JP2022040918A - α-METHYLENE GROUP CONVERSION COMPOUND OF ALKYL AMINE HAVING METHYLENE GROUP AT α-POSITION, PRODUCTION METHOD OF AMIDES, AND PRODUCTION METHOD OF PROPARGYLAMINES - Google Patents

α-METHYLENE GROUP CONVERSION COMPOUND OF ALKYL AMINE HAVING METHYLENE GROUP AT α-POSITION, PRODUCTION METHOD OF AMIDES, AND PRODUCTION METHOD OF PROPARGYLAMINES Download PDF

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Abstract

To provide a compound that can solve problems of conventional catalysts using Au nano particles, exhibits high catalyst activity not only in production of amides by α-methylene group selective oxygenation reaction of an alkyl amine having a methylene group at an α-position but also in production of propargylamines by α-methylene group selective alkynyl reaction of the alkyl amine, and efficiently produce amides or propargylamines, and to provide a production method of amides using the compound, and a production method of propargylamines using the compound.SOLUTION: There is provided an α-methylene group conversion compound of an alkyl amine having a methylene group at an α-position, in the compound, Au nano particles are carried to a ZnO and/or Co3O4 carrier. Under presence of the compound, an amide is produced by α-methylene group selective oxygenation reaction of an alkyl amine having a methylene group at an α-position. Under presence of the compound, a propargylamine is produced by α-methylene group selective alkynyl reaction of an alkyl amine having a methylene group at an α-position.SELECTED DRAWING: None

Description

新規性喪失の例外適用申請有り There is an application for exception of loss of novelty

本発明は、α位にメチレン基を有するアルキルアミンを原料としてα-メチレン基選択的酸素化反応又はα-メチレン基選択的アルキニル化反応によりアミド類又はプロパルギルアミン類を製造する方法に関する。本発明はまた、このα-メチレン基選択的酸素化反応及びα-メチレン基選択的アルキニル化反応に優れた触媒作用を示すα位にメチレン基を有するアルキルアミンのα-メチレン基変換用化合物に関する。 The present invention relates to a method for producing amides or propargylamines by an α-methylene group selective oxygenation reaction or an α-methylene group selective alkynylation reaction using an alkylamine having a methylene group at the α-position as a raw material. The present invention also relates to an α-methylene group conversion compound of an alkylamine having a methylene group at the α-position, which exhibits excellent catalytic action in the α-methylene group selective oxygenation reaction and the α-methylene group selective alkynylation reaction. ..

アルキルアミンは普遍的で入手容易な化合物であり、アルキルアミン及びその誘導体は基幹的化合物原料から医薬品・天然物に至るまで様々な有用化合物に含まれるため、α位にメチレン基を有するアルキルアミンの基本骨格を変えることなく、位置選択的にα-メチレン基を酸化的に官能基化する手法は、既存の有用化合物の製造効率の向上や新規有用化合物の製造に有効である。α位にメチレン基を有するアルキルアミンのα-メチレン基の選択的な官能基化については、α位のメチレン基の炭素に更にベンゼン環等のアリール基がついていると反応性が高くなるために多数報告されているが、アリール基がついていないような場合は、α位にメチレン基を有するアルキルアミンのα-メチレン基は比較的反応性に乏しくα-メチレン基選択的な官能基化は困難であった。従って、そのような一般的なアルキルアミンにも適用可能なα-メチレン基選択的官能基化の手法が望まれていた。 Alkylamine is a universal and easily available compound, and since alkylamine and its derivatives are contained in various useful compounds from basic compound raw materials to pharmaceuticals and natural products, alkylamines having a methylene group at the α-position are used. The method of oxidatively functionalizing the α-methylene group position-selectively without changing the basic skeleton is effective for improving the production efficiency of existing useful compounds and for producing new useful compounds. Regarding the selective functionalization of the α-methylene group of an alkylamine having a methylene group at the α-position, if an aryl group such as a benzene ring is further attached to the carbon of the methylene group at the α-position, the reactivity becomes higher. Although many have been reported, when the aryl group is not attached, the α-methylene group of the alkylamine having a methylene group at the α-position is relatively poor in reactivity, and it is difficult to selectively functionalize the α-methylene group. Met. Therefore, an α-methylene group selective functionalization method applicable to such general alkylamines has been desired.

アミド類は、有機合成の中間体、エンジニアリングプラスチックの原料、香料の増強剤、インクの着色顔料、粘着防止剤、洗剤、循環剤等として幅広く利用され、産業上非常に重要な化合物である。 Amides are widely used as intermediates for organic synthesis, raw materials for engineering plastics, enhancers for fragrances, coloring pigments for inks, anti-adhesive agents, detergents, circulating agents, etc., and are extremely important compounds in the industry.

アミド類は、従来、アミンによるカルボン酸誘導体(酸塩化物、無水物、エステルなど)の求核付加脱離、カルボジイミド類などの縮合剤を用いたアミンとカルボン酸の縮合、或いはニトリルの水和とベックマン転位などにより製造されてきたが、これらの方法は、化学量論量の有毒試薬を使用する、大量の廃棄物を生成するなどの課題を有する。このため、このような製造方法に代わるアミドの製造方法について様々な研究、提案がなされてきた。 Conventionally, amides have been used for nucleophilic addition / desorption of carboxylic acid derivatives (acidides, anhydrides, esters, etc.) with amines, condensation of amines and carboxylic acids using condensing agents such as carbodiimides, or hydration of nitriles. Although they have been produced by Beckmann rearrangement and the like, these methods have problems such as the use of toxic reagents in a chemical amount and the generation of a large amount of waste. Therefore, various studies and proposals have been made on a method for producing an amide as an alternative to such a method for producing an amide.

非特許文献1には、アルミナ(Al)に金(Au)ナノ粒子(Auナノ粒子の平均粒径4.9nm)を担持してなる化合物の存在下に、以下の工程を経てアルキルアミンからアミドを製造する方法が提案されている。 Non-Patent Document 1 describes alkyl through the following steps in the presence of a compound in which gold (Au) nanoparticles (average particle size of Au nanoparticles of 4.9 nm) are supported on alumina (Al 2 O 3 ). Methods for producing amides from amines have been proposed.

Figure 2022040918000001
Figure 2022040918000001

この方法は、アルミナにAuナノ粒子を担持してなる化合物のアルキルアミンのα-メチレン基への特異的な酸素化触媒作用を利用するものであり、次のように反応が進むことにより酸素が導入され(酸素化)アミドが生成すると推定される。まずAuがアルキルアミンのα―メチレン基の水素を引き抜き(酸化)、自らはAuヒドリド種となる。次に得られた化合物に水が付加する(水和)。Auヒドリド種は酸素によりAuに戻り前記水和により生じた中間体ヘミアセタールの水素を該Auが引き抜くことによりアミドが生成する。また再度生じたAuヒドリド種と酸素が反応し水が生じる。この反応では理論上の副生物は水のみであることから、環境に優しい方法として実用化が期待されている。 This method utilizes the specific oxygenation-catalyzing action of an alkylamine on an α-methylene group of a compound supporting Au nanoparticles on alumina, and oxygen is generated by the progress of the reaction as follows. It is presumed that introduced (oxygenated) amides are produced. First, Au abstracts (oxidizes) hydrogen from the α-methylene group of the alkylamine and becomes an Au hydride species. Next, water is added to the obtained compound (hydration). The Au hydride species returns to Au by oxygen, and the Au abstracts hydrogen from the intermediate hemiacetal produced by the hydration to form an amide. In addition, oxygen reacts with the regenerated Au hydride species to produce water. Since water is the only theoretical by-product in this reaction, it is expected to be put into practical use as an environmentally friendly method.

一方、プロパルギルアミン類は医薬や農薬等の有用化合物やその合成中間体等として重要な化合物である。従来、プロパルギルアミン類の製造方法としては、一般的にプロパルギルクロリド化合物をアミノ化する方法や、アルデヒドとアミンを反応させて形成したイミンにアルキンを求核カップリングさせる手法が知られているが、これらの方法では環状アミンのα-メチレン基のアルキニル化体などの製造が困難であり、製造できるプロパルギルアミンに限りがあった。 On the other hand, propargylamines are important compounds as useful compounds such as pharmaceuticals and pesticides and their synthetic intermediates. Conventionally, as a method for producing propargyl amines, a method of aminating a propargyl chloride compound and a method of nucleophilic coupling of an alkyne to an imine formed by reacting an aldehyde and an amine are generally known. With these methods, it is difficult to produce an alkynylated form of the α-methylene group of the cyclic amine, and the propargylamine that can be produced is limited.

