JP2017109940A - アミノアルコール合成方法及び触媒 - Google Patents
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Abstract
【課題】高い収率でアミノアルコールを合成することができる、アミノアルコール合成方法を提供すること。【解決手段】アミノアルコール合成方法は、アミノ酸を、金属表面積５０．０ｍ2／ｇ以上、粒子径１０．０ｎｍ以下である金属担持触媒存在下にて還元し、アミノアルコールを生成する工程を含む。【選択図】なし
Description
本発明は、アミノアルコール合成方法及び触媒に関する。
アミノアルコールは、有機合成におけるビルディングブロック等の様々な用途に用いられている。アミノアルコールは、例えば、アミノ酸を水素化することにより、得ることができる。例えば、非特許文献１（Johnathan E. Holladayら、"Catalytic Hydrogenation of Glutamic Acid", Applied Biochemistry and Biotechnology, Vol.113-116, 2004, page 857-869）には、グルタミン酸を水素化することにより、プロリノール等が得られる点が記載されている。また、非特許文献２（Pranit S. Metkarら、"Lysinol:a renewably resourced alternative to petrochemical polyamines and aminoalcholes"，Green Chemistry. 2014, 16, page 4575-4586）には、リジンを水素化することにより、リジノールが得られることが記載されている。
Johnathan E. Holladayら、"Catalytic Hydrogenation of Glutamic Acid", Applied Biochemistry and Biotechnology, Vol.113-116, 2004, page 857-869
Pranit S. Metkarら、"Lysinol:a renewably resourced alternative to petrochemical polyamines and aminoalcholes"，Green Chemistry. 2014, 16, page 4575-4586
アミノアルコールの合成においては、収率の改善が求められている。
本発明の課題は、高い収率でアミノアルコールを合成することができる、アミノアルコール合成方法を提供することにある。
本発明の課題は、高い収率でアミノアルコールを合成することができる、アミノアルコール合成方法を提供することにある。
本願発明者らは、特定の触媒を用いることで、上記課題が解決できることを見いだした。
すなわち、本発明は、以下の事項を含んでいる。
〔１〕アミノ酸を、金属表面積５０．０ｍ2／ｇ以上、粒子径１０．０ｎｍ以下である金属担持触媒存在下にて還元し、アミノアルコールを生成する工程を含む、アミノアルコール合成方法。
〔２〕前記金属担持触媒が、ルテニウムカーボン触媒である、前記〔１〕に記載のアミノアルコール合成方法。
〔３〕前記アミノ酸が、α−アミノ酸である、前記〔１〕又は〔２〕に記載のアミノアルコール合成方法。
〔４〕前記アミノ酸の炭素数が、２〜１１である、前記〔１〕から〔３〕のいずれかに記載のアミノアルコール合成方法。
〔５〕前記アミノ酸が、下記一般式（Ｉ）で表され、
式中、Ｒ１は、水素原子、又は炭素数１〜９の炭化水素基であり、−ＣＯＯＨ、−ＮＨ2、−ＳＨ、−ＯＨ、グアニジル基、イミダゾイル基、及びフェニル基からなる群から選ばれる少なくとも１個の置換基により置換されていてもよい、前記〔１〕から〔４〕のいずれかに記載のアミノアルコールの合成方法。
〔６〕前記アミノ酸がグルタミン酸であり、前記アミノアルコールがプロリノールである、前記〔１〕から〔５〕のいずれかに記載のアミノアルコールの合成方法。
〔７〕前記アミノ酸がリジンであり、前記アミノアルコールがリジノールである、前記〔１〕から〔５〕のいずれかに記載のアミノアルコールの合成方法。
〔８〕前記アミノ酸が、下記一般式（ＩＩ）で表され、
式中、環Ａは、３〜７員の複素環であり、更に、＝Ｏ、−ＣＯＯＨ、−ＮＨ2、−ＳＨ、−ＯＨ、グアニジル基、イミダゾイル基、及びフェニル基からなる群から選ばれる少なくとも１個の置換基により置換されていてもよい、前記〔１〕から〔４〕のいずれかに記載のアミノアルコールの合成方法。
〔９〕前記アミノ酸がピログルタミン酸であり、前記アミノアルコールがプロリノールである、前記〔８〕に記載のアミノアルコールの合成方法。
