KR20050083977A - 환상 아민류의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이미드류를 금속 촉매 존재하에 수소 환원함으로써, 상기 금속 촉매가 부생하는 물의 영향을 받지 않고 환상 아민류를 양호한 수율로 제조할 수 있는 공업적으로 유리한 방법을 제공한다. 이미드류를 수용성 유기 용매(특히, 용해도 파라미터 8 내지 11.5의 수용성 유기 용매) 중에서 금속 촉매 존재하에 수소 환원하여 환상 아민류를 제조한다. 또한, 본 발명은 이미드류를 금속 촉매 존재하에 유기 용매 중에서 수소 환원하여 환상 아민류를 제조할 때, 상기 금속 촉매가 부생하는 물의 영향을 받지 않으면서 양호한 입체 유지성으로 환상 아민류를 공업적으로 유리하게 제조하는 방법을 제공한다. 이미드류를 금속 촉매 존재하에 유기 용매 중에서 수소 환원하여 환상 아민류를 제조할 때, 생성수 및 상기 환상 아민을 연속적으로 또는 간헐적으로 취출하면서 수소 환원 반응을 행한다. 또한, 본 발명은 트랜스-옥타히드로이소인돌을 입체 이성화함으로써 시스-옥타히드로이소인돌을 공업적으로 유리하게 제조할 수 있는 방법을 제공한다. 트랜스-옥타히드로이소인돌을 금속 촉매 존재하에 반응 온도 150 내지 350 ℃, 수소 분압 0.001 내지 30 MPa에서 입체 이성화한다.

Description

환상 아민류의 제조 방법{PROCESS FOR PRODUCING CYCLIC AMINE}

본 발명은 환상 아민류의 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명의 제조 방법에 의해서 얻어지는 환상 아민류는 염료, 농약, 의약 등의 제조 중간체로서 이용된다.

또한, 본 발명은 시스-옥타히드로이소인돌의 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명의 제조 방법에 의해 얻어지는 시스-옥타히드로이소인돌은, 당뇨병 치료약으로서 중요한 벤질숙신산 유도체(일본 특허 공개 (평)4-356459호 공보)의 제조 중간체로서 이용된다.

종래, 이미드류로부터 수소 환원에 의한 환상 아민류를 제조하는 방법으로서, 예를 들면 일본 특허 공개 (평)6-298727호 공보에는, 이미드류를 금속 촉매의 존재하에 온도 100 내지 400 ℃, 수소 분압 0.1 내지 50 MPa에서, 무용매 또는 탄화수소계 또는 방향족계 용매(예를 들면, 톨루엔, 크실렌, 시클로헥산 등) 중에서 환원하여 환상 아민류를 제조하는 방법이 개시되어 있다.

그러나, 상기 방법에서는 환상 아민류를 양호한 수율로 제조할 수는 있지만, 부생하는 물의 영향에 의해 금속 촉매로부터 금속 이온이 생성수 중에 용출되는 결과, 1) 촉매 활성이 저하되고, 2) 반응 장치의 내부 표면이 용출 금속 이온에 의해 도금되며, 3) 금속 촉매가 괴상이 되어 반응 장치로부터 촉매를 꺼낼 수 없게 되는 등의 문제점을 가지므로, 공업적 제조 방법으로서는 반드시 유리한 방법이라고 할 수 없는 것이 실상이다.

또한, 상기 일본 특허 공개 (평)6-298727호 공보에는 옥타히드로이소인돌의 제조 방법이 개시되어 있다.

그러나, 상기 방법에 의해 시스-1,2,3,6-테트라히드로프탈이미드, 시스-헥사히드로프탈이미드 등의 축합 이미드류를 수소 환원하면, 시스-옥타히드로이소인돌(이하, 「시스체」라고도 함)과 함께 트랜스-옥타히드로이소인돌(이하, 「트랜스체」라고도 함)이 부생하기 때문에, 원료 이미드류의 환 축합 위치의 입체 유지성(시스체/트랜스체 비)이 저하된다. 부생한 트랜스체와 시스체의 비점은 매우 가까워서, 증류 등의 분리 정제가 번잡해지기 때문에 입체 유지성에 대해서도 한층 더 향상이 요청되고 있다. 또한, 분리된 트랜스체는 반드시 그의 유효한 용도가 확립되어 있지는 않기 때문에, 결국은 폐기되게 되어, 자원의 효과적인 이용이라는 관점에서도 바람직하지 않다.

<발명의 개시>

본 발명은 이미드류로부터 금속 촉매 존재하에 유기 용매 중에서 수소 환원에 의해 환상 아민류를 제조할 때, 상기 금속 촉매가 부생하는 물의 영향을 받지 않고 환상 아민류를 공업적으로 유리하게 제조하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 이미드류로부터 금속 촉매 존재하에 유기 용매 중에서 수소 환원에 의해 환상 아민류를 제조할 때, 상기 금속 촉매가 부생하는 물의 영향을 받지 않으면서 양호한 입체 유지성으로 환상 아민류를 공업적으로 유리하게 제조하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 트랜스-옥타히드로이소인돌을 금속 촉매 존재하에 입체 이성화함으로써 시스-옥타히드로이소인돌을 공업적으로 유리하게 제조하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 테트라히드로프탈이미드 및(또는) 헥사히드로프탈이미드를 수소 환원하여 시스-옥타히드로이소인돌 및 트랜스-옥타히드로이소인돌의 혼합물(이하,「시스체/트랜스체 혼합물」이라고도 함)을 제조한 후에, 원하는 시스체를 분리 정제하고, 부생하는 트랜스체를 이성화 반응에 사용하여 시스체/트랜스체 혼합물로 변환하고, 또한 원하는 시스체를 분리 정제함으로써 고순도의 시스체를 양호한 수율로 제조하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 명세서 및 청구의 범위에서, 아연-구리 산화물 등의「M1-M2 산화물」의 표기는 금속 M1의 산화물과 금속 M2의 산화물을 포함하는 촉매를 나타낸다. 예를 들면,「아연-구리 산화물」은 ZnO와 CuO를 포함하는 촉매를 나타낸다. 동일하게, 아연-구리-알루미늄 산화물 등의「M1-M2-M3 산화물」의 표기는 금속 M1의 산화물과 금속 M2의 산화물과 금속 M3의 산화물을 포함하는 촉매를 나타낸다. 예를 들면,「아연-구리-알루미늄 산화물」은 ZnO와 CuO와 Al₂O₃을 포함하는 촉매를 나타낸다.

I. 제1 발명

본 발명자들은 이미드류로부터 금속 촉매 존재하에 수소 환원하여 환상 아민류를 제조할 때, 특정한 수용성 유기 용매 중에서 반응시킴으로써, 부생하는 물의 영향을 받지 않고 환상 아민류를 유리하게 제조할 수 있는 것을 발견하고, 이러한 지견에 기초하여 상기 제1 발명을 완성하기에 이르렀다.

제1 발명은 구체적으로는 이하의 환상 아민류의 제조 방법을 제공한다.

항 1. 화학식 (I-1)로 표시되는 이미드류를 환원 반응 조건하에서 불활성인 수용성 유기 용매 중에서, 금속 촉매 존재하에 반응 온도 150 내지 350 ℃, 수소 분압 1 내지 30 MPa에서 수소 환원 반응시키는 것을 특징으로 하는, 화학식 (I-2)로 표시되는 환상 아민류의 제조 방법.

(식 중, n은 1 또는 2의 정수를 나타낸다. A¹은

또는

로 표시되는 기(n이 1인 경우), 또는 방향환, 시클로헥산환, 시클로헥센환, 포화 축합환 및 비시클로환으로 이루어지는 군에서 선택되는 1개 또는 2개 이상의 환을 함유하는 기를 나타내고, 상기 모든 환은 치환기를 가질 수 있다. R¹, R² 및 R³은 동일하거나 상이하고, 수소 원자, 탄소수 1 내지 30의 포화 또는 탄소수 3 내지 30의 불포화 지방족 탄화수소기, 또는 치환기를 가질 수 있는 아릴기를 나타낸다.)

(식 중, n은 1 또는 2의 정수를 나타낸다. A¹⁰은

또는

로 표시되는 기(n이 1인 경우), 또는 방향환, 시클로헥산환, 포화 축합환 및 비시클로환으로 이루어지는 군에서 선택되는 1개 또는 2개 이상의 환을 함유하는 기를 나타내고, 상기 모든 환은 치환기를 가질 수 있다. R¹⁰, R²⁰ 및 R³⁰은 동일하거나 상이하고, 수소 원자, 탄소수 1 내지 30의 포화 지방족 탄화수소기, 또는 치환기를 가질 수 있는 아릴기를 나타낸다.)

항 2. 항 1에 있어서, 금속 촉매가 구리, 아연, 니켈, 구리-아연, 구리-크롬, 아연-크롬, 구리-아연-크롬 및 이들의 산화물로부터 선택된 1종 이상의 금속 촉매, 및 이들에 몰리브덴, 텅스텐, 마그네슘, 바륨, 알루미늄, 칼슘, 지르코늄, 망간, 니켈, 규소 및 이들의 산화물로부터 선택된 1종 이상을 첨가한 변성 촉매인, 환상 아민류의 제조 방법.

항 3. 항 2에 있어서, 금속 촉매가 구리-아연 산화물, 구리-아연-크롬 산화물, 구리-아연-크롬-마그네슘 산화물, 구리-아연-크롬-바륨 산화물, 구리-아연-마그네슘 산화물, 구리-아연-알루미늄 산화물, 구리-아연-알루미늄-바륨 산화물, 구리-아연-알루미늄-규소 산화물, 구리-크롬 산화물, 구리-크롬-마그네슘 산화물, 구리-크롬-바륨 산화물, 구리-크롬-망간 산화물, 구리-크롬-바륨-망간 산화물 및 아연-크롬 산화물로부터 선택된 1종 이상인, 환상 아민류의 제조 방법.

항 4. 항 1 내지 3 중 어느 한 항에 있어서, 수용성 유기 용매의 용해도 파라미터가 8 내지 11.5인, 환상 아민류의 제조 방법.

항 5. 항 4에 있어서, 수용성 유기 용매가 에테르계 용매인, 환상 아민류의 제조 방법.

항 6. 항 5에 있어서, 수용성 유기 용매가 테트라히드로푸란, 1,4-디옥산, 에틸렌글리콜 디메틸 에테르, 디에틸렌글리콜 디메틸 에테르 및 트리에틸렌글리콜 디메틸 에테르로부터 선택된 1종 이상인, 환상 아민류의 제조 방법.

항 7. 항 1 내지 6 중 어느 한 항에 있어서, 이미드류가 1,2,3,6-테트라히드로프탈이미드 및(또는) 헥사히드로프탈이미드인, 환상 아민류의 제조 방법.

II. 제2 발명

본 발명자들은 이미드류로부터 금속 촉매 존재하에 유기 용매 중에서 수소 환원하여 환상 아민류를 제조할 때, 생성수 및 상기 환상 아민류를 반응계에서 연속적으로 또는 간헐적으로 취출하면서 수소 환원 반응을 행함으로써, 다음 (1) 및 (2)의 지견을 얻기에 이르렀다.

(1) 금속 촉매로부터 생성수 중으로 금속 이온의 용출에서 기인하는 문제점, 즉, 1) 촉매 활성이 저하되고, 2) 반응 장치의 내부 표면이 용출 금속 이온에 의해 도금되며, 3) 금속 촉매가 괴상이 되어 반응 장치로부터 촉매를 취출할 수 없게 되는 등의 문제점을 해소할 수 있음이 분명해졌다.

(2) 시스-1,2,3,6-테트라히드로프탈이미드 및(또는) 시스헥사히드로프탈이미드로부터 의약 제조 중간체로서 중요한 환상 아민류의 시스-옥타히드로이소인돌을 제조하는 경우, 종래 생성수 및 생성된 환상 아민류를 계 밖으로 취출하지 않고 수소 환원을 행하는 밀폐계에서의 방법과 비교하여, 입체 유지성(시스체/트랜스체 비)이 종래의 70/30 정도로부터 90/10 정도 이상으로 각별히 향상되는 것이 판명되었다.

제2 발명은 이러한 지견에 기초하여 완성된 것이며, 제2 발명은 구체적으로는 이하의 환상 아민류의 제조 방법을 제공한다.

항 8. 화학식 (II-1)로 표시되는 이미드류를 유기 용매 중에서 금속 촉매 존재하에, 생성되는 물 및 생성되는 화학식 (II-2)로 표시되는 환상 아민류를 연속적으로 또는 간헐적으로 취출하면서 수소 환원 반응을 행하는 것을 특징으로 하는, 화학식 (II-2)로 표시되는 환상 아민류의 제조 방법.

(식 중, A²는

또는

로 표시되는 기, 또는 방향환, 시클로헥산환, 시클로헥센환, 포화 축합환 및 비시클로환으로 이루어지는 군에서 선택되는 1개 또는 2개 이상의 환을 함유하는 기를 나타내고, 상기 모든 환은 치환기를 가질 수 있다. R⁴, R⁵ 및 R⁶은 동일하거나 상이하고, 수소 원자, 탄소수 1 내지 18의 포화 또는 탄소수 3 내지 18의 불포화 지방족 탄화수소기, 또는 치환기를 가질 수 있는 아릴기를 나타낸다.)

(식 중, A²⁰은

또는

로 표시되는 기, 또는 방향환, 시클로헥산환, 포화 축합환 및 비시클로환으로 이루어지는 군에서 선택되는 1개 또는 2개 이상의 환을 함유하는 기를 나타내고, 상기 모든 환은 치환기를 가질 수 있다. R⁴⁰, R⁵⁰ 및 R⁶⁰은 동일하거나 상이하고, 수소 원자, 탄소수 1 내지 18의 포화 지방족 탄화수소기, 또는 치환기를 가질 수 있는 아릴기를 나타낸다.)

항 9. 항 8에 있어서, 금속 촉매가 구리, 아연, 니켈, 구리-아연, 구리-크롬, 아연-크롬, 구리-아연-크롬 및 이들의 산화물로부터 선택되는 1종 이상의 촉매, 및 이들에 몰리브덴, 텅스텐, 마그네슘, 바륨, 알루미늄, 칼슘, 지르코늄, 망간, 니켈, 규소 및 이들의 산화물로부터 선택되는 1종 이상을 첨가한 변성 촉매인, 환상 아민류의 제조 방법.

항 10. 항 8 또는 9에 있어서, 금속 촉매가 구리-아연 산화물, 구리-아연-크롬 산화물, 구리-아연-크롬-마그네슘 산화물, 구리-아연-크롬-바륨 산화물, 구리-아연-마그네슘 산화물, 구리-아연-알루미늄 산화물, 구리-아연-알루미늄-바륨 산화물, 구리-아연-알루미늄-규소 산화물, 구리-크롬 산화물, 구리-크롬-마그네슘 산화물, 구리-크롬-바륨 산화물, 구리-크롬-망간 산화물, 구리-크롬-바륨-망간 산화물 및 아연-크롬 산화물로부터 선택되는 1종 이상인, 환상 아민류의 제조 방법.

항 11. 항 8 내지 10 중 어느 한 항에 있어서, 유기 용매가 환원 반응 조건하에서 불활성인 유기 용매인 것을 특징으로 하는, 환상 아민류의 제조 방법.

항 12. 항 11에 있어서, 유기 용매가 탄소수 6 내지 20의 방향족 탄화수소, 탄소수 6 내지 20의 지환식 탄화수소, 탄소수 6 내지 20의 지방족 탄화수소 및 에테르계 용매로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상인, 환상 아민류의 제조 방법.

항 13. 항 8 내지 12 중 어느 한 항에 있어서, 수소 분압이 1 내지 30 MPa이고, 반응 온도가 150 내지 350 ℃인, 환상 아민류의 제조 방법.

항 14. 항 8 내지 13 중 어느 한 항에 있어서, 생성수 및 환원 생성물인 환상 아민류를 수소 가스와 함께 연속적으로 또는 간헐적으로 계 밖으로 취출하면서 환원하는 것을 특징으로 하는, 환상 아민류의 제조 방법.

항 15. 항 14에 있어서, 수소 가스를 기상부에 도입하고, 기상부에 존재하는 생성수 및 환원 생성물인 환상 아민류를 수소 가스와 함께 계 밖으로 취출하는 것을 특징으로 하는, 환상 아민류의 제조 방법.

항 16. 항 14에 있어서, 수소 가스를 액상부에 도입하여 버블링시키고, 액상부 및 기상부에 존재하는 생성수 및 환원 생성물인 환상 아민류를 수소 가스와 함께 계 밖으로 취출하는 것을 특징으로 하는, 환상 아민류의 제조 방법.

항 17. 항 14 내지 16 중 어느 한 항에 있어서, 반응 중에 취출된 전부 또는 일부의 수소 가스를 환원 반응에 순환 사용하는 것을 특징으로 하는, 환상 아민류의 제조 방법.

항 18. 항 8 내지 17 중 어느 한 항에 있어서, 이미드류가 시스-1,2,3,6-테트라히드로프탈이미드 및(또는) 시스헥사히드로프탈이미드인, 환상 아민류의 제조 방법.

III. 제3 발명

본 발명자들의 연구에 의하면, 상기 일본 특허 공개 (평)6-298727호 공보에 기재된 방법에서는 옥타히드로이소인돌을 양호한 수율로 제조할 수는 있지만, 시스-옥타히드로이소인돌과 함께, 불필요한 입체 이성체인 트랜스-옥타히드로이소인돌이 부생되는 것, 그 때문에 생성물 중의 시스체/트랜스체 비율(가스 크로마토그래피 분석의 피크 면적비)이, 예를 들면 약 70/30이 되는 것이 분명해졌다. 시스-옥타히드로이소인돌은 증류 등에 의해 분리 정제되어 의약품 제조 중간체로서 이용되지만, 그의 이전 증류분인 부생한 트랜스-옥타히드로이소인돌은 입체 배치가 다르기 때문에 전혀 이용 가치가 없어 폐기해야 한다는 문제점을 갖고 있었다.

본 발명자들은 종래 폐기되었던 트랜스-옥타히드로이소인돌의 효과적인 이용을 목적으로 하여 더욱 검토를 거듭한 결과, 트랜스-옥타히드로이소인돌을 금속 촉매 존재하에 입체 이성화함으로써 시스-옥타히드로이소인돌이 얻어지는 것을 발견하고, 이러한 지견에 기초하여 본 발명을 완성하기에 이르렀다.

제3 발명은 구체적으로는 이하의 환상 아민류의 제조 방법을 제공한다.

항 19. 트랜스-옥타히드로이소인돌을 금속 촉매 존재하에 반응 온도 150 내지 350 ℃, 수소 분압 0.001 내지 30 MPa에서 입체 이성화하는 것을 특징으로 하는, 시스-옥타히드로이소인돌의 제조 방법.

항 20. 항 19에 있어서, 금속 촉매가 구리, 아연, 니켈, 구리-아연, 구리-크롬, 아연-크롬, 구리-아연-크롬 및 이들의 산화물로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상의 촉매, 및 이들에 몰리브덴, 텅스텐, 마그네슘, 바륨, 알루미늄, 칼슘, 지르코늄, 망간, 니켈, 규소 및 이들의 산화물로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상을 첨가한 변성 촉매인, 시스-옥타히드로이소인돌의 제조 방법.

항 21. 항 19 또는 20에 있어서, 금속 촉매가 구리-아연 산화물, 구리-아연-크롬 산화물, 구리-아연-크롬-마그네슘 산화물, 구리-아연-크롬-바륨 산화물, 구리-아연-마그네슘 산화물, 구리-아연-알루미늄 산화물, 구리-아연-알루미늄-바륨 산화물, 구리-아연-알루미늄-규소 산화물, 구리-크롬 산화물, 구리-크롬-마그네슘 산화물, 구리-크롬-바륨 산화물, 구리-크롬-망간 산화물, 구리-크롬-바륨-마그네슘 산화물, 아연-크롬 산화물로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상의 촉매인, 시스-옥타히드로이소인돌의 제조 방법.

IV. 제4 발명

또한, 본 발명자들은 테트라히드로프탈이미드 및(또는) 헥사히드로프탈이미드를 수소 환원하여 시스체/트랜스체의 옥타히드로이소인돌 혼합물을 제조한 후에, 원하는 시스-옥타히드로이소인돌을 분리 정제하고, 부생하는 트랜스-옥타히드로이소인돌을 입체 이성화시켜 시스체 과잉의 시스체/트랜스체의 혼합물로 만들어, 재차 시스-옥타히드로이소인돌을 분리 정제함으로써, 고순도의 시스-옥타히드로이소인돌을 양호한 수율로 제조할 수 있음을 발견하였다. 이러한 지견에 기초하여 본 발명을 완성하기에 이르렀다.

즉, 제4 발명은 구체적으로는 이하의 고순도 시스-옥타히드로이소인돌의 효율적인 제조 방법을 제공한다.

항 22. (1) 화학식 (IV-1) 또는 화학식 (IV-2)로 표시되는 이미드류를

(a) 환원 반응 조건하에서 불활성인 수용성 유기 용매 중에서, 금속 촉매 존재하에 반응 온도 150 내지 350 ℃, 수소 분압 1 내지 30 MPa의 조건에서 수소 환원 반응시키거나, 또는

(b) 유기 용매 중에서, 금속 촉매 존재하에 반응 온도 150 내지 350 ℃, 수소 분압 1 내지 30 MPa의 조건에서, 생성수 및 생성되는 옥타히드로이소인돌을 연속적으로 또는 간헐적으로 취출하면서 수소 환원 반응을 행하여,

시스-옥타히드로이소인돌 및 트랜스-옥타히드로이소인돌의 혼합물(이하,「시스체/트랜스체 혼합물」이라 함)을 제조하는 제1 공정,

(식 중, 화학식 (IV-2)에 있어서 -CONHCO-로 표시되는 기는 시클로헥센환 상의 인접하는 2개의 탄소 원자 상에 존재한다.)

(2) 제1 공정에서 얻어지는 시스체/트랜스체 혼합물로부터 원하는 고순도 시스체를 회수하여, 트랜스체 또는 트랜스체가 주성분인 트랜스체/시스체 혼합물을 분리하는 제2 공정,

(3) 제2 공정에서 분리된 트랜스체 또는 트랜스체가 주성분인 트랜스체/시스체 혼합물을 금속 촉매 존재하에 반응 온도 150 내지 350 ℃, 수소 분압 0.001 내지 30 MPa의 조건에서 입체 이성화 반응을 행하여, 시스체 함량이 증대된 시스체/트랜스체 혼합물을 얻는 제3 공정, 및

(4) 제3 공정에서 얻어지는 시스체 함량이 증대된 시스체/트랜스체 혼합물로부터 원하는 고순도 시스체를 회수하여, 트랜스체 또는 트랜스체가 주성분인 트랜스체/시스체 혼합물을 분리하는 제4 공정

을 포함하는, 고순도 시스-옥타히드로이소인돌의 제조 방법.

항 23. 항 22에 있어서, 분리된 트랜스체 또는 트랜스체가 주성분인 트랜스체/시스체 혼합물을 금속 촉매 존재하에 반응 온도 150 내지 350 ℃, 수소 분압 0.001 내지 30 MPa의 조건에서 입체 이성화시켜, 시스체 함량이 증대된 시스체/트랜스체 혼합물을 얻는 공정과 상기 시스체/트랜스체 혼합물로부터 원하는 고순도 시스체를 회수하여 트랜스체 또는 트랜스체가 주성분인 트랜스체/시스체 혼합물을 분리하는 공정의 일련의 공정을 1회 행하거나 또는 2회 이상 반복하는 제조 방법.

발명의 상세한 기술

이하, 본 발명의 제1 발명 내지 제4 발명에 대하여 상세하게 설명한다.

I. 제1 발명

원료 이미드 화합물

상기 제1 발명의 원료인 화학식 (I-1)로 표시되는 이미드류에 있어서, A¹이 환 구조를 갖는 기인 경우, A¹로서는 방향환, 시클로헥산환, 시클로헥센환, 포화 축합환 및 비시클로환으로 이루어지는 군에서 선택되는 1개 또는 2개 이상의 환을 함유하는 기를 들 수 있다.

<화학식 I-1>

(식 중, n 및 A¹은 상기와 동일하다.)

A¹로 표시되는 「방향환, 시클로헥산환, 시클로헥센환, 포화 축합환 및 비시클로환으로 이루어지는 군에서 선택되는 1개 또는 2개 이상의 환을 함유하는 기」로서는, 방향환(특히, 벤젠환, 나프탈렌환), 시클로헥산환, 시클로헥센환, 포화 축합환(특히, 데칼린) 및 비시클로환(특히, 노르보르난, 노르보르넨, 7-옥사-비시클로[2,2,1]헵탄, 7-옥사-비시클로[2,2,1]헵트-5-엔)으로 이루어지는 군에서 선택되는 1개의 환으로부터 2개의 수소 원자 또는 4개의 수소 원자를 제거하여 얻어지는 2가 또는 4가의 기, 또는 화학식 (Aa)로 표시되는 4가의 기를 예시할 수 있다.

(식 중, R은 벤젠환 또는 시클로헥산환으로부터 3개의 수소 원자를 제거하여 얻어지는 잔기를 나타내고, B는 단결합, 에테르기(-O-), 이소프로필리덴기, 헥사플루오로이소프로필리덴기를 나타낸다.)

상기 환은 모두 탄소수 1 내지 20의 알킬기를 치환기로 가질 수 있다. 특히, 방향환(특히, 벤젠환, 나프탈렌환) 및 포화 축합환(특히, 데칼린)은 1개 이상(특히, 1 내지 2개)의 탄소수 1 내지 20(특히, 1 내지 18)의 알킬기로 치환될 수 있다. 또한, 상기 시클로헥산환 및 시클로헥센환은 1개 이상(특히, 1 내지 2개)의 탄소수 1 내지 20(특히, 1 내지 18)의 알킬기로 치환될 수 있다.

특히, A¹로서는 다음에 나타낸 바와 같은 기를 예시할 수 있다.

