JP2011144140A - Method for producing n-(2,3-dihydroxypropyl)piperazine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は医薬・農薬等の中間体、ウレタン発泡触媒、界面活性剤等、種々の用途での利用が期待されるN−(2,3−ジヒドロキシプロピル)ピペラジンの製造方法に関する。さらに詳しくは、ピペラジンとグリセリンとを、リンを含有する酸触媒を用いて反応させることによって、N−(2,3−ジヒドロキシプロピル)ピペラジンを工業的に有利な方法で製造する方法に関するものである。 The present invention relates to a method for producing N- (2,3-dihydroxypropyl) piperazine, which is expected to be used in various applications such as intermediates such as pharmaceuticals and agricultural chemicals, urethane foam catalysts, surfactants and the like. More specifically, the present invention relates to a method for producing N- (2,3-dihydroxypropyl) piperazine in an industrially advantageous manner by reacting piperazine and glycerin using an acid catalyst containing phosphorus. .
一般に、N−(2,3−ジヒドロキシプロピル)ピペラジンを得る製造方法としては、ピペラジンと、エポキシ化合物であるグルシドールとを、不活性溶媒(例えば、メタノール等)中で付加反応する方法が知られている(例えば、非特許文献1参照)。しかしながら、この製造方法では、N,N’−ジ(2,3−ジヒドロキシプロピル)ピペラジンが多量に副生するため、選択的にN−(2,3−ジヒドロキシプロピル)ピペラジンを得ることは困難であった。また原料として用いるグリシドールが高価であり、且つ工業的に入手が困難であり、実用的な製造方法とはいえなかった。 In general, as a production method for obtaining N- (2,3-dihydroxypropyl) piperazine, a method in which piperazine and an epoxy compound glycidol are added in an inert solvent (for example, methanol) is known. (For example, refer nonpatent literature 1). However, in this production method, a large amount of N, N′-di (2,3-dihydroxypropyl) piperazine is by-produced, so that it is difficult to selectively obtain N- (2,3-dihydroxypropyl) piperazine. there were. In addition, glycidol used as a raw material is expensive and industrially difficult to obtain, and thus cannot be said to be a practical production method.
N−(2,3−ジヒドロキシプロピル)ピペラジンの一般的な製造方法として、他には、ピペラジンと3−クロロ−1,2−プロパンジオール類とを、不活性溶媒(例えば、メタノール等)中で反応させる方法が知られている(例えば、非特許文献2参照)。しかしながら、この製造方法では、反応後に生成するアミンの無機塩を水酸化ナトリウム等のアルカリにより中和処理する必要があり、さらに無機ハロゲン化物が副生するといった問題を有しており、その副生塩を除くための脱塩処理設備が必要となることから工業的に好ましいとはいえなかった。 As another general method for producing N- (2,3-dihydroxypropyl) piperazine, piperazine and 3-chloro-1,2-propanediol are used in an inert solvent (for example, methanol). A method of reacting is known (for example, see Non-Patent Document 2). However, in this production method, it is necessary to neutralize the inorganic salt of the amine produced after the reaction with an alkali such as sodium hydroxide, and there is a problem that inorganic halide is by-produced. Since a desalination treatment facility for removing salt is required, it was not industrially preferable.
ところで、近年、バイオディーゼルは、大豆油等の植物油や廃食用油中の油脂を塩基触媒存在下、アルコールとのエステル交換することにより、対応するカルボン酸エステルとして製造され、石油代替燃料として利用が広がりつつある。 By the way, in recent years, biodiesel is produced as a corresponding carboxylic acid ester by transesterifying oil in vegetable oil such as soybean oil and waste edible oil with alcohol in the presence of a base catalyst, and can be used as an alternative fuel for petroleum. It is spreading.