〔１０〕前記生成する工程は、溶媒、前記金属担持触媒、及び前記アミノ酸を混合し、混合物を調製する工程を含む、前記〔１〕から〔９〕のいずれかに記載のアミノアルコールの合成方法。
〔１１〕前記溶媒は、水、メタノール、エタノール、及びイソプロピルアルコールからなる群から選ばれる少なくとも１種である、前記〔１０〕に記載のアミノアルコールの合成方法。
〔１２〕前記金属担持触媒は、０．０１〜５０質量％の濃度になるように混合される、前記〔１０〕又は〔１１〕に記載のアミノアルコールの合成方法。
〔１３〕前記アミノ酸は、０．５〜５０質量％の濃度になるように混合される、前記〔１０〕から〔１２〕のいずれかに記載のアミノアルコールの合成方法。
〔１４〕前記混合物を調製する工程は、更に、ｐＨが０．１〜６．０になるように、リン酸、硫酸、塩酸、硝酸、酢酸、メタンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、パラトルエンスルホン酸、クエン酸、及びギ酸からなる群から選ばれる酸を混合する工程を含む、前記〔１０〕から〔１３〕のいずれかに記載のアミノアルコールの合成方法。
〔１５〕前記生成する工程は、更に、前記混合物を水素圧０．１〜２０MPaの加圧下で反応させる工程を含む、前記〔１０〕〜〔１４〕のいずれかに記載のアミノアルコールの合成方法。
〔１６〕前記生成する工程は、更に、前記混合物を３０〜２５０℃の温度下で反応させる工程を含む、前記〔１０〕〜〔１５〕のいずれかに記載のアミノアルコールの合成方法。
〔１７〕前記金属担持触媒は、５〜３０％の分散度を有する、前記〔１〕〜〔１６〕のいずれかに記載のアミノアルコールの合成方法。
〔１８〕アミノ酸からアミノアルコールを生成する工程で使用される金属担持触媒であって、金属表面積が５０．０ｍ2／ｇ以上であり、粒子径が１０．０ｎｍ以下である金属担持触媒。
すなわち、本発明は、以下の事項を含んでいる。
〔１〕アミノ酸を、金属表面積５０．０ｍ2／ｇ以上、粒子径１０．０ｎｍ以下である金属担持触媒存在下にて還元し、アミノアルコールを生成する工程を含む、アミノアルコール合成方法。
〔２〕前記金属担持触媒が、ルテニウムカーボン触媒である、前記〔１〕に記載のアミノアルコール合成方法。
〔３〕前記アミノ酸が、α−アミノ酸である、前記〔１〕又は〔２〕に記載のアミノアルコール合成方法。
〔４〕前記アミノ酸の炭素数が、２〜１１である、前記〔１〕から〔３〕のいずれかに記載のアミノアルコール合成方法。
〔５〕前記アミノ酸が、下記一般式（Ｉ）で表され、
〔６〕前記アミノ酸がグルタミン酸であり、前記アミノアルコールがプロリノールである、前記〔１〕から〔５〕のいずれかに記載のアミノアルコールの合成方法。
〔７〕前記アミノ酸がリジンであり、前記アミノアルコールがリジノールである、前記〔１〕から〔５〕のいずれかに記載のアミノアルコールの合成方法。
〔８〕前記アミノ酸が、下記一般式（ＩＩ）で表され、
〔９〕前記アミノ酸がピログルタミン酸であり、前記アミノアルコールがプロリノールである、前記〔８〕に記載のアミノアルコールの合成方法。
〔１０〕前記生成する工程は、溶媒、前記金属担持触媒、及び前記アミノ酸を混合し、混合物を調製する工程を含む、前記〔１〕から〔９〕のいずれかに記載のアミノアルコールの合成方法。
〔１１〕前記溶媒は、水、メタノール、エタノール、及びイソプロピルアルコールからなる群から選ばれる少なくとも１種である、前記〔１０〕に記載のアミノアルコールの合成方法。
〔１２〕前記金属担持触媒は、０．０１〜５０質量％の濃度になるように混合される、前記〔１０〕又は〔１１〕に記載のアミノアルコールの合成方法。
〔１３〕前記アミノ酸は、０．５〜５０質量％の濃度になるように混合される、前記〔１０〕から〔１２〕のいずれかに記載のアミノアルコールの合成方法。
〔１４〕前記混合物を調製する工程は、更に、ｐＨが０．１〜６．０になるように、リン酸、硫酸、塩酸、硝酸、酢酸、メタンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、パラトルエンスルホン酸、クエン酸、及びギ酸からなる群から選ばれる酸を混合する工程を含む、前記〔１０〕から〔１３〕のいずれかに記載のアミノアルコールの合成方法。
〔１５〕前記生成する工程は、更に、前記混合物を水素圧０．１〜２０MPaの加圧下で反応させる工程を含む、前記〔１０〕〜〔１４〕のいずれかに記載のアミノアルコールの合成方法。
〔１６〕前記生成する工程は、更に、前記混合物を３０〜２５０℃の温度下で反応させる工程を含む、前記〔１０〕〜〔１５〕のいずれかに記載のアミノアルコールの合成方法。