알킬기(바람직하게는 탄소수 1 내지 20, 특히 1 내지 18의 알킬기)로 모노 치환될 수 있는 벤젠환으로부터 2개 또는 4개의 수소 원자를 제거하여 얻어지는 2가 또는 4가의 기,

R이 벤젠환으로부터 3개의 수소 원자를 제거하여 얻어지는 잔기를 나타내고, B가 상기와 동일한 화학식 (Aa)로 표시되는 기,

알킬기(바람직하게는 탄소수 1 내지 20, 특히 1 내지 18의 알킬기)로 모노 또는 디 치환될 수 있는 시클로헥산환으로부터 2개의 수소 원자를 제거하여 얻어지는 기,

R이 시클로헥산환으로부터 3개의 수소 원자를 제거하여 얻어지는 잔기를 나타내고, B가 상기와 동일한 화학식 (Aa)로 표시되는 기,

알킬기(바람직하게는 탄소수 1 내지 20, 특히 1 내지 18의 알킬기)로 모노 또는 디 치환될 수 있는 시클로헥센환으로부터 2개의 수소 원자를 제거하여 얻어지는 기,

포화 축합환(특히, 데칼린)으로부터 2개 또는 4개의 수소 원자를 제거하여 얻어지는 2가 또는 4가의 기, 또는

노르보르난, 노르보르넨, 7-옥사-비시클로[2,2,1]헵탄 및 7-옥사-비시클로[2,2,1]헵트-5-엔)로 이루어지는 군에서 선택되는 비시클로환으로부터 2개의 수소 원자를 제거하여 얻어지는 2가의 기 등을 들 수 있다.

화학식 (I-1) 중 A¹로 표시되는 기로서는, 구체적으로는

등의 환 구조를 갖는 기가 예시된다.

화학식 (I-1) 중, A¹이 환 구조를 갖는 기인 이미드류의 구체예를 이하에 나타낸다.

방향환(특히, 벤젠환)을 갖는 이미드로서, 프탈이미드, 4-메틸프탈이미드, 4-에틸프탈이미드, 4-프로필프탈이미드, 4-부틸프탈이미드, 4-헥실프탈이미드, 4-옥틸프탈이미드, 4-도데실프탈이미드, 4-옥타데실프탈이미드 등의 C₁-C₁₈알킬기로 모노 치환될 수 있는 프탈이미드 이외에, 피로멜리트산 디이미드 등의 C₁-C₁₈알킬기로 모노 치환될 수 있는 벤젠환으로부터 4개의 수소 원자를 제거하여 얻어지는 기를 갖는 디이미드 등이 예시된다.

또한, 3,3',4,4'-비페닐테트라카르복실산 디이미드, 3,3',4,4'-디페닐에테르 테트라카르복실산 디이미드, 3,3',4,4'-이소프로필리덴 디페닐테트라카르복실산 디이미드, 3,3',4,4'-헥사플루오로이소프로필리덴 디페닐테트라카르복실산 디이미드 등의 R이 벤젠환으로부터 3개의 수소 원자를 제거하여 얻어지는 기인 화학식 (Aa)로 표시되는 기를 갖는 디이미드 등이 예시된다.

시클로헥산환을 갖는 이미드로서, 헥사히드로프탈이미드, 3-메틸헥사히드로프탈이미드, 3-에틸헥사히드로프탈이미드, 3-프로필헥사히드로프탈이미드, 3-부틸헥사히드로프탈이미드, 3-헥실헥사히드로프탈이미드, 3-옥틸헥사히드로프탈이미드, 3-도데실헥사히드로프탈이미드, 3-옥타데실헥사히드로프탈이미드, 3,6-디메틸헥사히드로프탈이미드, 3,6-디에틸헥사히드로프탈이미드, 3,6-디프로필헥사히드로프탈이미드, 3,6-디부틸헥사히드로프탈이미드, 3,6-디헥실헥사히드로프탈이미드, 3,6-디옥틸헥사히드로프탈이미드, 3,6-디도데실헥사히드로프탈이미드, 3,6-디옥타데실헥사히드로프탈이미드, 4-메틸헥사히드로프탈이미드, 4,5-디메틸헥사히드로프탈이미드 등의 C₁-C₁₈알킬기로 모노 또는 디 치환될 수 있는 시클로헥산환으로부터 2개의 수소 원자를 제거하여 얻어지는 기를 갖는 모노이미드; 1,2,4,5-시클로헥산 테트라카르복실산 디이미드, 3,3',4,4'-디시클로헥산 테트라카르복실산 디이미드, 3,3',4,4'-디시클로헥실에테르 테트라카르복실산 디이미드, 3,3',4,4'-이소프로필리덴 디시클로헥실테트라카르복실산 디이미드, 3,3',4,4'-헥사플루오로이소프로필리덴 디시클로헥실테트라카르복실산 디이미드 등의 R이 시클로헥산환으로부터 3개의 수소 원자를 제거하여 얻어지는 기인 화학식 (Aa)로 표시되는 기를 갖는 디이미드 등이 예시된다.

시클로헥센환을 갖는 이미드 화합물로서, 1,2,3,6-테트라히드로프탈이미드, 3-메틸-1,2,3,6-테트라히드로프탈이미드, 3-에틸-1,2,3,6-테트라히드로프탈이미드, 3-프로필-1,2,3,6-테트라히드로프탈이미드, 3-부틸-1,2,3,6-테트라히드로프탈이미드, 3-헥실-1,2,3,6-테트라히드로프탈이미드, 3-옥틸-1,2,3,6-테트라히드로프탈이미드, 3-도데실-1,2,3,6-테트라히드로프탈이미드, 3-옥타데실-1,2,3,6-테트라히드로프탈이미드, 3,6-디메틸-1,2,3,6-테트라히드로프탈이미드, 4-메틸-1,2,3,6-테트라히드로프탈이미드, 4,5-디메틸-1,2,3,6-테트라히드로프탈이미드, 3,4,5,6-테트라히드로프탈이미드, 3-메틸-3,4,5,6-테트라히드로프탈이미드, 3-에틸-3,4,5,6-테트라히드로프탈이미드, 3-프로필-3,4,5,6-테트라히드로프탈이미드, 3-부틸-3,4,5,6-테트라히드로프탈이미드, 3-헥실-3,4,5,6-테트라히드로프탈이미드, 3-옥틸-3,4,5,6-테트라히드로프탈이미드, 3-도데실-3,4,5,6-테트라히드로프탈이미드, 3-옥타데실-3,4,5,6-테트라히드로프탈이미드, 3,6-디메틸-3,4,5,6-테트라히드로프탈이미드, 4-메틸-3,4,5,6-테트라히드로프탈이미드, 4,5-디메틸-3,4,5,6-테트라히드로프탈이미드 등의 C₁-C₁₈알킬기로 모노 또는 디 치환될 수 있는 시클로헥센환으로부터 2개의 수소 원자를 제거하여 얻어지는 기를 갖는 모노이미드가 예시된다.

비시클로환을 갖는 이미드 화합물로서는, 노르보르난-2,3-디카르복실산 이미드, 5-노르보르넨-2,3-디카르복실산 이미드, 7-옥사-비시클로[2,2,1]헵탄-1,2-디카르복시이미드, 7-옥사-비시클로[2,2,1]헵타-5-엔-1,2-디카르복시이미드 등이 예시된다.

포화 축합환을 갖는 이미드 화합물로서는, 1,2-데칼린 디카르복실산 이미드, 2,3-데칼린 디카르복실산 이미드, 1,4,5,8-데칼린 테트라카르복실산 디이미드, 1,2,5,6-데칼린 테트라카르복실산 디이미드, 1,2-나프탈렌 디카르복실산 이미드, 2,3-나프탈렌 디카르복실산 이미드, 1,4,5,8-나프탈렌 테트라카르복실산 디이미드, 1,2,5,6-나프탈렌 테트라카르복실산 디이미드 등의 데칼린으로부터 2개 또는 4개의 수소 원자를 제거하여 얻어지는 기를 갖는 모노이미드 또는 디이미드 등이 예시되다.

상기 이미드류에 본 발명의 방법을 적용함으로써 각각 대응하는 환상 아민류를 양호한 수율로 얻을 수 있다. 그 중에서도 1,2,3,6-테트라히드로프탈이미드(특히 시스-1,2,3,6-테트라히드로프탈이미드) 및(또는) 헥사히드로프탈이미드(특히 시스헥사히드로프탈이미드)로부터 대응하는 환상 아민을 제조하는 방법으로서 바람직하게 이용된다.

또한, 화학식 (I-1) 중, A¹이 환 구조를 갖는 기 이외의 경우(n=1의 경우), 다음에 나타내는 화학식 (I-3)으로 표시되는 이미드류, 화학식 (I-4)로 표시되는 이미드류, 또는 화학식 (I-5)로 표시되는 이미드류를 들 수 있다.

(식 중, R¹ 및 R²는 화학식 (I-1)과 동일한 의미이다.)

(식 중, R¹ 및 R²는 화학식 (I-1)과 동일한 의미이다.)

(식 중, R¹ , R² 및 R³은 화학식 (I-1)과 동일한 의미이다.)

상기한 화학식 (I-3) 내지 (I-5)로 표시되는 이미드류의 치환기인 R¹, R² 및 R³은 동일하거나 상이하고, 수소 원자, 탄소수 1 내지 30의 포화 지방족 탄화수소기, 탄소수 3 내지 30의 불포화 지방족 탄화수소기, 또는 치환기를 가질 수 있는 아릴기이다.

탄소수 1 내지 30의 포화 지방족 탄화수소기로서는, 예를 들면, 탄소수 1 내지 24의 직쇄, 분지쇄 또는 환상 알킬기를 들 수 있고, 바람직하게는 탄소수 1 내지 22의 직쇄 알킬기를 들 수 있다. 구체적으로는 메틸, 에틸, 프로필, 부틸, 펜틸, 헥실, 헵틸, 옥틸, 노닐, 데실, 운데실, 도데실, 트리데실, 테트라데실, 펜타데실, 헥사데실, 헵타데실, 옥타데실, 노나데실, 이코실, 도코실 등이 예시된다.

탄소수 3 내지 30의 불포화 지방족 탄화수소기로서는, 상기 탄소수 3 내지 30의 포화 지방족 탄화수소기에 있어서 1개 이상의 불포화 결합(이중 결합, 삼중 결합)을 갖는 기를 들 수 있고, 구체적으로는 프로페닐, 부테닐, 펜테닐, 헥세닐, 옥타데세닐, 도코세닐 등이 예시된다.

치환기를 가질 수 있는 아릴기의 아릴기로서는, 탄소수 6 내지 10의 단환 또는 2환의 아릴기를 들 수 있다. 구체적으로는 페닐, 나프틸 등이 예시된다. 상기 아릴기는 1 내지 3개(특히, 1 내지 2개)의 탄소수 1 내지 18의 알킬기로 치환될 수 있다.

화학식 (I-3)으로 표시되는 이미드 화합물로서, 구체적으로는 숙신이미드, 2-메틸숙신이미드, 2-에틸숙신이미드, 2-프로필숙신이미드, 2-부틸숙신이미드, 2-헥실숙신이미드, 2-옥틸숙신이미드, 2-도데실숙신이미드, 2-옥타데실숙신이미드, 2,3-디메틸숙신이미드, 2,3-디에틸숙신이미드, 2,3-디프로필숙신이미드, 2,3-디부틸숙신이미드, 2,3-디헥실숙신이미드, 2,3-디옥틸숙신이미드, 2,3-도데실숙신이미드, 2,3-옥타데실숙신이미드 등이 예시된다.

또한, 화학식 (I-4)로 표시되는 화합물로서, 구체적으로는 말레이미드, 2-메틸말레이미드, 2-에틸말레이미드, 2-프로필말레이미드, 2-부틸말레이미드, 2-헥실말레이미드, 2-옥틸말레이미드, 2-도데실말레이미드, 2-옥타데실말레이미드, 2,3-디메틸말레이미드, 2,3-디에틸말레이미드, 2,3-디프로필말레이미드, 2,3-디부틸말레이미드, 2,3-디헥실말레이미드, 2,3-디옥틸말레이미드, 2,3-도데실말레이미드, 2,3-옥타데실말레이미드 등이 예시된다.

또한, 화학식 (I-5)로 표시되는 화합물로서, 구체적으로는 글루타르이미드, 3-메틸글루타르이미드, 3-에틸글루타르이미드, 3-프로필글루타르이미드, 3-부틸글루타르이미드, 3-헥실글루타르이미드, 3-옥틸글루타르이미드, 3-도데실글루타르이미드, 3-옥타데실글루타르이미드, 2,4-디메틸글루타르이미드, 2,4-디에틸글루타르이미드, 2,4-디프로필글루타르이미드, 2,4-디부틸글루타르이미드, 2,4-디헥실글루타르이미드, 2,4-디옥틸글루타르이미드, 2,4-디도데실글루타르이미드, 2,4-디옥타데실글루타르이미드 등이 예시된다.

본 발명에서 사용되는 원료인 화학식 (I-1)로 표시되는 이미드류는 모두 공지이거나, 또는 대응하는 카르복실산(디카르복실산 또는 테트라카르복실산) 또는 그의 유도체와 암모니아, 요소 등을 이용하여 통상법에 따라서 이미드화함으로써 쉽게 제조할 수 있다.

상기 이미드류의 순도는 100 ％의 것일 수도 있지만, 약간 불순물을 포함하는 것일 수도 좋다. 일반적으로, 이미드류는 순도가 90 중량％ 이상, 바람직하게는 95 중량％ 이상, 보다 바람직하게는 98 중량％이다. 이미드류 중에는, 수소 환원 조건하에서 목적하는 환상 아민류가 되는 불순물(예를 들면, 테트라히드로프탈이미드의 경우, 이중 결합의 위치 이성체, 이미드환 축합 위치의 입체 이성체(시스체 및 트랜스체) 등)을 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 불순물의 합계량이 원료 이미드류 총량에 대하여 10 중량％ 이하, 바람직하게는 5 중량％ 이하, 보다 바람직하게는 3 중량％ 이하이면 특별히 문제는 없다.

금속 촉매

본 반응에 사용되는 금속 촉매로서는, 구리, 아연, 니켈, 구리-아연, 구리-크롬, 아연-크롬, 구리-아연-크롬 및 이들의 산화물로부터 선택된 1종 이상의 금속 촉매, 및 이들에 몰리브덴, 텅스텐, 마그네슘, 바륨, 알루미늄, 칼슘, 지르코늄, 망간, 니켈, 규소 및 이들의 산화물 등을 첨가한 변성 촉매가 예시된다. 또한, 상기 촉매의 혼합물도 사용할 수 있다.

바람직한 촉매로서, 구체적으로는 구리-아연 산화물, 구리-아연-크롬 산화물, 구리-아연-크롬-마그네슘 산화물, 구리-아연-크롬-바륨 산화물, 구리-아연-마그네슘 산화물, 구리-아연-알루미늄 산화물, 구리-아연-알루미늄-바륨 산화물, 구리-아연-알루미늄-규소 산화물, 구리-크롬 산화물, 구리-크롬-마그네슘 산화물, 구리-크롬-바륨 산화물, 구리-크롬-망간 산화물, 구리-크롬-바륨-망간 산화물, 아연-크롬 산화물 등이 예시된다.

상기 촉매를 구성하는 각 금속 산화물의 함유 비율은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면 구리-크롬 산화물계의 경우, CuO/Cr₂O₃/Mn₂O₃/BaO = 35 내지 65/35 내지 65/0 내지 20/0 내지 20 (중량비), 특히 40 내지 60/40 내지 60/O 내지 10/O 내지 10이 바람직하고, 구리-아연 산화물계 촉매의 경우, CuO/ZnO/Al₂O₃/BaO/SiO₂ = 35 내지 65/35 내지 65/0 내지 20/0 내지 15/0 내지 15 (중량비), 특히 40 내지 60/40 내지 60/0 내지 15/0 내지 10/0 내지 10이 바람직하다.

또한, 상기 금속 및 금속 산화물 이외에, 규조토, 백토, 흑연 등의 형성 조제를 첨가한 촉매나 상기 금속 산화물을 알루미나나 실리카 등의 담체에 담지시킨 촉매 등을 이용할 수 있다.

이들 촉매의 형태는 특별히 한정되지 않고, 선택되는 형태에 따라서 분말상, 타블렛상 등 적절하게 선택하여 사용된다. 구체적으로는 회분 또는 연속의 현탁 반응에는 분말 촉매가, 고정상 반응에는 타블렛 촉매 등이 이용된다.

분말 촉매의 입경은 특별히 제한이 없지만, 반응성 및 반응 후의 여과성 관점에서 평균 입경이 1 내지 100 ㎛가 바람직하고, 특히 3 내지 50 ㎛가 바람직하다.

이들 담지 촉매의 제조 방법은 특별히 한정되지 않고, 예를 들면, 함침법, 공침법 등의 종래 공지된 방법에 의해 쉽게 제조할 수 있다. 이들 촉매는 시판되는 것일 수 있고, 특별히 한정되지 않는다. 이들 촉매는 그 자체로 이용할 수도 있지만, 사용하기 전에 환원 처리 등의 적당한 활성화 처리를 한 후에 반응에 사용하는 것이 바람직하다.

유기 용매

본 발명에서 사용되는 유기 용매는 환원 반응 조건하에서 불활성인 수용성 유기 용매이다. 여기서, 수용성 유기 용매란 상기 유기 용매와 물을 혼합한 경우에 유기상과 수상을 포함하는 2상계를 형성하지 않는 유기 용매(즉, 물과 상용성을 갖는 유기 용매)라면 특별히 제한은 없지만, 물에의 용해도(20 ℃에서 물 100 g 중에 용해되는 유기 용매의 중량)가 20 g 이상인 유기 용매일 수 있고, 바람직하게는 50 g 이상, 특히 100 g 이상인 유기 용매가 바람직하다.

또한, 상기 수용성 용매 중에서도, 본 발명에 유효하게 사용할 수 있는 수용성 유기 용매로서는, 그의 용해도 파라미터가 8 내지 11.5(바람직하게는 8.5 내지 11.0) 범위의 유기 용매가 바람직하다.

여기서, 용해도 파라미터(δ)란, 예를 들면, 문헌[J. H. Hildebrand, R. L. Scott; "Solubility of Non-electrolytes" Chap.20, Rein hold (1950)]에 기재되어 있는 바와 같이, 하기 수학식 1에 따라서 구할 수 있다.

δ= (E/V)^0.5

(단, E는 몰 증발열(cal)을, V는 분자 용적(cc)을 나타낸다.)

또한, 본 발명의 방법에 있어서는, 문헌[H. Burrell; Off. Dig., 29, 1069 (1957)]에 기재되어 있는 용매의 용해도 파라미터 δ를 이용하여 산출하였다.

이러한 수용성 유기 용매를 이용함으로써, 반응 중에 생성되는 물과의 상용성이 양호해지고, 물과 촉매의 접촉이 감소하기 때문에 촉매 실활을 억제할 수 있다. 용해도 파라미터가 8 미만인 유기 용매에서는, 원료 이미드류 및 생성되는 환상 아민류와 상용성이 낮아지기 때문에 반응율이 저하되고, 또한 물과의 상용성이 낮아지기 때문에 금속 촉매가 부생하는 물의 영향을 받기 쉬워지는 경향이 보이며, 한편 용해도 파라미터가 11.5를 초과하는 유기 용매에서 상기 환원 조건 하에서 불활성인 것은 용이하게 입수하기가 곤란하다.

상기 수용성 유기 용매 중, 히드록실기, 에스테르기, 아미드기, 이미드기, 시아노기, 니트로기, 포르밀기 등의 관능기나 불포화 결합을 갖지 않는 환원 반응 조건하에서 불활성인 수용성 유기 용매가 이용된다.

예를 들면, 히드록실기를 갖는 수용성 유기 용매는, 상기 환원 반응 조건하에서 생성물인 환상 아민류와 반응하여 3급 아민이 생성된다. 또한, 그 밖의 에스테르기, 아미드기, 이미드기, 시아노기, 니트로기, 포르밀기 등의 관능기나 불포화 결합을 갖는 수용성 유기 용매를 이용한 경우에는, 상기 유기 용매 자체가 환원되거나, 또는 상기 유기 용매에 생성수가 부가되기도 한다. 이 때문에, 상기 관능기를 갖는 유기 용매를 이용하는 것은 바람직하지 않다.

본 발명에서 사용되는 용해도 파라미터가 8 내지 11.5의 범위인 수용성 유기 용매로서는, 에테르계 용매, 특히 쇄상 에테르계 용매나 환상 에테르계 용매를 들 수 있다. 쇄상 에테르계 용매로서는, 에테르 결합(-O-)을 적어도 2개 이상(바람직하게는 2 내지 5개) 갖는 쇄상 에테르계 용매가 바람직하다. 특히, 화학식

R^aO-(CH₂CH₂O)m-R^b

(식 중, R^a 및 R^b는 동일하거나 상이하고, C₁-C₃알킬기이며, m은 1 내지 4의 정수를 나타낸다.)로 표시되는 용매가 바람직하다. 특히, R^a 및 R^b가 메틸이고, m이 3인 용매, 즉, 트리에틸렌글리콜 디메틸 에테르가 바람직하다.

또한, 환상 에테르계 용매로서는, 에테르 결합(-O-)을 적어도 1개 이상(바람직하게는 1 또는 2개) 갖는 C₄-C₅의 환상 에테르계 용매가 바람직하다.

상기 에테르계 용매로서, 보다 구체적으로는 테트라히드로푸란, 1,4-디옥산, 에틸렌글리콜 디메틸 에테르, 디에틸렌글리콜 디메틸 에테르, 트리에틸렌글리콜 디메틸 에테르, 에틸렌글리콜 디에틸 에테르, 디에틸렌글리콜 디에틸 에테르, 트리에틸렌글리콜 디에틸 에테르 등이 예시된다. 이들 용매는 1종 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.

그 중에서도 특히, 테트라히드로푸란, 1,4-디옥산, 에틸렌글리콜 디메틸 에테르, 디에틸렌글리콜 디메틸 에테르, 트리에틸렌글리콜 디메틸 에테르가 권장된다.

또한, 상기 이외의 용해도 파라미터가 8 내지 11.5의 범위이고, 본 발명의 제법에 악영향을 주지 않는 수용성 유기 용매로서는, 피리딘, 피페리딘, 모르폴린 등의 질소 함유 화합물이 예시된다. 이들은 단독으로 또는 2종 이상의 혼합물로서 사용할 수 있고, 또한 상기 에테르계 용매와 혼합하여 이용할 수도 있다.

또한, 본 발명에서 사용되는 용매는, 본 발명의 효과에 악영향을 주지 않는 범위에서, 상기 용해도 파라미터가 8 내지 11.5의 범위인 수용성 유기 용매에 다른 비수용성 유기 용매(예를 들면, 방향족 탄화수소, 지환식 탄화수소, 지방족 탄화수소 등)을 첨가한 혼합 용매를 사용할 수 있다. 통상, 사용되는 용매 중, 용해도 파라미터가 8 내지 11.5의 범위인 수용성 유기 용매가 20 내지 100 체적％ 정도, 바람직하게는 50 내지 100 체적％ 정도일 수 있다.

환원 반응

본 반응에 사용하는 수소 가스는 반드시 고순도일 필요는 없으며, 환원 반응에 영향을 주지 않는 질소나 메탄 등이 포함될 수 있다.

촉매의 적용량은, 통상, 이미드류에 대하여 0.1 내지 100 중량％, 바람직하게는 0.5 내지 80 중량％ 정도, 보다 바람직하게는 1.0 내지 50 중량％ 정도의 범위에서 선택된다.

반응 온도는 150 내지 350 ℃, 바람직하게는 200 내지 300 ℃ 정도이다. 150 ℃ 미만의 온도에서는 충분한 환원 속도를 얻을 수 없고, 350 ℃를 초과하는 온도에서는 부반응이나 분해 반응의 원인이 되어, 수율이 저하하는 경향이 보여 경제적으로 불리하다.

반응 압력은 수소 분압으로 1 내지 30 MPa, 바람직하게는 3 내지 25 MPa 정도이다. 1 MPa 미만의 수소 분압에서는 공업적으로 충분한 환원 속도를 얻을 수 없고, 30 MPa을 초과하는 수소 분압을 이용해도 현저한 유의성은 확인되지 않아 경제적으로 불리하다.

용매의 사용량으로서는 생성수가 용매에 상용하는 양이면 특별히 한정되지 않지만, 통상, 이미드류 100 중량부에 대하여 50 내지 5000 중량부, 바람직하게는 100 내지 3000 중량부, 더욱 바람직하게는 200 내지 2000 중량부의 범위가 추천된다.

반응 시간은 이미드류의 종류, 촉매량 및 그 밖의 조건에 의해 적절하게 선택할 수 있지만, 통상 2 내지 20 시간, 바람직하게는 4 내지 15 시간이다.

또한, 본 반응은 회분 방식, 연속 방식을 불문하고 가능하다.

이렇게 해서 얻어진 반응물은, 통상, 증류, 용매 추출, 재결정, 흡착제 처리 등에 의해 정제된다.

생성되는 환상 아민류

제1 발명의 제조 방법에 의해, 화학식 (I-1)로 표시되는 원료 이미드류로부터 하기 화학식 (I-2)로 표시되는 환상 아민류가 제조된다. 이 환상 아민류는 화학식 (I-1)로 표시되는 이미드류의 2개의 카르보닐기가 2개의 메틸렌기로 환원된 화합물이다. 또한, 원료로서 A¹에 불포화기를 갖는 화학식 (I-1)로 표시되는 이미드류를 사용한 경우에는, 상기 불포화기가 수소 환원된 포화기를 갖는 하기 화학식 (I-2)로 표시되는 환상 아민류로 변환된다.

<화학식 I-2>

(식 중, A¹⁰ 및 n은 상기와 동일하다.)

화학식 (I-2)에 있어서, A¹⁰이 환 구조를 갖는 기인 경우, A¹⁰으로서는 방향환, 시클로헥산환, 포화 축합환 및 비시클로환으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1개 또는 2개 이상의 환을 함유하는 기를 들 수 있다.

