1H−NMR 270MHz(C66−DMSO、標準物質 TMS)及び融点により行った。下記反応において、標的化合物(III)の融点は228〜230℃であった。反応の結果得られた化合物のα体とβ体とをそれぞれ区別して確認した。 This crude product was purified by silica gel column chromatography (hexane: chloroform: methanol = 5: 4: 1) to determine the yield of the target substance and the like. The confirmation of compound (III) was performed by 1 H-NMR 270 MHz (C 6 D 6 -DMSO, standard substance TMS) and melting point. In the following reaction, the melting point of the target compound (III) was 228 to 230 ° C. The α-form and β-form of the compound obtained as a result of the reaction were confirmed separately.

結果
触媒例1−5について、環状アミンを製造した結果を表示1に纏めた。表において、反応の結果物を次のように定義する。
1:標的物質である環状アミンIII(但し、β-NH2
2:標的物質である環状アミンIII(但し、α-NH2
3:副生物である環状アルコールIV(但し、β-OH )
4:副生物質である環状アルコールIV(但し、α-OH )
5:Imine(II):イミン
6:Others:上記以外のもの
表中の数値は、各化合物の重量%である。転嫁率は(1+2+3+4)を合計した値である。選択率は、(1+2/3+4)に相当する値である。転換率は、出発化合物(I)が、アミン及びアルコールに転換された割合を示し、選択率は転換体に対するアミンの割合を示す。
表中の「Additive:NH4Cl」はNH4Clを添加したことを示している。
Result About catalyst example 1-5, the result which manufactured the cyclic amine was put together in the display 1. FIG. In the table, the result of the reaction is defined as follows.
1: Cyclic amine III as a target substance (However, β-NH 2 )
2: Cyclic amine III (α-NH 2 ) as the target substance
3: Cyclic alcohol IV as a by-product (β-OH)
4: Cyclic alcohol IV as a by-product (α-OH)
5: Imine (II): Imine
6: Others: Other than the above The numerical values in the table are the weight percent of each compound. The pass-through rate is the sum of (1 + 2 + 3 + 4). The selectivity is a value corresponding to (1 + 2/3 + 4). The conversion rate indicates the ratio of the starting compound (I) converted to amine and alcohol, and the selectivity indicates the ratio of amine to the conversion product.
“Additive: NH 4 Cl” in the table indicates that NH 4 Cl was added.

一般に、カルボニル化合物とアミノ化合物との脱水縮合反応で生成するイミン化合物の生成速度は、水素イオン濃度に関係し、反応基質によるが水素イオン濃度(pH)が3‐4で容易に進行するといわれている。特許文献1に記載の方法では、NH4Clの添加が、ケトンとアンモニアの脱水縮合反応を促進し、中間体イミンの形成を容易にすることで第一級アミンが生成しやすくなったことを、本願発明者は明らかにした。さらに、本願発明者は、NH4Clの他にも酢酸アンモニウム等について検討した。しかしその効果はNH4Clよりも小さいことから、微量の塩化物(ハロゲン化物)が環状アミンを製造する際の選択性に関与しているのではないかと考えた。
そこで、塩化物が微量残存している、触媒例1(Ru4)、Ru4よりもさらに残存塩化物の量が増大する触媒例4(Ru7)、Ru4やRu7と比較するために塩化物を完全に除去する目的で調製した触媒例2,3(Ru5, Ru6)をそれぞれ作成した。
これらのRu/Cはいずれも最後にろ液が中性になるまでよく洗浄し、デシケーター中で乾燥させたものをエストロンの還元アミノ化反応に用い、その反応性を比較した。すると、同一成分から成るRu/Cでも、調製条件によりRu/Cの触媒活性や生成物の選択性は全く違っていた。これらRu/Cの残存クロライドの量について関係を整理すると、図1に示すような曲線が得られた。Ru5やRu6のように残存する塩化物を極力除去するような調製法ではアミン/アルコール選択性は低くなるが、しかしRu7のように残存塩化物の量が増大しすぎると、中間体イミン生成を促進するまでは良いが水素化は阻害されてしまう。
ゆえに、触媒表面に残存する塩化物の量的バランスがアミン選択性の向上において重要なファクターである。またRu4でアミン選択性が向上したのは、残存する塩化物と反応系中のアンモニアとによって、触媒表面で微量の塩化アンモニウムが形成されたことに関係すると考えられる(図2参照)。このように、独自に調製した触媒上でのエストロンの還元アミノ化反応では、市販品の5%Ru/C(表1のRun1)にNH4Clを添加した反応系の場合(表1のRun2)よりもアルコールの生成が抑えられ、第一級アミン生成への選択性を高めることができた(表1のRun3)。
それぞれ調製した触媒上でのアミンとアルコールの合計生成量を比較すると、最も触媒の活性が高かったのは水酸化物より調製した触媒(Ru5, 6)の97%で、次に、塩化物より調製した触媒(Ru4)の52%、続いて塩酸水溶液中で調製した触媒(Ru7)の2%だった。このことから、触媒の活性は、含浸溶液中の塩化物(塩素イオン)の濃度が関係していると考えられる。すなわち塩基性溶液中で含浸させると、金属の吸着力が強く、活性炭に対して金属粒子の分散が良好であると考えられる。