〔１７〕前記金属担持触媒は、５〜３０％の分散度を有する、前記〔１〕〜〔１６〕のいずれかに記載のアミノアルコールの合成方法。
〔１８〕アミノ酸からアミノアルコールを生成する工程で使用される金属担持触媒であって、金属表面積が５０．０ｍ2／ｇ以上であり、粒子径が１０．０ｎｍ以下である金属担持触媒。
本発明によれば、高い収率でアミノアルコールを合成することができる、アミノアルコール合成方法が提供される。
以下、本発明の実施態様について説明する。
本実施態様に係るアミノアルコール合成方法は、アミノ酸を、金属表面積５０．０ｍ2／ｇ以上、粒子径１０．０ｎｍ以下である金属担持触媒存在下にて還元し、アミノアルコールを生成する工程を含んでいる。詳細には、溶媒、金属担持触媒、及びアミノ酸を混合することにより、混合物が調製される。そして、混合物を所定条件下で反応させることにより、アミノアルコールが合成される。このような方法によれば、特定の金属担持触媒を使用することにより、アミノアルコールの収率を著しく高めることができる。
本実施態様に係るアミノアルコール合成方法は、アミノ酸を、金属表面積５０．０ｍ2／ｇ以上、粒子径１０．０ｎｍ以下である金属担持触媒存在下にて還元し、アミノアルコールを生成する工程を含んでいる。詳細には、溶媒、金属担持触媒、及びアミノ酸を混合することにより、混合物が調製される。そして、混合物を所定条件下で反応させることにより、アミノアルコールが合成される。このような方法によれば、特定の金属担持触媒を使用することにより、アミノアルコールの収率を著しく高めることができる。
以下、本実施態様について詳細に説明する。
１：金属担持触媒
金属担持触媒は、担体と、担体に担持された金属とを含む触媒である。
担体としては、反応条件下で不活性なものであれば特に限定されず、例えば、活性炭、シリカ、α−アルミナ、γ−アルミナ、シリカ−アルミナ、及び各種の金属酸化物や複合酸化物等を挙げることができる。但し、担体としては、活性炭が好ましく用いられる。
担体に担持される金属としては、例えば、パラジウム、白金、ルテニウム、ロジウム、及びイリジウム等が挙げられる。このうち、金属としては、ルテニウムが好ましく用いられる。
金属担持触媒としては、活性炭にルテニウムが担持されたルテニウムカーボン触媒がより好ましく用いられる。
金属の担持量（％）は、金属担持触媒の質量を基準として、金属元素換算で１〜２０質量％であることが好ましく、２〜１５質量％であることがより好ましく、３〜１０質量％であることが更に好ましい。
１：金属担持触媒
金属担持触媒は、担体と、担体に担持された金属とを含む触媒である。
担体としては、反応条件下で不活性なものであれば特に限定されず、例えば、活性炭、シリカ、α−アルミナ、γ−アルミナ、シリカ−アルミナ、及び各種の金属酸化物や複合酸化物等を挙げることができる。但し、担体としては、活性炭が好ましく用いられる。
担体に担持される金属としては、例えば、パラジウム、白金、ルテニウム、ロジウム、及びイリジウム等が挙げられる。このうち、金属としては、ルテニウムが好ましく用いられる。
金属担持触媒としては、活性炭にルテニウムが担持されたルテニウムカーボン触媒がより好ましく用いられる。
金属の担持量（％）は、金属担持触媒の質量を基準として、金属元素換算で１〜２０質量％であることが好ましく、２〜１５質量％であることがより好ましく、３〜１０質量％であることが更に好ましい。
金属担持触媒は、好ましくは５〜３０％、より好ましくは１０〜２７％、更に好ましくは１３〜２５％の分散度を有している。
金属担持触媒の金属表面積（担持金属１ｇ当たりの金属表面積）は、５０．０ｍ2／ｇ以上であればよく、好ましくは６０．０ｍ2／ｇ以上、より好ましくは７０ｍ2／ｇ以上である。また、金属担持触媒の金属表面積は、好ましくは１００ｍ2／ｇ以下、より好ましくは９５ｍ2／ｇ以下、更に好ましくは９０ｍ2／ｇ以下である。金属表面積の値が小さすぎる場合、収率良くアミノアルコールを得ることが困難になる。
金属担持触媒の粒子径は、１０．０ｎｍ以下であればよく、好ましくは８.０ｎｍ以下、より好ましくは７.０ｎｍ以下である。また、金属担持触媒の粒子径は、３.０ｎｍ以上であることが好ましく、４.０ｎｍ以上であることがより好ましく、５.０ｎｍ以上であることが更に好ましい。粒子径が大きすぎる場合、収率良くアミノアルコールを得ることが困難になる。
金属担持触媒の金属表面積（担持金属１ｇ当たりの金属表面積）は、５０．０ｍ2／ｇ以上であればよく、好ましくは６０．０ｍ2／ｇ以上、より好ましくは７０ｍ2／ｇ以上である。また、金属担持触媒の金属表面積は、好ましくは１００ｍ2／ｇ以下、より好ましくは９５ｍ2／ｇ以下、更に好ましくは９０ｍ2／ｇ以下である。金属表面積の値が小さすぎる場合、収率良くアミノアルコールを得ることが困難になる。