一方、この製造過程ではグリセリンが副生することが知られており、副生するグリセリンの化学利用として、アミン化合物の原料に有効利用することが望まれている。例えば、ニッケル、銅、コバルト等の金属触媒を用いて、アンモニア等のアミノ化剤により水素雰囲気下でグリセリンをアミノ化する反応が報告されている(例えば、特許文献1参照)。しかしながら、同公報に記載の方法に従い、グリセリンとピペラジンとを直接反応させても、低収率でしか目的物が得られなかった。 On the other hand, it is known that glycerin is by-produced in this production process, and it is desired to effectively use it as a raw material for amine compounds as a chemical utilization of the by-produced glycerin. For example, a reaction in which glycerin is aminated in a hydrogen atmosphere with an aminating agent such as ammonia using a metal catalyst such as nickel, copper, and cobalt has been reported (for example, see Patent Document 1). However, even if glycerin and piperazine were directly reacted according to the method described in the publication, the target product was obtained only in a low yield.
本発明は、上記した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であるグリセリンと、ピペラジンを用いて、簡便で効率良く、N−(2,3−ジヒドロキシプロピル)ピペラジン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 glycerin and piperazine, which are inexpensive and easily available, and easily and efficiently use N- (2,3- It is to provide a process for producing dihydroxypropyl) piperazine.
本発明者らは上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、リンを含有する酸触媒の存在下で反応させることにより目的物が得られることを見出し、本発明を完成するに至った。 As a result of intensive studies to solve the above-mentioned problems, the present inventors have found that a target product can be obtained by reacting in the presence of an acid catalyst containing phosphorus, and have completed the present invention.
すなわち、本発明は、以下に示すとおりのN−(2,3−ジヒドロキシプロピル)ピペラジンの製造方法である。 That is, the present invention is a method for producing N- (2,3-dihydroxypropyl) piperazine as shown below.
[1]リンを含有する酸触媒の存在下、グリセリンとピペラジンとを反応させることを特徴とする下記式(1) [1] The following formula (1), wherein glycerol and piperazine are reacted in the presence of an acid catalyst containing phosphorus.
[2]リンを含有する酸触媒が、無機リン化合物、亜リン酸若しくは次亜リン酸の金属塩、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]に記載のN−(2,3−ジヒドロキシプロピル)ピペラジンの製造方法。 [2] The phosphorus-containing acid catalyst contains one or more compounds selected from the group consisting of inorganic phosphorus compounds, phosphorous acid or metal salts of hypophosphorous acid, and organic phosphorus compounds. The method for producing N- (2,3-dihydroxypropyl) piperazine as described in [1] above.
[3]リンを含有する酸触媒が、リン酸、亜リン酸、次亜リン酸、次亜リン酸ナトリウム、次亜リン酸カルシウム、フェニルホスホン酸、及びメチルホスホン酸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]に記載のN−(2,3−ジヒドロキシプロピル)ピペラジンの製造方法。 [3] The acid catalyst containing phosphorus is one or two selected from the group consisting of phosphoric acid, phosphorous acid, hypophosphorous acid, sodium hypophosphite, calcium hypophosphite, phenylphosphonic acid, and methylphosphonic acid The method for producing N- (2,3-dihydroxypropyl) piperazine according to the above [1], comprising at least one kind of compound.
[4]リンを含有する酸触媒の使用量が、グリセリンに対して、0.01〜20重量%の範囲であることを特徴とする上記[1]乃至[3]のいずれかに記載のN−(2,3−ジヒドロキシプロピル)ピペラジンの製造方法。 [4] The N according to any one of [1] to [3] above, wherein the amount of phosphorus-containing acid catalyst used is in the range of 0.01 to 20% by weight with respect to glycerin. -Manufacturing method of (2,3-dihydroxypropyl) piperazine.
本発明の製造方法によれば、酸触媒の存在下、安価で入手が容易な原料であるグリセリンと、ピペラジンとを反応させることにより、N−(2,3−ジヒドロキシプロピル)ピペラジンを簡便で、且つ効率的に製造することができる。 According to the production method of the present invention, N- (2,3-dihydroxypropyl) piperazine is easily obtained by reacting glycerol, which is an inexpensive and easily available raw material, with piperazine in the presence of an acid catalyst. And it can manufacture efficiently.
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、リンを含有する酸触媒の存在下、グリセリンとピペラジンとを反応させることをその特徴とする。 The present invention is characterized in that glycerin and piperazine are reacted in the presence of an acid catalyst containing phosphorus.
