JP2013533334A - アルコールの均一系接触アミノ化によるポリアルキレンポリアミン - Google Patents

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Abstract

本発明は、アルコールの接触アミノ化によるポリアルキレンポリアミンの製造法であって、(i)脂肪族アミノアルコール同士を、又は、(ii)脂肪族ジアミンもしくはポリアミンと、脂肪族ジオールもしくはポリオールとを、水の脱離下に触媒の存在で反応させる方法に関する。

Description

本発明は、アルカノールアミンの、又は、ジアミンもしくはポリアミンとジオールもしくはポリオールとの、アルコールの接触アミノ化による、ポリアルキレンポリアミンの製造法に関する。
ポリエチレンイミンは、数多くの多様な用途を有する有用な生成物である。例えば、ポリエチレンイミンは、a)ラミネートフィルムのための印刷インキ用の定着剤として;b)多層複合フィルムを製造するための助剤(接着)として、その際、種々のポリマー層のみならず金属フィルムも相容化される;c)接着剤用の付着促進剤として、例えば、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチレート、ポリビニルアセテート、及びスチレンコポリマーと組み合わせて、又は、ラベル用接着剤のための粘着促進剤として;d)低分子PEIは、さらに、エポキシ樹脂及びポリウレタン接着剤における架橋剤/硬化剤として使用可能である;e)塗料への適用におけるプライマーとして、例えば、ガラス、木材、プラスチック、及び金属といった物質に対する付着性を改善するために;f)標準分散ペイントにおける湿潤付着性を改善するために、及び、例えば、路面標示用の塗装ペイントの耐雨即効性を改善するために;g)例えば、Hg、Pb、Cu、Niといった重金属に対して高い結合性を有する錯化剤として、及び、水処理/水後処理における凝集剤として;h)木材保護における活性金属塩配合剤用の浸透助剤として;i)鉄及び非鉄金属用の防腐剤として;j)タンパク質及び酵素の固定化のために、使用される。これらの適用のために、エチレンイミンから誘導されていない、別のポリアルキレンポリアミンを使用することもできる。
ポリエチレンイミンは、目下、エチレンイミンの単独重合により得られる。エチレンイミンは、種々の経路で合成され得る、活性が高く腐食性でかつ毒性の中間生成物である(Aziridine, Ulrich Steuerle, Robert Feuerhake; Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 2006, Wiley-VCH, Weinheim)。
β−クロロエチルアミン法において、エチレンイミンは、β−クロロエチルアミンとNaOHとの反応により得られる。その際、HClの脱離によってβ−クロロエチルアミンの望ましくない重合が生じることがあり、これが回避されるように配慮しなければならない。さらに、2当量のNaOHを使用することや、結合生成物としてNaClが生じることが欠点である。
Dow法において、エチレンイミンは、1,2−ジクロロエタンと3当量のアンモニアとの反応により得られる。多量のアンモニアを使用することや、結合生成物として塩化アンモニウムが生じること、反応混合物が腐食性であること、さらには生成物の不純物が欠点である。
Wencker法では、第一の工程において、2−アミノエタノールと硫酸との反応によって硫酸水素2−アミノエチルが生成される。その後、この硫酸水素2−アミノエチルから、第二の工程において、2当量のNaOHを添加することによってエチレンアミンが得られる。ここでも、硫酸及びNaOHを使用することや、結合生成物として硫酸ナトリウムが生じることが欠点である。
2−アミノエタノールの接触脱水素の場合、気相中で250〜450℃での2−アミノエタノールの接触脱水素によりエチレンイミンが得られる。この方法の欠点は、蒸留による生成物の後処理にコストがかかることや、多くのエネルギーを要すること、さらには、触媒の寿命が短いことである。
エチレンイミンの製造法における上記の欠点に加えて、この出発化合物から出発するポリエチレンイミンの合成には問題があり、それというのも、活性が高く毒性でかつ腐食性のエチレンイミンを取り扱わねばならないためである。同様に、得られた生成物ないし廃水流中にエチレンイミンが残留しないことが保証されねばならない。
アジリジンからの誘導によらない、C2を上回るアルキレン基を有するポリアルキレンポリアミン−[(CH2xN]−(x>2)の製造に関しては、アジリジン経路に類似した方法が存在しないため、従来、その製造法は高コストであった。
アルコールとアミンとから出発した第一級アミン、第二級アミン及び第三級アミンの合成に関する刊行物から、アルコールの均一系接触アミノ化が知られており、その際、記載されているいずれの態様においてもモノマー生成物が得られている。US3,708,539には、ルテニウム・ホスファン錯体を使用した、第一級アミン、第二級アミン及び第三級アミンの合成が記載されている。Y. Watanabe, Y. Tsuji, Y. Ohsugi, Tetrahedron Lett. 1981, 28, 2667-2670には、アニリンを用いたアルコールのアミノ化を触媒として[Ru(PPh33Cl2]を用いて行うことによる、アリールアミンの製造について報告されている。EP0034480A2には、イリジウム触媒、ロジウム触媒、ルテニウム触媒、オスミウム触媒、白金触媒、パラジウム触媒、又はルテニウム触媒を使用した、第一級アミン又は第二級アミンと第一級アルコール又は第二級アルコールとの反応による、N−アルキルアミン又はN,N−ジアルキルアミンの製造が開示されている。EP0239934A1には、ルテニウムホスファン錯体及びイリジウムホスファン錯体を使用した、ジオール、例えばエチレングリコール及び1,3−プロパンジオールと第二級アミンとから出発した、モノアミノ化及びジアミノ化生成物の合成が記載されている。K.I. Fujita, R. Yamaguchi, Synlett, 2005, 4, 560-571には、アルコールと第一級アミンとの反応による第二級アミンの合成、並びに、イリジウム触媒を用いた閉環により第一級アミンとジオールとを反応させることによる環状アミンの合成が記載されている。A. Tillack, D. Hollmann, K. Mevius, D. Michalik, S. Baehn, M. Beller, Eur. J. Org. Chem. 2008, 4745-4750、A. Tillack, D. Hollmann, D. Michalik, M. Beller, Tetrahedron Lett. 2006, 47, 8881-8885、D. Hollmann, S. Baehn, A. Tillack, M. Beller, Angew. Chem. Int. Ed. 2007, 46, 8291-8294、並びに、M. Haniti, S.A. Hamid, C.L. Allen, G.W. Lamb, A.C. Maxwell, H.C. Maytum, A.J.A. Watson, J.M.J. Williams, J. Am. Chem. Soc, 2009, 131, 1766-1774には、均一系ルテニウム触媒を用いて、アルコールと第一級アミン又は第二級アミンとから出発した、第二級アミン及び第三級アミンの合成が記載されている。均一系ルテニウム触媒を用いたアルコールとアンモニアとの反応による第一級アミンの合成に関しては、"C. Gunanathan, D. Milstein, Angew. Chem. Int. Ed. 2008, 47, 8661-8664"に報告されている。
DE−A2624135には,アルキレンジアミンとジオールとを、リン酸、その無水物、金属塩及びエステルの存在で、250〜350℃の温度で液相中で反応させることによる、ポリアルキレンポリアミンの製造が記載されている。
本発明の課題は、アジリジンを使用せず、かつ、望ましくない結合生成物も生じない、ポリアルキレンポリアミンの製造法を見出すことである。
該課題は、アルコールの接触アミノ化によるポリアルキレンポリアミンの製造法であって、(i)脂肪族アミノアルコール同士を、又は、(ii)脂肪族ジアミンもしくはポリアミンと脂肪族ジオールもしくはポリオールとを、水の脱離下に触媒の存在で反応させる方法において、該触媒が遷移金属錯体触媒であり、かつ、該触媒が均一に反応媒体中に溶解していることを特徴とする方法により解決される。
