JPS5814428B2 - 立体異性脂環ジアミンの異性化法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は脂環ジアミン類の立体異性体の異性化方法に関
し、そして更に詳しくはトランス、トランスー異性体に
富んだジー（ｐ−アミノシクロヘキシル）メタンの製造
に関する。

ジ−（ｐ−アミノシクロヘキシル）メタンは一般に、ジ
ー（ｐ−アミノフエニル）メタンの接触還元によって製
造される；たとえば、米国特許第２４９４５６３号；第
２６０６９２４号；第２６０６９２８号；第３５９１６
３５号および第３８５６８６２号、参照。

かく得られる生成物は各種の可能な立体異性体、即ちシ
ス、シスー、シス、トランスーおよびトランス、トラン
スー異性体の混合物であると認められる。

多くの目的に、ほぼ純粋なトランス、トランスー異性体
を使用するのが望ましい。

たとえば、後者異性体および二塩基性の脂肪族および芳
香族のカルボン酸に由来するポリアミドは、高温に望ま
しい性質を有する合成繊維を導く；たとえば、テッダー
（ Ｔｅｄｄｅｒ ）等、ベーシック、オーカニック、
グミストリー（ Ｂａｓｉｃ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅ
ｍｉｓｔｒｙ）第５部、２８３−４頁、ジョン、ウイレ
ー、アンド、サンズ（ Ｊ ｏｈｎ Ｗｉ ｌｙ ａｎ
ｄ Ｓｏｎｓ ）、ロンドン１９７５年、参照。

１つの立体異性体を他のものから分離するための各種の
方法が報告されているが、シス、シスーおよびシス、ト
ランスー異性体をトランス、トランスー異性体に変換し
うることが経済的見地から明らかにより望ましい。

そのような異性化は、従来は異性体の混合物を触媒の存
在において高温にさらすことによって行なわれている；
たとえば日本特許昭４６−３０８３５号、日本特許昭４
６−１６９７９号、ドイツ特許第１７６８４２７号およ
びドイツ特許公開第２３０１１０６号、参照。

この方法は、高温を使用する欠点に加えて、副反応に基
づくジアミンの著しい合体損失をもたらす。

本発明者は、以下に記載する方法により、上記異性化を
ほぼ定量的収率でそして高められた温度の使用なしに容
易に行ないうることを今や見出した。

本発明はジ−（ｐ−アミノシクロヘキシル）メタノのシ
ス、シスーおよびシス、トランスー異性体を異性化して
対応のトランス、トランスー異性体を主に形成させる方
法からなるものであり、それは 該ジー（ｐ−アミノシクロヘキシル）メタンの立体異性
体を少なくとも理論当量の次式 〔式中、ｎは０またはｌの整数であり、Ｒは低級アルキ
ル、低級アルコキシまたはハロゲンである〕のベンズア
ルデヒドと反応させて対応のジー（ｐーアミノシクロヘ
キシル）メタンのビスーベンズアルジミンを形成し； 該ビスーペンズアルジミンを不活性有機溶媒の存在下室
温で塩基と接触させて対応のトランス、トランスー異性
体への該ビスーベンズアルジミンのシス、シスーおよび
シス、トランスー異性体の異性化を行ない；そして、 生成物を酸加水分解に付してトランス、トランスー異性
体に富んだジー（ｐ−アミノシクロヘキシル）メタンを
生成させることからなる。

本発明の方法は単離されたシス、シスー異性体および単
離されたシス、トランスー異性体、そしてまた該異性体
のみの混合物またはトランス、トランスー異性体との組
合せにおける該異性体の混合物に適用できる。

本発明はまた、ジー（ｐ−アミノシクロヘキシル）メタ
ンの各種立体異性体の新規なビスーベンズアルジミンを
包含する。

本発明の方法の実施においては、出発物質としてジー（
ｐ−アミノシクロヘキシル）メタン（１）の個々のシス
、シスーおよびシス、トランスー異性体、あるいはお互
のそしてまたトランス、トランスー異性体とのそれら異
性体の混合物を使用できる。

