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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-12-06
(45)【発行日】2024-12-16
(54)【発明の名称】ニトリル化合物の製造
(51)【国際特許分類】
C07D 233/36 20060101AFI20241209BHJP
C07C 227/20 20060101ALI20241209BHJP
C07C 229/16 20060101ALI20241209BHJP
【ＦＩ】
C07D233/36
C07C227/20
C07C229/16
【請求項の数】
14
(21)【出願番号】P 2023532538
(86)(22)【出願日】2021-12-14
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2023-12-06
(86)【国際出願番号】 EP2021085649
(87)【国際公開番号】W WO2022129020
(87)【国際公開日】2022-06-23
【審査請求日】2023-05-29
(31)【優先権主張番号】20214773.2
(32)【優先日】2020-12-16
(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP
(73)【特許権者】
【識別番号】509131443
【氏名又は名称】ヌーリオン ケミカルズ インターナショナル ベスローテン フェノーツハップ
【氏名又は名称原語表記】Ｎｏｕｒｙｏｎ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｂ．Ｖ．
(74)【代理人】
【識別番号】100092783
【弁理士】
【氏名又は名称】小林 浩
(74)【代理人】
【識別番号】100095360
【弁理士】
【氏名又は名称】片山 英二
(74)【代理人】
【識別番号】100120134
【弁理士】
【氏名又は名称】大森 規雄
(74)【代理人】
【識別番号】100128484
【弁理士】
【氏名又は名称】井口 司
(72)【発明者】
【氏名】カンツァー，エイク，ニコラス
(72)【発明者】
【氏名】ザイツェフ，アレクセイ，ボリソヴィチ
(72)【発明者】
【氏名】ブーンストラ，チェーク，ウードセ
(72)【発明者】
【氏名】エーラース，イナ
(72)【発明者】
【氏名】エドヴィンソン，ロルフ，クリスター
(72)【発明者】
【氏名】ヘウス，マーティン
(72)【発明者】
【氏名】テン ケイト，アントゥーン，ジェイコブ，ベレンド
(72)【発明者】
【氏名】ラーイメイカーズ，ミヒル，ヨゼフ，トーマス
【審査官】谷尾 忍
(56)【参考文献】
【文献】国際公開第２０２０／１６１１４６（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特表２０１０－５２０１７０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表２０１５－５１２４６５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開昭５８－０７９９８２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表平０８－５０８２４６（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許第０２７８５１７６（ＵＳ，Ａ）
【文献】英国特許出願公告第００９７２００３（ＧＢ，Ａ）
【文献】特表２０１３－５３８２２７（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許第０５４２８１５６（ＵＳ，Ａ）
【文献】Dhainaut, Alain et al.，New triazine derivatives as potent modulators of multidrug resistance，Journal of Medicinal Chemistry，1992年，35(13)，p.2481-96