金属担持触媒の粒子径は、１０．０ｎｍ以下であればよく、好ましくは８.０ｎｍ以下、より好ましくは７.０ｎｍ以下である。また、金属担持触媒の粒子径は、３.０ｎｍ以上であることが好ましく、４.０ｎｍ以上であることがより好ましく、５.０ｎｍ以上であることが更に好ましい。粒子径が大きすぎる場合、収率良くアミノアルコールを得ることが困難になる。
尚、本明細書において、金属担持触媒の分散度、金属表面積及び粒子径は、パルス法により測定することができる。
詳細には、試料（金属担持触媒）に対してパルス法でＣＯあるいはＨ2ガスを飽和に到達するまで導入し、試料１ｇ当たりのガス吸着量Ｖｃｈｅｍ（ｃｍ3・ｇ-1）を求める。
詳細には、試料（金属担持触媒）に対してパルス法でＣＯあるいはＨ2ガスを飽和に到達するまで導入し、試料１ｇ当たりのガス吸着量Ｖｃｈｅｍ（ｃｍ3・ｇ-1）を求める。
分散度Ｄｍは、以下の式により求められる。
（数式１）：Ｄｍ（％）＝Ｖｃｈｅｍ×ＳＦ／２２４１４×ＭＷ×１００／ｃ
ここで、数式１中、ＳＦはストイキオメトリーファクター（化学両論比）を表す。例えば、担持金属がルテニウムである場合、ＳＦは「１」である。
また、ＭＷは、担持金属の原子量（ｇ・ｍｏｌ-1）を表す。例えば、担持金属がルテニウムの場合、ＭＷは１０１.０７である。
ｃは、金属重量（ｇ）（試料に担持された金属の重量）を表し、以下の式で表される。
（数式２）：ｃ＝ｍ×ｐ／１００
数式２中、ｍは試料重量（ｇ）であり、ｐは担持金属の含有率（金属の担持量）（％）である。
（数式１）：Ｄｍ（％）＝Ｖｃｈｅｍ×ＳＦ／２２４１４×ＭＷ×１００／ｃ
ここで、数式１中、ＳＦはストイキオメトリーファクター（化学両論比）を表す。例えば、担持金属がルテニウムである場合、ＳＦは「１」である。
また、ＭＷは、担持金属の原子量（ｇ・ｍｏｌ-1）を表す。例えば、担持金属がルテニウムの場合、ＭＷは１０１.０７である。
ｃは、金属重量（ｇ）（試料に担持された金属の重量）を表し、以下の式で表される。
（数式２）：ｃ＝ｍ×ｐ／１００
数式２中、ｍは試料重量（ｇ）であり、ｐは担持金属の含有率（金属の担持量）（％）である。
金属表面積Ａｍ（Ｍｅｔａｌ）（ｍ2／ｇ）は、以下の式により求められる。
（数式３）：Ａｍ（Ｍｅｔａｌ）＝Ｖｃｈｅｍ×ＳＦ／２２４１４×６．０２×１０23×σｍ×１０-18／ｃ
尚、数式３中、σｍは１原子の金属断面積（ｎｍ2）を表す。例えば、担持金属がルテニウムである場合、σｍは０．０６１３である。
（数式３）：Ａｍ（Ｍｅｔａｌ）＝Ｖｃｈｅｍ×ＳＦ／２２４１４×６．０２×１０23×σｍ×１０-18／ｃ
尚、数式３中、σｍは１原子の金属断面積（ｎｍ2）を表す。例えば、担持金属がルテニウムである場合、σｍは０．０６１３である。
粒子径ｄ（ｎｍ）は、以下の式により求められる。
（数式４）：ｄ＝６０００／（Ａｍ（Ｍｅｔａｌ）×ρ）
尚、数式４中、ρは金属密度（ｇ・ｃｍ-3）を表す。例えば、担持金属がルテニウムである場合、ρは１２．３である。
（数式４）：ｄ＝６０００／（Ａｍ（Ｍｅｔａｌ）×ρ）
尚、数式４中、ρは金属密度（ｇ・ｃｍ-3）を表す。例えば、担持金属がルテニウムである場合、ρは１２．３である。
本実施態様に係る金属担持触媒の製造方法には特に制限は無いが、通常、含浸法が用いられる。例えば、水に懸濁させた担体に、所定量の担持量に相当する貴金属含有化合物を添加して担体に吸着させ、還元処理を行った後、乾燥させることにより調製する。
２：アミノ酸
本実施態様で出発原料として用いられるアミノ酸は、特に限定されるものではないが、炭素数が２〜１１であるアミノ酸であることが好ましい。また、本実施態様のアミノ酸は、α−アミノ酸であることが好ましい。α−アミノ酸としては、下記一般式（Ｉ）で表される化合物が好ましく用いられる。
尚、式（Ｉ）中、Ｒ１は、水素原子、又は炭素数１〜９の炭化水素基である。Ｒ１は、−ＣＯＯＨ、−ＮＨ2、−ＳＨ、−ＯＨ、グアニジル基、イミダゾイル基、及びフェニル基からなる群から選ばれる少なくとも１個の置換基により置換されていてもよい。
より好ましくは、アミノ酸は、グルタミン酸又はリジンである。アミノ酸がグルタミン酸である場合、アミノアルコールとしてプロリノールを合成することができる。また、アミノ酸がリジンである場合、アミノアルコールとしてリジノールを合成することができる。
本実施態様で出発原料として用いられるアミノ酸は、特に限定されるものではないが、炭素数が２〜１１であるアミノ酸であることが好ましい。また、本実施態様のアミノ酸は、α−アミノ酸であることが好ましい。α−アミノ酸としては、下記一般式（Ｉ）で表される化合物が好ましく用いられる。
