JP5806116B2 - 求核性化合物のトランスアルコキシル化 - Google Patents
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Description
本件非仮特許出願は、2008年10月6日にStephen W.Kingによって出願され、且つ求核性化合物のトランスアルコキシル化(TRANSALKOXYLATION OF NUCLEOPHILIC COMPOUNDS)と題されたシリアル番号61/195,456を有する米国特許仮出願からの利益を請求し、前記特許仮出願の全体は、参照によって本明細書に組み入れる。
本発明は、求核性化合物のトランスアルコキシル化、特にヘテロ原子を有する化合物のトランスオキシレーション(transoxylation)に関する。
a)前記アルコキシル化化合物及び求核性化合物を準備し、
b)前記アルコキシル化化合物及び求核性化合物を適切な容器中で組み合わせ、
c)不均一系触媒の存在下に、前記アルコキシル化化合物から前記求核性化合物へ少なくとも一つのヒドロキシアルキル基を転移させることができる条件下において、前記アルコキシル化化合物及び求核性化合物を反応させる
各工程を含んで成る方法を提供する。
a)第一及び第二のアルコキシル化化合物を準備し、
b)前記第一及び第二のアルコキシル化化合物を適切な反応容器中で組み合わせる、
c)不均一系触媒の存在下に、一方の前記アルコキシル化化合物から他方の前記アルコキシル化化合物へ少なくとも一つのヒドロキシアルキル基を転移させることができる条件下において、前記第一及び第二のアルコキシル化化合物を反応させる
各工程を含んで成る方法を提供する。
a) それぞれのアルカノールアミンが異なる置換度を有している、第一及び第二のアルカノールアミンを準備し、
b)前記第一及び第二のアルカノールアミンを適切な反応容器中で組み合わせ、
c)不均一系触媒の存在下に、一方の前記アルカノールアミンから他方の前記アルカノールアミンへ少なくとも一つのヒドロキシアルキル基を転移させることができる条件下において、前記アルカノールアミンを反応させる
各工程を含んで成る方法を提供する。
0.3〜3.5/時間、好適には0.6〜2.7/時間、より好適にはl〜2/時間。
1時間あたりの気体の気体空間速度(Hourly Gas Space Velocity of Gas (HGSV)):
100〜600/時間、好適には100〜500/時間、より好適には160〜400/時間。
反応温度:
200〜400℃、好適には250〜380℃、より好適には300〜350℃。
圧力 大気
液体供給 水中に30重量%
気体供給 N2中に5%O2
液体供給速度 3mL/時間
気体供給速度 10cc/分
中間の表面積ジルコニア(72 m2/g)を用いて上記一般手順を行った。一方の実験における気体供給は窒素であり、そしてもう一方における気体供給は5%の酸素を含んだ。これらの結果は表1に示す。
多様な金属酸化物添加剤をジルコニア触媒(72m2/gの表面積)中に組み込んだことを除き、例1のようにO2/N2供給で一般手順を繰り返した。これらの添加剤は、主要な副生成物、ヒドロキシエチルモルホリン(HEM)の量を減少させた。添加剤が存在しないことによるDEA/HEM比率は2.3だけであったが、2重量%のNaはこの比率を10.6まで上昇させた。結果は表2に示す。
液体流動が6mL/時間であり、且つ気体流動が13mL/分であったことを除き、一般手順を繰り返した。一方の実験では気体供給は窒素であった。他方の実験では気体供給は5%の酸素を含んだ。生産された多様な反応生成物の量における気体供給中の酸素濃度の影響は図1に示す。HEMは、ヒドロキシエチルモルホリン(hydroxyethylmorpholine)の頭文字である。
気体流動速度を変え、且つ反応を350℃で行ったことを除き、5%のO2/N気体供給を用いて一般手順を繰り返した。生産された反応生成物の量における気体流動速度の影響は図2に示す。
液体流動速度を変えたことを除き、一般手順を繰り返した。生産された反応生成物の量における液体流動速度の影響は図3に示す。
反応を300℃で開始し、そして360℃までゆっくり上昇させたことを除き、一般手順を繰り返した。生産された生成物の量における反応温度の影響は図4に示す。
3つの異なる表面積、高い(HSA 98m2/g)、中間(MSA 72 m2/g)及び典型的な表面積(ZrO2 52m2/g)を有するジルコニアを使用したことを除き、一般手順を繰り返した。生産された生成物の量におけるジルコニア触媒の表面積の影響は図5に示す。
再利用実験を行った。供給は、面積パーセントで15.6%のMEA、33.1%のTEA、13.1%のDEA、7.1%のHEM、及び4.4%のジヒドロキシエチルピペラジン(DHEP)を含んだ。再利用供給を管状の反応器に添加し、そして滞留時間を変えたことを除き、例1の操作条件下で反応させた。生産された生成物の量における再利用の影響は図6に示す。図示の通り、DEAの量は時間とともに増加した。
15重量%の水性TEA溶液を15mL/時間で供給したことを除き、例2の一般手順を行った。触媒は10重量%のCeO2を有する中間の表面積エリアのジルコニアであった。結果は表3に示す。
態様1.ヒドロキシアルキル基をアルコキシル化化合物から求核性化合物へ転移させる方法であって、
a)前記アルコキシル化化合物及び求核性化合物を準備し、
b)前記アルコキシル化化合物及び求核性化合物を適切な容器中で組み合わせ、