A¹⁰으로 표시되는 「방향환, 시클로헥산환, 포화 축합환 및 비시클로환으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1개 또는 2개 이상의 환을 함유하는 기」로서는 방향환(특히, 벤젠환, 나프탈렌환), 시클로헥산환, 포화 축합환(특히, 데칼린) 및 비시클로환(특히 노르보르난, 7-옥사-비시클로[2,2,1]헵탄)으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1개의 환으로부터 2개의 수소 원자 또는 4개의 수소 원자를 제거하여 얻어지는 2가 또는 4가의 기, 또는 하기 화학식 (Aa')로 표시되는 4가의 기를 예시할 수 있다.

(식 중, R'는 벤젠환 또는 시클로헥산환으로부터 3개의 수소 원자를 제거하여 얻어지는 잔기를 나타내고, B'는 단결합, 에테르기(-O-), 이소프로필리덴기, 헥사플루오로이소프로필리덴기를 나타낸다.)

상기 환은 모두 탄소수 1 내지 20의 알킬기를 치환기로 가질 수 있다. 특히, 방향환(특히, 벤젠환, 나프탈렌환) 및 포화 축합환(특히, 데칼린)은 1개 이상(특히, 1 내지 2개)의 탄소수 1 내지 20(특히, 1 내지 18)의 알킬기로 치환될 수 있다. 또한, 상기 시클로헥산환은 1개 이상(특히, 1 내지 2개)의 탄소수 1 내지 20(특히, 1 내지 18)의 알킬기로 치환될 수 있다.

특히, A¹⁰으로서는 하기에 나타낸 기를 예시할 수 있다.

알킬기(바람직하게는 탄소수 1 내지 20, 특히 1 내지 18의 알킬기)로 모노 치환될 수도 있는 벤젠환으로부터 2개 또는 4개의 수소 원자를 제거하여 얻어지는 2가 또는 4가의 기,

R'가 벤젠환으로부터 3개의 수소 원자를 제거하여 얻어지는 잔기를 나타내고, B'가 상기와 동일한 화학식 (Aa')로 표시되는 기,

알킬기(바람직하게는 탄소수 1 내지 20, 특히 1 내지 18의 알킬기)로 모노 또는 디 치환될 수 있는 시클로헥산환으로부터 2개의 수소 원자를 제거하여 얻어지는 기,

R'가 시클로헥산환으로부터 3개의 수소 원자를 제거하여 얻어지는 잔기를 나타내고, B'가 상기와 동일한 화학식 (Aa')로 표시되는 기,

포화 축합환(특히, 데칼린)으로부터 2개 또는 4개의 수소 원자를 제거하여 얻어지는 2가 또는 4가의 기, 또는

노르보르난 및 7-옥사-비시클로[2,2,1]헵탄으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 비시클로환으로부터 2개의 수소 원자를 제거하여 얻어지는 2가의 기 등을 들 수 있다.

화학식 (I-2) 중의 A¹⁰으로 표시되는 기로서는, 구체적으로

등의 환 구조를 갖는 기가 예시된다.

또한, 화학식 (I-2) 중, A¹⁰이 환 구조를 갖는 기 이외인 경우(n=1인 경우), 하기에 나타내는 화학식 (I-3')로 표시되는 환상 아민류, 또는 하기 화학식 (I-5')로 표시되는 환상 아민류를 들 수 있다.

(식 중, R¹⁰ 및 R²⁰은 화학식 (I-2)와 동일하다.)

(식 중, R¹⁰, R²⁰ 및 R³⁰은 화학식 (I-2)와 동일하다.)

상기 화학식 (I-3') 및 (I-5')로 표시되는 환상 아민류의 치환기인 R¹⁰, R²⁰ 및 R³⁰은 동일하거나 상이하며, 수소 원자, 탄소수 1 내지 30의 포화 지방족 탄화수소기, 또는 치환기를 가질 수 있는 아릴기이다.

탄소수 1 내지 30의 포화 지방족 탄화수소기로서는, 예를 들면, 탄소수 1 내지 24의 직쇄, 분지쇄 또는 환상의 알킬기를 들 수 있고, 바람직하게는 탄소수 1 내지 22의 직쇄 알킬기를 들 수 있다. 구체적으로는 메틸, 에틸, 프로필, 부틸, 펜틸, 헥실, 헵틸, 옥틸, 노닐, 데실, 운데실, 도데실, 트리데실, 테트라데실, 펜타데실, 헥사데실, 헵타데실, 옥타데실, 노나데실, 이코실, 도코실 등이 예시된다.

치환기를 가질 수 있는 아릴기의 아릴기로서는, 탄소수 6 내지 10의 단환 또는 2환의 아릴기를 들 수 있다. 구체적으로는 페닐, 나프틸 등이 예시된다. 상기 아릴기는 1 내지 3개(특히, 1 내지 2개)의 탄소수 1 내지 18의 알킬기로 치환될 수 있다.

본 발명과 같이 용해도 파라미터 δ가 특정한 범위(8 내지 11.5)에 있는 수용성 유기 용매를 사용함으로써, 1) 촉매 활성이 저하되지 않고, 2) 반응 장치의 내부 표면이 용출 금속 이온에 의해 도금되지 않으며, 3) 금속 촉매가 괴상으로 되지 않아 반응 장치로부터 촉매의 제거가 쉽다는 등의 이점을 얻을 수 있어, 본 발명의 제조 방법은 공업적으로도 매우 가치가 높다. 이것은 물과의 친화성이 높은 특정한 용해도 파라미터를 갖는 용매를 사용함으로써, 생성수와 촉매의 상호 작용이 감소되어 촉매의 실활이 억제되기 때문이라고 여겨진다.

특히, 테트라히드로프탈이미드, 헥사히드로프탈이미드 등의 이미드류를 수소 환원하여 옥타히드로이소인돌을 제조하는 경우, 환원 반응 후의 옥타히드로이소인돌에는 환 축합 위치의 입체 이성체(시스체 및 트랜스체)가 존재하며, 이 시스체 및 트랜스체의 비(시스체/트랜스체 비)가 65/35 내지 80/20 정도인 혼합물이 된다. 시스체/트랜스체의 혼합물을 포함하는 반응 조물(粗物)은 통상 정밀 증류를 행함으로써, 원하는 시스체의 증류분과 트랜스체를 주성분으로 하는 시스체/트랜스체 혼합물의 증류분으로 분리된다.

정밀 증류에 사용되는 다단 증류탑으로서는, 그 이론 단수가 20 내지 200단, 바람직하게는 50 내지 150단의 증류탑이 추천된다. 증류탑은 통상 이용되는 방식이면 되고, 예를 들면, 트레이 방식, 충전물 방식 등을 들 수 있다. 정밀 증류의 조건은 증류되는 옥타히드로이소인돌의 시스체/트랜스체 비, 조물 중의 불순물 함유량 등에 의해 적절하게 선택할 수 있으며, 예를 들면, 증류 장치의 하부 온도가 30 내지 300 ℃, 증류 장치의 탑 상부 압력이 상압 내지 0.1 kPa, 환류비가 1 내지 50에서 행할 수 있다.

이 정밀 증류를 이용함으로써 원하는 고순도의 시스-옥타히드로이소인돌을 수율 20 내지 80 ％ 정도, 바람직하게는 30 내지 80 ％ 정도로, 순도 99 ％ 이상, 바람직하게는 99.5 ％ 이상, 보다 바람직하게는 99.7 ％ 이상의 고순도로 얻을 수 있다. 또한, 순도는 가스 크로마토그래피 분석의 피크 면적비에 따른다.

정밀 증류로 분리된 트랜스체를 주성분으로 하는 시스체/트랜스체 혼합물의 증류분은, 후술하는 제3 발명 또는 제4 발명의 이성화 반응 공정의 원료로서 사용할 수 있다.

II. 제2 발명

원료 이미드 화합물

제2 발명의 원료인 하기 화학식 (II-1)로 표시되는 이미드류에 있어서, A²가 환 구조를 갖는 기인 경우, A²로서는 방향환, 시클로헥산환, 시클로헥센환, 포화 축합환 및 비시클로환으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1개 또는 2개 이상의 환을 함유하는 기를 들 수 있다.

<화학식 II-1>

(식 중, A²는 상기와 동일하다.)

A²로 표시되는「방향환, 시클로헥산환, 시클로헥센환, 포화 축합환 및 비시클로환으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1개 또는 2개 이상의 환을 함유하는 기」로서는 방향환(특히, 벤젠환, 나프탈렌환), 시클로헥산환, 시클로헥센환, 포화 축합환(특히, 데칼린) 및 비시클로환(특히 노르보르난, 노르보르넨, 7-옥사-비시클로[2,2,1]헵탄, 7-옥사-비시클로[2,2,1]헵토-5-엔)으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1개의 환으로부터 2개의 수소 원자를 제거하여 얻어지는 2가의 기를 예시할 수 있다.

상기 환은 모두 탄소수 1 내지 12의 알킬기를 치환기로 가질 수 있다. 특히, 방향환(특히, 벤젠환, 나프탈렌환) 및 포화 축합환(특히, 데칼린)은 1개 이상(특히, 1 내지 2개)의 탄소수 1 내지 12(특히, 1 내지 10)의 알킬기로 치환될 수 있다. 또한, 상기 시클로헥산환 및 시클로헥센환은 1개 이상(특히, 1 내지 2개)의 탄소수 1 내지 12(특히, 1 내지 10)의 알킬기로 치환될 수 있다.

특히, A²로서는 하기에 나타낸 기를 예시할 수 있다.

알킬기(바람직하게는 탄소수 1 내지 12, 특히 1 내지 10의 알킬기)로 모노 치환될 수 있는 벤젠환으로부터 2개의 수소 원자를 제거하여 얻어지는 기,

알킬기(바람직하게는 탄소수 1 내지 12, 특히 1 내지 10의 알킬기)로 모노 또는 디 치환될 수 있는 시클로헥산환으로부터 2개의 수소 원자를 제거하여 얻어지는 기,

알킬기(바람직하게는 탄소수 1 내지 12, 특히 1 내지 10의 알킬기)로 모노 또는 디 치환될 수 있는 시클로헥센환으로부터 2개의 수소 원자를 제거하여 얻어지는 기,

포화 축합환(특히, 데칼린)으로부터 2개의 수소 원자를 제거하여 얻어지는 2가의 기, 또는

노르보르난, 노르보르넨, 7-옥사-비시클로[2,2,1]헵탄 및 7-옥사-비시클로[2,2,1]헵토-5-엔으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 비시클로환으로부터 2개의 수소 원자를 제거하여 얻어지는 2가의 기 등을 들 수 있다.

화학식 (II-1) 중의 A²로 표시되는 기로서는, 구체적으로

등의 환 구조를 갖는 기가 예시된다.

화학식 (II-1) 중, A²가 환 구조를 갖는 기인 이미드류의 구체예를 이하에 나타낸다.

방향환(특히, 벤젠환)을 갖는 이미드로서, 프탈이미드, 4-메틸프탈이미드, 4-에틸프탈이미드, 4-프로필프탈이미드, 4-부틸프탈이미드, 4-헥실프탈이미드, 4-옥틸프탈이미드, 4-데실프탈이미드 등의 C₁ 내지 C_l8 알킬기로 모노 치환될 수 있는 프탈이미드 등이 예시된다.

시클로헥산환을 갖는 이미드로서, 헥사히드로프탈이미드, 3-메틸헥사히드로프탈이미드, 3-에틸헥사히드로프탈이미드, 3-프로필헥사히드로프탈이미드, 3-부틸헥사히드로프탈이미드, 3-헥실헥사히드로프탈이미드, 3-옥틸헥사히드로프탈이미드, 3-데실헥사히드로프탈이미드, 3,6-디메틸헥사히드로프탈이미드, 3,6-디에틸헥사히드로프탈이미드, 3,6-디프로필헥사히드로프탈이미드, 3,6-디부틸헥사히드로프탈이미드, 3,6-디헥실헥사히드로프탈이미드, 3,6-디옥틸헥사히드로프탈이미드, 3,6-디데실헥사히드로프탈이미드, 4-메틸헥사히드로프탈이미드, 4,5-디메틸헥사히드로프탈이미드 등의 모노이미드 등의 C₁ 내지 C₁₈ 알킬기로 모노 또는 디 치환될 수 있는 시클로헥산환으로부터 2개의 수소 원자를 제거하여 얻어지는 기를 갖는 모노이미드가 예시된다.

시클로헥센환을 갖는 이미드 화합물로서, 1,2,3,6-테트라히드로프탈이미드, 3-메틸-1,2,3,6-테트라히드로프탈이미드, 3-에틸-1,2,3,6-테트라히드로프탈이미드, 3-프로필-1,2,3,6-테트라히드로프탈이미드, 3-부틸-1,2,3,6-테트라히드로프탈이미드, 3-헥실-1,2,3,6-테트라히드로프탈이미드, 3-옥틸-1,2,3,6-테트라히드로프탈이미드, 3-데실-1,2,3,6-테트라히드로프탈이미드, 3,6-디메틸-1,2,3,6-테트라히드로프탈이미드, 4-메틸-1,2,3,6-테트라히드로프탈이미드, 4,5-디메틸-1,2,3,6-테트라히드로프탈이미드, 3,4,5,6-테트라히드로프탈이미드, 3-메틸-3,4,5,6-테트라히드로프탈이미드, 3-에틸-3,4,5,6-테트라히드로프탈이미드, 3-프로필-3,4,5,6-테트라히드로프탈이미드, 3-부틸-3,4,5,6-테트라히드로프탈이미드, 3-헥실-3,4,5,6-테트라히드로프탈이미드, 3-옥틸-3,4,5,6-테트라히드로프탈이미드, 3-데실-3,4,5,6-테트라히드로프탈이미드, 3,6-디메틸-3,4,5,6-테트라히드로프탈이미드, 4-메틸-3,4,5,6-테트라히드로프탈이미드, 4,5-디메틸-3,4,5,6-테트라히드로프탈이미드 등의 C₁ 내지 C₁₈ 알킬기로 모노 또는 디 치환될 수 있는 시클로헥센환으로부터 2개의 수소 원자를 제거하여 얻어지는 기를 갖는 모노이미드가 예시된다.

비시클로환을 갖는 이미드 화합물로서는, 노르보르난-2,3-디카르복실산 이미드, 5-노르보르넨-2,3-디카르복실산 이미드, 7-옥사-비시클로[2,2,1]헵탄-1,2-디카르복실산 이미드, 7-옥사-비시클로[2,2,1]헵토-5-엔-1,2-디카르복실산 이미드 등이 예시된다.

포화 축합환을 갖는 이미드 화합물로서는, 1,2-데칼린디카르복실산 이미드, 2,3-데칼린디카르복실산 이미드 등이 예시된다.

나프탈렌환을 갖는 이미드 화합물로서는, 1,2-나프탈렌디카르복실산 이미드, 2,3-나프탈렌디카르복실산 이미드가 예시된다.

상기 이미드류에 본 발명의 방법을 적용함으로써 각각 대응하는 환상 아민류를 양호한 수율로 얻을 수 있다. 특히, 1,2,3,6-테트라히드로프탈이미드 및(또는) 헥사히드로프탈이미드로부터 대응하는 환상 아민의 옥타히드로이소인돌을 제조하는 방법으로서 바람직하게 이용된다. 특히, 시스-1,2,3,6-테트라히드로프탈이미드 및(또는) 시스-헥사히드로프탈이미드로부터 시스-옥타히드로이소인돌을 양호한 수율로, 또한 환 축합 위치의 시스/트랜스의 양호한 입체 유지성을 가지고 제조하는 방법으로서 바람직하게 이용된다.

또한, 화학식 (II-1) 중 A²가 환 구조를 갖는 기 이외의 경우, 하기에 나타내는 화학식 (II-3)으로 표시되는 이미드류, 화학식 (II-4)로 표시되는 이미드류, 또는 화학식 (II-5)로 표시되는 이미드류를 들 수 있다.

(식 중, R⁴ 및 R⁵는 화학식 (II-1)과 동일하다.)

(식 중, R⁴ 및 R⁵는 화학식 (II-1)과 동일하다.)

(식 중, R⁴, R⁵ 및 R⁶은 화학식 (II-1)과 동일하다.)

상기 화학식 (II-3) 내지 (II-5)로 표시되는 이미드류의 치환기인 R⁴, R⁵ 및 R⁶은 동일하거나 상이하며, 수소 원자, 탄소수 1 내지 18의 포화 지방족 탄화수소기, 탄소수 3 내지 18의 불포화 지방족 탄화수소기, 또는 치환기를 가질 수 있는 아릴기이다.

탄소수 1 내지 18의 포화 지방족 탄화수소기로서는, 예를 들면, 탄소수 1 내지 18의 직쇄, 분지쇄 또는 환상의 알킬기를 들 수 있으며, 바람직하게는 탄소수 1 내지 4의 직쇄 알킬기를 들 수 있다. 구체적으로는 메틸, 에틸, 프로필, 부틸, 펜틸, 헥실, 헵틸, 옥틸, 노닐, 데실, 운데실, 도데실, 트리데실, 테트라데실, 펜타데실, 헥사데실, 헵타데실, 옥타데실 등이 예시된다.

탄소수 3 내지 18의 불포화 지방족 탄화수소기로서는, 상기한 탄소수 3 내지 18의 포화 지방족 탄화수소기에서 1개 이상의 불포화 결합(이중 결합, 삼중 결합)을 갖는 기를 들 수 있으며, 구체적으로는 프로페닐, 부테닐, 펜테닐, 헥세닐, 옥타데세닐 등이 예시된다.

치환기를 가질 수 있는 아릴기의 아릴기로서는, 탄소수 6 내지 10의 단환 또는 2환의 아릴기를 들 수 있다. 구체적으로는 페닐, 나프틸 등이 예시된다. 상기 아릴기는 1 내지 3개(특히, 1 내지 2개)의 탄소수 1 내지 18의 알킬기로 치환될 수 있다.

화학식 (II-3)으로 표시되는 이미드 화합물로서는, 구체적으로는 숙신이미드, 2-메틸숙신이미드, 2-에틸숙신이미드, 2-프로필숙신이미드, 2-부틸숙신이미드, 2-헥실숙신이미드, 2-옥틸숙신이미드, 2-도데실숙신이미드, 2-옥타데실숙신이미드, 2,3-디메틸숙신이미드, 2,3-디에틸숙신이미드, 2,3-디프로필숙신이미드, 2,3-디부틸숙신이미드, 2,3-디헥실숙신이미드 등이 예시된다.

화학식 (II-4)로 표시되는 이미드 화합물로서는, 구체적으로는 말레이미드, 2-메틸말레이미드, 2-에틸말레이미드, 2-프로필말레이미드, 2-부틸말레이미드, 2-헥실말레이미드, 2-옥틸말레이미드, 2-도데실말레이미드, 2-옥타데실말레이미드, 2,3-디메틸말레이미드, 2,3-디에틸말레이미드, 2,3-디프로필말레이미드, 2,3-디부틸말레이미드, 2,3-디헥실말레이미드, 2,3-디옥틸말레이미드, 2,3-디데실말레이미드 등이 예시된다.

화학식 (II-5)로 표시되는 이미드 화합물로서는, 구체적으로는 글루타르이미드, 3-메틸글루타르이미드, 3-에틸글루타르이미드, 3-프로필글루타르이미드, 3-부틸글루타르이미드, 3-헥실글루타르이미드, 3-옥틸글루타르이미드, 3-데실글루타르이미드, 2,4-디메틸글루타르이미드, 2,4-디에틸글루타르이미드, 2,4-디프로필글루타르이미드, 2,4-디부틸글루타르이미드, 2,4-디헥실글루타르이미드, 2,4-디옥틸글루타르이미드, 2,4-디데실글루타르이미드 등이 예시된다.

본 발명에서 사용되는 원료인 화학식 (II-1)로 표시되는 이미드류는 공지된 것이거나, 또는 대응하는 디카르복실산 또는 그의 유도체와 암모니아, 요소 등을 사용하여 통상법에 따라 이미드화함으로써 쉽게 제조할 수 있다.

상기 이미드류의 순도는 100 ％의 것일 수도 있지만, 약간 불순물을 포함하는 것일 수도 있다. 일반적으로 이미드류는 순도가 90 중량％ 이상, 바람직하게는 95 중량％ 이상, 보다 바람직하게는 98 중량％이다. 이미드류 중에는 수소 환원 조건하에서 목적하는 환상 아민류가 되는 불순물(예를 들면, 테트라히드로프탈이미드의 경우, 이중 결합의 위치 이성체, 이미드환 축합 위치의 입체 이성체(시스체 및 트랜스체) 등)을 포함할 수도 있다. 이 경우, 상기 불순물의 합계량이 원료 이미드류 총량에 대하여 10 중량％ 이하, 바람직하게는 5 중량％ 이하, 보다 바람직하게는 3 중량％ 이하이면 특별히 문제되지 않는다.

금속 촉매

본 반응에 사용되는 금속 촉매로서는 구리, 아연, 니켈, 구리-아연, 구리-크롬, 아연-크롬, 구리-아연-크롬 및 이들의 산화물로부터 선택된 1종 이상의 촉매, 및 이들에 몰리브덴, 텅스텐, 마그네슘, 바륨, 알루미늄, 칼슘, 지르코늄, 망간, 니켈, 규소 및 이들의 산화물 등을 첨가한 변성 촉매가 예시된다. 또한, 상기 촉매의 혼합물도 사용할 수 있다.

바람직한 촉매로서, 구체적으로는 구리-아연 산화물, 구리-아연-크롬 산화물, 구리-아연-크롬-마그네슘 산화물, 구리-아연-크롬-바륨 산화물, 구리-아연-마그네슘 산화물, 구리-아연-알루미늄 산화물, 구리-아연-알루미늄-바륨 산화물, 구리-아연-알루미늄-규소 산화물, 구리-크롬 산화물, 구리-크롬-마그네슘 산화물, 구리-크롬-바륨 산화물, 구리-크롬-망간 산화물, 구리-크롬-바륨-망간 산화물, 아연-크롬 산화물 등이 예시된다.

상기 촉매를 구성하는 각 금속 산화물의 함유 비율은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면 구리-크롬 산화물계의 경우, CuO/Cr₂O₃/Mn₂O₃/BaO = 35 내지 65/35 내지 65/0 내지 20/0 내지 20 (중량비), 특히 40 내지 60/40 내지 60/0 내지 10/0 내지 10이 바람직하고, 구리-아연 산화물계 촉매의 경우, CuO/ZnO/Al₂O₃/BaO/SiO₂ = 35 내지 65/35 내지 65/0 내지 20/0 내지 15/0 내지 15 (중량비), 특히 40 내지 60/40 내지 60/0 내지 15/0 내지 10/0 내지 10이 바람직하다.

또한, 상기 금속 및 금속 산화물 이외에 규조토, 백토, 흑연 등의 형성 조제를 첨가한 촉매나, 상기한 금속 산화물을 알루미나나 실리카 등의 담체에 담지시킨 촉매 등을 이용할 수 있다.

이들 촉매의 형태는 특별히 한정되지 않으며, 선택되는 형태에 따라 분말상, 타블렛상 등 적절하게 선택하여 사용된다. 구체적으로는, 회분식 또는 연속식 현탁 반응에는 분말 촉매가, 고정상 반응에는 타블렛 촉매 등이 사용된다.

분말 촉매의 입경은 특별히 제한되는 것은 아니지만, 반응성 및 반응 후의 여과성 관점에서 평균 입경이 1 내지 100 ㎛인 것이 바람직하고, 특히 3 내지 50 ㎛인 것이 바람직하다.

이들 담지 촉매의 제조 방법은 특별히 한정되지 않지만, 함침법, 공침법 등의 종래 공지된 방법을 이용할 수 있는 것 외에, 시판되고 있는 것을 그대로 사용할 수도 있다. 이들 촉매는 사용하기 전에 환원 처리 등의 적당한 활성화 처리를 행한 후 반응에 사용하는 것이 바람직하다.

유기 용매

본 발명에서 사용되는 유기 용매로서는, 해당 환원 반응에 불활성인 것이며, 각각 단독으로 또는 2종 이상을 적절하게 조합하여 사용된다.

바람직한 유기 용매로서는 탄소수 6 내지 20의 방향족 탄화수소, 탄소수 6 내지 20의 지환식 탄화수소, 탄소수 6 내지 20의 지방족 탄화수소, 에테르계 용매 등이 예시된다.

보다 구체적으로, 방향족 탄화수소로서는 벤젠, 톨루엔, 크실렌, 에틸벤젠, 부틸벤젠, 쿠멘, 트리메틸벤젠, 알킬(탄소수 6 내지 14)벤젠, 테트라히드로나프탈렌, 엑슨사 제조의 상품명 솔베쏘 (SOLVESSO) #150, 솔베쏘 #200 등이 예시된다.

지환식 탄화수소로서는 시클로헥산, 메틸시클로헥산, 디메틸시클로헥산, 에틸시클로헥산, 트리메틸시클로헥산, 데카히드로나프탈렌, 신닛본리까사 제조의 상품명 리카솔브 (RIKASOLV) 800, 리카솔브 900 등이 예시된다.

지방족 탄화수소로서는 n-헥산, n-헵탄, n-옥탄, 이소옥탄, 노난 등이 예시된다.

에테르계 용매로서는 쇄상 에테르계 용매나 환상 에테르계 용매를 들 수 있다. 쇄상 에테르계 용매로서는 에테르 결합(-O-)을 2개 이상(바람직하게는 2 내지 5개) 갖는 쇄상 에테르계 용매가 바람직하다. 또한, 환상 에테르계 용매로서는 에테르 결합(-O-)을 1개 이상(바람직하게는 1 또는 2개) 갖는 C₄ 내지 C₅의 환상 에테르계 용매가 바람직하다.

