JPS6234753B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は生成された状態で調製されたα−アミ
ノニトリルを水溶液の状態で化学的接触加水分解
処理してα−アミノアミドを得る製法に係わる。 α−アミノアミドは工業的に極めて重要な化合
物であるα−アミノ酸の製造に特に有用である。
即ち、あるものは人畜の医薬をはじめ、例えば低
カロリー食の容量補促用として食品にも利用さ
れ、またあるものは石けんや化粧品の組成などに
組込まれる。 α−アミノニトリルは不安定な化合物であり、
水を含まない状態で単離することは困難である。
またこれを原料として長期間貯蔵する際には安定
化のために一部硝酸塩の形にする必要がある。こ
のような状態のα−アミノニトリルを用いてα−
アミノアミドを製造すると、収率が低く、また、
α−アミノニトリルの原料であるアルデヒドの最
終製品への収率も低くならざるを得ない。 本発明は特にα−アミノニトリルを、これを合
成した反応生成液の状態で用い、このα−アミノ
ニトリル１モルに対し0.05乃至0.3モルの範囲で
水性反応媒に導入された水酸イオンの存在に於い
て該反応媒中で、アセトン、メチルエチルケト
ン、ジエチルケトン、メチルイソプロピルケト
ン、エチルイソプロピルケトン及びこれらのケト
ンの混合物から選択される少なくとも１種類のケ
トン誘導体を前記α−アミノニトリルと反応させ
ることによりこれに化学的接触加水分解処理を施
すことと、その結果得られる対応のα−アミノア
ミドを単離することを特徴とするα−アミノアミ
ドの製法に係わる。 本発明製法の他の特徴として、反応媒中に含ま
れる水の比率は形成されるα−アミノニトリル１
モルに対して１モルである。このことは後述のよ
うにケトン誘導体の再生を可能にするから特に好
都合である。 本発明によれば、α−アミノニトリルは後述の
原料により合成した反応生成液の状態で用いられ
るので、α−アミノニトリルをその原料から分離
して用いる前記の方法においては原料アルデヒド
のα−アミノアミドへの収率を80％以上にするこ
とができなかつたのが、本発明では98％にまで高
めることができる。 本発明製法のさらに他の特徴として、水性反応
媒に於けるケトン誘導体の最低濃度は形成される
α−アミノニトリル１モルにつき約１モルであ
る。但しニトリルをアミドに変換する化学的接触
加水分解を促進するためにはケトン誘導体の濃度
を高くする方が有利である。即ち、形成されるα
−アミノニトリル１モルに対して約10乃至20モ
ル、好ましくは約５モルまでは水性反応媒中のケ
トン誘導体濃度を高めることができる。 本発明のその他の特徴及び利点は以下の詳細な
説明から明らかになるであろう。 本発明の製法ではα−アミノニトリルは生成さ
れた状態、すなわち出発物質から合成された反応
生成液のままで用いられる。つまり、化学的接触
加水分解処理を施すべき水性反応混合物中でα−
アミノニトリルが合成される。α−アミノニトリ
ルはα−アミノアミドの生成温度条件に於いては
不安定な化合物であり、単離状態のα−アミノニ
トリルを用いても高収率を得ることができない。
本発明においては生成された状態、好ましくはα
−アミノニトリル反応生成液を平衡状態として、
後続の反応を行なうので、極めて高収率でα−ア
ミノアミドが得られる。水溶液または含水アルコ
ール溶液中に当初含まれる下記の成分から合成さ
れたα−アミノニトリルを出発物質としてα−ア
ミノアミドを合成することができる。 (a) シアンヒドリン及びアンモニア；または (b) アルデヒド、シアン化水素及びアンモニア；
または (c) アルデヒド、例えばシアン化アルカリのよう
なシアン酸塩、アンモニアまたはアンモニウム
塩。 従つてこの場合、第１段階でα−アミノニトリ
ルを形成し、第２段階で後述のような条件で化学
的接触加水分解処理することによりこれをα−ア
ミノアミドに変換しなければならない。 初期溶液の組成が上記(a)、(b)及び(c)項のいずれ
に属するにしてもα−アミノニトリル形成の仕組
みと熱力学的様相は公知である“雑誌”インフオ
ルマシオン・シミー（Information Chimie：化
