JP2939369B2 - ヒドロキシアミド化合物の製造方法 - Google Patents
ヒドロキシアミド化合物の製造方法Info
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Description
に関する。ヒドロキシアミドは、化学中間体として、ま
た、化学架橋剤として、有用な物質である。B.従来技術 従来、ヒドロキシアミドは、ジメチルエステルにアルカ
ノールアミンを作用させるアミノリシス(aminol
ysis)によって合成された。固体ヒドロキシアミド
生成物を単離および精製する方法としては、従来では、
再結晶法〔J.Coat.Tech.,50(64
3),49−55(1978)、米国特許第4,03
2,460号、同第4,076,917号、同第4,4
93,909号、同第4,727,111号、特公昭5
6−062895号〕、またはプリリング法/フレーキ
ング法(prilling/flaking)のいずれ
かが用いられた。再結晶法を使用することにより、比較
的純粋な生成物が得られるが、しかし、使用溶媒中に生
成物が溶解してしまうために生成物の損失が生じるこ
と、再利用に供するために溶媒を回収する操作のみでな
く、生成物中に残留する溶媒を除去する操作も複雑であ
ること、などが、この方法にとって重大な欠点であっ
た。再結晶法は、通常、粗製ヒドロキシアミドを、メタ
ノール、またはアセトンのような溶媒に溶かし、結晶が
生じるまで冷却し、ろ過して母液から生成物を取りだ
し、生成物を乾燥させて残留溶媒を除去する、ことによ
って行う。あるいは変法として、融解させたヒドロキシ
アミドに溶媒を加え、次いで前述したように、結晶化、
ろ過、および乾燥等により、再結晶を行ってもよい。
ling/flaking)においては、操作が完了す
るまでのしばらくの間、ヒドロキシアミドを流動状態に
保つことが必要である。このような溶融状態にある間
に、生成物のうちのいくらかは、望ましくない副生成物
へと変化する。
状態は、やわらかくて粘着性のある、ロウ状の固体の状
態である。そのような状態にあるヒドロキシアミドから
は、主に、粉末被覆剤(powder coating
s)に用いるには適さない材料しか得られない。粉末被
覆剤の材料として用いるには、自由に流動する粉末であ
ることが必要である。ある種のヒドロキシアミドは、ポ
リエステル、またはアクリレートの化学的成分に基づい
た粉末被覆剤における架橋剤として有用である。
ノールアミンとを、一定の温度において反応させ、大気
圧下または減圧下において副生成物であるアルコール化
合物を除去し、粗反応混合物の温度を、ヒドロキシアミ
ドが結晶してスラリーを生成するまで調節し、反応混合
物中のスラリーを、調節した温度(25℃〜200℃、
好ましくは、80℃〜115℃)により約15分〜約1
2時間(好ましくは、1〜3時間)維持し、次いでヒド
ロキシアミドを単離することから成る、式(I)
であり、または、n’が0であるときは、Aは、水素、
または飽和または不飽和のアルキル、アリール、カルボ
キシ低級アルケニル、低級アルコキシカルボニル低級ア
ルケニルから選ばれた1価の有機基であり、R1 は、水
素、低級アルキル、またはヒドロキシ低級アルキルから
成る群から選ばれ、nは、1〜10の値を有する整数で
あり、そして、n’は、0〜2の値を有する整数であ
る)
法が提供される。
アミン前駆物質、および反応プロセスの過程で生じるそ
の他の少量の不純物の液体状に溶融した混合物中に、前
記固体ヒドロキシアミドのスラリーを造り、次いで、フ
レーキング(flaking)、プリリング(pril
ling)、キャスチング(casting)、噴霧乾
燥することによって、またはその他の固体化手段によっ
て、高度に純粋な固体ヒドロキシアミドを単離すること
による、高度に純粋な固体ヒドロキシアミドの製造方法
を包含している。別の観点からみれば、本発明は、本発
明を使用して、粉末の被覆性配合物における架橋剤とし
て、直接に使用するのに適した自由に流動する粉末のコ
ンシステンシー(consistency)を有する固
体ヒドロキシアミドを製造することである。
slurry)になるまで、ジエステルとアルカノール
アミンとを、塩基触媒によるアミノリシスにかけ、それ
から得られた混合物を冷却することによって、実施して
