JPH06100538A - 2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−n−オキシルおよび4−位で置換されたそれの誘導体の製造方法 - Google Patents

2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−n−オキシルおよび4−位で置換されたそれの誘導体の製造方法

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JPH06100538A
JPH06100538A JP5138727A JP13872793A JPH06100538A JP H06100538 A JPH06100538 A JP H06100538A JP 5138727 A JP5138727 A JP 5138727A JP 13872793 A JP13872793 A JP 13872793A JP H06100538 A JPH06100538 A JP H06100538A
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【構成】 〔式中、X=−Cl、−Br、−H、−OR1 ;R1
H、−CH3 、−C2 5 、n−、i−C3 7 、i
−、n−、第三−C4 〜C? アルキル、−CH2 −ベン
ゼン、−CH2 −C(CH3 )=CH2 、−C(R2
=O;R2 =H、−CH3 、−C2 5 、−C3 7
i−、n−、第三−C4 〜C? アルキル−ベンゼン〕上
記式2の2,2,6,6−テトラメチルピペリジンおよ
び4−位で置換されたそれの誘導体を過酸化水素によっ
て酸化することによって上記式1の2,2,6,6−テ
トラメチルピペリジン−N−オキシルおよび4−位で置
換されたそれの誘導体を製造する方法において、酸化を
二価の金属塩の触媒の存在下に行う。 【効果】 この方法は、環境を汚染することない安価な
薬品を然も少量使用して上記の化合物を得ることができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、2,2,6,6−テト
ラメチルピペリジン(以下、TEMPと略す)あるいは
4−位で置換されたそれの誘導体(式2)を触媒として
の非常に低濃度の水溶性の軽金属−または重金属塩の存
在下に過酸化水素によって酸化することによって2,
2,6,6−テトラメチルピペリジン−N−オキシル
(以下、TEMP−N−オキシルと略す)および4−位
で置換されたそれの誘導体(式1)を製造する方法に関
する:
【0002】
【化2】 X = −Cl、−Br、−H、−OR11 = H、−CH3 、−C2 5 、n−、i−C3
7 、i−、n−、第三−C4 〜C? −アルキル、−CH
2 −ベンゼン、−CH2 −C(CH3 )=CH2 、−C
(R2 )=O R2 = H、−CH3 、−C2 5 、−C3 7 、i
−、n−、第三−C4 〜C? −アルキル−ベンゼン。
【0003】
【従来の技術】相応する第三アミン類の酸化によるN−
オキシレンの合成は文献から公知であり、これらは中で
も使用する酸化剤に関して相違する。即ち、例えばR.
WinterおよびR.Malherbeは酸化を有機
系ヒドロペルオキシド、例えば第三ブチル−ヒドロペル
オキシドで実施している(ヨーロッパ特許出願公開第
0,157,738号明細書参照)。即ち、彼らは要す
るに高価な酸化剤を使用しておりそして少なくとも化学
量論量でカップリング生成物を得ている。この問題は酸
化剤としてしばしば推奨される過炭酸の場合にもある。
【0004】Chou等は例えば酸化剤として3−クロ
ロペルオキシド安息香酸を使用している(J.Org.
Chem.39〔1947〕2356、2360)。こ
れに対して酸化剤として過酸化水素が使用できれば、非
常に有利である。何故ならば価格的に有利でありそして
カップリング剤として水素が存在しているからである。
D.P.YoungおよびRozantsev等は、酸
化剤として過酸化水素を使用しそして触媒としてタング
ステン酸の塩を推奨している(英国特許第1,199,
351号明細書およびTetrahedron 20
〔1964〕131、137参照)。この方法の場合に
は、数日間という極めて長い反応時間および、環境を汚
染する理由で排水に入れてはならないので、触媒の廃棄
の問題に欠点がある。炭酸ナトリウムを用いる場合に
も、長過ぎる反応時間を伴わざるを得ない(Sovie
t physics Doklaay 261、1、1
