JPH07188235A - 二環式アミジン類の製造方法および触媒としての使用 - Google Patents
二環式アミジン類の製造方法および触媒としての使用Info
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Abstract
提供する。 【構成】 一般式IIのラクトンを、一般式IIIのジアミ
ンの当モル以上と、150℃以上に加熱することより成
る。一般式Iの二環式ジアミン化合物の製造方法;およ
びAが−(CH2)3−であり、且つBは−CH2−C
H(NH2)−CH2−,−CH2−CH(CH2−N
H2)−、あるいは−CH2−C(CH3,CH2−N
H2)−CH2−である化合物。 〔式中、Aは−(CH2)m−、Bは−(CH2)n−
を表し、各炭素原子はヒドロキシ、アミノ、(C1〜C
4)アルキルアミノ等で置換されていてもよく、m,n
は3〜5の整数である〕 【効果】 式Iの二環式ジアミンのうちアミノ基または
アルキルアミノ基を有するものは、ポリウレタン製造用
触媒として有用であって、既知のアミジン類にくらべ
て、ポリウレタンにより強固に結合している点ですぐれ
ている。
Description
一級アミンとの反応によって製造する新規な方法に関す
る。 また、官能基、とくにアミノ、ヒドロキシ、およ
び(または)メルカプト基をもつ新規な二環式アミジン
類、およびポリウレタン類の製造用触媒としての、それ
らの使用にも関する。
て、低い求核性と組み合わされた高い塩基性、およびほ
とんどすべての溶媒に容易に溶ける性質のために、数多
くの適用場面を見出している。 とくによく知られた化
合物は、一般的にDBNおよびDBUと省略して呼ばれ
る、1,5−ジアザビシクロ[4.3.0]−ノン−5
−エン(2,3,4,6,7,8−ヘキサヒドロピロロ
[1,2−a]ピリミジン)および1,8−ジアザビシ
クロ[5.4.0]ウンデク−7−エン(2,3,4,
6,7,8,9,10−オクタヒドロピリミド[1,2
−a]アゼピン)である。
総説は、たとえば、“SyntheticaMerck",Volume I
I,E.Merck,Darmstadt,1974,pp.118-119,12
4の中に見出すことができる。
−(ω−アミノアルキル)ラクトンから出発するもので
あって、この化合物は、酸蝕媒と加熱すると、水を放出
して進む環化を経て、アミジンを形成する〔DE−C
15 45 855〕。
は、たとえば、対応するシアノ化合物から水素化によっ
て得られ、とくに、たとえば、N−(γ−アミノプロピ
ル)ピロリドンは、N−(β−シアノエチル)ピロリド
ンから得られる〔たとえば、W.Reppe et al.,Just
us Liebigs Ann.Chem.1955,596,p.21
1を参照〕。
ンを、それに対応するラクトンおよびα,ω−ジアミノ
アルカンから製造することも可能である〔DE−C 7
30182〕。
中間体を作り上げる合成段階が少なくとも二つは含まれ
る、という不利益がある。
用の触媒として非常に適していることは知られている
〔FR特許 1 542 058〕。
ながら、形成されたポリウレタン内で二環式アミジン類
が強固に結合されておらず、それゆえ、時間がたつと、
ポリウレタンから拡散して出て来たり、抽出されたりす
ることである。 このことは、環境にある諸物質の劣化
や、ポリウレタンと接触する人への傷害または危害に至
るかもしれない。 どの場合においても、不必要な環境
汚染が生じる。
良され簡単にされた二環式アミジン類の製造方法を提供
することであり、他方では、この種の化合物から、ポリ
ウレタン製造用触媒として使用したとき、強固にポリマ
ーと結合していて、もはや注意を要するほどの移動傾向
を示さない新規な化合物を提供することである。
記載の製造方法および請求項6に記載の新規な化合物に
よって達成される。
で、中間体を単離したり精製したりすることなしに、一
般式
た。
基Aは、それぞれの場合、一般式−CR1R2−CR3R4