상기 에테르계 용매로서, 보다 구체적으로는 테트라히드로푸란, 테트라히드로피란, 1,4-디옥산, 에틸렌글리콜 디메틸 에테르, 디에틸렌글리콜 디메틸 에테르, 트리에틸렌글리콜 디메틸 에테르, 테트라에틸렌글리콜 디메틸 에테르, 에틸렌글리콜 디에틸 에테르, 디에틸렌글리콜 디에틸 에테르, 트리에틸렌글리콜 디에틸 에테르, 테트라에틸렌글리콜 디에틸 에테르, 에틸렌글리콜 디부틸 에테르, 디에틸렌글리콜 디부틸 에테르, 트리에틸렌글리콜 디부틸 에테르, 테트라에틸렌글리콜 디부틸 에테르, 아니솔 등이 예시된다.

이들 중에서, 특히 크실렌, 에틸벤젠, 쿠멘, 트리메틸벤젠, 테트라히드로나프탈렌, 디메틸시클로헥산, 에틸시클로헥산, 트리메틸시클로헥산, 데카히드로나프탈렌, 디에틸렌글리콜 디메틸 에테르, 트리에틸렌글리콜 디메틸 에테르, 테트라에틸렌글리콜 디메틸 에테르, 디에틸렌글리콜 디에틸 에테르, 트리에틸렌글리콜 디에틸 에테르, 테트라에틸렌글리콜 디에틸 에테르, 디에틸렌글리콜 디부틸 에테르, 트리에틸렌글리콜 디부틸 에테르, 테트라에틸렌글리콜 디부틸 에테르 등이 바람직하다.

본 발명에 유효하게 사용될 수 있는 유기 용매로서는 히드록실기, 에스테르기, 아미드기, 이미드기, 시아노기, 니트로기, 포르밀기 등의 관능기나 불포화 결합을 갖지 않는 환원 반응 조건하에서 불활성인 유기 용매가 사용된다.

예를 들면, 히드록실기를 갖는 유기 용매는 상기 환원 반응 조건하에서, 환상 아민류와 반응하여 대응하는 3급 아민이 생성된다. 또한, 그 밖의 에스테르기, 아미드기, 이미드기, 시아노기, 니트로기, 포르밀기 등의 관능기나 불포화 결합을 갖는 유기 용매를 사용한 경우에는, 상기 유기 용매 자체가 환원되거나 또는 상기 유기 용매에 생성물이 부가되기도 한다. 따라서, 상기 관능기를 갖는 유기 용매를사용하는 것은 바람직하지 않다.

환원 반응

본 반응에 사용하는 수소 가스는 반드시 고순도일 필요는 없으며, 환원 반응에 영향을 주지 않는 질소나 메탄 등이 포함될 수 있다.

촉매의 사용량은 특별히 한정되지 않지만, 촉매량이 적으면 반응에 장시간을 요하게 되기 때문에, 통상은 원료 이미드를 기준으로 하여 0.1 내지 100 중량％, 특히 0.5 내지 80 중량％, 보다 바람직하게는 1.0 내지 50 중량％ 정도의 범위이다.

반응 온도는 150 내지 350 ℃, 바람직하게는 200 내지 300 ℃의 범위이다. 150 ℃ 미만의 온도에서는 실용적인 환원 속도를 얻기가 어렵고, 350 ℃를 초과하는 온도에서는 부반응이나 분해 반응의 원인이 되어 수율이 저하하는 경향이 있어 경제적으로 불리하다.

반응 압력은 수소 분압으로 1 내지 30 MPa, 바람직하게는 3 내지 25 MPa의 범위이다. 1 MPa 미만의 수소 분압에서는 실용적인 환원 속도를 얻을 수 없고, 30 MPa를 초과하는 수소 분압을 이용해도 현저한 유의성은 확인되지 않아 경제적으로 불리하다.

유기 용매의 사용량으로서는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 사용량이 많으면 원료 농도의 저하에 의해 생산성 효율이 악화되고, 지나치게 적으면 반응이 원활하게 진행되지 않게 되므로, 통상, 원료 이미드류 100 중량부에 대하여 50 내지 5000 중량부, 바람직하게는 100 내지 3000 중량부, 더욱 바람직하게는 200 내지 2000 중량부의 범위가 추천된다.

본 발명의 환상 아민류의 제조 방법에서는, 반응계로부터 수소 가스와 함께 생성수 및 환원 생성물인 환상 아민류를 연속적 또는 간헐적으로 계 밖으로 취출하는 것을 특징으로 한다. 유기 용매의 종류 및(또는) 반응 조건에 따라서는 생성수 및 환원 생성물인 환상 아민류를 수소 가스와 함께 계 밖으로 취출할 때, 유기 용매가 취출되는 양도 현저해진다. 이러한 경우에는 취출되는 유기 용매의 양에 따라 적절하게 반응계에 새로운 유기 용매를 추가하는 것이 바람직하다.

반응계 내의 생성수 및 생성되는 환상 아민류를 수소 가스와 함께 반응계 밖으로 취출하는 방법으로서는, (1) 수소 가스를 기상부에 도입하여, 기상부에 존재하는 생성수 및 상기 환상 아민류를 수소 가스와 함께 계 밖으로 취출하는 방법이나, (2) 수소 가스를 액상부에 도입하여 버블링시키고, 액상부 및 기상부에 존재하는 생성수 및 상기 환상 아민류를 수소 가스와 함께 계 밖으로 취출하는 방법이 추천된다. 이와 같이, 수소 가스의 공급 장소는 반응계 내의 기상부일 수도 있고 액상부일 수도 있지만, 액상부에 통기시키는 것이 생성수 및 상기 환상 아민류의 취출 효율을 높이는 데 있어서 바람직하다. 또한, 상기한 방법을 이용한 경우라도, 원료인 이미드류가 반응계 밖으로 취출되는 경우가 없도록, 반응계 밖으로 취출되는 수소량을 적절하게 조정한다.

반응계 밖으로 취출되는 수소량(취출되는 수소 함유 혼합 가스 중의 수소 가스의 양)은, 연속적으로 취출하는 경우, 해당 반응의 압력, 온도에서의 가스 공간 이동 속도(hr^-1)(이하,「GHSV」라고 함)로서 0.1 내지 300 hr^-1, 바람직하게는 0.5 내지 200 hr^-1, 보다 바람직하게는 1 내지 100 hr^-1이다. 이러한 수소량은 반응기 및 반응 조건에 따라 상이하며, 운전시에 적절하게 선택된다. 또한, 수소의 취출량이 지나치게 적으면 생성수와 촉매의 접촉 기회가 많아져 촉매의 실활 등 악영향을 미치기 때문에 바람직하지 않다.

수소 함유 혼합 가스의 계 밖으로의 취출은, 상기한 바와 같이 연속적으로 행하는 것이 바람직하지만, 간헐적으로 행할 수도 있다. 수소 함유 혼합 가스의 취출량이 적은 경우, 생성수 및 상기 환상 아민류의 취출 효율이 저하된다. 따라서, 간헐적으로 행하는 경우라도 수소 함유 혼합 가스의 취출량을 적절하게 늘려 생성수 및 상기 환상 아민류의 취출을 촉진하는 것이 바람직하다.

취출된 수소 함유 혼합 가스의 처리 방법으로서는, 그대로 대기 중에 방출하여 폐기하는 방법도 있지만, 상기 수소 함유 혼합 가스로부터 생성수, 생성되는 환상 아민류 및 유기 용매를 제거한 후 미반응 수소 가스의 전부 또는 일부를 순환기를 이용하여 반응계 내로 순환시켜 재이용하는 방법이 바람직하다. 취출된 수소 함유 혼합 가스 중에서 생성수, 환상 아민류 및 유기 용매를 제거하는 방법은, 균압 컨덴서 등을 이용하여 냉각, 응축시켜 기액 분리하는 등의 공지된 방법을 이용하는 것이 바람직하다. 분리된 수소 가스는 수소 순환기를 이용하여 재이용하는 것이 바람직하다. 다량의 수소 가스를 폐기하는 것은 비경제적이며, 위험을 수반하기 때문이다.

수소 가스를 순환하는 경우에는, 순환시키는 수소 가스에 생성수가 포함되어 있으면 촉매에 악영향을 미치거나, 불활성 가스가 축적되면 반응계 내의 수소 분압의 현저한 저하가 보이는 경우가 있다. 이러한 경우, 계 내의 가스 전부 또는 그의 일부를 새로운 수소 가스로 치환하는 것이 바람직하다. 치환은 간헐적으로 행할 수도 있지만, 연속적으로 소량씩 수소 가스를 계에 도입하고 방출하여 행할 수도 있다.

제2 발명에서의 반응계 내로부터 생성수 및 환원 생성물인 환상 아민류를 계 밖으로 취출하는 방법의 구체예를 이하에 나타낸다. 예를 들면, 전자식 교반기, 압력 조절 밸브, 수소 순환기, 균압 컨덴서, 기액 분리기, 반응기 바닥부에 설치한 수소 가스 도입관, 유기 용매 투입 펌프 등을 구비한 오토클레이브에 이미드류, 용매, 금속 촉매를 넣고, 수소 분압 1 내지 30 MPa 정도, 수소 가스 공간 이동 속도 (GHSV) 0.1 내지 300 hr^-1, 반응 온도 150 내지 350 ℃에서 2 내지 20 시간 환원 반응을 행한다. 반응기로부터 수소와 함께 취출되는 생성수, 용매 및 환상 아민류는 균압 컨덴서에 의해 냉각, 응축되어 기액 분리기에 수용된다. 분리된 수소 가스는 수소 순환기에 의해 반응기 바닥부로부터 재도입된다. 반응 소비분의 수소 가스는 보충된다. 취출되는 용매량의 상당분은 유기 용매 투입 펌프로부터 적절하게 반응기로 공급된다. 반응 종료 후, 얻어진 반응 조물을 정제하여 환상 아민류를 얻는다.

반응 시간은 촉매량 및 그 밖의 조건에 따라 적절하게 선택할 수 있지만, 통상 2 내지 20 시간, 바람직하게는 4 내지 15 시간이다.

또한, 반응 설비로서는, 필요로 되는 수소압에 견디는 것이면 제한은 없으며, 환원 반응의 반응 형식은 회분 방식으로 한정되는 것은 아니며, 원료의 용매 희석 용액을 연속적으로 공급하여 반응시키는 연속 방식도 채용할 수 있다.

상기한 환원 처리로 얻어지는 환상 아민류는, 통상, 증류, 용매 추출, 재결정, 흡착제 처리 등에 의해 정제된다.

생성되는 환상 아민류

제2 발명의 제조 방법에 의해, 화학식 (II-1)로 표시되는 원료 이미드류로부터 하기 화학식 (II-2)로 표시되는 환상 아민류가 제조된다. 이 환상 아민류는 화학식 (II-1)로 표시되는 이미드류의 카르보닐기가 메틸렌기로 환원된 화합물이다. 또한, 원료로서 A²에 불포화기를 갖는 화학식 (II-1)로 표시되는 이미드류를 사용한 경우에는, 상기 불포화기가 수소 환원된 포화기를 갖는 하기 화학식 (II-2)로 표시되는 환상 아민류로 변환된다.

<화학식 II-2>

(식 중, A²⁰은 상기와 동일하다.)

화학식 (II-2)에 있어서, A²⁰이 환 구조를 갖는 기인 경우, A²⁰으로서는 방향환, 시클로헥산환, 포화 축합환 및 비시클로환으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1개 또는 2개 이상의 환을 함유하는 기를 들 수 있다.

A²⁰으로 표시되는 「방향환, 시클로헥산환, 포화 축합환 및 비시클로환으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1개 또는 2개 이상의 환을 함유하는 기」로서는 방향환(특히, 벤젠환, 나프탈렌환), 시클로헥산환, 포화 축합환(특히, 데칼린) 및 비시클로환(특히, 노르보르난 및 7-옥사-비시클로[2,2,1]헵탄)으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1개의 환으로부터 2개의 수소 원자를 제거하여 얻어지는 2가의 기를 예시할 수 있다.

상기 환은 모두 탄소수 1 내지 12의 알킬기를 치환기로 가질 수 있다. 특히, 방향환(특히, 벤젠환, 나프탈렌환) 및 포화 축합환(특히, 데칼린)은 1개 이상(특히, 1 내지 2개)의 탄소수 1 내지 12(특히, 1 내지 10)의 알킬기로 치환될 수 있다. 또한, 상기 시클로헥산환은 1개 이상(특히, 1 내지 2개)의 탄소수 1 내지 12(특히, 1 내지 10)의 알킬기로 치환될 수 있다.

특히, A²⁰으로서는 하기에 나타낸 기를 예시할 수 있다.

알킬기(바람직하게는 탄소수 1 내지 12, 특히 1 내지 10의 알킬기)로 모노 치환될 수 있는 벤젠환으로부터 2개의 수소 원자를 제거하여 얻어지는 기,

알킬기(바람직하게는 탄소수 1 내지 12, 특히 1 내지 10의 알킬기)로 모노 또는 디 치환될 수 있는 시클로헥산환으로부터 2개의 수소 원자를 제거하여 얻어지는 기,

포화 축합환(특히, 데칼린)으로부터 2개의 수소 원자를 제거하여 얻어지는 2가의 기, 또는

노르보르난 및 7-옥사-비시클로[2,2,1]헵탄으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 비시클로환으로부터 2개의 수소 원자를 제거하여 얻어지는 2가의 기 등을 들 수 있다.

화학식 (II-2) 중의 A²⁰으로 표시되는 기로서는, 구체적으로

등의 환 구조를 갖는 기가 예시된다.

또한, 화학식 (II-2) 중, A²⁰이 환 구조를 갖는 기 이외의 경우, 하기에 나타내는 화학식 (II-3')로 표시되는 환상 아민류, 또는 화학식 (II-5')로 표시되는 환상 아민류를 들 수 있다.

(식 중, R⁴⁰ 및 R⁵⁰은 화학식 (II-2)와 동일하다.)

(식 중, R⁴⁰, R⁵⁰ 및 R⁶⁰은 화학식 (II-2)와 동일하다.)

상기 화학식 (II-3') 내지 (II-5')로 표시되는 환상 아민류의 치환기인 R⁴⁰, R⁵⁰ 및 R⁶⁰은 동일하거나 상이하며, 수소 원자, 탄소수 1 내지 18의 포화 지방족 탄화수소기, 또는 치환기를 가질 수 있는 아릴기이다.

탄소수 1 내지 18의 포화 지방족 탄화수소기로서는, 예를 들면, 탄소수 1 내지 18의 직쇄, 분지쇄 또는 환상의 알킬기를 들 수 있으며, 바람직하게는 탄소수 1 내지 4의 직쇄 알킬기를 들 수 있다. 구체적으로는 메틸, 에틸, 프로필, 부틸, 펜틸, 헥실, 헵틸, 옥틸, 노닐, 데실, 운데실, 도데실, 트리데실, 테트라데실, 펜타데실, 헥사데실, 헵타데실, 옥타데실 등이 예시된다.

치환기를 가질 수 있는 아릴기의 아릴기로서는, 탄소수 6 내지 10의 단환 또는 2환의 아릴기를 들 수 있다. 구체적으로는 페닐, 나프틸 등이 예시된다. 상기 아릴기는 1 내지 3개(특히, 1 내지 2개)의 탄소수 1 내지 18의 알킬기로 치환될 수 있다.

이와 같이 생성수 및 상기 환상 아민류를 연속적으로 또는 간헐적으로 계 밖으로 취출하면서 수소 환원 반응을 행함으로써, 1) 촉매 활성이 저하되지 않고, 2) 반응 장치의 내부 표면이 용출 금속 이온에 의해 도금되지 않으며, 3) 금속 촉매의 형상이 변화하지 않고, 4) 시스-1,2,3,6-테트라히드로프탈이미드 및(또는) 시스-헥사히드로프탈이미드의 환원에 있어서, 생성수 및 생성되는 환상 아민류를 계 밖으로 취출하지 않고 수소 환원 반응을 행하는 종래의 밀폐계에서의 방법과 비교하여, 환원 생성물인 옥타히드로이소인돌의 환 축합 위치의 입체 유지성(시스체/트랜스체 비)이 특히 향상된다.

특히, 상기 4)에 나타낸 바와 같이, 시스-1,2,3,6-테트라히드로프탈이미드 및(또는)시스-헥사히드로프탈이미드를 수소 환원하여 옥타히드로이소인돌을 제조하는 경우, 트랜스-옥타히드로이소인돌로의 입체 이성화를 최대한 억제하고, 시스-옥타히드로이소인돌이 우선적으로 얻어진다는(시스체가 유지된다는) 점은 특기할 만하다. 시스-1,2,3,6-테트라히드로프탈이미드 및(또는) 시스-헥사히드로프탈이미드를 통상의 수소 환원 반응에 사용하면, 환원 생성물인 옥타히드로이소인돌의 시스체/트랜스체 비는 70/30 정도가 된다. 이것이 환원 생성물의 열역학적 평형 상태에 있는 생성 비율이라고 여겨진다. 그러나, 생성수 및 생성되는 환상 아민류를 계 밖으로 취출하면서 수소 환원 반응을 행함으로써, 생성수가 빠르게 계 밖으로 배출되어 촉매가 고활성을 유지할 수 있기 때문에, 이미드의 환원 반응이 빠르게 진행되어 이어지는 이성화 반응을 억제할 수 있다고 여겨진다. 상기한 조건을 이용한 경우, 시스체/트랜스체 비는 통상 90/10 이상, 바람직하게는 92/8 이상, 보다 바람직하게는 95/5 이상이 되어 환 축합 위치가 시스 입체를 유지한다. 또한, 시스체/트랜스체 비는 가스 크로마토그래피 분석의 피크 면적비에 따른다.

상기한 바와 같이 하여 얻어지는 옥타히드로이소인돌의 시스체/트랜스체 혼합물을 포함하는 반응 조물은 통상 정밀 증류를 행함으로써 원하는 시스체의 증류분과 트랜스체를 주성분으로 하는 상기 시스체/트랜스체 혼합물의 증류분으로 분리된다.

정밀 증류에 사용하는 다단 증류탑으로서는, 그 이론 단수가 20 내지 200단, 바람직하게는 50 내지 150단의 증류탑이 추천된다. 증류탑은 통상 이용되는 방식이면 되며, 예를 들면, 트레이 방식, 충전물 방식 등을 들 수 있다. 정밀 증류의 조건은 증류되는 옥타히드로이소인돌의 시스체/트랜스체 비, 조물 중의 불순물 함유량 등에 의해 적절하게 선택할 수 있으며, 예를 들면, 증류 장치의 하부 온도가 30 내지 300 ℃, 증류 장치의 탑 상부 압력이 상압 내지 0.1 kPa, 환류비가 1 내지 50에서 행할 수 있다.

이 정밀 증류를 이용함으로써, 원하는 고순도의 시스-옥타히드로이소인돌을 수율 20 내지 95 ％ 정도, 바람직하게는 30 내지 95 ％ 정도로, 순도 99 ％ 이상, 바람직하게는 99.5 ％ 이상, 보다 바람직하게는 99.7 ％ 이상의 고순도로 얻을 수 있다. 또한, 순도는 가스 크로마토그래피 분석의 피크 면적비에 따른다.

정밀 증류로 분리된 트랜스체를 주성분으로 하는 시스체/트랜스체 혼합물의 증류분은, 후술하는 제3 발명 또는 제4 발명의 이성화 반응 공정의 원료로서 사용할 수 있다.

III. 제3 발명

원료 옥타히드로이소인돌

제3 발명에서는 화학식 (III-1)로 표시되는 트랜스-옥타히드로이소인돌을 화학식 (III-2)로 표시되는 시스-옥타히드로이소인돌로 입체 이성화하는 것을 특징으로 한다. 구체적으로는 하기의 반응식으로 표시된다.

(식 중, 원료인 트랜스체의 입체는 상대 배치를 나타낸다.)

본 발명에서의 원료는, 이성화에 사용되는 트랜스-옥타히드로이소인돌은 100 ％ 순도의 것일 수도 있지만, 시스-옥타히드로이소인돌을 포함하는 것일 수도 있다. 시스체와 트랜스체의 비율(시스/트랜스 비율)로서는 0/100 내지 60/40, 바람직하게는 0/100 내지 40/60의 범위라면 특별히 문제되지 않는다. 또한, 시스체와 트랜스체의 비율은 가스 크로마토그래피 분석의 피크 면적비를 의미한다.

이성화 원료인 옥타히드로이소인돌로서는, 예를 들면, 일본 특허 공개 (평)6-298727호 공보 등에 기재된 종래 공지된 제조 방법에 의해 쉽게 얻을 수 있다. 또는, 시스-1,2,3,6-테트라히드로프탈이미드 및(또는) 시스-헥사히드로프탈이미드를 제1 발명이나 제2 발명의 방법으로 수소 환원한 후, 원하는 시스-옥타히드로이소인돌을 회수한 나머지의 트랜스체가 풍부한 시스/트랜스 혼합-옥타히드로이소인돌을 이성화 원료로 사용할 수도 있다.

금속 촉매

본 반응에 사용하는 금속 촉매로서는 구리, 아연, 니켈, 구리-아연, 구리-크롬, 아연-크롬, 구리-아연-크롬 및 이들의 산화물로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상의 촉매, 및 이들에 몰리브덴, 텅스텐, 마그네슘, 바륨, 알루미늄, 칼슘, 지르코늄, 망간, 니켈, 규소 및 이들의 산화물로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상을 첨가한 변성 촉매가 예시된다.

구체적으로는 구리-아연 산화물, 구리-아연-크롬 산화물, 구리-아연-크롬-마그네슘 산화물, 구리-아연-크롬-바륨 산화물, 구리-아연-마그네슘 산화물, 구리-아연-알루미늄 산화물, 구리-아연-알루미늄-바륨 산화물, 구리-아연-알루미늄-규소 산화물, 구리-크롬 산화물, 구리-크롬-마그네슘 산화물, 구리-크롬-바륨 산화물, 구리-크롬-망간 산화물, 구리-크롬-망간-바륨 산화물, 구리-크롬-바륨-마그네슘 산화물, 아연-크롬 산화물 등이 바람직하게 사용된다.

상기 촉매를 구성하는 각 금속 산화물의 함유 비율은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면 구리-크롬 산화물계의 경우, CuO/Cr₂O₃/Mn₂O₃/BaO = 35 내지 65/35 내지 65/0 내지 20/0 내지 20 (중량비), 특히 40 내지 60/40 내지 60/0 내지 10/0 내지 10이 바람직하고, 구리-아연 산화물계 촉매의 경우, CuO/ZnO/Al₂O₃/BaO/SiO₂ = 35 내지 65/35 내지 65/0 내지 20/0 내지 15/0 내지 15 (중량비), 특히 40 내지 60/40 내지 60/0 내지 15/0 내지 10/0 내지 10이 바람직하다.

촉매의 형태는 무담지 또는 담체에 담지한 것일 수 있지만, 무담지로 사용하면 활성이 높아지기 때문에 바람직하다. 담체에 담지하는 경우, 담체로서는 일반적으로 사용되고 있는 활성탄, 규조토, 알루미나, 실리카, 실리카-알루미나, 제올라이트 등을 들 수 있으며, 특별히 한정되지 않는다.

이들 촉매의 형태는 특별히 한정되지 않으며, 선택되는 형태에 따라 분말상, 타블렛상 등 적절하게 선택하여 사용된다. 구체적으로는, 회분식 또는 연속식 현탁 반응에는 분말 촉매가, 고정상 반응에는 타블렛 촉매 등이 사용된다.

분말 촉매의 입경은 특별히 제한되지는 않지만, 반응성 및 반응 후의 여과성 관점에서 평균 입경이 1 내지 100 ㎛인 것이 바람직하고, 특히 3 내지 50 ㎛인 것이 바람직하다.

담지 촉매의 경우, 그 제조 방법은 특별히 한정되지 않지만, 함침법, 공침법 등의 종래 공지된 방법을 이용할 수 있는 것 외에, 시판되고 있는 것을 그대로 사용할 수도 있다. 이들 금속 촉매는 그대로 사용할 수도 있지만, 사용하기 전에 환원 처리 등의 적당한 활성화 처리를 행한 후에 반응에 사용할 수도 있다.

용매

본 반응에서는 무용매로 반응을 행할 수도 있고, 유기 용매 중에서 반응을 행할 수도 있다. 사용할 수 있는 유기 용매로서는, 사용하는 금속 촉매에도 의존하지만, 방향족 탄화수소, 지환식 탄화수소, 지방족 탄화수소, 에테르계 용매 등을 사용할 수 있다.

구체적으로는, 방향족 탄화수소로서 벤젠, 톨루엔, 크실렌, 에틸벤젠, 부틸벤젠, 쿠멘, 트리메틸벤젠, 알킬(탄소수 6 내지 14)벤젠, 테트라히드로나프탈렌, 엑슨 가가꾸사 제조의 상품명 솔베쏘 #150, 솔베쏘 #200 등이 예시된다.

지환식 탄화수소로서 시클로헥산, 메틸시클로헥산, 디메틸시클로헥산, 에틸시클로헥산, 트리메틸시클로헥산, 데카히드로나프탈렌, 신닛본리까 가부시끼가이샤 제조의 상품명 리카솔브 800, 리카솔브 900 등이 예시된다.

지방족 탄화수소로서 n-헥산, n-헵탄, n-옥탄, 이소옥탄, 노난 등이 예시된다.

에테르계 용매로서 테트라히드로푸란, 테트라히드로피란, 1,4-디옥산, 에틸렌글리콜 디메틸 에테르, 디에틸렌글리콜 디메틸 에테르, 트리에틸렌글리콜 디메틸 에테르, 테트라에틸렌글리콜 디메틸 에테르, 에틸렌글리콜 디에틸 에테르, 디에틸렌글리콜 디에틸 에테르, 트리에틸렌글리콜 디에틸 에테르, 테트라에틸렌글리콜 디에틸 에테르, 에틸렌글리콜 디부틸 에테르, 디에틸렌글리콜 디부틸 에테르, 트리에틸렌글리콜 디부틸 에테르, 테트라에틸렌글리콜 디부틸 에테르, 아니솔 등이 예시된다.

