JP6421129B2 - メタセシス、加水分解、次いで水素化によるアミノ酸の合成方法 - Google Patents
メタセシス、加水分解、次いで水素化によるアミノ酸の合成方法 Download PDFInfo
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Description
N−アルキル化反応、
低重合度(DP)が得られ、これは例えば30を超えない
という理由で、これらのアミノ酸またはアミノエステルを重合モノマーとして直接使用することを非常に困難にするか、またはさらには不可能にする。
重合生成物の汚染の問題、
モノマー中に存在する不純物(第2級アミン、また灰分:ニッケル、鉱物塩なども)
によって誘発される重合生成物の着色
または重合デバイスの汚損の問題
も誘導される。
R1−CH=CH−[(CH2)q−CH=CH]p−(CH2)n−R2
[式中:
R1はHであるか、適切な場合はヒドロキシル官能基を含む1から11個の炭素原子のアルキル基であるか、または(CH2)m−R4であり、
mは0から11の範囲の整数であり、
nは2から13の範囲の整数であり、
pは整数であり、pは0、1または2であり、
qは0または1である整数であり、
R2はCOOR5またはCNであり、
R4はHまたはR2であり
R5は、1から11個の炭素原子のアルキル基または2個もしくは3個の炭素原子を含み、1個もしくは2個のヒドロキシル官能基を有する基であるか、またはジグリセリド残基もしくはトリグリセリド残基であり、ここで、前記グリセリド残基の各脂肪酸は飽和型または不飽和のいずれかである]
の不飽和脂肪族化合物Iからのアミノ酸の合成方法であって、
少なくとも以下の工程:
短鎖不飽和化合物IIとのクロスメタセシス、
少なくとも1種類の一価不飽和ニトリルエステル(以下、本明細書においてUNEと略記)が得られ、回収されるように、該化合物IまたはIIの一方はニトリル官能基を含むものであり、これらの化合物IIまたはIの他方はエステル官能基を含むものである、
該UNEの不飽和酸ニトリル(以下、本明細書においてUANと略記)への加水分解、
該UANの飽和型アミノ酸(以下、本明細書においてAAと略記)への水素化、
場合により該AAの精製(場合により行う工程)
を含むことを特徴とする方法である。
または、油脂化学反応により一般的に誘導される不飽和脂肪族ニトリル化合物と、アクリレート(この場合、好ましくはメチルアクリレート)などの短鎖不飽和エステル化合物間のいずれか。
R1−CH=CH−[(CH2)q−CH=CH]p−(CH2)n−R2
[式中:
R1はHであるか、適切な場合はヒドロキシル官能基を含む1から11個の炭素原子のアルキル基であるか、または(CH2)m−R4であり
mは0から11の範囲の整数であり、
nは2から13の範囲の整数であり、
pは整数であり、pは0、1または2であり、
qは0または1である整数であり、
R2はCOOR5またはCNであり、
R4はHまたはR2であり
R5は、1から11個、好ましくは1から5個、好ましくは1から4個の炭素原子のアルキル基または2個もしくは3個の炭素原子を含み、1個もしくは2個のヒドロキシル官能基を有する基であるか、またはジグリセリド残基もしくはトリグリセリド残基であり、ここで、前記グリセリド残基の各脂肪酸は飽和型または不飽和のいずれかである]
の不飽和の脂肪酸エステルまたは脂肪族ニトリルが最も特別に意図される。
nは0または1であり;R6はCH3またはHであり;R7はMe(メチル)、Et(エチル)またはBu(ブチル)である。)
の化合物から選択される。好ましくは、化合物IIはメチルアクリレートである。
(X1)a(X2)bRu(カルベンC)(L1)c(L2)d(L3)e
[式中:
a、b、c、dおよびeは整数であり、これらは同一であっても異なっていてもよく、aとbは0、1または2であり;c、dおよびeは0、1、2、3または4であり;
X1およびX2は、同一であっても異なっていてもよく、各々は、荷電または非荷電のモノキレート配位子またはポリキレート配位子を表し;一例として、ハライド、スルフェート、カーボネート、カルボキシレート、アルコキシド、フェノキシド、アミド、トシレート、ヘキサフルオロホスフェート、テトラフルオロボレート、ビス(トリフリル)アミド、アルキル、テトラフェニルボレートおよび誘導体が挙げられ得;X1またはX2は、L1もしくはL2またはカルベンCに、ルテニウム上に二座配位子またはキレート配位子が形成されるように結合していてもよく;