もよい。次いで、この混合物の温度を変えて、固体化の
ために使用する次の工程(キャスチング、プリリング、
フレーキング、等)の間じゅう、スラリーの特性を維持
するようにする。
アミドは、従来技術の再結晶法によって造られた生成物
よりも、物理的形態(自由流動性粉末)の特性が、従来
の再結晶法によって得られたものと同等か、あるいはそ
れを越えており、また、溶媒が不要なので、溶媒の除去
/回収といった追加の工程が省かれている、という点に
おいて優れている。従来の技術である再結晶(この方法
は、所望生成物から不純物を「分離する」こと)と対照
してみると、本発明においては、スラリー環境(前駆物
質および副生成物の存在下における固体ヒドロキシアミ
ド)を利用して、副生成不純物のうちのいくらかを、所
望するヒドロキシアミド生成物へと“変換”しているの
である。すなわち、スラリー条件が、化学反応を、完結
する方向へ動かしているのである。本発明は、室温で固
体であるヒドロキシアミド、すなわち、約25℃以上の
融点を有する固体ヒドロキシアミドの製造に利用するこ
とができる。キャスチング、プリリング、フレーキング
の従来技術と比較して、本発明を使用すれば、不純物を
より少ししか含まないという点において、全体的にはる
かに高品質のヒドロキシアミド生成物を、結果的に得る
ことができる。なぜならば、本発明方法は、ヒドロキシ
アミドを、長時間にわたって高温の(非スラリー条件で
ある)溶融状態(この状態にある間に、望ましくない副
生成物が生じる)におくことがないからである。また、
再結晶の工程に通常結びついているろ過、乾燥等の操作
も、本発明を用いることにより除かれるからである。
は、次の構造式(I)によって示される化合物を包含し
ている:
であり、または、n’=0であるときは、Aは、水素、
または、飽和または不飽和のアルキル基から誘導され、
かつ1〜60個の炭素原子を含有する1価の有機基{例
えば、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、
ヘキシル、ヘプチル、オクチル、ノニル、デシル、エイ
コシル、トリアコンチル、テトラコンチル、ペンタコン
チル、ヘキシルコンチル、等};アリール{例えば、1
核、または2核のアリール(例えば、フェニル、ナフチ
ル、等)};または、1個以上のエチレン基(>C=C
<)を含有する不飽和基{例えば、エテニル、1−メチ
ルエテニル、3−ブテニル−1,3−ジイル、2−プロ
ペニル−1,2−ジイル、カルボキシ低級アルケニル
(例えば、3−カルボキシ−2−プロペニル、等)、低
級アルコキシカルボニル低級アルケニル(例えば、3−
メトキシカルボニル−2−プロペニル、等)};トリ低
級アルキレンアミノ{例えば、トリメチレンアミノ、ト
リエチレンアミノ、等}であり、R1 は、水素、1−5
個の炭素原子を有する低級アルキル{例えば、メチル、
エチル、n−プロピル、n−ブチル、sec−ブチル、
tert−ブチル、ペンチル、等}、または1〜5個の
炭素原子を有するヒドロキシ低級アルキル{例えば、ヒ
ドロキシエチル、3−ヒドロキシプロピル、2−ヒドロ
キシプロピル、4−ヒドロキシブチル、3−ヒドロキシ
ブチル、2−ヒドロキシ−2−メチルプロピル、5−ヒ
ドロキシペンチル、4−ヒドロキシペンチル、3−ヒド
ロキシペンチル、2−ヒドロキシペンチル}、およびペ
ンチルの異性体であり;nは、1〜10、好ましくは1
または2、の値を有する整数であり、そしてn’は、0
〜2の整数であり、またはn’が0であるときは、Aが
不飽和基であるときにβ−ヒドロキシ−アルキルアミド
から生成された重合体または共重合体である{すなわ
ち、nは1より大きく、好ましくは2〜10の値を有し
ている}〕。
Aがアルキレン基、好ましくは(C 2 −C8 )アルキレ
ンの場合である。最も好ましい化合物の例は、次式の中
に入る化合物である。
〔N,N−ジ(β−ヒドロキシエチル)〕アジパアミ
ド、ビス〔N,N−ジ(β−ヒドロキシエチル)〕アゼ
ラミドである。
(I)、上記参照〕は、約周囲温度から約200℃まで
の範囲における温度で、式(II)(下記参照)のエス
テルを、式(III)(下記参照)のアミンでアミノリ
シスすることによって造ることができる。アミノリシス
反応は、典型的には、アミン:エステルのモル比、アミ
ン/エステル=2.0/1、好ましくは1.95〜2.