이들 중에서, 크실렌, 에틸벤젠, 쿠멘, 트리메틸벤젠, 테트라히드로나프탈렌, 디메틸시클로헥산, 에틸시클로헥산, 트리메틸시클로헥산, 데카히드로나프탈렌, 디에틸렌글리콜 디메틸 에테르, 트리에틸렌글리콜 디메틸 에테르, 테트라에틸렌글리콜 디메틸 에테르, 디에틸렌글리콜 디에틸 에테르, 트리에틸렌글리콜 디에틸 에테르, 테트라에틸렌글리콜 디에틸 에테르, 디에틸렌글리콜 디부틸 에테르, 트리에틸렌글리콜 디부틸 에테르, 테트라에틸렌글리콜 디부틸 에테르가 바람직하다.

입체 이성화 반응

본 발명의 이성화 반응에 사용되는 수소 가스는 반드시 고순도일 필요는 없으며, 이성화 반응에 영향을 주지 않는 질소나 메탄 등이 포함될 수 있다.

촉매의 적용량은, 통상, 이성화 원료인 옥타히드로이소인돌에 대하여 0.05 내지 50 중량％, 바람직하게는 0.1 내지 30 중량％ 정도, 보다 바람직하게는 0.5 내지 20 중량％의 범위가 반응 속도와 경제성 면에서 추천된다.

반응 온도는 사용하는 촉매의 종류나 양에 의해 적절하게 선택되지만, 150 내지 350 ℃, 바람직하게는 200 내지 300 ℃ 정도이다. 150 ℃ 미만의 온도에서는 충분한 이성화 속도를 얻을 수 없고, 350 ℃를 초과하는 온도에서는 부반응이나 분해 반응의 원인이 되어 수율이 저하되는 경향이 있어 경제적으로 불리하다.

반응 압력은 수소 분압으로 0.001 내지 30 MPa, 바람직하게는 0.5 내지 20 MPa 정도이다. 0.001 MPa 미만의 수소 분압에서는 공업적으로 충분한 이성화 속도를 얻을 수 없고, 30 MPa를 초과하는 수소 분압을 이용해도 현저한 유의성은 확인되지 않아 경제적으로 불리하다.

유기 용매의 사용량은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 사용량이 많으면 생산성이 악화된다. 통상, 이성화 원료인 옥타히드로이소인돌 100 중량부에 대하여 0 내지 1000 중량부, 바람직하게는 0 내지 500 중량부의 범위가 추천된다.

반응 시간은 촉매량 및 그 밖의 조건에 따라 적절하게 선택할 수 있지만, 통상 0.5 내지 30 시간, 바람직하게는 1 내지 15 시간이다.

본 발명의 이성화 방법은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 상기 금속 촉매를 반응 용액 중에 분산시켜 행하는 액상 현탁상에 의한 방법, 금속 촉매를 반응기 중에 고정시키고, 여기에 반응 용액을 작용시키는 고정상 유통 반응에 의한 방법 등이 이용된다. 예를 들면, 현탁상의 경우, 내압 용기에 금속 촉매, 이성화 원료 및 필요에 따라 용매를 넣고, 공간을 수소로 치환한 후, 소정의 온도로 소정 시간 교반하는 방법을 들 수 있다.

상기 이성화 반응을 실시함으로써, 이성화 원료인 옥타히드로이소인돌 중의 트랜스체를 시스체로 이성화할 수 있기 때문에, 시스-옥타히드로이소인돌 함량이 높은 이성화 반응 생성물을 얻을 수 있다. 본 발명의 이성화 반응에 의해 시스체/트랜스체 비는 통상 68/32 내지 82/18 정도로 할 수 있다.

이와 같이 하여 얻어진 이성화 반응 생성물은 촉매를 여과한 후, 증류, 용매 추출, 재결정, 흡착제 처리 등의 종래 공지된 정제 방법을 이용함으로써 보다 고순도의 시스-옥타히드로이소인돌을 얻을 수 있다.

구체적으로는, 옥타히드로이소인돌의 시스체/트랜스체 혼합물은 통상 정밀 증류를 행함으로써 원하는 시스체의 증류분과 트랜스체를 주성분으로 하는 상기 시스체/트랜스체 혼합물의 증류분으로 분리된다.

정밀 증류에 사용하는 다단 증류탑으로서는, 그 이론 단수가 20 내지 200단, 바람직하게는 50 내지 150단의 증류탑이 추천된다. 증류탑은 통상 이용되는 방식이면 되며, 예를 들면, 트레이 방식, 충전물 방식 등을 들 수 있다. 정밀 증류의 조건은 증류되는 옥타히드로이소인돌의 시스체/트랜스체 비, 조물 중의 불순물 함유량 등에 의해 적절하게 선택할 수 있으며, 예를 들면, 증류 장치의 하부 온도가 30 내지 300 ℃, 증류 장치의 탑 상부 압력이 상압 내지 0.1 kPa, 환류비가 1 내지 50에서 행할 수 있다.

이 정밀 증류를 이용함으로써, 원하는 시스-옥타히드로이소인돌을 수율 20 내지 80 ％ 정도, 바람직하게는 30 내지 82 ％ 정도로, 순도 99 ％ 이상, 바람직하게는 99.5 ％ 이상, 보다 바람직하게는 99.7 ％ 이상의 고순도로 얻을 수 있다. 또한, 순도는 가스 크로마토그래피 분석의 피크 면적비에 따른다.

정밀 증류로 분리된 트랜스체를 주성분으로 하는 상기 시스체/트랜스체 혼합물의 증류분은, 다시 상기 제3 발명의 이성화 반응에 사용하거나, 또는 후술하는 제4 발명의 이성화 반응 공정의 원료로서 사용할 수 있다.

IV. 제4 발명

제4 발명에서는 테트라히드로프탈이미드 및(또는) 헥사히드로프탈이미드를 수소 환원하여 원하는 시스-옥타히드로이소인돌을 회수하고, 부생하는 트랜스-옥타히드로이소인돌을 이성화 반응에 사용하여 시스체/트랜스체 혼합물로 변환하며, 추가로 원하는 시스체를 분리 정제하여 트랜스체를 재순환시켜 원하는 시스체를 고순도, 고수율로 제조하는 방법을 제공한다.

구체적으로는, 제4 발명의 고순도 시스-옥타히드로이소인돌의 제조 방법은 하기의 (1) 내지 (4)의 공정을 포함한다.

(1) 화학식 (IV-1) 또는 화학식 (IV-2)로 표시되는 이미드류를 (a) 환원 반응 조건하에서 불활성인 수용성 유기 용매 중에서 금속 촉매의 존재하에 반응 온도 150 내지 350 ℃, 수소 분압 1 내지 30 MPa의 조건에서 수소 환원 반응을 행하거나, 또는 (b) 유기 용매 중에서 금속 촉매의 존재하에 반응 온도 150 내지 350 ℃, 수소 분압 1 내지 30 MPa의 조건에서, 생성수 및 생성되는 옥타히드로이소인돌을 연속적으로 또는 간헐적으로 취출하면서 수소 환원 반응을 행하여 시스-옥타히드로이소인돌 및 트랜스-옥타히드로이소인돌의 혼합물(이하,「시스체/트랜스체 혼합물」이라고 함)을 제조하는 제1 공정,

<화학식 IV-1>

<화학식 IV-2>

(식 중, 화학식 (IV-2)에 있어서 -CONHCO-로 표시되는 기는 시클로헥센환 상의 인접하는 2개의 탄소 원자 상에 존재한다.)

(2) 제1 공정에서 얻어지는 시스체/트랜스체 혼합물로부터 원하는 고순도 시스체를 회수하고, 트랜스체 또는 트랜스체가 주성분인 트랜스체/시스체 혼합물을 분리하는 제2 공정,

(3) 제2 공정에서 분리된 트랜스체 또는 트랜스체가 주성분인 트랜스체/시스체 혼합물을 금속 촉매의 존재하에 반응 온도 150 내지 350 ℃, 수소 분압 0.001 내지 30 MPa의 조건에서 입체 이성화 반응을 행하여 시스체 함량이 증대된 시스체/트랜스체 혼합물을 얻는 제3 공정, 및

(4) 제3 공정에서 얻어지는 시스체 함량이 증대된 시스체/트랜스체 혼합물로부터 원하는 고순도 시스체를 회수하고, 트랜스체 또는 트랜스체가 주성분인 트랜스체/시스체 혼합물을 분리하는 제4 공정.

이하, 상기한 제1 공정에서 제4 공정에 대하여 상세하게 설명한다.

(1) 제1 공정

제1 공정은 화학식 (IV-1)로 표시되는 헥사히드로프탈이미드 및(또는) 화학식 (IV-2)로 표시되는 테트라히드로프탈이미드를 상술한 공정 (a) 또는 공정 (b)를 이용하여 수소 환원함으로써, 시스-옥타히드로이소인돌 및 트랜스-옥타히드로이소인돌의 혼합물(시스체/트랜스체 혼합물)을 제조한다.

원료

원료가 되는 상기 화학식 (IV-1)로 표시되는 헥사히드로프탈이미드 및 화학식 (IV-2)로 표시되는 테트라히드로프탈이미드는 모두 공지된 방법에 의해 제조된다. 헥사히드로프탈이미드는 시스체, 트랜스체 또는 양자의 혼합물일 수 있지만, 시스-옥타히드로이소인돌을 우위로 취득한다는 관점에서 시스체가 바람직하게 선택된다. 또한, 테트라히드로프탈이미드도 이중 결합의 위치 이성체나 입체 구조 이성체 중 어느 것이나 채용할 수 있지만, 시스-옥타히드로이소인돌을 우위로 취득한다는 관점에서 시스-1,2,3,6-테트라히드로프탈이미드가 바람직하게 선택된다.

바람직한 원료인 시스-헥사히드로프탈이미드 및 시스-1,2,3,6-테트라히드로프탈이미드의 제조 방법으로서는 다음과 같은 방법이 예시된다.

우선, 부타디엔과 무수 말레산을 통상법인 딜스-알더(Diels-Alder) 반응시켜 화합물 (V-1)을 얻는다. 이것을 통상법에 의해 환원(예를 들면, H₂-Pd/C)함으로써 화합물 (V-2)를 얻는다. 이어서, 화합물 (V-1) 또는 화합물 (V-2)에 암모니아 등을 작용시켜 산무수물을 이미드화하고, 각각 시스-1,2,3,6-테트라히드로프탈이미드 (IV-2a) 시스 또는 시스-헥사히드로프탈이미드 (IV-1) 시스를 얻는다. 또한, 화합물 (IV-1) 시스는 화합물 (IV-2a) 시스를 통상법에 의해 환원(예를 들면, H₂-Pd/C)하여 얻을 수도 있다. 이렇게 하여 얻어지는 시스-1,2,3,6-테트라히드로프탈이미드 (IV-2a) 시스 및(또는) 시스-헥사히드로프탈이미드 (IV-1) 시스는 본 발명의 원료로서 사용된다.

<공정 (a)>

공정 (a)는 상술한 제1 발명과 동일하게 하여 실시할 수 있다. 구체적으로는 이하와 같다.

금속 촉매

본 반응에 사용하는 금속 촉매로서는 구리, 아연, 니켈, 구리-아연, 구리-크롬, 아연-크롬, 구리-아연-크롬 및 이들의 산화물로부터 선택된 1종 이상의 금속 촉매, 및 이들에 몰리브덴, 텅스텐, 마그네슘, 바륨, 알루미늄, 칼슘, 지르코늄, 망간, 니켈, 규소 및 이들의 산화물 등을 첨가한 변성 촉매가 예시된다. 또한, 상기 촉매의 혼합물도 사용할 수 있다.

바람직한 촉매로서, 구체적으로는 구리-아연 산화물, 구리-아연-크롬 산화물, 구리-아연-크롬-마그네슘 산화물, 구리-아연-크롬-바륨 산화물, 구리-아연-마그네슘 산화물, 구리-아연-알루미늄 산화물, 구리-아연-알루미늄-바륨 산화물, 구리-아연-알루미늄-규소 산화물, 구리-크롬 산화물, 구리-크롬-마그네슘 산화물, 구리-크롬-바륨 산화물, 구리-크롬-망간 산화물, 구리-크롬-바륨-망간 산화물, 아연-크롬 산화물 등이 예시된다.

상기 촉매를 구성하는 각 금속 산화물의 함유 비율은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면 구리-크롬 산화물계의 경우, CuO/Cr₂O₃/Mn₂O₃/BaO = 35 내지 65/35 내지 65/0 내지 20/0 내지 20 (중량비), 특히 40 내지 60/40 내지 60/0 내지 10/0 내지 10이 바람직하고, 구리-아연 산화물계 촉매의 경우, CuO/ZnO/Al₂O₃/BaO/SiO₂ = 35 내지 65/35 내지 65/0 내지 20/0 내지 15/0 내지 15 (중량비), 특히 40 내지 60/40 내지 60/0 내지 15/0 내지 10/0 내지 10이 바람직하다.

또한, 상기 금속 및 금속 산화물 이외에, 규조토, 백토, 흑연 등의 형성 조제를 첨가한 촉매나, 상기한 금속 산화물을 알루미나나 실리카 등의 담체에 담지시킨 촉매 등을 이용할 수 있다.

이들 촉매의 형태는 특별히 한정되지 않으며, 선택되는 형태에 따라 분말상, 타블렛상 등 적절하게 선택하여 사용된다. 구체적으로는, 회분식 또는 연속식 현탁 반응에는 분말 촉매가, 고정상 반응에는 타블렛 촉매 등이 사용된다.

분말 촉매의 입경은 특별히 제한되는 것은 아니지만, 반응성 및 반응 후의 여과성 관점에서 평균 입경이 1 내지 100 ㎛인 것이 바람직하고, 특히 3 내지 50 ㎛인 것이 바람직하다.

이들 담지 촉매의 제조 방법은 특별히 한정되는 것은 아니며, 예를 들면, 함침법, 공침법 등의 종래 공지된 방법에 의해 쉽게 제조할 수 있다. 이들 촉매는 시판되고 있는 것일 수도 있으며, 특별히 한정되는 것은 아니다. 이들 촉매는 그대로 사용할 수도 있지만, 사용하기 전에 환원 처리 등의 적당한 활성화 처리를 행한 후에 반응에 사용하는 것이 바람직하다.

유기 용매

본 발명에서 사용되는 유기 용매는 환원 반응 조건하에서 불활성인 수용성 유기 용매이다. 여기서, 수용성 유기 용매란 상기 유기 용매와 물을 혼합한 경우에 유기상과 수상을 포함하는 이상계를 형성하지 않는 유기 용매(즉, 물과 상용성을 갖는 유기 용매)이면 특별히 제한은 없지만, 물에의 용해도(20 ℃에서 물 100 g 중에 용해하는 유기 용매의 중량)가 20 g 이상인 유기 용매이면 되고, 바람직하게는 50 g 이상, 특히 100 g 이상인 유기 용매가 바람직하다.

또한, 상기 수용성 용매 중에서도, 본 발명에 유효하게 사용할 수 있는 수용성 유기 용매로는, 그 용해도 파라미터가 8 내지 11.5(바람직하게는, 8.5 내지 11.0) 범위의 유기 용매가 바람직하다.

여기서, 용해도 파라미터(δ)란, 예를 들면, 문헌[J. H. Hildebrand, R. L. Scott; "Solubility of Non-electrolytes" Chap. 20, Rein hold (1950)]에 기재되어 있는 바와 같이 하기의 수학식 1에 따라 구할 수 있다.

<수학식 1>

δ= (E/V)^0.5

(단, E는 몰 증발열(cal)을, V는 분자 용적(cc)을 나타낸다.)

또한, 본 발명의 방법에서는 문헌[H. Burrell; Off. Dig., 29, 1069 (1957)]에 기재되어 있는 용매의 용해도 파라미터 δ를 사용하여 산출하였다.

이러한 수용성 유기 용매를 사용함으로써, 반응중에 생성되는 물과의 상용성이 양호해지고, 물과 촉매의 접촉이 감소하기 때문에 촉매 실활을 억제할 수 있다. 용해도 파라미터가 8 미만인 유기 용매에서는, 원료 이미드류 및 생성되는 환상 아민류와 상용성이 낮아지기 때문에 반응율이 저하하고, 추가로 물과의 상용성이 낮아지기 때문에 금속 촉매가 부생하는 물의 영향을 받기 쉬워지는 경향을 보이며, 한편 용해도 파라미터가 11.5를 초과하는 유기 용매로 상기 환원 조건하에서 불활성인 것을 용이하게 입수하는 것은 곤란하다.

상기 수용성 유기 용매 중, 히드록실기, 에스테르기, 아미드기, 이미드기, 시아노기, 니트로기, 포르밀기 등의 관능기나 불포화 결합을 갖지 않는 환원 반응 조건하에서 불활성인 수용성 유기 용매가 사용된다.

예를 들면, 히드록실기를 갖는 수용성 유기 용매는 상기 환원 반응 조건하에서, 생성물인 환상 아민류와 반응하여 3급 아민이 생성된다. 또한, 그 밖의 에스테르기, 아미드기, 이미드기, 시아노기, 니트로기, 포르밀기 등의 관능기나 불포화 결합을 갖는 수용성 유기 용매를 사용한 경우에는, 상기 유기 용매 자신이 환원되거나, 상기 유기 용매에 생성수가 부가되기도 한다. 이 때문에, 상기 관능기를 갖는 유기 용매를 사용하는 것은 바람직하지 않다.

본 발명에서 사용되는 용해도 파라미터가 8 내지 11.5 범위의 수용성 유기 용매로는, 에테르계 용매, 특히 쇄상 에테르계 용매나 환상 에테르계 용매를 들 수 있다. 쇄상 에테르계 용매로는, 에테르 결합(-0-)을 적어도 2개 이상(바람직하게는 2 내지 5개) 갖는 쇄상 에테르계 용매가 바람직하다. 특히, 화학식

R^aO-(CH₂CH₂O)m-R^b

(식 중, R^a 및 R^b는 동일하거나 상이하고, C₁-C₃알킬기이며, m은 1 내지 4의 정수를 나타낸다.)으로 표시되는 용매가 바람직하다. 특히, R^a 및 R^b가 메틸이고, m이 3인 용매, 즉, 트리에틸렌글리콜 디메틸 에테르가 바람직하다.

또한, 환상 에테르계 용매로는, 에테르 결합(-0-)을 적어도 1개 이상(바람직하게는 1 또는 2개) 갖는 C₄-C₅ 환상 에테르계 용매가 바람직하다.

상기 에테르계 용매로서, 보다 구체적으로는 테트라히드로푸란, 1,4-디옥산, 에틸렌글리콜 디메틸 에테르, 디에틸렌글리콜 디메틸 에테르, 트리에틸렌글리콜 디메틸 에테르, 에틸렌글리콜 디에틸 에테르, 디에틸렌글리콜 디에틸 에테르, 트리에틸렌글리콜 디에틸 에테르 등이 예시된다. 이들 용매는 1종 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.

그 중에서도 특히, 테트라히드로푸란, 1,4-디옥산, 에틸렌글리콜 디메틸 에테르, 디에틸렌글리콜 디메틸 에테르, 트리에틸렌글리콜 디메틸 에테르가 추천된다.

또한, 상기 이외의 용해도 파라미터가 8 내지 11.5 범위이고, 본 발명의 제법에 악영향을 미치지 않는 수용성 유기 용매로는, 피리딘, 피페리딘, 모르폴린 등의 질소 함유 화합물이 예시된다. 이들은 단독으로 또는 2종 이상의 혼합물로서 사용할 수 있으며, 상기 에테르계 용매와 혼합하여 사용할 수도 있다.

또한, 본 발명에서 사용되는 용매는 본 발명의 효과에 악영향을 미치게 하지 않는 범위에서, 상기한 용해도 파라미터가 8 내지 11.5 범위의 수용성 유기 용매에 다른 비수용성 유기 용매(예를 들면, 방향족 탄화수소, 지환식 탄화수소, 지방족 탄화수소 등)을 첨가한 혼합 용매를 사용할 수도 있다. 통상, 사용하는 용매 중 용해도 파라미터가 8 내지 11.5 범위의 수용성 유기 용매가 20 내지 100 부피% 정도, 바람직하게는 50 내지 100 부피% 정도일 수 있다.

환원 반응

본 반응에 사용되는 수소 가스는 반드시 고순도일 필요는 없으며, 환원 반응에 영향을 주지 않는 질소나 메탄 등이 포함될 수 있다.

촉매의 적용량은, 통상, 이미드류에 대하여 0.1 내지 100 중량%, 바람직하게는 0.5 내지 80 중량% 정도, 보다 바람직하게는 1.0 내지 50 중량% 정도의 범위에서 선택된다.

반응 온도는 150 내지 350 ℃, 바람직하게는 200 내지 300 ℃ 정도이다. 150 ℃ 미만인 온도에서는 충분한 환원 속도를 얻을 수 없고, 350 ℃를 초과하는 온도에서는 부반응이나 분해 반응의 원인이 되어 수율이 저하하는 경향을 보여 경제적으로 불리하다.

반응 압력은 수소 분압으로 1 내지 30 MPa, 바람직하게는 3 내지 25 MPa 정도이다. 1 MPa 미만의 수소 분압에서는 공업적으로 충분한 환원 속도를 얻을 수 없고, 30 MPa를 초과하는 수소 분압을 사용하여도 현저한 유의성은 인정되지 않아 경제적으로 불리하다.

용매의 사용량으로는 생성수가 용매에 상용하는 양이면 특별히 한정되지 않지만, 통상, 이미드류 100 중량부에 대하여, 50 내지 5000 중량부, 바람직하게는 100 내지 3000 중량부, 더욱 바람직하게는 200 내지 2000 중량부의 범위가 추천된다.

반응 시간은 이미드류의 종류, 촉매량 및 그 밖의 조건에 의해 적절하게 선택할 수 있지만, 통상 2 내지 20 시간, 바람직하게는 4 내지 15 시간이다.

또한, 본 반응은 회분 방식, 연속 방식에 관계없이 가능하다.

이렇게 하여, 화학식 (IV-1)로 표시되는 헥사히드로프탈이미드 및 화학식 (IV-2)로 표시되는 테트라히드로프탈이미드는, 하기에 나타낸 바와 같이, 시스-옥타히드로이소인돌 (IV-3) 시스 및 트랜스-옥타히드로이소인돌 (IV-3) 트랜스로 변환된다. 그의 시스체 및 트랜스체 비(시스체/트랜스체 비)는 68/32 내지 82/18 정도의 혼합물이 된다.

<공정 (b)>

공정 (b)는 상술한 제2 발명과 마찬가지로 하여 실시할 수 있다. 구체적으로는 이하와 같다.

금속 촉매

본 반응에 사용하는 금속 촉매로는, 구리, 아연, 니켈, 구리-아연, 구리-크롬, 아연-크롬, 구리-아연-크롬 및 이들의 산화물로부터 선택된 1종 이상의 금속 촉매, 및 이들에 몰리브덴, 텅스텐, 마그네슘, 바륨, 알루미늄, 칼슘, 지르코늄, 망간, 니켈, 규소 및 이들의 산화물 등을 첨가한 변성 촉매가 예시된다. 또한, 상기 촉매의 혼합물도 사용할 수 있다.

바람직한 촉매로서 구체적으로는, 구리-아연 산화물, 구리-아연-크롬 산화물, 구리-아연-크롬-마그네슘 산화물, 구리-아연-크롬-바륨 산화물, 구리-아연-마그네슘 산화물, 구리-아연-알루미늄 산화물, 구리-아연-알루미늄-바륨 산화물, 구리-아연-알루미늄-규소 산화물, 구리-크롬 산화물, 구리-크롬-마그네슘 산화물, 구리-크롬-바륨 산화물, 구리-크롬-망간 산화물, 구리-크롬-바륨-망간 산화물, 아연-크롬 산화물 등이 예시된다.

상기 촉매를 구성하는 각 금속 산화물의 함유 비율은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면 구리-크롬 산화물계의 경우, CuO/Cr₂O₃/Mn₂O₃/BaO = 35 내지 65/35 내지 65/0 내지 20/0 내지 20 (중량비), 특히 40 내지 60/40 내지 60/0 내지 10/0 내지 10이 바람직하고, 구리-아연 산화물계 촉매의 경우, CuO/ZnO/Al₂O₃/BaO/SiO₂ = 35 내지 65/35 내지 65/0 내지 20/0 내지 15/0 내지 15 (중량비) 특히, 40 내지 60/40 내지 60/0 내지 15/0 내지 10/0 내지 10이 바람직하다.

또한, 상기 금속 및 금속 산화물 이외에, 규조토, 백토, 흑연 등의 형성 조제를 첨가한 촉매나 상기한 금속 산화물을 알루미나나 실리카 등의 담체에 담지시킨 촉매 등을 이용할 수 있다.

이들 촉매의 형태는 특별히 한정되지 않고, 선택되는 형태에 따라 분말상, 타블렛상 등 적절하게 선택하여 사용된다. 구체적으로는, 회분 혹은 연속의 현탁 반응에는 분말 촉매가, 고정상 반응에는 타블렛 촉매 등이 사용된다.

분말 촉매의 입경은 특별히 제한이 없지만, 반응성 및 반응 후의 여과성 관점에서 평균 입경이 1 내지 100 ㎛가 바람직하고, 특히 3 내지 50 ㎛가 바람직하다.

이들 담지 촉매의 제조 방법은 특별히 한정되는 것은 아니며, 예를 들면, 함침법, 공침법 등의 종래 공지된 방법에 의해 용이하게 제조할 수 있다. 이들 촉매는 시판되는 것일 수도 있으며, 특별히 한정되는 것은 아니다. 이들 촉매는 그대로 사용할 수도 있지만, 사용하기 전에 환원 처리 등의 적당한 활성화 처리를 한 후에 반응에 사용하는 것이 바람직하다.

유기 용매

본 발명에 사용되는 유기 용매로는 해당 환원 반응에 불활성인 것으로, 각각 단독으로 또는 2종 이상을 적절하게 조합하여 사용된다.

추천되는 유기 용매로는 탄소수 6 내지 20의 방향족 탄화수소, 탄소수 6 내지 20의 지환식 탄화수소, 탄소수 6 내지 20의 지방족 탄화수소, 에테르계 용매 등이 예시된다.