学情報）”（1976年）第158号第199頁乃至第207頁
に掲載されたア・コメイラ等（A.Commeyras et
Coll）の論文に報告されている実験結果から平衡
に達すると出発物質であるアルデヒドまたはシア
ンヒドリンのα−アミノニトリルへの変換率は出
発物質であるアルデヒドまたはシアンヒドリンの
濃度に対する塩基の形を取るアンモニア濃度の比
に応じて増大し、この場合のアンモニア濃度は11
以上のPH値に相当する。 例えばアセトアルデヒドの場合、アルデヒドと
HCNまたはCN^-のモル比が最初から等しく、反
応温度が35℃なら、α−アミノプロピオニトリル
への変換率は下に掲げる表に示すようにモル／
で表わされるアルデヒド初期濃度及び同じくモ
ル／で表わされるNH₃初期濃度に従つて変化す
る。

【表】 理論的にはアルデヒドをα−アミノニトリルに
定量変換できるから、α−アミノニトリル形成の
最適条件は経済的最適条件にほかならない。 種々の実験に照らして、アルデヒドとシアン化
物とが等モルの系に含まれるシアン化物に比較し
てHCNまたはCN^-濃度を１乃至10％高くすれば
得られるα−アミノニトリル溶液を安定させ得る
ことは明白である。 上述のように調製され且つ最適条件にされたα
−アミノニトリル溶液にケトン誘導体及び少量の
水酸イオンを添加することにより、水性反応媒中
のα−アミノニトリルが触媒作用下にα−アミノ
アミドに変換されることが実験で明らかになつ
た。α−アミノニトリルからα−アミノアミドへ
のこの変換は極めて迅速であり、平衡状態の反応
媒中に存在するα−アミノニトリルの濃度に対し
てほぼ定量的である。 ケトン誘導体及び水酸イオンを含む水溶液にα
−アミノニトリルを添加すると、周囲温度に於い
てさえ極めて迅速に且つ定量的にα−アミノニト
リルに対応するα−アミノアミドが得られること
も実証されている。本発明の製法を実施するに
は、例えばアルカリ金属またはアルカリ土類金属
の水酸化物の形で、あるいは水酸化アンモニウム
の形で水酸イオンOH^-を反応媒を導入する。 α−アミノニトリル加水分解の触媒として利用
できるケトン誘導体としては、反応媒中での可溶
度と揮発性に鑑み、原則として低分子量ケトンが
好適であり、例えばアセトン、メチルエチルケト
ン、ジエチルケトン、メチルイソプロピルケト
ン、エチルイソプロピルケトン、及びこれらのケ
トンの混合物を挙げることができる。尚、可溶性
を欠く場合には含水アルコール溶液を利用する
が、ケトン誘導体の分子に親水性官能基を添加す
ることによつてこれを補償すればよい。 種々の実験結果に照らして、アルデヒドは触媒
として活性であるが塩基性反応媒中で重合傾向を
呈するのでケトンよりも不利である。また、ケト
ン誘導体が濃度に関係なく触媒機能を示すことも
確認されている。例えばアセトンは濃度が0.1モ
ル／に達するとα−アミノ−γ−メチルメルカ
プトプロピオニトリルを定量的に変換する。 本発明の製法では、形成されるα−アミノニト
リル１モルにつき約１乃至５モルの割合でケトン
誘導体を反応媒に導入するのが好ましい。溶け難
いα−アミノニトリルの場合にはケトン濃度を高
めると可溶性が高められるだけでなく加水分解も
促進される。このような場合に含水アルコール溶
液中で反応を進行させても好ましい結果が得られ
る。 本発明ではα−アミノニトリルを対応のα−ア
ミノアミドに変換する接触変換の第１段階に於い
て反応中間体が形成される。この中間体はイミノ
アミドの構造を呈し、以下これを中間体“Ｙ”と
呼称する。この中間体“Ｙ”の存在によつて、反
応媒に導入されたケトン誘導体が正しく触媒機能
を果していることを確認できる。 即ち、塩基性溶液中でのα−アミノイソブチロ
ニトリルの化学的接触加水分解の場合、下記の所
見が得られた。 (a) 塩基性水溶液に於いて反応物（α−アミノイ
ソブチロニトリル／アセトン）の濃度が約１モ
ル／の場合、29℃に於ける加水分解反応の正
常な第１段階進行中にアセトン（δ＝0.98）、
アミド（δ＝0.07）及びニトリル（δ＝0.25）
とは明らかに異なる相対強度２−１−１の３つ
のδ値、即ち、δ＝0.17、δ＝0.63及びδ＝
0.76を有する化合物“Ｙ”の中間関与をN.M.