本発明において、グリセリンとピペラジンとの反応は、例えば、リンを含有する酸触媒とピペラジンとの混合物中にグリセリンを滴下する方法、これとは逆に、リンを含有する酸触媒とグリセリンとの混合物中にピペラジンを添加する方法、ピペラジンとグリセリンとの混合物中にリンを含有する酸触媒を添加する方法、等により行われる。 In the present invention, the reaction between glycerin and piperazine is, for example, a method of dropping glycerin into a mixture of an acid catalyst containing phosphorus and piperazine, and conversely, a mixture of an acid catalyst containing phosphorus and glycerin. It is carried out by a method of adding piperazine therein, a method of adding an acid catalyst containing phosphorus in a mixture of piperazine and glycerol, or the like.
本発明において、リンを含有する酸触媒としては、特に限定するものではないが、例えば、無機リン化合物、亜リン酸若しくは次亜リン酸の金属塩、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種以上の化合物を用いることが好ましい。 In the present invention, the acid catalyst containing phosphorus is not particularly limited. For example, the acid catalyst is selected from the group consisting of inorganic phosphorus compounds, metal salts of phosphorous acid or hypophosphorous acid, and organic phosphorus compounds. It is preferable to use seeds or two or more compounds.
本発明において、無機リン化合物としては、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、メタリン酸等が好適なものとして挙げられる。 In the present invention, preferred examples of the inorganic phosphorus compound include phosphoric acid, phosphorous acid, hypophosphorous acid, condensed phosphoric acid such as pyrophosphoric acid and tripolyphosphoric acid, and metaphosphoric acid.
また、亜リン酸若しくは次亜リン酸の金属塩において、亜リン酸若しくは次亜リン酸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、鉛等が好適なものとして挙げられる。 In addition, in the metal salt of phosphorous acid or hypophosphorous acid, as the metal that forms a salt with phosphorous acid or hypophosphorous acid, for example, sodium, potassium, lithium, calcium, barium, magnesium, aluminum, titanium, Suitable examples include iron, cobalt, nickel, copper, zinc, zirconium, palladium, silver, tin, lead and the like.
さらに、有機リン化合物としては、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が好適なものとして挙げられる。 Furthermore, as the organic phosphorus compound, for example, phosphate esters such as methyl phosphate, phosphate diesters such as dimethyl phosphate, phosphate triesters such as triphenyl phosphate, methyl phosphite, phenyl phosphite, etc. Phosphorous acid esters, phosphorous acid diesters such as diphenyl phosphite, phosphorous acid triesters such as triphenyl phosphite, arylphosphonic acids such as phenylphosphonic acid, alkylphosphonic acids such as methylphosphonic acid, methylphosphonous acid Alkylphosphonous acid such as phenylphosphonous acid, alkylphosphonic acid such as dimethylphosphinic acid, arylphosphinic acid such as diphenylphosphinic acid, alkylarylphosphinic acid such as phenylmethylphosphinic acid, dimethylphosphine Alkylphosphinic acid such as acid Arylphosphinic acids such as diphenylphosphinic acid, alkylarylphosphinic acids such as phenylmethylphosphinic acid, acidic phosphate esters such as lauryl acid phosphate, tridecyl acid phosphate, stearyl acid phosphate, acidic phosphate esters Suitable salts are listed as follows.
本発明においては、これらより選ばれる1種又は2種以上の化合物を用いることができる。また、これらのリンを含有する化合物のうち、特に好ましくは、リン酸、亜リン酸、次亜リン酸、次亜リン酸ナトリウム、次亜リン酸カルシウム、フェニルホスホン酸、メチルホスホン酸である。 In this invention, 1 type, or 2 or more types of compounds chosen from these can be used. Of these phosphorus-containing compounds, phosphoric acid, phosphorous acid, hypophosphorous acid, sodium hypophosphite, calcium hypophosphite, phenylphosphonic acid, and methylphosphonic acid are particularly preferable.