Angew.Chem.Int.Ed.2016,55,7212-7217 Xiongjie Jin et al.“第2級および第3級アミンのアミドへの効率的なα-酸素化のための担持された金ナノ粒子”Angew. Chem. Int. Ed. 2016, 55, 7212-7217 Xiongjie Jin et al. "Supported gold nanoparticles for efficient α-oxygenation of secondary and tertiary amines to amides"

非特許文献1で触媒活性成分として用いられているAuナノ粒子は安定性が悪く、シンタリングによる活性の低下という課題があった。加えて、Auがアルキルアミンを酸化した結果生成したAuヒドリド種が、酸素により酸化されてAuに戻る速度や中間体がAuへ吸着する速度が遅く、全体の反応速度が低いという課題もあった。
また、非特許文献1に記載されているのは、アルキルアミンのα-メチレン基選択的酸素化によるアミドの製造のみであり、α-メチレン基選択的アルキニル化によるプロパルギルアミンの製造に適用するとの示唆はなされていない。
Au nanoparticles used as a catalytically active ingredient in Non-Patent Document 1 have poor stability and have a problem of a decrease in activity due to sintering. In addition, there is also a problem that the Au hydride species produced as a result of Au oxidizing an alkylamine has a slow rate of being oxidized by oxygen and returning to Au and a rate of adsorbing intermediates to Au, and the overall reaction rate is low. ..
Further, Non-Patent Document 1 describes only the production of an amide by α-methylene group selective oxygenation of an alkylamine, and is applicable to the production of propargylamine by α-methylene group selective alkynylization. No suggestion has been made.

本発明は、従来のAuナノ粒子を用いた触媒の課題を解決し、α位にメチレン基を有するアルキルアミンのα-メチレン基選択的酸素化反応によるアミド類の製造だけでなく、α位にメチレン基を有するアルキルアミンのα-メチレン基選択的アルキニル化反応によるプロパルギルアミン類の製造にも高い触媒活性を示し、アミド類又はプロパルギルアミン類を効率的に製造することができる、特定の担体にAuナノ粒子を担持してなる化合物と、この化合物を用いたアミド類の製造方法及びプロパルギルアミン類の製造方法を提供することを目的とする。 The present invention solves the problem of a catalyst using conventional Au nanoparticles, and not only produces amides by α-methylene group selective oxygenation reaction of an alkylamine having a methylene group at the α-position, but also at the α-position. A specific carrier capable of efficiently producing amides or propargylamines, which also exhibits high catalytic activity in the production of propargylamines by α-methylene group selective alkynylation reaction of alkylamines having a methylene group. It is an object of the present invention to provide a compound supporting Au nanoparticles, a method for producing an amide using this compound, and a method for producing propargylamines.

本発明者は、上記課題を解決すべく検討を重ねた結果、ZnO及び/又はCo担体上にAuナノ粒子を担持することで、Auナノ粒子の安定性を向上させ、かつAuヒドリド種の酸化速度の向上等の効果で上記課題を解決することができることを見出した。また、ZnO及び/又はCo担体にAuナノ粒子及びPdナノ粒子を担持してなる化合物を用いることで更にα位にメチレン基を有するアルキルアミンのα-メチレン基の選択的酸素化反応の反応活性を高めることができることを見出した。
即ち、本発明は以下を要旨とする。
As a result of repeated studies to solve the above problems, the present inventor has improved the stability of Au nanoparticles by supporting Au nanoparticles on a ZnO and / or Co3 O4 carrier, and Au hydride. It has been found that the above-mentioned problems can be solved by the effect of improving the oxidation rate of seeds. Further, by using a compound in which Au nanoparticles and Pd nanoparticles are supported on a ZnO and / or Co 3 O 4 carrier, a selective oxygenation reaction of an α-methylene group of an alkylamine having a methylene group at the α-position is further carried out. It was found that the reaction activity of methylene can be enhanced.
That is, the gist of the present invention is as follows.

[1] ZnO及び/又はCo担体にAuナノ粒子を担持してなる、α位にメチレン基を有するアルキルアミンのα-メチレン基変換用化合物。 [1] An α-methylene group conversion compound of an alkylamine having a methylene group at the α-position, which comprises Au nanoparticles supported on a ZnO and / or Co 3 O 4 carrier.

[2] 前記変換が酸素化である[1]に記載のα位にメチレン基を有するアルキルアミンのα-メチレン基変換用化合物。 [2] The compound for α-methylene group conversion of an alkylamine having a methylene group at the α-position according to [1], wherein the conversion is oxygenation.

[3] 前記変換がアルキニル化である[1]に記載のα位にメチレン基を有するアルキルアミンのα-メチレン基変換用化合物。 [3] The compound for α-methylene group conversion of an alkylamine having a methylene group at the α-position according to [1], wherein the conversion is alkynylation.

[4] 更にPdナノ粒子を担持してなる[2]に記載のα位にメチレン基を有するアルキルアミンのα-メチレン基変換用化合物。 [4] The compound for converting an α-methylene group of an alkylamine having a methylene group at the α-position according to [2], which further supports Pd nanoparticles.

[5] ZnO及び/又はCo担体にAuナノ粒子或いはAuナノ粒子及びPdナノ粒子を担持してなる化合物の存在下に、α位にメチレン基を有するアルキルアミンのα-メチレン基の選択的酸素化反応によりアミドを製造するアミド類の製造方法。 [5] An α-methylene group of an alkylamine having a methylene group at the α-position in the presence of a compound in which Au nanoparticles or Au nanoparticles and Pd nanoparticles are supported on a ZnO and / or Co 3 O4 carrier. A method for producing amides, which produces amides by a selective oxygenation reaction.

[6] ZnO及び/又はCo担体にAuナノ粒子を担持してなる化合物の存在下に、α位にメチレン基を有するアルキルアミンのα-メチレン基の選択的アルキニル化反応によりプロパルギルアミンを製造するプロパルギルアミン類の製造方法。 [6] Propargylamine by a selective alkynylation reaction of the α-methylene group of an alkylamine having a methylene group at the α-position in the presence of a compound in which Au nanoparticles are carried on a ZnO and / or Co3O4 carrier. A method for producing propargylamines.

[7] 前記化合物と亜鉛塩の存在下に、前記選択的アルキニル化反応を行う[6]に記載のプロパルギルアミン類の製造方法。 [7] The method for producing propargylamines according to [6], wherein the selective alkynylation reaction is carried out in the presence of the compound and a zinc salt.

本発明によれば、Auナノ粒子をZnO及び/又はCo担体上に担持することにより、従来のAuナノ粒子の不安定性の問題を解決し、繰り返し使用時にもナノ粒子のシンタリングを防止して、触媒活性を高く維持することができる。また、ZnO及び/又はCo担体にAuナノ粒子及びPdナノ粒子を担持してなる化合物により、高いα-メチレン基選択的酸素化活性を得ることができる。
また、酸素によるAuヒドリド種の酸化速度やAuへの中間体の吸着速度を向上させ、全体の反応速度を大きくすることができ、反応効率を大幅に向上させることができる。
しかも、本発明の化合物は、α位にメチレン基を有するアルキルアミンのα-メチレン基選択的酸素化反応によるアミド類の製造だけでなく、α位にメチレン基を有するアルキルアミンのα-メチレン基選択的アルキニル化反応によるプロパルギルアミン類の製造にも高い触媒活性を示すことから、本発明によれば、アミド類の効率的な製造方法のみならず、プロパルギルアミン類の効率的な製造方法も提供することができる。
According to the present invention, by supporting Au nanoparticles on a ZnO and / or Co 3 O 4 carrier, the problem of instability of conventional Au nanoparticles can be solved, and nanoparticles can be sintered even during repeated use. It can be prevented and the catalytic activity can be maintained high. Further, a compound obtained by supporting Au nanoparticles and Pd nanoparticles on a ZnO and / or Co 3 O 4 carrier can obtain high α-methylene group selective oxygenation activity.
In addition, the oxidation rate of Au hydride species by oxygen and the adsorption rate of intermediates to Au can be improved, the overall reaction rate can be increased, and the reaction efficiency can be significantly improved.
Moreover, the compound of the present invention not only produces amides by an α-methylene group selective oxygenation reaction of an alkylamine having a methylene group at the α-position, but also has an α-methylene group of an alkylamine having a methylene group at the α-position. Since high catalytic activity is exhibited in the production of propargylamines by selective alkynylation reaction, the present invention provides not only an efficient method for producing amides but also an efficient method for producing propargylamines. can do.

