JP7120218B2 - アミノメチル基を有するフェニルイミダゾリン化合物若しくはその塩、又は、アミノメチル基を有するフェニルテトラヒドロピリミジン化合物若しくはその塩、及び、それらの化合物又はそれらの塩の製造方法 - Google Patents
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Description
〔1〕
下記式(1)で表される化合物又はその塩。
前記式(1)で表される又はその塩が、下記式(2)で表されるp-アミノメチルフェニルイミダゾリン若しくはその塩、下記式(3)で表されるm-アミノメチルフェニルテトラヒドロピリミジン若しくはその塩、下記式(4)で表されるm-アミノメチルフェニルイミダゾリン若しくはその塩、又は、下記式(5)で表される3-メチル-4-アミノメチルフェニルイミダゾリン若しくはその塩である、
〔1〕に記載の化合物又はその塩。
下記式(6)で表わされるシアノベンジルアミン化合物又はその塩と、下記式(7)で表されるエチレンジアミン化合物若しくはその塩、又は、プロパンジアミン化合物若しくはその塩と、を反応させて、下記式(1)で表される化合物又はその塩を得る反応工程を含む、
下記式(1)で表される化合物又はその塩の製造方法。
触媒及び溶媒の存在下、下記式(8)で表わされるシアノフェニルイミダゾリン化合物若しくはその塩、又は、シアノフェニルテトラヒドロピリミジン化合物若しくはその塩を、水素還元して、下記式(1)で表わされる化合物又はその塩を得る還元工程を含む、
下記式(1)で表わされる化合物又はその塩の製造方法。
〔1〕又は〔2〕に記載の化合物又はその塩を含有する、
エポキシ樹脂硬化剤。
エポキシ樹脂と、
〔5〕記載のエポキシ樹脂硬化剤と、
を含有するエポキシ樹脂組成物。
本実施形態のアミノメチル基を有するフェニルイミダゾリン化合物、又は、フェニルテトラヒドロピリミジン化合物は、下記式(1)で表わされる。
本実施形態の上記式(1)で表される化合物又はその塩は、下記式(6)で表わされるシアノベンジルアミン化合物又はその塩と、下記式(7)で表されるエチレンジアミン化合物若しくはその塩、又は、プロパンジアミン化合物若しくはその塩と、を反応させて、上記式(1)で表される化合物又はその塩を得る反応工程を有する製造方法1、又は、触媒及び溶媒の存在下、後述する下記式(8)で表わされるシアノフェニルイミダゾリン化合物若しくはその塩、又は、シアノフェニルテトラヒドロピリミジン化合物又はその塩を、水素還元して、上記式(1)で表わされる化合物又はその塩を得る還元工程を有する製造方法2により製造することができる。
〔反応工程〕
反応工程は、下記式(6)で表わされるシアノベンジルアミン化合物又はその塩と、下記式(7)で表されるエチレンジアミン化合物若しくはその塩、又は、プロパンジアミン化合物若しくはその塩と、を反応させて、下記式(1)で表される化合物又はその塩を得る工程である。シアノベンジルアミン化合物又はその塩と、エチレンジアミン化合物若しくはその塩、又は、プロパンジアミン化合物若しくはその塩との反応は下記反応式で表わされる。
上記式(6)中、R1及びR2で表される炭素数1~10のアルキル基としては、メチル基、エチル基、直鎖若しくは分岐のプロピル基、直鎖若しくは分岐のブチル基、直鎖若しくは分岐のペンチル基、直鎖若しくは分岐のヘキシル基、直鎖若しくは分岐のヘプチル基、直鎖若しくは分岐のオクチル基、直鎖若しくは分岐のノニル基、直鎖若しくは分岐のデシル基、又は、環状のシクロヘキシル基等が挙げられる。
上記式(7)で表されるエチレンジアミン化合物、又は、プロパンジアミン化合物としては、炭素に置換基があってもなくても良く、例えばn=1の例としては、エチレンジアミン、1,2-プロパンジアミン、1,2-ブタンジアミン、3,4-ブタンジアミン、又はこれらの塩が挙げられるが、好ましくはエチレンジアミンである。n=2の例としては、1,3-プロパンジアミン、1,3-ブタンジアミン、1,3-ペンタンジアミン、2,4-ペンタンジアミン、又はこれらの塩が挙げられるが、好ましくは1,3-プロパンジアミンである。
