JPH04221325A - 2−ペンテンニトリルを用いたアミン類のシアノブチル化 - Google Patents
2−ペンテンニトリルを用いたアミン類のシアノブチル化Info
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Abstract
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Description
類との反応でアルキルアミノニトリル類およびビス−(
3−アルキルアミノ)ジニトリル類を生じさせる改良さ
れた方法に関する。
国特許 4,211,725 には、2−ペンテンニト
リルと「求核的試剤」、例えばアンモニアおよびエチレ
ンジアミンとの反応によるアルキルアミノニトリル類お
よびダイマー類の製造が記載されている。この反応は金
属付加触媒の存在下生じる。
−ペンテンニトリルとアルキルアミン類との反応による
相当するニトリル化合物の製造が記載されている。
する改良された製造方法である。反応混合物が約15〜
60重量%の水を含有している場合、より高い速度でそ
してより選択的に反応が進行することをここに見い出し
た。アルキルアミンに対する2−ペンテンニトリルのモ
ル濃度は、好適には、約0.3〜3の範囲である。この
反応混合物を、おおよそ大気圧〜約10気圧の範囲の圧
力下、約20℃〜200℃の範囲の温度で反応させる。 いかなる触媒も必要とされない。
には、メチルアミン、ジメチルアミン、ドデシルアミン
、エチレンジアミン、2−メチルペンタメチレンジアミ
ン、1,3−ジアミノペンタン、1,2−ジアミノシク
ロヘキサン、3−メチルピペリジン、ヘキサメチレンジ
アミン、オクタデシルアミン、およびピペリジンが含ま
れる。典型的には、本発明に有益なアルキルアミン類は
、1〜10個の炭素原子を有する。
007】
に1〜10個の炭素原子を有し、そしてアルキル、アル
キルアミノ、シクロアルキル、ピペリジニル、およびピ
ペリジルから成る群から選択される]を有する。
素添加され、そしてポリアミド類およびイソシアネート
類のためのモノマー類として、並びに鎖伸長剤およびエ
ポキシ硬化剤として有益な1,3−ペンタンジアミン類
を生じる。適切な触媒には、ラネーニッケル、ラネーコ
バルト、パラジウム、白金、ルテニウム、鉄、支持され
ているコバルトおよびニッケルが含まれる。適切な触媒
の支持体には、アルミナ、炭素、シリカ、ケイソウ土が
含まれる。適切な水素添加温度は約75℃〜150℃で
ある。適切な圧力は約500psig〜3,000ps
igである。水素添加すべき混合物は、アンモニア、苛
性、水またはこれらの組み合わせを含有していてもよい
。溶媒、例えばアルコール類およびエーテル類、例えば
メタノールおよびテトラヒドロフラン、ジオキサン、ブ
タノール、イソプロパノールが、必要もしくは望まれる
とき使用され得る。
は自然発生的圧力下、20℃〜200℃、好適には50
℃〜80℃で行うことができる。大気圧以上の圧力、例
えば10気圧にもおよぶ圧力も使用できる。水は、反応
混合物の15〜60重量%の量で存在させるべきであり
、25〜40重量%が好適である。
ル比は、アミン1モルに対して0.3〜3モルであるべ
きである。出発のジアミンから該ジニトリルを製造しよ
うとする場合、化学量論的量以上の2−ペンテンニトリ
ルが必要とされる。典型的には、10〜15モル%過剰
が用いられる。このシアノブチル化方法のため、シス−
またはトランス−のどちらかの2−ペンテンニトリルが
使用できる。この2つの異性体の混合物も使用できる。
媒で行われるが、この反応条件下で不活性な有機溶媒を
使用することも可能である。適切な溶媒には、ジオキサ
ン、テトラヒドロフラン、ジメチルホルムアミド、ジメ
チルアセトアミド、メタノール、ブタノール、イソプロ
パノールが含まれる。
液相中に均一に溶解もしくは懸濁させた水を用いて行わ
れ得る。
えば2−ペンテンニトリル、水およびアミンから成る混
合物を、変換ができるだけ完結するまで上述した温度お