03〜110、〔1981〕参照)。
【0005】タングステン酸リンを使用することによっ
て確かに反応時間は著しく短縮されるが、この触媒の廃
棄の問題および触媒の製造の経費の問題が残っている
(例えば、R.Briere、H.Lemaireおよ
びA.Rassat、Bull.Soc.Chim.F
rance、11、3273〔1965〕参照)。
【0006】全ての公知の酸化法は薬品を多量に使用
し、工業的に多大な経費が掛りそして若干の場合には非
常に時間を消耗しそして全ての方法が廃棄物排除の問題
を伴う。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】それ故に本発明の課題
は、TEMPおよび4−位で置換されたそれの誘導体を
過酸化水素で酸化でき、それに必要とされる触媒を廃棄
する必要がない方法を開発することであった。
【0008】TEMPのN−オキシルおよびそれの誘導
体はポリマー材料の為の重要な安定剤でありそして耐光
剤として使用されるから、この種の方法に大きな興味が
持たれる。更にレドックス触媒としてこのN−オキシル
が益々重要に成っている。更に、他のオキシル誘導体の
前駆体として役立つ。
【0009】
【課題を解決するための手段】この課題は、二価の金属
塩、例えばアルカリ土類金属および亜鉛のそれを触媒に
使用することによって解決される。
【0010】それ故に本発明の対象は、
【0011】
【化3】 上記式2の2,2,6,6−テトラメチルピペリジンお
よび4−位で置換されたそれの誘導体を過酸化水素によ
って酸化することによって上記式1の2,2,6,6−
テトラメチルピペリジン−N−オキシルおよび4−位で
置換されたそれの誘導体を製造する方法において、酸化
を二価の金属塩の触媒の存在下に行うことを特徴とす
る、上記方法にある。
【0012】本発明者は驚くべきことに、TEMPおよ
びそれの誘導体が二価の金属塩の触媒の存在下に過酸化
水素によってほぼ定量的に90% 以上の非常に高い選択
率で、若干の場合には97% 以上の選択率で酸化され、
その際に金属塩の濃度が極めて低いことを見出した。二
価の金属塩としてはマグネシウム、カルシウムの化合
物、他のアルカリ土類金属、例えばバリウムおよびスト
ロンチュームの化合物、および亜鉛の化合物、例えばそ
れらの塩化物、硫酸塩、硝酸塩、燐酸塩および水酸化物
等を使用することができる。これらの塩が水に溶解しそ
して反応混合物中にイオンの状態で存在することが前提
条件である。勿論、反応混合物と反応しそしてその時に
イオン状態で解離するあらゆる化合物、例えば金属アル
コラートまたはグリニヤード化合物または金属それ自体
等も使用することができる。これらの塩は純粋な物質と
して、溶液の状態でおよびまた混合物としても使用する
ことができる。
【0013】良好な収率を達成するのには、極めて低い
濃度で全く充分であり、それは決定的なものであり且つ
驚くべきことである:使用物質と金属塩とのモル比は
(10 5 :1)〜(10:1)、殊に(105 :1)〜
(102 :1)、特に104 :1である。このように低
い濃度の為に、触媒の消費は非常に僅かである。更に、
極めて安い薬品であるのが有利である。環境を汚染しな
い薬品であるのが特に有利である。例えばマグネシウム
およびカルシウムの化合物は自然界に広く分布している
ので、廃棄物中のこれらの化合物の痕跡量が環境を汚染
することはない。
【0014】反応は水溶液中でまたは懸濁液中で実施す
る。溶剤を追加的に使用するかまたは使用しないかは、
酸化すべき化合物の水中での極性あるいは溶解性によ
る。例えば4−ヒドロキシ−TEMP(X=OR1 、R
1 =H)の非常に極性の化合物を使用する場合には、全
ての別の溶剤を必要としない。
【0015】逆に、非常に非極性のTEMP(X=H)
の場合には、水へのTEMPの溶解性を向上させる溶剤
を添加する。溶剤としては経済的理由から簡単な低沸点
のアルコールまたはジオール、例えばメタノール、エタ
ノール、n−またはイソ−プロパノール、第三−、イソ
−またはn−ブタノール、エチレングリコール、プロピ
レングリコール、エチレンジグリコール、プロピレンジ
グリコール等、アルキルグリコールエーテル、ジオキサ
ン−1,4または−1,3、テトラヒドロフランおよび
それらの類似物を使用する。特に有利な溶剤は価格的理
由からメタノール、エタノールおよびイソ−プロパノー
ルである。純粋な溶剤の替わりに二種以上の溶剤の混合
物も使用できる。溶剤の重量は、TEMPあるいはTE
MP−誘導体の重量の1〜10倍、好ましくは2〜1.