実施例3:耐久試験
次に、一度反応に使用した触媒を繰り返し反応に使用しても選択性が維持されるかどうか触媒例1(Ru4)で検討した。不均一系触媒では触媒の寿命も重要であり、一度使用しただけで選択性が激減するようでは工業的見地から触媒調製が成功したとは言い難い。そこで反応に用いた触媒を繰り返し使用して、触媒の活性および選択性が維持されるかどうかをRu4で調製した触媒上で検討した。すると、回数を重ねるたびに触媒活性は少しずつ低下する傾向が見られたが、選択性が大きく変化するということは見受けられなかった(表2)。従って、選択性支配成分が系中に溶け出しているとは考えにくく、触媒表面上で選択性をコントロールしていると考えられる。
In general, the rate of formation of imine compounds formed by dehydration condensation reaction of carbonyl compounds and amino compounds is related to the hydrogen ion concentration, and it is said that it proceeds easily at a hydrogen ion concentration (pH) of 3-4 depending on the reaction substrate. Yes. In the method described in Patent Document 1, the addition of NH 4 Cl promotes the dehydration condensation reaction of ketone and ammonia, and facilitates the formation of an intermediate imine. The present inventor has made clear. Furthermore, the present inventor examined ammonium acetate and the like in addition to NH 4 Cl. However, since the effect was smaller than that of NH 4 Cl, we thought that a small amount of chloride (halide) might be involved in the selectivity in producing cyclic amines.
Therefore, a small amount of chloride remained, Catalyst Example 1 (Ru4), Catalyst Example 4 (Ru7) in which the amount of residual chloride increased further than Ru4, and chloride completely to compare with Ru4 and Ru7. Catalyst examples 2 and 3 (Ru5, Ru6) prepared for the purpose of removal were prepared, respectively.
All of these Ru / Cs were thoroughly washed until the filtrate became neutral at the end, dried in a desiccator and used for the reductive amination reaction of estrone, and their reactivity was compared. Then, even Ru / C composed of the same components had completely different Ru / C catalytic activity and product selectivity depending on the preparation conditions. When the relationship between the residual chloride amounts of Ru / C was arranged, a curve as shown in FIG. 1 was obtained. In preparation methods that remove residual chloride as much as possible, such as Ru5 and Ru6, the amine / alcohol selectivity is low.However, if the amount of residual chloride is too large, such as Ru7, intermediate imine formation occurs. It is good until promoted, but hydrogenation is hindered.
Therefore, the quantitative balance of chloride remaining on the catalyst surface is an important factor in improving amine selectivity. The amine selectivity improved by Ru4 is thought to be related to the formation of a small amount of ammonium chloride on the catalyst surface by the remaining chloride and ammonia in the reaction system (see FIG. 2). Thus, in the reductive amination reaction of estrone on the catalyst prepared uniquely, in the case of a reaction system in which NH 4 Cl is added to commercially available 5% Ru / C (Run 1 in Table 1) (Run 2 in Table 1) ), The selectivity to primary amine production was improved (Run 3 in Table 1).
Comparing the total production of amine and alcohol on each prepared catalyst, the catalyst activity was the highest in 97% of the catalyst prepared from hydroxide (Ru5, 6), and then from chloride 52% of the prepared catalyst (Ru4), followed by 2% of the catalyst (Ru7) prepared in aqueous hydrochloric acid. From this, it is considered that the activity of the catalyst is related to the concentration of chloride (chlorine ions) in the impregnation solution. That is, when impregnated in a basic solution, it is considered that the metal adsorption force is strong and the metal particles are well dispersed in the activated carbon.