よび圧力下で撹拌することによって行われる。その後、
この反応混合物を蒸留して、所望のアルキルアミノニト
リル類を得る。
いた水系エチレンジアミンのシアノブチル化水117g
中の78g(1.3モル)のエチレンジアミン溶液(水
中40重量%のエチレンジアミン)を、一度に、120
g(99%、1.47モル)のシス−2−ペンテンニト
リルに加えた後、この混合物を75℃に加熱した。20
分後、この混合物は、均一になり、そしてガスクロ分析
の結果、各々2:1の比率で1:1および2:1の付加
物の両方を含有していた。シス−2−ペンテンニトリル
の変換率は99%であった。該1:1付加物、即ち3−
N−(2−アミノエチルアミノ)ペンタンニトリル、お
よび該2:1付加物、即ちビス(N,N’−2−シアノ
エチル−1−エチル)エチレンジアミンの収率は、変化
したシス−2−ペンテンニトリルから各々56.2%と
39.8%であった。この生成混合物中に少量のトラン
ス−2−ペンテンニトリル(0.074重量%)と3P
N(0.32重量%)の副生成物もまた観察された。
2−ペンテンニトリルとのシアノブチル化と、水系エチ
レンジアミンとの比較 120g(99%、1.47モル)の(シス−2−ペン
テンニトリル)および78g(1.3モル)のエチレン
ジアミンから成る混合物を75℃で加熱し、定期的にサ
ンプリングした。10%と78%の水を含むものに対す
るこの実験のシス−2−ペンテンニトリル変換率、並び
に1:1および2:1の生成物の収率に関する比較を以
下に要約する:
(60分) (6
0分) (20分)シス−2−ペンテンニトリルの
変換率(%) 56.3 76.
7 99水(重量%)
0
10 37
収率%1:1
の付加物%
19.5 60.2
56.22:1の付加物%
0
10.7 39.8トランス−2
−ペンテンニトリル% 41.
3 16.9 <13−ペンテ
ンニトリル%
34.3 9.0 <1
4−ペンテンニトリル%
4.9 2.3
n.d. この比較は、水が存在していないときにの効果に対する
、反応速度の促進および生成物の選択性に関する水の濃
度の効果を示している。シス−2−ペンテンニトリルの
変換率が、水が0%と10%のとき各々60分後56%
および77%であったのに対して、水が37%のとき6
0分後99%であったことは注目に値する。
シス−2−ペンテンニトリルを用いたシアノブチル化水
144g中の120g(99%、1.47モル)のシス
−2−ペンテンニトリルおよび144g(2.4モル)
のエチレンジアミンから成る混合物(40%のエチレン
ジアミン)を撹拌しながら75℃で15分間加熱した。 シス−2−ペンテンニトリルの変換率は99%であり、
1:1と2:1の付加物との比率は5:1であった。シ
ス−2−ペンテンニトリルからのこの1:1および2:
1付加物の収率はそれぞれ77.3%と18.9%であ
った。トランス−2−ペンテンニトリル、3−ペンテン
ニトリルおよび4−ペンテンニトリルの副生成物の合計
した収率は1%であった。
シス−2−ペンテンニトリルを用いたシアノブチル化水
54g中の150g(99%、1.83モル)のシス−
2−ペンテンニトリルおよび36g(0.60モル)の
エチレンジアミンから成る混合物を撹拌しながら75℃
で5時間加熱した。2つの相が生じた。上部の有機生成
物は、未反応のシス−2−ペンテンニトリルと、2:1
と1:1の付加物との混合物とを、64:1の比率で含
有していた。消費されたEDAを基準としたこの2:1
の付加物の収率は67.4%であった。
ルを用いた水系エチレンジアミンのシアノブチル化水4
5g中の25g(0.309モル)のトランス−2−ペ
ンテンニトリルおよび30g(0.500モル)のエチ
レンジアミンから成る混合物を75℃で60分間激しく
撹拌した。15分後に採取したサンプルは、75.7%
の収率で、1:1付加物へのトランス−2−ペンテンニ
トリルの99%の変換率を示した。2:1の付加物の収
率は21%であった。この変換率および収率は、上の実
施例3に記述したシス−2−ペンテンニトリルに関する