보다 구체적으로는, 방향족 탄화수소로는 벤젠, 톨루엔, 크실렌, 에틸벤젠, 부틸벤젠, 쿠멘, 트리메틸벤젠, 알킬(탄소수 6 내지 14)벤젠, 테트라히드로나프탈렌, 엑슨사 제조의 상품명 솔베쏘 #150, 솔베쏘 #200 등이 예시된다.

지환식 탄화수소로는 시클로헥산, 메틸시클로헥산, 디메틸시클로헥산, 에틸시클로헥산, 트리메틸시클로헥산, 데카히드로나프탈렌, 신닛본리카 가부시끼가이샤제의 상품명 리카솔브 800, 리카솔브 900 등이 예시된다.

지방족 탄화수소로는 n-헥산, n-헵탄, n-옥탄, 이소옥탄, 노난 등이 예시된다.

에테르계 용매로는 쇄상 에테르계 용매나 환상 에테르계 용매를 들 수 있다. 쇄상 에테르계 용매로는 에테르 결합(-O-)을 적어도 2개 이상(바람직하게는 2 내지 5개) 갖는 쇄상 에테르계 용매가 바람직하다. 또한, 환상 에테르계 용매로는 에테르 결합(-O-)을 적어도 1개 이상(바람직하게는 1 또는 2개) 갖는 C₄-C₅ 환상 에테르계 용매가 바람직하다.

상기 에테르계 용매로서 보다 구체적으로는, 테트라히드로푸란, 1,4-디옥산, 에틸렌글리콜 디메틸 에테르, 디에틸렌글리콜 디메틸 에테르, 트리에틸렌글리콜 디메틸 에테르, 테트라에틸렌글리콜 디메틸 에테르, 에틸렌글리콜 디에틸 에테르, 디에틸렌글리콜 디에틸 에테르, 트리에틸렌글리콜 디에틸 에테르, 테트라에틸렌글리콜 디에틸 에테르, 에틸렌글리콜 디부틸 에테르, 디에틸렌글리콜 디부틸 에테르, 트리에틸렌글리콜 디부틸 에테르, 테트라에틸렌글리콜 디부틸 에테르, 아니솔 등이 예시된다.

이들 중에서, 특히 크실렌, 에틸벤젠, 쿠멘, 트리메틸벤젠, 테트라히드로나프탈렌, 디메틸시클로헥산, 에틸시클로헥산, 트리메틸시클로헥산, 데카히드로나프탈렌, 디에틸렌글리콜 디메틸 에테르, 트리에틸렌글리콜 디메틸 에테르, 테트라에틸렌글리콜 디메틸 에테르, 디에틸렌글리콜 디에틸 에테르, 트리에틸렌글리콜 디에틸 에테르, 테트라에틸렌글리콜 디에틸 에테르, 디에틸렌글리콜 디부틸 에테르, 트리에틸렌글리콜 디부틸 에테르, 테트라에틸렌글리콜 디부틸 에테르 등이 바람직하다.

본 발명에 유효하게 사용할 수 있는 유기 용매로는, 상기 공정 (a)에서 사용되는 수용성 유기 용매도 바람직하게 사용할 수 있다. 이 수용성 유기 용매로서, 원료 이미드류 및 생성되는 옥타히드로이소인돌과 상용성을 가지며, 그 용해도 파라미터가 8 내지 11.5(바람직하게는 8.5 내지 11.0) 범위의 유기 용매가 바람직하다. 용해도 파라미터가 8 내지 11.5인 구체적인 수용성 유기 용매는 상기 공정 (a)에서 사용되는 것이 예시된다.

본 발명에 유효하게 사용할 수 있는 유기 용매로는, 히드록실기, 에스테르기, 아미드기, 이미드기, 시아노기, 니트로기, 포르밀기 등의 관능기나 불포화 결합을 갖지 않는 환원 반응 조건하에서 불활성인 유기 용매가 사용된다.

예를 들면, 히드록실기를 갖는 유기 용매는 상기 환원 반응 조건하에서 환상 아민류와 반응하여 대응하는 3급 아민이 생성된다. 또한, 그 밖의 에스테르기, 아미드기, 이미드기, 시아노기, 니트로기, 포르밀기 등의 관능기나 불포화 결합을 갖는 유기 용매를 사용한 경우에는, 상기 유기 용매 자신이 환원되거나, 상기 유기 용매에 생성수가 부가되기도 한다. 이 때문에, 상기 관능기를 갖는 유기 용매를 사용하는 것은 바람직하지 않다.

환원 반응

본 반응에 사용되는 수소 가스는 반드시 고순도일 필요는 없으며, 환원 반응에 영향을 주지 않는 질소나 메탄 등이 포함될 수 있다.

촉매의 사용량은 특별히 한정되지 않지만, 촉매량이 적으면 반응에 장시간을 요하게 되기 때문에, 통상, 원료 이미드를 기준으로 하여 0.1 내지 100 중량%, 특히 0.5 내지 80 중량%, 보다 바람직하게는 1.0 내지 50 중량% 정도의 범위이다.

반응 온도는 150 내지 350 ℃, 바람직하게는 200 내지 300 ℃의 범위이다. 150 ℃ 미만의 온도에서는 실용적인 환원 속도를 얻기 어렵고, 350 ℃를 초과하는 온도에서는 부반응이나 분해 반응의 원인이 되어, 수율이 저하하는 경향을 보여 경제적으로 불리하다.

반응 압력은 수소 분압으로 1 내지 30 MPa, 바람직하게는 3 내지 25 MPa의 범위이다. 1 MPa 미만의 수소 분압에서는 실용적인 환원 속도를 얻기 어렵고, 30 MPa를 초과하는 수소 분압을 사용하여도 현저한 유의성은 인정되지 않아 경제적으로 불리하다.

유기 용매의 사용량으로는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 사용량이 많으면 원료 농도의 저하에 의해 생산성 효율이 악화하며, 지나치게 적으면 반응이 원활하게 진행하기 어려워지기 때문에, 통상, 원료 이미드류 100 중량부에 대하여 50 내지 5000 중량부, 바람직하게는 100 내지 3000 중량부, 더욱 바람직하게는 200 내지 2000 중량부의 범위가 추천된다.

본 발명의 옥타히드로이소인돌의 제조 방법에서는, 반응계로부터 수소 가스와 함께 생성수 및 환원 생성물인 옥타히드로이소인돌을 연속적 또는 간헐적으로 계외로 취출하는 것을 특징으로 한다. 유기 용매의 종류 및(또는) 반응 조건에 따라서는, 생성수 및 환원 생성물인 옥타히드로이소인돌을 수소 가스와 함께 계외로 취출할 때, 유기 용매가 취출되는 양도 현저하게 된다. 이러한 경우에는, 취출되는 유기 용매의 양에 따라 적절하게 반응계에 새로운 유기 용매를 추가하는 것이 바람직하다.

반응계 내의 생성수 및 생성되는 옥타히드로이소인돌을 수소 가스와 함께 반응계외로 취출하는 방법으로는, (1) 수소 가스를 기상부에 도입하고, 기상부에 존재하는 생성수 및 옥타히드로이소인돌을 수소 가스와 함께 계외로 취출하는 방법이나, (2) 수소 가스를 액상부에 도입하여 버블링시키고, 액상부 및 기상부에 존재하는 생성수 및 옥타히드로이소인돌을 수소 가스와 함께 계외로 취출하는 방법이 추천된다. 이와 같이, 수소 가스의 공급 장소는 반응계 내의 기상부일 수도 있고 액상부일 수도 있지만, 액상부에 통기하는 것이 생성수 및 옥타히드로이소인돌의 취출 효율을 높이는 데에 바람직하다. 또한, 상기한 방법을 채용한 경우에도, 원료인 이미드류가 반응계외로 취출되지 않도록, 반응계외로 취출되는 수소량을 적절하게 조정한다.

반응계외로 취출되는 수소량(취출되는 수소 함유 혼합 가스 중 수소 가스의 양)은, 연속적으로 취출하는 경우, 해당 반응의 온도, 압력에서 가스 공간 이동 속도(hr^-1)(이하, "GHSV"라 함)로서 0.1 내지 300 hr^-1, 바람직하게는 0.5 내지 200 hr^-1, 보다 바람직하게는 1 내지 100 hr^-1이다. 이러한 수소량은 반응기 및 반응 조건에 따라 상이하며, 운전시에 적절하게 선택된다. 또한, 수소의 취출량이 지나치게 적으면 생성수와 촉매의 접촉 기회가 많아져 촉매의 실활 등 악영향을 미치기 때문에 바람직하지 않다.

수소 함유 혼합 가스의 계외로의 취출은, 상기한 바와 같이 연속적으로 행하는 것이 바람직하지만, 간헐적으로 행할 수도 있다. 수소 함유 혼합 가스의 취출량이 적은 경우, 생성수 및 옥타히드로이소인돌의 취출 효율이 저하한다. 따라서, 간헐적으로 행하는 경우에도 수소 함유 혼합 가스의 취출량을 적절하게 늘려 생성수 및 옥타히드로이소인돌의 취출을 촉진하는 것이 바람직하다.

취출된 수소 함유 혼합 가스의 처리 방법으로는, 그대로 대기 중에 방출하여 폐기하는 방법도 있지만, 상기 수소 함유 혼합 가스로부터 생성수, 생성되는 옥타히드로이소인돌 및 유기 용매를 제거한 후, 미반응 수소 가스의 전부 또는 일부를 순환기를 이용하여 반응계 내에 순환시켜 재사용하는 방법이 바람직하다. 취출된 수소 함유 혼합 가스 중에서 생성수, 옥타히드로이소인돌 및 유기 용매를 제거하는 방법은 균압 콘덴서 등을 이용하여 냉각, 응축시켜 기액 분리하는 등의 공지된 방법을 채용할 수 있다. 분리된 수소 가스는 수소 순환기를 이용하여 재사용하는 것이 바람직하다. 다량의 수소 가스를 폐기하는 것은 경제적이지 않고, 위험이 따르기 때문이다.

수소 가스를 순환하는 경우에는, 순환시키는 수소 가스에 생성수가 포함되어 있으면 촉매에 악영향을 미치거나, 불활성 가스가 축적하면 반응계 내의 수소 분압의 현저한 저하가 나타나는 경우가 있다. 이러한 경우, 계 내의 가스의 전부 또는 그의 일부를 새로운 수소 가스로 치환할 수 있다. 치환은 간헐적으로 행할 수도 있지만, 연속적으로 소량씩 수소 가스를 계에 도입하고, 방출하여 행할 수도 있다.

반응계 내로부터 생성수 및 환원 생성물인 옥타히드로이소인돌을 계외로 취출하는 방법의 구체예를 이하에 든다. 예를 들면, 전자식 교반기, 압력 조절 밸브, 수소 순환기, 균압 콘덴서, 기액 분리기, 반응기 바닥부에 설치한 수소 가스 도입관, 유기 용매 주입 펌프 등을 구비한 오토클레이브에 이미드류, 용매, 금속 촉매를 넣고, 수소 분압 1 내지 30 MPa 정도, 수소 가스 공간 이동 속도(GHSV) 0.1 내지 300 hr^-1, 반응 온도 150 내지 350 ℃에서 2 내지 20 시간 환원 반응을 행한다. 반응기로부터 수소와 함께 취출되는 생성수, 용매 및 옥타히드로이소인돌은 균압 콘덴서에 의해 냉각, 응축되어 기액 분리기에 수용된다. 분리된 수소 가스는 수소 순환기에 의해 반응기 바닥부로부터 재도입된다. 반응 소비분의 수소 가스는 보충된다. 취출되는 용매량 상당분은 유기 용매 주입 펌프로부터 적절하게 반응기에 공급된다. 반응 종료 후, 얻어진 반응 조물을 정제하여 옥타히드로이소인돌을 얻는다.

반응 시간은 촉매량 및 그 밖의 조건에 의해 적절하게 선택할 수 있지만, 통상 2 내지 20 시간, 바람직하게는 4 내지 15 시간이다.

또한, 반응 설비로는, 필요로 되는 수소압에 견디는 것이면 제한은 없으며, 환원 반응의 반응 형식은 회분 방식으로 한정되는 것은 아니고, 원료의 용매 희석 용액을 연속적으로 공급하여 반응시키는 연속 방식도 채용할 수 있다.

상기한 환원 처리에서 얻어지는 옥타히드로이소인돌은, 통상, 증류, 용매 추출, 재결정, 흡착제 처리 등에 의해 정제된다.

이와 같이, 생성수 및 옥타히드로이소인돌을 연속적으로 또는 간헐적으로 계외로 취출하면서 수소 환원 반응을 행함으로써 1) 촉매 활성이 저하하지 않고, 2) 반응 장치의 내부 표면이 용출 금속 이온에 의해 도금되지 않으며, 3) 금속 촉매의 형상이 변화하지 않고, 4) 시스-1,2,3,6-테트라히드로프탈이미드 및(또는) 시스-헥사히드로프탈이미드의 환원에서 생성수 및 생성되는 환상 아민류를 계외로 취출하지 않고 수소 환원 반응을 행하는 종래의 밀폐계에서의 방법과 비교하여, 환원 생성물인 옥타히드로이소인돌의 환 축합 위치의 입체 유지성(시스체/트랜스체 비)이 현격히 향상한다.

이렇게 하여, 화학식 (IV-1)로 표시되는 헥사히드로프탈이미드 및 화학식 (IV-2)로 표시되는 테트라히드로프탈이미드는 시스-옥타히드로이소인돌 (IV-3) 시스 및 트랜스-옥타히드로이소인돌 (IV-3) 트랜스로 변환된다. 그의 시스체 및 트랜스체 비(시스체/트랜스체 비)가 90/10 이상, 바람직하게는 92/8 이상, 보다 바람직하게는 95/5 이상인 혼합물이 된다.

(2) 제2 공정

제1 공정에서 얻어지는 옥타히드로이소인돌의 시스체/트랜스체 혼합물로부터 원하는 고순도의 시스체를 회수하고, 트랜스체 또는 트랜스체가 주성분인 트랜스체/시스체 혼합물을 분리한다.

상기 혼합물로부터, 통상, 증류, 재결정(유기산염으로 한 후에 재결정하는 등), 흡착제 처리 등에 의해 시스체가 정제되어 회수된다. 고순도의 시스체를 얻는 관점에서 증류(특히 정밀 증류)를 채용하는 것이 추천된다.

구체적인 정밀 증류의 조작을 이하에 나타낸다. 정밀 증류에 사용되는 다단증류탑으로는, 그 이론 단수가 20 내지 200단, 바람직하게는 50 내지 150단의 증류탑이 추천된다. 증류탑은 통상 사용되는 방식이면 되고, 예를 들면, 트레이 방식, 충전물 방식 등을 들 수 있다. 정밀 증류의 정류 조건은 증류하는 옥타히드로이소인돌의 시스체/트랜스체 비, 조물 중의 불순물 함유량 등에 의해 적절하게 선택할 수 있고, 예를 들면, 증류 장치의 하부 온도 30 내지 300 ℃, 증류 장치의 탑 상부압력 상압 내지 0.1 kPa, 환류비 1 내지 50에서 행할 수 있다.

상기한 조작에 의해, 원하는 고순도 시스체의 유분과 트랜스체 또는 트랜스체를 주성분으로 하는 트랜스체/시스체 혼합물의 유분으로 분리된다. 이 정밀 증류를 사용함으로써, 원하는 시스-옥타히드로이소인돌을 99 % 이상, 바람직하게는 99.5 % 이상, 보다 바람직하게는 99.7 % 이상의 높은 순도로 얻을 수 있다. 또한, 순도는 가스 크로마토그래피 분석의 피크 면적비에 의한 것이다.

(3) 제3 공정

제2 공정에서 분리된 트랜스체 또는 트랜스체가 주성분인 트랜스체/시스체 혼합물을 금속 촉매 존재하에 반응 온도 150 내지 350 ℃, 수소 분압 0.001 내지 30 MPa의 조건에서 입체 이성화 반응을 행하여 시스체 함량이 증대된 시스체/트랜스체 혼합물을 얻는다.

본 공정에서의 원료인 트랜스체 또는 트랜스체가 주성분인 트랜스체/시스체 혼합물이란, 트랜스-옥타히드로이소인돌은 100 % 순도의 것일 수 있거나, 또는 시스-옥타히드로이소인돌을 포함하는 것일 수 있다는 의미이다. 시스체와 트랜스체의 비율(시스/트랜스 비율)이 0/100 내지 60/40, 바람직하게는 0/100 내지 40/60의 범위에 있는 혼합물이면 특별히 문제는 없다. 또한, 시스체와 트랜스체의 비율은 가스 크로마토그래피 분석의 피크 면적비를 의미한다.

금속 촉매

본 반응에 사용하는 금속 촉매로는, 구리, 아연, 니켈, 구리-아연, 구리-크롬, 아연-크롬, 구리-아연-크롬 및 이들의 산화물로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상의 촉매, 및 이들에 몰리브덴, 텅스텐, 마그네슘, 바륨, 알루미늄, 칼슘, 지르코늄, 망간, 니켈, 규소 및 이들의 산화물로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상을 첨가한 변성 촉매가 예시된다.

구체적으로는, 구리-아연 산화물, 구리-아연-크롬 산화물, 구리-아연-크롬-마그네슘 산화물, 구리-아연-크롬-바륨 산화물, 구리-아연-마그네슘 산화물, 구리-아연-알루미늄 산화물, 구리-아연-알루미늄-바륨 산화물, 구리-아연-알루미늄-규소 산화물, 구리-크롬 산화물, 구리-크롬-마그네슘 산화물, 구리-크롬-바륨 산화물, 구리-크롬-망간 산화물, 구리-크롬-망간-바륨 산화물, 구리-크롬-바륨-마그네슘 산화물, 아연-크롬 산화물 등이 바람직하게 사용된다.

상기 촉매를 구성하는 각 금속 산화물의 함유 비율은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면 구리-크롬 산화물계의 경우, CuO/Cr₂O₃/Mn₂O₃/BaO = 35 내지 65/35 내지 65/0 내지 20/0 내지 20 (중량비), 특히 40 내지 60/40 내지 60/0 내지 10/0 내지 10이 바람직하고, 구리-아연 산화물계 촉매의 경우, CuO/ZnO/Al₂O₃/BaO/SiO₂ = 35 내지 65/35 내지 65/0 내지 20/0 내지 15/0 내지 15 (중량비), 특히 40 내지 60/40 내지 60/0 내지 15/0 내지 10/0 내지 10이 바람직하다.

촉매의 형태는 무담지이거나 담체에 담지한 것일 수 있지만, 무담지로 사용하면 활성이 높아지기 때문에 바람직하다. 담체에 담지하는 경우, 담체로는 일반적으로 사용되고 있는 활성탄, 규조토, 알루미나, 실리카, 실리카-알루미나, 제올라이트 등을 들 수 있고, 특별히 한정되지 않는다.

이들 촉매의 형태는 특별히 한정되지 않고, 선택되는 형태에 따라 분말상, 타블렛상 등 적절하게 선택하여 사용된다. 구체적으로는, 회분 또는 연속의 현탁 반응에는 분말 촉매가, 고정상 반응에는 타블렛 촉매 등이 사용된다.

분말 촉매의 입경은 특별히 제한이 없지만, 반응성 및 반응 후의 여과성 관점에서 평균 입경이 1 내지 100 ㎛가 바람직하고, 특히 3 내지 50 ㎛가 바람직하다.

담지 촉매의 경우, 그 제조 방법은 특별히 한정되지 않지만, 함침법, 공침법 등의 종래 공지된 방법을 사용할 수 있는 것 이외에, 시판되고 있는 것을 그대로 사용할 수도 있다. 이들 금속 촉매는 그대로 사용할 수도 있지만, 사용하기 전에 환원 처리 등의 적당한 활성화 처리를 한 후에 반응에 사용할 수도 있다.

용매

본 반응에서는 무용매로 반응을 행할 수도 있고, 유기 용매 중에서 반응을 행할 수도 있다. 사용할 수 있는 유기 용매로는, 사용하는 금속 촉매에 따라 다르지만, 방향족 탄화수소, 지환식 탄화수소, 지방족 탄화수소, 에테르계 용매 등을 사용할 수 있다.

구체적으로는, 방향족 탄화수소로서 벤젠, 톨루엔, 크실렌, 에틸벤젠, 부틸벤젠, 쿠멘, 트리메틸벤젠, 알킬(탄소수 6 내지 14)벤젠, 테트라히드로나프탈렌, 엑슨 가가꾸사 제조의 상품명 솔베쏘 #150, 솔베쏘 #200 등이 예시된다.

지환식 탄화수소로서 시클로헥산, 메틸시클로헥산, 디메틸시클로헥산, 에틸시클로헥산, 트리메틸시클로헥산, 데카히드로나프탈렌, 신닛본리카 가부시끼가이샤 제조의 상품명 리카솔브 800, 리카솔브 900 등이 예시된다.

지방족 탄화수소로서 n-헥산, n-헵탄, n-옥탄, 이소옥탄, 노난 등이 예시된다.

에테르계 용매로서, 테트라히드로푸란, 테트라히드로피란, 1,4-디옥산, 에틸렌글리콜 디메틸 에테르, 디에틸렌글리콜 디메틸 에테르, 트리에틸렌글리콜 디메틸 에테르, 테트라에틸렌글리콜 디메틸 에테르, 에틸렌글리콜 디에틸 에테르, 디에틸렌글리콜 디에틸 에테르, 트리에틸렌글리콜 디에틸 에테르, 테트라에틸렌글리콜 디에틸 에테르, 에틸렌글리콜 디부틸 에테르, 디에틸렌글리콜 디부틸 에테르, 트리에틸렌글리콜 디부틸 에테르, 테트라에틸렌글리콜 디부틸 에테르, 아니솔 등이 예시된다.

이들 중에서, 크실렌, 에틸벤젠, 쿠멘, 트리메틸벤젠, 테트라히드로나프탈렌, 디메틸시클로헥산, 에틸시클로헥산, 트리메틸시클로헥산, 데카히드로나프탈렌, 디에틸렌글리콜 디메틸 에테르, 트리에틸렌글리콜 디메틸 에테르, 테트라에틸렌글리콜 디메틸 에테르, 디에틸렌글리콜 디에틸 에테르, 트리에틸렌글리콜 디에틸 에테르, 테트라에틸렌글리콜 디에틸 에테르, 디에틸렌글리콜 디부틸 에테르, 트리에틸렌글리콜 디부틸 에테르, 테트라에틸렌글리콜 디부틸 에테르가 바람직하다.

입체 이성화 반응

본 발명의 이성화 반응에 사용되는 수소 가스는 반드시 고순도일 필요는 없으며, 이성화 반응에 영향을 주지 않는 질소나 메탄 등이 포함될 수 있다.

촉매의 적용량은, 통상, 이성화 원료의 옥타히드로이소인돌에 대하여 0.05 내지 50 중량%, 바람직하게는, 0.1 내지 30 중량% 정도, 보다 바람직하게는 0.5 내지 20 중량%의 범위가 반응 속도와 경제성의 관점에서 추천된다.

반응 온도는 사용하는 촉매의 종류나 양에 의해 적절하게 선택되지만, 150 내지 350 ℃, 바람직하게는 200 내지 300 ℃ 정도이다. 150 ℃ 미만인 온도에서는 충분한 이성화 속도를 얻을 수 없고, 350 ℃를 초과하는 온도에서는 부반응이나 분해 반응의 원인이 되어, 수율이 저하하는 경향이 나타나 경제적으로 불리하다.

반응 압력은 수소 분압으로 0.001 내지 30 MPa, 바람직하게는 0.5 내지 20 MPa 정도이다. 0.001 MPa 미만의 수소 분압에서는 공업적으로 충분한 이성화 속도를 얻을 수 없고, 30 MPa를 초과하는 수소 분압을 사용하여도 현저한 유의성은 인정되지 않아 경제적으로 불리하다.

유기 용매의 사용량으로는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 사용량이 많으면 생산성이 나빠진다. 통상, 이성화 원료의 옥타히드로이소인돌 100 중량부에 대하여, 0 내지 1000 중량부, 바람직하게는 0 내지 500 중량부의 범위가 추천된다.

반응 시간은 촉매량 및 그 밖의 조건에 의해 적절하게 선택할 수 있지만, 통상 0.5 내지 30 시간, 바람직하게는 1 내지 15 시간이다.

본 발명의 이성화 방법으로는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 상기 금속 촉매를 반응 용액 중에 분산시켜 행하는 액상 현탁상에 의한 방법, 금속 촉매를 반응기 중에 고정시키고, 이것에 반응 용액을 작용시키는 고정상 유통 반응에 의한 방법 등이 채용된다. 예를 들면, 현탁상의 경우, 내압 용기에 금속 촉매, 이성화 원료 및 필요에 따라 용매를 넣고, 공간을 수소로 치환한 후, 소정의 온도에서 소정 시간 교반하는 방법을 들 수 있다.

상기 이성화 반응을 실시함으로써, 이성화 원료의 옥타히드로이소인돌 중 트랜스체를 시스체로 이성화할 수 있기 때문에 시스-옥타히드로이소인돌 함량이 높은 이성화 반응 생성물을 얻을 수 있다. 본 발명의 이성화 반응에 의해 시스체/트랜스체 비를 통상 68/32 내지 82/18 정도로 할 수 있다.

(4) 제4 공정

제3 공정에서 얻어지는 시스체 함량이 증대한 시스체/트랜스체 혼합물로부터 원하는 고순도 시스체를 회수하고, 트랜스체 또는 트랜스체가 주성분인 트랜스체/시스체 혼합물을 분리한다.

상기 혼합물로부터, 통상, 증류, 재결정(유기산염으로 한 후에 재결정하는 등), 흡착제 처리 등에 의해 시스체가 정제되어 회수된다. 고순도의 시스체를 얻는 관점에서, 증류(특히 정밀 증류)를 채용하는 것이 추천된다.

구체적인 정밀 증류의 조작은 제2 공정에서 나타낸 조작에 따라 행할 수 있다. 이에 따라, 원하는 고순도 시스체의 유분와 트랜스체를 주성분으로 하는 상기 시스체/트랜스체 혼합물의 유분으로 분리할 수 있다. 이 정밀 증류를 사용함으로써, 원하는 시스-옥타히드로이소인돌을 99 % 이상, 바람직하게는 99.5 % 이상, 보다 바람직하게는 99.7 % 이상의 높은 순도로 얻을 수 있다. 또한, 순도는 가스 크로마토그래피 분석의 피크 면적비에 의한 것이다.