本発明によれば、ポリアルキレンポリアミンは、(i)脂肪族アミノアルコール同士を水の脱離下に、又は、(ii)脂肪族ジアミンもしくはポリアミンと脂肪族ジオールもしくはポリオールとを水の脱離下に、それぞれ触媒の存在で反応させることにより得られる。適した脂肪族アミノアルコールは、少なくとも1つの第一級アミノ基又は第二級アミノ基と、少なくとも1つのOH基とを含む。例は、線状又は分岐状のアルカノールアミン、例えば、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、3−アミノプロパン−1−オール、2−アミノプロパン−1−オール、4−アミノブタン−1−オール、2−アミノブタン−1−オール、3−アミノブタン−1−オール、5−アミノペンタン−1−オール、1−アミノペンタン−2−オール、6−アミノヘキサン−1−オール、2−アミノヘキサン−1−オール、7−アミノヘプタン−1−オール、2−アミノヘプタン−2−オール、8−アミノオクタン−1−オール、2−アミノオクタン−1−オール、1−(2−ヒドロキシエチル)ピペラジン、2−(2−アミノエトキシ)エタノール、ブチルエタノールアミン、プロピルエタノールアミン、エチルエタノールアミン、及びメチルエタノールアミンである。
適した脂肪族ジアミンは、少なくとも2つの第一級アミノ基、又は、少なくとも1つの第一級アミノ基及び第二級アミノ基、又は、少なくとも2つの第二級アミノ基を含んでおり、好ましくは2つの第一級アミノ基を含んでいる。例は、エチレンジアミン、1,3−プロピレンジアミン、1,2−プロピレンジアミン、1,4−ブチレンジアミン、1,2−ブチレンジアミン、1,5−ジアミノペンタン、1,2−ジアミノペンタン、1,6−ジアミノヘキサン、1,2−ジアミノヘキサン、1,7−ジアミノヘプタン、1,2−ジアミノヘプタン、1,8−ジアミノオクタン、1,2−ジアミノオクタン、3,3’−ジメチル−4,4’−ジアミノジシクロヘキシルメタン、4,4’−ジアミノジシクロヘキシルメタン、イソホロンジアミン、2,2−ジメチルプロパン−1,3−ジアミン、4,7,10−トリオキサトリデカン−1,13−ジアミン、4,9−ジオキサドデカン−1,12−ジアミン、ポリエーテルアミン、ピペラジン、3−(シクロヘキシルアミノ)プロピルアミン、3−(メチルアミノ)プロピルアミン、及びN,N−ビス(3−アミノプロピル)メチルアミンである。
脂肪族ジオールについての例は、エチレングリコール、1,2−プロピレングリコール、1,3−プロピレングリコール、1,4−ブチレングリコール、ブタン−2,3−ジオール、ネオペンチルグリコール、1,2−ブチレングリコール、2−メチル−1,3−プロパンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,2−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,2−ヘキサンジオール、1,7−ヘプタンジオール、1,2−ヘプタンジオール、1,8−オクタンジオール、1,2−オクタンジオール、2,4−ジメチル−2,5−ヘキサンジオール、ポリTHF、1,4−ビス−(2−ヒドロキシエチル)ピペラジン、ブチルジエタノールアミン、及びメチルジエタノールアミンである。
本発明により得られる好ましいポリアルキレンポリアミンは、C2〜C10−アルキレン単位、特に好ましくはC2〜C6−アルキレン単位を含む。これらは線状であっても分岐状であってもよいが、好ましくは線状である。例は、エチレン、1,3−プロピレン、1,4−ブチレン、1,5−ペンチレン、1,2−ペンチレン、ネオペンチレン、及び1,6−ヘキシレンである。シクロアルキレン単位、例えば、1,3−シクロヘキシレン、及び1,4−シクロヘキシレンも可能である。
脂肪族アミノアルコールの混合物、又はアルカンジオールの混合物、又はジアミノアルカンの混合物を、それぞれの反応において使用することもできる。生じるポルアルキレンポリアミンは、種々の長さのアルキレン単位を含み得る。
1つを上回るOH基、又は1つを上回る第一級もしくは第二級アミノ基を有する多官能性アミノアルコール同士を反応させることもできる。この場合、高分岐状の生成物が得られる。多官能性アミノアルコールについての例は、ジエタノールアミン、N−(2−アミノエチル)エタノールアミン、及びジイソプロパノールアミンである。
ポリオール、又は、ジオールとポリオールとの混合物を、ジアミンと反応させることもできる。ポリアミン、又は、ジアミンとポリアミンとの混合物を、ジオールと反応させることもできる。ポリオール、又は、ジオールとポリオールとの混合物を、ポリアミン、又は、ジアミンとポリアミンとの混合物と反応させることもできる。この場合、高分岐状の生成物が得られる。ポリオールについての例は、グリセリン、トリメチロールプロパン、ソルビトール、トリエタノールアミン、及びトリイソプロパノールアミンである。ポリアミンについての例は、ジエチレントリアミン、トリス(アミノエチル)アミン、1,3,5−トリアザシクロヘキサン、3−(2−アミノエチルアミノ)プロピルアミン、ジプロピレントリアミン、及びN,N’−ビス−(3−アミノプロピル)−エチレンジアミンである。
好ましくは、ジオールとジアミンとをほぼ等モルで、例えば0.7〜1.3:1のモル比で使用する。
触媒は、好ましくは、周期表の第8族、第9族又は第10族の元素を少なくとも1つ含む。該触媒は、反応媒体中に溶解している均一系触媒である。アルコールのアミノ化は、付加的な溶剤の存在下に実施することもでき、また、付加的な溶剤の不在下に実施することもできる。アルコールのアミノ化は、単相の液体系において、又は二相の液体系において、一般に20〜250℃の温度で実施することができる。反応系が二相である場合には、上相は、均一に溶解した触媒の大部分を含む非極性溶剤からなっており、下相は、極性の出発材料、形成されたポリアミン、並びに水からなっている。
本発明の好ましい一実施態様において、(i)モノエタノールアミンを、又は、(ii)エチレングリコールとエチレンジアミンとを、触媒の存在で反応させて、ポリエチレンイミンを生成させる。
ポリエチレンイミンを、式1又は式2に従って生成させる。エチレンイミン単位の数nは、一般に3〜50000である。
Figure 2013533334
そのようにして得られるポリエチレンイミンは、鎖末端上の末端基として、NH2基に加えてOH基をも有し得る。
Figure 2013533334
得られるポリエチレンイミンの数平均分子量Mnは、一般に400〜2000000、好ましくは800〜750000、特に好ましくは800〜100000である。分子量分布Mw/Mnは、一般に1.2〜20、好ましくは1.5〜7.5の範囲内である。(pH4〜5での)カチオン電荷密度は、一般に4〜22mequ/g 乾燥物質の範囲内であり、好ましくは6〜18mequ/gの範囲内である。好ましくは、高い分岐度(Degree of Branching, DB)を有するポリエチレンイミンが生成される。この分岐度DBは13C−NMRにより測定され、かつ、以下:
DB=D+T/D+T+L
の通りに定義されており、
ここで、D(デンドリマー)は、第三級アミノ基の割合に相当し、L(線状)は第二級アミノ基の割合に相当し、かつT(末端)は第一級アミノ基の割合に相当する。
DBは、一般に0.1〜1の範囲内であり、好ましくは>0.3である。
本発明による方法により得られるポリエチレンイミンは、線状であることができ、分岐状ないし多重分岐状であることもでき、また環状の構造単位を有することもできる。
Figure 2013533334
ここで、構造単位の分布(線状、分岐状ないし環状)はランダムである。そのようにして得られるポリエチレンイミンは、エチレンイミンから製造されるポリエチレンイミンと、OH末端基の存在の点で相違している。
本発明のもう1つの実施態様において、アルキレン鎖中に2個を上回るC原子を有する線状のα,ω−アミノアルコールを触媒の存在で反応させる。
Figure 2013533334
例えば、3−アミノプロパン−1−オール、2−アミノプロパン−1−オール、4−アミノブタン−1−オール、2−アミノブタン−1−オール、3−アミノブタン−1−オール、5−アミノペンタン−1−オール、2−アミノペンタン−1−オール、6−アミノヘキサン−1−オール、2−アミノヘキサン−1−オール、7−アミノヘプタン−1−オール、2−アミノヘプタン−1−オール、8−アミノオクタン−1−オール、2−アミノオクタン−1−オール、1−(2−ヒドロキシエチル)ピペラジン、及び2−(2−アミノエトキシ)エタノールといったアルカノールアミンが好ましい。
特に好ましいのは、3−アミノプロパン−1−オール、及び2−アミノプロパン−1−オールである。
本発明のもう1つの実施態様において、アルキレン鎖中に2個を上回るC原子を有する線状のアルキレンジアミンと、アルキレン鎖中に2個を上回るC原子を有する線状のアルカンジオールとを、触媒の存在で反応させる。
Figure 2013533334
好ましいアルカンジオールは、1,2−プロピレングリコール、1,3−プロピレングリコール、1,4−ブチレングリコール、ブタン−2,3−ジオール、ネオペンチルグリコール、1,2−ブチレングリコール、2−メチル−1,3−プロパンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,2−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,2−ヘキサンジオール、1,7−ヘプタンジオール、1,2−ヘプタンジオール、1,8−オクタンジオール、1,2−オクタンジオール、2,4−ジメチル−2,5−ヘキサンジオール、ポリTHF、1,4−ビス−(2−ヒドロキシエチル)ピペラジン、ブチルジエタノールアミン、及びメチルジエタノールアミンである。