より好ましくは、アミノ酸は、グルタミン酸又はリジンである。アミノ酸がグルタミン酸である場合、アミノアルコールとしてプロリノールを合成することができる。また、アミノ酸がリジンである場合、アミノアルコールとしてリジノールを合成することができる。
あるいは、アミノ酸としては、下記一般式（ＩＩ）で表される化合物も好ましく用いられる。
尚、式（ＩＩ）中、環Ａは、３〜７員の複素環である。環Ａは、更に、＝Ｏ、−ＣＯＯＨ、−ＮＨ2、−ＳＨ、−ＯＨ、グアニジル基、イミダゾイル基、及びフェニル基からなる群から選ばれる少なくとも１個の置換基により置換されていてもよい。より好ましくは、アミノ酸としては、ピログルタミン酸が用いられ、この場合、アミノアルコールとしてはプロリノールを合成することができる。
３：反応条件
上述のように、本実施態様においては、溶媒、金属担持触媒、及びアミノ酸を混合することにより、混合物が調製される。そして、混合物を所定条件下で反応させることにより、アミノアルコールが得られる。
この際、金属担持触媒は、０．０１〜５０質量％の濃度になるように混合されることが好ましい。金属担持触媒の濃度は、より好ましくは０．０５〜４０質量％であり、更に好ましくは０．１〜３０質量％であり、最も好ましくは１〜２０質量％である。
また、グルタミン酸又はピログルタミン酸からプロリノールを合成する場合には、金属担持触媒の濃度は、０．０１〜１０質量％であることが特に好ましい。
一方、リジンからリジノールを合成する場合、金属担持触媒の濃度は、０．０１〜１０質量％であることが特に好ましい。
上述のように、本実施態様においては、溶媒、金属担持触媒、及びアミノ酸を混合することにより、混合物が調製される。そして、混合物を所定条件下で反応させることにより、アミノアルコールが得られる。
この際、金属担持触媒は、０．０１〜５０質量％の濃度になるように混合されることが好ましい。金属担持触媒の濃度は、より好ましくは０．０５〜４０質量％であり、更に好ましくは０．１〜３０質量％であり、最も好ましくは１〜２０質量％である。
また、グルタミン酸又はピログルタミン酸からプロリノールを合成する場合には、金属担持触媒の濃度は、０．０１〜１０質量％であることが特に好ましい。
一方、リジンからリジノールを合成する場合、金属担持触媒の濃度は、０．０１〜１０質量％であることが特に好ましい。
アミノ酸は、０．５〜５０質量％の濃度になるように混合されることが好ましく、より好ましくは０．５〜３０質量％、更に好ましくは１．０〜２５質量％、最も好ましくは１．５〜２０質量％である。
また、グルタミン酸又はピログルタミン酸からプロリノールを合成する場合には、アミノ酸は、１．５〜２０質量％の濃度になるように混合されることが特に好ましい。
リジンからリジノールを合成する場合には、アミノ酸は、１．５〜２０質量％の濃度になるように混合されることが特に好ましい。
また、グルタミン酸又はピログルタミン酸からプロリノールを合成する場合には、アミノ酸は、１．５〜２０質量％の濃度になるように混合されることが特に好ましい。
リジンからリジノールを合成する場合には、アミノ酸は、１．５〜２０質量％の濃度になるように混合されることが特に好ましい。
溶媒としては、水、メタノール、エタノール、及びイソプロピルアルコールらなる群から選ばれる少なくとも１種が好ましく用いられ、より好ましくは水である。
また、混合物の反応は、酸性水溶液中で行われることが好ましい。すなわち、混合物の調製時には、ｐＨが０．１〜６．０になるように、リン酸、硫酸、塩酸、硝酸、酢酸、メタンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、パラトルエンスルホン酸、クエン酸、及びギ酸からなる群から選ばれる酸を混合することが好ましい。ｐＨは、より好ましくは０．３〜５．０である。ｐＨが高すぎると反応が十分に進行しにくくなり、収率が低下する。
また、混合物の反応は、酸性水溶液中で行われることが好ましい。すなわち、混合物の調製時には、ｐＨが０．１〜６．０になるように、リン酸、硫酸、塩酸、硝酸、酢酸、メタンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、パラトルエンスルホン酸、クエン酸、及びギ酸からなる群から選ばれる酸を混合することが好ましい。ｐＨは、より好ましくは０．３〜５．０である。ｐＨが高すぎると反応が十分に進行しにくくなり、収率が低下する。
反応は、水素加圧下で行われることが好ましい。水素圧は、０．１〜２０MPaであることが好ましく、より好ましくは０．２〜１７MPa、更に好ましくは０．３〜１５MPaである。
