JP5560857B2 - Ｎ−（（ジヒドロキシアルキル）２−アミノエチル）エタノールアミン類混合物、及びそれを用いた２−ヒドロキシ（アルキル）トリエチレンジアミン類の製造方法 - Google Patents

Description

本発明はＮ−（（ジヒドロキシアルキル）２−アミノエチル）エタノールアミン類混合物、及びそれを用いたヒドロキシ（アルキル）トリエチレンジアミン類の製造方法に関する。

本発明のＮ−（（ジヒドロキシアルキル）２−アミノエチル）エタノールアミン類混合物は、２−ヒドロキシ（アルキル）トリエチレンジアミン類の原料として有用である。

２−ヒドロキシ（アルキル）トリエチレンジアミン類は、医農薬中間体、有機合成用触媒、ウレタン樹脂化触媒、化学吸着剤、抗菌剤等に有用であることが知られている。

従来の２−ヒドロキシ（アルキル）トリエチレンジアミン類の製造方法としては、例えば、Ｎ−（ジヒドロキシアルキル）エチレンジアミン類から中間体となるヒドロキシアルキルピペラジン類を合成し（例えば、特許文献１、特許文献２参照）、次いで、得られたヒドロキシアルキルピペラジン類を、アルキレンオキサイドとの反応でジ置換ヒドロキシアルキルピペラジン類として、更に酸触媒の存在下で分子内縮合反応させる製法が報告されている（例えば、特許文献２参照）。

しかしながら、上記の製造法は反応の工程数が多く、更に簡略化した製法が求められていた。

また他の合成法として、ピペラジンと２，３−ジブロモプロピオン酸エチルとをトルエン又はベンゼンのような不活性溶媒中で反応させて１，４−ジアザビシクロ［２．２．２］オクタン−２−カルボン酸エチルを調製し、次いで得られたエステルを、例えば水素化リチウムアルミニウムを用いて還元する二段階での合成方法が知られている（例えば、特許文献３参照）。

しかしながら、この製造方法では、ピペラジンと２，３−ジブロモプロピオン酸エチルとを低い基質濃度で反応させる必要があるため生産性に劣るという欠点を有する。また次反応を効率良く行うため、第一工程で得られる生成物は単離、精製する必要があった。次に第二工程では、還元剤として発火の危険性が高い水素化リチウムアルミニウムを使用するため、工業的にも好ましいとは言えない。更にまた、原料として用いるピペラジンが高価であり、特に２，３−ジブロモプロピオン酸エチルが非常に高価であるため、実用的とは言い難い。

以上のように、安価で工業的に安定的に得られる原料を用いて、発火の危険性が高い還元剤を用いることなく、簡便且つ安全に少ない工程数でヒドロキシ（アルキル）トリエチレンジアミン類を効率的に合成することは極めて困難であった。

一方、Ｎ−（２−アミノエチル）エタノールアミンとエポキシ化合物との反応例としては、Ｎ−（２−アミノエチル）エタノールアミンを主とするジエチルトリアミン、アミノエチルピペラジン、及びヒドロキシエチルピペラジンとの混合物に、エチレンオキサイドを反応させた例が示されている（例えば、特許文献４参照）。また、得られたエチレンオキサイド付加反応物から、リン酸担持触媒を用いて分子内で脱水環化するとトリエチレンジアミンが得られることが報告されている。

他のＮ−（２−アミノエチル）エタノールアミン誘導体の例としては、Ｎ−（２−アミノエチル）エタノールアミンと炭素数１２から１４個のアルキルグリシジルエーテルとを反応させ、次いで、クロロ酢酸ナトリウムを反応させて界面活性剤を得た例がある（例えば、特許文献５参照）。

しかしながら、２−ヒドロキシ（アルキル）トリエチレンジアミン類の合成に有用と考えられる、Ｎ−（（ジヒドロキシアルキル）２−アミノエチル）エタノールアミン類の生成を確認した例は、これまで報告されていなかった。

オーストリア国特許２２７，２６８号明細書 国際公開２００９／１４５３２０号パンフレット 特開２００１−５０４８５５号公報 米国特許第４，７５７，１４３号明細書 米国特許第４，２１４，１０２号明細書

本発明は、上記の背景技術に鑑みてなされたものであり、安価で工業的に安定的に得られる原料を用いて、発火の危険性が高い還元剤を用いることなく、簡便且つ安全に少ない工程数でヒドロキシ（アルキル）トリエチレンジアミンを製造する方法を提供すること、及びこのような原料として、新規なＮ−（（ジヒドロキシアルキル）２−アミノエチル）エタノールアミン類混合物を提供することである。

本発明者らは、上記課題を解決すべく、鋭意検討を重ねた結果、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明は以下に示すとおり、Ｎ−（（ジヒドロキシアルキル）２−アミノエチル）エタノールアミン類混合物、及びそれを用いた２−ヒドロキシ（アルキル）トリエチレンジアミン類の製造方法に関するものである。

［１］下記式（１）

（式中、Ｒは水素原子又は直鎖状若しくは分枝状の炭素数１〜４のアルキル基を表し、ｎは０〜６の整数を表す。）
で示される化合物と、下記式（２）

（式中、Ｒ、ｎは上記と同じ定義である。）
で示される化合物とを含有することを特徴とするＮ−（（ジヒドロキシアルキル）２−アミノエチル）エタノールアミン類の混合物。

［２］式（１）で示される化合物に対し、式（２）で示される化合物を、６０：４０〜４０：６０（重量比）の割合で含有することを特徴とする上記［１］に記載の混合物
［３］下記式（３）

（上記式中、Ｒは水素原子又は直鎖状若しくは分枝状の炭素数１〜４のアルキル基を表し、Ｘはハロゲン原子を表し、ｎは０〜６の整数を表す。）
で示されるハロゲン化ジオールと、Ｎ−（２−アミノエチル）エタノールアミンとを反応させることを特徴とする上記［１］又は［２］に記載の混合物の製造方法。