特に好ましいものは、2−プロピレングリコール、1,3−プロピレングリコール、1,4−ブチレングリコール、2−メチル−1,3−プロパンジオール、1,6−ヘキサンジオール、及びネオペンチルグリコールである。
好ましいアルキレンジアミンは、1,3−プロピレンジアミン、1,2−プロピレンジアミン、1,4−ブチレンジアミン、1,2−ブチレンジアミン、1,5−ジアミノペンタン、1,2−ジアミノペンタン、1,6−ジアミノヘキサン、1,2−ジアミノヘキサン、1,7−ジアミノヘプタン、1,2−ジアミノヘプタン、1,8−ジアミノオクタン、1,2−ジアミノオクタン、3,3’−ジメチル−4,4’−ジアミノジシクロヘキシルメタン、4,4’−ジアミノジシクロヘキシルメタン、イソホロンジアミン、2,2−ジメチルプロパン−1,3−ジアミン、4,7,10−トリオキサトリデカン−1,13−ジアミン、4,9−ジオキサドデカン−1,12−ジアミン、ポリエーテルアミン、ピペラジン、3−(シクロヘキシルアミノ)プロピルアミン、3−(メチルアミノ)プロピルアミン、及びN,N−ビス(3−アミノプロピル)メチルアミンである。
特に好ましいものは、1,3−プロピレンジアミン、1,2−プロピレンジアミン、1,6−ジアミノヘキサン、及び2,2−ジメチルプロパン−1,3−ジアミンである。
触媒は、周期表の副族の種々の金属を1つ以上含む遷移金属錯体触媒であり、好ましくは、周期表の第8族、第9族及び第10族の元素を少なくとも1つ含む遷移金属錯体触媒であり、特に好ましくはルテニウム又はイリジウムを含む遷移金属錯体触媒である。上記の副族金属は、錯化合物の形で存在している。一般に、該触媒は、反応媒体中に溶解している均一系触媒である。多数の種々の配位子が該当する。該遷移金属錯化合物中に存在する適した配位子は、例えば、アルキル又はアリールで置換されたホスフィン、アリーレン基又はアルキレン基で橋かけされている、アルキル又はアリールで置換された多座ホスフィン、含窒素複素環式カルベン、シクロペンタンジエニル、及びペンタメチルシクロペンタジエニル、アリール、オレフィン配位子、ヒドリド、ハロゲニド、カルボキシレート、アルコキシレート、カルボニル、ヒドロキシド、トリアルキルアミン、ジアルキルアミン、モノアルキルアミン、含窒素芳香族化合物、例えば、ピリジン、又はピロリジン、及び多座アミンである。該有機金属錯体は、種々の上記配位子を1つ以上含むことができる。
好ましい配位子は、(単座)ホスフィン又は(多座)ポリホスフィン、例えば、1〜20個、好ましくは1〜12個のC原子を有する、非分岐状又は分岐状の、非環状又は環状の、脂肪族基、芳香族基、又は芳香脂肪族基を少なくとも1つ有するジホスフィンである。分岐状の脂環式基及び芳香脂肪族基についての例は、−CH2−C611、及び−CH2−C65である。適した基として、例えば以下ものが挙げられる:メチル、エチル、1−プロピル、2−プロピル、1−ブチル、2−ブチル、1−(2−メチル)プロピル、2−(2−メチル)プロピル、1−ペンチル、1−ヘキシル、1−ヘプチル、1−オクチル、1−ノニル、1−デシル、1−ウンデシル、1−ドデシル、シクロペンテニル、シクロヘキシル、シクロヘプチル、及びシクロオクチル、メチルシクロペンチル、メチルシクロヘキシル、1−(2−メチル)−ペンチル、1−(2−エチル)−ヘキシル、1−(2−プロピルヘプチル)、及びノルボルニル、フェニル、トリル、及びキシリル。ホスフィン基は、上記の、非分岐状又は分岐状の、非環状又は環状の、脂肪族基、芳香族基、又は芳香脂肪族基を2つ又は3つ含むことができる。これらの基は、同じであってもよいし異なっていてもよい。
上記の、非分岐状又は分岐状の、非環状又は環状の、脂肪族基、芳香族基、又は芳香脂肪族基において、個々の炭素原子はさらなるホスフィン基により置換されていてもよい。従って、ホスフィン基がアルキレン基又はアリーレン基で橋かけされている、多座の、例えば二座又は三座のホスフィン配位子も含まれる。好ましいのは、1,2−フェニレン橋、メチレン橋、1,2−エチレン橋、1,2−ジメチル橋、1,2−エチレン橋、1,3−プロピレン橋、1,4−ブチレン橋、及び1,5−プロピレン橋で橋かけされたホスフィン基である。
特に適した単座ホスフィン配位子は、トリフェニルホスフィン、トリトリルホスフィン、トリ−n−ブチルホスフィン、トリ−n−オクチルホスフィン、トリメチルホスフィン、及びトリエチルホスフィンである。
特に適した多座ホスフィン配位子は、ビス(ジフェニルホスフィノ)メタン、1,2−ビス(ジフェニルホスフィノ)エタン、1,2−ジメチル−1,2−ビス(ジフェニルホスフィノ)エタン、1,2−ビス(ジシクロヘキシルホスフィノ)エタン、1,2−ビス(ジエチルホスフィノ)エタン、1,3−ビス(ジフェニルホスフィノ)プロパン、1,4−ビス(ジフェニルホスフィノ)ブタン、1,5−ビス(ジフェニルホスフィノ)プロパン、及び1,1,1−トリス(ジフェニルホスフィノメチル)エタンである。
特に適した配位子として、シクロペンタジエニル、並びに、そのアルキル、アリール及び/又はヒドロキシで1回〜5回置換された誘導体、例えば、メチルシクロペンタジエニル、ペンタメチルシクロペンタジエニル、テトラフェニルヒドロキシシクロペンタジエニル、及びペンタフェニルシクロペンタジエニルも挙げられる。さらに、特に適した配位子は、インデニル、及びその置換された誘導体である。同様に特に適した配位子は、クロリド、ヒドリド、及びカルボニルである。該遷移金属錯体触媒は、種々の上記配位子を複数含むことができる。
均一系触媒は、直接その活性形で使用することもできるし、通常の標準錯体、例えば、[Ru(p−シメン)Cl22、[Ru(ベンゼン)Cl2n、[Ru(CO)2Cl2n、[Ru(CO)3Cl22、[Ru(COD)(アリル)]、[RuCl3・H2O]、[Ru(アセチルアセトネート)3]、[Ru(DMSO)4Cl2]、[Ru(PPh33(CO)(H)Cl]、[Ru(PPh33(CO)Cl2]、[Ru(PPh33(CO)(H)2]、[Ru(PPh33Cl2]、[Ru(シクロペンタジエニル)(PPh32Cl]、[Ru(シクロペンタジエニル)(CO)2Cl]、[Ru(シクロペンタジエニル)(CO)2H]、[Ru(シクロペンタジエニル)(CO)22、[Ru(ペンタメチルシクロペンタジエニル)(CO)2Cl]、[Ru(ペンタメチルシクロペンタジエニル)(CO)2H]、[Ru(ペンタメチルシクロペンタジエニル)(CO)22、[Ru(インデニル)(CO)2Cl]、[Ru(インデニル)(CO)2H]、[Ru(インデニル)(CO)22、ルテノセン、[Ru(バイナップ)Cl2]、[Ru(ビピリジン)2Cl2・2H2O]、[Ru(COD)Cl22、[Ru(ペンタメチルシクロペンタジエニル)(COD)Cl]、[Ru3(CO)12]、[Ru(テトラフェニルヒドロキシ−シクロペンタジエニル)(CO)2H]、[Ru(PMe34(H)2]、[Ru(PEt34(H)2]、[Ru(PnPr34(H)2]、[Ru(PnBu34(H)2]、[Ru(Pnオクチル34(H)2]、[IrCl3・H2O]、KIrCl4、K3IrCl6、[Ir(COD)Cl]2、[Ir(シクロオクテン)2Cl]2、[Ir(エテン)2Cl]2、[Ir(シクロペンタジエニル)Cl22、[Ir(ペンタメチルシクロペンタジエニル)Cl22、[Ir(シクロペンタジエニル)(CO)2]、[Ir(ペンタメチルシクロペンタジエニル)(CO)2]、[Ir(PPh32(CO)(H)]、[Ir(PPh32(CO)(Cl)]、[Ir(PPh33(Cl)]から出発して、相応する配位子、好ましくは上記の単座又は多座ホスフィン配位子の添加下に、反応条件下で初めて生成させることもできる。
触媒の金属成分、好ましくはルテニウム又はイリジウムの量は、それぞれ液体の反応混合物全体に対して、一般に0.1〜5000質量ppmである。
本発明による方法は、溶剤中でも溶剤なしでも実施可能である。
反応を溶剤なしで実施する場合、均一系触媒は反応後に生成物中に溶解している。この触媒は、生成物中に残留していてもよいし、適した方法により生成物から分離することもできる。触媒の分離法は、例えば、生成物と混和不可能な溶剤での洗浄であり、この溶剤中に、配位子の適切な選択により、触媒は生成物中よりも良好に溶解する。場合により、触媒を多段抽出により生成物から減損させる(アルコールのアミノ化)。抽出剤として、好ましくは、目的反応にも適している溶剤、例えば、トルエン、ベンゼン、キシレン、アルカン、例えば、ヘキサン、ヘプタン、及びオクタン、及び、非環状又は環状エーテル、例えば、ジエチルエーテル、及びテトラヒドロフランを使用し、この溶剤を、濃縮後に、抽出された触媒と一緒に、再度、反応に使用することができる。適当な吸収材を用いて触媒を除去することも可能である。反応を、水と混和不可能な溶剤中で実施する場合には、生成物相に水を添加することによって分離を行うこともできる。その際、触媒が好ましくも溶剤に溶解する場合には、この触媒を溶剤と共に水性の生成物相から分離し、かつ場合により再利用することができる。このことは、適した配位子の選択により生じ得る。生じた水性ポリアルキレンポリアミンを、直接、工業用ポリアルキレンポリアミン溶液として使用することができる。