Example 3 Durability Test Next, it was examined in Catalyst Example 1 (Ru4) whether the selectivity once maintained even if the catalyst once used in the reaction was repeatedly used in the reaction. In the case of a heterogeneous catalyst, the life of the catalyst is also important, and it is difficult to say that the catalyst preparation has been successful from an industrial point of view if the selectivity decreases drastically after being used once. Thus, the catalyst used in the reaction was repeatedly used to investigate whether the activity and selectivity of the catalyst were maintained on the catalyst prepared with Ru4. As a result, the catalyst activity tended to decrease little by little, but the selectivity did not change significantly (Table 2). Therefore, it is unlikely that the selectivity-dominating component is dissolved in the system, and it is considered that the selectivity is controlled on the catalyst surface.

実施例4:含浸過程における変化
Ru4の調製方法で、金属塩化物を活性炭に含浸させる際の温度について検討した。含浸温度を室温から80−85℃に高くすると選択性が変化せずに触媒活性を上げることができた(表3のRun2, 3)。これは、塩化ルテニウムの分散が良くなり、活性炭の穴の奥まで塩化ルテニウム均等に高分散できたことによると思われる。
Example 4: Change in impregnation process
The temperature at the time of impregnating activated carbon with metal chloride was examined in the method of preparing Ru4. When the impregnation temperature was increased from room temperature to 80-85 ° C, the catalyst activity could be increased without changing the selectivity (Run 2, 3 in Table 3). This seems to be due to the good dispersion of ruthenium chloride and the high dispersion of ruthenium chloride evenly to the depth of the hole in the activated carbon.

次に、含浸時間を変化させた場合、時間が延びるにつれ触媒活性が低下していき、水素化が起こりにくくなっていった。60分含浸を行った場合第一級アミンとアルコールは72%得られたが、240分含浸を行った場合ではわずか13%しか得られなかった。しかしアミン/アルコール生成の選択性は、3.0−3.8で含浸時間による大きな変化は見受けられなかった(表3)。   Next, when the impregnation time was changed, the catalyst activity decreased as the time increased, and hydrogenation became difficult to occur. When impregnated for 60 minutes, 72% of primary amine and alcohol were obtained, but when impregnated for 240 minutes, only 13% were obtained. However, the selectivity of amine / alcohol formation was 3.0-3.8, and no significant change was observed with the impregnation time (Table 3).

含浸時間と触媒活性、および選択性との関係は、炭素担持触媒中への水分の含有量の増加が関係していると考えられる。触媒中への水の含有量によって、イミンからアミンへの水素化が抑制されると共に、イミンから原料ケトンへの逆の反応が促進され、触媒活性が低下した原因となったと思われる。これらの結果から、活性炭に対する水の吸着は触媒の吸着よりも容易に起こっているものと考えられる。さらに、調製した触媒の乾燥が、反応性や選択性に大きな要因となっている。   The relationship between the impregnation time, catalyst activity, and selectivity is considered to be related to an increase in the moisture content in the carbon-supported catalyst. The water content in the catalyst is considered to suppress the hydrogenation of imine to amine, promote the reverse reaction from imine to raw material ketone, and cause the catalyst activity to decrease. From these results, it is considered that water adsorption on activated carbon occurs more easily than catalyst adsorption. Furthermore, drying of the prepared catalyst is a major factor in reactivity and selectivity.

