JP4587329B2 - 脂肪族または脂環式ｃ−原子と結合した第１級アミノ基およびシクロプロピル単位を有する、第１級アミンの製造方法 - Google Patents

Description

発明の詳細な説明
本発明は、脂肪族または脂環式Ｃ−原子と結合した第１級アミノ基およびシクロプロピル単位を有する、第１級アミンの製造方法に関する。

オキシム、他の官能基を用いることなく電気化学的還元することによって、第１級アミンの製造方法は、J. Indian Chem. Soc. 1991. 68,95-97から公知である。その際、液体水銀カソード（Quecksilbersee-Kathode）を使用し、かつ電極を約５℃の温度に冷却する。しかしながら、相当するオキシムからの、シクロプロピル単位を含む第１級アミン製造の際には、これら条件下での相対的に低い反応温度により、望ましい最終生成物に加えて望ましくない副生成物が生じることが示された。いわゆる当業者であれば、望ましくない副生成物の形成が、むしろ高い反応温度によりさらに増大することを予測し、それというのも、反応の選択性が、上昇した温度で減少し、そのため副生成物の形成が助長されることは、一般的に認められる基本原理であるためである。

したがって本発明の課題は、前記アミンを電気化学的に高い収量で製造することを含む方法を提供することである。

これに応じて、脂肪族または脂環式Ｃ−原子と結合した第１級アミノ基およびシクロプロピル単位を有する第１級アミン（アミンＡ）の製造方法が見いだされ、この場合、この方法は、オキシム基中の水素原子が、アルキル基またはアシル基によって置換されている、シクロプロピル単位を有するオキシムまたはオキシム誘導体（オキシムＯ）を、分割されたセル中で、水不含の電解溶液中で、５０〜１００℃の温度で、カソード上で、還元する。

この方法は、特にアミンＡ、この場合、一般式
Ｈ_２Ｎ−ＣＨＲ^１Ｒ^２（式Ｉ）
［式中、Ｒ^１は水素、Ｃ_３〜Ｃ_８−シクロアルキル、Ｃ_１〜Ｃ_２０−アルキル、Ｃ_６〜Ｃ_２０−アリールを意味するか、あるいは、Ｒ^２およびＲ^１とＲ^２との間に存在するメチン基と一緒になってＣ_５〜Ｃ_６−シクロアルキル基を意味し、その際、前記炭化水素基はＣ_１〜Ｃ_６−アルコキシまたはハロゲンで置換されていてもよく、かつ、
Ｒ^２は、Ｃ_３〜Ｃ_８−シクロアルキル、Ｃ_１〜Ｃ_２０−アルキル、Ｃ_６〜Ｃ_２０−アリールであるか、あるいは、Ｒ^２およびＲ^１とＲ^２との間に存在するメチン基と一緒になって、Ｃ_５〜Ｃ_６−シクロアルキル基を意味し、その際、前記炭化水素基は、Ｃ_１〜Ｃ_６−アルコキシ、ＮＨ_２−、Ｃ_１〜Ｃ_２０−アルキルアミノまたはハロゲンによって置換されていてもよく、
但し、基Ｒ^１またはＲ^２の少なくとも一つはシクロプロピルを意味するか、あるいは、シクロプロピルによって置換されている］の化合物を製造するための方法に適している。

一般式ＩのアミンＡを製造するための出発生成物として、オキシムＯとして、
一般式
Ｒ^５Ｏ−Ｎ＝ＣＲ^３Ｃ_４（式ＩＩ）
［式中、Ｒ^３は、式Ｉ中Ｒ^１と同様の意味を有し、
Ｒ^４は、式Ｉ中Ｒ^２と同様の意味を有し、かつＲ^３およびＲ^４は、場合によっては、１−ヒドロキシイミノ（Ｃ_１〜Ｃ_２０）−アルキル基、１−（Ｃ_１〜Ｃ_６−アルコキシ）イミノ（Ｃ_１〜Ｃ_２０）−アルキル基または１−（Ｃ_１〜Ｃ_６−アシルオキシ）イミノ（Ｃ_１〜Ｃ_２０）アルキル基によって置換されており、かつ、
Ｒ^５は、水素、Ｃ_１〜Ｃ_６−アルキルまたはＣ_１〜Ｃ_６−アシルを意味する］の化合物を使用する。