［４］上記［１］又は［２］に記載の混合物を、酸触媒及び／又はラネー金属触媒の存在下で分子内脱水縮合反応させて、下記式（４）

（式中、Ｒは水素原子又は直鎖状若しくは分枝状の炭素数１〜４のアルキル基、ｎは０〜６の整数を表す。）
で示される化合物、下記式（５）

（式中、Ｒ、ｎは上記と同じ定義である。）
で示される化合物、並びに下記式（６）

（式中、Ｒ、ｎは上記と同じ定義である。）
で示される化合物からなる群より選択される１種又は２種以上の化合物を得ることを特徴とするジ置換ヒドロキシアルキルピペラジン類の製造方法。

［５］上記［４］に記載の方法で得られるジ置換ヒドロキシアルキルピペラジン類を、酸触媒の存在下で分子内脱水縮合反応させることを特徴とする下記式（７）

（式中、Ｒは水素原子又は直鎖状若しくは分枝状の炭素数１〜４のアルキル基、ｎは０〜６の整数を表す。）
で示される２−ヒドロキシ（アルキル）トリエチレンジアミン類の製造方法。

［６］ラネー金属触媒が、ラネー銅触媒を含むことを特徴とする上記［４］に記載の製造方法。

［７］酸触媒が、無機リン化合物、該無機リン化合物の金属塩、及び有機リン化合物からなる群より選択される化合物を含むことを特徴とする上記［４］乃至［６］のいずれかに記載の製造方法。

本発明の製造方法によれば、安価で工業的に安定的に得られる原料として、上記したＮ−（（ジヒドロキシアルキル）２−アミノエチル）エタノールアミン類の混合物を用いて、発火の危険性が高い還元剤を用いることなく、簡便且つ安全に、比較的少ない工程数でヒドロキシ（アルキル）トリエチレンジアミン類を効率的に合成することができる。

実施例１で得られたＮ−（ジヒドロキシプロピル）Ｎ−（２−アミノエチル）エタノールアミン（ピーク１化合物）の^１Ｈ−ＮＭＲ（溶媒Ｄ_２Ｏ、酢酸含有品）ピークを示す図である。 実施例１で得られたＮ−（（Ｎ’−ジヒドロキシプロピル）２−アミノエチル）エタノールアミン（ピーク２化合物）の^１Ｈ−ＮＭＲ（溶媒Ｄ_２Ｏ、酢酸含有品）ピークを示す図である。 実施例１で得られたＮ−（ジヒドロキシプロピル）Ｎ−（２−アミノエチル）エタノールアミン（ピーク１化合物）の^１３Ｃ−ＮＭＲ（溶媒Ｄ_２Ｏ、酢酸含有品）ピークを示す図である。 実施例１で得られたＮ−（（Ｎ’−ジヒドロキシプロピル）２−アミノエチル）エタノールアミン（ピーク２化合物）^１３Ｃ−ＮＭＲ（溶媒Ｄ_２Ｏ、酢酸含有品）ピークを示す図である。

以下、本発明を詳細に説明する。

本発明のＮ−（（ジヒドロキシアルキル）２−アミノエチル）エタノールアミン類の混合物（以下、「本発明の混合物」と称する場合がある。）は、上記式（１）で示される化合物と、上記式（２）で示される化合物とを含有することをその特徴とする
上記式（１）及び式（２）中、Ｒは水素原子又は直鎖状若しくは分枝状の炭素数１〜４のアルキル基を表す。具体的にはメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基等が例示される。これらのうち、水素原子、メチル基、エチル基が好ましい。

また、上記式（１）及び式（２）中、ｎは０〜６の整数を表し、０〜２の整数がより好ましい。

上記式（１）又は式（２）で示されるＮ−（（ジヒドロキシアルキル）２−アミノエチル）エタノールアミン類としては、特に限定するものではないが、例えば、Ｎ−（（ジヒドロキシプロピル）２−アミノエチル）エタノールアミン、Ｎ−（（ジヒドロキシブチル）２−アミノエチルエタノールアミン、Ｎ−（（ジヒドロキシヘキシル）２−アミノエチルエタノールアミン等が挙げられる。

本発明の混合物の製造方法としては、特に限定するものではないが、例えば、従来の合成法を応用して、Ｎ−（２−アミノエチル）エタノールアミンとエポキシ化合物との付加反応（例えば、米国特許第４，７５７，１４３号明細書、国際公開第２００９／１４５３２０号パンフレット等参照）、Ｎ−（２−アミノエチル）エタノールアミンとトリヒドロキシ化合物とを酸触媒の存在下で脱水縮合反応すること（例えば、ＷＯ−２００９／１４５３２０参照）や、Ｎ−（２−アミノエチル）エタノールアミンとハロゲン化アルキルジヒドロキシ化合物との付加反応（例えば、国際公開第２００９／１４５３２０号パンフレット、Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ ｔｈｅ Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｓｏｃｉａｔｙ （１９５２）７４，４１０２−４１０３頁等を参照）により得ることができる。

本発明の混合物は、具体的には、Ｎ−（２−アミノエチル）エタノールアミンとグリシドールの付加反応により得られるし、Ｎ−（２−アミノエチル）エタノールアミンとグリセリンを酸触媒存在下で脱水縮合反応することによっても得られる。また、Ｎ−（２−アミノエチル）エタノールアミンと上記式（３）で示されるハロゲン化ジオールとを反応することによっても得ることができる。

