JP2012528815A - 第二アミンまたは第三アミンを得る方法 - Google Patents
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Abstract
【選択図】なし
Description
[式中、R1とR2のそれぞれは、メチル基、エチル基、イソプロピル基、およびn−プロピル基からなる群から選択され;
R3は、−CH2CH2OCH2CH2−、−CH2CH2OCH2CH2CH2−、および−CH2CH2CH2OCH2CH2CH2−からなる群から選択されるアルコキシアルキル基であり;
R4は、水素、メチル基、エチル基、イソプロピル基、n−プロピル基、および式R1R2NR3を有する基からなる群から選択される]
を有する第二アミン及び/又は第三アミン、および、その第二アミン及び/又は第三アミンを得る方法の提供に関する。
本発明の第1の態様においては、式(R1R2NR3)2NR4
[式中、R1とR2のそれぞれは、メチル基、エチル基、イソプロピル基、およびn−プロピル基からなる群から選択され;
R3は、−CH2CH2OCH2CH2−、−CH2CH2OCH2CH2CH2−、および−CH2CH2CH2OCH2CH2CH2−からなる群から選択されるアルコキシアルキル基であり;
R4は、水素、メチル基、エチル基、イソプロピル基、n−プロピル基、および式R1R2NR3を有する基からなる群から選択される]
を有する第二アミン及び/又は第三アミンを得る方法が提供され、該方法は、
(α) R1R2NR3(OH)とアンモニアとを反応させて、(R1R2NR3)2NR4を含む混合物を得る工程;および
(β)前記混合物から(R1R2NR3)2NR4を分離する工程;
を含む。
例えば、式R1R2NR3(OH)(式中、R1とR2のそれぞれがメチル基であり、R3は、−CH2CH2OCH2CH2−、−CH2CH2OCH2CH2CH2−、および−CH2CH2CH2OCH2CH2CH2−からなる群から選択されるアルコキシアルキル基である)を有するアルカノールの場合は、式((CH3)2NR3)2NHを有するアミンを含み、そしてさらに式(CH3)2NR3NH2の第一アミン、式(CH3)2NR3NH(CH3)の第二アミン、および式(CH3)2NR3N(CH3)2の第三アミンを含む混合物が得られる。この混合物中にはさらに、式((CH3)2NR3)3Nや((CH3)2NR3)2NCH3の成分も存在する。
いわゆる銅クロマイト触媒は、元素周期表の第IB族/第VIB族の一般的な酸化物触媒の例であり、これらの触媒は、N,N−2−ジアルキルアミノアルコキシアルカノールとアンモニアとの反応に適している。
蒸留により異なるフラクションが得られ、そのうちの重質フラクションは通常、(R1R2NR3)2NHを、この分子の異性体と共に含む。一般には、式(R1R2NR3)2NHを有するアミンの場合、
R1とR2のそれぞれは、メチル基、エチル基、イソプロピル基、およびn−プロピル基からなる群から選択され;
R3は、−CH2CH2OCH2CH2−、−CH2CH2OCH2CH2CH2−、および−CH2CH2CH2OCH2CH2CH2−からなる群から選択されるアルコキシアルキル基である。
さらなる他の成分が混合物中に存在することが見出され、これらは、(R1R2NR3)2NHに構造的に類似した種々の化合物のようである。このような化合物は、最大で20重量%まで存在するが、一般には15重量%以下である。(R1R2NR3)2NH〔例えばビス(N,N−2−ジメチルアミノエトキシエチル)アミン〕の純度は、一般には最大で80重量%であり、85重量%以上の場合もある。
N,N−2−ジメチルアミノ−エトキシ−エタノールとアンモニアとを反応させることによって得られる混合物の少なくとも一部(特に、中間・重質フラクション、さらに好ましくは重質フラクションのみ)をアミノ化反応器に再循環すると、T22の濃度が減少するのに対して、[2−(2−{ビス[2−(2−ジメチルアミノ−エトキシ)−エチル]−アミノ}−エトキシ)−エチル]−ジメチルアミンの濃度が大幅に増大する。この物質は、単蒸留により単一生成物として単離することができる。
[式中、R1とR2のそれぞれは、メチル基、エチル基、イソプロピル基、およびn−プロピル基からなる群から選択され;
R3は、−CH2CH2OCH2CH2−、−CH2CH2OCH2CH2CH2−、および−CH2CH2CH2OCH2CH2CH2−からなる群から選択されるアルコキシアルキル基である]