実施例5:乾燥過程における変化
Ru4の調製法で表3のRun2の条件を基準にして、触媒調製時の乾燥過程について条件を検討した。含浸後、110℃の乾燥器内で乾燥時間を1日から3日に延ばすと転化率が53%から88%へ向上し触媒の活性が高くなり、またそれと同時に第一級アミン/アルコール選択性は大きく向上した(表4のRun1の約3倍)。これは、触媒中に混有する水分の除去に反応性が関係するものと考えられる。蒸発により細孔内の含浸液量が減少すると毛管現象により内部の液が蒸発界面の方へ移動する。蒸発は活性炭の外層部の大きい細孔から優先して起こるので、そこでは活性成分の濃度が増加し過飽和状態となり、ついには活性成分の析出が起こる。その際、乾燥過程で活性成分が担体表面を拡散して再分散したものと考えられる(図3)。
しかし、乾燥時間を5日、9日とさらに延ばすと触媒の活性は若干低下の傾向が見られ、アミン/アルコール生成の選択性は表4のRun1の結果と同じになった。おそらく、触媒中に微量存在する塩化物イオンが塩酸として触媒から脱離したことと関係すると考えられ、触媒中の塩化物がこの操作で制限されたと思われる。また、一般に、含浸過程において触媒活性成分化合物が担体に全く吸着しないか、あるいは吸着が弱い場合、担体上の活性成分の分布は乾燥時に大きく変化する。Ru4触媒の場合、アミン/アルコール生成の選択性に関して、含浸過程ではあまり変化が見られず、乾燥過程で大きく変化した。このことから、Ru4触媒は活性炭に対するRu金属の吸着は弱いと考えられる。
Example 5: Changes in the drying process
Based on the conditions of Run 2 in Table 3 in the preparation method of Ru4, the conditions for the drying process during catalyst preparation were examined. After impregnation, if the drying time is extended from 1 day to 3 days in a dryer at 110 ° C, the conversion rate increases from 53% to 88% and the activity of the catalyst increases. At the same time, the primary amine / alcohol selectivity is increased. Improved significantly (about 3 times that of Run1 in Table 4). This is considered to be related to the removal of moisture mixed in the catalyst. When the amount of impregnating liquid in the pores is reduced by evaporation, the liquid inside moves toward the evaporation interface by capillary action. Evaporation takes place preferentially from the large pores in the outer layer of the activated carbon, where the concentration of the active ingredient increases and becomes supersaturated, and eventually the active ingredient precipitates. At that time, it is considered that the active ingredient diffused and redispersed on the surface of the carrier during the drying process (FIG. 3).
However, when the drying time was further extended to 5 days and 9 days, the activity of the catalyst tended to decrease slightly, and the selectivity of amine / alcohol production was the same as that of Run 1 in Table 4. Probably, it is considered that chloride ions present in a trace amount in the catalyst were desorbed from the catalyst as hydrochloric acid, and the chloride in the catalyst was limited by this operation. In general, when the catalytically active component compound is not adsorbed on the support at all or is weakly adsorbed during the impregnation process, the distribution of the active component on the support changes greatly during drying. In the case of the Ru4 catalyst, the amine / alcohol production selectivity was not significantly changed during the impregnation process, but changed greatly during the drying process. This suggests that Ru4 catalyst has weak adsorption of Ru metal on activated carbon.