L1、L2およびL3は、同一であっても異なっていてもよく、電子供与性配位子、例えば、ホスフィン、ホスファイト、ホスホナイト、ホスフィナイト、アルシン、スチルベン、オレフィンもしくは芳香族化合物、カルボニル化合物、エーテル、アルコール、アミン、ピリジンもしくは誘導体、イミン、チオエーテル、または複素環式カルベンであり;L1、L2またはL3はカルベンCに、二座配位子もしくはキレート配位子または三座配位子が形成されるように結合していてもよい]
の荷電または非荷電の触媒から選択される。
2つのアニオン性配位子、例えば、ハライド;
2つの電子供与性配位子、例えば、トリアルキルホスフィンまたは飽和型N−複素環式カルベン(NHC配位子と称される。);
アルキリデン基、例えば、置換または非置換のメチレン基=CR2
で囲まれたルテニウム原子を基本とするものである。
2つのホスフィン配位子(飽和型NHC配位子でない。)を含み、最初に開発されたものは第1世代型触媒であり;
飽和型NHC配位子(複素環式カルベン)を含むものは第2世代型触媒である。
電子供与性配位子の中でも、
ベンジリデン−エーテルキレート配位子、およびホスフィン(第1世代)または飽和型NHC配位子(第2世代)のいずれか(通常、フェニルで置換されており、一般的にはメシチル(Mes)基または他にはイソプロピル(iPr)基で置換されている。)を含むものである。
(1)「ホベイダ−グラブス2」と表示され、下記の式:
水酸化ナトリウムの存在下での低温加水分解(15℃から60℃)(ケン化);
溶媒媒体中、酸性触媒下での中温加水分解(60℃から120℃、好ましくは60から100℃またはさらに良好には約80℃);
圧力下での高温加水分解(120℃から300℃、好ましくは、130℃から250℃);
一般的には低温だが、より広範には10℃から100℃、好ましくは10℃から40℃の範囲の温度での酵素的加水分解
が挙げられ得る。
種々の金属の硝酸塩または酢酸塩を水または有機溶媒(ベンゼン、クロロホルムもしくはアルコールなど)または水と有機溶媒の混合物に溶解させ、支持体に含浸させ、次いで、該支持体に含浸させた種々の金属成分を熱処理するか、またはアルカリで処理して酸化物または水酸化物に変換させる方法、および/または
加熱と還元を、ホルムアルデヒド、ギ酸またはメタノールを含む還元ガス流中で行い、このとき、ギ酸またはホルムアルデヒドの溶液に塩基を添加する方法
を含む。
(A)0から30℃の範囲の温度に維持した第1晶出デバイス内で、低級脂肪族アルコールを含む水溶液およびアンモニアを含む水溶液中への水素化生成物(得られたAA)の溶解後、粗製AAの結晶を単離する工程、ならびに
(B)30から60℃の範囲の温度に維持した第2晶出デバイス内で、工程Aで得られた粗製AAの結晶の低級脂肪族アルコールとアンモニアを含む水溶液中への再溶解後、純粋なAAの結晶を単離する工程
を含む。
水素化生成物(AA)には副生成物として:特に、第2級アミンおよび未反応のUAN試薬が含まれている場合があり得る。このため、このような不純物を除去する目的で、AAを、低級脂肪族アルコールとアンモニアを含む水溶液に溶解させ、次いで0から30℃の範囲の温度の第1晶出槽内に導入し、次いで、主にAAを含む粗製AAの結晶と、第2級アミンおよびUANを含む母液を分離する。該水溶液に使用される低級脂肪族アルコールとして、例えば、C1−4直鎖または分枝鎖のアルコール、例えば、n−プロパノール、イソプロパノール、n−ブタノールまたはイソブタノールが利用され得る。水に対する低級脂肪族アルコールの容量比は好ましくは1:10から10:1、好ましくは1:3から3:1の範囲である。低級アルコールと水の混合物に対するアンモニアの比は広い範囲内で種々(例えば、1重量%から飽和まで)であり得る。また、低級脂肪族アルコールとアンモニアを含む水溶液に対するAA含有生成物の濃度は好ましくは1から10重量%の範囲、特に好ましくは2から8重量%の範囲である。
工程Aで単離した上記の粗製AAの結晶にはまだ非常に少量の不純物が含まれている場合があり得る。従って、粗製AAの結晶を低級脂肪族アルコールとアンモニアを含む水溶液に溶解させ、次いで第2晶出レザーバ内に導入し、次いで30から60℃の温度で、一方は純粋なAAの結晶、および他方は、第2級アミンとUANを含む母液に分離する。
蒸留による最初のメタセシス試薬の除去、
共生成物の除去、
メタセシス触媒の除去、
第2級アミンの除去、
N−メチル化反応をもたらすメタノール供給源の加水分解、従って除去、および
得られる最終生成物が着色しないこと
が助長される。
メタセシス−水素化経路