−CR5R6−、−CR1R2−CR3R4−CR5R6−CR
7R8−または−CR1R2−CR3R4−CR5R6−CR7
R8−CR9R10−〔式中、R1およびR2は、それぞれの
ヘテロ原子に隣接する炭素原子に付く。〕の3員、4員
または5員の炭素鎖である。
基Bは、それぞれの場合、一般式−CR11R12−CR13
R14−、−CR11R12−CR15R16−CR13R14−また
は−CR11R12−CR15R16−CR17R18−CR13R14
−の、2員、3員または4員の炭素鎖である。
環をもつ二環式アミジン類を包含し、二つの環は同一ま
たは異なった数の原子をもつことが可能である。 それ
に対応して、一般式IIは5員ないし7員の環をもつラク
トン、言い換えれば、γ−,δ−,およびε−ラクトン
を包含する。
R11ないしR14は、それぞれ互いに独立して、水素、
(C1〜C4)−アルキルまたはアリール、またはヒドロキ
シル、アミノ、(C1〜C4)−アルキルアミノもしくは
メルカプトで置換された(C1〜C4)−アルキル基であ
る。 置換基R3ないしR10およびR15ないしR18は、
R1,R2およびR11ないしR14で述べた基であっても、
またヒドロキシル、アミノ、(C1〜C4)−アルキルア
ミノまたはメルカプトの基のどちらであってもよい。
ての第一級、第二級、第三級の、分岐してない、または
分岐したアルキル基であって、炭素原子を4箇までもつ
基、つまり、メチル、エチル、プロピル、ブチル、イソ
プロピル、イソブチル、第二級ブチルおよび第三級ブチ
ルを意味する。 アリールは、とくにフェニル、または
アルキル置換したフェニル、たとえば、o−,m−もし
くはp−トリル、または種々の異性体のキシリル基など
を意味する。 好適なラクトンの例は、γ−ブチロラク
トン、γ−,およびδ−バレロラクトン、ε−カプロラ
クトンまたはパントラクトン(2−ヒドロキシ−3,3
−ジメチル−γ−ブチロラクトン)のような置換された
ラクトンである。
アミノ、アルキルアミノもしくはメルカプトであるが、
アミン成分(III)の基Bに位置するのが好ましい。
級ジアミンだけでなく付加的な第一級および第二級アミ
ノ基をもつ化合物である。 好適なアミンの例は、1,
2−ジアミノエタン、1,2−ジアミノプロパン、1,
3−ジアミノプロパン、1,2,3−トリアミノプロパ
ン、1,1,1−トリス(アミノメチル)エタンおよび
テトラキス(アミノメチル)−メタンである。 もし、
非当量のアミノ基をもつアミンが使用されるなら、条件
によっては生成物の混合物が、たとえば、1,2−ジア
ミノプロパンまたは1,2,3−トリアミノプロパンの
ように形成されるであろう。
るとき、ラクトン1モルに対して少なくともアミン1モ
ルのモル比を守ることが有利である。 ラクトン1モル
あたり、アミン2ないし20モルを使用することが好ま
しい。 アミンの過剰分は、反応混合物を処理するとき
に回収することが可能である。
とが有利である。 反応温度は、好ましくは200から
300℃である。 不活性溶媒、たとえばトルエンまた
はキシレンの添加は、可能ではあるが、必要ではない。
反応は溶媒なしで実施することが好ましい。 反応温
度に到達させるために、一般に反応混合物は加圧下に置
くことが必要である。 というのは、多くの出発原料の
大気圧下での沸点は、この反応温度よりも低いからであ
る。 適切な反応温度を実現するために、常用のオート
クレーブを使用することができる。 反応を速めるため
に、酸触媒を追加することが好ましい。 適切なそのよ
うな触媒は、ブレンステッド酸、たとえば、塩酸、硫
酸、リン酸もしくは塩化アンモニウム、またはこれに代
えて、酸性アルミニウムシリケートまたは酸性の金属酸
化物、たとえば酸化スズ(IV)や酸化アンチモン(II
I)である。
離することなしに直接蒸留される。実際上の理由から、
これは典型的には反応混合物をオートクレーブから蒸留
装置に移すことによって実施される。 もし、大気圧を