1倍である。それぞれに使用される化合物の場合に最も
有利な量は、必要な場合には、予備実験で決めることが
できる。化合物が極性であればある程、溶剤の量はます
ます少ない量を選択すべきであり、TEMPあるいは4
−ヒドロキシ−TEMPは二つの極大として見なすこと
ができ、それらの間に全ての残りの誘導体が存在してい
る。
【0016】過酸化水素は通例の状態で10〜90% 濃
度水溶液として使用することができる。実際の実施は例
えば次の様に行う:TEMPあるいはTEMP−誘導
体、触媒および水を最初に導入し、その際に水の重量は
TEMPあるいはTEMP−誘導体の重量の2〜0.1
倍、好ましくは0.8〜0.3倍に相当する。反応混合
物の温度は0〜100℃、好ましくは40〜90℃に調
節する。0.1〜2時間の間に過酸化水素を滴加し、次
いで選択された温度のもとで更に1〜30時間、殊に5
〜15時間更に攪拌する。TEMPあるいはTEMP−
誘導体と過酸化水素とのモル比は1:1〜1:10、殊
に1:1〜1:5、特に1:1.5〜1:2.5であ
る。H2 2 は化学量論量の105〜135% の量で使
用するのが特に有利である。
【0017】反応の経過はガスクロマトグラフィー分析
によって監視する。後処理は通例の方法に従って行いそ
して、出発化合物が殆ど完全に反応するので、大抵の場
合に非常に簡単である。溶剤を必要としない例えば、4
−ヒドロキシ−TEMPを酸化する場合には、水を減圧
下に留去するように簡単に実施される。残留物として、
99% 以上の純度の相応するN−オキシルが残留する。
最終生成物中の触媒濃度が100ppmより低いので、
大抵の用途目的にとって、分離する必要がない。勿論、
反応生成物を例えば再結晶処理によって濃縮しそしてそ
の際に触媒を除いてもよい。
【0018】
【実施例】以下の実施例によって本発明の方法を更に詳
細に説明するが、本発明の方法の用途分野は制限されな
い。
【0019】実施例1 4−ヒドロキシ−TEMPの酸化 攪拌機、温度計および滴下ロートを備えた三つ首フラス
コより成るガラス製反応装置を使用する。
【0020】 314g (2.0モル)の4−ヒドロキシ−TEMP 250ミリリットル の水 11.6mg(0.2ミリモル)の水酸化マグネシウム 453g (4.0モル)の過酸化水素(30% 濃度) を使用する。水に4−ヒドロキシ−TEMPを添加する
ことによって懸濁液を造り、水酸化マグネシウムを添加
しそして70℃に加温する。この温度で2時間の間に3
0% 濃度過酸化水素水溶液を滴加する。70℃で更に1
0時間攪拌する。90℃および40hPaの圧力のもと
で水を留去する。残留物(340g )を室温に冷却して
固化させる。4−ヒドロキシ−TEMP−N−オキシル
の含有量は99.8% である。これは理論値の98.6
% の収率に相当する。融点は71〜72℃である。
【0021】実施例2 4−ヒドロキシ−TEMPの酸化 実施例1に記載した装置を利用し、記載された量の4−
ヒドロキシ−TEMPおよび水を使用しそして触媒とし
てこんどは 40.6mg(0.2ミリモル)の塩化マグネシウム・
6結晶水 MgCl2 ・6H2 O を添加する。
【0022】次に70℃で2時間の間に453g (4モ
ル)の30% 濃度H2 2 水溶液を滴加する。70℃で
15時間、更に攪拌する。水を除いた後に、99.3%
のTAA−オール−オキシル含有量の342g の残留物
が残る。これは理論値の98.7% の収率に相当する。
融点は71〜72℃である。
【0023】実施例3 4−ヒドロキシ−TEMPの酸化 実施例1に記載した装置を利用し、記載された量の4−
ヒドロキシ−TEMPおよび水を使用しそして触媒とし
て 114mg(0.5ミリモル)の硫酸マグネシウム・6
結晶水 MgSO4 ・6H2 O を添加する。
【0024】次に70℃で2時間の間に453g (4.
0モル)の30% 濃度H2 2 水溶液を滴加する。70
℃で15時間、更に攪拌する。水を除いた後に、99.
2%のTAA−オール−オキシル含有量の340g の残
留物が残る。これは理論値の98% の収率に相当する。
融点は71〜72℃である。
【0025】実施例4 TEMPの酸化 実施例1に記載した装置を利用し、追加的に還流冷却器
を使用しそして 28.25g (0.2モル)のTEMP 45ミリリットルの水 4.07mg(0.02ミリモル)の塩化マグネシウム
・6結晶水(MgCl2 ・6H2 O)を1リットルの水
に溶解したもの TEMP、メタノールおよび塩化マグネシウム溶液を一
緒にしそして65℃に加温する。次に45分の間に4
5.3g (0.4モル)の30% 濃度H2 2 溶液を滴
加しそしてその後に7時間に亘って65℃で攪拌する。
次にガスクロマトグラフィー分析で以下のことが判る: TEMPの含有量 4.4% TEMP−N−オキシルの含有量 92.5% 転化率は95% 以上である。
【0026】N−オキシルを精製する為に、5ミリリッ
トルの10% 濃度硫酸を添加しそして反応混合物を四
回、50ミリリットルのシクロヘキサンで抽出処理す
る。シクロヘキサンを留去しそして27.1g のN−オ
キシルを98.7% の純度の暗赤色の結晶として得る。
収率は、使用物質を基準として理論値の85.5% であ
る。
【0027】実施例5〜12 実施例1に記載の装置を利用しそして実施例4に記載の
生成物を、TEMPの替わりに下記の表に記載のTEM
P−誘導体を使用する様に変更して使用する。酸化およ