本発明の製造方法において、リンを含有する酸触媒の使用量は、原料であるグリセリンに対して、0.01〜20重量%の範囲、好ましくは0.1〜15重量%の範囲である。かかる範囲の使用量が高収率で目的物を得るのに好適である。リンを含有する酸触媒の使用量が、原料であるグリセリンに対して、0.01重量%よりも少ない場合でも反応は進行するが、反応が著しく遅くなったり、経済的に不利となったりするおそれがある。また、リンを含有する酸触媒の使用量が、原料であるグリセリンに対して、20重量%を超えた場合、副反応を促進することとなり、反応選択率が低下して収率が低下するおそれがある。 In the production method of the present invention, the amount of the acid catalyst containing phosphorus is in the range of 0.01 to 20% by weight, preferably in the range of 0.1 to 15% by weight, with respect to glycerin as the raw material. The amount used in such a range is suitable for obtaining the target product in a high yield. Although the reaction proceeds even when the amount of the acid catalyst containing phosphorus is less than 0.01% by weight relative to the glycerin as a raw material, the reaction is remarkably slow or economically disadvantageous. There is a fear. Moreover, when the usage-amount of the acid catalyst containing phosphorus exceeds 20 weight% with respect to glycerol which is a raw material, a side reaction will be accelerated | stimulated and there exists a possibility that reaction selectivity may fall and a yield may fall. There is.
本発明において、グリセリンとピペラジンとのモル比([グリセリン]:[ピペラジン])は、1:0.1〜50の範囲とすることが好ましく、1:1〜20の範囲とすることがさらに好ましい。 In the present invention, the molar ratio of glycerin to piperazine ([glycerin]: [piperazine]) is preferably in the range of 1: 0.1 to 50, and more preferably in the range of 1: 1 to 20. .
グリセリン1モルに対して、ピペラジンが0.1モル未満であると、酸触媒の存在下、グリセリン同士が分子間で縮合反応した高分子量化合物が多量に副生するおそれがある。 When the amount of piperazine is less than 0.1 mol with respect to 1 mol of glycerin, there is a risk that a large amount of high molecular weight compound in which glycerin is condensed between molecules in the presence of an acid catalyst is by-produced.
また、グリセリン1モルに対して、ピペラジンが50モルを超えると、ピペラジンが未反応として残存し、酸触媒の存在下で未反応のピペラジンが更に反応生成物である、上記式(1)で示されるN−(2,3−ジヒドロキシプロピル)ピペラジンと脱水反応を起こし、上記式(1)で示されるN−(2,3−ジヒドロキシプロピル)ピペラジンの収率や、選択性が低下するおそれがある。また、上記式(1)で示されるN−(2,3−ジヒドロキシプロピル)ピペラジンを抽出、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。 When the amount of piperazine exceeds 50 mol with respect to 1 mol of glycerin, piperazine remains as unreacted, and unreacted piperazine is further a reaction product in the presence of an acid catalyst. May cause a dehydration reaction with N- (2,3-dihydroxypropyl) piperazine, which may reduce the yield and selectivity of N- (2,3-dihydroxypropyl) piperazine represented by the above formula (1). . Moreover, there is a possibility that the operation when separating and purifying the N- (2,3-dihydroxypropyl) piperazine represented by the above formula (1) by extraction, concentration or the like becomes complicated.
本発明において、反応は気相で行っても液相で行っても良い。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 gas phase or a liquid phase. The reaction can be carried out in 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.