従って、特定の態様においては、本発明の方法は、ジー
（ｐ−アミノフエニル）メタンの接触水素化によって得
られる生成物中にトランス、トランスー異性体との混合
において存在するシス、シスーおよびシス、トランスー
異性体をトランス、トランスー異性体に変換するために
使用され、それによってトランス、トランスー異性体に
富んだ、あるいはほぼそれから構成されるジアミン（１
）が導かれる。

本発明の方法の第１工程においては、個々のシス、シス
ーまたはシス、トランスー異性体、あるいはトランス、
トランスー異性体とのそれらの混合物のいずれでも異性
化されるべきジアミン（１）はシツフ塩基の形成のため
の技術分野においてよく知られた条件下に適当なベンズ
アルデヒド（Ｉ）との反応により対応のビスーベンズア
ルジミン（１）に変換される；たとえば、ホーベンーウ
エイルーミュラー（ Ｈｏｕｂｅｎ −Ｗｅｙｌ −Ｍ
ｉｉｌｌｅｒ ）、（メトーテン、テア、オルガニツシ
エン、ヘミー（ Ｍｅｔｈｏｄｅｎ ｄｅｒ ｏｒｇａ
ｎｉｓｃｈｅｎ Ｃｈｅｍｉｅ ）、７／１，４５３頁
、１９５４年、参照。

反応は次式によって示される： 式中、Ｒおよびｎは上記に限定した意味を有する。

出発ジアミン（１）中に存在する立体異性体の各々は、
対応のビスーベンズアルジミン（ＩＩＩ）の立体異性体
を生じうる。

有利には、上記反応は、随意にしかし必須というのでは
ない不活性有機溶媒の存在において、ジアミン（１）お
よびベンズアルデヒドを一緒にすることによって行なわ
れる。

後者は、反応体のいずれとも反応せず、あるいは別途に
反応の所望の過程を妨害しない有機溶媒を意味する。

不活性有機溶媒の例は、ベンゼン、トルエン、キシレン
、クロロベンゼン、ジエチルエーテル、テトラヒドロフ
ラン、ジメチルスルホキサイド、酢酸エチル、ジメチル
ホルムアミド、ジメチルアセトアミド等である。

反応は一般に発熱性であり、非常に容易に進行し、そし
て外部加熱の適用を必要としない。

実際に、ある場合には反応を制御するために反応混合物
の冷却が必要である。

ジアミン（１）およびベンズアルテヒド（Ｉ）は、ほぼ
理論当量比率、即ちジアミン（ｌ）１モル当りベンズア
ルデヒド（Ｉ）２モルが使用されるが、もしも所望なら
ば僅かな過剰のベンズアルデヒド（Ｉ）も使用できる。

縮合において離脱する水は、反応の終りにおいてあるい
は反応の進行中に蒸留によって除去される。

反応におけるベンゼンのような溶媒の使用は反応の途中
またはその完了後のいずれかにおいて共沸混合物として
縮合の水の除去を促進する。

かく得られるビスーベンズアルジミン（■）は一般に、
水およびもしも縮合において使用したならば溶媒の除去
の後残渣として残留する固体である。

このビスーベンズアルジミン（■）は、もしも所望なら
ば、本発明の第２工程に使用するに先立ち、結晶化およ
び同様の方法で精製できる。

しかしながら、そのような精製は必須ではなく、そして
上記縮合から得られる生成物は多くの場合更に処理する
ことなしに使用できる。

上記縮合に使用できるベンズアルデヒド（Ｉ）の例は、
ベンズアルデヒド、アニスアルデヒド、ｐ一エトキシベ
ンズアルデヒド、ｐ−ブトキシベンズアルデヒド、
ヘキシルオキシベンズアルｐ− デヒド、 エチルベンズアルデヒド、ｐ−ヘキｐ〜 シルベンズアルデヒド、ｐ−クロロベンズアルデヒド等
である。