特許US2011/0113679の実施例1に従って調製し、アルミナ上で精製した15gのメチル9−デセノエート(81mmol)、2.15gのアクリロニトリル(40.5mmol)およびモレキュラーシーブスで予備脱水した150gのトルエンを、窒素をパージした250ml容ガラス反応器内に導入する。混合物を110℃まで加熱し、2.58gのアクリロニトリル(48.6mmol)および5mlのトルエンに溶解させた2mgのM71−SiPr触媒(2.4×10−3mmol,Umicore社により供給)を、シリンジ駆動装置に搭載されたシリンジによって2時間にわたって導入する。
メタセシス−水素化−加水分解経路
比較例1で得られたメタセシス反応混合物を真空下でエバポレートしてトルエンを除去し、次いで真空蒸留し、C11ニトリルエステル(沸点=0.8ミリバールで122℃)を回収する。
加水分解−メタセシス−水素化経路
メチル9−デセノエートを9−デセン酸に変換させる。30gのメチル9−デセノエート(0.16mol)および160mlの1M水酸化ナトリウム(0.16mol)を500ml容反応器内に入れる。混合物を50℃で1時間加熱する。これを室温まで放冷し、次いで160mlの1M塩酸(0.16mol)を添加する。得られた混合物を300mlのジクロロメタンで2回抽出する。ジクロロメタンをエバポレートして除去すると、26.3gの9−デセン酸が回収される。
メチル9−デセノエート−アクリロニトリルのメタセシス
アルミナ上で精製した15gのメチル9−デセノエート(81mmol)、2.15gのアクリロニトリル(40.5mmol)およびモレキュラーシーブスで予備脱水した150gのトルエンを、窒素をパージした250ml容ガラス反応器内に導入する。混合物を110℃まで加熱し、2.58gのアクリロニトリル(48.6mmol)および5mlのトルエンに溶解させた2mgのM71−SiPr触媒(2.4×10−3mmol,Umicore社により供給)を、シリンジ駆動装置に搭載されたシリンジによって2時間にわたって導入する。
ニトリルエステルの加水分解
10gのC11不飽和ニトリルエステル(47.8mmol)および100gの50/50の酢酸/水の混合物を、窒素をパージした250ml容ガラス反応器内に導入する。混合物を4時間還流する。
酸ニトリルの水素化
水素化工程に使用するルテニウム担持炭化ケイ素触媒を特許JP51−127022の実施例1に従って調製する。
Claims (17)
- 式:
R1−CH=CH−[(CH2)q−CH=CH]p−(CH2)n−R2
[式中:
R1はHであるか、適切な場合はヒドロキシル官能基を含む1から11個の炭素原子のアルキル基であるか、または(CH2)m−R4であり
mは0から11の範囲の整数であり、
nは2から13の範囲の整数であり、
pは整数であり、pは0、1または2であり、
qは0または1である整数であり、
R2はCOOR5またはCNであり、
R4はHまたはR2であり
R5は、1から11個の炭素原子のアルキル基または2個もしくは3個の炭素原子を含み、1個もしくは2個のヒドロキシル官能基を有する基であるか、またはジグリセリド残基もしくはトリグリセリド残基であり、ここで、前記グリセリド残基の各脂肪酸は飽和型または不飽和のいずれかである]
の不飽和脂肪族化合物Iからのアミノ酸の合成方法であって、
少なくとも以下の工程:
短鎖不飽和化合物IIとのクロスメタセシス、
少なくとも1種類の一価不飽和ニトリルエステルUNEが得られ、回収されるように、該化合物IまたはIIの一方はニトリル官能基を含むものであり、これらの化合物IIまたはIの他方はエステル官能基を含むものである、
該UNEの不飽和酸ニトリルUANへの加水分解
該UANの飽和型AAへの水素化
場合により該AAの精製
を含むことを特徴とする方法。 - 化合物Iが、オブツシル酸;(cis−4−デセン酸)およびカプロレイン酸(9−デセン酸)、C12の酸,ラウロレイン酸(cis−5−ドデセン酸)およびリンデル酸(cis−4−ドデセン酸)、C14の酸,ミリストレイン酸(cis−9−テトラデセン酸)、フィセテル酸(cis−5−テトラデセン酸)およびツズ酸(cis−4−テトラデセン酸)、C16の酸,パルミトレイン酸(cis−9−ヘキサデセン酸)、C18の酸,オレイン酸(cis−9−オクタデセン酸)、エライジン酸(trans−9−オキソデセン酸)、ペトロセリン酸(cis−6−オクタデセン酸)、バクセン酸(cis−11−オクタデセン酸)およびリシノール酸(12−ヒドロキシ−cis−9−オクタデセン酸)、C20の酸,ガドレイン酸(cis−9−エイコセン酸)、ゴンド酸(cis−11−エイコセン酸)、cis−5−エイコセン酸およびレスクエロール酸(14−ヒドロキシ−cis−11−エイコセン酸)、C22の酸,セトレイン酸(cis−11−ドコセン酸)およびエルカ酸(cis−13−ドコセン酸)、ならびにまた、多価不飽和酸であるリノール酸およびリノレン酸から選択される脂肪酸から誘導される脂肪酸のエステルまたはニトリルから選択される、請求項1に記載の方法。