R.スペクトルで観察することができる。 (b) 90％のエタノールを含み且つカリウムが存在
する含水アルコール溶液の場合、α−アミノイ
ソブチロニトリル／アセトン反応系がα−アミ
ノイソブチルアミドに変換される過程に於い
て、U.V.スペクトルで最大波長が200nｍ以下
である広い帯を特徴とする中間化合物が形成さ
れる。この帯はアミドやアセトンの帯とは異な
る。この中間体“Ｙ”の発生に伴なつて等モル
のα−アミノイソブチルアミド及びアセトンが
形成されることも確認された。 (c) 無水反応媒中でナトリウムエチレートの存在
に於いて上記(a)項に記載の実験を実施すると、
先にU.Vスペクトルで観察された生成物を安定
させるだけでなく、これを結晶状態で反応媒か
ら分離することができる。この化合物を水溶液
としたところ、(a)に述べたのと全く同じ中間体
“Ｙ”のN.M.R.スペクトルを呈し、中性反応媒
中でも等モルのアセトン及びα−アミノイソブ
チルアミドを定量的に形成する（反応は周囲温
度で５秒後に完結）。この化合物は数日間に亘
つてピリジン中で還流される事によつて、塩基
性水溶液中の還流によつては極めて緩漫にしか
加水分解されない化合物である２・２・４・４
−テトラメチル−４−イミダゾリジノンの定量
的に変換される事が観察された。 以上三つの所見から、水溶液だけでなく無水反
応媒に於いてもアセトンがα−アミノイソブチロ
ニトリルに作用して上記中間体“Ｙ”と同じ化合
物を形成することは明白である。アセトンをα−
アミノプロピオニトリルに作用させた場合にも同
様な所見が得られた。 ニトリルがアミドに変換する接触加水分解反応
を反応式で示せば下記の通りである。 即ち、反応中間体“Ｙ”に相当するイミノ・ア
ミドが存在すること、並びに公知プロセスよりも
はるかにすぐれたプロセスでα−アミノイソブチ
ロニトリルの加水分解が行われ、その際にイオン
OH^-が三重結合Ｃ≡Ｎに作用することからアセ
トンが触媒として関与していることは明らかであ
る。 この自触反応では水性反応媒中でイミノ・アミ
ド“Ｙ”が直接加水分解され、原料であるα−ア
ミノニトリルに対応するα−アミノアミドとな
り、この結果ケトン誘導体が再生される。この加
水分解反応が起こるためには反応媒が形成される
α−アミノ・ニトリル１モルに対して少くとも１
モルの水を含まねばならない。この接触加水分解
は特にプロセス中に形成され且つ下記一般式
（）で表現されるα−アミノニトリルに応用し
て効果的である。即ち、 に相当するα−アミノニトリルを出発物質として
実施する。但し、Ｒ基は１個の水素原子、または
１乃至12個の炭素原子あるいは１個または複数個
の例えば硫黄のようなヘテロ原子を含む線形また
は分岐状炭化水素鎖を表わし、または該炭化水素
鎖は場合により好ましくは鎖の末端に於いて例え
ばヒドロキシ、アミノ、カルボキシ、フエニル、
ヒドロキシフエニル、カルボクサミド、インドリ
ル、イミナゾリル、グアニジルなどで１個または
複数個置換され、あるいは位置αに於いて窒素と
共に例えば窒素のような少くとも１個のヘテロ原
子を含む飽和複素環基を形成し、前記複素環基が
例えばヒドロキシ基によつて置換可能である。 シアンヒドリンを原料とするα−アミノアミドの
製造 実施例 １ ラクトニトリルを原料とするα−アミノプロピ
オアミドの製造。 10NのNH₄OHを溶媒とするNH₄Cl0.1モルの溶
液５mlにラクトニトリル0.355ｇ（５×10^-3モ
ル）を添加し、栓をしたフラスコ中で30分間40℃
に加熱した後アセトン0.3ｇ（５×10^-3モル）及
び10NのNaOH0.1mlを添加した。NMRにより溶
液を分折した結果α−アミノプロピオアミド95％
の存在が明らかになつた。これは上述の方法で回
収することができる。回収製品の収率は92％であ
つた。 実施例 ２ α−ヒドロキシ−γ−メチルメルカプトブチロ
ニトリルを原料とするメチオニンアミドの製
造。 10NのNH₄OHを溶媒とするNH₄Cl0.2モル及び
KCN0.1モルの溶液５mlにα−ヒドロキシ−γ−
メチルメルカプトブチロニトリル0.65ｇ（５×
10^-3モル）を添加し、栓をしたフラスコ中で１時
間半に亘り磁気撹拌しながら40℃に加熱した。次
いで栓を除き、周囲温度で10分間撹拌しながらア
セトン0.3ｇ（５×10^-3モル）及び10NのNaOH0.1
mlを添加し、混合物を中和し、上述のように処理
した。回収α−アミノアミドの収率は95％であつ