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｃ０７Ｄ ２３３／３６
Ｃ０７Ｃ ２２７／２０
Ｃ０７Ｃ ２０９／６２
Ｃ０７Ｃ ２１１／１４
Ｃ０７Ｃ ２２９／１６
ＣＡｐｌｕｓ／ＲＥＧＩＳＴＲＹ（ＳＴＮ）
ＣＡＳＲＥＡＣＴ（ＳＴＮ）
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
少なくとも２つのアミン単位が環状尿素単位によって保護され、少なくとも１つのアミン単位が保護されていない、一級又は二級のアミン基である３つ以上のアミン単位を含有するアルキレンアミン化合物の鎖伸長を介してニトリル化合物を製造するためのプロセスであって、前記環状尿素単位が式Ｉの構造を有し、
【化1】
前記鎖伸長が、前記少なくとも１つの保護されていないアミン単位を、グリコロニトリルと反応させるか、又はホルムアルデヒドとＨＣＮ及び無機シアン化物塩から選択されるシアン化合物との組み合わせと反応させて、少なくとも１つのアセトニトリル基を前記少なくとも１つの保護されていないアミン単位に付加することによる、プロセス。
【請求項2】
前記少なくとも１つの保護されていないアミン単位を、グリコロニトリルと反応させる、請求項１に記載のプロセス。
【請求項3】
前記少なくとも１つの保護されていないアミン単位を、ホルムアルデヒドとＨＣＮ及び無機シアン化物塩から選択されるシアン化合物との組み合わせと反応させる、請求項１に記載のプロセス。
【請求項4】
前記シアン化合物がＨＣＮである、請求項３に記載のプロセス。
【請求項5】
前記シアン化合物が、無機シアン化物塩である、請求項３に記載のプロセス。
【請求項6】
前記反応が、酸の存在下で実施される、請求項５に記載のプロセス。
【請求項7】
前記反応が、前記ニトリル基を反応させてカルボキシレートを形成するような条件下で実施される、請求項５に記載のプロセス。
【請求項8】
前記少なくとも１つのアセトニトリル基を含有する生成物が、水素及び触媒の存在下での水素化工程であり、前記ニトリル基がアミン基に少なくとも部分的に変換される更なる反応工程に供される、請求項１～６のいずれか一項に記載のプロセス。
【請求項9】
前記少なくとも１つのアセトニトリル基を含有する生成物が、水性塩基の存在下でのカルボキシレート基へのけん化工程である更なる反応工程に供される、請求項１～６のいずれか一項に記載のプロセス。
【請求項10】
前記少なくとも１つのアセトニトリル基を含有する生成物が、グリニャール試薬との反応でイミン塩を形成し、次にこれを加水分解してケトンを得る、更なる反応工程に供される、請求項１～６のいずれか一項に記載のプロセス。
【請求項11】
前記少なくとも１つのアセトニトリル基を含有する前記生成物が、続いて、酸性触媒の存在下での加水分解工程である更なる反応工程に供されて、対応するアミドを形成する、請求項１～６のいずれか一項に記載のプロセス。
【請求項12】
少なくとも２つのアミン単位が環状尿素単位によって保護され、少なくとも１つのアミン単位が保護されていない、３つ以上のアミン単位を含有する前記アルキレンアミン化合物が、Ｕ－ＤＥＴＡ、Ｕ１－ＴＥＴＡ、ＵＰ－ＴＥＴＡ、Ｕ２－ＴＥＴＡ、ＤＵ１，３－ＴＥＰＡ、ＤＵ１，４－ＴＥＰＡ、Ｕ１Ｐ３－ＴＥＰＡ、及びＵ１Ｐ４－ＴＥＰＡの群から選択される、請求項１～１１のいずれか一項に記載のプロセス。【化2】
【請求項13】
前記環状尿素単位が、請求項１～６のいずれか一項に記載の前記プロセスによって得られた前記ニトリル化合物から除去されるか、又は任意選択的に、前記ニトリル化合物が、更なる反応工程に供される場合、前記更なる反応工程の間又は後に、除去され、前記更なる反応工程が、請求項７～１１のいずれか一項に記載の反応工程であってもよい、請求項１～１２のいずれか一項に記載のプロセス。
【請求項14】
前記環状尿素単位を除去する工程が、液相中の水との反応、カルボニル部分を取り出すことができるアルキレンアミンとの反応、及び強塩基との反応のうちの１つ以上を含む、請求項１２に記載のプロセス。【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、３つ以上のアミン単位を有するアルキレンアミン化合物の選択的な鎖伸長を介したニトリル化合物を製造するプロセスに関する。