以下に本発明を実施するための最良の形態を詳細に説明するが、以下に記載する構成要件の説明は、本発明の実施態様の代表例であり、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。なお、本発明において、「~」とはその前後に記載される数値を下限値および上限値として含む意味で使用される。 The best mode for carrying out the present invention will be described in detail below, but the description of the constituent elements described below is a representative example of the embodiment of the present invention, and the present invention is limited to these contents. It's not a thing. In addition, in this invention, "-" is used in the meaning which includes the numerical values described before and after it as the lower limit value and the upper limit value.

[α位にメチレン基を有するアルキルアミンのα-メチレン基変換用化合物]
本発明のα位にメチレン基を有するアルキルアミンのα-メチレン基変換用化合物(以下、「本発明の化合物」と言うことがある。)は、ZnO及び/又はCo担体にAuナノ粒子を担持してなる化合物である。該化合物としてはZnO担体にAuナノ粒子を担持してなる化合物(以下、「Au/ZnO」と記すことがある。)、Co担体にAuナノ粒子を担持してなる化合物(以下、「Au/Co」と記すことがある)、Au/ZnOとAu/Coの混合物(以下、「Au/ZnO+Au/Co」と記すことがある。)、ZnO及びCoを含む担体にAuナノ粒子を担持してなる化合物(以下、「Au/(ZnO+Co)」と記すことがある。)が挙げられる。
また、本発明の化合物は、α位にメチレン基を有するアルキルアミンのα-メチレン基選択的酸素化反応においては、Auナノ粒子に加え、更にPdナノ粒子を担持していることが好ましい。
[A compound for converting an alkylamine having a methylene group at the α-position to an α-methylene group]
The compound for converting an α-methylene group of an alkylamine having a methylene group at the α-position of the present invention (hereinafter, may be referred to as “compound of the present invention”) is an Au nano on a ZnO and / or Co 3 O 4 carrier. It is a compound that carries particles. Examples of the compound include a compound in which Au nanoparticles are carried on a ZnO carrier (hereinafter, may be referred to as “Au / ZnO”), and a compound in which Au nanoparticles are carried on a Co 3 O 4 carrier (hereinafter, referred to as “Au / ZnO”). May be referred to as "Au / Co 3 O 4 "), a mixture of Au / ZnO and Au / Co 3 O 4 (hereinafter, may be referred to as "Au / ZnO + Au / Co 3 O 4 "), ZnO and Examples thereof include a compound in which Au nanoparticles are carried on a carrier containing Co 3 O 4 (hereinafter, may be referred to as “Au / (ZnO + Co 3 O 4 )”).
Further, in the α-methylene group selective oxygenation reaction of an alkylamine having a methylene group at the α position, the compound of the present invention preferably carries Pd nanoparticles in addition to Au nanoparticles.

本発明では、Auナノ粒子或いはAuナノ粒子及びPdナノ粒子を担持する担体としてZnO及び/又はCoを用いることで、Auナノ粒子やPdナノ粒子(以下、「金属ナノ粒子」と記すことがある。)を担体に強く担持することができ、担持した金属ナノ粒子の反応中の凝集を防止して金属ナノ粒子の大きさを維持する、即ち、比表面積を大きく保ち、触媒活性を維持することができる。
また、ZnO及び/又はCoを担体に用いることで、金属ナノ粒子がよりカチオニックとなり、反応速度を高めることができる。また、α-メチレン基選択的酸素化反応において安定同位体であるDOを溶媒として使用すると、従来のAl担体使用時では速度論的同位体効果がみられないことに対して、特にCo担体では、速度論的同位体効果により反応速度の低下が確認されることから、従来のAl担体ではAuヒドリド種の酸化工程が律速段階であるのに対してCo担体では中間体ヘミアミナールからの脱プロトン工程が律速段階であることが解る。即ち、Co担体ではAuヒドリド種の酸化速度が向上し、中間体ヘミアミナールからの脱プロトン工程が律速段階に変化する。よって、Co担体を用いることで、酸素を活性化し、Auヒドリド種の酸化を促進することができる。
In the present invention, Au nanoparticles or Pd nanoparticles (hereinafter referred to as “metal nanoparticles”) are referred to as Au nanoparticles or Pd nanoparticles (hereinafter referred to as “metal nanoparticles”” by using ZnO and / or Co3O4 as a carrier for supporting Au nanoparticles or Au nanoparticles and Pd nanoparticles. ) Can be strongly supported on the carrier, preventing aggregation of the carried metal nanoparticles during the reaction and maintaining the size of the metal nanoparticles, that is, maintaining a large specific surface area and maintaining catalytic activity. Can be maintained.
Further, by using ZnO and / or Co 3 O 4 as a carrier, the metal nanoparticles become more cationic and the reaction rate can be increased. In addition, when D2O , which is a stable isotope, is used as a solvent in the α-methylene group selective oxygenation reaction , the kinetic isotope effect is not observed when the conventional Al2O3 carrier is used. In particular, in the Co 3 O 4 carrier, a decrease in the reaction rate is confirmed due to the kinetic isotope effect. Therefore, in the conventional Al 2 O 3 carrier, the oxidation step of Au hydride is the rate-determining step. It can be seen that in the Co 3 O 4 carrier, the deprotoning step from the intermediate hemiaminoal is the rate-determining step. That is, the Co 3 O 4 carrier improves the oxidation rate of Au hydride species, and the deprotonation step from the intermediate hemiaminal changes to the rate-determining step. Therefore, by using the Co 3 O 4 carrier, oxygen can be activated and the oxidation of Au hydride species can be promoted.

ZnO及び/又はCo担体に担持する金属ナノ粒子の平均粒径は、1~10nm、特に2~7nmであることが好ましい。平均粒径が10nm以下であれば、ナノ粒子の表面積を大きくして触媒活性点を多くし、触媒活性を高めて大きな反応速度を得ることができる。平均粒径が1nm以上であれば容易に調製することが可能である。
なお、ここで、金属ナノ粒子の平均粒径とは透過型電子顕微鏡(以下、TEM)により測定されたそれぞれの粒子粒径の平均の値である。
The average particle size of the metal nanoparticles supported on the ZnO and / or Co 3 O 4 carrier is preferably 1 to 10 nm, particularly preferably 2 to 7 nm. When the average particle size is 10 nm or less, the surface area of the nanoparticles can be increased to increase the catalytic activity points, and the catalytic activity can be enhanced to obtain a large reaction rate. If the average particle size is 1 nm or more, it can be easily prepared.
Here, the average particle size of the metal nanoparticles is an average value of the particle size of each particle measured by a transmission electron microscope (hereinafter referred to as TEM).

本発明の化合物が、上述したように、α位にメチレン基を有するアルキルアミンのα-メチレン基選択的酸素化反応に用いられる場合、ZnO及び/又はCo担体にはAuナノ粒子に加え、更にPdナノ粒子が担持されていることが好ましい。この場合、従来のAuナノ粒子担持化合物よりも格段に優れた反応速度で原料アルキルアミンのα-メチレン基選択的酸素化反応によりアミド類を効率的に製造することができる。Au/Pd重量比は9/1以上であることが好ましく、9/1~20/1であることがより好ましい。Auナノ粒子及びPdナノ粒子を担持させることで、中間体の表面への吸着力がAu単体よりも大きくなり、吸着速度が向上することで全体の反応速度も大きくなるが、過度にPd量が多いとAu本来の触媒活性が損なわれるおそれがある。Au活性点の数や副反応の制御も考慮して、Au/Pd重量比は特に13/1~19/1の範囲であることが好ましい。 As described above, when the compound of the present invention is used for the α-methylene group selective oxygenation reaction of an alkylamine having a methylene group at the α position, Au nanoparticles are added to the ZnO and / or Co 3 O 4 carrier. In addition, it is preferable that Pd nanoparticles are further supported. In this case, amides can be efficiently produced by the α-methylene group selective oxygenation reaction of the raw material alkylamine at a reaction rate significantly superior to that of the conventional Au nanoparticles-supporting compound. The Au / Pd weight ratio is preferably 9/1 or more, and more preferably 9/1 to 20/1. By supporting Au nanoparticles and Pd nanoparticles, the adsorption force of the intermediate to the surface becomes larger than that of Au alone, and the overall reaction rate increases due to the improvement of the adsorption rate, but the amount of Pd becomes excessive. If it is too large, the original catalytic activity of Au may be impaired. Considering the number of Au active sites and control of side reactions, the Au / Pd weight ratio is particularly preferably in the range of 13/1 to 19/1.