c)不均一系触媒の存在下に、少なくとも一つのヒドロキシアルキル基を前記アルコキシル化化合物から前記求核性化合物へと転移させることができる条件下で、前記アルコキシル化化合物及び求核性化合物を反応させる
各工程を含んで成る方法。
態様2.前記求核性化合物はアルカノールアミン、アルキレンアミン、アルキルアミン、アンモニア、水及びアルコールから選定されるが、前記求核性化合物がアルカノールアミンである場合には、それが前記求核性化合物の前記アルカノールアミンとは異なる置換度を有する、態様1に記載の方法。
態様3.前記不均一系触媒が非水素化触媒または非貴金属触媒から選定される態様1に記載の方法。
態様4.前記触媒が約40〜100m 2 /gの表面積を有するジルコニアであり、且つ前記触媒が元素周期表における族IA、族IIA、ランタニド及びアクチニド系列の元素の酸化物から選定される金属酸化物添加剤を更に含むことができる態様3に記載の方法。
態様5.前記反応が水中または不活性雰囲気中で行われる態様1に記載の方法。
態様6.前記反応が25体積%までの酸素をさらに含む窒素含有雰囲気中で行われる態様1に記載の方法。
態様7.アルコキシル化化合物をトランスアルコキシル化する方法であって、
a)第一及び第二のアルコキシル化化合物を準備し、
b)前記第一及び第二のアルコキシル化化合物を適切な反応容器中で組み合わせ、
d)不均一系触媒の存在下に、少なくとも一つのヒドロキシアルキル基を一方の前記アルコキシル化化合物から他方の前記アルコキシル化化合物へ転移させることができる条件下で、前記第一及び第二のアルコキシル化化合物を反応させる
各工程を含んで成り、
e)ここで前記第一及び第二のアルコキシル化化合物が、それぞれ、アルカノールアミンを含み、それぞれのアルカノールアミンが異なる置換度を有している方法。
態様8.アルカノールアミン化合物をトランスアルコキシル化する方法であって、
a)それぞれが異なる置換度を有している第一及び第二のアルカノールアミンを準備し、
b)前記第一及び第二のアルカノールアミンを適切な反応容器中で組み合わせ、
c)不均一系触媒の存在下に、少なくとも一つのヒドロキシアルキル基を一方の前記アルカノールアミンから他方の前記アルカノールアミンへ転移させることができる条件下で、前記アルカノールアミンを反応させる
各工程を含んで成る方法。
態様9.アルカノールアミン化合物をトランスオキシル化する方法であって、
a)(i)第一及び第三アルカノールアミンまたは(ii)第二及び第三アルカノールアミンまたは(iii)第一及び第二アルカノールアミンを準備し、
b)(i)第一及び第三アルカノールアミンまたは(ii)第二及び第三アルカノールアミンまたは(iii)第一及び第二アルカノールアミンを適切な反応容器中で組み合わせ、
c)不均一系触媒の存在下に、少なくとも一つのヒドロキシアルキル基を前記のより置換されたアルカノールアミンから前記のより置換されていないアルカノールアミンへ転移させることができる条件下で、前記組み合わされたアルカノールアミンを反応させる
各工程を含んで成る方法。
態様10.前記アルコキシル化化合物、または前記アルカノールアミンが、式(R 1 )(R 2 )(R 3 )N
(式中、R 1 は、2〜20個の炭素原子を有しているヒドロキシアルキル基であり、且つそれぞれのR 2 及びR 3 基が、水素、1〜20個の炭素原子を有しているアルキル基及び2〜20個の炭素原子を有しているヒドロキシアルキルから独立して選定される)
を有する態様1〜9のいずれか1項に記載の方法。
Claims (5)
- ヒドロキシアルキル基をアルコキシル化化合物から求核性化合物へ転移させる方法であって、
a)前記アルコキシル化化合物及び求核性化合物を準備し[ここで、該アルコキシル化化合物は式:
(R1)(R2)(R3)N
(式中、R1は2〜20個の炭素原子を有するヒドロキシアルキル基であり、R2及びR3は、それぞれ独立に、水素、1〜20個の炭素原子を有するアルキル基及び2〜20個の炭素原子を有するヒドロキシアルキル基である)を有するアルカノールアミンであり、そして該求核性化合物は式:
(R1)(R2)(R3)N
(式中、R1、R2及びR3は全く上記定義の通りである)のアルカノールアミンであり、そして前記アルコキシル化化合物及び求核性化合物がそれぞれ異なる置換度を有する]、
b)前記アルコキシル化化合物及び求核性化合物を適切な容器中で組み合わせ、そして
c)ジルコニア並びにジルコニアと族IA、族IIA、ランタニド系列及びアクチニド系列の酸化物から選ばれる金属酸化物との混合物から選ばれる、不均一系触媒の存在下に、少なくとも一つのヒドロキシアルキル基を前記アルコキシル化化合物から前記求核性化合物へと転移させることができる条件下で、前記アルコキシル化化合物及び求核性化合物を反応させる
各工程を含んで成る方法。 - 前記アルカノールアミン化合物が(i)第一及び第三アルカノールアミンまたは(ii)第二及び第三アルカノールアミンまたは(iii)第一及び第二アルカノールアミンから選ばれる請求項1に記載の方法。
- 前記不均一系触媒が非水素化触媒または非貴金属触媒から選定される請求項1又は2に記載の方法。
- 前記反応が水中または不活性雰囲気中で行われるか、又は25体積%までの酸素をさらに含む窒素含有雰囲気中で行われる請求項1〜3のいずれか1項に記載の方法。
- 前記求核性化合物が前記式(R1)(R2)(R3)Nの化合物、アルキレンアミン及びアルキルアミンから選ばれる請求項1〜4のいずれか1項に記載の方法。
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