このようにして得られた本発明の混合物は、上記式（１）で示される化合物と、上記式（２）で示される化合物とを、通常６０：４０〜４０：６０（重量比）の割合で含有する。

本発明の上記式（７）で示される２−ヒドロキシ（アルキル）トリエチレンジアミン類の製造方法は、
（ｉ）上記した本発明の混合物を、酸触媒及び／又はラネー金属触媒の存在下で分子内脱水縮合反応させて、上記式（４）で示される化合物、上記式（５）で示される化合物、及び上記式（６）で示される化合物からなる群より選択される１種又は２種以上のジ置換ヒドロキシアルキルピペラジン類を得る工程、並びに
（ｉｉ）得られたジ置換ヒドロキシアルキルピペラジン類を、酸触媒の存在下で分子内脱水縮合反応させて上記式（７）で示される２−ヒドロキシ（アルキル）トリエチレンジアミン類を得る工程からなることをその特徴とする。

なお、本発明において、上記式（７）で示される２−ヒドロキシ（アルキル）トリエチレンジアミン類とは、２−ヒドロキシトリエチレンジアミン（ｎ＝０の場合）又は２−ヒドロキシアルキルトリエチレンジアミン類（ｎ＝１〜６の場合）を意味する。かかる２−ヒドロキシ（アルキル）トリエチレンジアミン類としては、特に限定するものではないが、例えば、２−ヒドロキシメチルトリエチレンジアミン、２−ヒドロキシエチルトリエチレンジアミン、２−ヒドロキシプロピルトリエチレンジアミン、２−ヒドロキシブチルトリエチレンジアミン等が挙げられる。

まず、本発明の混合物を、酸触媒及び／又はラネー金属触媒の存在下で分子内脱水縮合反応させて、上記したジ置換ヒドロキシアルキルピペラジン類を得る工程について説明する。

上記工程において、酸触媒としては、特に限定するものではないが、例えば、金属リン酸塩、有機リン化合物等のリン含有物質、窒素含有物質、硫黄含有物質、ニオブ含有物質、シリカ、アルミナ、シリカ−アルミナ、シリカ−チタニア、ゼオライト、ヘテロポリ酸、第４Ｂ族金属酸化物縮合触媒、第６Ｂ族金属含有縮合触媒、ブレンステッド酸、ルイス酸等が挙げられる。これらのうち、金属リン酸塩、有機リン化合物等のリン含有物質が特に好ましい。

金属リン酸塩としては、特に限定するものではないが、例えば、リン酸、亜リン酸、次亜リン酸等の金属塩が挙げられる。リン酸と塩を形成する金属としては、特に限定するものではないが、例えば、ナトリウム、カリウム、リチウム、カルシウム、バリウム、マグネシウム、アルミニウム、チタン、鉄、コバルト、ニッケル、銅、亜鉛、ジルコニウム、パラジウム、銀、スズ、鉛等が挙げられる。

有機リン化合物としては、特に限定するものではないが、例えば、リン酸メチル等のリン酸エステル、リン酸ジメチル等のリン酸ジエステル、リン酸トリフェニル等のリン酸トリエステル、亜リン酸、亜リン酸メチル、亜リン酸フェニル等の亜リン酸エステル、亜リン酸ジフェニル等の亜リン酸ジエステル、亜リントリフェニル等の亜リン酸トリエステル、フェニルホスホン酸等のアリールホスホン酸、メチルホスホン酸等のアルキルホスホン酸、メチル亜ホスホン酸等のアルキル亜ホスホン酸、フェニル亜ホスホン酸等のアリール亜ホスホン酸、ジメチルホスフィン酸等のアルキルホスフィン酸、ジフェニルホスフィン酸等のアリールホスフィン酸、フェニルメチルホスフィン酸等のアルキルアリールホスフィン酸、ジメチル亜ホスフィン酸等のアルキル亜ホスフィン酸、ジフェニル亜ホスフィン酸等のアリール亜ホスフィン酸、フェニルメチル亜ホスフィン酸等のアルキルアリール亜ホスフィン酸、ラウリルアシッドホスフェイト、トリデシルアシッドホスフェイト、ステアリルアシッドホスフェイト等の酸性リン酸エステル、酸性リン酸エステルの塩類等が挙げられる。

上記工程においては、これらの酸触媒から選ばれる一種又は二種以上を用いることができる。

酸触媒の使用量は、特に限定するものではないが、原料である、上記式（１）で示される化合物と上記式（２）で示される化合物の合計の使用量に対し、通常０．０１〜２０重量％の範囲、好ましくは０．１〜１０重量％の範囲である。０．０１重量％よりも少ない場合、反応が著しく遅くなるおそれがあり、２０重量％を超えて使用しても経済的に不利となるおそれがある。

一方、上記工程において、ラネー金属触媒としては、特に限定するものではないが、例えば、ラネー銅、金属銅、銅クロム触媒、銅リン酸塩等が挙げられる。これらのうち、ラネー銅を含むことが特に好ましい。

ラネー金属触媒の使用量は、特に限定するものではないが、原料である、上記式（１）で示される化合物と上記式（２）で示される化合物の合計の使用量に対し、通常０．０１〜２０重量％の範囲、好ましくは０．１〜１０重量％の範囲である。０．０１重量％よりも少ない場合、反応が著しく遅くなるおそれがあり、２０重量％を超えて使用しても経済的に不利となるおそれがある。

なお、上記工程において、酸触媒とラネー金属触媒とを併用して、分子内脱水縮合反応させてもよい。

上記工程において、反応は、通常、水素雰囲気下で行われる。かかるガスの使用量は、上記式（１）で示される化合物と上記式（２）で示される化合物の合計の使用量に対し、通常１〜２０倍モル、好ましくは２〜１０倍モルの範囲である。

上記工程において、反応圧力は、通常１〜２００気圧、好ましくは３０〜１００気圧の範囲である。２００気圧以下とすることで、原料及び生成物の分解が抑制されるため、ジ置換ヒドロキシアルキルピペラジン類の選択率が向上し、３０気圧以上とすることで十分な反応速度が得られる。