また、本発明に係る金属ナノ粒子を担持する担体には、ZnO及びCo以外の無機担体を更に含んでいてもよい。この場合、他の無機担体としては、触媒活性な金属ナノ粒子を担持することができる無機担体であれば使用することができ、例えば、活性炭、グラファイト、メスポーラス-カーボンなどの炭素質担体;SiO、Al、MgO、TiO、ZrO、CeO、CaO、CsO、Sc、Y、La、Sm、Yb、ゼオライトなどの金属酸化物;メソ多孔体(例えば、メソポーラス-アルミナ、メスポーラス-シリカなど);SiO-Al、MgO-SiO、SiO-TiOなどの複合酸化物;SiCなどの炭化物;Siなどの窒化物;モンモリオナイト、カオリナイト、ハイドロタルサイト、ヒドロキシアパタイトなどの層状化合物などが挙げられる。
これらの他の無機担体は1種のみを用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。
ただし、ZnO及び/又はCo担体を用いることによる本発明の効果を有効に得る観点から、ZnO及びCo以外の他の無機担体を用いる場合、担体の総量に占めるZnO及び/又はCoの割合は、90~100重量%であることが好ましい。
Further, the carrier supporting the metal nanoparticles according to the present invention may further contain an inorganic carrier other than ZnO and Co3O4 . In this case, as the other inorganic carrier, any inorganic carrier capable of supporting catalytically active metal nanoparticles can be used, and for example, carbonaceous carriers such as activated carbon, graphite, and mesoporous-carbon; SiO 2 . , Al 2 O 3 , MgO, TiO 2 , ZrO 2 , CeO 2 , CaO, Cs 2 O, Sc 2 O 3 , Y 2 O 3 , La 2 O 3 , Sm 2 O 3 , Yb 2 O 3 , zeolite, etc. Metal oxides; mesoporous materials (eg, mesoporous-alumina, mesoporous-silica, etc.); composite oxides such as SiO 2 -Al 2 O 3 , MgO-SiO 2 , SiO 2 -TiO 2 ; carbides such as SiC; Nitridees such as Si 3 N 4 ; layered compounds such as montmorillonite, kaolinite, hydrotalcite, hydroxyapatite and the like can be mentioned.
Only one of these other inorganic carriers may be used, or two or more of them may be mixed and used.
However, from the viewpoint of effectively obtaining the effect of the present invention by using ZnO and / or Co 3 O 4 carrier, when Zn O and / or other inorganic carriers other than Co 3 O 4 are used, Zn O and / in the total amount of the carrier are used. Alternatively, the ratio of Co 3 O 4 is preferably 90 to 100% by weight.

ZnO及び/又はCo担体へのAuナノ粒子或いはAuナノ粒子及びPdナノ粒子の担持量は、ZnO及び/又はCo担体(他の無機担体を含む場合は、他の無機担体も含めた合計の担体重量)に対して、Au換算の担持量として0.01~10重量%、特に0.1~2.5重量%であることが好ましい。Auナノ粒子或いはAuナノ粒子及びPdナノ粒子の担持量が上記下限以上であれば、本発明の化合物中の有効な触媒活性成分量を多くして高い触媒活性を得ることができる。担持量が上記上限以下であれば、Auナノ粒子或いはAuナノ粒子及びPdナノ粒子をZnO及び/又はCo担体に担持したことによる安定化効果を有効に得ることができる。 The amount of Au nanoparticles or Au nanoparticles and Pd nanoparticles supported on the ZnO and / or Co 3 O 4 carrier is the Zen O and / or Co 3 O 4 carrier (if other inorganic carriers are included, other inorganic carriers). The supported amount in terms of Au is preferably 0.01 to 10% by weight, particularly preferably 0.1 to 2.5% by weight, based on the total carrier weight including the above. When the amount of Au nanoparticles or Au nanoparticles and Pd nanoparticles supported is at least the above lower limit, the amount of effective catalytically active component in the compound of the present invention can be increased to obtain high catalytic activity. When the supported amount is not more than the above upper limit, the stabilizing effect by supporting Au nanoparticles or Au nanoparticles and Pd nanoparticles on the ZnO and / or Co 3 O 4 carrier can be effectively obtained.

ZnO及び/又はCo担体にAuナノ粒子を担持してなる本発明の化合物は、例えば以下の工程Iで製造することができる。
工程I:水溶性のAu試薬を純水中に溶解させた水溶液に、ZnO及び/又はCoを分散させ、アンモニア水や尿素を加える手法などによりpHを塩基性に調整し、Auを担持する。その後、濾過・洗浄・乾燥、即ち、例えば、液を濾過し、得られた粉体を純水で洗浄後、室温にて減圧乾燥する。乾燥した粉体を、空気中で高温焼成する手法や、水素化ホウ素ナトリウムや水素ガスにより還元する手法を用いることで、ZnO及び/又はCo担体にAuナノ粒子を担持してなる化合物を得る。
The compound of the present invention, which comprises supporting Au nanoparticles on a ZnO and / or Co 3 O 4 carrier, can be produced, for example, by the following step I.
Step I: Disperse ZnO and / or Co3O4 in an aqueous solution of a water - soluble Au reagent dissolved in pure water, and adjust the pH to basic by adding ammonia water or urea to obtain Au. To carry. Then, filtration / washing / drying, that is, for example, the liquid is filtered, the obtained powder is washed with pure water, and then dried under reduced pressure at room temperature. A compound in which Au nanoparticles are supported on a ZnO and / or Co 3 O 4 carrier by using a method of calcining dried powder at a high temperature in air or a method of reducing it with sodium borohydride or hydrogen gas. To get.

ZnO及び/又はCo担体にAuナノ粒子及びPdナノ粒子を担持してなる化合物は、例えば以下の工程II-1,2で製造することができる。
工程II-1:水溶性のパラジウム試薬を純水中に溶解させ、ここへZnO及び/又はCoを分散させる。その後、塩基性水溶液を用いてpHを塩基性に調整し、長時間撹拌する析出沈殿法にてパラジウムをZnO及び/又はCo担体上に担持する。
工程II-2:工程II-1で得られた粉体を濾過・洗浄・乾燥の後、水溶性のAu試薬を純水中に溶解させた水溶液に再び分散させ、アンモニア水や尿素を加える手法などによりpHを塩基性に調整し、Auを担持する。濾過・洗浄・乾燥の後、空気中で高温焼成することでZnO及び/又はCo担体にAuナノ粒子及びPdナノ粒子を担持してなる化合物を得る。
Compounds in which Au nanoparticles and Pd nanoparticles are supported on a ZnO and / or Co 3 O 4 carrier can be produced, for example, in the following steps II-1 and 2.
Step II-1: A water-soluble palladium reagent is dissolved in pure water , and ZnO and / or Co3O4 is dispersed therein. Then, the pH is adjusted to be basic using a basic aqueous solution, and palladium is supported on the ZnO and / or Co3O4 carrier by a precipitation precipitation method in which the mixture is stirred for a long time.
Step II-2: A method in which the powder obtained in Step II-1 is filtered, washed, and dried, and then the water-soluble Au reagent is redispersed in an aqueous solution dissolved in pure water, and ammonia water or urea is added. The pH is adjusted to be basic by such means as carrying Au. After filtration, washing and drying, the compound is obtained by carrying Au nanoparticles and Pd nanoparticles on a ZnO and / or Co3O4 carrier by high - temperature firing in air.

本発明の化合物によれば、後述の通り、従来のAlにAuナノ粒子を担持してなる化合物よりも格段に優れた反応速度で原料アルキルアミンのα-メチレン基選択的酸素化反応によりアミド類を効率的に製造することができる。
また、本発明の化合物によれば、後述の通り、様々な原料アルキルアミンから、該アルキルアミンのα-メチレン基の選択的アルキニル化反応により、各種薬剤等またはその中間体として有用なプロパルギルアミン類を直接合成することができる。
According to the compound of the present invention, as described later, the α-methylene group selective oxygenation reaction of the raw material alkylamine has a reaction rate significantly superior to that of the conventional compound in which Au nanoparticles are supported on Al 2 O 3 . Therefore, amides can be efficiently produced.
Further, according to the compound of the present invention, as described later, propargylamines useful as various agents or intermediates thereof by the selective alkynylation reaction of the α-methylene group of the alkylamine from various raw material alkylamines. Can be synthesized directly.