を有する第三アミンを得る方法が提供され、該方法は、
(1) R1R2NR3(OH)とアンモニアとを反応させ、これによって(R1R2NR3)2NHと(R1R2NR3)3Nを含む混合物を得る工程;
(2) 該混合物の少なくとも一部を、R1R2NR3(OH)とアンモニアとの反応に再循環する工程;および
(3) 該混合物から(R1R2NR3)3Nを分離する工程;
を含む。
本発明の方法が、一般式(R1R2NR3)2NHを有するアミン(すなわち、R4が水素である場合の本発明のアミン)を得ようとする場合、該方法は、
(R1R2NR3)2NHを含む混合物を、例えばカルボン酸(好ましくはギ酸)でアミド化して、対応する(R1R2NR3)2NHベースのアミドを含むアミド化混合物を得ること;
アミド化混合物の他の成分から(R1R2NR3)2NHベースのアミドを分離すること;および、
(R1R2NR3)2NHベースのアミドの脱アミドによって、必要に応じてアミド基転移または塩基性成分(好ましくは無機塩基性成分、最も好ましくはNaOHもしくはKOH)を使用する加水分解によって、(R1R2NR3)2NHをそのアミドから回収すること;
によって(R1R2NR3)2NHを分離・精製する工程をさらに含む。
本発明の第1の態様による方法を使用して得られる(R1R2NR3)2NHは、通常は98%以上の純度を有する。
[式中、R1とR2のそれぞれは、メチル基、エチル基、イソプロピル基、およびn−プロピル基からなる群から選択され;
R3は、−CH2CH2OCH2CH2−、−CH2CH2OCH2CH2CH2−、および−CH2CH2CH2OCH2CH2CH2−からなる群から選択されるアルコキシアルキル基である]
を有するアミンが提供され、このアミンは、本発明の第1の態様による方法に従って得ることができる。本発明の第1の態様に従って得られるこのアミンは、アルキル化(例えばメチル化)(R1R2NR3)2NR1及び/又はトランスアルキル化(R1R2NR3)2NHを、必要に応じて0.1〜20重量%の範囲にて(例えば、1〜18重量%の範囲にて、さらに好ましくは2〜16重量%の範囲にて)含んでよい。
R1とR2のそれぞれがメチル基であって、R3が−CH2CH2OCH2CH2−である場合の(R1R2NR3)2NHは、アルキル化(R1R2NR3)2NH〔一般には(R1R2NR3)2NR1〕を含んでよい。得られるビス(N,N−2ジメチルアミノエトキシエチル)アミンは、一般には、80重量%以上のビス(N,N−2ジメチルアミノエトキシエチル)アミンと0.1〜20重量%(例えば1〜18重量%、さらに好ましくは2〜16重量%)のビス(N,N−2ジメチルアミノエトキシエチル)メチルアミンを含む。
本発明の第4の態様によれば、式(R1R2NR3)2NR4(式中、R4は、メチル基、エチル基、イソプロピル基、およびn−プロピル基からなる群から選択される)を有する第三アミンを得る方法が提供される。この方法は、
(1)本発明の第1の態様による方法を使用して(R1R2NR3)2NHを得る工程;および
(2)該(R1R2NR3)2NHを、(R1R2NR3)2NHのアルキル化によって(R1R2NR3)2NR4に転化させる工程;
を含む。
(1)R1R2NR3(OH)とアンモニアとを反応させて、(R1R2NR3)2NHを含む混合物を得る工程;
(2)(R1R2NR3)2NHを含む該混合物をアルキル化して、(R1R2NR3)2NR4を含むアルキル化混合物にする工程;および
(3)該アルキル化混合物から(R1R2NR3)2NR4を分離する工程;
を含む。
したがって方法は、本発明の第4の方法による方法であってよく、この方法は、該アルキル化混合物から(R1R2NR3)2NR4を分離するという追加工程を含む。
R1とR2のそれぞれは、メチル基、エチル基、イソプロピル基、およびn−プロピル基からなる群から選択され;
R3は、−CH2CH2OCH2CH2−、−CH2CH2OCH2CH2CH2−、および−CH2CH2CH2OCH2CH2CH2−からなる群から選択されるアルコキシアルキル基であり;
R4は、メチル基、エチル基、イソプロピル基、およびn−プロピル基からなる群から選択され;
該(R1R2NR3)2NR4は塩素を実質的に含有しない。