反応温度は、好ましくは３０〜２５０℃、より好ましくは３０〜２３０℃、更に好ましくは６０〜２３０℃、最も好ましくは７０〜２００℃である。
反応温度は、好ましくは３０〜２５０℃、より好ましくは３０〜２３０℃、更に好ましくは６０〜２３０℃、最も好ましくは７０〜２００℃である。
反応時間は、例えば１〜５０時間、好ましくは２〜４０時間、より好ましくは３〜３０時間である。反応時間が短すぎると反応が十分に進行し難くなる。
反応終了後、例えば濾過により触媒を取り除き、必要に応じて蒸留やカラム精製等を行うことにより、高い収率でアミノアルコールを得ることができる。
以下、本発明をより詳細に説明するため、実施例について説明する。
［実施例１］：グルタミン酸からのプロリノールの合成
下記式で表される反応により、グルタミン酸からプロリノールを合成した。
詳細には、金属担持触媒として、分散度が１７．４６％、金属表面積が６３．７８（ｍ2/ｇ）、粒子径が７．７３（nm）、金属の担持量が５％であるルテニウムカーボン触媒を調製した。
圧力容器中で、水１００ｇ、グルタミン酸３．２ｇ、リン酸２．８６ｇ、ルテニウムカーボン触媒０．１６ｇを混合した。１８０℃で水素圧８ＭＰａに加圧しながら、１６時間撹拌を行った。反応終了後、反応混合物をろ過した。ろ液に含まれる成分をＬＣ（液体クロマトグラフィー）により分析したところ、３５％の収率でプロリノールが得られていた。
［実施例２］：グルタミン酸からのプロリノールの合成
実施例１と同様の条件で、プロリノールを合成した。但し、反応時間を２４時間とした。プロリノールの収率は３６％であった。
［実施例３］：ピログルタミン酸からのプロリノールの合成
実施例１と同様の条件で、プロリノールを合成した。但し、原料として、グルタミン酸に代えて、ピログルタミン酸２．８ｇを使用した。また、反応温度を１５０℃、反応時間を２１時間とした。プロリノールの収率は、３５％であった。
［実施例１］：グルタミン酸からのプロリノールの合成
下記式で表される反応により、グルタミン酸からプロリノールを合成した。
圧力容器中で、水１００ｇ、グルタミン酸３．２ｇ、リン酸２．８６ｇ、ルテニウムカーボン触媒０．１６ｇを混合した。１８０℃で水素圧８ＭＰａに加圧しながら、１６時間撹拌を行った。反応終了後、反応混合物をろ過した。ろ液に含まれる成分をＬＣ（液体クロマトグラフィー）により分析したところ、３５％の収率でプロリノールが得られていた。
［実施例２］：グルタミン酸からのプロリノールの合成
実施例１と同様の条件で、プロリノールを合成した。但し、反応時間を２４時間とした。プロリノールの収率は３６％であった。
［実施例３］：ピログルタミン酸からのプロリノールの合成
実施例１と同様の条件で、プロリノールを合成した。但し、原料として、グルタミン酸に代えて、ピログルタミン酸２．８ｇを使用した。また、反応温度を１５０℃、反応時間を２１時間とした。プロリノールの収率は、３５％であった。
［実施例４］：リジンからのリジノールの合成
下記式で表される反応により、リジンからリジノールを合成した。
詳細には、金属担持触媒として、分散度が２２．７５％、金属表面積が８３．１１（ｍ2/ｇ）、粒子径が５．７８（nm）、金属の担持量が５％であるルテニウムカーボン触媒を調製した。
圧力容器中で、水８０ｇ、リジン（５０％水溶液）３８ｇ、硫酸１３ｇ、ルテニウムカーボン触媒４．５５ｇを混合した。１００℃で水素圧７ＭＰａに加圧しながら、２２．５時間撹拌を行った。反応終了後、反応混合物をろ過した。ろ液に含まれる成分をＬＣにより分析したところ、９３％の収率でリジノールが得られていた。また、残存リジン（リジン回収率）は、４．５％であった。
［実施例５］：リジンからのリジノールの合成
実施例４と同様の条件で、リジノールを合成した。但し、反応温度を１２０℃とし、反応時間を１８時間とした。リジノールの収率は、９５％であった。残存リジンは、０．１％未満だった。
［実施例６］：リジンからのリジノールの合成
実施例４と同様の条件で、リジノールを合成した。但し、ルテニウムカーボン触媒の使用量を２．２８ｇとした。また、反応時間を１８．５時間とした。リジノールの収率は、９８％であった。残存リジンは、０．１％だった。
下記式で表される反応により、リジンからリジノールを合成した。
圧力容器中で、水８０ｇ、リジン（５０％水溶液）３８ｇ、硫酸１３ｇ、ルテニウムカーボン触媒４．５５ｇを混合した。１００℃で水素圧７ＭＰａに加圧しながら、２２．５時間撹拌を行った。反応終了後、反応混合物をろ過した。ろ液に含まれる成分をＬＣにより分析したところ、９３％の収率でリジノールが得られていた。また、残存リジン（リジン回収率）は、４．５％であった。
［実施例５］：リジンからのリジノールの合成