た。 シアン化アルカリ、アルデヒド及びアンモニアを
原料とするα−アミノアミドの製造 実施例 ３ 10NのNH₄OHを溶媒とするNH₄Cl1.2モル及び
KCN1.1モルの溶液10mlにアセトアルデヒド0.422
ｇ（約10^-2モル）を添加し、栓をしたフラスコ中
で30分間40℃に維持した。次いでアセトン0.6ｇ
（10^-2モル）及び10NのNaOH0.1mlを添加し、10
分後反応混合物を中和し、上述のように処理して
アミドを回収した。収率は91％であつた。 実施例 ４ 10NのNH₄OHを溶媒とするNH₄Cl0.65モル及び
KCN0.55モルの溶液５mlにβ−メチルメルカプ
トプロピオンアルデヒド0.254ｇ（約2.5×10^-3モ
ル）を添加し、栓をしたフラスコ中で１時間半に
亘り磁気撹拌しながら40℃に加熱した。次いでア
セトン0.12ｇ及び10NのNaOH0.05mlを添加し、
さらに10分間周囲温度に維持してから中和し、処
理した。回収アミド収率は93％であつた。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ アルデヒドと、シアン化水素と、アンモ
   ニアとの反応、 アルデヒドと、シアン酸塩と、アンモニアま
   たはアンモニウム塩との反応、 シアンヒドリンと、アンモニアとの反応、 のいずれかの反応によりα−アミノニトリルを水
   性反応媒中で生成させ、未反応原料の分離操作を
   行なわずに、該反応生成物中のα−アミノニトリ
   ル１モルに対し0.05乃至0.3モルの範囲の水酸イ
   オンの存在に於いて該反応媒中で、アセトン、メ
   チルエチルケトン、ジエチルケトン、メチルイソ
   プロピルケトン、エチルイソプロピルケトン及び
   これらのケトンの混合物から選択された少くとも
   １種類のケトン誘導体を前記α−アミノニトリル
   と反応させることによりこれに化学的接触加水分
   解処理を施すことと、その結果得られる対応のα
   −アミノアミドを単離することを特徴とするα−
   アミノアミドの製法。 ２ 水性反応媒が、形成されるα−アミノニトリ
   ル１モルにつき約0.05乃至約１モルの水酸化物を
   含むことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記
   載の製法。 ３ ケトン誘導体が、形成されるα−アミノニト
   リル１モルにつき約１乃至５モルの割合で水性反
   応媒中に存在することを特徴とする特許請求の範
   囲第１項または第２項に記載の製法。 ４ 水性反応媒中の水の最少比率が、形成される
   α−アミノニトリル１モルにつき１モルであるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第３項
   のいずれか１項に記載の製法。 ５ Ｒ基が１個の水素原子、または１乃至12個の
   炭素原子あるいは１個または複数個のヘテロ原子
   を含む線形または分岐状炭化水素鎖を表わし、ま
   たは該炭化水素鎖が鎖端に於いて例えばヒドロキ
   シ、アミノ、カルボキシル、フエニル、ヒドロキ
   シフエニル、カルボクサミド、インドリル、イミ
   ナゾリル、グアニジルなどで１回または複数回置
   換され、あるいはＲ基が位置αに於いて窒素と共
   に少くとも１個のヘテロ原子を含む飽和複素環基
   を形成し、該複素環基がヒドロキシ基によつて置
   換可能であるとして、一般式 でα−アミノニトリルが表わされることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項乃至第４項のいずれか
   １項に記載の製法。 ６ 水溶液がアルコールをも含むことを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項乃至第５項のいずれか１
   項に記載の製法。 ７ 水酸イオンをアルカリ金属またはアルカリ土
   類金属の水酸化物または水酸化アンモニウムの形
   で反応媒へ導入することを特徴とする特許請求の
   範囲第１項乃至第６項のいずれか１項に記載の製
   法。 ８ 水酸イオンの存在に於いてケトン誘導体によ
   つて構成される触媒系を導入するまでにα−アミ
   ノニトリル形成を平衡状態とすることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項乃至第７項のいずれか１
   項に記載の製法。