超える圧力と減圧との両方に適した適当な装置が入手で
きるならば、ラクトンおよびアミンの反応と蒸留とを、
一つの同じ装置の中で実施することも、もちろん可能で
ある。 蒸留中に除去される最初の留分は、環化中に生
じた水および過剰のアミンであり、これにアミジンが続
く。 生成物の沸点によって異なるが、蒸留は適当に低
くした圧力のもとで実施する。
既知の二環式アミジン類、たとえば、DBNおよびDB
Uを製造することが可能なだけでなく、とくに、この種
の物質からの新規な化合物で、以前には得られなかった
特性をもつ物質を製造することも可能である。
しR18の置換基の少なくとも一つが第一級もしくは第二
級のアミノ基、ヒドロキシル基および(または)メルカ
プト基であるもの、および(または)それらをもつもの
は、ポリウレタン類の製造用触媒として使用することが
でき、生成したポリマーに強固に結合するので、使用中
に、または通常の抽出テストのいずれにおいても、移動
が検知されることはありえない。 ポリウレタン類の製
造中に、これらの付加的な官能基がポリウレタンのイソ
シアネート成分のイソシアネート基と反応し、等原子価
結合を形成していると推定される。
子または非高分子のイソシアネート、エポキサイド、カ
ルボン酸、カルボン酸誘導体または他の化合物との、こ
のほかの有機反応にも利用することができる。
アルキル基、たとえばアミノメチル基のような基である
ことが好ましい。 それらは、一般式Iの中で“B”と
示された、言い換えれば、置換基R11ないしR18の位置
の鎖上に位置していることが好ましい。
2,3,4,6,7,8−ヘキサヒドロピロロ[1,2
−a]ピリミジン
6,7−テトラヒドロ−3H−ピロロ[1,2−a]イ
ミダゾール
として用いる。 また、3−(アミノメチル)−3−メ
チル−2,3,4,6,7,8−ヘキサヒドロピロロ
[1,2−a]ピリミヂン
らびに本発明の化合物の特性および使用を説明する。
ロ−3H−ピロロ[1,2−a]−イミダゾール(1,
4−ジアザビシクロ[3.3.0]オクト−4−エン)
の製造 γ−ブチロラクトン129g(1.5モル)、塩化アン
モニウム8g(0.15モル)および1,2−ジアミノ
エタン360g(6モル)の混合物をオートクレーブ中
で250℃に加熱した。 2.5時間後、その混合物を
冷却し、過剰のジアミノエタンおよび生成した水を蒸留
により取り除いた。 その残渣を200℃/200ミリ
バールで蒸留した。 その留出液を真空下で加熱するこ
とによって、残留水を取り除いた。
は徐々に固化してワックス状のかたまりになった。
6,7,8−ヘキサヒドロピロロ−[1,2−a]ピリ
ミジンおよび3−(アミノメチル)−2,5,6,7−
テトラヒドロ−3H−ピロロ[1,2−a]イミダゾー
ルの製造 γ−ブチロラクトン21.52g(0.25モル)、塩
化アンモニウム1.34g(25ミリモル)および1,
2,3−トリアミノプロパン83.43g(0.94モ
ル)を、実施例1と同様に反応させた。 過剰のアミン
および水を蒸留により除去した後、残った残渣を170
〜200℃(溶液温度)/0.1ミリバールで蒸留し
た。
ロロ[1,2−a]ピリミジン構造をもつ異性体および
約10%のピロロ[1,2−a]イミダゾール構造をも
つ異性体からなる。
キサヒドロピロロ−[1,2−a]ピリミジン1 H−NMR(CDCl3,400MHz)δ:1.96(quint,2H,H−7) 2.45(t,2H,H−8) 2.7−2.8(m,1H,H−4a) 3.05(t,1H,H−2a) 3.1−3.2(m,1H,H−3) 3.3(t,2H,H−6) 3.35(t,1H,H−4b) 3.45−3.5(m,1H,H−2b)13 C−NMR(100MHz)δ: 160.5(s,C−8a) 52.88(t,C−2) 51.4(t,C−6) 50.9(t,C−4) 43.0(t,C−3) 30.9(t,C−8) 20.0(t,C−7)。
テトラヒドロ−3H−ピロロ[1,2−a]−イミダゾ