- 化合物Iが:
CH2=CH−(CH2)n−R2、
CH3−CH=CH−(CH2)n−R2、または
CH3−CH2−CH=CH−(CH2)n−R2、
から選択される、
請求項1または2に記載の方法。 - R2がCOOR5であり、不飽和の短鎖ニトリル化合物IIが、アクリロニトリル、フマロニトリル、2−ブテンニトリル、1−ブテンニトリル、2−ペンテンニトリル、3−ペンテンニトリル、4−ペンテンニトリルおよび1−ペンテンニトリル、ならびにこの混合物から選択される、請求項1から3のいずれか一項に記載の方法。
- R2がCNであり、不飽和の短鎖エステル化合物IIが、式:
R6−HC=CH−(CH2)n−COOR7
(式中、nは0または1であり;R6はCH3またはHであり;R7はMe、EtまたはBuである。)
の化合物から選択される、
請求項1から3のいずれか一項に記載の方法。 - クロスメタセシス工程で、一般式:
(X1)a(X2)bRu(カルベンC)(L1)c(L2)d(L3)e
[式中:
a、b、c、dおよびeは整数であり、これらは同一であっても異なっていてもよく、aとbは0、1または2であり;c、dおよびeは0、1、2、3または4であり;
X1およびX2は、同一であっても異なっていてもよく、各々は、荷電または非荷電のモノキレート配位子またはポリキレート配位子を表し;X 1またはX2は、L1もしくはL2またはカルベンCに、ルテニウム上に二座配位子またはキレート配位子が形成されるように結合していてもよく;
L1、L2およびL3は、同一であっても異なっていてもよく、電子供与性配位子であり;L1、L2またはL3はカルベンCに、二座配位子もしくはキレート配位子または三座配位子が形成されるように結合していてもよい]
の荷電または非荷電の触媒から選択される少なくとも1種類のルテニウム−カルベン触媒が使用される、
請求項1から5のいずれか一項に記載の方法。 - メタセシス工程が、液状媒体中で,20から160℃の範囲の温度および1から30バールの範囲の圧力にて行われることを特徴とする、請求項1から7のいずれか一項に記載の方法。
- メタセシスが、溶媒の存在下で行われることを特徴とする、請求項1から8のいずれか一項に記載の方法。
- 加水分解工程が、以下の方法:
水酸化ナトリウムの存在下でのケン化による低温加水分解;
溶媒媒体中、酸性触媒下での中温加水分解;
圧力下での高温加水分解;
酵素的加水分解、
ならびにこの混合
のうちの少なくとも1つを含むものである、請求項1から9のいずれか一項に記載の方法。 - 水素化工程が、炭化ケイ素支持体上に担持されたルテニウム、ロジウム、パラジウムおよび白金から選択される少なくとも1種類の金属触媒の存在下で行われる、請求項1から10のいずれか一項に記載の方法。
- 水素化温度が10から300℃の範囲であり、この圧力が1バールから300バールの範囲である、請求項1から11のいずれか一項に記載の方法。
- 水素化工程が、低級アルコールと水の混合物を含む溶媒の存在下で行われる、請求項1から12のいずれか一項に記載の方法。
- 水素化が、貴金属触媒および多座配位子を有する化学物質の存在下で行われ、前記化学物質が、ポリアミノカルボン酸、ヒドロキシカルボン酸、および縮合ホスフェートから選択される、請求項1から13のいずれか一項に記載の方法。
- 精製が、低級脂肪族アルコールとアンモニアを含む水溶液中での水素化により誘導される生成物の少なくとも1回の再結晶工程を含む、請求項1から14のいずれか一項に記載の方法。
- 精製が、少なくとも2回の連続する晶出工程:
(A)0から30℃の範囲の温度に維持した第1晶出デバイス内で、低級脂肪族アルコールを含む水溶液およびアンモニアを含む水溶液中への水素化生成物の溶解後、粗製AAの結晶を単離する工程、ならびに
(B)30から60℃の範囲の温度に維持した第2晶出デバイス内で、工程Aで得られた粗製AAの結晶の低級脂肪族アルコールとアンモニアを含む水溶液中への再溶解後、純粋なAAの結晶を単離する工程
を含むものである、請求項1から15のいずれか一項に記載の方法。 - また、該アミノ酸を用いた重合によるポリアミド合成の工程も含む、請求項1から16のいずれか一項に記載の方法。
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