上記工程において、反応温度は、通常１５０〜５００℃、好ましくは１００〜４００℃の範囲である。５００℃以下とすることで、原料及び生成物の分解が抑制されるため、ジ置換ヒドロキシアルキルピペラジン類の選択率が向上し、１３０℃以上とすることで十分な反応速度が得られる。

上記工程により得られるジ置換ヒドロキシアルキルピペラジン類は、上記式（４）で示される化合物、上記式（５）で示される化合物、及び上記式（６）で示される化合物を、それぞれ０〜６４モル比％、３〜４１モル比％、及び３３〜５９モル比％の範囲で通常含む（ただし、上記式（４）で示される化合物、上記式（５）で示される化合物、及び上記式（６）で示される化合物の合計量が１００モル比％を超えることはない。）。

次に、得られたジ置換ヒドロキシアルキルピペラジン類を、酸触媒の存在下で分子内脱水縮合反応させて上記式（７）で示される２−ヒドロキシ（アルキル）トリエチレンジアミン類を得る工程について説明する。

上記工程において、酸触媒としては、特に限定するものではないが、例えば、金属リン酸塩、有機リン化合物等のリン含有物質、窒素含有物質、硫黄含有物質、ニオブ含有物質、シリカ、アルミナ、シリカ−アルミナ、シリカ−チタニア、ゼオライト、ヘテロポリ酸、第４Ｂ族金属酸化物縮合触媒、第６Ｂ族金属含有縮合触媒、ブレンステッド酸、ルイス酸等が挙げられる。これらのうち、金属リン酸塩、有機リン化合物等のリン含有物質が特に好ましい。

金属リン酸塩としては、特に限定するものではないが、例えば、リン酸、亜リン酸、次亜リン酸等の金属塩が挙げられる。リン酸と塩を形成する金属としては、特に限定するものではないが、例えば、ナトリウム、カリウム、リチウム、カルシウム、バリウム、マグネシウム、アルミニウム、チタン、鉄、コバルト、ニッケル、銅、亜鉛、ジルコニウム、パラジウム、銀、スズ、鉛等が挙げられる。

有機リン化合物としては、特に限定するものではないが、例えば、リン酸メチル等のリン酸エステル、リン酸ジメチル等のリン酸ジエステル、リン酸トリフェニル等のリン酸トリエステル、亜リン酸、亜リン酸メチル、亜リン酸フェニル等の亜リン酸エステル、亜リン酸ジフェニル等の亜リン酸ジエステル、亜リントリフェニル等の亜リン酸トリエステル、フェニルホスホン酸等のアリールホスホン酸、メチルホスホン酸等のアルキルホスホン酸、メチル亜ホスホン酸等のアルキル亜ホスホン酸、フェニル亜ホスホン酸等のアリール亜ホスホン酸、ジメチルホスフィン酸等のアルキルホスフィン酸、ジフェニルホスフィン酸等のアリールホスフィン酸、フェニルメチルホスフィン酸等のアルキルアリールホスフィン酸、ジメチル亜ホスフィン酸等のアルキル亜ホスフィン酸、ジフェニル亜ホスフィン酸等のアリール亜ホスフィン酸、フェニルメチル亜ホスフィン酸等のアルキルアリール亜ホスフィン酸、ラウリルアシッドホスフェイト、トリデシルアシッドホスフェイト、ステアリルアシッドホスフェイト等の酸性リン酸エステル、酸性リン酸エステルの塩類等が挙げられる。

上記工程においては、これらの酸触媒から選ばれる一種又は二種以上を用いることができる。

酸触媒の使用量は、特に限定するものではないが、原料である、上記式（４）で示される化合物、上記式（５）で示される化合物、及び上記式（６）で示される化合物の合計の使用量に対し、通常０．０１〜２０重量％の範囲、好ましくは０．１〜１０重量％の範囲である。０．０１重量％よりも少ない場合、反応が著しく遅くなるおそれがあり、２０重量％を超えて使用しても経済的に不利となるおそれがある。

上記工程において、反応は気相で行っても液相で行っても良い。また、反応は懸濁床による回分、半回分、連続式でも、また固定床流通式でも実施できるが、工業的には、固定床流通式が操作、装置、経済性の面から有利である。

上記工程においては、希釈剤として、窒素ガス、水素ガス、アンモニアガス、水蒸気、炭化水素等の不活性ガスや、水、不活性な炭化水素等の不活性溶媒を用いて、原料である、上記したジ置換ヒドロキシアルキルピペラジン類を希釈し、反応を進行させることができる。これらの希釈剤は任意の量で使用でき、その使用量としては特に限定するものではないが、［上記式（４）で示される化合物、上記式（５）で示される化合物、及び上記式（６）で示される化合物の合計の使用量］／［希釈剤の使用量］（モル比）は、０．０１〜１の範囲とすることが好ましく、０．０５〜０．５の範囲とすることがさらに好ましい。モル比を０．０１以上とすると、上記式（７）で示されるヒドロキシ（アルキル）トリエチレンジアミン類の生産性が向上する。また、モル比を１以下とすると、上記式（７）で示されるヒドロキシ（アルキル）トリエチレンジアミン類の選択性が向上する。

上記工程において、希釈剤は、上記したジ置換ヒドロキシアルキルピペラジン類と同時に反応器内に導入してもよいし、上記したジ置換ヒドロキシアルキルピペラジン類を予め希釈剤に溶解させた後に、原料溶液として反応器に導入してもよい。

上記工程において、反応が気相で行われる場合、通常は、窒素ガス、アルゴンガス等の反応に不活性なガスの共存下で行われる。かかるガスの使用量は、上記式（４）で示される化合物、上記式（５）で示される化合物、及び上記式（６）で示される化合物の合計の使用量に対して、通常１〜２０倍モル、好ましくは２〜１０倍モルの範囲である。