[アミド類の製造方法]
本発明のアミド類の製造方法は、上述の本発明の化合物の存在下でα位にメチレン基を有するアルキルアミン(以下、「原料アルキルアミン」と称す場合がある。)のα-メチレン基選択的酸素化反応によりアミド類を製造することを特徴とする。
[Method for producing amides]
The method for producing amides of the present invention selects an α-methylene group of an alkylamine having a methylene group at the α-position (hereinafter, may be referred to as “raw material alkylamine”) in the presence of the above-mentioned compound of the present invention. It is characterized in that amides are produced by a target oxygenation reaction.

本発明のアミド類の製造方法の原料アルキルアミンとしては特に制限はなく、アルキルアミンのアルキル基やアミノ基に、ヒドロキシ基、カルボニル基、アルコキシ基、エステル基、シアノ基、クロロ基等の置換基を有していてもよく、この場合でも、本発明のアミド類の製造におけるα-メチレン基選択的酸素化反応は良好に進行する。 The raw material alkylamine for the method for producing amides of the present invention is not particularly limited, and the alkyl group or amino group of the alkylamine is substituted with a hydroxy group, a carbonyl group, an alkoxy group, an ester group, a cyano group, a chloro group or the like. Even in this case, the α-methylene group selective oxygenation reaction in the production of the amides of the present invention proceeds satisfactorily.

原料アルキルアミンとしては、ピぺリジン、ピロリジン、アゼパン、モルホリン、1,2,3,4-テトラヒドロキノリン、1,2,3,4-テトラヒドロイソキノリン等の環状二級アミンや、ジベンジルアミンやジオクチルアミン等の鎖状二級アミン、N-置換ピロリジン、N-置換ピペリジン等のN-置換環状アミン、ジメチルオクチルアミン、ジオクチルメチルアミン等の鎖状三級アミン等が挙げられる。 Examples of the raw material alkylamine include cyclic secondary amines such as piperidine, pyrrolidine, azepan, morpholin, 1,2,3,4-tetrahydroquinoline, 1,2,3,4-tetrahydroisoquinoline, dibenzylamine and dioctyl. Examples thereof include chain secondary amines such as amines, N-substituted cyclic amines such as N-substituted pyrrolidine and N-substituted piperidine, and chain tertiary amines such as dimethyloctylamine and dioctylmethylamine.

これらのうち、原料アルキルアミンとしては、反応性の観点から、N-置換ピロリジン、N-置換ピペリジン等のN-置換環状アミンを用いることが好ましい。なお、これらのN-置換環状アミンのN-置換基としては、メチル基、エチル基、メトキシ基、エトキシ基、フェニル基、ベンジル基等の炭素数1以上のアルキル基、アルコキシ基、アリール基等が挙げられる。 Of these, as the raw material alkylamine, it is preferable to use N-substituted cyclic amines such as N-substituted pyrrolidine and N-substituted piperidine from the viewpoint of reactivity. Examples of the N-substituted group of these N-substituted cyclic amines include an alkyl group having 1 or more carbon atoms such as a methyl group, an ethyl group, a methoxy group, an ethoxy group, a phenyl group and a benzyl group, an alkoxy group and an aryl group. Can be mentioned.

これらの原料アルキルアミンは2種以上用いることも可能であるが、通常、原料アルキルアミンは1種のみ用いられる。 Although it is possible to use two or more kinds of these raw material alkylamines, usually only one kind of raw material alkylamine is used.

本発明のアミド類の製造方法では、酸化剤として酸素を用いてα-メチレン基選択的酸素化反応を行う。
反応系の気相の酸素濃度は1~100体積%の範囲で任意に選択されるが、反応性の観点から3~100体積%、特に5~100体積%とすることが好ましい。
In the method for producing amides of the present invention, an α-methylene group selective oxygenation reaction is carried out using oxygen as an oxidizing agent.
The oxygen concentration in the gas phase of the reaction system is arbitrarily selected in the range of 1 to 100% by volume, but from the viewpoint of reactivity, it is preferably 3 to 100% by volume, particularly preferably 5 to 100% by volume.

本発明の化合物の使用量は反応形式や化合物のAuナノ粒子或いはAuナノ粒子及びPdナノ粒子の担持量、その他の反応条件等によっても異なるが、例えば、バッチ式の場合、原料アルキルアミン1molに対して1~20g程度用いることが好ましい。 The amount of the compound of the present invention used varies depending on the reaction type, the amount of Au nanoparticles or Au nanoparticles and Pd nanoparticles supported on the compound, other reaction conditions, etc., but for example, in the case of a batch type, 1 mol of the raw material alkylamine is used. On the other hand, it is preferable to use about 1 to 20 g.

α-メチレン基選択的酸素化反応の反応温度は0~100℃、特に20~80℃が好ましい。反応温度が上記下限以上であれば反応が速やかに進行し、上記上限以下であればシンタリングによる本発明の化合物の劣化を抑制することができる。 The reaction temperature of the α-methylene group selective oxygenation reaction is preferably 0 to 100 ° C, particularly preferably 20 to 80 ° C. When the reaction temperature is at least the above lower limit, the reaction proceeds rapidly, and when it is at least the above upper limit, deterioration of the compound of the present invention due to sintering can be suppressed.

反応時間は、原料アルキルアミンや用いた本発明の化合物の触媒活性、反応温度や酸素濃度等の反応条件によっても異なるが、通常1~24時間程度である。 The reaction time varies depending on the reaction conditions such as the catalytic activity of the raw material alkylamine and the compound of the present invention used, the reaction temperature and the oxygen concentration, but is usually about 1 to 24 hours.

なお、原料アルキルアミンのα-メチレン基選択的酸素化反応に際しては、酸化反応後の水の付加反応のために、反応系に水を存在させることが好ましい。この場合、水量は、反応当量以上であればよいが、例えば、原料アルキルアミン1molに対して0.1~1L程度用いることが好ましい。更に有機溶媒を用いてもよい。 In the α-methylene group selective oxygenation reaction of the raw material alkylamine, it is preferable to allow water to be present in the reaction system for the addition reaction of water after the oxidation reaction. In this case, the amount of water may be not less than the reaction equivalent, but for example, it is preferable to use about 0.1 to 1 L with respect to 1 mol of the raw material alkylamine. Further, an organic solvent may be used.

本発明のアミド類の製造方法によれば、原料アルキルアミンのα-メチレン基の選択的な酸素化反応により、α-メチレン基がカルボニル基に変換され、対応するアミド類を高い反応速度で効率的に製造することができる。 According to the method for producing amides of the present invention, the α-methylene group is converted to a carbonyl group by the selective oxygenation reaction of the α-methylene group of the raw material alkylamine, and the corresponding amides are efficiently produced at a high reaction rate. Can be manufactured as a target.

[プロパルギルアミン類の製造方法]
本発明のプロパルギルアミン類の製造方法は、本発明の化合物の存在下で、通常反応溶媒の存在下で、α位にメチレン基を有するアルキルアミンのα-メチレン基選択的アルキニル化反応によりプロパルギルアミン類を製造することを特徴とする。
[Manufacturing method of propargyl amines]
The method for producing propargylamines of the present invention is a propargylamine by an α-methylene group selective alkynylation reaction of an alkylamine having a methylene group at the α-position in the presence of the compound of the present invention, usually in the presence of a reaction solvent. It is characterized by producing a kind.

Figure 2022040918000002
Figure 2022040918000002

本発明のプロパルギルアミン類の製造方法の原料アルキルアミンとしては前述の本発明のアミド類の製造方法の原料アルキルアミンとして例示した第三級アミンが挙げられ、好ましいものも同様である。 Examples of the raw material alkylamine in the method for producing propargylamines of the present invention include tertiary amines exemplified as the raw material alkylamine in the above-mentioned method for producing amides of the present invention, and preferred ones are also the same.