実施例6:担体に対する金属量との関係
Ru4の調製法で表4のRun2の調製条件を基準にして、担体(活性炭)に対する金属ルテニウムの量について検討した。活性炭担体に対する金属量を5%、10%と増やしていくと触媒活性も選択性も低下していった(表6)。触媒活性の低下は金属の凝集が起こったために、金属の表面積が減少したことによるものと考えられる。また、選択性の低下は塩化ルテニウムに含まれる塩化物の量が金属の%により微量変化したことによるものではないかと考えられる。
以上から選択性を支配する因子は、触媒中に残存する水分の量と塩化物イオンの量との関係、またそれらの量的バランスである。また、Ru/Cの中で第一級アミンを生成するのに最も有効だったのは、Ru4の調製法で調製した表5のRun3の時で88%だった。この触媒は、同一成分から成る市販のRu/Cよりも圧倒的に第一級アミンを生成し、塩化アンモニウムを添加しなくとも市販のPd/Cに匹敵する結果が得られた。
Example 6: Relationship with metal content relative to support
In the Ru4 preparation method, the amount of metal ruthenium with respect to the support (activated carbon) was examined based on the preparation conditions of Run2 in Table 4. As the amount of metal on the activated carbon support increased to 5% and 10%, the catalytic activity and selectivity decreased (Table 6). The decrease in the catalytic activity is thought to be due to the reduction of the metal surface area due to the agglomeration of the metal. The decrease in selectivity may be due to a slight change in the amount of chloride contained in ruthenium chloride due to the metal percentage.
From the above, the factors governing the selectivity are the relationship between the amount of moisture remaining in the catalyst and the amount of chloride ions, and their quantitative balance. In Ru / C, the most effective for producing primary amines was 88% in Run 3 of Table 5 prepared by the Ru4 preparation method. This catalyst produced a primary amine overwhelmingly than commercially available Ru / C consisting of the same components, and a result comparable to that of commercially available Pd / C was obtained without adding ammonium chloride.

実施例7:Pt/Cの調製
特許文献1に記載のように、5%Ru/C, 5%Rh/C, 5%Pd/C触媒上ではNH4Clの添加により第一級アミンへの選択性が向上したが、5%Pt/C触媒上ではNH4Clの添加効果が見受けられなかった。そこで、第一級アミンへの選択性が最も向上した表5のRun3で使用した4%Ru/Cの調製条件に従って、4%Pt/C(Pt4)を新たに調製した。これまで塩化アンモニウムを添加しても、第一級アミンへの選択性に全く変化が見られなかった市販の5%Pt/C触媒上でも、第一級アミンへの選択性が約20倍、向上することを見出した(表6)。
Example 7: Preparation of Pt / C As described in U.S. Patent No. 6,057,055 on a 5% Ru / C, 5% Rh / C, 5% Pd / C catalyst, NH 4 Cl was added to the primary amine. Although the selectivity was improved, the addition effect of NH 4 Cl was not observed on the 5% Pt / C catalyst. Therefore, 4% Pt / C (Pt4) was newly prepared according to the preparation conditions of 4% Ru / C used in Run 3 in Table 5 with the highest selectivity to primary amines. Even when ammonium chloride is added, the selectivity to the primary amine has not changed at all, even on the commercially available 5% Pt / C catalyst, the selectivity to the primary amine is about 20 times, The improvement was found (Table 6).

次に本願の第2の発明に係る実施例について説明する。   Next, an embodiment according to the second invention of the present application will be described.