実施例４と同様の条件で、リジノールを合成した。但し、反応温度を１２０℃とし、反応時間を１８時間とした。リジノールの収率は、９５％であった。残存リジンは、０．１％未満だった。
［実施例６］：リジンからのリジノールの合成
実施例４と同様の条件で、リジノールを合成した。但し、ルテニウムカーボン触媒の使用量を２．２８ｇとした。また、反応時間を１８．５時間とした。リジノールの収率は、９８％であった。残存リジンは、０．１％だった。
［比較例１］：グルタミン酸からのプロリノールの合成
金属担持触媒として、分散度が９．０７％、金属表面積が３３．１４（ｍ2／ｇ）、粒子径が１４．７８（ｎｍ）、金属の担持量が５％であるルテニウムカーボン触媒を調製した。
圧力容器中で、水１００ｇ、グルタミン酸３．２ｇ、リン酸２．８６ｇ、及びルテニウムカーボン触媒０．１６ｇを混合した。１８０℃で水素圧８ＭＰａに加圧しながら、２４時間撹拌を行った。反応終了後、反応混合物をろ過した。ろ液に含まれる成分をＬＣにより分析したところ、プロリノールの収率は２％であった。
［比較例２］：グルタミン酸からのプロリノールの合成
比較例１と同様の条件で、プロリノールを合成した。但し、反応時間を２０時間とした。プロリノールの収率は、３％であった。
金属担持触媒として、分散度が９．０７％、金属表面積が３３．１４（ｍ2／ｇ）、粒子径が１４．７８（ｎｍ）、金属の担持量が５％であるルテニウムカーボン触媒を調製した。
圧力容器中で、水１００ｇ、グルタミン酸３．２ｇ、リン酸２．８６ｇ、及びルテニウムカーボン触媒０．１６ｇを混合した。１８０℃で水素圧８ＭＰａに加圧しながら、２４時間撹拌を行った。反応終了後、反応混合物をろ過した。ろ液に含まれる成分をＬＣにより分析したところ、プロリノールの収率は２％であった。
［比較例２］：グルタミン酸からのプロリノールの合成
比較例１と同様の条件で、プロリノールを合成した。但し、反応時間を２０時間とした。プロリノールの収率は、３％であった。
［比較例３］：リジンからのリジノールの合成
比較例１で使用したのと同じルテニウムカーボン触媒を使用した。
圧力容器中で、水４０ｇ、リジン（５０％水溶液）１９ｇ、硫酸６．７ｇ、及びルテニウムカーボン触媒１．１４ｇを混合した。１００℃で、水素圧７ＭＰａに加圧しながら２１時間撹拌を行った。反応終了後、反応混合物をろ過した。ろ液に含まれる成分をＬＣにより分析したところ、リジノールの収率は３２％であった。残存リジンは、６８％であった。
［比較例４］：リジンからのリジノールの合成
比較例３と同様の条件で、リジノールを合成した。但し、反応温度を１２０℃とし、反応時間を１９時間とした。リジノールの収率は、７８％であった。残存リジンは、２２％であった。
比較例１で使用したのと同じルテニウムカーボン触媒を使用した。
圧力容器中で、水４０ｇ、リジン（５０％水溶液）１９ｇ、硫酸６．７ｇ、及びルテニウムカーボン触媒１．１４ｇを混合した。１００℃で、水素圧７ＭＰａに加圧しながら２１時間撹拌を行った。反応終了後、反応混合物をろ過した。ろ液に含まれる成分をＬＣにより分析したところ、リジノールの収率は３２％であった。残存リジンは、６８％であった。
［比較例４］：リジンからのリジノールの合成
比較例３と同様の条件で、リジノールを合成した。但し、反応温度を１２０℃とし、反応時間を１９時間とした。リジノールの収率は、７８％であった。残存リジンは、２２％であった。
下記表１に、実施例及び比較例で使用したルテニウムカーボン触媒の特性を示す。また、下記表２及び３に、各実施例及び比較例における反応条件及び収率を示す。
実施例１乃至３と比較例１及び２とを比較すると、実施例１乃至３におけるプロリノールの収率は、比較例１及び２よりも極めて高くなっている。すなわち、本発明で特定される物性値を有する金属担持触媒を使用することにより、プロリノールの収率が高まることが確認された。
また、実施例４乃至６を比較例３及び４と比較すると、実施例４乃至５では９０％以上のリジノール収率が得られている。これに対し、比較例３及び４のリジノール収率は８０％に満たない。すなわち、本発明で特定される物性値を有する金属担持触媒を使用することにより、リジノールの収率が高まることが確認された。
また、実施例４乃至６を比較例３及び４と比較すると、実施例４乃至５では９０％以上のリジノール収率が得られている。これに対し、比較例３及び４のリジノール収率は８０％に満たない。すなわち、本発明で特定される物性値を有する金属担持触媒を使用することにより、リジノールの収率が高まることが確認された。
Claims (18)
- アミノ酸を、金属表面積５０．０ｍ2／ｇ以上、粒子径１０．０ｎｍ以下である金属担持触媒存在下にて還元し、アミノアルコールを生成する工程を含む、アミノアルコール合成方法。