【背景技術】
【0002】
アルキレンアミン化合物の鎖伸長を介したニトリル化合物の製造は、当技術分野で公知である。これは、例えば、アルキレンアミンをグリコロニトリルと、又はシアン化水素及びホルムアルデヒドの組み合わせと反応させて、鎖伸長ニトリル化合物を形成することによって実施することができる。ニトリル化合物を水素化すると、アミン化合物が形成される。そのようなプロセスは、例えば、ＥＤＡとグリコロニトリルとの反応について、ＵＳ２０１０／０１２１０６４に開示されている（この最新技術文書ではＦＡＣＨと呼ばれる）。しかしながら、この参照文献で示されるように、プロセスは望ましくない二次成分を生じる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
二次成分の量は、アミン分子中に存在するアミン部分の量とともに増加する。したがって、二次成分の量は、ＵＳ２０１０／０１２１０６４に開示されるものよりも多くのアミン単位を含有するより大きな分子から開始すると更に多くなる。
【課題を解決するための手段】
【0004】
３つ以上のアミン単位を含有するアルキレンアミン化合物中の一級アミン基及び二級アミン基を環状尿素単位で保護し、そのような環状尿素単位の一部ではないアミン基上のアルキレンアミンを、グリコロニトリルと、又はホルムアルデヒドとＨＣＮ及び無機シアン化物塩から選択されるシアン化合物との組み合わせと、選択的に反応させることが可能であることが、今回見出された。これにより、より少ない副生成物の形成が可能となる。
【0005】
したがって、本発明は少なくとも２つのアミン単位が環状尿素単位によって保護され、少なくとも１つのアミン単位が保護されていない、３つ以上のアミン単位を含有するアルキレンアミン化合物の鎖伸長を介してニトリル化合物を製造するためのプロセスであって、鎖伸長が、少なくとも１つの保護されていないアミン単位を、グリコロニトリルと、又はホルムアルデヒドとＨＣＮ及び無機シアン化物塩から選択されるシアン化合物との組み合わせと反応させて、少なくとも１つのアセトニトリル基を少なくとも１つの保護されていないアミン単位に付加することによる、プロセスに関する。
【0006】
アミンの一部が環状尿素基で保護される鎖伸長アルキレンアミンは知られていないことに留意するべきである。そのようなプロセスは、例えば、ＵＳ２０１５／００６５６７９、ＥＰ０７８１６９、ＵＳ５，３９９，７０６、ＵＳ２，７８５，１７６、ＧＢ９７２，００３に開示されている。これらの文献中のプロセスは、アミン化合物と、アクリロニトリル若しくはブテンニトリルなどの活性化二重結合を有する物質とのマイケル付加反応、又はエポキシド若しくは塩化物、例えば２－クロロエチルアミン、とのその反応、のいずれかに基づく。
【0007】
塩の形成をもたらす２－クロロエチルアミンとの反応を除いて、マイケル付加反応は、エチレンアミン鎖伸長が見られない分子をもたらす。より具体的には、反応は、プロピレン鎖若しくはより大きなアルキレン鎖の組み込み、又はアルキル単位で終結する化合物のいずれかをもたらす。エポキシドとの反応により、追加のヒドロキシ基も導入される。
【0008】
驚くべきことに、本発明のプロセスにおいて、アセトニトリル鎖が、塩の形成を伴わず、かつ追加の官能基を導入することなく、環状尿素単位の一部ではないアルキレンアミン化合物中のアミン基又は複数のアミン基に、選択的に付加されることが見出された。
【0009】
本発明のプロセスの追加の利点は、アミン単位を互いに反応させることができなくする環状尿素単位の存在のため、多くの実施形態では、例えば、エチレンジアミノアセトニトリルを水素化する際などのようにアセトニトリル末端化合物を水素化する際に起こり得る環化反応又は重合反応を防止できることである。また、尿素基の存在のため、存在するアミノ基がより少ない。結果として、ニトリル基が別のアミノ基と反応する副反応が少なくなり、その結果、より少ない副生成物が形成され、それによって選択性が増加する。
【0010】