シアノベンジルアミン化合物又はその塩と、エチレンジアミン化合物若しくはその塩、又は、プロパンジアミン化合物若しくはその塩との反応では触媒を用いてもよい。用いる触媒としては、特に限定されないが、例えば、単体の硫黄や硫黄化合物、銅、亜鉛、鉄、コバルト、マンガン、アルミニウム、スズ、水銀、クロム、カドミウム等の金属化合物が挙げられ、中でも銅、亜鉛、コバルト化合物が好適に用いられる。
シアノベンジルアミン化合物又はその塩と、エチレンジアミン化合物若しくはその塩、又は、プロパンジアミン化合物若しくはその塩との反応では溶媒を用いてもよい。用いる溶媒としては、特に限定されないが、水;メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール等のアルコール類;ヘキサン、ベンゼン、トルエン、キシレン等の炭化水素類;テトラヒドロフラン等のエーテル類;ジメチルホルムアミド等のアミド類、ベンジルアミン、キシレンジアミン等のアミン類が挙げられ、これらの2種以上を混合して使用することもできる。これらの中でも、アンモニアの分離が良く還流温度の高いキシレン類が好ましい。
〔還元工程〕
還元工程は、触媒及び溶媒の存在下、下記式(8)で表わされるシアノフェニルイミダゾリン化合物若しくはその塩、又は、シアノフェニルテトラヒドロピリミジン化合物若しくはその塩を、水素還元して、下記式(1)で表わされるアミノメチル基を有するフェニルイミダゾリン若しくはその塩、又は、フェニルテトラヒドロピリミジン化合物若しくはその塩を得る工程である。
水素還元に使用する触媒としては、水素還元活性があるものであれば特に限定されないが、例えば、ニッケル、コバルト、パラジウム、及び白金等の貴金属を、シリカ、アルミナ、ジルコニア、チタニア、及びマグネシア等の担体に高分散で担持させた触媒;ニッケル又はコバルトと、アルミと、の合金をアルカリで展開して得られるスポンジメタル触媒が挙げられる。これらの中でも、ニッケルスポンジメタル触媒は比較的安価で活性が高く好ましい。触媒は、1種単独で用いても2種以上を併用してもよい。
水素還元に使用する溶媒としては、特に限定されないが、例えば、水;メタノール、エタノール、プロパノール等のアルコール類;ヘキサン、ベンゼン、トルエン、キシレン等の炭化水素類;テトラヒドロフラン等のエーテル類;ジメチルホルムアミド等のアミド類;アンモニア等;ベンジルアミン、キシレンジアミン等のアミン類が挙げられる。これらの中でも、原料、生成物の溶解度の高いメチルセルソルブ(2-メトキシエタノール)が特に好ましい。溶媒は、1種単独で用いても2種以上を併用してもよい。
水素還元に用いる水素の使用量は、特に限定されないが、通常シアノフェニルイミダゾリン化合物若しくはその塩、又は、シアノフェニルテトラヒドロピリミジン化合物若しくはその塩に対して大過剰で用いられる。また、反応条件において安定な窒素や希ガス等で水素を希釈して用いることもできる。
本実施形態による上記式(1)で表される化合物又はその塩は、ポリマー原料、医薬中間体として使用されるが、特にエポキシ樹脂の硬化剤として有用である。
本実施形態の樹脂組成物は、熱硬化性樹脂、特にエポキシ樹脂と、エポキシ樹脂の硬化剤としての上述した本実施形態の上記式(1)で表される化合物又はその塩と、を含有するエポキシ樹脂組成物である。
200mL三角フラスコに、4-シアノベンジルアミンハイドロクロライド12.8g、純水73.1g、水酸化ナトリウム3.1gを入れ、固体を析出させた。酢酸エチルを用いて抽出し、エバポレーターで溶媒を留去することにより、4-シアノベンジルアミンを収率74%で得た。
温度計さや管、還流冷却器を備えた200mL三口フラスコに、イソフタロニトリル10.4g、エチレンジアミン6.0g、酢酸銅1.5g、メタキシレン49.2gを仕込み、常圧、攪拌下134℃で9時間加熱還流した。その後、放冷して析出した結晶をろ過し、少量のメタキシレンで洗浄した後、真空乾燥をすることにより、m-シアノフェニルイミダゾリンを収率60%で得た。