本発明の方法の第２工程においては、ベンズアルジミン
（■）を不活性有機溶媒に溶解または懸濁し、そして室
温、即ち約１５度Ｃないし３０度Ｃの範囲内の温度、あ
るいはもしも所望ならば約６０度までの高められた温度
もしくはそれ以上において塩基の作用を受けさせる。

本方法のこの工程において使用される塩基の例は、アル
カリ金属水酸化物たとえば水酸化カリウム、水酸化リチ
ウム、水酸化セシウム等；およびアルカリ金属アルコキ
サイドたとえばカリウム、リチウムおよびセシウムのメ
トキサイド、エトキサイド、ｔ−ブトキサイド等である
。

有利には、使用される該塩基の量はビスーベンズアルジ
ミン（１）に基づき約１５ないし約１００モルパーセン
トの範囲内であり、そして好ましくはビスーベンズアル
ジミン（■）に基づき約３０ないし約５０モルパーセン
トの範囲内である。

本反応の上記異性化工程において使用される有機溶媒の
例は、たとえばジメトキシエタン、テトラヒドロフラン
のようなエーテル類、１８−クラウン−６−エーテルと
して知られている環状ポリエチレンエーテルおよび１個
もしくはそれ以上の酸素原子が一ＮＨ一または連結基 Ｎ｛−（ＣＨ２）２０−ｌｌ−ｎ（ＣＨ２）２−Ｎ に
よって置換されているそれらの同族体、ジメチルスルホ
キサイド、ジメチルホルムアミド、ヘキサメチルホスホ
ロトリアミド等である。

アルカリ金属水酸化物、特に水酸化カリウムとの組合せ
における環状ポリエチレンエーテルは、好ましい触媒系
を提供する。

塩基によるビスーベンズアルジミン（ＤＩ）の溶液の処
理は、対応のトランス、トランスー異性体へのビスーベ
ンズアルジミン（ＩＩ）のシス、シスーおよびシス、ト
ランスー異性体の異性化がほぼ完了したと判断されるま
で継続される。

後者の時点は、反応混合物の１部分をたとえば１３Ｃ核
磁気共鳴スペクトル分析のような技術による分析に付す
ことによって決定できる。

トランス、トランスー異性体が豊富化したビスーベンズ
アルジミン（Ｉ）は、反応混合物から通常の方法、たと
えば塩基触媒の中和と引続く溶媒の除去によって単離で
きる。

かく得られた生成物は、もしも所望ならば、本方法の最
終工程に付するに先立って再結晶および同様の方法によ
って精製できる。

後者においては、異性化に付されてトランス、トランス
ー異性体に富んだ生成物を生成したビスーベンズアルジ
ミン（■）は、加水分解されて今やトランス、トランス
ー異性体に富んだ遊離ジアミン（１）を遊離する。

加水分解は水性鉱酸たとえば塩酸、臭化水素酸、硫酸等
を使用して好適に行なわれる。

酸は好ましくは理論当量より過剰、即ちビスーベンズア
ルジミン１モル当り酸２当量より過剰に使用される。

加水分解は、特定のビスーベンズアルジミンの加水分解
の容易さに依存し、約４０度Ｃまでの僅かに高められた
温度で、あるいはある場合にはそれより高い温度で好適
に行なわれる。

かく得られた生成物はビスーベンズアルジミン（１）を
製造するために最初に使用したベンズアルデヒド（Ｉ）
およびジアミン（１）の酸塩の水溶液の混合物である。

後者はその酸溶液から塩基たとえば水性のナトリウムま
たはカリウムの水酸化物または炭酸塩による後者の中和
によって単離される。

かく得られたジアミン（１）は一般に、ほぼ純粋なトラ
ンス、トランスー異性体であり、あるいは本方法で使用
した出発ジアミン（１）と比較して後者異性体において
非常に豊富化している。