上記工程において、反応温度は、通常１５０〜５００℃、好ましくは２００〜４００℃の範囲である。５００℃以下とすることで、原料及び生成物の分解が抑制されるため、上記式（７）で示されるヒドロキシ（アルキル）トリエチレンジアミン類の選択率が向上し、１５０℃以上とすることで十分な反応速度が得られる。

上記工程において、反応が気相で行われる場合、反応終了後、上記式（７）で示されるヒドロキシ（アルキル）トリエチレンジアミン類を含有する反応混合ガスを、水又は酸性水溶液に通じて溶解させ、上記式（７）で示されるヒドロキシ（アルキル）トリエチレンジアミン類を含有する反応混合液を得る。そして、得られた反応混合液から、抽出、濃縮等の所望の分離精製操作により、上記式（７）で示されるヒドロキシ（アルキル）トリエチレンジアミン類を得ることができる。また、ハロゲン化水素酸を用いて、ハロゲン化水素酸塩として得ることもできる。

本発明を以下の実施例により更に詳細に説明するが、本発明はこれらに限定して解釈されるものではない。なお、本実施例における生成物の収率は、ガスクロマトグラフィーで確認した。

分析装置：島津製作所社製、ＧＣ−１７Ａ，
カラム：Ｊ＆Ｗ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ社製キャピラリーカラム、ＮＢ−５，
検出器：水素炎イオン化検出器（ＦＩＤ），
カラム温度条件：昇温。

また、分子量の確認はガスクロマトグラフ−質量分析計（ＧＣ−ＭＳ、日本電子社製、ＧＣ−ＭＳＪＭＳ−Ｋ９）を用い、カラムはＪ＆Ｗ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ社製キャピラリーカラム、ＤＢ−１を用い、昇温条件で行った。

更に、化合物の^１Ｈ−ＮＭＲ及び^１３Ｃ−ＮＭＲの測定には、Ｖａｒｉａｎ社製ＶＸＲ−３００Ｓを使用した。

実施例１ Ｎ−（（ジヒドロキシプロピル）２−アミノエチル）エタノールアミン類の混合物の合成．
２００ｍｌの三口フラスコに、Ｎ−（２−アミノエチル）エタノールアミン４１．７ｇ（０．４０モル）、溶媒としてメタノール４１．７ｇを仕込み、窒素雰囲気下で３−クロロ−１，２−プロパンジオール１１．１ｇ（０．１０モル）を０．５時間かけて滴下した。三口フラスコをオイルバス中に保持することで、反応液の温度は６０〜７２℃に保たれた。３−クロロプロパンジオール滴下終了後、更に反応温度を７２℃に保ち１４時間反応を継続した。反応後、３２％の水酸化ナトリウム水溶液１３．０ｇ（０．１０モル）を加えて中和し、単蒸留により反応液中の溶媒であるメタノール、未反応のＮ−（２−アミノエチル）エタノールアミンを留去した。得られた粘調物にイソプロパノールを加えてろ過後、再濃縮して粗製Ｎ−（（ジヒドロキシプロピル）２−アミノエチル）エタノールアミン１６．９ｇを得た。濃縮品のガスクロマトグラフィー分析を行ったところ、２本の特徴的なピークが観察された。ピーク１／ピーク２の組成比（モル比）は、２８／７２であった。これらをＧＣ−ＭＳ測定したところ、それぞれの分子量はいずれも１７８であり、生成物が２種のＮ−（（ジヒドロキシプロピル）２−アミノエチル）エタノールアミン類であることが判明した。

更に、粗製Ｎ−（（ジヒドロキシプロピル）２−アミノエチル）エタノールアミン混合物のうち、３．１ｇをシリカゲルカラム（和光純薬製 ワコーゲルＣ−３００、クロロホルム／メタノール／酢酸＝２０／１０／１混合溶媒で展開）を用いて精製後、中和処理したところ、ピーク１化合物を１．０ｇとピーク２化合物１．１ｇをそれぞれ単離できた。各化合物の^１Ｈ−ＮＭＲ及び^１３Ｃ−ＮＭＲについて測定した結果を図１と図２、図３、及び図４に示す。

これらの結果より、ピーク１の化合物は、下記式（８）

で示されるＮ−（ジヒドロキシプロピル）Ｎ−（２−アミノエチル）エタノールアミン（以下、表現を簡潔にするため、「ＡＥＥＡ−２ＰＤ」と略す。）であることが確認された。これは上記式（２）で示される化合物に該当する。

また、ピーク２の化合物は、下記式（９）

で示されるＮ−（（Ｎ’−ジヒドロキシプロピル）２−アミノエチル）エタノールアミン（以下、表現を簡潔にするため、「ＡＥＥＡ−１ＰＤ」と略す。）であることが確認された。これは上記式（１）で示される化合物に該当する。

なお、濃縮液のガスクロマトグラフィーでの測定から、これら２種のＡＥＥＡ−ＰＤ合計の収率は９５％であった。

実施例２ Ｎ−（（ジヒドロキシプロピル）２−アミノエチル）エタノールアミン類の合成．
２０リットルの四つ口反応器に、Ｎ−（２−アミノエチル）エタノールアミン６．９ｋｇ（６６．２５モル）、溶媒としてメタノール５．３ｋｇを仕込み、窒素雰囲気下、冷却状態で９８％グリシドール１．５ｋｇ（１９．８４モル）を３時間かけて滴下した。四つ口反応器を冷却バス中に保持することで、反応液の温度は２９〜３４℃に保たれた。グリシドール滴下終了後、更に反応温度を３４℃以下に保ち２時間反応を継続した。反応後、単蒸留により反応液中の溶媒であるメタノール、未反応のＮ−（２−アミノエチル）エタノールアミンを留去して粗製Ｎ−（（ジヒドロキシプロピル）２−アミノエチル）エタノールアミン３．２ｋｇを得た。濃縮液のガスクロマトグラフィーでの測定からＡＥＥＡ−１ＰＤ／ＡＥＥＡ−２ＰＤの組成比（モル比）はそれぞれ６６／３４であり、合計の収率は７９％であった。