ール1 H−NMR(CDCl3,400MHz)δ:2.28−2.32(m,2H,H−6) 2.32−2.35(m,2H,H−7) 2.75(m,1H,CHaNH2) 2.85(m,2H,H−5) 3.3(m,1H,CHbNH2) 3.4(m,1H,H−3) 3.8(dd,1H,H−2a) 4.15(dd,1H,H−2b)13 C−NMR(CDCl3,100MHz)δ:175.8(s,C−7a) 64.5(t,C−2) 64.3(d,C−3) 45.8(t,CH2NH2) 44.3(t,C−5) 25.4(t,C−7) 22.6(t,C−6)。
メチル−2,3,4,6,7,8−ヘキサヒドロピロロ
[1,2−a]ピリミジンの製造 1,1,1−トリス(アミノメチル)エタン中のγ−ブ
チロラクトン21.03g(0.24モル)および塩化
アンモニウム1.31g(24ミリモル)の混合物を、
オートクレーブ中で250℃に加熱した。 1.5時間
後、その混合物を冷却し、過剰のアミンおよび生成水を
蒸留により取り除いた。 その残渣を200〜240℃
/18ミリバールで蒸留した。
ロ−3H−ピロロ[1,2−a]−イミダゾールの製造 1,2−ジアミノエタン240g(4モル)中のγ−ブ
チロラクトン86g(1モル)および98%濃度の硫酸
2mlの混合物を、オートクレーブ中で250℃に加熱し
た。 4.5時間後、その反応混合物を冷却し、実施例
1で述べたように作業した。
キサヒドロピロロ[1,2−a]−ピリミジン(1,5
−ジアザビシクロ[4.3.0]ノン−5−エン,DB
N)の製造 1,3−ジアミノプロパン148g(2モル)中のγ−
ブチロラクトン43g(0.5モル)および塩化アンモニ
ウム2.68g(25ミリモル)の混合物を、オートクレ
ーブ中で250℃に加熱した。 4.5時間後、その混
合物を冷却し、過剰アミンおよび生成水を250ミリバ
ールまでの蒸留によって除去した。 残渣を真空下に蒸
留した。
9,10−オクタヒドロピリミド[1,2−a]−アゼ
ピン(1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデク
−7−エン,DBUの製造 実施例5で述べた工程を、γ−ブチロラクトンに代えて
ε−カプロラクトン57g(0.5モル)を使用すると
いう差異で追行した。
として利用したポリウレタン類の製造 一般的な工程 ジフェニルメタンジイソシアネート(約32%NCO)に
基づく芳香族ポリイソシアネート50gを、室温で、ガ
ラス棒で撹拌しながら、三官能性でヒドロキシル基を含
有する分岐したポリエーテル(「Desmophen 550
U」,約11.5%OH)55g中アミジン0.5gの
溶液に加えた。 厚さ約200μmのフィルムを、それ
ぞれの混合物からキャスティングにより製造した。 硬
化を行なった後、アミジンの移動能力を抽出テストによ
って測定した。 この目的のために、こうして得た10
gのフィルムのそれぞれを細かく刻み、室温で40mlの
メタノールの中に保存した。 種々の時間間隔をおいた
後、メタノール中のサンプルのアミジン含有量をGCに
よって測定した。
ドロピロロ−[1,2−a]ピリミジン(DBN)であ
る。 ゲル化時間は3分15秒である。
部分は抽出されている。
ミノ−2,3,4,6,7,8−ヘキサヒドロピロロ
[1,2−a]ピリミジン約90%、3−(アミノメチ
ル)−2,5,6,7−テトラヒドロ−3H−ピロロ
[1,2−a]イミダゾール〔実施例2で製造した〕約
10%の混合物である。 ゲル化時間は3分30秒であ
る。
(アミノメチル)−3−メチル−2,3,4,6,7,
8−ヘキサヒドロピロロ[1,2−a]ピリミジン〔実
施例3で製造した〕である。 ゲル化時間は3分間であ
る。
4日後においてさえ、検出限度より少なかった。
を、室温で、三官能性でヒドロキシル基を含有する分岐
したポリエーテル2種(「Desmophen 550U」,約1
1.5%OHおよび「Desmophen 1915U」,約1.