本発明においては、希釈剤として、窒素ガス、水素ガス、アンモニアガス、炭化水素等の不活性ガスや、不活性な炭化水素等の不活性溶媒を用いて、原料であるピペラジンと、グリセリンとを希釈して反応を進行させることも可能である。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が、原料であるピペラジンとグリセリンとの合計量と希釈剤のモル比([ピペラジンとグリセリンとの合計量]/[希釈剤])は0.01〜1の範囲とすることが好ましく、0.05〜0.5の範囲とすることがさらに好ましい。モル比を0.01以上とすると、上記式(1)で示されるN−(2,3−ジヒドロキシプロピル)ピペラジンの生産性が向上し、また、モル比を1以下とすると、上記式(1)で示されるN−(2,3−ジヒドロキシプロピル)ピペラジンの選択性が向上する。 In the present invention, as a diluent, an inert gas such as nitrogen gas, hydrogen gas, ammonia gas, or hydrocarbon, or an inert solvent such as inert hydrocarbon, piperazine as a raw material and glycerin are used. It is also possible to dilute the reaction. These diluents can be used in any amount, and are not particularly limited. However, the total amount of piperazine and glycerin as a raw material and the molar ratio of the diluent ([total amount of piperazine and glycerin] / [diluent] ]) Is preferably in the range of 0.01 to 1, more preferably in the range of 0.05 to 0.5. When the molar ratio is 0.01 or more, the productivity of N- (2,3-dihydroxypropyl) piperazine represented by the above formula (1) is improved, and when the molar ratio is 1 or less, the above formula (1 The selectivity of N- (2,3-dihydroxypropyl) piperazine represented by () is improved.
本発明において、希釈剤を用いる場合は、原料であるピペラジン、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、予め原料であるピペラジン、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 raw material piperazine and / or glycerin, or the raw material piperazine and / or glycerin is dissolved in the diluent in advance. Later, it may be 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)で示されるピペラジン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, per 1 mol of piperazine represented by the above formula (1).
本発明における反応温度は、通常200〜500℃、好ましくは250〜400℃である。500℃以下とすることで、生成物の分解が抑制されるため、上記式(1)で示されるN−(2,3−ジヒドロキシプロピル)ピペラジンの選択性が向上し、200℃以上とすることで十分な反応速度が得られる。 The reaction temperature in this invention is 200-500 degreeC normally, Preferably it is 250-400 degreeC. Since the decomposition of the product is suppressed by setting the temperature to 500 ° C. or lower, the selectivity of N- (2,3-dihydroxypropyl) piperazine represented by the above formula (1) is improved, and is set to 200 ° C. or higher. Can provide a sufficient reaction rate.
本発明においては、反応が気相で行われる場合、反応終了後、上記式(1)で示されるN−(2,3−ジヒドロキシプロピル)ピペラジン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(1)で示されるN−(2,3−ジヒドロキシプロピル)ピペラジン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(1)で示されるN−(2,3−ジヒドロキシプロピル)ピペラジン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 the present invention, when the reaction is carried out in the gas phase, after completion of the reaction, the reaction mixed gas containing N- (2,3-dihydroxypropyl) piperazine represented by the above formula (1) is converted into water or an acidic aqueous solution. Through the dissolution, a reaction mixture containing N- (2,3-dihydroxypropyl) piperazine represented by the above formula (1) is obtained. Then, N- (2,3-dihydroxypropyl) piperazine represented by the above formula (1) can be obtained from the obtained reaction mixture by a desired separation and purification operation such as extraction and concentration. Moreover, it can also obtain as a hydrohalide salt using hydrohalic acid.
以下、本発明を実施例に基づき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。 EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated further in detail based on an Example, this invention is limited to these and is not interpreted.
なお、本実施例における生成物の選択率、及び純度は、ガスクロマトグラフィーで確認した。ここで、ガスクロマトグラフィーは、分析装置(島津製作所製、製品名:GC−2014)、キャピラリーカラム(J&W Scientific社製 DB−1)、検出器(FID)を用い、50℃から300℃まで10℃/分で昇温して行った。 The selectivity and purity of the product in this example were confirmed by gas chromatography. Here, the gas chromatography uses an analyzer (manufactured by Shimadzu Corporation, product name: GC-2014), a capillary column (DB-1 manufactured by J & W Scientific), and a detector (FID), and is 10 ° C. from 50 ° C. to 300 ° C. The temperature was raised at / min.
また、化合物の1H−NMR、及び13C−NMRの測定には、Varian社製、製品名:Gemini−200を使用した。 Moreover, the product name: Gemini-200 made from Varian was used for the measurement of < 1 > H-NMR and < 13 > C-NMR of a compound.
実施例1.
グリセリン(キシダ化学社製、試薬特級)58.8g(0.64モル)、ピペラジン(東京化成工業社製、試薬特級)55.0g(0.64モル)、酸触媒として85%−リン酸(キシダ化学社製、試薬特級)0.69gを200mlオートクレーブに充填し、窒素パージ後、280℃に加熱し、280℃で2時間保持した。
Example 1.