反応を溶剤中で実施する場合には、この溶剤は生成物と混和可能であってよく、かつ、反応後に蒸留により分離することができる。生成物又は出発材料とのミシビリティギャップを有する溶剤を使用することもできる。これに適した溶剤として、例えば、トルエン、ベンゼン、キシレン、アルカン、例えば、ヘキサン、ヘプタン、及びオクタン、及び、非環状又は環状エーテル、例えば、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、及びジオキサンが挙げられる。ホスフィン配位子を適切に選択することによって、触媒は好ましくは溶剤相に溶解する。
溶剤が反応条件下で出発材料及び生成物と混和可能であって、冷却後に初めて、触媒の大部分を含む第二の液相を形成することも可能である。このような特性を示す溶剤として、例えば、トルエン、ベンゼン、キシレン、アルカン、例えば、ヘキサン、ヘプタン、及びオクタンが挙げられる。その場合、触媒を溶剤と一緒に分離して、再利用することができる。この変法においても、生成物相に水を混合することができる。生成物中に含まれる触媒の部分を、引き続き、適した吸収材、例えばポリアクリル酸及びその塩、スルホン化ポリスチレン及びその塩、活性炭、モンモリロナイト、ベントナイト、並びにゼオライトにより分離することができるが、しかしながら、生成物中にそのままにしておくこともできる。
二相で反応を進行させる実施態様の場合には、非極性溶剤として特に、遷移金属触媒上の親油性のホスフィン配位子、例えば、トリフェニルホスフィン、トリトリルホスフィン、トリ−n−ブチルホスフィン、トリ−n−オクチルホスフィン、トリメチルホスフィン、トリエチルホスフィン、ビス(ジフェニルホスフィノ)メタン、1,2−ビス(ジフェニルホスフィノ)エタン、1,2−ジメチル−1,2−ビス(ジフェニルホスフィノ)エタン、1,2−ビス(ジシクロヘキシルホスフィノ)エタン、1,2−ビス(ジエチルホスフィノ)エタン、1,3−ビス(ジフェニルホスフィノ)プロパン、1,4−ビス(ジフェニルホスフィノ)ブタン、1,5−ビス(ジフェニルホスフィノ)プロパン、及び1,1,1−トリス(ジフェニルホスフィノメチル)エタンとの組み合わせでの、トルエン、ベンゼン、キシレン、アルカン、例えば、ヘキサン、ヘプタン、及びオクタンが適しており、それにより、遷移金属触媒が非極性相中に濃縮される。このような、生成物、並びに反応水、及び場合により未反応の出発材料がこれらの化合物に富む第二の相を形成するような実施態様の場合には、触媒の大部分を単純な相分離により生成物相から分離し、再利用することができる。
揮発性の副生成物、又は未反応の出発材料、またさらには、反応の際に生じたかもしくは反応後により良好な抽出のために添加した水が望ましくない場合には、これらを問題なく生成物から蒸留により分離することができる。
反応は、液相中で一般に20〜250℃の温度で行われる。好ましくは、この温度は少なくとも100℃であり、かつ好ましくは最高で200℃である。反応を、0.1〜20MPa(絶対)の全圧で実施することができるが、この圧力は、反応温度での溶剤の自生圧力であってもよいし、例えば、窒素、アルゴン又は水素といったガスの圧力であってもよい。平均反応時間は、一般に15分〜100時間である。
反応の際に形成された水を、反応混合物から連続的に除去することも有利である場合がある。反応水を、直接、蒸留によって反応混合物から分離することもできるし、共沸混合物として適当な溶剤(共留剤)を添加し、かつ水分離器を使用して分離することもできるし、脱水助剤を添加することにより除去することもできる。
塩基の添加は、生成物の形成に対してプラスの効果を及ぼし得る。適した塩基として、ここでは、アルカリ金属水酸化物、アルカリ土類金属水酸化物、アルカリ金属アルコラート、アルカリ土類金属アルコラート、アルカリ金属炭酸塩、及びアルカリ土類金属炭酸塩が挙げられ、これらを、使用する金属触媒に対して0.01〜100当量使用することができる。
本発明は、a)印刷インキ用の定着剤としての、b)複合フィルムを製造するための助剤(接着)としての、c)接着剤用の粘着促進剤としての、d)樹脂用の架橋剤/硬化剤としての、e)塗料におけるプライマーとしての、f)分散ペイントにおける湿潤付着促進剤としての、g)錯化剤及び凝集剤としての、h)木材保護における浸透助剤としての、i)防腐剤としての、j)タンパク質及び酵素の固定化剤としての、ポリアルキレンポリアミンの使用にも関する。
本発明を、以下の実施例により詳説する。
実施例1
40mLガラスインサートを備えた、振盪させたスチール製オートクレーブ内に、不活性条件下で、[Ru(PPh33(H)2(CO)] 0.19g(0.2ミリモル)、KOtBu 0.07g(0.64ミリモル)、PnBu3 0.45g(2.2ミリモル)、エタノールアミン 2.0g(32.7ミリモル)、及び、トルエン 18mLを量り入れる。次いで、この反応器を25バールのアルゴン圧下に140℃に加熱し、この温度でかつ30バールのアルゴン圧で、20時間にわたり700rpmで振盪させる。反応が完全に終了し、そして冷却した後に、二つの相が生じるが、その際、この二つの相のうち下方が生成物相である。この下相において、わずかな量の、二量体(ジエタノールアミン)、三量体(トリエタノールアミン、1−ピペラジンエタノール、トリエチレンテトラミン)、及び四量体(テトラエチレンペンタミン)が確認でき、これらをガスクロマトグラフィーにより特定する生成物相の残りは、GCを用いることのできないエタノールアミンのより高級のオリゴマー及びポリマーからなる。ポリマーの平均分子量を、サイズ排除クロマトグラフィー法によるゲル浸透クロマトグラフィーにより測定する。溶離剤として、トリフルオロ酢酸カリウム塩0.05%を含むヘキサフルオロイソプロパノールを使用する。測定を、30℃で、1mL/分の流速で、示差熱量計ないしUV光度計を検出器として備えたポリエステルコポリマーカラム(8mm×30cm)上の試料溶液10μLで実施する。得られたポリマーの質量平均は、2.5の分散度(Mw/Mn)で1580g/モルである。これは、ポリマー −(CH2CH2NH)n−の平均鎖長n(エチレンイミン単位の数)が37であることに相当する。
実施例2
40mLガラスインサートを備えた、振盪させたスチール製オートクレーブ内に、不活性条件下で、[Ru(PPh33(H)2(CO)] 0.19g(0.2ミリモル)、KOtBu 0.07g(0.64ミリモル)、PnBu3 0.09g(0.452ミリモル)、エタノールアミン 2.0g(32.7ミリモル)、及び、トルエン 18mLを量り入れる。次いで、この反応器を25バールのアルゴン圧下に140℃に加熱し、この温度でかつ30バールのアルゴン圧で、20時間にわたり700rpmで振盪させる。反応が完全に終了し、そして冷却した後に、二つの相が生じるが、その際、この二つの相のうち下方が生成物相である。この下相において、わずかな量の、二量体(ジエタノールアミン)、三量体(トリエタノールアミン、1−ピペラジンエタノール、トリエチレンテトラミン)、及び四量体(テトラエチレンペンタミン)が確認でき、これらをガスクロマトグラフィーにより特定する。生成物相の残りは、GCを用いることのできないエタノールアミンのより高級のオリゴマー及びポリマーからなる。ポリマーの平均分子量を、実施例1に記載されている通りに、サイズ排除クロマトグラフィー法によるゲル浸透クロマトグラフィーにより測定する。得られたポリマーの質量平均は、2.0の分散度(Mw/Mn)で1070g/モルである。これは、ポリマー −(CH2CH2NH)n−の平均鎖長nが25であることに相当する。
実施例3
40mLガラスインサートを備えた、振盪させたスチール製オートクレーブ内に、不活性条件下で、[Ru(PPh33(H)2(CO)] 0.19g(0.2ミリモル)、KOtBu 0.07g(0.64ミリモル)、エタノールアミン 2.0g(32.7ミリモル)、及び、トルエン 18mLを量り入れる。次いで、この反応器を25バールの水素圧下に140℃に加熱し、この温度でかつ30バールの水素圧で、20時間にわたり700rpmで振盪させる。反応が完全に終了し、そして冷却した後に、二つの相が生じるが、その際、この二つの相のうち下方が生成物相である(収量1.66g)。この生成物相0.2gを、分析(GC及びGPC)のために、水0.25g及びジメチルアセトアミド0.8g中に取り出した。この下相において、わずかな量の、二量体(ジエタノールアミン)、三量体(トリエタノールアミン、1−ピペラジンエタノール、トリエチレンテトラミン)、及び四量体(テトラエチレンペンタミン)が確認でき、これらをガスクロマトグラフィーにより特定した。生成物相の残りは、GCを用いることのできないエタノールアミンのより高級のオリゴマー及びポリマーからなる。ポリマーの平均分子量を、実施例1に記載されている通りに測定する。得られたポリマーの質量平均は、2.6の分散度(Mw/Mn)で1660g/モルである。これは、ポリマー −(CH2CH2NH)n−の平均鎖長nが39であることに相当する。