実施例３ ジ置換ヒドロキシプロピルピペラジン類の合成．
実施例２で得られたＡＥＥＡ−１ＰＤとＡＥＥＡ−２ＰＤの混合物１８．７ｇ（０．１１モル）、溶媒として水１０６．３ｇ、触媒としてラネー銅（商品名ＣＤＴ−６０：川研ファインケミカル（株）社製）１．９ｇを２００ｍｌオートクレーブに充填し、窒素パージ後、水素雰囲気下で１６５℃に加熱した。この時の反応容器圧力は８．０ＭＰａであった。反応時間は６時間であった。

反応液をガスクロマトグラフィーで分析した結果、ＡＥＥＡ−１ＰＤとＡＥＥＡ−２ＰＤの転化率はそれぞれ１００％と６９％であり、生成物は３本の特徴的なピーク（ピーク３〜ピーク５）であることが観察された。ピーク３／ピーク４／ピーク５の組成比（モル比）はそれぞれ３８／３／５９であった。これらをＧＣ−ＭＳ測定したところ、それぞれの分子量はいずれも１６０であり、ＧＣ−ＭＳのスペクトルパターンから生成物が３種のジ置換ヒドロキシプロピルピペラジン類であることが判明した。

すなわち、ピーク３の生成物は、下記式（１０）

で示されるＮ−（ジヒドロキシプロピル）ピペラジン（以下、表現を簡潔にするため、「ＤＨＰＰ」と略す。）であることが確認された。これは、上記式（６）に該当する化合物である。

また、ピーク４の化合物は、下記式（１１）

で示されるＮ−（（ヒドロキシエチル）３−ヒドロキシメチルピペラジン（以下、表現を簡潔にするため、「４−ＨＥ−ＰＩＰＯＨ」と略す。）であることが確認された。これは、上記式（５）に該当する化合物である。

さらに、ピーク５の化合物は、下記式（１２）

で示されるＮ−（（ヒドロキシエチル）２−ヒドロキシメチルピペラジン（以下、表現を簡潔にするため、「１−ＨＥ−ＰＩＰＯＨ」と略す。）であることが確認された。これは上記式（４）に該当する化合物である。

尚、ガスクロマトグラフィーでの測定から３種のジ置換ヒドロキシプロピルピペラジン類の合計の収率は４９％であった。

実施例４．
実施例２で得られたＡＥＥＡ−１ＰＤとＡＥＥＡ−２ＰＤの混合物３７．５ｇ（０．２１モル）、溶媒として水８７．５ｇ、触媒としてラネー銅の添加量を１．９ｇに代えて、３．８ｇに増やした以外は実施例３と同様にして、２００ｍｌオートクレーブに充填し、窒素パージ後、水素雰囲気下で１６５℃に加熱した。この時の反応容器圧力は８．０ＭＰａであった。反応時間は６時間であった。

生成物をガスクロマトグラフィーで分析した結果、ＡＥＥＡ−１ＰＤとＡＥＥＡ−２ＰＤの転化率はそれぞれ１００％と９３％であった。選択率は、ＤＨＰＰ／４−ＨＥ−ＰＩＰＯＨ／１−ＨＥ−ＰＩＰＯＨがそれぞれ４０／５／５５（モル比）であり、合計の収率は５０％であった。

実施例５．
実施例２で得られたＡＥＥＡ−１ＰＤとＡＥＥＡ−２ＰＤの混合物３７．５ｇ（０．２１モル）、溶媒として水８７．５ｇ、触媒としてラネー銅（商品名：ＣＤＴ−６０、川研ファインケミカル社製）３．８ｇを２００ｍｌオートクレーブに充填し、窒素パージ後、水素雰囲気下で１６５℃に加熱した。この時の反応容器圧力は８．０ＭＰａであった。反応時間は６時間であった。

生成物をガスクロマトグラフィーで分析した結果、ＡＥＥＡ−１ＰＤとＡＥＥＡ−２ＰＤの転化率はそれぞれ９７％と６８％であった。選択率は、ＤＨＰＰ／４−ＨＥ−ＰＩＰＯＨ／１−ＨＥ−ＰＩＰＯＨがそれぞれ３５／５／６０（モル比）であり、合計の収率は４７％であった。

実施例６．
実施例２で得られたＡＥＥＡ−１ＰＤとＡＥＥＡ−２ＰＤの混合物１８．７ｇ（０．１１モル）、溶媒として水５３．２ｇとトルエン４６．８ｇの２層液、触媒としてラネー銅（商品名ＣＤＴ−６０：川研ファインケミカル（株）社製）１．９ｇを混合物１７．５ｇ（０．１１モル）、を２００ｍｌオートクレーブに充填し、窒素パージ後、水素雰囲気下で１６５℃に加熱した。この時の反応容器圧力は８．０ＭＰａであった。反応時間は６時間であった。

生成物をガスクロマトグラフィーで分析した結果、ＡＥＥＡ−１ＰＤとＡＥＥＡ−２ＰＤの転化率はそれぞれ１００％と７０％であった。選択率は、ＤＨＰＰ／４−ＨＥ−ＰＩＰＯＨ／１−ＨＥ−ＰＩＰＯＨがそれぞれ３８／４／５８（モル比）であり、合計の収率は４４％であった。