基質のアルキンとしては、末端アルキニル基を有する化合物であればよく、特に制限はないが、フェニルアセチレン、エチニルチオフェン、プロパルギルアルコール、フルオロ基、クロロ基、ブロモ基、アルコキシ基、シアノ基、ニトロ基、アルキル基などを有するアリールアセチレン、1-オクチンなどのアルキルアセチレン等の化合物が挙げられる。
これらのアルキンは2種以上を用いてもよいが、通常は1種のみ用いられる。
アルキンの使用量は反応当量以上であればよいが、例えば、原料アルキルアミンに対して1~2当量とすることが好ましい。
The substrate alkyne may be a compound having a terminal alkynyl group and is not particularly limited, but may be phenylacetylene, ethynylthiophene, propargyl alcohol, fluorogroup, chloro group, bromo group, alkoxy group, cyano group, nitro group, etc. Examples thereof include compounds such as aryl acetylene having an alkyl group and alkyl acetylene such as 1-octyne.
Two or more kinds of these alkynes may be used, but usually only one kind is used.
The amount of alkyne used may be not less than the reaction equivalent, but is preferably 1 to 2 equivalents with respect to the raw material alkylamine, for example.

本発明の化合物の使用量は反応形式やAuナノ粒子担持量、その他の反応条件等によっても異なるが、例えば、バッチ式の場合、原料アルキルアミン1molに対して10~200g程度用いることが好ましい。 The amount of the compound of the present invention used varies depending on the reaction type, the amount of Au nanoparticles supported, other reaction conditions, and the like, but for example, in the case of a batch type, it is preferable to use about 10 to 200 g per 1 mol of the raw material alkylamine.

α-メチレン基選択的アルキニル化反応における反応溶媒としては、ベンゾトリフルオリド、トルエン、メシチレン、クロロベンゼン等の芳香族溶媒、1,4-ジオキサン等のエーテル溶媒、酢酸ブチル等のエステル溶媒等を用いることができる。これらの溶媒は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。
これらの溶媒のうち、ベンゾトリフルオリド、トルエン、メシチレン、クロロベンゼン等の芳香族溶媒は、原料アルキルアミンの溶解性の観点から好ましい。
また、トルエンやメシチレン等の芳香族炭化水素溶媒は高沸点で反応温度を高くでき、収率の向上に有効である。
As the reaction solvent in the α-methylene group selective alkynylation reaction, an aromatic solvent such as benzotrifluoride, toluene, mesitylene and chlorobenzene, an ether solvent such as 1,4-dioxane, an ester solvent such as butyl acetate and the like are used. Can be done. One of these solvents may be used alone, or two or more of them may be mixed and used.
Of these solvents, aromatic solvents such as benzotrifluoride, toluene, mesitylene, and chlorobenzene are preferable from the viewpoint of solubility of the raw material alkylamine.
Further, aromatic hydrocarbon solvents such as toluene and mesitylene can raise the reaction temperature at a high boiling point, which is effective in improving the yield.

これらの溶媒は、原料アルキルアミン1molに対して0.1~5L程度用いることが操作性・経済性の観点から好ましい。 It is preferable to use about 0.1 to 5 L of these solvents with respect to 1 mol of the raw material alkylamine from the viewpoint of operability and economy.

また、α-メチレン基選択的アルキニル化反応は、Auヒドリド種の酸化のために酸素の存在下に行うことが好ましく、反応系の気相の酸素濃度は1~100体積%、特に5~100体積%とすることが好ましい。 Further, the α-methylene group selective alkynylation reaction is preferably carried out in the presence of oxygen for the oxidation of Au hydride species, and the oxygen concentration in the gas phase of the reaction system is 1 to 100% by volume, particularly 5 to 100. The volume is preferably%.

更に、本発明に係るα-メチレン基選択的アルキニル化反応では、反応系に本発明の化合物と共に亜鉛塩を共存させることにより、Auによるアルキルアミンのα-メチレン基の水素を選択的に引き抜き(酸化)、更に亜鉛塩によるアルキンの求核付加の作用で、高選択率かつ高収率でプロパルギルアミン類を製造することができる。 Further, in the α-methylene group selective alkynylation reaction according to the present invention, hydrogen of the α-methylene group of the alkylamine is selectively extracted by Au by coexisting a zinc salt together with the compound of the present invention in the reaction system. Propargylamines can be produced with high selectivity and high yield by the action of nucleophilic addition of alkyne by zinc salt (oxidation).

亜鉛塩としては、例えば、臭化亜鉛、塩化亜鉛、フッ化亜鉛等のハロゲン化亜鉛、トリフルオロメタンスルホン酸亜鉛等の1種又は2種以上を用いることができる。 As the zinc salt, for example, one kind or two or more kinds of zinc halide such as zinc bromide, zinc chloride and zinc fluoride, and zinc trifluoromethanesulfonate can be used.

これらの亜鉛塩は、原料アルキルアミン1molに対して0.01~0.2mol程度用いることが好ましい。亜鉛塩量が上記下限以上であることにより、亜鉛塩を用いることによる収率向上効果を有効に得ることができる。一方、亜鉛塩量が上記上限以下であれば生成物の回収工程を容易に行うことができる。 It is preferable to use about 0.01 to 0.2 mol of these zinc salts with respect to 1 mol of the raw material alkylamine. When the amount of zinc salt is at least the above lower limit, the effect of improving the yield by using the zinc salt can be effectively obtained. On the other hand, if the amount of zinc salt is not more than the above upper limit, the product recovery step can be easily performed.

α-メチレン基選択的アルキニル化反応の反応温度は60~160℃、特に90~110℃が好ましい。反応温度が上記下限以上であれば反応が速やかに進行し、上記上限以下であればアルキンの二量化といった副反応を抑制することができる。 The reaction temperature of the α-methylene group selective alkynylation reaction is preferably 60 to 160 ° C, particularly preferably 90 to 110 ° C. If the reaction temperature is at least the above lower limit, the reaction proceeds rapidly, and if it is at least the above upper limit, side reactions such as alkyne dimerization can be suppressed.

反応時間は、原料アルキルアミンや用いた本発明の化合物の触媒活性、反応温度や亜鉛塩の存在の有無、酸素濃度等の反応条件によっても異なるが、通常1~24時間程度である。 The reaction time varies depending on the reaction conditions such as the catalytic activity of the raw material alkylamine and the compound of the present invention used, the reaction temperature, the presence or absence of a zinc salt, and the oxygen concentration, but is usually about 1 to 24 hours.

本発明のプロパルギルアミン類の製造方法によれば、原料アルキルアミンのα-メチレン基の選択的なアルキニル化により、α-メチレン位にアルキニル基が導入された対応するプロパルギルアミン類を高い反応速度で効率的に製造することができる。 According to the method for producing propargylamines of the present invention, the corresponding propargylamines having an alkynyl group introduced at the α-methylene position can be produced at a high reaction rate by selective alkynylation of the α-methylene group of the raw material alkylamine. It can be manufactured efficiently.

以下に製造例及び実施例を挙げて本発明をより具体的に説明する。
また、以下において担体にAuナノ粒子またはAuナノ粒子とPdナノ粒子を担持した化合物を単に「担持体」と記すことがある。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to production examples and examples.
Further, in the following, a compound in which Au nanoparticles or Au nanoparticles and Pd nanoparticles are carried on a carrier may be simply referred to as a “carrier”.

収率はガスクロマトグラフィーでの内部標準法により生成した化合物(以下、単に「生成物」と記すことがある。)の物質量を算出し、原料アミンの物質量に対する比率から算出した。
収率(%)=(生成物の物質量)×100/(原料アミンの物質量)
触媒回転頻度は使用した担持体に含有されるAuの物質量に対して生成物の物質量と反応時間から算出した。
触媒回転頻度(h-1)={(生成物の物質量)/(担持体中のAu物質量)}/(反応時間)
The yield was calculated from the amount of substance of the compound produced by the internal standard method in gas chromatography (hereinafter, may be simply referred to as "product") and the ratio of the raw material amine to the amount of substance.
Yield (%) = (Amount of substance of product) x 100 / (Amount of substance of raw material amine)
The catalyst rotation frequency was calculated from the amount of substance of the product and the reaction time with respect to the amount of substance of Au contained in the carrier used.
Catalyst rotation frequency (h -1 ) = {(amount of substance of product) / (amount of substance of Au in carrier)} / (reaction time)

[担持体の製造]
<製造例1:担持体Aの製造>
以下の方法でZnO担体にAuナノ粒子(平均粒径=3.15nm,標準偏差=1.03nm)を、担体に対するAu担持量として0.8重量%担持した担持体Aを製造した。
ZnO1gを、HAuCl・4HO 25.7 mgを100mLの純水に溶かした水溶液に加え、15分間撹拌した後、尿素0.3gを加えた。80℃で20時間撹拌した後に、純水による洗浄、濾過、吸引乾燥を行い、空気中300℃で2時間焼成することで、担持体A(以下、「Au/ZnO」と記すことがある。)を製造した。
[Manufacturing of carrier]
<Production Example 1: Production of carrier A>
By the following method, a carrier A was produced in which Au nanoparticles (average particle size = 3.15 nm, standard deviation = 1.03 nm) were supported on a ZnO carrier by 0.8% by weight as the amount of Au supported on the carrier.
1 g of ZnO was added to an aqueous solution of 25.7 mg of HAuCl 4.4H 2O in 100 mL of pure water, and the mixture was stirred for 15 minutes, and then 0.3 g of urea was added. After stirring at 80 ° C. for 20 hours, washing with pure water, filtration, suction drying, and firing at 300 ° C. in air for 2 hours may be referred to as carrier A (hereinafter, “Au / ZnO”). ) Was manufactured.