実施例4
40mLガラスインサートを備えた、振盪させたスチール製オートクレーブ内に、不活性条件下で、[Ru(PPh33(H)2(CO)] 0.19g(0.2ミリモル)、KOtBu 0.07g(0.64ミリモル)、PnBu3 0.09g(0.452ミリモル)、エタノールアミン 2.0g(32.7ミリモル)、及び、トルエン 18mLを量り入れる。次いで、この反応器を25バールの水素圧下に140℃に加熱し、この温度でかつ30バールの水素圧で、20時間にわたり700rpmで振盪させる。反応が完全に終了し、そして冷却した後に、二つの相が生じるが、その際、この二つの相のうち下方が生成物相である(収量1.72g)。この生成物相0.2gを、分析(GC及びGPC)のために、水0.25g及びジメチルアセトアミド0.8g中に取り出す。この下相において、わずかな量の、二量体(ジエタノールアミン)、三量体(トリエタノールアミン、1−ピペラジンエタノール、トリエチレンテトラミン)、及び四量体(テトラエチレンペンタミン)が確認でき、これらをガスクロマトグラフィーにより特定する。生成物相の残りは、GCを用いることのできないエタノールアミンのより高級のオリゴマー及びポリマーからなる。ポリマーの平均分子量を、実施例1に記載されている通りに測定する。得られたポリマーの質量平均は、1.7の分散度(Mw/Mn)で1120g/モルである。これは、ポリマー −(CH2CH2NH)n−の平均鎖長nが26であることに相当する。
実施例5
ブレード型撹拌機を備えた250mL Hastelloy(ハステロイ)C製オートクレーブ内に、不活性条件下で、[Ir(COD)Cl]2 0.73g(1.1ミリモル)、ビス(ジフェニルホスフィノ)エタン 1.3g(3.2ミリモル)、エタノールアミン 20g(61.1ミリモル)、及び、トルエン 61gを量り入れる。この反応混合物を、密閉したオートクレーブ中で、150℃で、溶剤の自生圧力下で20時間にわたり撹拌する。反応が完全に終了し、そして冷却した後に、二つの相が生じるが、その際、この二つの相のうち下方が生成物相である(収量19g)。この生成物相1.0gを、分析(GC及びGPC)のために、水1g及びジメチルアセトアミド4g中に取り出した。この下相において、わずかな量の、三量体(トリエチレンテトラミン、1−ピペラジンエタノール)、及び四量体(テトラエチレンペンタミン、ピペラジン−1,4−ジエタノール)が確認でき、これらをガスクロマトグラフィーにより特定した。生成物相の残りは、GCを用いることのできないエタノールアミンのより高級のオリゴマー及びポリマーからなる。ポリマーの平均分子量を、実施例1に記載されている通りに測定する。得られたポリマーの質量平均は、2.7の分散度(Mw/Mn)で1880g/モルである。これは、ポリマー −(CH2CH2NH)n−の平均鎖長nが44であることに相当する。
実施例6
13mLガラスインサートを備えた、振盪させたスチール製オートクレーブ内に、不活性条件下で、[Ir(COD)Cl]2 22mg(0.033ミリモル)、ビス(ジフェニルホスフィノ)エタン 39.8mg(0.1ミリモル)、エタノールアミン 600mg(9.81ミリモル)、及び、THF 3gを量り入れる。次いで、この反応器を45バールのアルゴン圧下に150℃に加熱し、この温度でかつ50バールのアルゴン圧で、20時間にわたり700rpmで振盪させる。反応後に一つの相が生じ、これをさらなる後処理なしに分析した。わずかな量の、二量体(ジエタノールアミン)、三量体(トリエタノールアミン、1−ピペラジンエタノール、トリエチレンテトラミン)、及び四量体(テトラエチレンペンタミン)が確認でき、これらをガスクロマトグラフィーにより特定した。生成物相の残りは、GCを用いることのできないエタノールアミンのより高級のオリゴマー及びポリマーからなる。ポリマーの平均分子量を、実施例1に記載されている通りに測定する。得られたポリマーの質量平均は、1.7の分散度(Mw/Mn)で3210g/モルである。これは、ポリマー −(CH2CH2NH)n−の平均鎖長nが70であることに相当する。
実施例7
13mLガラスインサートを備えた、振盪させたスチール製オートクレーブ内に、不活性条件下で、[Ru(1,2−ジメチル−1,2−ビス(ジフェニルホスフィノ)エタン)2(H)2] 31.5mg(0.033ミリモル)、エチレンジアミン 305.4mg(4.9ミリモル)、エチレングリコール 295.7mg(4.9ミリモル)、及び、THF 3gを量り入れる。次いで、この反応器を45バールのアルゴン圧下に150℃に加熱し、この温度でかつ50バールのアルゴン圧で、20時間にわたり700rpmで振盪させる。反応後に一つの相が生じ、これをさらなる後処理なしに分析した。わずかな量の、二量体(ジエタノールアミン)、三量体(トリエタノールアミン、1−ピペラジンエタノール、トリエチレンテトラミン)、及び四量体(テトラエチレンペンタミン)が確認でき、これらをガスクロマトグラフィーにより特定した。生成物相の残りは、GCを用いることのできないエタノールアミンのより高級のオリゴマー及びポリマーからなる。ポリマーの平均分子量を、実施例1に記載されている通りに測定する。得られたポリマーの質量平均は、2.1の分散度(Mw/Mn)で1710g/モルである。これは、ポリマー −(CH2CH2NH)n−の平均鎖長nが40であることに相当する。
実施例8
13mLガラスインサートを備えた、振盪させたスチール製オートクレーブ内に、不活性条件下で、[Ru(PPh33(CO)(H)2] 30.3mg(0.033ミリモル)、エチレンジアミン 305.4mg(4.9ミリモル)、エチレングリコール 295.7mg(4.9ミリモル)、及び、トルエン 3gを量り入れる。次いで、この反応器を45バールのアルゴン圧下に150℃に加熱し、この温度でかつ50バールのアルゴン圧で、20時間にわたり700rpmで振盪させる。反応後に二つの相が生じるが、その際、下方が生成物であり、これを分離し、そしてさらなる後処理なしに分析する。この下相において、わずかな量の、二量体(ジエタノールアミン)、三量体(トリエタノールアミン、1−ピペラジンエタノール、トリエチレンテトラミン)、及び四量体(テトラエチレンペンタミン)が確認でき、これらをガスクロマトグラフィーにより特定する。生成物相の残りは、GCを用いることのできないエタノールアミンのより高級のオリゴマー及びポリマーからなる。ポリマーの平均分子量を、実施例1に記載されている通りに測定する。得られたポリマーの質量平均は、2.3の分散度(Mw/Mn)で2080g/モルである。これは、ポリマー −(CH2CH2NH)n−の平均鎖長nが48であることに相当する。
実施例9
ガス導入撹拌機を備えた300mLガラス製加圧反応器内に、不活性条件下で、[Ir(COD)Cl]2 0.37g(0.55ミリモル)、2−トリス(ジフェニルホスフィノメチル)エタン 0.6g(0.96ミリモル)、カリウム−t−ブチレート 0.06g(0.55ミリモル)、1,6−ヘキサメチレンジアミン 6.1g(52.0ミリモル)、1,3−プロパンジオール 4.0g(52.0ミリモル)、及び、キシレン 90mlを充填する。この反応混合物を、密閉したオートクレーブ中で、160℃で、溶剤の自生圧力下で20時間にわたり撹拌する。反応が完全に終了し、そして冷却した後に、二つの相が生じるが、その際、この二つの相のうち下方が生成物相である。反応混合物に水10mLを添加し、5分間撹拌すると、下相として、水中の生成物の溶液15.3gが得られる。オリゴマーの平均分子量を、実施例1に記載されている通りに測定する。得られたオリゴマーの質量平均(RI)は、2.0の分散度(Mw/Mn)で1820g/モルである。これは、オリゴマー −(CH2CH2CH2CH2CH2CH2NHCH2CH2CH2n−の平均鎖長nが12であることに相当する。反応後に、使用したイリジウムの89%が、キシレン相中に存在している(原子吸光分光分析法によって上相及び下相のイリジウム含分を求めることにより測定)。
実施例10