Glycerin (manufactured by Kishida Chemical Co., Ltd., reagent special grade) 58.8 g (0.64 mol), piperazine (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd., reagent special grade) 55.0 g (0.64 mol), 85% phosphoric acid (as acid catalyst) A 200 ml autoclave was filled with 0.69 g of a reagent grade manufactured by Kishida Chemical Co., Ltd., purged with nitrogen, heated to 280 ° C., and held at 280 ° C. for 2 hours.
反応終了後、得られた反応液をガスクロマトグラフィーで分析した結果、N−(2,3−ジヒドロキシプロピル)ピペラジンの選択率は36.5%であった。 As a result of analyzing the obtained reaction liquid by gas chromatography after the completion of the reaction, the selectivity for N- (2,3-dihydroxypropyl) piperazine was 36.5%.
さらに未反応のピペラジンと、グリセリンとを減圧濃縮して留去した後、減圧蒸留したところ、沸点150〜152℃/40Paでの留出物23.4g(収率22.8%)を得た。 Further, unreacted piperazine and glycerin were concentrated by distillation under reduced pressure, and then distilled under reduced pressure. As a result, 23.4 g (yield 22.8%) of a distillate having a boiling point of 150 to 152 ° C./40 Pa was obtained. .
得られた留出物は、ガスクロマトグラフィーでの分析で純度98.8%であり、1H−NMR、及び13C−NMRからN−(2,3−ジヒドロキシプロピル)ピペラジンであることが確認できた。 The obtained distillate has a purity of 98.8% as analyzed by gas chromatography and is confirmed to be N- (2,3-dihydroxypropyl) piperazine from 1 H-NMR and 13 C-NMR. did it.
1H−NMR(CD3OD、200MHz)
δ:3.80ppm(m、1H)、3.50ppm(m、2H)、3.30ppm(m、1H)、2.84ppm(m、4H)、2.54〜2.39ppm(m、6H).
13C−NMR(CD3OD、200MHz)
δ:69.67ppm(CH)、66.30ppm(CH2)、63.23ppm(CH2)、55.52ppm(CH2)、46.27ppm(CH2)
実施例1の結果を表1に示す。
1 H-NMR (CD 3 OD, 200 MHz)
δ: 3.80 ppm (m, 1H), 3.50 ppm (m, 2H), 3.30 ppm (m, 1H), 2.84 ppm (m, 4H), 2.54 to 2.39 ppm (m, 6H) .
13 C-NMR (CD 3 OD, 200 MHz)
δ: 69.67 ppm (CH), 66.30 ppm (CH 2 ), 63.23 ppm (CH 2 ), 55.52 ppm (CH 2 ), 46.27 ppm (CH 2 )
The results of Example 1 are shown in Table 1.
グリセリン26.7g(0.29モル)、ピペラジン75.0g(0.87モル)、酸触媒として85%−リン酸0.30gを200mlオートクレーブに充填し、実施例1と同様に反応を行った。実施例2の結果を表1に併せて示す。
A 200 ml autoclave was charged with 26.7 g (0.29 mol) of glycerin, 75.0 g (0.87 mol) of piperazine, and 0.30 g of 85% phosphoric acid as an acid catalyst, and the reaction was carried out in the same manner as in Example 1. . The results of Example 2 are also shown in Table 1.
実施例3.
グリセリン8.0g(0.09モル)、ピペラジン75.0g(0.87モル)、酸触媒として85%−リン酸0.09gを200mlオートクレーブに充填し、実施例1と同様に反応を行った。実施例3の結果を表1に併せて示す。
Example 3
A 200 ml autoclave was charged with 8.0 g (0.09 mol) of glycerin, 75.0 g (0.87 mol) of piperazine and 0.09 g of phosphoric acid as an acid catalyst, and the reaction was carried out in the same manner as in Example 1. . The results of Example 3 are also shown in Table 1.
実施例4.