ジアミン（１）は、もしも所望または必要ならば、再結
晶、クロマトグラフィおよび同様の技術によって精製で
きる。

本発明の方法のこの最終工程におけるジアミン（１）お
よびベンズアルデヒド（Ｉ）の回収は、使用した出発物
質の量に基づき、ほぼ定量的である。

全工程はジアミン（１）の損失を実質的に生じない。

本方法の最終工程においてほぼ定量的な量で回収される
ベンズアルデヒド（Ｉ）は、次の循環操作において再使
用できる。

従って、本発明の全工程は操作が非常に経済的であり、
大きなエネルギー要求を含んでおらず、そして大量の副
生成物の廃棄を必要としない。

以下の実施例は本発明をなしそして使用する手法および
方法を記載し、そして本発明者によって意図される本発
明の遂行の最良の様式を示すけれども、限定と考えられ
るべきではない。

例ｌ Ａ．シス、シスー、シス、トランスーおよびトランス、
トランスージ−（ｐ−アミノシクロヘキシル）メタンの
混合物のビスーベンズアルジミンの製造。

ベンゼン１００ｍｌ中のジー（ｐ−アミノシクロヘキシ
ル）メタン２１．０ｇ（０．１モル）〔１３Ｃ核磁気共
鳴（ＮＭＲ）スペクトル分析により全体シスートランス
ー異性体比率７２：２８を含有することが示される〕お
よびベンズアルデヒド２１．２ｇ（０．２モル）の混合
物を、氷がもはや共沸混合物中に離脱しなくなるまで、
テーンースターク（ Ｄｅａｎ − Ｓ ｔａｒｋ ）
装置を使用して還流加熱した。

生成した溶液を蒸発乾固して、シス、シスー、シス、ト
ランスーおよびトランス、トランスー異性体の混合物の
形におけるジー（ｐ−アミノシクロヘキシル）メタンの
ビス−ベンズアルジミンが固体の残渣として残留し、ト
ランスに対するシスの全体比率は７２：２８であった。

Ｂ．ビスーベンズアルジミンの立体異性体の異性化。

窒素雰囲気中の上記の如く製造したビスーベンズアルジ
ミン４．５ｇ（０．０１２モル）およびジメトキシエタ
ン３５ｍｌの混合物に、カリウムｔ−ブトキサイドｌ、
２ｇ（０．０１モル）を攪拌しつつ加え、そしてほぼ均
一な溶液が得られるまで攪拌を継続した。

生成した溶液を窒素の雰囲気中において室温（約２０度
Ｃ）で４２時間放置した。

この時間の終りに、回転蒸発機を使用して溶媒を蒸留に
より除去し、そして残渣を水５０ｍｌと研和した。

生成した混合物をクロロホルムで抽出した。

クロロホルム抽出液を水で洗滌し、無水硫酸マグネシウ
ム上で乾燥し、そして蒸発乾固した。

ビスーベンズアルジミンの残渣（４．５ｇ）は、１３Ｃ
ＮＭＲスペクトル分析による１部分（ＣＤＣＩ３を
溶かした）の試験によりトランスー異性体に対するシス
ー異性体の全体比率１６：８４を含有することが認めら
れた。

例２ この例はより長い反応時間を使用した例１、Ｂ部の方法
の繰返しを示す。

窒素の雰囲気下に維持した例１，Ａ部に記載した如く製
造したビスーベンズアルジミン１０ｇ（０．０２６モル
）およびジメトキシエタン２０ｍｌの混合物に、カリウ
ム ｔ−ブトキサイド２．０ｇ（０．０１８モル）を攪
拌しつつ加えた。