<製造例2:担持体Bの製造>
担体としてZnOの代りにCoを用いたこと以外は製造例1と同様にして、Co担体にAuナノ粒子(平均粒径=2.62nm,標準偏差=0.94nm)を、担体に対するAu担持量として0.8重量%担持した担持体B(以下、「Au/Co」と記すことがある。)を製造した。
<Production Example 2: Production of carrier B>
Au nanoparticles (average particle size = 2.62 nm, standard deviation = 0.94 nm) were added to the Co 3 O 4 carrier in the same manner as in Production Example 1 except that Co 3 O 4 was used instead of Zn O as the carrier. , A carrier B (hereinafter, may be referred to as “Au / Co 3 O 4 ”) supported by 0.8% by weight as the amount of Au supported on the carrier was produced.

<製造例3:担持体Cの製造>
以下の方法でCo担体にAuナノ粒子及びPdナノ粒子(Au/Pd重量比=13/1)を、担体に対するAu担持量として0.8重量%担持した担持体Cを製造した。
Co3gを、PdCl
4.6mgとKCl 7.5mgを150mLの純水に溶かした水溶液に加え、15分間撹拌した後、1mol/L NaOH水溶液を用いてpHを10に調整し、20時間撹拌した。析出した沈殿物を濾過し、洗浄・乾燥した後、得られた粉体のうち1gを、HAuCl・4HO 25.7 mgを100mLの純水に溶かした水溶液に加え、15分間撹拌した。その後、尿素0.3gを加え、80℃で20時間撹拌した後に、純水による洗浄、濾過、吸引乾燥を行い、空気中300℃で2時間焼成することで、担持体C(以下、「Au・Pd/Co」と記すことがある。)を製造した。
<Production Example 3: Production of carrier C>
A carrier C in which Au nanoparticles and Pd nanoparticles (Au / Pd weight ratio = 13/1) were supported on a Co 3 O 4 carrier by 0.8% by weight as the amount of Au supported on the carrier was produced by the following method.
Co 3 O 4 3 g, PdCl 2
4.6 mg and 7.5 mg of KCl were added to an aqueous solution of 150 mL of pure water, and the mixture was stirred for 15 minutes, the pH was adjusted to 10 with a 1 mol / L NaOH aqueous solution, and the mixture was stirred for 20 hours. After filtering, washing and drying the precipitated precipitate, 1 g of the obtained powder was added to an aqueous solution of 25.7 mg of HAuCl 4.4H 2 O in 100 mL of pure water, and the mixture was stirred for 15 minutes. .. Then, 0.3 g of urea was added, and the mixture was stirred at 80 ° C. for 20 hours, washed with pure water, filtered, and suction-dried, and calcined in air at 300 ° C. for 2 hours. -Pd / Co 3 O 4 "may be described.) Was manufactured.

<製造例4:担持体aの製造>
担体としてZnOの代りにAlを用いたこと以外は製造例1と同様にして、Al担体にAuナノ粒子(平均粒径2.6nm、標準偏差0.69nm)を、担体に対するAu担持量として1重量%担持した担持体a(以下、「Au/Al」と記すことがある。)を製造した。
<Production Example 4: Production of carrier a>
Au nanoparticles (average particle size 2.6 nm, standard deviation 0.69 nm) were added to the Al 2 O 3 carrier in the same manner as in Production Example 1 except that Al 2 O 3 was used instead of ZnO as the carrier. A carrier a (hereinafter, may be referred to as “Au / Al 2 O 3 ”) supported in an amount of 1% by weight based on Au was produced.

<製造例5:担持体bの製造>
担体としてAlの代りにTiOを用いたこと以外は製造例1と同様にして、Al担体にAuナノ粒子を、担体に対するAu担持量として1重量%担持した担持体b(以下、「Au/TiO」と記すことがある。)を製造した。
<Production Example 5: Production of carrier b>
A carrier b in which Au nanoparticles were supported on the Al 2 O 3 carrier in an amount of 1% by weight as the amount of Au supported on the carrier, in the same manner as in Production Example 1 except that TiO 2 was used instead of Al 2 O 3 as the carrier. (Hereinafter, it may be referred to as "Au / TiO 2 ".) Was manufactured.

[アミドの製造]
<実施例1>
担持体A(5mg)、N-メチルピロリジン(1mmol)、HO(0.4mL)を20mL容積の試験管に入れ、1分間、Oを試験管内に流した後に蓋を閉め(O濃度100体積%)、40℃で21時間反応を行ったところ、α-メチレン基酸素化反応が選択的に進行し、以下の反応で目的のN-メチル-2-ピロリドンが収率60%で得られた。透過型電子顕微鏡にて使用後の担持体AのAuナノ粒子サイズを測定すると、平均粒径2.63nmであった。
全体の反応速度に相当するAuあたりの触媒回転頻度(TOF)は114h-1であった。
[Manufacturing of amide]
<Example 1>
Carrier A (5 mg), N-methylpyrrolidine (1 mmol), H 2 O (0.4 mL) was placed in a 20 mL volume test tube, O 2 was allowed to flow into the test tube for 1 minute, and then the lid was closed (O 2 ). When the reaction was carried out at 40 ° C. for 21 hours at a concentration of 100% by volume), the α-methylene group oxygenation reaction proceeded selectively, and the target N-methyl-2-pyrrolidone was obtained in a yield of 60% in the following reaction. Obtained. When the Au nanoparticle size of the carrier A after use was measured with a transmission electron microscope, the average particle size was 2.63 nm.
The catalyst rotation frequency (TOF) per Au corresponding to the overall reaction rate was 114h -1 .

Figure 2022040918000003
Figure 2022040918000003

<実施例2>
担持体Aの代りに、担持体Bを用いて実施例1と同条件にて反応を行ったところ、N-メチルピロリドンが収率79%で得られた。透過型電子顕微鏡にて使用後の担持体BのAuナノ粒子サイズを測定すると、平均粒径2.84nmであった。
全体の反応速度に相当するAuあたりの触媒回転頻度(TOF)は150h-1であった。
<Example 2>
When the reaction was carried out under the same conditions as in Example 1 using the carrier B instead of the carrier A, N-methylpyrrolidone was obtained in a yield of 79%. When the Au nanoparticle size of the carrier B after use was measured with a transmission electron microscope, the average particle size was 2.84 nm.
The catalyst rotation frequency (TOF) per Au corresponding to the overall reaction rate was 150 h -1 .

<実施例3>
担持体Aの代りに、担持体Cを用いて、反応時間を3時間にした以外は実施例1と同条件にて反応を行ったところ、N-メチルピロリドンが収率80%で得られた。
全体の反応速度に相当するAuあたりの触媒回転頻度(TOF)は1333h-1であった。
<Example 3>
When the reaction was carried out under the same conditions as in Example 1 using the carrier C instead of the carrier A except that the reaction time was set to 3 hours, N-methylpyrrolidone was obtained in a yield of 80%. ..
The catalyst rotation frequency (TOF) per Au corresponding to the overall reaction rate was 1333h -1 .

<比較例1>
担持体Aの代りに、担持体aを用いて実施例1と同条件にて反応を行ったところ、N-メチルピロリドンが収率38%で得られた。透過型電子顕微鏡にて使用後の担持体aのAuナノ粒子サイズを測定すると、平均粒径9.9nmであった。
全体の反応速度に相当するAuあたりの触媒回転頻度(TOF)は72h-1であった。
<Comparative Example 1>
When the reaction was carried out under the same conditions as in Example 1 using the carrier a instead of the carrier A, N-methylpyrrolidone was obtained in a yield of 38%. When the Au nanoparticle size of the carrier a after use was measured with a transmission electron microscope, the average particle size was 9.9 nm.
The catalyst rotation frequency (TOF) per Au corresponding to the overall reaction rate was 72h -1 .