特に好ましくは、本発明による方法は、一般式Ｉａ

のアミンＡを製造するために適しており、その際、フェニル環は、場合によってはハロゲン原子またはＣ_１〜Ｃ_４−アルコキシ基によって置換されている。

一般式ＩａのアミンＡのための出発化合物として、一般式ＩＩａ

の相当するオキシムが役立ち、その際、フェニル環は、場合によってはハロゲン原子またはＣ_１〜Ｃ_４−アルコキシ基によって置換されている。

場合によりカソード液は、反応過程において形成されたアミンＡおよびオキシムＯに加えて溶剤を含有する。これに関しては、有機化学において、一般的に常用の不活性溶剤、たとえば、ジメチルカーボネート、プロピレンカーボネート、テトラヒドロフラン、ジメトキシエタン、アセトニトリルまたはジメチルホルムアミドである。好ましくは溶剤として、Ｃ_１〜Ｃ_４−アルキルアルコールを使用する。前記溶剤との組み合わせにおいて、さらにＣ_５〜Ｃ_７−炭化水素、たとえばヘキサンが溶剤として適している。

導電性を生じさせるために、カソード液は、一般的には鉱酸、好ましくは硫酸またはアルカリ（Ｃ_１〜Ｃ_４）−アルキルアルコレート、特に好ましくはナトリウム−メタノレートを含有する。

一般に、アノード液および場合によってはさらにカソード液（前記の伝導性を生じさせる薬剤に対して付加的に）に、電解塩を使用する。これに関しては、一般にはアルカリ金属塩、テトラ（Ｃ_１〜Ｃ_６−アルキル）アルキルアンモニウム塩、好ましくはトリ（Ｃ_１〜Ｃ_６−アルキル）−メチルアンモニウム塩である。対イオンとして硫酸、硫酸水素、アルキルスルフェート、アリールスルフェート、ハロゲニド、リン酸、炭酸、アルキルホスフェート、アルキルカルボネート、硝酸、アルコレート、テトラフルオロボレート、ヘキサフルオロホスフェートまたは過塩素酸が挙げられる。

好ましくは、メチルトリブチルアンモニウムメチルスルフェート（ＭＴＢＳ）、メチルトリエチルアンモニウムメチルスルフェートまたはメチル−トリ−プロピルメチルアンモニウムメチルスルフェートである。

カソードおよびアノード中の含水量は、一般には２質量％未満、好ましくは１質量％未満、特に好ましくは０．５質量％未満である。これに関して、オキシムＯをアミンＡに還元する際に、水が化学量論的量で形成されることを考慮すべきである。方法の非連続的実施を、出発生成物の十分な希釈によりおこない、かつ、カソード液およびアノード液を、反応の開始時に含水量が０．１質量％未満である場合には、一般には、反応の間に形成された水を電解液から除去することは必要ではない。さもなければ、電解液の含水量は、通常の方法、たとえば蒸留によって減少させることができる。

本発明による方法は、すべての常用の分割されたセル型中で実施することができ、本発明による方法の範囲内では、この場合、出発材料および／またはカソードプロセスの化学的二次反応によって生じる生成物を排除することができる。好ましくは、分割されたフローセル中で連続的に実施する。

好ましくは、平行なフラット電極の配置を有する分割されたセルが使用される。分割媒体としてイオン交換膜、ミクロ孔膜、透析膜、導電性ではない材料から成る濾布、ガラスフリットならびに多孔質セラミックを使用することができる。好ましくは、イオン交換膜、特にカチオン交換膜を使用する。これらの導電性メンブレンは、市販のメンブレン、たとえば、商標Nation^(R) (E.T. DuPont de Nemours and Company)および Gore Select^(R) (W. L. Gore & Associates, Inc.) から入手可能である。

カソードとして使用されるのは、好ましくは、そのカソード表面が、高い水素過負荷電圧量を有する材料から形成されるようなもの、たとえば鉛、亜鉛、錫、ニッケル、水銀、カドミウム、銅またはこれら金属の合金またはガラスカーボン、グラファイトまたはダイヤモンドである。

特に好ましくはダイヤモンド電極であり、この場合、これらは、たとえばEP-A-1036863に記載されている。

アノードとしては、原則的にすべての常用の材料が挙げられ、好ましくは、これらはさらにカソード材料として挙げられる。酸性アノード液では、好ましくは白金−、ダイヤモンド−、ガラスカーボン−またはグラファイト−アノードまたは当業者に公知の寸法安定性アノード（ＤＳＡ）を使用する。アノードが塩基性である場合には、好ましくはステンレス鋼を使用する。

アノード反応は自由に選択されてもよくが、好ましくはここで溶剤として使用されたＣ_１〜Ｃ_４−アルコールを酸化する。メタノールを使用する場合には、メチルホルメート、ホルムアルデヒド−ジメチルアセタールまたはジメチルカーボネートを形成する。さらに、たとえばＣ_１〜Ｃ_４−アルコールで希釈された硫酸溶液を使用する。