- 前記金属担持触媒が、ルテニウムカーボン触媒である、請求項１に記載のアミノアルコール合成方法。
- 前記アミノ酸が、α−アミノ酸である、請求項１又は２に記載のアミノアルコール合成方法。
- 前記アミノ酸の炭素数が、２〜１１である、請求項１から３のいずれかに記載のアミノアルコール合成方法。
- 前記アミノ酸が、下記一般式（Ｉ）で表され、
式中、Ｒ１は、水素原子又は炭素数１〜９の炭化水素基であり、−ＣＯＯＨ、−ＮＨ2、−ＳＨ、−ＯＨ、グアニジル基、イミダゾイル基、及びフェニル基からなる群から選ばれる少なくとも１個の置換基により置換されていてもよい、請求項１から４のいずれかに記載のアミノアルコールの合成方法。 - 前記アミノ酸がグルタミン酸であり、前記アミノアルコールがプロリノールである、請求項１から５のいずれかに記載のアミノアルコールの合成方法。
- 前記アミノ酸がリジンであり、前記アミノアルコールがリジノールである、請求項１から５のいずれかに記載のアミノアルコールの合成方法。
- 前記アミノ酸が、下記一般式（ＩＩ）で表され、
式中、環Ａは、３〜７員の複素環であり、更に、＝Ｏ、−ＣＯＯＨ、−ＮＨ2、−ＳＨ、−ＯＨ、グアニジル基、イミダゾイル基、及びフェニル基からなる群から選ばれる少なくとも１個の置換基により置換されていてもよい、請求項１から４のいずれかに記載のアミノアルコールの合成方法。 - 前記アミノ酸がピログルタミン酸であり、前記アミノアルコールがプロリノールである、請求項８に記載のアミノアルコールの合成方法。
- 前記生成する工程は、溶媒、前記金属担持触媒、及び前記アミノ酸を混合し、混合物を調製する工程を含む、請求項１から９のいずれかに記載のアミノアルコールの合成方法。
- 前記溶媒は、水、メタノール、エタノール、及びイソプロピルアルコールからなる群から選ばれる少なくとも１種である、請求項１０に記載のアミノアルコールの合成方法。
- 前記金属担持触媒は、０．０１〜５０質量％の濃度になるように混合される、請求項１０又は１１に記載のアミノアルコールの合成方法。
- 前記アミノ酸は、０．５〜５０質量％の濃度になるように混合される、請求項１０から１２のいずれかに記載のアミノアルコールの合成方法。
- 前記混合物を調製する工程は、更に、ｐＨが０．１〜６．０になるように、リン酸、硫酸、塩酸、硝酸、酢酸、メタンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、パラトルエンスルホン酸、クエン酸、及びギ酸からなる群から選ばれる酸を混合する工程を含む、請求項１０から１３のいずれかに記載のアミノアルコールの合成方法。
- 前記生成する工程は、更に、前記混合物を水素圧０．１〜２０ＭＰaの加圧下で反応させる工程を含む、請求項１０〜１４のいずれかに記載のアミノアルコールの合成方法。
- 前記生成する工程は、更に、前記混合物を３０〜２５０℃の温度下で反応させる工程を含む、請求項１０〜１５のいずれかに記載のアミノアルコールの合成方法。
- 前記金属担持触媒は、５〜３０％の分散度を有する、請求項１〜１６のいずれかに記載のアミノアルコールの合成方法。
- アミノ酸からアミノアルコールを生成する工程で使用される金属担持触媒であって、金属表面積が５０．０ｍ2／ｇ以上であり、粒子径が１０．０ｎｍ以下である金属担持触媒。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114950452A (zh) * | 2022-05-25 | 2022-08-30 | 万华化学集团股份有限公司 | 一种用于合成l-2-氨基丙醇的催化剂及其制备方法，合成l-2-氨基丙醇的方法 |
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| CN114950452A (zh) * | 2022-05-25 | 2022-08-30 | 万华化学集团股份有限公司 | 一种用于合成l-2-氨基丙醇的催化剂及其制备方法，合成l-2-氨基丙醇的方法 |
| CN114950452B (zh) * | 2022-05-25 | 2024-05-03 | 万华化学集团股份有限公司 | 一种用于合成l-2-氨基丙醇的催化剂及其制备方法，合成l-2-氨基丙醇的方法 |
| CN115819253A (zh) * | 2022-11-18 | 2023-03-21 | 安徽华恒生物科技股份有限公司 | 一种利用固定床反应器制备3-氨基丙醇的方法 |
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