実施例７．
実施例２で得られたＡＥＥＡ−１ＰＤとＡＥＥＡ−２ＰＤの混合物３７．５ｇ（０．２１モル）、溶媒として水８７．５ｇ、触媒としてラネー銅（商品名ＣＤＴ−６０：川研ファインケミカル（株）社製）１．５ｇを２００ｍｌオートクレーブに充填し、窒素パージ後、水素雰囲気下で１６５℃に加熱し、実施例３と同様にして、反応を実施した。この時の反応容器圧力は７．７ＭＰａであった。反応時間は６時間であった。

生成物をガスクロマトグラフィーで分析した結果、ＡＥＥＡ−１ＰＤとＡＥＥＡ−２ＰＤの転化率はそれぞれ８１％と３８％であった。選択率は、ＤＨＰＰ／４−ＨＥ−ＰＩＰＯＨ／１−ＨＥ−ＰＩＰＯＨがそれぞれ３３／４／６３（モル比）であり、合計の収率は３９％であった。

実施例８．
実施例２で得られたＡＥＥＡ−１ＰＤとＡＥＥＡ−２ＰＤの混合物３７．５ｇ（０．２１モル）、溶媒として水８７．５ｇ、触媒としてラネー銅（商品名：ＣＤＴ−６０、川研ファインケミカル社製）１．５ｇを２００ｍｌオートクレーブに充填し、窒素パージ後、水素雰囲気下で１５０℃に加熱し、実施例３と同様にして、反応を実施した。この時の反応容器圧力は７．３ＭＰａであった。反応時間は１０時間であった。

生成物をガスクロマトグラフィーで分析した結果、ＡＥＥＡ−１ＰＤとＡＥＥＡ−２ＰＤの転化率はそれぞれ５３％と３３％であった。選択率は、ＤＨＰＰ／４−ＨＥ−ＰＩＰＯＨ／１−ＨＥ−ＰＩＰＯＨがそれぞれ３３／３／６４（モル比）であり、合計の収率は２７％であった。

実施例９．
実施例２で得られたＡＥＥＡ−１ＰＤとＡＥＥＡ−２ＰＤの混合物３７．５ｇ（０．２１モル）、溶媒として水８７．５ｇ、触媒としてラネー銅（商品名：ＣＤＴ−６０、川研ファインケミカル社製）１．５ｇを２００ｍｌオートクレーブに充填し、窒素パージ後、水素雰囲気下で１８０℃に加熱し、実施例３と同様にして、反応を実施した。この時の反応容器圧力は８．２ＭＰａであった。反応時間は６時間であった。

生成物をガスクロマトグラフィーで分析した結果、ＡＥＥＡ−１ＰＤとＡＥＥＡ−２ＰＤの転化率はそれぞれ９８％と７９％であった。選択率は、ＤＨＰＰ／４−ＨＥ−ＰＩＰＯＨ／１−ＨＥ−ＰＩＰＯＨがそれぞれ３８／４／５８（モル比）であり、合計の収率は４１％であった。

実施例１０．
実施例２で得られたＡＥＥＡ−１ＰＤとＡＥＥＡ−２ＰＤの混合物２１．３ｇ（０．１２モル）、溶媒として水１０３．８ｇ、触媒として亜りん酸（キシダ化学社製、試薬化学用）２．１ｇを２００ｍｌオートクレーブに充填し、窒素パージ後、２５０℃に加熱した。実施例３と同様にして、反応を実施した。この時の反応容器圧力は３．３ＭＰａであった。反応時間は６時間であった。

生成物をガスクロマトグラフィーで分析した結果、ＡＥＥＡ−１ＰＤとＡＥＥＡ−２ＰＤの転化率はそれぞれ１００％と９９％であった。選択率は、ＤＨＰＰ／４−ＨＥ−ＰＩＰＯＨ／１−ＨＥ−ＰＩＰＯＨがそれぞれ６２／３１／７（モル比）であり、合計の収率は９％であった。同時に、更に分子内脱水縮合反応が進行した２−ヒドロキシ（メチル）トリエチレンジアミンが４モル％得られた。

実施例１１．
実施例２で得られたＡＥＥＡ−１ＰＤとＡＥＥＡ−２ＰＤの混合物２１．３ｇ（０．１２モル）、溶媒として水１０３．８ｇ、触媒として次亜りん酸カルシウム（和光純薬製、試薬化学用）４．４ｇを２００ｍｌオートクレーブに充填し、窒素パージ後、２５０℃に加熱した。実施例３と同様にして、反応を実施した。この時の反応容器圧力は４．０ＭＰａであった。反応時間は６時間であった。

生成物をガスクロマトグラフィーで分析した結果、ＡＥＥＡ−１ＰＤとＡＥＥＡ−２ＰＤの転化率はそれぞれ１００％と９９％であった。選択率は、ＤＨＰＰ／４−ＨＥ−ＰＩＰＯＨ／１−ＨＥ−ＰＩＰＯＨがそれぞれ５５／４０／５（モル比）であり、合計の収率は１０％であった。同時に、更に分子内脱水縮合反応が進行した２−ヒドロキシ（メチル）トリエチレンジアミンが３モル％得られた。

実施例１２．
実施例２で得られたＡＥＥＡ−１ＰＤとＡＥＥＡ−２ＰＤの混合物１８．１ｇ（０．１０モル）、溶媒として水８８．２ｇ、触媒としてりん酸アルミニウム（キシダ化学製、試薬化学用）１．８ｇを２００ｍｌオートクレーブに充填し、窒素パージ後、２５０℃に加熱した。実施例３と同様にして、反応を実施した。この時の反応容器圧力は３．２ＭＰａであった。反応時間は６時間であった。

生成物をガスクロマトグラフィーで分析した結果、ＡＥＥＡ−１ＰＤとＡＥＥＡ−２ＰＤの転化率はそれぞれ１００％と１００％であった。選択率は、ＤＨＰＰ／４−ＨＥ−ＰＩＰＯＨ／１−ＨＥ−ＰＩＰＯＨがそれぞれ５９／４１／０（モル比）であり、合計の収率は１１％であった。同時に、更に分子内脱水縮合反応が進行した２−ヒドロキシ（メチル）トリエチレンジアミンが２モル％得られた。