ものと同様である。
用いた水系2−メチルペンタメチレンジアミンのシアノ
ブチル化 水171g中の76g(0.938モル)のシス−2−
ペンテンニトリルおよび114g(1.0モル)の2−
メチルペンタメチレンジアミンから成る混合物を55℃
で90分間激しく撹拌して、均一な溶液を得た。この溶
液のガスクロ分析の結果、1:1および2:1付加物へ
のシス−2−ペンテンニトリルの99%の変換率を示し
た。この2−メチルペンタメチレンジアミンの非対称性
のため、66/37のモル比で、メチルペンタメチレン
ジアミンに関して2つの1:1付加物が観察された。多
い方の1:1付加物は3−(5−アミノ−4−メチルペ
ンチルアミノ)ペンタンニトリルであり、少ない方は、
3−(5−アミノ−3−メチルペンチルアミノ)ペンタ
ンニトリルであった。この1:1のアミノニトリル付加
物を一緒にした収率は72%であった。2:1付加物に
関しても14.6%の収率が観察された。
用いた水系3−メチルピペリジンのシアノブチル化水8
0.5g中の38g(0.469モル)の(シス−2−
ペンテンニトリル)および53.5g(0.540モル
)の3−メチルピペリジンから成る混合物を95℃で9
時間激しく撹拌した。2つの層が観察され、分離した。 有機層をガスクロで分析して、シス−2−ペンテンニト
リルの97.7%の変換率を示した。1:1の付加物、
即ち3−(3−メチルピペリジル)ペンタンニトリルの
収率は95%であった。トランス−2−ペンテンニトリ
ルと3−ペンテンニトリルとを一緒にした収率は5%で
あった。GC/MS分析で、180のm/e(分子量イ
オン)を有する2つの異性体のアミノニトリル付加物の
両方が観察された。
用いたN−ドデシルアミンのシアノブチル化。水の有無
の比較 38g(0.469モル)のシス−2−ペンテンニトリ
ル、74g(0.400モル)のN−ドデシルアミンお
よび水40gから成る混合物を、300mLのステンレ
ス鋼製オートクレーブ中、自然発生的圧力下110℃で
5時間激しく撹拌しながら加熱した。有機層をガスクロ
で分析した結果、収率98%で、該アミノニトリル、即
ち3−(ドデシルアミノ)ペンタンニトリルへのN−ド
デシルアミンの59%の変換率を示した。過剰のシス−
2−ペンテンニトリルが、22.8%の3−ペンテンニ
トリルとトランス−2−ペンテンニトリルとの混合物に
変化した。
行った。この場合、最初の混合物は均一であった。5時
間後、N−ドデシルアミンの変換率は12.2%のみで
あった。変化したN−ドデシルアミンを基準とする3−
(ドデシルアミノ)ペンタンニトリルの収率は81.8
%であった。38%の収率で、過剰のシス−2−ペンテ
ンニトリルが、3−ペンテンニトリルとトランス−2−
ペンテンニトリルとに変化した。
用いたピペリジンのシアノブチル化 水100g中の182g(80.6gのピペリジンに相
当、0.398モル)のピペリジン六水化物の溶液を、
38g(0.469モル、99%)のシス−2−ペンテ
ンニトリルと一緒に、65℃で60分間激しく撹拌した
。最初不均一であった混合物が5分後均一になった。 5分後の溶液をガスクロ分析した結果、収率99%で、
3−(ピペリジニル)ペンタンニトリルへのシス−2−
ペンテンニトリルの完全な変換を示した。いかなるトラ
ンス−2−ペンテンニトリルも3−ペンテンニトリルも
検出されなかった。25℃で3日間放置した結果、白色
の結晶性固体が析出した。赤外および質量スペクトル分
析の結果、この生成物はシス−2−ペンテンニトリルと
ピペリジンとの2:1の付加物であることを示していた
。
を用いた水系メチルアミンのシアノブチル化356g(
99%、4.35モル)のシス−2−ペンテンニトリル
と400gの40%メチルアミン水溶液との混合物を4
0℃で1時間激しく撹拌したが、この間に温度が78℃
に上昇した。最初不均一であった混合物は1時間後に均
一になった。この溶液をGC分析した結果、99%のシ
ス−2−ペンテンニトリルの変換および3−(メチルア