ガス導入撹拌機を備えた300mLガラス製加圧反応器内に、不活性条件下で、[Ru(PPh33(CO)(H)2] 0.23g(0.25ミリモル)、1,2−ビス(ジフェニルホスフィノ)エタン 0.3g(0.78ミリモル)、カリウム−t−ブチレート 0.31g(0.78ミリモル)、1,6−ヘキサメチレンジアミン 15.0g(129ミリモル)、1,3−プロパンジオール 9.8g(129ミリモル)、及び、トルエン 80mlを充填する。この反応混合物を、密閉したオートクレーブ中で、150℃で、溶剤の自生圧力下で24時間にわたり撹拌する。反応が完全に終了し、そして冷却した後に、二つの相が生じるが、その際、この二つの相のうち下方が生成物相である。反応混合物に水20mLを添加し、5分間撹拌すると、下相として、水中の生成物の溶液39.3gが得られる。オリゴマーの平均分子量を、実施例1に記載されている通りに測定する。得られたオリゴマーの質量平均(RI)は、2.0の分散度(Mw/Mn)で1790g/モルである。これは、オリゴマー −(CH2CH2CH2CH2CH2CH2NHCH2CH2CH2n−の平均鎖長nが12であることに相当する。
実施例11
ガス導入撹拌機を備えた300mLガラス製加圧反応器内に、不活性条件下で、[Ru(PPh33(CO)(H)2] 0.79g(0.86ミリモル)、トリ−n−ブチルホスファン 0.7g(3.4ミリモル)、カリウム−t−ブチレート 0.7g(3.4ミリモル)、ジエタノールアミン 15.0g(143ミリモル)、及び、トルエン 75mlを充填する。この反応混合物を、密閉したオートクレーブ中で、150℃で、溶剤の自生圧力下で24時間にわたり撹拌する。反応が完全に終了し、そして冷却した後に、二つの相が生じるが、その際、この二つの相のうち下方が生成物相である。反応混合物に水20mLを添加し、5分間撹拌すると、下相として、水中の生成物の溶液15.9gが得られる。ポリマーの平均分子量を、実施例1に記載されている通りに測定する。得られたポリマーの質量平均(RI)は、4.2の分散度(Mw/Mn)で2820g/モルである。これは、ポリマー((CH2CH22N)nの平均鎖長nが40であることに相当する。反応後に、使用したルテニウムの97%がトルエン相中に存在しているが、これは、原子吸光分光分析法によって上相及び下相のルテニウム含分を求めることにより特定されたものである。
実施例12
ブレード型撹拌機を備えた250mL Hastelloy(ハステロイ)C製オートクレーブ内に、不活性条件下で、[Ir(COD)Cl]2 0.73g(0.11ミリモル)、1,2−ビス(ジフェニルホスフィノ)エタン 1.29g(0.32ミリモル)、エタノールアミン 10.0g(164ミリモル)、及び、トルエン 70mlを充填する。この反応混合物を、密閉したオートクレーブ中で、150℃で、溶剤の自生圧力下で20時間にわたり撹拌する。反応が完全に終了し、そして冷却した後に、二つの相が生じるが、その際、この二つの相のうち下方が生成物相である。反応混合物に、水10mL、及びN,N−ジメチルアセトアミド6mlを添加し、5分間撹拌すると、水/N,N−ジメチルアセトアミド中の生成物の溶液として下相18.8gが得られる。ポリマーの平均分子量を、実施例1に記載されている通りに測定する。得られたポリマーの質量平均(RI)は、7.7の分散度(Mw/Mn)で1410g/モルである。これは、ポリマー(CH2CH2NH)nの平均鎖長nが33であることに相当する。
実施例13
ブレード型撹拌機を備えた250mL Hastelloy(ハステロイ)C製オートクレーブ内に、不活性条件下で、[Ir(COD)Cl]2 0.73g(0.11ミリモル)、1,2−ビス(ジシクロヘキシルホスフィノ)エタン 1.37g(0.32ミリモル)、エタノールアミン 10.0g(164ミリモル)、及び、トルエン 70mlを充填する。この反応混合物を、密閉したオートクレーブ中で、160℃で、溶剤の自生圧力下で20時間にわたり撹拌する。反応が完全に終了し、そして冷却した後に、二つの相が生じるが、その際、この二つの相のうち下方が生成物相である。反応混合物に水13mLを添加し、5分間撹拌すると、水中の生成物の溶液として下相17.3gが得られる。ポリマーの平均分子量を、実施例1に記載されている通りに測定する。得られたポリマーの質量平均(RI)は、7.9の分散度(Mw/Mn)で5460g/モルである。これは、ポリマー(CH2CH2NH)nの平均鎖長nが127であることに相当する。反応後に、使用したイリジウムの80%がトルエン相中に存在しているが、これは、原子吸光分光分析法によって上相及び下相のイリジウム含分を求めることにより特定されたものである。
実施例14
ブレード型撹拌機を備えた250mL Hastelloy(ハステロイ)C製オートクレーブ内に、不活性条件下で、[Ru(PnBu34(H)2] 0.25g(0.27ミリモル)、トリ−n−ブチルホスファン 0.3g(1.5ミリモル)、エタノールアミン 10.0g(164ミリモル)、及び、トルエン 60gを量り入れる。この反応混合物を、密閉したオートクレーブ中で、160℃で、溶剤の自生圧力下で20時間にわたり撹拌する。反応が完全に終了し、そして冷却した後に、二つの相が生じるが、その際、この二つの相のうち下方が生成物相である。反応混合物に水10mLを添加し、5分間撹拌すると、水中の生成物の溶液が得られる。ポリマーの平均分子量を、実施例1に記載されている通りに測定する。得られたポリマーの質量平均(RI)は、4.7の分散度(Mw/Mn)で2000g/モルである。これは、ポリマー(CH2CH2NH)nの平均鎖長nが47であることに相当する。
実施例15
ブレード型撹拌機を備えた250mL Hastelloy(ハステロイ)C製オートクレーブ内に、不活性条件下で、[Ru(Pnオクチル34(H)2] 0.43g(0.27ミリモル)、トリ−n−オクチルホスファン 0.6g(1.6ミリモル)、エタノールアミン 10.0g(164ミリモル)、カリウム−t−ブチレート 0.1g(0.9ミリモル)、及び、トルエン 60gを量り入れる。この反応混合物を、密閉したオートクレーブ中で、160℃で、溶剤の自生圧力下で20時間にわたり撹拌する。反応が完全に終了し、そして冷却した後に、二つの相が生じるが、その際、この二つの相のうち下方が生成物相である。反応混合物に水10mLを添加し、5分間撹拌すると、水中の生成物の溶液(18.5g)が得られる。反応及び水の添加後に、使用したルテニウムの89.9%がトルエン相中に存在しているが、これは、原子吸光分光分析法によって上相及び下相のルテニウム含分を求めることにより特定されたものである。下層を分離し、水、未反応の出発材料及び揮発性成分を、ロータリーエバポレーターで、20ミリバールでかつ100℃で除去したところ、純粋な生成物5.0g(収率71.8%)が得られた。オリゴマーの平均分子量を、実施例1に記載されている通りに測定する。得られたオリゴマーの質量平均(RI)は、1.1の分散度(Mw/Mn)で427g/モルである。これは、オリゴマー(CH2CH2NH)nの平均鎖長nが10であることに相当する。
実施例16
ブレード型撹拌機を備えた250mL Hastelloy(ハステロイ)C製オートクレーブ内に、不活性条件下で、[Ru(Pnオクチル34(H)2] 0.43g(0.27ミリモル)、トリ−n−オクチルホスファン 0.6g(1.6ミリモル)、エタノールアミン 10.0g(164ミリモル)、及び、トルエン 60gを量り入れる。この反応混合物を、密閉したオートクレーブ中で、160℃で、溶剤の自生圧力下で20時間にわたり撹拌する。反応が完全に終了し、そして冷却した後に、二つの相が生じるが、その際、この二つの相のうち下方が生成物相である。反応混合物に水10mLを添加し、5分間撹拌すると、水中の生成物の溶液(19.0g)が得られる。反応及び水の添加後に、使用したルテニウムの83.0%がトルエン相中に存在しているが、これは、原子吸光分光分析法によって上相及び下相のルテニウム含分を求めることにより特定されたものである。下層を分離し、水、未反応の出発材料及び揮発性成分を、ロータリーエバポレーターで、20ミリバールでかつ100℃で除去すると、純粋な生成物6.4g(収率90.6%)が得られる。オリゴマーの平均分子量を、実施例1に記載されている通りに測定する。得られたオリゴマーの質量平均(RI)は、1.2の分散度(Mw/Mn)で442g/モルである。これは、オリゴマー(CH2CH2NH)nの平均鎖長nが10であることに相当する。
実施例17
ブレード型撹拌機を備えた250mL Hastelloy(ハステロイ)C製オートクレーブ内に、不活性条件下で、[Ru(Pnブチル)4(H)2] 0.25g(0.27ミリモル)、トリ−n−ブチルホスファン 0.3g(1.5ミリモル)、エタノールアミン 10.0g(164ミリモル)、カリウム−t−ブチレート 0.1g(0.9ミリモル)、及び、トルエン 60gを量り入れる。この反応混合物を、密閉したオートクレーブ中で、160℃で、溶剤の自生圧力下で10時間にわたり撹拌する。反応が完全に終了し、そして冷却した後に、二つの相が生じるが、その際、この二つの相のうち下方が生成物相である。反応混合物に水10mLを添加し、5分間撹拌すると、水中の生成物の溶液(18.0g)が得られる。下層を分離し、水、未反応の出発材料及び揮発性成分を、ロータリーエバポレーターで、20ミリバールでかつ100℃で除去すると、純粋な生成物6.0g(収率85.0%)が得られる。オリゴマーの平均分子量を、実施例1に記載されている通りに測定する。得られたオリゴマーの質量平均(RI)は、1.1の分散度(Mw/Mn)で424g/モルである。これは、オリゴマー(CH2CH2NH)nの平均鎖長nが10であることに相当する。