1%OH)それぞれ24gずつからなる混合物中のアミ
ジン0.44gおよびジブチルすずジラウレート30mg
の溶液に、ガラス棒で撹拌しながら加えた。 厚さ約2
00μmのフィルムをそれぞれの混合物からキャスティ
ングにより製造し、実施例7〜9の工程を追行した。
ドロピロロ−[1,2−a]ピリミジン(DBN)であ
る。 ゲル化時間は70秒間である。
アミノ−2,3,4,6,7,8−ヘキサヒドロピロロ
[1,2−a]ピリミジン約90%、3−(アミノメチ
ル)−2,5,6,7−テトラヒドロ−3H−ピロロ
[1,2−a]イミダゾール〔実施例2で製造した〕約
10%の混合物である。 ゲル化時間は75秒間であ
る。
(アミノメチル)−3−メチル−2,3,4,6,7,
8−ヘキサヒドロピロロ[1,2−a]ピリミジン〔実
施例3で製造した〕である。 ゲル化時間は65秒間で
ある。
移動傾向が相当減少していることを示している。
Claims (11)
- 【請求項1】 一般式 【化1】 〔式中、Aは、−CR1R2−CR3R4−CR5R6−、−
CR1R2−CR3R4−CR5R6−CR7R8−および−C
R1R2−CR3R4−CR5R6−CR7R8−CR9R10−
からなる基から選ばれるものであって、Aの中の置換基
はそれぞれ窒素原子から始まる番号をつけられ、Bは、
−CR11R12−CR13R14、−CR11R12−CR15R16
−CR13R14−および−CR11R12−CR15R16−CR
17R18−CR13R14−からなる基から選ばれるものであ
って、R1、R2およびR11ないしR14は、それぞれ互い
に独立して、水素、(C1〜C4)−アルキルまたはアリ
ールであるか、またはヒドロキシル、アミノ、(C1〜
C4)−アルキルアミノもしくはメルカプトで置換され
た(C1〜C4)−アルキルであり、R3ないしR10およ
びR15ないしR18は、それぞれ互いに独立して、水素、
(C1〜C4)−アルキル、アリール、ヒドロキシル、アミ
ノ、(C1〜C4)−アルキルアミノまたはメルカプトで
あるか、またはヒドロキシル、アミノ、(C1〜C4)−
アルキルアミノもしくはメルカプトで置換された(C1
〜C4)−アルキルである。〕の二環式アミジン類を製
造する方法において、一般式 【化2】 〔式中、Aは上に定義したとおりである。〕のラクトン
を、一般式 H2N−B−NH2 III 〔式中、Bは上に定義したとおりである。〕のアミンの
少なくとも等モル量とともに、150℃以上に加熱し、
結果として生じた反応混合物を、中間体を単離すること
なく分留操作に付することを特徴とする方法。 - 【請求項2】 ラクトン(II)とアミン(III)の反応
を、酸触媒の存在において実施することを特徴とする請
求項1の方法。 - 【請求項3】 ラクトン(II)1モルあたりアミン(II
I)を2から20モルまでの量で使用することを特徴と
する請求項1または2の方法。 - 【請求項4】 使用されるラクトン(II)が、γ−ブチ
ロラクトン、γ−バレロラクトン、δ−バレロラクト
ン、ε−カプロラクトンおよびパントラクトンからなる
グループからえらんだ化合物であることを特徴とする請
求項1ないし3のいずれかの方法。 - 【請求項5】 使用されるアミン(III)が、1,2−
ジアミノエタン、1,2−ジアミノプロパン、1,3−
ジアミノプロパン、1,2,3−トリアミノプロパン、
1,1,1−トリス(アミノメチル)エタンおよびテト
ラキス(アミノメチル)メタンからなるグループからえ
らんだ化合物であることを特徴とする請求項1ないし4
のいずれかの方法。 - 【請求項6】 一般式 【化3】 〔式中、A、BならびにAおよびB中に存在することの
あるR1ないしR18の置換基は、いずれも請求項1にお
いて定義したとおりである。〕の二環式アミジン類であ
って、ただし、R1ないしR18 の置換基のうち少なくと
も一つがヒドロキシル、アミノ、(C1〜C4)−アルキ
ルアミノまたはメルカプトであり、かつ(または)ヒド
ロキシル、アミノ、(C1〜C4)−アルキルアミノもし
くはメルカプトおよびそれらの混合物で置換された(C
1〜C4)−アルキルである二環式アミジン類。 - 【請求項7】 R11ないしR18の置換基のうち少なくと
も一つがアミノまたはアミノメチルであることを特徴と
する請求項6の二環式アミジン類。 - 【請求項8】 一般式 【化4】 の3−アミノ−2,3,4,6,7,8−ヘキサヒドロ
ピロロ[1,2−a]−ピリミジン。 - 【請求項9】 一般式 【化5】 の3−(アミノメチル)−2,5,6,7−テトラヒド
ロ−3H−ピロロ[1,2−a]イミダゾール。 - 【請求項10】 一般式 【化6】 の3−(アミノメチル)−3−メチル−2,3,4,
6,7,8−ヘキサヒドロピロロ[1,2−a]ピリミ
ジン。 - 【請求項11】 ポリウレタン類の製造用触媒としての
請求項6ないし10のいずれかの二環式アミジン類の使
用。
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