び後処理は実施例4に記載した様に行う。表に挙げた結
果が得られる。
【0028】 使用物質の表示 TEMP−誘導体 1.アセテート 式2 X = OR1、R1 = -C(O)-R2 、 R2 = -CH3 2.ベンゾエート 式2 X = OR1、R1 = -C(O)-R2 、 R2 = -C6H5 3.ピバロエート 式2 X = OR1、R1 = -C(O)-R2 、 R2 = -C(CH3)3 4.クロロ誘導体 式2 X = Cl 5.メチルエーテル 式2 X = OR1、R1 = -CH3 6.ベンジルエーテル 式2 X = OR1、R1 = -CH2-C6H5 7.オクチルエーテル 式2 X = OR1、R1 = -C8H17 最終生成物1〜7は式1で記載される構造を有し、その
際にX、R1 およびR 2 の意味は使用物質に対して変わ
っていないままである。 本発明は特許請求の範囲に記載の2,2,6,6−テト
ラメチルピペリジン−N−オキシルおよび4−位で置換
されたそれの誘導体の製造方法に関するものであるが、
実施の態様として以下を包含する: 1.二価の金属塩が塩化物、硫酸塩、硝酸塩、燐酸塩お
よび水酸化物の状態で使用する請求項1または2に記載
の方法。 2.触媒としてMg(OH)2 およびマグネシウム塩並
びに、水溶液状態でマグネシウム−イオンを生じる化合
物、特にMgSO4 ・6H2 O、MgCl2 ・6H2
およびMG(NO3 2 を使用する請求項1または2ま
たは上記1.に記載の方法。 3.2,2,6,6−テトラメチルピペリジンおよびそ
れの誘導体と塩とのモル比が105 :1〜102 :1、
特に104 :1である請求項3に記載の方法。 4.溶剤が低沸点のアルコールまたはジオールである請
求項5に記載の方法。 5.反応をメタノール、エタノール、n−またはイソ−
プロパノール、第三−、イソ−またはn−ブタノール、
エチレングリコール、プロピレングリコール、エチレン
ジグリコール、プロピレンジグリコール、アルキルグリ
コールエーテル、特にメトキシエタノールおよびエトキ
シエタノール、ジオキサン−1,3または−1,4およ
びテトラヒドロフランの添加下に行う上記4.に記載の
方法。 6.反応を40〜90℃の温度範囲で実施する請求項1
〜8および上記1.〜4.のいずれか一つに記載の方
法。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 // C07B 61/00 300

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 【化1】 X = −Cl、−Br、−H、−OR11 = H、−CH3 、−C2 5 、n−、i−C3
    7 、i−、n−、第三−C4 〜C? −アルキル、−CH
    2 −ベンゼン、−CH2 −C(CH3 )=CH2 、−C
    (R2 )=O R2 = H、−CH3 、−C2 5 、−C3 7 、i
    −、n−、第三−C4 〜C? −アルキル−ベンゼン 上記式2の2,2,6,6−テトラメチルピペリジンお
    よび4−位で置換されたそれの誘導体を過酸化水素によ
    って酸化することによって上記式1の2,2,6,6−
    テトラメチルピペリジン−N−オキシルおよび4−位で
    置換されたそれの誘導体を製造する方法において、酸化
    を二価の金属塩の触媒の存在下に行うことを特徴とす
    る、上記方法。
  2. 【請求項2】 二価の金属塩がアルカリ土類金属および
    亜鉛の塩である請求項1に記載の方法。
  3. 【請求項3】 2,2,6,6−テトラメチルピペリジ
    ンおよびそれの誘導体と塩とのモル比が105 :1〜1
    3 :1である請求項1に記載の方法。
  4. 【請求項4】 反応を均一な水溶液中でまたは水性懸濁
    液中で行う請求項1に記載の方法。
  5. 【請求項5】 反応を溶剤の添加下に行う請求項1に記
    載の方法。
  6. 【請求項6】 H2 2 を10〜90% の濃度で使用す
    る請求項1〜5のいずれか一つに記載の方法。
  7. 【請求項7】 H2 2 を化学量論量の105〜135
    % 使用する請求項1〜6のいずれか一つに記載の方法。
  8. 【請求項8】 反応を0〜100℃の温度範囲で実施す
    る請求項1〜7のいずれか一つに記載の方法。
JP13872793A 1992-06-13 1993-06-10 2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−n−オキシルおよび4−位で置換されたそれの誘導体の製造方法 Expired - Lifetime JP3222625B2 (ja)

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DE4219459:8 1992-06-13
DE4219459A DE4219459A1 (de) 1992-06-13 1992-06-13 Verfahren zur Herstellung von 2,2,6,6-Tetramethylpiperidin-N-oxyl und seinen in 4-Stellung substituierten Derivaten

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