本発明を実施する際の電流密度は、一般には１〜１０００Ａ／ｃｍ^２、好ましくは１０〜１００ｍＡ／ｃｍ^２である。一般に、通常の圧力で実施する。したがって、高い圧力は、好ましくは、出発化合物または溶剤の沸騰を回避するために、高い温度で実施すべき場合に適用される。

反応が完了した後に、電解溶液を一般的な分離方法によって後処理する。さらにカソードは、一般的には先ず蒸留し、かつ個々の化合物を異なる留分の形で分離して得られる。他の精製は、たとえば結晶化、蒸留またはクロマトグラフィーによって実施することができる。

実施例１
装置：カソード液およびアノード液回路および直列に接続された２個の分割されたセルを備えた電解装置、
アノード：２個のグラファイトアノード、実効面積それぞれ３００ｃｍ^２、
カソード：２個の鉛カソード、実効面積それぞれ３００ｃｍ^２、
メンブレン：スルホン酸基を有するプロトン−伝導性過フッ化メンブレン、たとえばNafion 324(DuPont)
電極とメンブレンとの距離：６ｍｍ
電流密度：３．４Ａ／ｄｍ^２
電圧：２０〜４０Ｖ
温度：５５℃、
アノード液組成：ＭｅＯＨ ９７９．２ｇ、Ｈ_２ＳＯ_４、９６％濃度 ２０．８ｇ、
カソード液組成：ＭｅＯＨ ５０００ｇ、ナトリウムメタノレート溶液、ＭｅＯＨ中３０％ ４００ｇ、シクロプロピルフェニルメタノンオキシム１ ６００ｇ、
流速：１５０〜２００Ｌ／ｈ
前記条件下での電解において、アノード液およびカソード液を、２４時間に亘ってそれぞれ半分のセル（１の５Ｆ／モルの装填量に相当する）中にポンプ供給した。ガスクロマトグラフィーによる反応生成物混合物の分析は、好ましい生成物２ ９５．１面積％、開環化合物３ ０．１０面積％、出発材料１ ０．８２面積％および高沸点成分 ３．１８面積％を示した。

例２
装置：カソード液およびアノード液回路を有するセル、
アノード：グラファイト、実効面積３５ｃｍ^２、
カソード：鉛、実効面積３５ｃｍ^２、
メンブレン：スルホン酸基を有するプロトン−伝導性過フッ化メンブレン、たとえばNafion 117(DuPont)
電流密度：３．４Ａ／ｄｍ^２
電圧：１５〜２０Ｖ
温度：４０℃、
アノード液組成：ＭｅＯＨ １１７．５ｇ、Ｈ_２ＳＯ_４、９６％濃度 ２．５ｇ、
カソード液組成：ＭｅＯＨ ９４．０ｇ、Ｈ_２ＳＯ_４、９６％濃度 １．０ｇ、シクロプロピルフェニルメタノンオキシム１ ５ｇ
前記条件下での電解において、アノード液およびカソード液を４．１１時間に亘って、それぞれ半分のセル（１の６Ｆ／モルの大きさに相当する）中にポンプ供給した。ガスクロマトグラフィーによる反応生成物の分析は、好ましい生成物２ ８３．８面積％、開環化合物３ １．３面積％ならびに高沸点および中沸点成分 １５．６面積％を示した。

例３（比較）
装置：カソード液およびアノード液回路を有するセル、
アノード：グラファイト、実効面積３００ｃｍ^２、
カソード：鉛、実効面積３００ｃｍ^２、
メンブレン：スルホン酸基を有するプロトン−伝導性過フッ化メンブレン、たとえばNafion 324(DuPont)
電流密度：３．４Ａ／ｄｍ^２
電圧：１４〜３３Ｖ
温度：４０℃、
アノード液組成：ＭｅＯＨ ７８３ｇ、Ｈ_２ＳＯ_４、９６％濃度 １７ｇ、
カソード液組成：ＭｅＯＨ ２６００ｇ、ＮａＯＭｅ、ＭｅＯＨ中３０％濃度 １００ｇ、シクロプロピルフェニルメタノンオキシム１ ３００ｇ。

前記条件下での電解において、アノード液およびカソード液を２７．６時間に亘って、それぞれ半分のセル（１の６．５Ｆ／モル／ｌの装填量に相当する）中にポンプ供給した。ガスクロマトグラフィーによる反応生成物混合物の分析は、好ましい生成物２ ７７．３面積％、未反応オキシム１ ２．０面積％ならびに高沸点および中沸点成分 ２０．７面積％を示した。