実施例18
ブレード型撹拌機を備えた250mL Hastelloy(ハステロイ)C製オートクレーブ内に、不活性条件下で、[Ru(Pnブチル34(H)2] 0.25g(0.27ミリモル)、トリ−n−ブチルホスファン 0.3g(1.5ミリモル)、3−アミノ−1−プロパノール 10.0g(133ミリモル)、カリウム−t−ブチレート 0.1g(0.9ミリモル)、及び、トルエン 60gを量り入れる。この反応混合物を、密閉したオートクレーブ中で、160℃で、溶剤の自生圧力下で20時間にわたり撹拌する。反応が完全に終了し、そして冷却した後に、二つの相が生じるが、その際、この二つの相のうち下方が生成物相である。反応混合物に水10mLを添加し、5分間撹拌すると、水中の生成物の溶液(15.7g)が得られる。反応及び水の添加後に、使用したルテニウムの94.9%がトルエン相中に存在しているが、これは、原子吸光分光分析法によって上相及び下相のルテニウム含分を求めることにより特定されたものである。下層を分離し、水、未反応の出発材料及び揮発性成分を、ロータリーエバポレーターで、20ミリバールでかつ100℃で除去すると、純粋な生成物4.1g(収率54.0%)が得られる。オリゴマーの平均分子量を、実施例1に記載されている通りに測定する。得られたオリゴマーの質量平均(RI)は、1.1の分散度(Mw/Mn)で411g/モルである。これは、オリゴマー(CH2CH2CH2NH)nの平均鎖長nが7であることに相当する。
実施例19
ブレード型撹拌機を備えた250mL Hastelloy(ハステロイ)C製オートクレーブ内に、不活性条件下で、[Ru(Pnブチル34(H)2] 0.25g(0.27ミリモル)、トリ−n−ブチルホスファン 0.3g(1.5ミリモル)、N−メチルエタノールアミン 10.0g(133ミリモル)、カリウム−t−ブチレート 0.1g(0.9ミリモル)、及び、トルエン 60gを量り入れる。この反応混合物を、密閉したオートクレーブ中で、160℃で、溶剤の自生圧力下で20時間にわたり撹拌する。反応が完全に終了し、そして冷却した後に、二つの相が生じるが、その際、この二つの相のうち下方が生成物相である。反応混合物に水10mLを添加し、5分間撹拌すると、水中の生成物の溶液(17.3g)が得られる。反応及び水の添加後に、使用したルテニウムの98.8%がトルエン相中に存在しているが、これは、原子吸光分光分析法によって上相及び下相のルテニウム含分を求めることにより特定されたものである。下層を分離し、水、未反応の出発材料及び揮発性成分を、ロータリーエバポレーターで、20ミリバールでかつ100℃で除去すると、純粋な生成物4.7g(収率61.9%)が得られる。オリゴマーの平均分子量を、実施例1に記載されている通りに測定する。得られたオリゴマーの質量平均(RI)は、1.1の分散度(Mw/Mn)で312g/モルである。これは、オリゴマー(CH2CH2NCH3nの平均鎖長nが6であることに相当する。
実施例20
ブレード型撹拌機を備えた250mL Hastelloy(ハステロイ)C製オートクレーブ内に、不活性条件下で、[Ru(Pnブチル34(H)2] 0.25g(0.27ミリモル)、トリ−n−ブチルホスファン 0.3g(1.5ミリモル)、イソプロパノールアミン 10.0g(133ミリモル)、カリウム−t−ブチレート 0.1g(0.9ミリモル)、及び、トルエン 60gを量り入れる。この反応混合物を、密閉したオートクレーブ中で、160℃で、溶剤の自生圧力下で20時間にわたり撹拌する。反応が完全に終了し、そして冷却した後に、二つの相が生じるが、その際、この二つの相のうち下方が生成物相である。反応混合物に水10mLを添加し、5分間撹拌すると、水中の生成物の溶液(17.1g)が得られる。反応及び水の添加後に、使用したルテニウムの98.0%がトルエン相中に存在しているが、これは、原子吸光分光分析法によって上相及び下相のルテニウム含分を求めることにより特定されたものである。下層を分離し、水、未反応の出発材料及び揮発性成分を、ロータリーエバポレーターで、20ミリバールでかつ100℃で除去すると、純粋な生成物3.4g(収率44.8%)が得られる。生成物は、13C分光分析法により求めた通り、複合的なオリゴマーの混合物である。
実施例21
ブレード型撹拌機を備えた250mL Hastelloy(ハステロイ)C製オートクレーブ内に、不活性条件下で、[Ru(Pnブチル34(H)2] 0.25g(0.27ミリモル)、トリ−n−ブチルホスファン 0.3g(1.5ミリモル)、1,2−ペンタンジオール 8.3g(80ミリモル)、エチレンジアミン 4.8g(80ミリモル)、カリウム−t−ブチレート 0.1g(0.9ミリモル)、及び、トルエン 60gを量り入れる。この反応混合物を、密閉したオートクレーブ中で、160℃で、溶剤の自生圧力下で20時間にわたり撹拌する。反応が完全に終了し、そして冷却した後に、二つの相が生じるが、その際、この二つの相のうち下方が生成物相である。反応混合物に水10mLを添加し、5分間撹拌すると、水中の生成物の溶液(18.4g)が得られる。下層を分離し、水、未反応の出発材料及び揮発性成分を、ロータリーエバポレーターで、20ミリバールでかつ100℃で除去すると、純粋な生成物4.9g(収率48.5%)が得られる。オリゴマーの平均分子量を、実施例1に記載されている通りに測定する。得られたオリゴマーの質量平均(RI)は、1.2の分散度(Mw/Mn)で334g/モルである。これは、オリゴマー(CH2CH(CH2CH2CH3)NHCH2CH2NH)nの平均鎖長nが3であることに相当する。
実施例22
ブレード型撹拌機を備えた250mL Hastelloy(ハステロイ)C製オートクレーブ内に、不活性条件下で、[Ru(Pnブチル34(H)2] 0.25g(0.27ミリモル)、トリ−n−ブチルホスファン 0.3g(1.5ミリモル)、エチレングリコール 5.0g(80ミリモル)、ネオペンタンジアミン 8.2g(80ミリモル)、カリウム−t−ブチレート 0.1g(0.9ミリモル)、及び、トルエン 60gを量り入れる。この反応混合物を、密閉したオートクレーブ中で、160℃で、溶剤の自生圧力下で20時間にわたり撹拌する。反応が完全に終了し、そして冷却した後に、二つの相が生じるが、その際、この二つの相のうち下方が生成物相である。反応混合物に水10mLを添加し、5分間撹拌すると、水中の生成物の溶液(17.7g)が得られる。下層を分離し、水、未反応の出発材料及び揮発性成分を、ロータリーエバポレーターで、20ミリバールでかつ100℃で除去すると、純粋な生成物4.7g(収率46.6%)が得られる。オリゴマーの平均分子量を、実施例1に記載されている通りに測定する。得られたオリゴマーの質量平均(RI)は、1.1の分散度(Mw/Mn)で335g/モルである。これは、ポリマー(CH2C(CH32CHNHCH2CH2NH)nの平均鎖長nが3であることに相当する。
実施例23
ブレード型撹拌機を備えた250mL Hastelloy(ハステロイ)C製オートクレーブ内に、不活性条件下で、[Ru(Pnブチル34(H)2] 0.25g(0.27ミリモル)、トリ−n−ブチルホスファン 0.3g(1.5ミリモル)、エチレングリコール 5.0g(80ミリモル)、1,3−ジアミノプロパン 5.9g(80ミリモル)、カリウム−t−ブチレート 0.1g(0.9ミリモル)、及び、トルエン 60gを量り入れる。この反応混合物を、密閉したオートクレーブ中で、160℃で、溶剤の自生圧力下で20時間にわたり撹拌する。反応が完全に終了し、そして冷却した後に、二つの相が生じるが、その際、この二つの相のうち下方が生成物相である。反応混合物に水10mLを添加し、5分間撹拌すると、水中の生成物の溶液(17.9g)が得られる。下層を分離し、水、未反応の出発材料及び揮発性成分を、ロータリーエバポレーターで、20ミリバールでかつ100℃で除去すると、純粋な生成物5.7g(収率72.6%)が得られる。オリゴマーの平均分子量を、実施例1に記載されている通りに測定する。得られたオリゴマーの質量平均(RI)は、1.1の分散度(Mw/Mn)で334g/モルである。
実施例24
ブレード型撹拌機を備えた250mL Hastelloy(ハステロイ)C製オートクレーブ内に、不活性条件下で、[Ru(Pnオクチル34(H)2] 0.43g(0.27ミリモル)、エタノールアミン 10.0g(164ミリモル)、カリウム−t−ブチレート 0.1g(0.9ミリモル)、及び、トルエン 60gを量り入れる。この反応混合物を、密閉したオートクレーブ中で、160℃で、溶剤の自生圧力下で20時間にわたり撹拌する。反応が完全に終了し、そして冷却した後に、二つの相が生じるが、その際、この二つの相のうち下方が生成物相である。反応混合物に水10mLを添加し、5分間撹拌すると、水中の生成物の溶液(16.4g)が得られる。下層を分離し、水、未反応の出発材料及び揮発性成分を、ロータリーエバポレーターで、20ミリバールでかつ100℃で除去すると、純粋な生成物5.1g(収率72.2%)が得られる。オリゴマーの平均分子量を、実施例1に記載されている通りに測定する。得られたオリゴマーの質量平均(RI)は、1.1の分散度(Mw/Mn)で425g/モルである。これは、オリゴマー(CH2CH2NH)nの平均鎖長nが10であることに相当する。