グリセリン8.0g(0.09モル)、ピペラジン75.0g(0.87モル)、酸触媒として85%−リン酸0.03gを200mlオートクレーブに充填し、実施例1と同様に反応を行った。実施例4の結果を表1に併せて示す。
Example 4
A 200 ml autoclave was charged with 8.0 g (0.09 mol) of glycerin, 75.0 g (0.87 mol) of piperazine and 0.03 g of 85% phosphoric acid as an acid catalyst, and the reaction was carried out in the same manner as in Example 1. . The results of Example 4 are also shown in Table 1.
実施例5.
実施例3で85%−リン酸を使用した代わりに亜リン酸(キシダ化学社製、試薬特級)0.08gを使用した以外は全て実施例3と同様に反応を行った。実施例5の結果を表1に併せて示す。
Example 5 FIG.
The reaction was carried out in the same manner as in Example 3 except that 0.08 g of phosphorous acid (made by Kishida Chemical Co., Ltd., reagent grade) was used instead of 85% -phosphoric acid in Example 3. The results of Example 5 are also shown in Table 1.
実施例6.
実施例3で85%−リン酸を使用した代わりに31%−次亜リン酸(和光純薬工業社製、試薬一級)0.26gを使用した以外は全て実施例3と同様に反応を行った。実施例6の結果を表1に併せて示す。
Example 6
The reaction was conducted in the same manner as in Example 3 except that 0.26 g of 31% -hypophosphorous acid (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., first grade reagent) was used instead of 85% -phosphoric acid in Example 3. It was. The results of Example 6 are also shown in Table 1.
実施例7.
実施例3で85%−リン酸を使用した代わりに次亜リン酸カルシウム(和光純薬工業社製、試薬化学品)0.40gを使用した以外は全て実施例3と同様に反応を行った。実施例7の結果を表1に併せて示す。
Example 7
The reaction was performed in the same manner as in Example 3 except that 0.40 g of calcium hypophosphite (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., reagent chemical) was used instead of 85% -phosphoric acid in Example 3. The results of Example 7 are also shown in Table 1.
実施例8.
実施例3で85%−リン酸を使用した代わりにフェニルホスホン酸(和光純薬工業社製、試薬化学品)0.08gを使用した以外は全て実施例3と同様に反応を行った。実施例8の結果を表1に併せて示す。
Example 8 FIG.
The reaction was performed in the same manner as in Example 3 except that 0.08 g of phenylphosphonic acid (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., reagent chemical) was used instead of 85% -phosphoric acid in Example 3. The results of Example 8 are also shown in Table 1.
比較例1.
グリセリン8.0g(0.09モル)、ピペラジン75.0g(0.87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、280℃に加熱し、280℃で2時間保持した。
Comparative Example 1
8.0 g (0.09 mol) of glycerin, 75.0 g (0.87 mol) of piperazine, 200 ml autoclave without adding catalyst, purged with nitrogen, heated to 280 ° C., and heated at 280 ° C. for 2 hours Retained.
反応液をガスクロマトグラフィーで分析した結果、N−(2,3−ジヒドロキシプロピル)ピペラジンは検出されなかった。比較例1の結果を表1に併せて示す。 As a result of analyzing the reaction solution by gas chromatography, N- (2,3-dihydroxypropyl) piperazine was not detected. The results of Comparative Example 1 are also shown in Table 1.
比較例2.
グリセリン8.0g(0.09モル)、ピペラジン75.0g(0.87モル)、酸触媒として、SiO2/Al2O3比が40のH−ZSM−5ゼオライト(プロトン交換型ZSM−5)0.40gを200mlオートクレーブに充填し、窒素パージ後、280℃に加熱し、280℃で2時間保持した。
Comparative Example 2
8.0 g (0.09 mol) of glycerin, 75.0 g (0.87 mol) of piperazine, and H-ZSM-5 zeolite (proton exchange type ZSM-5) having an SiO 2 / Al 2 O 3 ratio of 40 as an acid catalyst ) 0.40 g was charged into a 200 ml autoclave, purged with nitrogen, heated to 280 ° C., and held at 280 ° C. for 2 hours.