Claims (7)

1. 脂肪族または脂環式Ｃ−原子と結合した第１級アミノ基およびシクロプロピル単位を有する第１級アミン（アミンＡ）の製造方法において、オキシム基中の水素原子が、アルキル基またはアシル基で置換されている、シクロプロピル単位を有するオキシムまたはオキシム誘導体（オキシムＯ）を、分割されたセル中で、本質的に水不含の電解溶液中で、５０〜１００℃の温度で、カソード上で還元させることを特徴とする、脂肪族または脂環式Ｃ−原子と結合した第１級アミノ基およびシクロプロピル単位を有する第１級アミン（アミンＡ）の製造方法。
2. アミンＡが、式
   Ｈ_２Ｎ−ＣＨＲ^１Ｒ^２（式Ｉ）
   ［式中、Ｒ^１は水素、Ｃ_３〜Ｃ_８−シクロアルキル、Ｃ_１〜Ｃ_２０−アルキル、Ｃ_６〜Ｃ_２０−アリールを意味するか、あるいは、Ｒ^２およびＲ^１とＲ^２との間に存在するメチン−基と一緒になってＣ_５〜Ｃ_６−シクロアルキル基を意味し、その際、前記炭化水素基は、Ｃ_１〜Ｃ_６−アルコキシ基またはハロゲン基で置換されていてもよく、かつ、
   Ｒ^２はＣ_３〜Ｃ_８−シクロアルキル、Ｃ_１〜Ｃ_２０−アルキル、Ｃ_６〜Ｃ_２０−アリールを意味するか、あるいは、Ｒ^２およびＲ^２とＲ^１との間に存在するメチン−基と一緒になってＣ_５〜Ｃ_６−シクロアルキル基を意味し、その際、前記炭化水素基は、Ｃ_１〜Ｃ_６−アルコキシ、ＮＨ_２−、Ｃ_１〜Ｃ_２０−アルキルアミノまたはハロゲンによって置換されていてもよい］の化合物であり、但し、基Ｒ^１またはＲ^２の少なくとも１種はシクロプロピルを意味するか、あるいは、シクロプロピルによって置換されており、かつ、
   オキシムＯが、式
   Ｒ^５Ｏ−Ｎ＝ＣＲ^３Ｒ^４（式ＩＩ）
   ［式中、Ｒ^３は、式Ｉ中のＲ^１と同様の意味を有し、Ｒ^４は、式Ｉ中Ｒ^２と同様の意味を有し、かつ基Ｒ^３およびＲ^４は場合によっては、１−ヒドロキシイミノ（Ｃ_１〜Ｃ_２０）−アルキル基、１−（Ｃ_１〜Ｃ_６−アルコキシ）−イミノ（Ｃ_１〜Ｃ_２０）−アルキル基または１−（Ｃ_１〜Ｃ_６−アシルオキシ）−イミノ（Ｃ_１〜Ｃ_２０）−アルキル基によって置換されていてもよく、かつ、Ｒ^５は水素、Ｃ_１〜Ｃ_６−アルキルまたはＣ_１〜Ｃ_６−アシルを意味する］の化合物である、請求項１に記載の方法。
3. アミンＡが一般式Ｉａ
   

   

   の化合物であり、その際、フェニル環は、場合によってはハロゲン原子またはＣ_１〜Ｃ_４−アルコキシ基によって置換されており、かつ、オキシムＯは、一般式ＩＩａ
   

   

   の化合物であり、その際、フェニル環は、場合によってはハロゲン原子またはＣ_１〜Ｃ_４−アルコキシ基によって置換されている、請求項１または２に記載の方法。
4. カソード液が、アミンＡおよびオキシムＯに加えて、溶剤としてＣ_１〜Ｃ_４−アルキルアルコールを含有する、請求項１から３までのいずれか１項に記載の方法。
5. カソード液が、鉱酸またはアルカリ（Ｃ_１〜Ｃ_４）−アルキルアルコレートを含有する、請求項１から４までのいずれか１項に記載の方法。
6. 形成されたカソード表面が、鉛、亜鉛、錫、水銀、ニッケル、カドミウム、銅またはこれら金属の合金またはガラスカーボン、グラファイトまたはダイヤモンドからなる、請求項１から５までのいずれか１項に記載の方法。
7. カソード液中の含水量が、２質量％未満である、請求項１から６までのいずれか１項に記載の方法。