05/1、最も好ましいのは1.98〜2.02/1を
使用して実施する。
かつエステル反応体の欲しない加水分解を最小にするた
めに、アミノリシス反応体の水分含量は、典型的には、
0.5%以下の水分、好ましくは0.1%以下の水分に
調節する。反応体のモル比と水分レベルの調節は、生成
物の収量と純度とを最大にするために、アミノリシス反
応において一般的に行っていることである。任意的に、
塩基触媒は、エステルの重量に基づいて0.1〜1.0
重量%の範囲で、例えば、カリウムメトキシドまたはカ
リウムブトキシド;第四アンモニウムアルコキシド、例
えばテトラメチルアンモニウムメトキシド、等;または
アルカリ金属や第四アンモニウムハイドロオキサイドを
使用する。この反応は、好ましくは、高温において実施
する。次の式は、このプロセスを例示している。
同じであり、R2 は、1〜5個の炭素原子を有する低級
アルキル、(例えば、メチル、エチル、プロピル、n−
ブチル、tert−ブチル、ペンチル、等)である〕
I)、上記参照〕は、既知化合物であるか、または、当
業者によく知られている標準的なエステル化の操作によ
って、相応する酸をエステル化することによって造る
か、のいずれかである。使用することができる好ましい
酸およびそれらの混合物としては、シュウ酸、マロン
酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、
スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、1,4−シク
ロヘキサンジカルボン酸、等、およびそれらのアルキル
誘導体、がある。また、C18脂肪酸の重合によって造ら
れる二量体、または三量体の酸およびそれらの混合物、
例えば、カルボキシ基2個、炭素原子36個および分子
量約565を有する二量体の酸、およびカルボキシ基3
個、炭素原子54個および分子量約850を有する三量
体の酸、を用いることもできる。
には、2−アミノエタノール、2−メチルアミノエタノ
ール、2−n−ブチルアミノエタノール等が包含され
る。
との反応〕によって得られる粗反応混合物は、濃厚なス
ラリーが生成するまで、25〜200℃、望ましくは8
0〜115℃、の温度に維持する。次いで、温度を調節
することにより、後に続く単離の工程(フレーキング、
プリリング、噴霧乾燥、キャスチング、等)の間、混合
物をスラリー状態に維持する。最後の単離工程中、スラ
リーを最大“濃厚度(thickness)”に維持す
ることは重要であり、かつこれらの工程中に、スラリー
を充分にかくはんし続けることも重要である。本発明者
は、スラリーの(流体混合物のバルク粘度(bulk
viscosity)によって測定されるような)“濃
厚度”を最大にすることは、最終生成物であるヒドロキ
シアミドの純度を、予想できないほど最大にする、こと
を見出した。
式の粘度計の装備を経由して連続的に監視することによ
り、達成させることができる。大規模な反応器(300
ガロン以上の容量を有する)においては、相対粘度の変
化が最も有用であることを見出した。すなわち、スラリ
ーを生成することによるバルク粘度(bulk vis
cosity)の典型的な変化は、スラリーの形成前に
おける反応混合物のバルク粘度の、2〜200倍に変化
する。実験室規模の実験装置、例えば1リットルの反応
器、を使用するときには、300〜2,500cps 〔ブ
ルックフィールド粘度計(Brookfield Vi
scometer)、100rpm 、34sec -1〕という
特定の粘度が、高純度のヒドロキシアミドを造るのに適
しており、かつ600〜2,000cps が好ましい粘度
範囲である。工程内の圧力は、本発明を用いるに際し