N,N−2−ジメチルアミノエトキシエタノールとアンモニアとを反応させる場合は、ビス(N,N−2−ジメチルアミノエトキシエチル)アミンと、N,N−2−ジメチルアミノエトキシエチルアミン、N,N−2−ジメチルアミノエトキシエチルメチルアミン、及び/又はN,N−2−ジメチルアミノエトキシエチルジメチルアミンの少なくとも1つとを含む混合物が得られる。この混合物をメチル化することによって、実質的にビス(N,N−2−ジメチルアミノエトキシエチル)メチルアミンとN,N−2−ジメチルアミノエトキシエチルジメチルアミンからなるアルキル化(すなわちメチル化)混合物が得られる。単蒸留によって、実質的に純粋なビス(N,N−2−ジメチルアミノエトキシエチル)メチルアミンとN,N−2−ジメチルアミノエトキシエチルジメチルアミンを得ることができる。どちらの生成物も、99重量%より高い純度を有することがある。
本発明の幾つかの実施態様によれば、本発明の第4または第5の態様の方法に従って得られる(R1R2NR3)2NR4[式中、R1とR2のそれぞれが、メチル基、エチル基、イソプロピル基、およびn−プロピル基からなる群から選択され;R3が、−CH2CH2OCH2CH2−、−CH2CH2OCH2CH2CH2−、および−CH2CH2CH2OCH2CH2CH2−からなる群から選択されるアルコキシアルキル基であり;R4が、メチル基、エチル基、イソプロピル基、およびn−プロピル基からなる群から選択される]、特にビス−(N,N−2−ジメチル−アミノエトキシエチル)メチルアミンの純度は、95重量%より高い場合があり、必要に応じて99重量%より高い場合もある。
式(R1R2NR3)2NR4[式中、R1とR2のそれぞれが、メチル基、エチル基、イソプロピル基、およびn−プロピル基からなる群から選択され;R3が、−CH2CH2OCH2CH2−、−CH2CH2OCH2CH2CH2−、および−CH2CH2CH2OCH2CH2CH2−からなる群から選択されるアルコキシアルキル基であり;R4が、水素、メチル基、エチル基、イソプロピル基、n−プロピル基、および式R1R2NR3を有する基からなる群から選択される]を有する得られるアミン、特に、ビス(N,N−2−ジメチルアミノエトキシエチル)アミンとビス(N,N−2−ジメチルアミノエトキシエチル)メチルアミンは、イソシアネート反応性基を含む化合物(例えば、アルコールやアミン)とイソシアネートとの反応に対する触媒作用のための触媒として使用することができる。一般には、これらのアミンは、ポリウレタン(例えば、硬質ポリウレタンフォーム、軟質ポリウレタンフォーム、ポリウレタンエラストマー、またはポリウレタン接着剤)の製造における触媒として使用することができる。
留意すべきは、クレームにおいて使用されている「含む(comprising)」という用語は、そのあとに記載の手段に限定されると解釈すべきではなく、他の要素もしくは工程を除外しない、という点である。したがって、言及されている特徴、工程、または成分の存在を明示しているが、1つ以上の他の特徴、工程、成分、またはこれらの群の存在もしくは付加を除外しない、と解釈すべきである。したがって、「手段AとBを含む装置」という表現の範囲は、成分AとBだけからなる装置に限定すべきではない。それは、本発明に関して、装置の単なる関連した成分がAとBである、ということを意味している。
沸点ないし沸騰温度について言及するとき、特に明記しない限り、沸点ないし沸騰温度は大気圧下での沸点ないし沸騰温度を示す。特に明記しない限り、成分のパーセント値は、個々の成分が存在する物質の総重量に対する重量%を表わす。
[式中、R1とR2のそれぞれが、メチル基、エチル基、イソプロピル基、およびn−プロピル基からなる群から選択され;R3が、−CH2CH2OCH2CH2−、−CH2CH2OCH2CH2CH2−、および−CH2CH2CH2OCH2CH2CH2−からなる群から選択されるアルコキシアルキル基である]
を有する第二アミンと式(R1R2NR3)2NR4
[式中、R1とR2のそれぞれが、メチル基、エチル基、イソプロピル基、およびn−プロピル基からなる群から選択され;R3が、−CH2CH2OCH2CH2−、−CH2CH2OCH2CH2CH2−、および−CH2CH2CH2OCH2CH2CH2−からなる群から選択されるアルコキシアルキル基であり;R4が、水素、メチル基、エチル基、イソプロピル基、n−プロピル基、および式R1R2NR3を有する基からなる群から選択される]
を有する第三アミンに対しても当てはまることを熟知している。
・ 実質的に水とモルホリンからなる軽質フラクション
・ N,N−2−ジメチルアミノエトキシエチルアミン、N,N,N’−トリメチルビスアミノエチルエーテル、N,N,N’,N’−テトラメチルビスアミノエチルエーテル、およびN,N−2−ジメチルアミノエトキシエタノールを含有する中間フラクション