混合物を窒素の雰囲気下室温（約２０度Ｃ）で４ないし
５時間攪拌し、ついで混合の時点から全体で４０時間放
置した。

回転蒸発機を使用して生成した懸濁液を蒸発乾固し、そ
して残渣を水と研和した。

水性懸濁液を濾過し、固体の沈澱を濾過器上水で洗滌し
、そして７０度Ｃで乾燥した。

かくして、１３Ｃ ＮＭＲスペクトル分析によりほぼ
純粋なトランス、トランスー異性体であることが示され
たビスーベンズアルジミン９．７ｇ（回収率９７％）が
得られた。

例３ 濃塩酸２０ｍｌおよび水８０ｍｌの混合物中のビスーベ
ンズアルジミン１０ｇ（上記例２に記載した異性化の２
回の操作を合せることによって得た）の懸濁液を攪拌し
つつ約５０度Ｃで３０分間加熱した。

生成物を室温に冷却し、そしてメチレンクロライド各１
０ｄずつで４回抽出した。

合せた抽出液を無水硫酸マグネシウム上で乾燥し、そし
て蒸発乾固して、ベンズアルデヒド５．８５Ｓ’を得た
。

酸性溶液を上記の如くメチレンクロライドで抽出した後
、３０％Ｗ／Ｗ水酸化ナトリウム水溶液５０ｗＬｌの添
加によりアルカリ性とした。

かく得られた混合物をメチレンクロライド１０ｍｌずつ
で５回抽出し、そして合せた抽出液を水で洗滌し、そし
て無水硫酸ナトリウム上で乾燥した。

乾燥した抽出液を蒸発乾固して、ジ−（ｐ−アミノシク
ロヘキシル）メタン５．５ｇ（回収率１００％）が生成
した。

後者は１３Ｃ ＮＭＲスペクトル分析によりほぼ純粋
なトランス、トランスー異性体であることが示された。

例４ 例ＬＡ部に記載した如くに製造したビスーベンズアルジ
ミン５ｇ（０．０１３モル）、ジメトキシエタン１０ｍ
ｌ，１８−クラウン−６〔環状ポリ（オキシエチレン）
：パリシュ、ケミカル、カンパニー （ Ｐａｒｉｓｈ
Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙ ）、プロボ（Ｐ
ｒｏｖｏ）、ユタ州）０．２ｇおよび粉末水酸化カリウ
ム１ｇ（０。

０１８モル）の混合物を、室温（約２０度Ｃ）で２４時
間攪拌した。

生成した混合物を同じ温度で更に７１時間放置し、その
後溶媒を蒸発し、そして残渣を水と研和した。

固体物質を濾過により単離し、水で洗滌し、そして７０
度Ｃで乾燥した。

かくして、”Ｃ ＮＭＲスペクトル分析により９５重
量％以上のトランス、トランスー異性体含量を有するこ
とが示されたビスーベンズアルジミンの定量的収率が得
られた。

例３に記載した方法を使用して上記ビスーベンズアルジ
ミンを加水分解して、対応のトランス、トランスージ−
（ｐ−アミノシクロヘキシル）メタンをほぼ定量的収率
で回収した。

例５ ｌ８クラウン−６（０．２ｇ）をジアザー１８−クラウ
ン−６（１・７・１０・ｌ６−テトラオキサ−４・１３
−ジアザシクロオクタデカン：クリプトフィックス（
Ｋｒｙｐｔｏｆｉｘ ） ２ ２ ：パリシュ、ケミカ
ル、カンパニー、プロポ、ユタ州：） ０． １ ｇに
置換したことを除いては、例４の方法を記載した如く正
確に繰返した。

かくして、１３Ｃ ＮＭＲスペクトル分析によりほぼ
純粋なトランス、トランスー異性体であることが示され
たビスーベンズアルジミンの定量的収率が得られた。

例６ ベンズアルデヒドの代りに、それぞれｐ−トルアルデヒ
ド、ｐ−アニスアルデヒドおよびｐ−クロロベンズアル
デヒドを使ったことを除いて例ｌのＡ部に記載した操作
を繰返して、それぞれ、シス、シスー、シス、トランス
ーオヨヒトランス、トランスー異性体の混合物の形で、
ジー（ｐ−アミノシクロヘキシル）メタンのビス（ｐ−
メチルベンズアルジミン）、ビス（ｐ−メトキシベンズ
アルジミン）およびビス（ｐ−クロロベンズアルジミン
）を得た。