実施例8
アンモニア約1.0g(6.0×10-2mol)を溶かし込んだエタノール20ml、エストロン(I)(和光純薬(株)社製)0.054g(2.0×10-4mol)及び塩化アンモニウム(NH4Cl)0.20g(3.7×10-3mol)を窒素ガス雰囲気(7Mpa)中電磁回転式オートクレーブ(日東高圧社製、Start200 Quick)に装入し、反応温度70℃で5時間反応を行った。冷却後、窒素ガスをオートクレーブより除き、オートクレーブの蓋を開け、白金単体(ブラック)触媒を9.9×10-5molを入れ、水素(7MPa)をオートクレーブに供給する。得られた粗生成物を、ガスクロマトグラフィー(以下、GCともいう)で測定した。この粗生成物を、シリカゲルカラムクロマトグラフィー(ヘキサン:クロロホルム:メタノール=5:4:1)により精製したところ標的物質である環状アミンIIIの確認は、1H−NMR 270MHz(C66−DMSO、標準物質 TMS)により行った。さらに、Pd触媒、Pt−C触媒についても同様な反応を行った。
測定結果を表7に示す。表7において、step1が窒素ガス雰囲気下で行われる第1の反応工程であり、step2が水素ガス雰囲気下で行われる第2の反応工程である。
Example 8
20 ml of ethanol in which about 1.0 g (6.0 × 10 −2 mol) of ammonia was dissolved, 0.054 g (2.0 × 10 −4 mol) of Estrone (I) (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) and Ammonium chloride (NH 4 Cl) 0.20 g (3.7 × 10 −3 mol) was charged into an electromagnetic rotary autoclave (Nitto Koatsu Co., Ltd., Start200 Quick) in a nitrogen gas atmosphere (7 Mpa), and the reaction temperature was 70 ° C. The reaction was carried out for 5 hours. After cooling, the nitrogen gas is removed from the autoclave, the autoclave cover is opened, 9.9 × 10 −5 mol of a platinum simple substance (black) catalyst is added, and hydrogen (7 MPa) is supplied to the autoclave. The obtained crude product was measured by gas chromatography (hereinafter also referred to as GC). The crude product was purified by silica gel column chromatography (hexane: chloroform: methanol = 5: 4: 1) Check the cyclic amine III is a target substance was purified by is, 1 H-NMR 270MHz (C 6 D 6 -DMSO , Standard substance TMS). Further, the same reaction was carried out for the Pd catalyst and the Pt—C catalyst.
Table 7 shows the measurement results. In Table 7, step 1 is a first reaction step performed in a nitrogen gas atmosphere, and step 2 is a second reaction step performed in a hydrogen gas atmosphere.

表7に示されるように、いずれの場合にも、高い転換率が得られたばかりでなく、βアミンの生成に高い選択性があることが確認された。全部の工程を一つのステップで行った場合、触媒が白金単体であると転換率が70%になるものの、β−NH2体が36%生成されたのに対して、β−OH体が34%生成されたものであった。触媒がパラジウムであると、β−NH2体が選択的に形成されたが、転換率が23%と低い値であった。

実施例9
触媒をstep1に入れた以外は、実施例8と同様に行った。結果を表8に示す。
As shown in Table 7, it was confirmed that in all cases, not only a high conversion rate was obtained, but also the production of β amine was highly selective. When the entire process is performed in one step, the conversion rate is 70% when the catalyst is platinum alone, but 36% of the β-NH 2 body is produced, whereas 34% of the β-OH body is produced. % Produced. When the catalyst was palladium, a β-NH 2 isomer was selectively formed, but the conversion was as low as 23%.

Example 9
The same operation as in Example 8 was carried out except that the catalyst was placed in step 1. The results are shown in Table 8.

一段階目のイミンを生成する段階で、先にPt触媒または5%Pt-C触媒を入れて反応させ、その後、窒素ガスを水素ガスに変えて反応させると、5%Pt-C触媒では、ガスクロの検出条件によっては、α一アミンの生成は見られなかったが、ガスクロの条件を変えると、約10%のα一アミンの生成が見られた。また、Pt単体(ブラック)触媒では、反応が複雑で生成物の種類が多く、反応が複雑になった。結局のところ、イミンを先に生成させ、その後Pt触媒を入れて、水素化すると高選択的に高収率でβ-アミンが得られ。   In the stage of generating the first stage imine, when Pt catalyst or 5% Pt-C catalyst is first added and reacted, and then nitrogen gas is changed to hydrogen gas and reacted, with 5% Pt-C catalyst, Depending on the gas chromatography detection conditions, α-amine formation was not observed, but when the gas chromatography conditions were changed, approximately 10% α-amine formation was observed. In addition, with the Pt simple substance (black) catalyst, the reaction is complicated, the types of products are large, and the reaction is complicated. After all, when imine is generated first, and then Pt catalyst is added and hydrogenated, β-amine can be obtained with high selectivity and high yield.