<比較例2>
担持体Aの代りに、担持体bを用いて実施例1と同条件にて反応を行ったところ、N-メチルピロリドンが収率5%で得られた。
全体の反応速度に相当するAuあたりの触媒回転頻度(TOF)は9.5h-1であった。
<Comparative Example 2>
When the reaction was carried out under the same conditions as in Example 1 using the carrier b instead of the carrier A, N-methylpyrrolidone was obtained in a yield of 5%.
The catalyst rotation frequency (TOF) per Au corresponding to the overall reaction rate was 9.5 h -1 .

実施例1~3及び比較例1,2の結果を下記表1にまとめて示す。 The results of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 and 2 are summarized in Table 1 below.

Figure 2022040918000004
Figure 2022040918000004

実施例1~3及び比較例1,2の結果から、本発明の化合物によれば、アルキルアミンのα-メチレン基選択的酸素化反応の収率及び反応速度が大幅に改善され、また、担持体の安定性も改善されることが分かる。 From the results of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 and 2, according to the compound of the present invention, the yield and reaction rate of the α-methylene group selective oxygenation reaction of the alkylamine were significantly improved and supported. It can be seen that the stability of the body is also improved.

[プロパルギルアミンの製造]
<実施例4>
Au担持量を1.5重量%とした担持体A、N-メチルピペリジン(0.5mmol)、フェニルアセチレン(0.5mmol)、臭化亜鉛(0.05mmol)、ベンゾトリフルオリド(2mL)を20mL容積の試験管に入れ、1分間、Oを試験管内に流した後に蓋を閉め(O濃度100体積%)、95℃で20時間反応を行ったところ、α-メチレン基アルキニル化反応が選択的に進行し、以下の反応で目的の1-メチル-2-フェニルエチニルピペリジンが収率58%で得られた。
全体の反応速度に相当するAuあたりの触媒回転頻度(TOF)は1.9h-1であった。
[Manufacturing of Propargyl Amine]
<Example 4>
20 mL of carrier A, N-methylpiperidine (0.5 mmol), phenylacetylene (0.5 mmol), zinc bromide (0.05 mmol), and benzotrifluoride (2 mL) with Au carried in an amount of 1.5% by weight. When placed in a test tube having a volume, O 2 was allowed to flow into the test tube for 1 minute, the lid was closed (O 2 concentration 100% by volume), and the reaction was carried out at 95 ° C. for 20 hours. It proceeded selectively, and the desired 1-methyl-2-phenylethynylpiperidine was obtained in a yield of 58% by the following reaction.
The catalyst rotation frequency (TOF) per Au corresponding to the overall reaction rate was 1.9 h -1 .

Figure 2022040918000005
Figure 2022040918000005

<実施例5>
担持体Aの代わりに担持体Bを用いて実施例4と同条件で反応を実施したところ、目的の1-メチル-2-フェニルエチニルピペリジンが収率72%で得られた。
全体の反応速度に相当するAuあたりの触媒回転頻度(TOF)は2.4h-1であった。
<Example 5>
When the reaction was carried out under the same conditions as in Example 4 using the carrier B instead of the carrier A, the desired 1-methyl-2-phenylethynylpiperidin was obtained in a yield of 72%.
The catalyst rotation frequency (TOF) per Au corresponding to the overall reaction rate was 2.4 h -1 .

<比較例3>
担持体Aの代わりにAu担持量を1.8重量%としたとした担持体aを用いて実施例4と同条件で反応を実施したところ、目的の1-メチル-2-フェニルエチニルピペリジンが収率44%で得られた。
全体の反応速度に相当するAuあたりの触媒回転頻度(TOF)は1.5h-1であった。
<Comparative Example 3>
When the reaction was carried out under the same conditions as in Example 4 using the carrier a having an Au loading amount of 1.8% by weight instead of the carrier A, the desired 1-methyl-2-phenylethynylpiperidin was obtained. It was obtained with a yield of 44%.
The catalyst rotation frequency (TOF) per Au corresponding to the overall reaction rate was 1.5 h -1 .

<比較例4>
担持体Aの代わりにAu担持量を1.6重量%とした担持体bを用いて実施例4と同条件で反応を実施したところ、目的の1-メチル-2-フェニルエチニルピペリジンが収率26%で得られた。
全体の反応速度に相当するAuあたりの触媒回転頻度(TOF)は0.9h-1であった。
<Comparative Example 4>
When the reaction was carried out under the same conditions as in Example 4 using a carrier b having an Au loading amount of 1.6% by weight instead of the carrier A, the yield of the desired 1-methyl-2-phenylethynylpiperidin was obtained. Obtained at 26%.
The catalyst rotation frequency (TOF) per Au corresponding to the overall reaction rate was 0.9h -1 .

実施例4,5及び比較例3,4の結果を下記表2にまとめて示す。 The results of Examples 4 and 5 and Comparative Examples 3 and 4 are summarized in Table 2 below.

Figure 2022040918000006
Figure 2022040918000006

実施例4,5及び比較例3,4の結果から、本発明の化合物によれば、アルキルアミンのα-メチレン基選択的アルキニル化反応の収率及び反応速度が大幅に改善され、また、触媒回転頻度が向上していることから担持体の安定性も改善されることが分かる。 From the results of Examples 4 and 5 and Comparative Examples 3 and 4, according to the compound of the present invention, the yield and reaction rate of the α-methylene group-selective alkynylation reaction of the alkylamine were significantly improved, and the catalyst was also used. It can be seen that the stability of the carrier is also improved because the rotation frequency is improved.

Claims (7)

ZnO及び/又はCo担体にAuナノ粒子を担持してなる、α位にメチレン基を有するアルキルアミンのα-メチレン基変換用化合物。 A compound for converting an α-methylene group of an alkylamine having a methylene group at the α-position, which comprises Au nanoparticles supported on a ZnO and / or Co 3 O 4 carrier. 前記変換が酸素化である請求項1に記載のα位にメチレン基を有するアルキルアミンのα-メチレン基変換用化合物。 The compound for α-methylene group conversion of an alkylamine having a methylene group at the α-position according to claim 1, wherein the conversion is oxygenation. 前記変換がアルキニル化である請求項1に記載のα位にメチレン基を有するアルキルアミンのα-メチレン基変換用化合物。 The compound for α-methylene group conversion of an alkylamine having a methylene group at the α-position according to claim 1, wherein the conversion is alkynylation. 更にPdナノ粒子を担持してなる請求項2に記載のα位にメチレン基を有するアルキルアミンのα-メチレン基変換用化合物。 The compound for converting an α-methylene group of an alkylamine having a methylene group at the α-position according to claim 2, further comprising Pd nanoparticles. ZnO及び/又はCo担体にAuナノ粒子或いはAuナノ粒子及びPdナノ粒子を担持してなる化合物の存在下に、α位にメチレン基を有するアルキルアミンのα-メチレン基の選択的酸素化反応によりアミドを製造するアミド類の製造方法。 Selective oxygen of the α-methylene group of an alkylamine having a methylene group at the α position in the presence of a compound consisting of Au nanoparticles or Au nanoparticles and Pd nanoparticles supported on a ZnO and / or Co 3 O 4 carrier. A method for producing amides, which produces amides by a chemical reaction. ZnO及び/又はCo担体にAuナノ粒子を担持してなる化合物の存在下に、α位にメチレン基を有するアルキルアミンのα-メチレン基の選択的アルキニル化反応によりプロパルギルアミンを製造するプロパルギルアミン類の製造方法。 Propargylamine is produced by a selective alkynylation reaction of the α-methylene group of an alkylamine having a methylene group at the α-position in the presence of a compound in which Au nanoparticles are carried on a ZnO and / or Co3O4 carrier. A method for producing propargylamines. 前記化合物と亜鉛塩の存在下に、前記選択的アルキニル化反応を行う請求項6に記載のプロパルギルアミン類の製造方法。 The method for producing propargylamines according to claim 6, wherein the selective alkynylation reaction is carried out in the presence of the compound and a zinc salt.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN114805106A (en) * 2022-05-30 2022-07-29 内蒙古民族大学 Preparation method of amide compound
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