温度計さや管、還流冷却器を備えた100mL三口フラスコに、2-メチルテレフタロニトリル5.0g、エチレンジアミン2.8g、酢酸銅0.7g、メタキシレン25.2gを仕込み、常圧、攪拌下134℃で19時間加熱還流した。その後、放冷して、析出した固体をテトラヒドロフランに溶解させ、ろ過により触媒を分離した。さらに、エバポレーターで溶媒を濃縮後、クーゲルロールで単蒸留することにより、3-メチル-4-シアノフェニルイミダゾリンを収率76%で得た。
温度計さや管、還流冷却器を備えた100mL三口フラスコに、合成例1で得られた4-シアノベンジルアミン5.0g、エチレンジアミン3.0g、酢酸銅0.7g、メタキシレン25.0gを仕込み、常圧、攪拌下134℃で5.7時間加熱還流した。その後、酢酸エチルにより目的成分を抽出し、エバポレーターで溶媒を濃縮後、クーゲルロールで単蒸留して黄色固体0.3gを得た。該黄色固体がp-アミノメチルフェニルイミダゾリンであることを1H及び13C-NMRチャート(図1,2)、IRチャート(図3)、GC-MSのEI+チャート(図4)によって確認した。反応液から触媒と不溶物をろ過により分離した溶液をガスクロマトグラフィーで分析した結果、p-アミノメチルフェニルイミダゾリンの収率は49%であった。
・NMR(d4-Methanol):1H δ7.38~7.74、4H(ベンゼン環)、3.8、2H(-CH2-Ph)、3.72、4H(イミダゾリン環の-CH2-CH2-)、13C δ166(イミダゾリン環のC)、127~146(ベンゼン環)、49.0(イミダゾリン環の-CH2-CH2-)、45.1(NH2-CH2-Ph)ppm
・IR(ATR法):ν3174、2924、2855、1599、1465、1269、979、820、625cm-1
温度計さや管、還流冷却器を備えた100mL三口フラスコに、3-シアノベンジルアミン5.0g、1,3-プロパンジアミン3.7g、酢酸銅0.7g、メタキシレン25.0gを仕込み、常圧、攪拌下134℃で4.5時間加熱還流した。その後、放冷して析出した固体をテトラヒドロフランに溶解させ、ろ過により触媒を分離した。更にエバポレーターで溶媒を濃縮後、クーゲルロールで単蒸留して黄色固体1.6gを得た。該黄色固体がm-アミノメチルフェニルテトラヒドロピリミジンであることを1H及び13C-NMRチャート(図5,6)、IRチャート(図7)、GC-MSのEI+チャート(図8)によって確認した。反応液から触媒と不溶物をろ過により分離した溶液をガスクロマトグラフィーで分析した結果、m-アミノメチルフェニルテトラヒドロピリミジンの収率は78%であった。
・NMR(d4-Methanol):1H δ7.33~7.57、4H(ベンゼン環)、3.77、2H(-CH2-Ph)、3.41-3.43、4H(テトラヒドロピリミジン環の-CH2-(CH2)-CH2-)、1.83、2H(テトラヒドロピリミジン環の-(CH2)-CH2-(CH2)-)、13C δ159(テトラヒドロピリミジン環のC)、126~144(ベンゼン環)、46.6(テトラヒドロピリミジン環の-CH2-(CH2)-CH2-)、42.8(NH2-CH2-Ph)、21.5(テトラヒドロピリミジン環の-(CH2)-CH2-(CH2)-)ppm
・IR(ATR法):ν3169、2924、2849、1619、1529、1365、1307、800、775、699cm-1
温度計さや管、圧力計を備えたステンレス製、内容積100mLの耐圧容器に、合成例2で得られたm-シアノフェニルイミダゾリン3.0g、水酸化ナトリウム0.1g、市販スポンジニッケル触媒(日興リカ社製;R-200)0.5g、及び溶媒2-メトキシエタノール30gを仕込み、反応器内を窒素置換後、水素で5MPaに加圧密閉した。攪拌しながら容器を加熱し50℃で1.5時間保持した。冷却、落圧後、反応液からろ過により触媒を分離し、更にエバポレーターで溶媒を濃縮後、クーゲルロールで単蒸留して黄色透明の液体2.1gを得た。該黄色液体がm-アミノメチルフェニルイミダゾリンであることを1H及び13C-NMRチャート(図9,10)、IRチャート(図11)、GC-MSのEI+チャート(図12)によって確認した。反応液から触媒と不溶物をろ過により分離した溶液をガスクロマトグラフィーで分析した結果、m-アミノメチルフェニルイミダゾリンの収率は80%であった。