触媒表面に残存する塩化物量と選択性との特性図。The characteristic figure of the amount of chloride which remains on the catalyst surface, and selectivity. ルテニウム触媒の表面モデル図。Surface model of ruthenium catalyst. 活性炭細孔構造のモデル図。Model diagram of activated carbon pore structure.

Claims (19)

カルボニル基のα位の少なくとも一方の炭素が3級又は4級である環状ケトンを、水素及びアンモニアでアミノ化した、環状アミンの製造方法において、
アンモニウム塩が実質上存在しない雰囲気下で、
白金族の金属化合物を還元することにより得られた、白金族金属からなる金属触媒を用いて、
前記アミノ化を行うようにした環状アミンの製造方法。
In the method for producing a cyclic amine, wherein a cyclic ketone in which at least one carbon at the α-position of the carbonyl group is tertiary or quaternary is aminated with hydrogen and ammonia,
Under an atmosphere where the ammonium salt is substantially absent,
Using a metal catalyst composed of a platinum group metal obtained by reducing a platinum group metal compound,
A method for producing a cyclic amine, wherein the amination is performed.
前記白金族の金属化合物がハロゲン化物である、請求項1記載の方法。   The method of claim 1, wherein the platinum group metal compound is a halide. 前記金属触媒が担体に担持した白金族金属である、請求項1記載の方法。   The method according to claim 1, wherein the metal catalyst is a platinum group metal supported on a support. 前記金属触媒が、白金族金属のハロゲン化物を担体に担持させる第1工程と、当該担体に担持された白金族金属のハロゲン化物を水素還元する、第2工程と、により得られる、請求項3記載の方法。   The metal catalyst is obtained by a first step of supporting a platinum group metal halide on a carrier and a second step of hydrogen reducing the platinum group metal halide supported on the carrier. The method described. 前記金属触媒の製造が、ハロゲンイオンが実質上存在しない雰囲気で行なわれる、請求項1記載の方法。   The process according to claim 1, wherein the production of the metal catalyst is carried out in an atmosphere substantially free of halogen ions. 前記還元は水素によって行われる請求項1記載の方法。   The method of claim 1, wherein the reduction is performed with hydrogen. 前記担体がカーボンである請求項3記載の方法。   The method of claim 3, wherein the carrier is carbon. 前記金属触媒が、炭素担持ルテニウム又は炭素担持白金である、請求項7記載の方法。   The method according to claim 7, wherein the metal catalyst is ruthenium on carbon or platinum on carbon. 前記白金族金属の金属化合物から、当該白金族金属の塩基性塩を生成し、この塩基性塩を還元することにより、前記金属触媒を生成するようにした、請求項1記載の方法。   The method according to claim 1, wherein a basic salt of the platinum group metal is generated from the metal compound of the platinum group metal, and the basic catalyst is reduced to generate the metal catalyst. 前記白金族金属化合物を溶媒に溶解し、これにカーボンを加え、所定時間当該カーボンに前記白金族金属化合部を含浸させ、次いでこれを所定温度で所定時間乾燥させ、水素還元することにより、前記金属触媒を生成するようにした、請求項7記載の方法。   The platinum group metal compound is dissolved in a solvent, carbon is added thereto, the carbon is impregnated with the platinum group metal compound portion for a predetermined time, and then dried at a predetermined temperature for a predetermined time and reduced by hydrogen. 8. A process according to claim 7, wherein a metal catalyst is produced. 前記金属触媒中の白金族金属の含有量が、3−5重量%、特に約4重量%である、請求項3記載の方法。   4. Process according to claim 3, wherein the content of platinum group metal in the metal catalyst is 3-5% by weight, in particular about 4% by weight. 前記白金族金属化合物をカーボンに含浸させる際の雰囲気温度が、80−85℃である請求項10記載の方法。   