이상과 같이 제4 발명에 의하면, 원료인 테트라히드로프탈이미드 및(또는) 헥사히드로프탈이미드로부터 높은 수율과 높은 순도의 시스-옥타히드로이소인돌을 제조할 수 있다. 예를 들면, 제1 공정의 공정 (a), 제2 공정, 제3 공정 및 제4 공정을 채용함으로써, 원료인 테트라히드로프탈이미드 및(또는) 헥사히드로프탈이미드로부터 수율 25 % 정도 이상, 바람직하게는 30 내지 90 % 정도로, 순도 99 % 이상, 바람직하게는 99.5 % 이상, 보다 바람직하게는 99.7 % 이상 고순도의 시스-옥타히드로이소인돌을 제조할 수 있다. 또한, 제1 공정의 공정 (b), 제2 공정, 제3 공정 및 제4 공정을 채용함으로써, 원료인 테트라히드로프탈이미드 및(또는) 헥사히드로프탈이미드로부터 수율 75 % 정도 이상, 바람직하게는 80 내지 90 % 정도로, 순도 99 % 이상, 바람직하게는 99.5 % 이상, 보다 바람직하게는 99.7 % 이상 고순도의 시스-옥타히드로이소인돌을 제조할 수 있다.

또한, 상기한 제2 공정 및(또는) 제4 공정에서 분리된 트랜스체 또는 트랜스체가 주성분인 시스체/트랜스체 혼합물을 금속 촉매 존재하에 반응 온도 150 내지 350 ℃, 수소 분압 0.001 내지 30 MPa의 조건에서 입체 이성화시키고, 시스체 함량이 증대한 시스체/트랜스체 혼합물을 얻는 공정과 상기 시스체/트랜스체 혼합물로부터 원하는 고순도 시스체를 회수하여 트랜스체 또는 트랜스체가 주성분인 시스체/트랜스체 혼합물을 분리하는 공정의 일련의 공정을 1회 행하거나 2회 이상 반복함으로써 시스-옥타히드로이소인돌을 높은 수율로 회수할 수 있다. 여기서 사용되는 입체 이성화 반응은 상기한 제3 공정에 따라 실시할 수 있고, 시스체의 분리 회수 공정은 상기 제2 공정 또는 제4 공정에 따라 실시할 수 있다. 이에 따라, 트랜스체를 남김없이 원하는 시스체로 변환하고, 고순도 시스체로서 고수율로 취득하는 것이 가능해진다.

이하, 실시예를 들어 본 발명을 자세히 설명하지만, 본 발명은 이들에 의해 어떤 식으로도 한정되는 것은 아니다. 또한, 옥타히드로이소인돌의 순도 및 시스체와 트랜스체의 비(이하, 시스/트랜스 비라 함)는 가스 크로마토그래피 분석의 피크 면적비이다. 또한, 가스 크로마토그래피 분석은 시마즈 세이사꾸쇼 제조의 GC-14B를 이용하여 이하의 조건에서 행하였다.

검출기: FID

모세관 칼럼: J&W Schientific 제조의 DB-1701 길이 30 m, 내부 직경 0.53 mm, 막 두께 1 ㎛

캐리어 가스: 헬륨

I. 제1 발명

<실시예 I-1>

전자식 교반기를 구비한 500 ㎖의 오토클레이브에 1,2,3,6-테트라히드로프탈이미드 10 g, 테트라히드로푸란(용해도 파라미터 δ:9.5) 100 g 및 구리-크롬-바륨-망간 산화물 촉매 0.3 g을 넣고, 계를 수소로 치환한 후, 수소로 가압하여 230 ℃, 18 MPa에서 4 시간 환원 반응을 행하였다. 실온까지 냉각하여 촉매를 여과, 분별한 후, 얻어진 여액을 염산 산성으로 하고, 물 50 ㎖에서 3회 추출하였다.

계속해서, 추출한 수층을 수산화나트륨으로 알칼리성으로 되돌리고, 에테르 50 ㎖에서 3회 추출하여, 얻어진 에테르층을 황산나트륨 무수물로 건조한 후, 에테르를 감압 증류 제거하여 옥타히드로이소인돌을 수율 91 %로 얻었다.

반응 후, 오토클레이브에 도금된 흔적은 확인되지 않았고, 여과 분별한 촉매 중에 괴상이 된 촉매는 인정되지 않았다.

<실시예 I-2>

실시예 I-1과 마찬가지의 반응기에 1,2,3,6-테트라히드로프탈이미드 10 g, 트리에틸렌글리콜 디메틸 에테르(용해도 파라미터 δ:8.7) 100 g 및 구리-아연 산화물 촉매 0.5 g을 넣고, 실시예 I-1과 동일하게 하여 250 ℃, 5 MPa에서 10 시간 환원 반응을 행하였다. 이하, 실시예 I-1과 마찬가지로 처리하여 옥타히드로이소인돌을 수율 88 %로 얻었다.

반응 후, 오토클레이브에 도금된 흔적은 확인되지 않았고, 여과 분별한 촉매 중에 괴상이 된 촉매는 인정되지 않았다.

<실시예 I-3>

실시예 I-1과 마찬가지의 반응기에 헥사히드로프탈이미드 10 g, 1,4-디옥산(용해도 파라미터 δ:10.0) 100 g 및 구리-크롬 산화물 촉매 0.3 g을 넣고, 실시예 I-1과 마찬가지로 하여 280 ℃, 20 MPa에서 4 시간 환원 반응을 행하였다. 이하, 실시예 I-1과 마찬가지로 처리하여 옥타히드로이소인돌을 수율 90 %로 얻었다.

반응 후, 오토클레이브에 도금된 흔적은 확인되지 않았고, 여과 분별한 촉매 중에 괴상이 된 촉매는 인정되지 않았다.

<실시예 I-4>

실시예 I-1과 마찬가지의 반응기에 프탈이미드 10 g, 디에틸렌글리콜 디메틸 에테르(용해도 파라미터 δ:9.4) 150 g 및 구리-아연 산화물 촉매 1.5 g을 넣고, 실시예 I-1과 동일하게 하여 250 ℃, 20 MPa에서 5 시간 환원 반응을 행하였다. 이하, 실시예 I-1과 마찬가지로 처리하여 3,4-벤조피롤리딘을 수율 52 %로 얻었다.

반응 후, 오토클레이브에 도금된 흔적은 확인되지 않았고, 여과 분별한 촉매 중에 괴상이 된 촉매는 인정되지 않았다.

<실시예 I-5>

실시예 I-1과 마찬가지의 반응기에 2-옥틸숙신이미드 10 g, 에틸렌글리콜 디메틸 에테르(용해도 파라미터 δ:8.4) 100 g 및 구리-아연 산화물 촉매 1.0 g을 넣고, 실시예 I-1과 동일하게 하여 230 ℃, 20 MPa에서 4 시간 환원 반응을 행하였다. 이하, 실시예 I-1과 마찬가지로 처리하여 3-옥틸피롤리딘을 수율 43 %로 얻었다.

반응 후, 오토클레이브에 도금된 흔적은 확인되지 않았고, 여과 분별한 촉매 중에 괴상이 된 촉매는 인정되지 않았다.

<실시예 I-6>

실시예 I-1과 마찬가지의 반응기에 5-노르보르넨-2,3-디카르복실산이미드 10 g, 트리에틸렌글리콜 디메틸 에테르(용해도 파라미터 δ:8.7) 100 g 및 구리-아연-알루미늄 산화물 촉매 1.0 g을 넣고, 실시예 I-1과 동일하게 하여 250 ℃, 18 MPa에서 4 시간 환원 반응을 행하였다. 이하, 실시예 I-1과 마찬가지로 처리하여 대응하는 피롤리딘 유도체를 수율 74 %로 얻었다.

반응 후, 오토클레이브에 도금된 흔적은 확인되지 않았고, 여과 분별한 촉매 중에 괴상이 된 촉매는 인정되지 않았다.

<실시예 I-7>

실시예 I-1과 마찬가지의 반응기에 3,3',4,4'-비페닐테트라카르복실산디이미드 10 g, 테트라히드로푸란(용해도 파라미터 δ:9.5) 및 구리-크롬-망간 산화물 촉매 2.0 g을 넣고, 실시예 I-1과 동일하게 하여 250 ℃, 20 MPa에서 7 시간 환원 반응을 행하였다. 이하, 실시예 I-1과 마찬가지로 처리하여 대응하는 디피롤리딘 유도체를 수율 51 %로 얻었다.

반응 후, 오토클레이브에 도금된 흔적은 확인되지 않았고, 여과 분별한 촉매 중에 괴상이 된 촉매는 인정되지 않았다.

<실시예 I-8>

실시예 I-1과 마찬가지의 반응기에 3,3',4,4'-디시클로헥실에테르테트라카르복실산디이미드 10 g, 1,4-디옥산(용해도 파라미터 δ:10.0) 100 g 및 구리-아연 산화물 촉매 1.5 g을 넣고, 실시예 I-1과 마찬가지로 하여 230 ℃, 20 MPa에서 5 시간 환원 반응을 행하였다. 이하, 실시예 I-1과 마찬가지로 처리하여 디피롤리딘 유도체를 수율 49 %로 얻었다.

반응 후, 오토클레이브에 도금된 흔적은 확인되지 않았고, 여과 분별한 촉매 중에 괴상이 된 촉매는 인정되지 않았다.

<실시예 I-9>

전자식 교반기를 구비한 내용적 30 ℓ의 오토클레이브에 시스-1,2,3,6-테트라히드로프탈이미드 900 g, 트리에틸렌글리콜 디메틸 에테르(용해도 파라미터 δ:8.7) 8000 g 및 구리-아연-알루미늄-바륨 산화물 촉매(촉매 조성 (중량%): CuO/ZnO/Al₂O₃/BaO = 44/45/6/5) 90 g을 넣고, 계를 수소로 치환한 후, 수소로 가압하여 250 ℃, 5 MPa에서 8 시간 환원 반응을 행하였다. 실온까지 냉각하고, 촉매를 여과 분별하여 반응 조물을 얻었다.

반응 후의 오토클레이브 내부 표면이 도금된 흔적은 확인되지 않았고, 여과 분별한 촉매 중에 괴상이 된 촉매는 인정되지 않았다.

반응 조물의 가스 크로마토그래피 분석 결과, 옥타히드로이소인돌의 시스체/트랜스체 비는 73/27이었다.

이 반응 조물을 이론 단수 100단의 정밀 증류 장치를 이용하여, 탑 상부 압력 2.7 kPa, 환류비 30의 조건에서 증류하여 시스-옥타히드로이소인돌 382 g(순도 99.8 %, 수율 51.2 %) 및 시스/트랜스 혼합-옥타히드로이소인돌 270 g(시스체/트랜스체 = 35/65)을 얻었다.

<실시예 I-10>

실시예 I-9와 마찬가지의 반응기에 시스-헥사히드로프탈이미드 900 g, 트리에틸렌글리콜 디메틸 에테르(용해도 파라미터 δ:8.7) 8000 g 및 구리-아연-알루미늄-규소 산화물 촉매(촉매 조성 (중량%): CuO/ZnO/Al₂O₃/SiO₂ = 44/45/6/5) 90 g을 넣고, 실시예 I-9와 동일하게 하여 250 ℃, 5 MPa에서 8 시간 환원 반응을 행하였다. 이하, 실시예 I-9와 마찬가지로 처리하여 반응 조물을 얻었다.

반응 조물의 가스 크로마토그래피 분석 결과, 옥타히드로이소인돌의 시스체/트랜스체 비는 72/28이었다.

반응 후, 오토클레이브에 도금된 흔적은 확인되지 않았고, 여과 분별한 촉매 중에 괴상이 된 촉매는 인정되지 않았다.

반응 조물을 실시예 I-9와 마찬가지로 증류하여, 시스-옥타히드로이소인돌 373 g(순도 99.8 %, 수율 50.7 %) 및 시스/트랜스 혼합-옥타히드로이소인돌 274 g(시스체/트랜스체 = 34/66)을 얻었다.

<비교예 I-1>

실시예 I-1과 마찬가지의 반응기에 1,2,3,6-테트라히드로프탈이미드 10 g, 크실렌(용해도 파라미터 δ:9.0) 100 g 및 구리-크롬-바륨-망간 산화물 촉매 0.5 g을 넣고, 실시예 I-1과 동일하게 하여 230 ℃, 18 MPa에서 8 시간 환원 반응을 행하였다. 이하, 실시예 I-1과 마찬가지로 처리하여 옥타히드로이소인돌을 수율 86 %로 얻었다.

반응 후, 오토클레이브에 도금된 흔적이 인정되고, 여과 분별한 촉매 중에 괴상이 된 촉매가 다수 인정되었다.

<비교예 I-2>

실시예 I-1과 마찬가지의 반응기에 1,2,3,6-테트라히드로프탈이미드 10 g, 시클로헥산(용해도 파라미터 δ:8.2) 100 g 및 구리-아연 산화물 촉매 0.5 g을 넣고, 실시예 I-1과 동일하게 하여 250 ℃, 5 MPa에서 22 시간 환원 반응을 행하였다. 이하, 실시예 I-1과 마찬가지로 처리하여 옥타히드로이소인돌을 수율 82 %로 얻었다.

반응 후, 오토클레이브에 도금된 흔적이 인정되고, 여과 분별한 촉매 중에 괴상이 된 촉매가 다수 인정되었다.

II. 제2 발명

<실시예 II-1>

전자식 교반기, 압력 조절 밸브, 수소 순환기, 균압 콘덴서, 기액 분리기, 반응기 바닥부에 설치한 수소 가스 도입관 및 유기 용매 주입 펌프를 구비한 내용적 30 ℓ의 오토클레이브에 시스-1,2,3,6-테트라히드로프탈이미드 900 g, 크실렌 8000 g 및 구리-크롬-바륨-망간 산화물 촉매 18 g을 넣고, 수소 분압 18 MPa, 가스공간 이동 속도(GHSV) 9.6 hr^-1, 반응 온도 250 ℃에서 4 시간 환원 반응을 행하였다.

반응기로부터 취출된 생성수, 크실렌 및 옥타히드로이소인돌을 균압 콘덴서에 의해 냉각, 응축시켜 기액 분리기에 수용하였다. 분리된 수소 가스는 반응 소비분의 수소 가스를 보충한 후, 수소 순환기에 의해 반응기 바닥부로부터 재도입하였다. 또한, 유출된 크실렌량 상당분은 유기 용매 주입 펌프로부터 적절하게 반응기에 공급하였다.

반응 종료 후, 반응 조물을 증류 정제하여 옥타히드로이소인돌 700 g(수율 93.9 %)을 얻었다. 얻어진 옥타히드로이소인돌은 가스 크로마토그래피 분석 결과, 시스체/트랜스체 비가 95/5였다.

반응 후의 오토클레이브 내부 표면이 도금된 흔적은 확인되지 않았으며, 여과 분별한 촉매 중에 괴상이 된 촉매는 인정되지 않았다.

<실시예 II-2>

실시예 II-1과 마찬가지의 반응기에 헥사히드로프탈이미드 900 g, 트리메틸시클로헥산 8000 g 및 구리-아연 산화물 촉매 45 g을 넣고, 수소 분압 5 MPa, GHSV 30.4 hr^-1, 반응 온도 280 ℃에서 10 시간 환원 반응을 실시예 II-1과 마찬가지로 행하였다. 이하, 실시예 II-1과 마찬가지로 처리를 행하여 옥타히드로이소인돌 685 g(수율 93.1 %)을 얻었다.

얻어진 옥타히드로이소인돌은 가스 크로마토그래피 분석 결과, 시스체/트랜스체 비가 93/7이었다.

반응 후의 오토클레이브 내부 표면이 도금된 흔적은 확인되지 않았으며, 여과 분별된 촉매 중에 괴상이 된 촉매는 인정되지 않았다.

<실시예 II-3>

실시예 II-1과 마찬가지의 반응기에 2-옥틸숙신이미드 900 g, 테트라히드로나프탈렌 8000 g 및 구리-크롬-바륨-망간 산화물 촉매 36 g을 넣고, 수소 분압 20 MPa, GHSV 9.2 hr^-1, 반응 온도 230 ℃에서 5 시간 환원 반응을 실시예 II-1과 마찬가지로 행하였다. 이하, 실시예 II-l과 마찬가지로 처리를 행하여 3-옥틸피롤리딘 564 g(수율 72.3 %)을 얻었다.

반응 후의 오토클레이브 내부 표면이 도금된 흔적은 확인되지 않았으며, 여과 분별된 촉매 중에 괴상이 된 촉매는 인정되지 않았다.

<실시예 II-4>

실시예 II-1과 마찬가지의 반응기에 프탈이미드 900 g, 디에틸렌글리콜 디메틸 에테르 8000 g 및 구리-아연 산화물 촉매 27 g을 넣고, 수소 분압 20 MPa, GHSV 7.2 hr^-1, 반응 온도 250 ℃에서 6 시간 환원 반응을 실시예 II-1과 마찬가지로 행하였다. 이하, 실시예 II-1과 마찬가지로 처리를 행하여 3,4-벤조피롤리딘 474 g(수율 65.1 %)을 얻었다.

반응 후의 오토클레이브 내부 표면이 도금된 흔적은 확인되지 않았으며, 여과 분별한 촉매 중에 괴상이 된 촉매는 인정되지 않았다.

<실시예 II-5>

실시예 II-1과 마찬가지의 반응기에 3-메틸글루타르이미드 900 g, 데카히드로나프탈렌 8000 g 및 구리-크롬 산화물 촉매 36 g을 넣고, 수소 분압 18 MPa, GHSV 5.6 hr^-1, 반응 온도 280 ℃에서 5 시간 환원 반응을 실시예 II-1과 마찬가지로 행하였다. 이하, 실시예 II-1과 마찬가지로 처리를 행하여 4-메틸피페리딘 361 g(수율 51.5 %)을 얻었다.

반응 후의 오토클레이브 내부 표면이 도금된 흔적은 확인되지 않았으며, 여과 분별한 촉매 중에 괴상이 된 촉매는 인정되지 않았다.

<실시예 II-6>

실시예 II-1과 마찬가지의 반응기에 5-노르보르넨-2,3-디카르복실산이미드 900 g, 트리에틸렌글리콜 디부틸 에테르 8000 g 및 구리-크롬 산화물 촉매 18 g을 넣고, 수소 분압 10 MPa, GHSV 17.2 hr^-1, 반응 온도 250 ℃에서 8 시간 환원 반응을 실시예 II-1과 마찬가지로 행하였다. 이하, 실시예 II-1과 마찬가지로 처리를 행하여, 대응하는 피롤리딘 유도체 577 g(수율 76.3 %)을 얻었다.

반응 후의 오토클레이브 내부 표면이 도금된 흔적은 확인되지 않았으며, 여과 분별한 촉매 중에 괴상이 된 촉매는 인정되지 않았다.

<실시예 II-7>

실시예 II-1과 마찬가지의 반응 용기에 시스-1,2,3,6-테트라히드로프탈이미드 900 g, 트리에틸렌글리콜 디메틸 에테르 8000 g 및 구리-아연-알루미늄-규소 산화물 촉매(촉매 조성 (중량%): CuO/ZnO/Al₂O₃/SiO₂ = 44/45/6/5) 45 g을 넣고, 수소 분압 5 Mpa, GHSV 28.7 hr^-1, 반응 온도 250 ℃에서 5 시간 환원 반응을 실시예 II-1과 마찬가지로 행하였다.

반응 후의 오토클레이브 내부 표면이 도금된 흔적은 확인되지 않았으며, 여과 분별한 촉매 중에 괴상이 된 촉매는 인정되지 않았다.

반응 조물의 가스 크로마토그래피 분석 결과, 옥타히드로이소인돌의 시스체/트랜스체 비는 94/6이었다.

이 반응 조물을 이론 단수 100단의 정밀 증류 장치를 이용하여, 탑 상부 압력 2.7 kPa, 환류비 30의 조건에서 증류하여 시스-옥타히드로이소인돌 600 g(순도 99.8 %, 수율 80.5 %) 및 시스/트랜스 혼합-옥타히드로이소인돌 56 g(시스체/트랜스체 = 35/65)를 얻었다.

<실시예 II-8>

실시예 II-1과 마찬가지의 반응기에 시스-헥사히드로프탈이미드 900 g, 트리에틸렌글리콜 디메틸 에테르 8000 g 및 구리-아연-알루미늄-바륨 산화물 촉매(촉매 조성 (중량%): CuO/ZnO/Al₂O₃/BaO = 44/45/6/5) 45 g을 넣고, 수소 분압 5 MPa, GHSV 28.7 hr^-1, 반응 온도 250 ℃에서 5 시간 환원 반응을 실시예 II-1과 마찬가지로 행하였다.

반응 후의 오토클레이브 내부 표면이 도금된 흔적은 확인되지 않았으며, 여과 분별한 촉매 중에 괴상이 된 촉매는 인정되지 않았다.

반응 조물의 가스 크로마토그래피 분석 결과, 옥타히드로이소인돌의 시스체/트랜스체 비는 93/7이었다.

이 반응 조물을 실시예 II-1과 마찬가지로 증류하여, 시스-옥타히드로이소인돌 600 g(순도 99.8 %, 수율 81.6 %) 및 시스/트랜스 혼합-옥타히드로이소인돌 73 g(시스체/트랜스체 = 37/63)을 얻었다.

<비교예 II-1>

전자식 교반기를 구비한 30 ℓ의 오토클레이브에 시스-1,2,3,6-테트라히드로프탈이미드 900 g, 크실렌 8000 g 및 구리-크롬-바륨-망간 산화물 촉매 18 g을 넣고, 수소 분압 18 MPa, 반응 온도 250 ℃에서 8 시간 환원 반응을 수소 순환을 행하지 않고 밀폐계에서 행하였다. 실온까지 냉각하여 환원 반응 조물 중의 촉매를 여과 분별한 후, 얻어진 환원 반응 조물을 증류 정제하여 옥타히드로이소인돌 610 g(수율 81.8 %)을 얻었다.

얻어진 옥타히드로이소인돌은 가스 크로마토그래피 분석 결과, 시스체/트랜스체 비가 72/28이었다.

반응 후의 오토클레이브 내부 표면이 도금된 흔적이 인정되며, 여과 분별한 촉매 중에 괴상이 된 촉매가 다수 인정되었다.

<비교예 II-2>

비교예 II-1과 마찬가지의 반응기에 시스-헥사히드로프탈이미드 900 g, 디메틸시클로헥산 8000 g 및 구리-아연 산화물 촉매 45 g을 넣고, 수소 분압 5 MPa, 반응 온도 280 ℃에서 18 시간 환원 반응을 비교예 II-1과 마찬가지로 행하였다. 이하, 비교예 II-1과 마찬가지로 처리를 행하여 옥타히드로이소인돌 590 g(수율 80.2 %)을 얻었다.

얻어진 옥타히드로이소인돌은 가스 크로마토그래피 분석 결과, 시스체/트랜스체의 비가 70/30이었다.

반응 후의 오토클레이브 내부 표면이 도금된 흔적이 인정되며, 여과 분별한 촉매 중에 괴상이 된 촉매가 다수 인정되었다.

<비교예 II-3>

비교예 II-1과 마찬가지의 반응기에 2-옥틸숙신이미드 900 g, 크실렌 8000 g 및 구리-크롬 산화물 촉매 27 g을 넣고, 수소 분압 20 MPa, 반응 온도 250 ℃에서 6 시간 환원 반응을 비교예 II-1과 마찬가지로 행하였다. 이하, 비교예 II-1과 마찬가지로 처리를 행하여 3-옥틸피롤리딘 378 g(수율 48.4 %)을 얻었다.

반응 후의 오토클레이브 내부 표면이 도금된 흔적이 인정되며, 여과 분별한 촉매 중에 괴상이 된 촉매가 다수 인정되었다.

<비교예 II-4>

비교예 II-1과 마찬가지의 반응기에 3-메틸글루타르이미드 900 g, 시클로헥산 8000 g 및 구리-크롬-바륨-망간 산화물 촉매 45 g을 넣고, 수소 분압 5 MPa, 반응 온도 280 ℃에서 8 시간 환원 반응을 비교예 II-1과 마찬가지로 행하였다. 이하, 비교예 II-1과 마찬가지로 처리를 행하여 4-메틸피페리딘 250 g(수율 35.6 %)을 얻었다.

반응 후의 오토클레이브 내부 표면이 도금된 흔적이 인정되며, 여과 분별한 촉매 중에 괴상이 된 촉매가 다수 인정되었다.

<비교예 II-5>

비교예 II-1과 마찬가지의 반응기에 5-노르보르넨-2,3-디카르복실산이미드 900 g, 톨루엔 8000 g 및 구리-크롬 산화물 촉매 18 g을 넣고, 수소 분압 10 MPa, 반응 온도 250 ℃에서 8 시간 환원 반응을 비교예 II-1과 마찬가지로 행하였다. 이하, 비교예 II-1과 마찬가지로 처리를 행하여 대응하는 피롤리딘 유도체 387 g(수율 51.2 %)을 얻었다.

반응 후의 오토클레이브 내부 표면이 도금된 흔적이 인정되며, 여과 분별한 촉매 중에 괴상이 된 촉매가 다수 인정되었다.

III. 제3 발명

<실시예 III-1>

전자식 교반기를 구비한 500 ㎖의 오토클레이브에 옥타히드로이소인돌 100 g(시스/트랜스 비 = 35/65) 및 구리-크롬-망간-바륨 산화물 촉매 1 g을 넣고, 계 내를 수소 치환한 후, 수소 압력 1 MPa, 반응 온도 250 ℃에서 7 시간 이성화 반응을 행하였다. 실온까지 냉각하여 촉매를 여과 분별한 후, 얻어진 이성화 반응 생성물의 가스 크로마토그래피 분석 결과, 옥타히드로이소인돌의 순도는 88.2 %, 시스/트랜스 비는 71/29였다.