・ ビス−(N,N−2−ジメチルアミノエトキシエチル)アミンと他の副生物を主として含有する重質フラクション
中間フラクション中には、生成物T2、T3、およびT4が見出されたが、重質フラクション中には、ビス−(N,N−2−ジメチルアミノエトキシエチル)アミンが約85重量%(重質フラクション総量を基準とした重量%)含有されていた。重質フラクション中には、他の2種の副生物(合計して約15重量%)が見出された。GC/MS分析によれば、これらの物質はT22と極めて類似した構造を有している。
1000mlのステンレス鋼製反応器に、2000gの市販の2CuOxCr2O3触媒(CAS#99328−50−4、Aldrich社から市販)を装入した。連続反応器システムのヘッドを、別の入口ラインおよび液体アンモニアとジメチルアミノエトキシエタノールのための供給ポンプに接続した。
この重質フラクションを、バッチタイプの蒸留塔(構造化充填物を収容し、全体の充填長さが100cmである)により、種々の減圧・温度条件にて蒸留した。わずかな移行フラクションの後、フラクション#4、2つの生成物フラクション、フラクション#5、およびフラクション#6を採取した。
この混合物からT22を分離して精製するために、実施例1のフラクション#5及び/又は#6をギ酸と反応させた。
さらなる工程にて、実施例1のファインフラクション#2をさらにアルキル化(特にメチル化)した。
270gの「T2−ダイマー」(実施例1のファインフラクション#2)を270gのメタノール中に溶解した。この混合物に、46gのパラホルムアルデヒドを58gのメタノール中に溶解して得た溶液を徐々に加えた。付加反応時の温度を40℃に保持した。パラホルムアルデヒドの付加が完了した後、反応混合物をさらに2時間撹拌し、次いで周囲温度に自然冷却させた。
低圧反応において作製された混合物を、Pd/C触媒(チャコール担持1%パラジウム、100mlの連続反応器中に充填)上にて、70バールの水素圧と110℃の温度で水素化した。
水素化からの反応器流出物を、蒸留フラスコ、リービッヒ冷却器、および蒸留塔なしの受け器からなる単純な実験用蒸留装置にて最終処理した。
本発明の方法によって得られるビス−(N,N−2−ジメチルアミノエトキシエチル)メチルアミンの純度は、最高で98重量%であり、99重量%を超えることもある。見出されたさらなる不純物は、[2−(2−アミノ−エトキシ)−エチル]−[2−(2−ジメチルアミノ−エトキシ)−エチル]−メチル−アミン〔IUPAC命名法:2,8,14−トリアザ−5,11−ジオキサ−2,8−ジメチル−テトラデカン、分子量233〕、および[2−(2−ジメチルアミノ−エトキシ)−エチル]−[2−(2−メチルアミノ−エトキシ)−エチル]−アミン〔IUPAC命名法:2,8,14−トリアザ−5,11−ジオキサ−2−メチル−ペンタデカン〕(またはT22)であった。これらの不純物はどちらも0.5重量%未満の量にて存在した。
本発明の他の方法では、フラクション#5をさらに精製し、蒸留によってビス−(N,N−2−ジメチル−アミノエトキシエチル)アミンを他のビス−(N,N−2−ジメチル−アミノエトキシエチル)アミン異性体から分離した。軽質フラクションを除去するためには、反応器中の混合物の温度を173〜175℃の範囲に選定し、蒸留塔のヘッドの温度を150〜151℃の範囲に選定することができる。圧力は7ミリバールであってよい。中間フラクションを除去するためには、反応器中の混合物の温度を174〜175℃の範囲に選定し、蒸留塔のヘッドの温度を151〜152℃の範囲に選定することができる。圧力は7ミリバールであってよい。蒸留塔は15〜30トレーの構造化充填物を含んでよい。
式(R1R2NR3)2NH[式中、R1とR2のそれぞれがメチル基であって、R3が−CH2CH2OCH2CH2−である]の第二アミンは、ビス(N,N−2−ジメチルアミノ−エトキシエチル)−アミンとも呼ばれ、イソシアネート(より具体的にはポリイソシアネート)とイソシアネート反応性化合物(例えば、ポリオール、ポリアミン、または水)とを反応させるための触媒として、類似物質であるビス(N,N−2−ジメチルアミノ−エトキシエチル)メチルアミンではうまく機能しない処方において使用することができる。