The method according to claim 10, wherein an atmospheric temperature when impregnating carbon with the platinum group metal compound is 80 to 85 ° C. 前記白金族金属化合物をカーボンに含浸することは60分以内で行われる、請求項10又は12記載の方法。   The method according to claim 10 or 12, wherein impregnating carbon with the platinum group metal compound is performed within 60 minutes. ハロゲンイオンが実質上存在しない雰囲気で、白金族金属のハロゲン化物を、カーボンに担持させ、次いで、還元してなる、炭素担持白金族金属触媒の製造方法。   A method for producing a carbon-supported platinum group metal catalyst, wherein a platinum group metal halide is supported on carbon and then reduced in an atmosphere substantially free of halogen ions. 塩素イオンが実質上存在しない雰囲気で、白金族金属の塩化物を、カーボンに担持させ、次いで、これを水素還元してなる、炭素担持白金族金属触媒の製造方法。   A method for producing a carbon-supported platinum group metal catalyst, wherein a platinum group metal chloride is supported on carbon in an atmosphere substantially free of chlorine ions, and then reduced with hydrogen. 白金族金属のハロゲン化物を、カーボンに担持させた後、塩基性雰囲気下前記白金族金属の水酸化塩を生成させ、次いで、これを還元するようにした、炭素担持白金族金属触媒の製造方法。   A method for producing a carbon-supported platinum group metal catalyst, wherein a platinum group metal halide is supported on carbon, and then the platinum group metal hydroxide is generated in a basic atmosphere and then reduced. . カルボニル基のα位の少なくとも一方の炭素が3級又は4級である環状ケトンを、水素及びアンモニアでアミノ化する環状アミンの製造方法であって、前記環状ケトンを非還元雰囲気下で前記アンモニア及びアンモニウム塩と反応させて環状イミンを形成させる第1工程と、次いで、この環状イミンを白金族の金属又はその化合物を含む金属触媒の存在下前記水素で環状アミンに還元する第2工程と、を備える環状アミンの製造方法。   A method for producing a cyclic amine in which at least one carbon in the α-position of a carbonyl group is a tertiary or quaternary amination with hydrogen and ammonia, wherein the cyclic ketone is subjected to ammonia and ammonia under a non-reducing atmosphere. A first step of reacting with an ammonium salt to form a cyclic imine, and then a second step of reducing the cyclic imine to the cyclic amine with hydrogen in the presence of a metal catalyst containing a platinum group metal or a compound thereof. A method for producing a cyclic amine. 前記金属触媒を前記第2工程ではなく、前記第1工程に用いてなる請求項17記載の方法。   The method according to claim 17, wherein the metal catalyst is used not in the second step but in the first step. カルボニル基のα位の少なくとも一方の炭素が3級又は4級である環状ケトンを、水素及びアンモニアでアミノ化する環状アミンの製造方法であって、
前記環状ケトンを、非還元雰囲気下で前記アンモニア及び請求項1乃至14の何れか1項記載の金属触媒と反応させて環状イミンを形成させ、次いで、この環状イミンを前記水素で還元するようにした環状アミンの製造方法。
A method for producing a cyclic amine, wherein a cyclic ketone in which at least one carbon at the α-position of a carbonyl group is tertiary or quaternary is aminated with hydrogen and ammonia,
The cyclic ketone is reacted with the ammonia and the metal catalyst according to any one of claims 1 to 14 in a non-reducing atmosphere to form a cyclic imine, and then the cyclic imine is reduced with the hydrogen. A method for producing a cyclic amine.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN101289487B (en) * 2007-04-18 2011-11-23 浙江医药股份有限公司新昌制药厂 17 beta-amino steroidal estrogen and androst without blood coagulation activity and method for preparing same

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