<실시예 III-2>

실시예 III-1과 마찬가지의 반응기에 옥타히드로이소인돌 100 g(시스/트랜스 비 = 2/98), 톨루엔 30 g 및 구리-크롬-바륨-망간 산화물 촉매 2 g을 넣고, 계 내를 수소 치환한 후, 수소 압력 1 MPa, 반응 온도 220 ℃에서 10 시간 이성화 반응을 행하였다. 실온까지 냉각하여 촉매를 여과 분별한 후, 얻어진 이성화 반응 생성물의 가스 크로마토그래피 분석 결과, 옥타히드로이소인돌의 순도는 82.1 %, 시스/트랜스 비는 70/30이었다.

<실시예 III-3>

실시예 III-1과 마찬가지의 반응기에 옥타히드로이소인돌 100 g(시스/트랜스 비 = 35/65) 및 구리-아연 산화물 촉매 3 g을 넣고, 계 내를 수소 치환한 후, 수소 압력 10 MPa, 반응 온도 250 ℃에서 7 시간 이성화 반응을 행하였다. 실온까지 냉각하여 촉매를 여과 분별한 후, 얻어진 이성화 반응 생성물의 가스 크로마토그래피 분석 결과, 옥타히드로이소인돌의 순도는 81.7 %, 시스/트랜스 비는 71/29였다.

<실시예 III-4>

실시예 III-1과 마찬가지의 반응기에 옥타히드로이소인돌 100 g(시스/트랜스 비 = 2/98), 크실렌 30 g 및 구리-아연 산화물 촉매 5 g을 넣고, 계 내를 수소 치환한 후, 수소 압력 5 MPa, 반응 온도 240 ℃에서 8 시간 이성화 반응을 행하였다. 실온까지 냉각하여 촉매를 여과 분별한 후, 얻어진 이성화 반응 생성물의 가스 크로마토그래피 분석 결과, 옥타히드로이소인돌의 순도는 83.5 %, 시스/트랜스 비는 71/29였다.

<실시예 III-5>

실시예 III-1과 마찬가지의 반응기에 옥타히드로이소인돌 100 g(시스/트랜스 비 = 35/65) 및 구리-아연-알루미늄 산화물 촉매 1 g을 넣고, 계 내를 수소 치환한 후, 수소 압력 1 MPa, 반응 온도 240 ℃에서 8 시간 이성화 반응을 행하였다. 실온까지 냉각하여 촉매를 여과 분별한 후, 얻어진 이성화 반응 생성물의 가스 크로마토그래피 분석 결과, 옥타히드로이소인돌의 순도는 83.4 %, 시스/트랜스 비는 70/30이었다.

<실시예 III-6>

실시예 III-1과 마찬가지의 반응기에 옥타히드로이소인돌 100 g(시스/트랜스 비 = 2/98), 트리에틸렌글리콜 디메틸 에테르 20 g 및 구리-아연-알루미늄 산화물 촉매 3 g을 넣고, 계 내를 수소 치환한 후, 수소 압력 1 MPa, 반응 온도 250 ℃에서 7 시간 이성화 반응을 행하였다. 실온까지 냉각하여 촉매를 여과 분별한 후, 얻어진 이성화 반응 생성물의 가스 크로마토그래피 분석 결과, 옥타히드로이소인돌의 순도는 82.4 %, 시스/트랜스 비는 69/31이었다.

<실시예 III-7>

실시예 III-1과 마찬가지의 반응 용기에 옥타히드로이소인돌 100 g(시스/트랜스 비 = 35/65), 트리에틸렌글리콜 디메틸 에테르 20 g 및 구리-아연-알루미늄-바륨 산화물 촉매(촉매 조성 (중량%): CuO/ZnO/Al₂O₃/BaO = 44/45/6/5) 3 g을 넣고, 계 내를 수소 치환한 후, 수소 분압 1 MPa, 반응 온도 250 ℃에서 6 시간 이성화 반응을 행하였다. 실온까지 냉각하여 촉매를 여과 분별한 후, 얻어진 이성화 반응 조물의 가스 크로마토그래피 분석 결과, 옥타히드로이소인돌의 시스/트랜스 비는 72/28이었다.

이 이성화 반응 조물을 이론 단수 100단의 정밀 증류 장치를 이용하여, 탑 상부 압력 2.7 kPa, 환류비 30의 조건에서 증류하여, 시스-옥타히드로이소인돌 40.5 g(순도 99.8 %, 수율 40.5 %) 및 시스/트랜스 혼합-옥타히드로이소인돌 32.0 g(시스체/트랜스체 = 36/64)을 얻었다.

<실시예 III-8>

실시예 III-1과 마찬가지의 반응기에 옥타히드로이소인돌 100 g(시스/트랜스 비 = 35/65), 트리에틸렌글리콜 디메틸 에테르 20 g 및 구리-아연-알루미늄-규소 산화물 촉매(촉매 조성 (중량%): CuO/ZnO/Al₂O₃/SiO₂ = 44/45/6/5) 3 g을 넣고, 계 내를 수소 치환한 후, 수소 분압 1 MPa, 반응 온도 250 ℃에서 6 시간 이성화 반응을 행하였다. 실온까지 냉각하여 촉매를 여과 분별한 후, 얻어진 이성화 반응 조물의 가스 크로마토그래피 분석 결과, 옥타히드로이소인돌의 시스/트랜스 비는 71/29였다.

이 이성화 반응 조물을 이론 단수 100단의 정밀 증류 장치를 이용하여, 탑 상부 압력 2.7 kPa, 환류비 30의 조건에서 증류하여, 시스-옥타히드로이소인돌 37.4 g(순도 99.8 %, 수율 37.4 %) 및 시스/트랜스 혼합-옥타히드로이소인돌 32.0 g(시스체/트랜스체 = 37/63)을 얻었다.

IV. 제4 발명

<실시예 IV-1>

(1) 전자식 교반기를 구비한 내용적 30 ℓ의 오토클레이브에 시스-1,2,3,6-테트라히드로프탈이미드 900 g, 트리에틸렌글리콜 디메틸 에테르 8000 g 및 구리-아연-알루미늄-규소 산화물 촉매(촉매 조성 (중량%): CuO/ZnO/Al₂O₃/SiO₂ = 44/45/6/5) 90 g을 넣고, 계를 수소로 치환한 후, 수소로 가압하여 250 ℃, 5 MPa에서 8 시간 환원 반응을 행하였다. 실온까지 냉각하여 촉매를 여과 분별하여 반응 조물을 얻었다.

반응 후의 오토클레이브 내부 표면이 도금된 흔적은 확인되지 않았고, 여과 분별한 촉매 중에 괴상이 된 촉매는 인정되지 않았다.

반응 조물의 가스 크로마토그래피 분석 결과, 옥타히드로이소인돌의 시스체/트랜스체 비는 72/28이었다.

이 반응 조물을 이론 단수 100단의 정밀 증류 장치를 이용하여, 탑 상부 압력 2.7 kPa, 환류비 30의 조건에서 증류하여, 시스-옥타히드로이소인돌 375 g(순도 99.8 %, 수율 50.3 %) 및 시스/트랜스 혼합-옥타히드로이소인돌 280 g(시스체/트랜스체 = 35/65)을 얻었다.

(2) 전자식 교반기를 구비한 내용적 1.5 ℓ의 오토클레이브에 상기 (1)에서 얻어진 시스/트랜스 혼합-옥타히드로이소인돌 280 g(시스/트랜스 비 = 35/65), 트리에틸렌글리콜 디메틸 에테르 56 g 및 구리-아연-알루미늄-규소 산화물 촉매(촉매 조성 (중량%): CuO/ZnO/Al₂O₃/SiO₂ = 44/45/6/5) 9 g을 넣고, 계 내를 수소로 치환한 후, 수소 압력 1 MPa, 반응 온도 250 ℃에서 6 시간 이성화 반응을 행하였다. 실온까지 냉각하여 촉매를 여과 분별한 후, 얻어진 이성화 반응 조물의 가스 크로마토그래피 분석 결과, 시스/트랜스 비는 71/29였다.

이 이성화 반응 조물을 이론 단수 100단의 정밀 증류 장치를 이용하여, 탑 상부 압력 2.7 kPa, 환류비 30의 조건에서 증류하여, 시스-옥타히드로이소인돌 123 g(순도 99.8 %, 수율 43.9 %) 및 시스/트랜스 혼합-옥타히드로이소인돌 97 g(시스체/트랜스체 = 35/65)을 얻었다.

상기 (1) 및 (2)에서 얻어진 시스-옥타히드로이소인돌은 합계 498 g, 총 수율 66.8 %였다.

<실시예 IV-2>

(1) 전자식 교반기, 압력 조절 밸브, 수소 순환기, 균압 콘덴서, 기액 분리기, 반응기 바닥부에 설치한 수소 가스 도입관 및 유기 용매 주입 펌프를 구비한 내용적 30 ℓ의 오토클레이브에 시스-헥사히드로프탈이미드 900 g, 트리에틸렌글리콜 디메틸 에테르 8000 g 및 구리-아연-알루미늄-바륨 산화물 촉매(촉매 조성 (중량%): CuO/ZnO/Al₂O₃/BaO = 44/45/6/5) 90 g을 넣고, 수소 분압 5 MPa, GHSV 34.5 hr^-1, 반응 온도 250 ℃에서 4 시간 환원 반응을 행하였다.

반응 용기로부터 취출된 생성수, 트리에틸렌글리콜 디메틸 에테르 및 옥타히드로이소인돌을 균압 콘덴서에 의해 냉각, 농축시켜 기액 분리기에 수용하였다. 분리된 수소 가스는, 반응 소비분의 수소 가스를 보충한 후, 수소 순환기에 의해 반응기 바닥부로부터 재도입하였다. 또한, 유출된 트리에틸렌글리콜 디메틸 에테르량 상당분은 유기 용매 주입 펌프로부터 적절하게 반응기에 공급되었다.

반응 후의 오토클레이브 내부 표면이 도금된 흔적은 확인되지 않았으며, 촉매 중에 괴상이 된 촉매는 인정되지 않았다.

반응 조물의 가스 크로마토그래피 분석 결과, 옥타히드로이소인돌의 시스체/트랜스체 비는 90/10이었다.

이 반응 조물을 이론 단수 100단의 정밀 증류 장치를 이용하여, 탑 상부 압력 2.7 kPa, 환류비 30의 조건에서 증류하고, 시스-옥타히드로이소인돌 583 g(순도 99.8 %, 수율 79.2 %) 및 시스/트랜스 혼합-옥타히드로이소인돌 97 g(시스체/트랜스체 = 34/66)을 얻었다.

(2) 전자식 교반기를 구비한 내용적 500 ㎖의 오토클레이브에 상기 (1)에서 얻어진 시스/트랜스 혼합-옥타히드로이소인돌 97 g(시스/트랜스 비 = 34/66), 트리에틸렌글리콜 디메틸 에테르 10 g 및 구리-아연-알루미늄-바륨 산화물 촉매(촉매 조성 (중량%): CuO/ZnO/Al₂O₃/BaO = 44/45/6/5) 3 g을 넣고, 계 내를 수소로 치환한 후, 수소 압력 1 MPa, 반응 온도 250 ℃에서 6 시간 이성화 반응을 행하였다. 실온까지 냉각하여 촉매를 여과 분별한 후, 얻어진 이성화 반응 조물의 가스 크로마토그래피 분석 결과, 시스/트랜스 비는 70/30이었다.

이 이성화 반응 조물을 이론 단수 100단의 정밀 증류 장치를 이용하여, 탑 상부 압력 2.7 kPa, 환류비 30의 조건에서 증류하여, 시스-옥타히드로이소인돌 35.9 g(순도 99.8 %, 수율 37.0 %) 및 시스/트랜스 혼합-옥타히드로이소인돌 31.6 g(시스체/트랜스체 = 36/64)을 얻었다.

상기 (1) 및 (2)에서 얻어진 시스-옥타히드로이소인돌은 합계 618.9 g, 총 수율 84.1 %였다.

본 발명의 방법에 의해, 이미드류를 수용성 유기 용매 중에서 금속 촉매 존재하에 수소 환원함으로써, 상기 금속 촉매가 부생하는 물의 영향을 받지 않고 공업적으로 유리한 조건하에서 환상 아민류를 높은 수율로 제조할 수 있다.

본 발명의 방법에 의해, 이미드류로부터 금속 촉매 존재하에 수소 환원하여 환상 아민류를 제조할 때, 상기 금속 촉매가 부생하는 물의 영향을 받지 않으면서 입체 유지성이 높은 환상 아민류를 공업적으로 유리하게 제조할 수 있다.

본 발명의 방법에 의해 트랜스-옥타히드로이소인돌을 금속 촉매 존재하에 입체 이성화함으로써 의약품 제조 중간체로서 중요한 시스-옥타히드로이소인돌을 공업적으로 유리하게 제조할 수 있어, 본 발명의 공업적 의의는 매우 크다.

또한, 본 발명에 의해, 테트라히드로프탈이미드, 헥사히드로프탈이미드 등의 이미드류를 수소 환원하여 옥타히드로이소인돌의 시스체/트랜스체 혼합물을 제조한 후에 있어서, 원하는 시스체의 분리 회수, 부생하는 트랜스체의 입체 이성화, 원하는 시스체의 분리 회수를 행하여 고순도의 시스체를 높은 수율로 제조할 수 있다.

Claims (23)

1. (1) 화학식 (IV-1) 또는 화학식 (IV-2)로 표시되는 이미드류를

   (a) 환원 반응 조건하에서 불활성인 수용성 유기 용매 중에서 금속 촉매 존재하에 반응 온도 150 내지 350 ℃, 수소 분압 1 내지 30 MPa의 조건에서 수소 환원 반응을 행하거나, 또는

   (b) 유기 용매 중에서 금속 촉매 존재하에 반응 온도 150 내지 350 ℃, 수소 분압 1 내지 30 MPa의 조건에서, 생성수 및 생성되는 옥타히드로이소인돌을 연속적으로 또는 간헐적으로 취출하면서 수소 환원 반응을 행하여,

   시스-옥타히드로이소인돌 및 트랜스-옥타히드로이소인돌의 혼합물(이하, 「시스체/트랜스체 혼합물」이라 함)을 제조하는 제1 공정,

   <화학식 IV-1>

   <화학식 IV-2>

   (식 중, 화학식 (IV-2)에 있어서 -CONHCO-로 표시되는 기는 시클로헥센환 상의 인접하는 2개의 탄소 원자 상에 존재한다.)

   (2) 제1 공정에서 얻어지는 시스체/트랜스체 혼합물로부터 원하는 고순도 시스체를 회수하여, 트랜스체 또는 트랜스체가 주성분인 트랜스체/시스체 혼합물을 분리하는 제2 공정,

   (3) 제2 공정에서 분리된 트랜스체 또는 트랜스체가 주성분인 트랜스체/시스체 혼합물을 금속 촉매 존재하에 반응 온도 150 내지 350 ℃, 수소 분압 0.001 내지 30 MPa의 조건에서 입체 이성화 반응시켜, 시스체 함량이 증대된 시스체/트랜스체 혼합물을 얻는 제3 공정, 및

   (4) 제3 공정에서 얻어지는 시스체 함량이 증대된 시스체/트랜스체 혼합물로부터 원하는 고순도 시스체를 회수하여, 트랜스체 또는 트랜스체가 주성분인 트랜스체/시스체 혼합물을 분리하는 제4 공정

   을 포함하는, 고순도 시스-옥타히드로이소인돌의 제조 방법.
2. 제1항에 있어서, 분리된 트랜스체 또는 트랜스체가 주성분인 트랜스체/시스체 혼합물을 금속 촉매 존재하에 반응 온도 150 내지 350 ℃, 수소 분압 0.001 내지 30 MPa의 조건에서 입체 이성화시켜, 시스체 함량이 증대된 시스체/트랜스체 혼합물을 얻는 공정과 상기 시스체/트랜스체 혼합물로부터 원하는 고순도 시스체를 회수하여 트랜스체 또는 트랜스체가 주성분인 트랜스체/시스체 혼합물을 분리하는 공정의 일련의 공정을 1회 행하거나 또는 2회 이상 반복하는 제조 방법.
3. 화학식 (I-1)로 표시되는 이미드류를 환원 반응 조건하에서 불활성인 수용성 유기 용매 중에서 금속 촉매 존재하에 반응 온도 150 내지 350 ℃, 수소 분압 1 내지 30 MPa에서 수소 환원 반응을 행하는 것을 특징으로 하는, 화학식 (I-2)로 표시되는 환상 아민류의 제조 방법.

   <화학식 I-1>

   (식 중, n은 1 또는 2의 정수를 나타낸다. A¹은

   또는

   로 표시되는 기(n이 1인 경우), 또는 방향환, 시클로헥산환, 시클로헥센환, 포화 축합환 및 비시클로환으로 이루어지는 군에서 선택되는 1개 또는 2개 이상의 환을 함유하는 기를 나타내고, 상기 모든 환은 치환기를 가질 수 있다. R¹, R² 및 R³은 동일하거나 상이하고, 수소 원자, 탄소수 1 내지 30의 포화 또는 탄소수 3 내지 30의 불포화 지방족 탄화수소기, 또는 치환기를 가질 수 있는 아릴기를 나타낸다.)

   <화학식 I-2>

   (식 중, n은 1 또는 2의 정수를 나타낸다. A¹⁰은

   또는

   로 표시되는 기(n이 1인 경우), 또는 방향환, 시클로헥산환, 포화 축합환 및 비시클로환으로 이루어지는 군에서 선택되는 1개 또는 2개 이상의 환을 함유하는 기를 나타내고, 상기 모든 환은 치환기를 가질 수 있다. R¹⁰, R²⁰ 및 R³⁰은 동일하거나 상이하고, 수소 원자, 탄소수 1 내지 30의 포화 지방족 탄화수소기, 또는 치환기를 가질 수 있는 아릴기를 나타낸다.)
4. 제3항에 있어서, 금속 촉매가 구리, 아연, 니켈, 구리-아연, 구리-크롬, 아연-크롬, 구리-아연-크롬 및 이들의 산화물로부터 선택된 1종 이상의 금속 촉매, 및 이들에 몰리브덴, 텅스텐, 마그네슘, 바륨, 알루미늄, 칼슘, 지르코늄, 망간, 니켈, 규소 및 이들의 산화물로부터 선택된 1종 이상을 첨가한 변성 촉매인, 환상 아민류의 제조 방법.
5. 제4항에 있어서, 금속 촉매가 구리-아연 산화물, 구리-아연-크롬 산화물, 구리-아연-크롬-마그네슘 산화물, 구리-아연-크롬-바륨 산화물, 구리-아연-마그네슘 산화물, 구리-아연-알루미늄 산화물, 구리-아연-알루미늄-바륨 산화물, 구리-아연-알루미늄-규소 산화물, 구리-크롬 산화물, 구리-크롬-마그네슘 산화물, 구리-크롬-바륨 산화물, 구리-크롬-망간 산화물, 구리-크롬-바륨-망간 산화물 및 아연-크롬 산화물로부터 선택된 1종 이상인, 환상 아민류의 제조 방법.
6. 제3항에 있어서, 수용성 유기 용매의 용해도 파라미터가 8 내지 11.5인, 환상 아민류의 제조 방법.
7. 제6항에 있어서, 수용성 유기 용매가 에테르계 용매인, 환상 아민류의 제조법.
8. 제7항에 있어서, 수용성 유기 용매가 테트라히드로푸란, 1,4-디옥산, 에틸렌글리콜 디메틸 에테르, 디에틸렌글리콜 디메틸 에테르 및 트리에틸렌글리콜 디메틸 에테르로부터 선택된 1종 이상인, 환상 아민류의 제조법.
9. 제3항에 있어서, 이미드류가 1,2,3,6-테트라히드로프탈이미드 및(또는) 헥사히드로프탈이미드인, 환상 아민류의 제조 방법.
10. 화학식 (II-1)로 표시되는 이미드류를 유기 용매 중에서 금속 촉매 존재하에, 생성되는 물 및 생성되는 화학식 (II-2)로 표시되는 환상 아민류를 연속적으로 또는 간헐적으로 취출하면서 수소 환원 반응을 행하는 것을 특징으로 하는, 화학식 (II-2)로 표시되는 환상 아민류의 제조 방법.

    <화학식 II-1>

    (식 중, A²는

    또는

    로 표시되는 기, 또는 방향환, 시클로헥산환, 시클로헥센환, 포화 축합환 및 비시클로환으로 이루어지는 군에서 선택되는 1개 또는 2개 이상의 환을 함유하는 기를 나타내고, 상기 모든 환은 치환기를 가질 수 있다. R⁴, R⁵ 및 R⁶은 동일하거나 상이하고, 수소 원자, 탄소수 1 내지 18의 포화 또는 탄소수 3 내지 18의 불포화 지방족 탄화수소기, 또는 치환기를 가질 수 있는 아릴기를 나타낸다.)

    <화학식 II-2>

    (식 중, A²⁰은

    또는

    로 표시되는 기, 또는 방향환, 시클로헥산환, 포화 축합환 및 비시클로환으로 이루어지는 군에서 선택되는 1개 또는 2개 이상의 환을 함유하는 기를 나타내고, 상기 모든 환은 치환기를 가질 수 있다. R⁴⁰, R⁵⁰ 및 R⁶⁰은 동일하거나 상이하고, 수소 원자, 탄소수 1 내지 18의 포화 지방족 탄화수소기, 또는 치환기를 가질 수 있는 아릴기를 나타낸다.)
11. 제10항에 있어서, 금속 촉매가 구리, 아연, 니켈, 구리-아연, 구리-크롬, 아연-크롬, 구리-아연-크롬 및 이들의 산화물로부터 선택되는 1종 이상의 촉매, 및 이들에 몰리브덴, 텅스텐, 마그네슘, 바륨, 알루미늄, 칼슘, 지르코늄, 망간, 니켈, 규소 및 이들의 산화물로부터 선택되는 1종 이상을 첨가한 변성 촉매인, 환상 아민류의 제조 방법.
12. 제11항에 있어서, 금속 촉매가 구리-아연 산화물, 구리-아연-크롬 산화물, 구리-아연-크롬-마그네슘 산화물, 구리-아연-크롬-바륨 산화물, 구리-아연-마그네슘 산화물, 구리-아연-알루미늄 산화물, 구리-아연-알루미늄-바륨 산화물, 구리-아연-알루미늄-규소 산화물, 구리-크롬 산화물, 구리-크롬-마그네슘 산화물, 구리-크롬-바륨 산화물, 구리-크롬-망간 산화물, 구리-크롬-바륨-망간 산화물 및 아연-크롬 산화물로부터 선택되는 1종 이상인, 환상 아민류의 제조 방법.
13. 제10항에 있어서, 유기 용매가 환원 반응 조건하에서 불활성인 유기 용매인 것을 특징으로 하는, 환상 아민류의 제조 방법.
14. 제13항에 있어서, 유기 용매가 탄소수 6 내지 20의 방향족 탄화수소, 탄소수 6 내지 20의 지환식 탄화수소, 탄소수 6 내지 20의 지방족 탄화수소 및 에테르계 용매로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상인, 환상 아민류의 제조 방법.
15. 제10항에 있어서, 수소 분압이 1 내지 30 MPa이고, 반응 온도가 150 내지 350 ℃인, 환상 아민류의 제조 방법.
16. 제10항에 있어서, 생성수 및 환원 생성물인 환상 아민류를 수소 가스와 함께 연속적으로 또는 간헐적으로 계 밖으로 취출하면서 환원하는 것을 특징으로 하는, 환상 아민류의 제조 방법.
17. 제16항에 있어서, 수소 가스를 기상부에 도입하고, 기상부에 존재하는 생성수 및 환원 생성물인 환상 아민류를 수소 가스와 함께 계 밖으로 취출하는 것을 특징으로 하는, 환상 아민류의 제조 방법.
18. 제16항에 있어서, 수소 가스를 액상부에 도입하여 버블링시키고, 액상부 및 기상부에 존재하는 생성수 및 환원 생성물인 환상 아민류를 수소 가스와 함께 계 밖으로 취출하는 것을 특징으로 하는, 환상 아민류의 제조 방법.
19. 제16항에 있어서, 반응 중에 취출된 전부 또는 일부의 수소 가스를 환원 반응에 순환 사용하는 것을 특징으로 하는, 환상 아민류의 제조 방법.
20. 제10항에 있어서, 이미드류가 시스-1,2,3,6-테트라히드로프탈이미드 및(또는) 시스헥사히드로프탈이미드인, 환상 아민류의 제조 방법.
21. 트랜스-옥타히드로이소인돌을 금속 촉매 존재하에 반응 온도 150 내지 350 ℃, 수소 분압 0.001 내지 30 MPa에서 입체 이성화하는 것을 특징으로 하는, 시스-옥타히드로이소인돌의 제조 방법.
22. 제21항에 있어서, 금속 촉매가 구리, 아연, 니켈, 구리-아연, 구리-크롬, 아연-크롬, 구리-아연-크롬 및 이들의 산화물로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상의 촉매, 및 이들에 몰리브덴, 텅스텐, 마그네슘, 바륨, 알루미늄, 칼슘, 지르코늄, 망간, 니켈, 규소 및 이들의 산화물로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상을 첨가한 변성 촉매인, 시스-옥타히드로이소인돌의 제조 방법.
23. 제22항에 있어서, 금속 촉매가 구리-아연 산화물, 구리-아연-크롬 산화물, 구리-아연-크롬-마그네슘 산화물, 구리-아연-크롬-바륨 산화물, 구리-아연-마그네슘 산화물, 구리-아연-알루미늄 산화물, 구리-아연-알루미늄-바륨 산화물, 구리-아연-알루미늄-규소 산화물, 구리-크롬 산화물, 구리-크롬-마그네슘 산화물, 구리-크롬-바륨 산화물, 구리-크롬-망간 산화물, 구리-크롬-바륨-마그네슘 산화물, 아연-크롬 산화물로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상의 촉매인, 시스-옥타히드로이소인돌의 제조 방법.