て、臨界的ではない。各々の工程の要求を満足させるよ
うに、減圧、または高圧、にすればよい。だが、アミノ
リシス反応物から残留メタノール(または、その他のア
ルコール副生物)をとり除くために、僅かに減圧(50
〜300 mmHg )にするのが好ましい。保持時間は、ア
ミノリシス反応のための減圧条件、および、使用した温
度に依存して広く変えることができる。その後、濃厚な
スラリーを生成させるような方法で粗液体反応混合物の
温度を調節する。ヒドロキシアミドの最大純度を達成さ
せるために、良好なかくはん、および約15分間から少
なくとも12時間までの間、好ましくは1〜3時間、温
度調節を行って、濃厚なスラリー条件を維持する。ま
た、アミノリシスは、溶媒中で行うこともできる。その
場合、スラリーを生成する前に、溶媒をとり除かねばな
らない。なお、溶媒を用いると、より低い温度でアミノ
リシスを行うことができ、結果的には、ある場合には、
副生成物の生成がより少なくなる。本発明方法は、バッ
チ式、連続式、あるいは半連続式、で実施することがで
きる。
の使用において含まれるプロセスの諸工程を仮定して化
学反応の概要を示した。ジメチルアジペート(dime
thyladipate:DMAd)とジエタノールア
ミン(diethanolamine:DEA)との反
応は、例示の目的のために用いた。最初の、塩基触媒
(KOH、またはその他の強塩基)を用いたエステル交
換(trans−esterification)(式
IV)において、理論的には、ジエステル中間体(DE)
とメタノールとが、急速に生成する。DEは、その後、
所望するヒドロキシアミド(HAm)生成物へと変換す
る(式V)か、または、アミドエステル二量体(AE
D)へと変換する(式VI)、と考えられる。次いで、後
者すなわちAEDは、(DEAの存在下)HAmとの平
衡に達する(式VII )。AEDの生成は、最終生成物H
Am中に混入する不純物の主要な源であり、また、HA
mの収量を低下させる主原因でもある。
(I)中の全成分は、同時に、溶液中に存在している。
メタノールをとり除くと、HAmは混合物から「結晶
化」し始める。すなわち、液体中に固体を生じる(スラ
リー)のである。これは、メタノールの不存在におい
て、反応媒質中でのHAmの溶解度がより小さくなるた
めである。溶融スラリー混合物から更にHAmが結晶す
ると、化学平衡は、HAm生成物にとって望ましくない
成分の全てであるDEA、DE、AEDを失って、HA
mの方へ移動する。HAmの結晶化は、比較的ゆるやか
であり、それ故、延長した保持時間は、より純粋な生成
物、より粘性のあるスラリー、を生成する傾向にある。
HAmの純度と収量とを最大にするためには、スラリー
の粘度を、できるだけ高くすべきである。しかし、粘度
は、反応混合物が完全に固体化(“sets up”)
するほど高く例えば、小規模の実験室用反応器におい
て、80℃で2,500cps 以上の絶対粘度にすべきで
はない。
ム(KOH)0.5gの混合物を、500mlのガラス反
応器中に入れ、窒素でガスシールした。この混合物を、
かくはんしながら、205 mmHg の減圧下、100℃に
加熱した。この時点で、ジメチルアジペート(DMA
d)を混合物中へ滴下しながら入れた。DMAd(10
6g)を、4時間かけて加え、この間に、同時に、メタ
ノールを、反応混合物中から蒸溜によりとり除いた。D
MAdの添加完了後1時間以内に、反応混合物は、濃厚
な白色スラリーの外観を呈してきた。このスラリーを、
100〜103℃に、更に1.75時間維持した。この
スラリーを、20〜25℃においてアルミニウム皿の中
に注いで、HAm生成物を単離した。
して反応混合物が、DMAdの添加後もスラリーを生成