反応液をガスクロマトグラフィーで分析した結果、N−(2,3−ジヒドロキシプロピル)ピペラジンは検出されなかった。比較例2の結果を表1に併せて示す。 As a result of analyzing the reaction solution by gas chromatography, N- (2,3-dihydroxypropyl) piperazine was not detected. The results of Comparative Example 2 are also shown in Table 1.
比較例3.
特許文献1に従って、グリセリンを、金属触媒存在下、水素雰囲気下でアミノ化する反応を行った。すなわち、グリセリン16.0g(0.17モル)、ピペラジン15.0g(0.17モル)、金属触媒としてラネーニッケル触媒1.5g(乾燥重量0.75g、Degussa社製、Type−B 111W)、溶媒として水85.0g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200℃に加熱し、200℃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 3
According to Patent Document 1, a reaction for aminating glycerin in the presence of a metal catalyst in a hydrogen atmosphere was performed. That is, 16.0 g (0.17 mol) of glycerin, 15.0 g (0.17 mol) of piperazine, 1.5 g of Raney nickel catalyst as a metal catalyst (dry weight 0.75 g, manufactured by Degussa, Type-B 111W), solvent As follows, 85.0 g of water was charged into a 200 ml autoclave, purged with nitrogen, heated to 200 ° C. under hydrogen pressure, and held at 200 ° C. for 2 hours. The reaction vessel pressure at this time was 2.0 MPa.
反応終了後、得られた反応液をガスクロマトグラフィーで分析した結果、N−(2,3−ジヒドロキシプロピル)ピペラジンの選択率は2.4%と低かった。 After the reaction was completed, the resulting reaction solution was analyzed by gas chromatography. As a result, the selectivity for N- (2,3-dihydroxypropyl) piperazine was as low as 2.4%.
さらに溶媒の水、未反応のピペラジンと、グリセリンとを減圧濃縮して留去した後、減圧蒸留したところ、N−(2,3−ジヒドロキシプロピル)ピペラジンが0.2g(収率0.7%)しか得られなかった。比較例3の結果を表1に併せて示す。 Further, the solvent water, unreacted piperazine and glycerin were concentrated under reduced pressure and distilled off, followed by distillation under reduced pressure. As a result, 0.2 g of N- (2,3-dihydroxypropyl) piperazine was obtained (yield 0.7%). Only). The results of Comparative Example 3 are also shown in Table 1.
比較例4.
比較例3と同様に、比較例3でラネーニッケル触媒を使用した代わりにラネー銅触媒1.5g(乾燥重量0.75g、川研ファインケミカル社製、CDT−60)、溶媒として水85.0g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200℃に加熱し、200℃で2時間保持した。この時の反応容器圧力は2.4MPaであった。
Comparative Example 4
As in Comparative Example 3, instead of using the Raney nickel catalyst in Comparative Example 3, 1.5 g of Raney copper catalyst (dry weight 0.75 g, manufactured by Kawaken Fine Chemical Co., CDT-60), 200 ml of water 85.0 g as a solvent. The autoclave was filled, purged with nitrogen, heated to 200 ° C. under hydrogen pressure, and held at 200 ° C. for 2 hours. The reaction vessel pressure at this time was 2.4 MPa.
反応終了後、得られた反応液をガスクロマトグラフィーで分析した結果、N−(2,3−ジヒドロキシプロピル)ピペラジンの選択率は8.8%と低かった。
さらに溶媒の水、未反応のピペラジンと、グリセリンとを減圧濃縮して留去した後、減圧蒸留したところ、N−(2,3−ジヒドロキシプロピル)ピペラジンが0.3g(収率1.%)しか得られなかった。比較例4の結果を表1に併せて示す。
After the reaction was completed, the resulting reaction solution was analyzed by gas chromatography. As a result, the selectivity for N- (2,3-dihydroxypropyl) piperazine was as low as 8.8%.
Further, the solvent water, unreacted piperazine and glycerin were concentrated under reduced pressure and evaporated, and then distilled under reduced pressure. As a result, 0.3 g of N- (2,3-dihydroxypropyl) piperazine was obtained (yield 1.%). Only obtained. The results of Comparative Example 4 are also shown in Table 1.
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