ミノ)ペンタンニトリルの収率98%を示した。
2−ペンテンニトリルとのシアノブチル化40%のジメ
チルアミン水溶液(580g)を、25℃で、356g
(99%、4.35モル)のシス−2−ペンテンニトリ
ルに滴下した。滴下後、温度が60℃に上昇し、そして
この反応を1時間継続した。2層に分離した。有機層お
よび水層のガスクロ分析を行った結果、生成物3−(N
,N−ジメチルアミノ)ペンタンニトリルに関してそれ
ぞれ91重量%および21重量%の濃度を示した。この
アミノニトリルの収率は、99%のシス−2−ペンテン
ニトリル変換率で99%であった。
タデシルアミンのシアノブチル化 機械的撹拌機、温度計および冷却器の備わっている10
0mLの3つ口丸底フラスコに、2.7g(99%、0
.0336モル)のシス−2−ペンテンニトリル、10
g(0.0372モル)のオクタデシルアミンおよび4
.25gの水(25重量%)を入れた。この混合物を8
0℃で6時間激しく撹拌した後、40℃に冷却した。 この混合物に25gのメタノールを加えて、透明で均一
な溶液を生じさせた。サンプルを取り出し分析した。分
析の結果、65%のシス−2−ペンテンニトリル変換率
と、該アミノニトリル、即ち3−オクタデシルアミノペ
ンタンニトリルに関する84.5%の収率を示した。一
晩放置した後、該アミノニトリルのワックス状の白色の
固体が観察され、濾過して87%純度の生成物12gを
得た。
用いる以外は同様にして反応を行った。以下に示す結果
は、水の濃度が高い程シス−2−ペンテンニトリルの変
換率およびアミノニトリルの収率が高いことを示してい
る。メタノールは、アミノニトリルの収率に対して効果
を有していないように見える。低い濃度の水および/ま
たはメタノールを用いた場合、該アミノニトリルのいか
なる析出も観察されなかった。
ス−2−ペンテン アミノニトリル
重量% 重量% ニトリル変換率
の収率%
25 0
65.0 8
4.5 5.2 0
44.3
29.6 25
5.0 88.
1 76.3
5.2 5.0
73.0
18.2 0
5.2 46.5
18.0 本発明の特徴および態様は以下のとうりである。
ルおよび水から成る反応混合物を、アルキルアミンに対
する2−ペンテンニトリルのモル比が0.3〜3であり
、そして水の濃度が反応混合物の15〜60重量%にな
るようにして、この混合物を、おおよそ大気圧下から約
10気圧下、約20℃〜200℃の範囲の温度で反応さ
せることを含む、2−ペンテンニトリルを用いたアルキ
ルアミン類のシアノブチル化方法。
ジメチルアミン、ドデシルアミン、エチレンジアミン、
2−メチルペンタメチレンジアミン、1,3−ジアミノ
ペンタン、1,2−ジアミノシクロヘキサン、3−メチ
ルピペリジン、オクタデシルアミン、ヘキサメチレンジ
アミン、およびピペリジンから成る組から選択される第
1項の方法。
である第2項の方法。
法。
性体である第2項の方法。
アミノであり、そしてR2は、アルキル、シクロヘキシ
ルまたはピペリジニルである]を有する第1項の方法。
Claims (1)
- 【請求項1】 アルキルアミン、2−ペンテンニトリ
ルおよび水から成る反応混合物を、アルキルアミンに対
する2−ペンテンニトリルのモル比が0.3〜3であり
、そして水の濃度が反応混合物の15〜60重量%にな
るようにして、この混合物を、おおよそ大気圧下から約
10気圧下、約20℃〜200℃の範囲の温度で反応さ
せることを含む、2−ペンテンニトリルを用いたアルキ
ルアミン類のシアノブチル化方法。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US500572 | 1990-03-28 | ||
US07/500,572 US5070202A (en) | 1990-03-28 | 1990-03-28 | Cyanobutylation of amines with 2-pentenitrile |
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