実施例25
a)ブレード型撹拌機を備えた250mL Hastelloy(ハステロイ)C製オートクレーブ内に、不活性条件下で、[Ru(Pnオクチル34(H)2] 0.43g(0.27ミリモル)、エタノールアミン 10.0g(164ミリモル)、及び、トルエン 60gを量り入れる。この反応混合物を、密閉したオートクレーブ中で、160℃で、溶剤の自生圧力下で20時間にわたり撹拌する。反応が完全に終了し、そして冷却した後に、二つの相が生じるが、その際、この二つの相のうち下方が生成物相である。反応混合物に水10mLを添加し、5分間撹拌すると、水中の生成物の溶液(17.9g)が得られる。反応及び水の添加後に、使用したルテニウムの57.2%がトルエン相中に存在しているが、これは、原子吸光分光分析法によって上相及び下相のルテニウム含分を求めることにより特定されたものである。下層を分離し、水、未反応の出発材料及び揮発性成分を、ロータリーエバポレーターで、20ミリバールでかつ100℃で除去すると、純粋な生成物5.5g(収率77.9%)が得られる。オリゴマーの平均分子量を、実施例1に記載されている通りに測定する。得られたオリゴマーの質量平均(RI)は、1.1の分散度(Mw/Mn)で431g/モルである。これは、オリゴマー(CH2CH2NH)nの平均鎖長nが10であることに相当する。
b)反応後にルテニウム触媒の大部分を含有している実施例25aからのトルエン相(60g)と、新鮮なエタノールアミン 10g(164ミリモル)とを、ブレード型撹拌機を備えた250mL Hastelloy(ハステロイ)C製オートクレーブ内に、不活性条件下で量り入れる。この反応混合物を、密閉したオートクレーブ中で、160℃で、溶剤の自生圧力下で20時間にわたり撹拌する。反応が完全に終了し、そして冷却した後に、二つの相が生じるが、その際、この二つの相のうち下方が生成物相である。反応混合物に水10mLを添加し、5分間撹拌すると、水中の生成物の溶液(18.1g)が得られる。反応及び水の添加後に、使用したルテニウムの82.0%がトルエン相中に存在しているが、これは、原子吸光分光分析法によって上相及び下相のルテニウム含分を求めることにより特定されたものである。下層を分離し、水、未反応の出発材料及び揮発性成分を、ロータリーエバポレーターで、20ミリバールでかつ100℃で除去すると、純粋な生成物4.7g(収率66.6%)が得られる。オリゴマーの平均分子量を、実施例1に記載されている通りに測定する。得られたオリゴマーの質量平均(RI)は、1.1の分散度(Mw/Mn)で405g/モルである。これは、オリゴマー(CH2CH2NH)nの平均鎖長nが9であることに相当する。
実施例26
a)ブレード型撹拌機を備えた250mL Hastelloy(ハステロイ)C製オートクレーブ内に、不活性条件下で、[Ru(Pnオクチル34(H)2] 0.5g(0.54ミリモル)、トリ−n−ブチルホスファン 0.6g(3.0ミリモル)、カリウム−t−ブチレート 0.2g(1.8ミリモル)、エタノールアミン 20.0g(328ミリモル)、及び、トルエン 60gを量り入れる。この反応混合物を、密閉したオートクレーブ中で、160℃で、30バールの水素圧下で20時間にわたり撹拌する。反応が完全に終了し、そして冷却した後に、二つの相が生じるが、その際、この二つの相のうち下方が生成物相である。反応混合物に水20mLを添加し、5分間撹拌すると、水中の生成物の溶液(38.2g)が得られる。反応及び水の添加後に、使用したルテニウムの97.6%がトルエン相中に存在しているが、これは、原子吸光分光分析法によって上相及び下相のルテニウム含分を求めることにより特定されたものである。下層を分離し、水、未反応の出発材料及び揮発性成分を、ロータリーエバポレーターで、20ミリバールでかつ100℃で除去すると、純粋な生成物10.4g(収率73.6%)が得られる。ポリマーの平均分子量を、実施例1に記載されている通りに測定する。得られたポリマーの質量平均(RI)は、3.3の分散度(Mw/Mn)で1170g/モルである。これは、ポリマー(CH2CH2NH)nの平均鎖長nが27であることに相当する。
b)反応後にルテニウム触媒の大部分を含有している実施例25aからのトルエン相(60g)と、新鮮なエタノールアミン 10g(164ミリモル)とを、ブレード型撹拌機を備えた250mL Hastelloy(ハステロイ)C製オートクレーブ内に、不活性条件下で量り入れる。この反応混合物を、密閉したオートクレーブ中で、160℃で、溶剤の自生圧力下で20時間にわたり撹拌する。反応が完全に終了し、そして冷却した後に、二つの相が生じるが、その際、この二つの相のうち下方が生成物相である。反応混合物に水10mLを添加し、5分間撹拌すると、水中の生成物の溶液が得られる。下層を分離し、水、未反応の出発材料及び揮発性成分を、ロータリーエバポレーターで、20ミリバールでかつ100℃で除去すると、純粋な生成物6.6g(収率93.5%)が得られる。ポリマーの平均分子量を、実施例1に記載されている通りに測定する。得られたポリマーの質量平均(RI)は、4.0の分散度(Mw/Mn)で2920g/モルである。これは、ポリマー(CH2CH2NH)nの平均鎖長nが68であることに相当する。

Claims (14)

  1. アルコールの接触アミノ化によるポリアルキレンポリアミンの製造法であって、
    (i)脂肪族アミノアルコール同士を、又は、
    (ii)脂肪族ジアミンもしくはポリアミンと、脂肪族ジオールもしくはポリオールとを、
    水の脱離下に触媒の存在で反応させる方法において、該触媒が遷移金属錯体触媒であり、かつ、該触媒が均一に反応媒体中に溶解していることを特徴とする方法。
  2. 触媒が、元素周期表の第8族、第9族及び第10族の元素を少なくとも1つ含んでいる、請求項1に記載の方法。
  3. 触媒が、ルテニウム又はイリジウムを含んでいる、請求項1又は2に記載の方法。
  4. 触媒が、単座ホスフィン配位子又は多座ホスフィン配位子を有している、請求項1から3までのいずれか1項に記載の方法。
  5. 触媒が、トリフェニルホスフィン、トリトリルホスフィン、トリ−n−ブチルホスフィン、トリ−n−オクチルホスフィン、トリメチルホスフィン、及びトリエチルホスフィンからなる群から選択された単座ホスフィン配位子を有している、請求項4に記載の方法。
  6. 触媒が、ビス(ジフェニルホスフィノ)メタン、1,2−ビス(ジフェニルホスフィノ)エタン、1,2−ジメチル−1,2−ビス(ジフェニルホスフィノ)エタン、1,2−ビス(ジシクロヘキシルホスフィノ)エタン、1,2−ビス(ジエチルホスフィノ)エタン、1,3−ビス(ジフェニルホスフィノ)プロパン、1,4−ビス(ジフェニルホスフィノ)ブタン、1,5−ビス(ジフェニルホスフィノ)プロパン、及び1,1,1−トリス(ジフェニルホスフィノメチル)エタンからなる群から選択された多座ホスフィン配位子を有している、請求項4に記載の方法。
  7. 触媒が、シクロペンタジエニル、置換シクロペンタジエニル、インデニル、及び置換インデニルからなる群から選択された配位子を有している、請求項1から6までのいずれか1項に記載の方法。
  8. 触媒が、ヒドロキシド、ヒドリド、カルボニル、及びクロリドからなる群から選択された配位子を有している、請求項1から7までのいずれか1項に記載の方法。
  9. 反応を溶剤の存在で実施する、請求項1から8までのいずれか1項に記載の方法。
  10. 溶剤が、ベンゼン、トルエン、キシレン、アルカン、非環状エーテル、及び環状エーテルからなる群から選択されている、請求項9に記載の方法。
  11. (i)モノエタノールアミンを反応させて、又は、(ii)エチレングリコールとエチレンジアミンとを反応させて、ポリエチレンイミンを生成させる、請求項1から10までのいずれか1項に記載の方法。
  12. 請求項1から11までのいずれか1項に記載の方法により得られる、ポリアルキレンポリアミン。
  13. 請求項11に記載の方法により得られる、ポリエチレンイミン。
  14. a)印刷インキ用の定着剤、b)複合フィルムにおける接着促進剤、c)接着剤用の粘着促進剤、d)樹脂用の架橋剤/硬化剤、e)塗料用のプライマー、f)分散ペイント用の湿潤付着促進剤、g)錯化剤及び凝集剤、h)木材保護における浸透助剤、i)防腐剤、j)タンパク質及び酵素の固定化剤としての、請求項12又は13に記載のポリアルキレンポリアミンの使用。
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