JP5754678B2 - N−アルキルカルバゾールとその誘導体を合成する方法 - Google Patents
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Description
シクロヘキサノンからクロロシクロヘキサノンを合成する方法を述べた多くの文献が出版されているので利用できる。芳香性第1アミンおよび第2アミンも利用可能で、当該アミンは、対応するニトロの還元によって作ることができる。
N−エチルカバゾールは高価な染料を調合するための重要な中間産物である。産業界でそれは、カルバゾールの水酸化カリウムあるいは炭酸カリウムとの反応によって調合された後、エチレンハロゲン化物あるいはジエチルサルフェートでエチル化される。(DE−B2132961参照)カルバゾールからN−エチルカルバゾールを調合するその他のプロセスには、例えば、エチルベンゼンスルホナート(Chemical Abstracts, Volume 82, Abstract No.45003 1975参照)、ジエチルN−(o−トリル)ホスホルアミダート(Journal of Heterocyclic Chemistry, Volume 18, page 315 (1981)参照)、あるいは、1−ジエトキシエチリウムテトラフルオロホウ酸塩が使われている。しかし、これらのプロセスは、産業にとって重要なものではない。
Bischler反応によるカルバゾールとテトラヒドロカルバゾールの合成は、従来技術の分野で良く知られている。テロラヒドロカルバゾールの調合のためのBischler合成の適用はDE374098(1923)の中に初めて記載されている。ドイツ特許は、第1芳香族アミンあるいは第2芳香族アミンを含む1,2−ハロシクロヘキサノンの合成方法を開示している。DE947068は更に、少なくとも1つの置換されていないo−ポジションを持つ第1あるいは第2芳香族アミンを使い、分子状の酸素から不活性ガスのない雰囲気の中に行う、2−ハロゲンシクロヘキサノンの反応によるテトラヒドロカルバゾールの合成を開示している。
論文、K.Darrell Berlin, Peter E.Clark, Jack Schroeder and Darrell Hopper, Proc.of the Okala.Acad, ofsci.for 1966, pg215−220には、2.5時間の還流後、酢酸中に81%の収率が得られる3−tert−ブチル−1,2,3,4−テトラヒドロカルバゾールの合成方法が報告されている。反応が5時間行なわれると、収率が78.8に下落した。
本発明の目的は、N−アルキルテトラヒドロカルバゾールを調合することである。
a.シクロヘキサノンを塩素処理して、2−クロロシクロヘキサノンを形成するステップ;
b.2−クロロシクロヘキサノンをN−エチルアニリンと反応させて、2−(N−エチルアニリノ)シクロヘキサノンを形成するステップ;
c.同時水分除去を使った還流によって、2−(N−エチルアニリノ)シクロヘキサノンを環化して、9−エチルテトラヒドロカルバゾールを取得するステップ;
d.濃縮塩化水素酸で9−エチルテトラヒドロカルバゾールを処理した後、N−エチルアニリンを除去するため水洗するステップ;
e.触媒が存在する溶剤の中で9−エチルテトラヒドロカルバゾールを加熱することによって、9−エチルテトラヒドロカルバゾールを脱水素して、N−アルキルカルバゾールを取得するステップ。
最初のステップは、シクロヘキサノンを塩素処理して2−クロロシクロヘキサノンを形成するステップである;取得した2−クロロシクロヘキサノンをその後N−エチルアニリンと反応させて、2−(N−エチルアニリノ)シクロヘキサノン形成した上、更に加熱して、同時水分除去と供に還流させて、9−エチル−テトラヒドロカルバゾールの形成をもたらすシクロ化を完了させる。過剰なN−エチルアニリンをセメント、塩化水素および水洗を使った処理によって除去する。取得した有機層をその後、酸を含まない状態にするため洗浄した後、濃縮して、9−エチルテトラヒドロカルバゾールを粘性の高い液体として取得する。生の生成物が更なる処理を施すことなく、次のステップのために取られる。
混合物を得るため、490gのシクロヘキサノンを水(1250ml)に添加した。混合物を4リッターの容量を持ち、メカニカル撹拌装置、塩素導入用デップチューブインレット、サーモウェルおよび還流コンデンサーを装備してなる総合リアクターに入れて、200℃の温度で強く攪拌した。その後、強く攪拌しながら、塩素を71g/時間のレートで4時間導入した。反応混合物を沈殿させた。底部の有機層を帯水層から分離させた上、Na2CO3溶液で中和したし後、沈殿させて、油性層を得た。組み合わされた油性層は、436gの2−クロロシクロヘキサノン、102gのシクロヘキサノンおよび54gのジククロを付与した。2−クロロシクロヘキサノンの収量:GC純度が98%を越えることを条件として、82%。
266.2gのN−エチルアニリンをメカニカル攪拌装置、サーモウェルおよびディーン・スターク装置の上に氷水循環装置を付けたダブルコイル式コンデンサーを搭載したリアクターの中に取り込んだ。これに、132.5gの2−クロロシクロヘキサノンを、1時間を超える期間添加して、100℃に加熱され、2時間攪拌した反応質量を取得した。発熱が見られ、2時間攪拌した後、反応質量を150から160℃までの範囲に収まる温度に更に加熱した。反応で発生した水を、(氷水循環装置を搭載した)コンデンサーの頂部から真空装置を適用することによって除去し、理論的水量がディーン・スターク装置のサイドアームの中に収集されるまで維持した。セメントを加えることによって、過剰なN−エチルアニリンを析出させた。HClと水による洗浄。取得された有機層を、酸を含まなくなるまで洗浄し、減圧した状態で濃縮して、178.2gのGC純度98.4%の粘性液体(収量89%)を得た。質量分光スペクトルが分子イオンピーク(199)とマッチする。