・NMR(d6-DMSO):1H δ7.29~7.78、4H(ベンゼン環)、3.72、2H(-CH2-Ph)、3.56、4H(イミダゾリン環の-CH2-CH2-)、13C δ164(イミダゾリン環のC)、125~144(ベンゼン環)、49.5(イミダゾリン環の-CH2-CH2-)、46.1(NH2-CH2-Ph)ppm
・IR(ATR法):ν3170、2924、2854、1572、1464、1273、982、793、698cm-1
温度計さや管、圧力計を備えたステンレス製、内容積200mLの耐圧容器に、合成例3で得られた3-メチル-4-シアノフェニルイミダゾリン3.0g、市販スポンジニッケル触媒(Grace社製;Raney6800)0.5g、及び溶媒2-メトキシエタノール50.0gを仕込み、反応器内を窒素置換後、水素で5MPaに加圧密閉した。攪拌しながら容器を加熱し50~70℃で5.4時間保持した。その後、冷却、落圧後、反応液から触媒と不溶物をろ過により分離し、更にエバポレーターで溶媒を濃縮して黄色液体を得た。該黄色液体が3-メチル-4-アミノメチルフェニルイミダゾリンであることを1H及び13C-NMRチャート(図13,14)、IRチャート(図15)、GC-MSのEI+チャート(図16)によって確認した。反応液から触媒と不溶物をろ過により分離した溶液をガスクロマトグラフィーで分析した結果、3-メチル-4-アミノメチルフェニルイミダゾリンの収率は76%であった。
・IR(ATR法):ν3163、2927、2862、1601、1450、1271、980、981、833、724cm-1
・NMR(d4-Methanol):1H δ7.30~7.54、3H(ベンゼン環)、3.75、2H(-CH2-Ph)、3.66、4H(イミダゾリン環の-CH2-CH2-)、2.29、3H(ベンゼン環のメチル)、13C δ167(イミダゾリン環のC)、126~145(ベンゼン環)、50.4(イミダゾリン環の-CH2-CH2-)、43.8(NH2-CH2-Ph)、18.9(ベンゼン環のメチル)ppm
エポキシ樹脂(三菱化学製;JER828)0.32gに実施例1で得られたp-アミノメチルフェニルイミダゾリン0.11gを添加し、撹拌混合したのち23℃、湿度50%の恒温槽で24時間硬化させ、淡黄色透明の半硬化樹脂を得た。半硬化樹脂をDSCにより完全硬化させ(昇温速度10℃/分、測定温度50~300℃、窒素雰囲気)、さらにもう一度同条件でDSC分析してガラス転移温度を求めた結果、98℃であった。結果を表1に示す。これより、本発明による上記式(1)で表される化合物又はその塩は、エポキシ樹脂硬化剤として有用であることが確認された。
エポキシ樹脂(三菱化学製;JER828)0.31gに実施例2で得られたm-アミノメチルフェニルテトラヒドロピリミジン0.11gを添加し、撹拌混合したのち23℃、湿度50%の恒温槽で24時間硬化させ、黄色透明の半硬化樹脂を得た。半硬化樹脂をDSCにより完全硬化させ(昇温速度10℃/分、測定温度50~300℃、窒素雰囲気)、さらにもう一度同条件でDSC分析してガラス転移温度を求めた結果、94℃であった。結果を表1に示す。これより、本発明による上記式(1)で表される化合物又はその塩は、エポキシ樹脂硬化剤として有用であることが確認された。
エポキシ樹脂(三菱化学製;JER828)3.7gに実施例3で得られたm-アミノメチルフェニルイミダゾリン1.15gを添加し、撹拌混合したのち23℃、湿度50%の恒温槽で24時間硬化させ、淡黄色透明の半硬化樹脂を得た。半硬化樹脂をDSCにより完全硬化させ(昇温速度10℃/分、測定温度50~300℃、窒素雰囲気)、さらにもう一度同条件でDSC分析してガラス転移温度を求めた結果、120℃であった。結果を表1に示す。これより、本発明による上記式(1)で表される化合物又はその塩は、エポキシ樹脂硬化剤として有用であることが確認された。