参考例１． ２−ヒドロキシ（アルキル）トリエチレンジアミン類の合成．
実施例５で得られたＤＨＰＰ、４−ＨＥ−ＰＩＰＯＨ、及び１−ＨＥ−ＰＩＰＯＨの混合物が含まれる反応液からラネー銅触媒をろ過し除去して、これら混合物の濃度（基質濃度）を１７重量％に調製した。この液１２５ｇと亜りん酸（キシダ化学社製、試薬化学用）２．１ｇを２００ｍｌオートクレーブに充填し、窒素パージ後、２５０℃に加熱した。このときの反応容器圧力は３．６ＭＰａであった。反応時間は４時間であった。

生成物をガスクロマトグラフィーで分析した結果、ＤＨＰＰ、４−ＨＥ−ＰＩＰＯＨ、及び１−ＨＥ−ＰＩＰＯＨの混合物の転化率は８８％であり、分子内脱水縮合反応が進行して、対応する２−ヒドロキシ（メチル）トリエチレンジアミンが１５モル％得られた。

参考例２．
実施例７と実施例９で得られたＤＨＰＰと４−ＨＥ−ＰＩＰＯＨ、１−ＨＥ−ＰＩＰＯＨの混合物が含まれる反応液からラネー銅触媒をろ過し除去して、これら混合物の濃度（基質濃度）を２５重量％に調製した。

市販のリン酸アルミニウム（和光純薬工業社製、化学用）２０ｍｌを充填した石英管（内径２３ｍｍ、長さ５９０ｍｍ）を固定床反応器とし、窒素を６０ｍｌ／ｍｉｎの流量で流しながら３２０℃に昇温後、水を３０ｍｌ／ｈｒ^−１で１時間流通させた。環化反応は、固定床反応器に上記の調製液を、同温度でガス空間速度（ＧＨＳＶ：溶液がガス化した際の供給速度を見かけ触媒体積で除した値）１，６１６ｈｒ^−１の流量で流通させて、反応器から留出する溶液をフラスコで受けた。

生成物をガスクロマトグラフィーで分析した結果、ＤＨＰＰ、４−ＨＥ−ＰＩＰＯＨ、及び１−ＨＥ−ＰＩＰＯＨの混合物の転化率は９０％であり、分子内脱水縮合反応が進行して、対応する２−ヒドロキシ（メチル）トリエチレンジアミン類が２９モル％得られた。

比較例１．
実施例２で得られたＡＥＥＡ−１ＰＤとＡＥＥＡ−２ＰＤの混合物１８．７ｇ（０．１１モル）、溶媒として水１０６．３ｇを触媒を加えずに２００ｍｌオートクレーブに充填し、水素雰囲気下で実施例１と同様にして、反応を実施した。この時の反応容器圧力は８．０ＭＰａであった。反応時間は６時間であった。

生成物をガスクロマトグラフィーで分析した結果、ＡＥＥＡ−１ＰＤとＡＥＥＡ−２ＰＤの転化率は０％であった。

比較例２．
実施例２で得られたＡＥＥＡ−１ＰＤとＡＥＥＡ−２ＰＤの混合物１８．７ｇ（０．１１モル）、溶媒として水１０６．３ｇ、ラネーニッケル触媒１０．０ｇ（乾燥重量５．０ｇ）を２００ｍｌオートクレーブに充填し、窒素パージ後、水素加圧した状態で１６５℃に加熱した。この時の反応容器圧力は８．０ＭＰａであった。反応時間は６時間であった。

生成物をガスクロマトグラフィーで分析した結果、ＡＥＥＡ−１ＰＤとＡＥＥＡ−２ＰＤの転化率は０％であった。

Claims (5)

1. 下記式（１）
   

   

   （式中、Ｒは水素原子又は直鎖状若しくは分枝状の炭素数１〜４のアルキル基を表し、ｎは０〜６の整数を表す。）
   で示される化合物と、下記式（２）
   

   

   （式中、Ｒ、ｎは上記と同じ定義である。）
   で示される化合物とを含有することを特徴とするＮ−（（ジヒドロキシアルキル）２−アミノエチル）エタノールアミン類の混合物。
2. 式（１）で示される化合物に対し、式（２）で示される化合物を、６０：４０〜４０：６０（重量比）の割合で含有することを特徴とする請求項１に記載の混合物。
3. 下記式
   

   

   （上記式中、Ｒは水素原子又は直鎖状若しくは分枝状の炭素数１〜４のアルキル基を表し、Ｘはハロゲン原子を表し、ｎは０〜６の整数を表す。）
   で示されるハロゲン化ジオールと、Ｎ−（２−アミノエチル）エタノールアミンとを反応させることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の混合物の製造方法。
4. 請求項１又は請求項２に記載の混合物を、酸触媒及び／又はラネー金属触媒の存在下で分子内脱水縮合反応させて、下記式（４）
   

   

   （式中、Ｒは水素原子又は直鎖状若しくは分枝状の炭素数１〜４のアルキル基、ｎは０〜６の整数を表す。）
   で示される化合物、下記式（５）
   

   

   （式中、Ｒ、ｎは上記と同じ定義である。）
   で示される化合物、並びに下記式（６）
   

   

   （式中、Ｒ、ｎは上記と同じ定義である。）
   で示される化合物からなる群より選択される１種又は２種以上の化合物を得ることを特徴とするジ置換ヒドロキシアルキルピペラジン類の製造方法。
5. ラネー金属触媒が、ラネー銅触媒を含むことを特徴とする請求項４に記載の製造方法。

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