することなしに、同種の性質を維持するように、反応器
の温度を93℃に維持した。次いで、反応溶液を、20
〜25℃においてアルミニウム皿の中に注ぎ、HAm生
成物を単離した。実施例1(本発明)および実施例2
(従来技術)の方法によって得られたHAm生成物につ
いての分析データーを第1表に示した。
A)129gおよびカリウムt−ブトキシド2.4gの
混合物を、500mlのガラス反応器中に入れ、窒素でガ
スシールした。DMAd(106g)を加え、メタノー
ルを蒸留してとり除いた後、次いで反応温度を108〜
110℃に上げ、30分間保持して、HAmを溶融状態
にゆっくりと変えた。次いで、温度を25分間かけて8
7℃まで下げ、この時点で、再び、濃厚なスラリー状態
を得た。このプロセスの各段階で、反応器中から試料を
抜きだし、冷却して固体化させ、HAm生成物を得た。
オンライン式の試料採取によって得られた実験条件およ
び分析データーを、第2表に示した。
LC分析によって決定した。表中のデータは、次の事実
を示している。 (1) 「スラリー」条件によるもの(試料A、B、C、
F)は、高い純度の生成物(90+%HAm、<2%D
EA、低いAED/HAmの比)へ誘導する。 (2) 一方、従来技術を表わす「溶液」条件によるもの
(試料D、E)は、低い純度の生成物(<85%HA
m、>2%DEA、高いAED/HAmの比)へ誘導す
る。
Claims (7)
- 【請求項1】 式 【化1】 (式中、Aは、結合、多価の有機基であり、または、
n’が0であるときは、Aは、水素または1価の有機基
であり、R1は、水素、低級アルキル、またはヒドロキ
シ低級アルキルであり、nは、1〜10の整数であり、
そして、n’は、0〜2の整数である)を有するヒドロ
キシアミド化合物の製造方法であって、式 【化2】 (式中、A、nおよびn’は、前記定義と同じであり、
そしてR 2 は、低級アルキルである)を有する化合物
を、式 【化3】 (式中、R1、R2、nおよびn’は、前記定義と同じ
である)を有する化合物を用いて、周囲温度〜約200
℃の範囲における温度において、任意的に触媒の存在に
おいて、処理し、温度を調節して生成物(I)を結晶さ
せてスラリーを生成させ、そしてこのスラリーを、0.
25〜少なくとも約12時間、温度を調節しかつかくは
んすることによって維持し、次いでヒドロキシアミド化
合物を単離することから成る、前記ヒドロキシアミド化
合物の製造方法。 - 【請求項2】 ある一定の反応温度において、Aは、結
合、水素、または、飽和若しくは不飽和のアルキル、ア
リール、カルボキシ低級アルケニル、若しくは、低級ア
ルコキシカルボニル低級アルケニルから選ばれた、1価
または多価の有機基であり、R1は、水素、低級アルキ
ル、またはヒドロキシ低級アルキルであり、nは、1ま
たは2の値を有する整数であり、n’は、0〜2の値を
有する整数である、請求項1に記載のヒドロキシアミド
化合物の製造方法。 - 【請求項3】 スラリーの温度調節を、約25℃〜約2
00℃に維持する、請求項2に記載の方法。 - 【請求項4】 スラリーの温度調節を、約80℃〜約1
15℃に維持する、請求項2に記載の方法。 - 【請求項5】 スラリーを、約1時間〜約3時間維持す
る、請求項2に記載の方法。 - 【請求項6】 ヒドロキシアミド化合物を、フレーキン
グ、プリリング、噴霧乾燥、またはキャスチングによっ
て固体化する、請求項2に記載の方法。 - 【請求項7】 Aは、(C2〜C8)アルキレンであ
り、R1は、ヒドロキシ低級アルキルであり、nおよび
n’は、1である、請求項2に記載の方法。
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