理解しておかねばならないことは、本発明の実施態様を提供するために、好ましい実施態様及び/又は材料について説明してきたが、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の改良や変更を行ってよい、という点である。
Claims (17)
- 式(R1R2NR3)2NR4
[式中、R1とR2のそれぞれは、メチル基、エチル基、イソプロピル基、およびn−プロピル基からなる群から選択され;
R3は、−CH2CH2OCH2CH2−、−CH2CH2OCH2CH2CH2−、および−CH2CH2CH2OCH2CH2CH2−からなる群から選択されるアルコキシアルキル基であり;
R4は、水素、メチル基、エチル基、イソプロピル基、n−プロピル基、および式R1R2NR3を有する基からなる群から選択される]
を得る方法であって、
(α)R1R2NR3(OH)とアンモニアとを反応させ、これにより(R1R2NR3)2NR4を含む混合物を得る工程;および
(β)前記混合物から(R1R2NR3)2NR4を分離する工程;
を含む上記方法。 - R1R2NR3(OH)とアンモニアとを触媒の存在下で反応させる、請求項1に記載の方法。
- R1とR2がメチルである、請求項1〜2のいずれか一項に記載の方法。
- R3が である、請求項1〜3のいずれか一項に記載の方法。
- R4が水素である、請求項1〜4のいずれか一項に記載の方法。
- 前記混合物から(R1R2NR3)2NHを分離する工程が、前記混合物の蒸留によって行われる、請求項5に記載の方法。
- 前記混合物から(R1R2NR3)2NHを分離する工程が、
(R1R2NR3)2NHを含む混合物をアミド化して、対応する(R1R2NR3)2NHベースのアミドを含むアミド化混合物を得ること;
アミド化混合物の他の成分から(R1R2NR3)2NHベースのアミドを分離すること;および、
(R1R2NR3)2NHベースのアミドの脱アミドによって、(R1R2NR3)2NHをそのアミドから回収すること;
を含む、請求項5に記載の方法。 - 第三アミンが式(R1R2NR3)2NR4を有し、R4が、メチル基、エチル基、イソプロピル基、およびn−プロピル基からなる群から選択され、前記方法が、前記(R1R2NR3)2NHのアルキル化によって(R1R2NR3)2NHを(R1R2NR3)2NR4に転化させる追加の工程を含む、請求項1〜7のいずれか一項に記載の方法。
- 前記アルキル化混合物から(R1R2NR3)2NR4を分離する追加の工程を含む、請求項8に記載の方法。
- 第三アミンが式(R1R2NR3)3Nを有し、該方法が、前記混合物から(R1R2NR3)3Nを分離する前に、前記混合物の少なくとも一部をR1R2NR3(OH)とアンモニアとの反応に再循環させる追加の工程を含む、請求項1〜9のいずれか一項に記載の方法。
- 式(R1R2NR3)2NH[式中、R1とR2のそれぞれがメチル基であり;R3が−CH2CH2OCH2CH2−である]を有する第二アミン。
- 前記(R1R2NR3)2NHが、アルキル化(R1R2NR3)2NH、一般には(R1R2NR3)2NR1を含む、請求項11に記載の式(R1R2NR3)2NHを有する第二アミン。
- 前記第二アミンが(R1R2NR3)2NR1を0.1重量%〜20重量%の範囲にて含む、請求項11に記載の式(R1R2NR3)2NHを有する第二アミン。
- 式(R1R2NR3)3N[式中、R1とR2のそれぞれがメチル基であり;R3が−CH2CH2OCH2CH2−である]を有する第三アミン。
- 式(R1R2NR3)2NR4
[式中、R1とR2のそれぞれが、メチル基、エチル基、イソプロピル基、およびn−プロピル基からなる群から選択され;
R3が、−CH2CH2OCH2CH2−、−CH2CH2OCH2CH2CH2−、および−CH2CH2CH2OCH2CH2CH2−からなる群から選択されるアルコキシアルキル基であり;
R4が、メチル基、エチル基、イソプロピル基、およびn−プロピル基からなる群から選択される]
を有し、実質的に塩素を含有しない第三アミン。 - 前記第三アミンが0.01重量%未満のClを遊離形または結合形にて含む、請求項15に記載の式(R1R2NR3)2NR4を有する第三アミン。
- 式(R1R2NR3)2NH[式中、R1とR2のそれぞれがメチル基であり;R3が−CH2CH2OCH2CH2−である]を有する第二アミンの、イソシアネートとイソシアネート反応性化合物とからポリウレタンを得る反応における触媒としての使用。
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