132.5gの2−クロロ−シクロヘキサノンを、123.42gのN−エチルアニリン、500mlのメチルセロソルブ、127gのドライ炭酸ナトリウムおよび7.9gのピリジンに、30℃から400℃までの範囲に収まる温度で、1時間を超える時間をかけて添加した。反応質量を100℃に加熱し、2時間攪拌した。反応温度を更に130℃まで上げて、この温度に、水がもはや蒸発しなくなるまで保った。反応質量をワークアップさせて、96.3%のGC純度を持つ粗9−エチル−テトラヒドロカルバゾールを48.2g取得した。
70gの9−エチル−1,2,3,4−テトラヒドロカルバゾール(98.6%)を35mlのo−キシレンと一緒にリアクターの中に装填した。1.4gの5% Pd−Carbon触媒を上記の質量に添加し、溶剤を一部蒸留し、10時間維持した後、中味を、窒素をゆっくり流しながら200℃に加熱した。反応の進捗を、様々な時間間隔でサンプルを除去することによって、ガス層クロマトグラフィーでチェックした。200℃に10時間保った後、テトラヒドロカルバゾールの99%変換が達成された。キシレンをもっと添加することによって、反応混合物を室温になるまで冷却した。反応質量を濾過して触媒を除去し、少量のo−キシレンで洗浄した。減圧状態の濃度上のキシレン層は67.8gの固体と98.6%のGC純度を付与した。濾過した触媒は、脱水素化の次のバッチに再利用される。
C=86.215%;H=6.40%;N−7.067%(理論的C−86.22%;H=6.73%;N=7.18%)。
70gの9−エチル−l,2,3,4−テトラヒドロカルバゾールを3.5gの上記バッチ(無水ベースで2wt%)および35mlのo−キシレンから取得した濾過済み湿触媒3.5gと一緒に装填した。中味を窒素をゆっくり流しながら加熱して、200℃の液温を達成し、この状態を15時間保持して、82%の9−エチルカルバゾールと17%のエチルテラヒドロカルバゾールのGC変換を取得した。更に、0.3gのフレッシュな5%−Pd−carbon(湿度50%)をこのステージで添加し、反応を200℃に6時間に維持して、99%の変換を得た。反応質量をその後濾過して触媒を除去し、濾過物を減圧状態で濃縮して、67.9gの98.4%GC純度の原生成物を得た。濾過した触媒を、新鮮な5% Pd−c触媒を加え、10%の初期触媒をロードすることによって、更に3回リサイクルして、より高い変換を達成した。
●本発明に基づき、金属触媒の面前で、N−エチルテトラヒドロカルバゾールを脱水素化することによって、N−エチルカルバゾールを調合するプロセスが提供される。使用した触媒は、更なる脱水素化ステップのため、分離して再利用することができる。
Claims (12)
- 以下のステップ:
a.シクロヘキサノンを塩素処理して2−クロロシクロヘキサノンを形成するステップ;
b.2−クロロシクロヘキサノンをN−エチルアニリンと反応させて、溶剤および脱水素化剤を用いずに2−(N−エチルアニリノ)シクロヘキサノンを形成するステップ;
c.同時水分除去を使った還流によって、2−(N−エチルアニリノ)シクロヘキサノンを環化して、溶剤および脱水素化剤を用いずに9−エチルテトラヒドロカルバゾールを取得するステップ;
d.濃縮塩化水素酸で9−エチルテトラヒドロカルバゾールを処理した後、N−エチルアニリンを除去するため水洗いするステップ;
e.触媒が存在する溶剤の中で9−エチルテトラヒドロカルバゾールを加熱することによって、9−エチルテトラヒドロカルバゾールを脱水素化して、N−エチルカルバゾールを取得するステップ
を含むことを特徴とする、N−エチルカルバゾールを調合するプロセス。 - N−エチルカルバゾールを洗浄した後、触媒を除去するため濾過し、前記触媒を再利用する方法やステップを更に含むことを特徴とする、請求項1に記載のプロセス。
- 触媒が炭素上のパラジウム、ラネーニッケルおよびプラチナからなるグループの中から選ばれることを特徴とする、請求項1に記載のプロセス。
- 触媒が炭素上のパラジウムであることを特徴とする、請求項1に記載のプロセス。
- 使用された触媒の濃度が5%から30%までの範囲に収まることを特徴とする、請求項1に記載のプロセス。
- 使用した触媒の割合が、9−エチル−テトラヒドロカルバゾールの質量の1%から10%までの範囲に収まることを特徴とする、請求項1に記載のプロセス。
- 使用した触媒の割合が、9−エチル−テトラヒドロカルバゾールの質量の5%であることを特徴とする、請求項1に記載のプロセス。
- 脱水素化が160℃から250℃までの範囲に収まる温度で実行されることを特徴とする、請求項1に記載のプロセス。
- 脱水素化が200℃の温度で実行されることを特徴とする、請求項1に記載のプロセス。
- 溶剤がo−キシレン、ジフェニルエーテル、1,2,4−トリメチルベンゼン、イソプロピルベンゼン、シクロヘキシルプロピオナートおよび1,2,4,5テトラメチルベンゼンからなるグループの中から選んだ少なくとも1つであることを特徴とする、請求項1に記載のプロセス。
- 反応が8時間から22時間までの範囲に収まる期間実行されることを特徴とする、請求項1に記載のプロセス。
- テトラヒドロ−カルバゾールのN−エチルカルバゾールへの変換が98%より大きいことを特徴とする、請求項1に記載のプロセス。
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