１３ｃ核磁気共鳴スペクトル分析によって、全体のシス
対トランス比はビス（ｐ−メチルベンズアルジミン）お
よびビス（ｐ−クロロベンズアルジミン）の場合が４０
：６０であり、ビス（ｐ−メトキシベンズアルジミン）
の場合が３９：６１であることを確かめた。

得られた３つの化合物をそれぞれ下記の標準操作を使っ
て異性化した。

窒素雰囲気中に保たれたジメトキシエタン２０ｍｌ中前
記ビス（ベンズアルジミン）化合物４．５ｇの混合物に
、攪拌しながらカリウムｔ−ブトキシド１．５ｇを添加
し、攪拌を均一溶液が得られるまで続けた。

得られた溶液を室温（約２０℃）で下表に示す期間放置
した。

その期間の終りに、反応混合物を水で稀釈し、分離した
固体を、濾過して単離し、水で洗浄し、そして７０℃で
乾燥した。

得られた生成物中のシス異性体対トランス異性体の全体
の比率を１３Ｃ核磁気共鳴スペクトル分析によって求め
た。

全シス対トランス比の最初および最後の値を下表に示す
。

なお、最左欄のビス（ベンズアルジミン）は前記式■で
表わされるビスーベンズアルジミンにおいて、Ｃが１で
あり、Ｒが表に記載の場合を意味する。

この結果は、すべての場合に、トランス異性体への異性
化が実質的に起っており、Ｒがｐ−ＣＨ３０ の場合は
その転化が完全であることを示している。

上記実施例に示されたそれぞれの誘導体の物理特性は次
の通りである。

Ｐ−ＣＨ３ 誘導体：融点１６２〜１６３℃ｐ−Ｃｌ誘
導体：融点１５０〜１５５゜Ｃｐ−ＣＨ３０誘導体：Ｃ
１３ＮＭＲスペクトル（テトラメチレンスルホン中）は
、トランス、トランス配置と一致する４４．８；５５．
０；７０．２；１５８．５および１ ６ ２．２ ｐｐ
ｍの特性ピークを示す。

出発物質中に存在し、かつシス、シスーおよびシス、ト
ランスー配置の特性である４ ２．２ ； ６ ７．０
および１５７．５ｐｐｍのピークは存在しない。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ トランス、トランスー異性体から主としてなる、一
   般式： （式中、ｎは０またはＩの整数であり、Ｒは低級アルキ
   ル、低級アルコキシ又はハロゲンである）で表わされる
   ジー（ｐ−アミノシクロヘキシル）メタンのビスーベン
   ズアルジミン。 ２ トランス、トランスー異性体から主としてなる、一
   般式： （式中、ｎはＯまたはｌの整数であり、Ｒは低級アルキ
   ル、低級アルコキシ又はハロゲンである）で表わされる
   ジー（ｐ−アミノシクロヘキシル）メタンのビスーベン
   ズアルジミンの製造方法であって、そのシス、シスーお
   よびシス、トランス異性体およびそれらの混合物から選
   ばれる立体異性体を極性溶媒中室温において塩基と接触
   させて、該シス、シスー異性体および（または）シス、
   トランスー異性体の対応するトランス、トランス〜異性
   体への異性化を行い、トランス、トランスー異性体に富
   んだ前記ジー（ｐ−アミノシクロヘキシル）メタンのビ
   スーベンズアルジミンを生成させることを特徴とする方
   法。 ３ 塩基がカリウム ｔ−ブトキサイドである、前記第
   ２項に記載の方法。 ４ 塩基が１８−クラウン−６−エーテルの存在におけ
   る水酸化カリウムである、前記第２項に記載の方法。