エポキシ樹脂(三菱化学製;JER828)0.36gに実施例4で得られた3-メチル-4-アミノメチルフェニルイミダゾリン0.12gを添加し、撹拌混合したのち23℃、湿度50%の恒温槽で24時間硬化させ、黄色透明の半硬化樹脂を得た。半硬化樹脂をDSCにより完全硬化させ(昇温速度10℃/分、測定温度50~300℃、窒素雰囲気)、さらにもう一度同条件でDSC分析してガラス転移温度を求めた結果、115℃であった。結果を表1に示す。これより、本発明による上記式(1)で表される化合物又はその塩は、エポキシ樹脂硬化剤として有用であることが確認された。
エポキシ樹脂(三菱化学製;JER828)1.28gに2-フェニルイミダゾリン1.02g(和光純薬工業株式会社製)を添加し、撹拌混合したのち23℃、湿度50%の恒温槽で24時間保持後、混合物の表面を薬さじで押圧すると、変形とべたつきが認められた。なお、実施例5乃至8で得られた半硬化樹脂の表面を薬さじで同様に押圧したところ、変形やべたつきなどは認められなかったことから、比較例1の本条件では、混合物が硬化しないことが確認された。この結果からも、本発明による上記式(1)で表される化合物又はその塩は、エポキシ樹脂硬化剤として有用であることが判明した。
Claims (5)
- 下記式(6)で表わされるシアノベンジルアミン化合物又はその塩と、下記式(7)で表されるエチレンジアミン化合物若しくはその塩、又は、プロパンジアミン化合物若しくはその塩と、を反応させて、下記式(1)で表される化合物又はその塩を得る反応工程を含む、
下記式(1)で表される化合物又はその塩の製造方法。
(上記式(1)で表される化合物又はその塩は、下記式(4)で表されるm-アミノメチルフェニルイミダゾリン若しくはその塩、又は、下記式(5)で表される3-メチル-4-アミノメチルフェニルイミダゾリン若しくはその塩であり、
上記式(1)で表される化合物又はその塩が前記式(4)で表されるm-アミノメチルフェニルイミダゾリン若しくはその塩である場合、前記式(6)で表わされるシアノベンジルアミン化合物又はその塩は、m-シアノベンジルアミン又はその塩で、かつ、前記式(7)で表されるエチレンジアミン化合物若しくはその塩、又は、プロパンジアミン化合物若しくはその塩は、エチレンジアミン若しくはその塩であり、
上記式(1)で表される化合物又はその塩が前記式(5)で表される3-メチル-4-アミノメチルフェニルイミダゾリン若しくはその塩である場合、前記式(6)で表わされるシアノベンジルアミン化合物又はその塩は、3-メチル-4-アミノメチルベンゾニトリル又はその塩で、かつ、前記式(7)で表されるエチレンジアミン化合物若しくはその塩、又は、プロパンジアミン化合物若しくはその塩は、エチレンジアミン若しくはその塩である。) - 触媒及び溶媒の存在下、下記式(8)で表わされるシアノフェニルイミダゾリン化合物若しくはその塩、又は、シアノフェニルテトラヒドロピリミジン化合物若しくはその塩を、水素還元して、下記式(1)で表わされる化合物又はその塩を得る還元工程を含む、
下記式(1)で表わされる化合物又はその塩の製造方法。
(上記式(1)で表される化合物又はその塩は、下記式(4)で表されるm-アミノメチルフェニルイミダゾリン若しくはその塩、又は、下記式(5)で表される3-メチル-4-アミノメチルフェニルイミダゾリン若しくはその塩であり、
上記式(1)で表される化合物又はその塩が式(4)で表されるm-アミノメチルフェニルイミダゾリン若しくはその塩である場合、前記式(8)で表わされるシアノフェニルイミダゾリン化合物若しくはその塩、又は、シアノフェニルテトラヒドロピリミジン化合物若しくはその塩は、m-シアノフェニルイミダゾリン若しくはその塩であり、
前記式(1)で表される化合物又はその塩が式(5)で表される3-メチル-4-アミノメチルフェニルイミダゾリン若しくはその塩である場合、前記式(8)で表わされるシアノフェニルイミダゾリン化合物若しくはその塩、又は、シアノフェニルテトラヒドロピリミジン化合物若しくはその塩は、3-メチル-4-シアノフェニルイミダゾリン若しくはその塩である。) - 請求項1に記載の化合物又はその塩を含有する、
エポキシ樹脂硬化剤。 - エポキシ樹脂と、
請求項4に記載のエポキシ樹脂硬化剤と、
を含有するエポキシ樹脂組成物。
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