本発明のプロセスにより、より選択的な様式でニトリル化合物の製造を可能にするため、より高い変換をもたらすより厳格な反応条件を適用することができ、所望のニトリル化合物を高収率で生産することが可能になる。
【0011】
更に、グリコロニトリルを反応物として使用する場合、１つ以上のアセトニトリル単位を保護されていないアミン基に選択的に付加することが可能であることが見出された。また、シアン化合物及びホルムアルデヒドを使用する場合、環状尿素単位の一部ではないアミン基又は複数のアミン基に、２つのアセトニトリル単位を選択的に付加することが可能であることも見出された。
【0012】
したがって、本発明のプロセスは、選択的に鎖伸長されたアルキレンアミンを調製するための多くの選択肢を提供する。選択的反応の結果として、反応混合物を分離するためにより少ない労力が必要とされるため、結果として、処理及び装置の両方のコストが削減される。
【0013】
本発明のプロセスは、少なくとも１つのアセトニトリル基と環状尿素ユニットによって保護される少なくとも２つのアミン単位とを含む化合物の形成をもたらす。この化合物は、後述されるように、所望に応じて更に処理することができる。
【発明を実施するための形態】
【0014】
本発明によるプロセスは、以下でより詳細に論じられる。
【0015】
本発明によるプロセスにおける出発化合物は、少なくとも２つのアミン単位が環状尿素単位によって保護され、少なくとも１つのアミン単位が保護されていない、３つ以上のアミン単位を含有するアルキレンアミン化合物である。
【0016】
環状尿素単位によって保護された２つのアミン単位の文言は、式Ｉの単位を指す。
式中、Ａは、任意選択的に１つ以上のＣ１～Ｃ３アルキル基によって置換された、Ｃ２～Ｃ４アルキレン単位の群から選択される。この環状アルキレン尿素基では、Ａが、任意選択的に１つ又は２つのＣ１アルキル基で置換された、Ｃ２～Ｃ３アルキレン単位であることが好ましい。好ましくは、エチレン、プロピレン、及びイソプロピレンの群から選択され、具体的にはエチレンである。分子中に複数のＡが存在する場合、各Ａは独立して選択することができる。
【化1】
【0017】
一実施形態では、出発化合物は、式Ｉの少なくとも１つの一級又は二級アミン基及び少なくとも１つの式Ｉの環状アルキレン尿素基を含むアルキレン尿素化合物である。（保護されていない）アミン基は、一級アミン基又は環状二級アミン基であることが好ましい。アミン基が、一級アミン基であることが特に好ましい。
【0018】
本発明における出発物質として使用されるアルキレンアミン化合物は、少なくとも１つの式Ｉの環状尿素単位を含有する。一般に、アルキレンアミン化合物は、最大で１０個の式Ｉの環状尿素単位を含有する。実際には、アルキレンアミン化合物は、多くの場合、最大で５つの式Ｉの環状尿素単位を含有する。アルキレンアミン化合物は、少なくとも１つの保護されていないアミン単位を含有する。一般に、アルキレンアミン化合物は、最大で５個の保護されていないアミン単位を含有する。実際には、アルキレンアミン化合物は多くの場合、保護されていないアミン単位を最大で３つ、特に１つ又は２つ、具体的には１つを含有する。
【0019】
アルキレンアミン化合物中のアルキレン単位は、一般に１～１０個の、特に１～８の炭素原子を有する。一実施形態では、アルキレン単位は、上述のＡの要件を満たす。
【0020】
一実施形態では、アルキレンアミン化合物は、アミン単位及びアルキレン単位以外の部分を含まない。
【0021】
別の実施形態では、アルキレンアミン化合物は、アミン単位及びアルキレン単位以外の部分を含む。そのような部分は、例えば、－ＯＨ、－ＣＯＯＨ、及び／又はＣＯＯ－アルキルで任意選択的に置換されたＣ１～Ｃ６アルキル基、及びエーテル部分（－Ｏ－）から選択されてもよい。
【0022】
アルキレンアミン化合物は一般に、１１５～１０．０００ｇ／モル、特に１１５～１０００ｇ／モルの範囲の分子量、いくつかの実施形態では１１５～５００ｇ／モルの範囲の分子量を有する。
【0023】
一実施形態では、アルキレン尿素化合物は、式ＩＩの化合物であり、
式ＩＩ：Ｒ２－［－Ｘ－Ａ－］ｑ－Ｎ（Ａ）（ＣＯ）Ｎ－［Ａ－Ｘ－］ｐ－Ａ－ＮＨ２
式中、
Ｒ２は、Ｈ、並びに－ＯＨ、－ＮＨ２、及び－ＣＯＯＲ４から選択される１つ以上の基で、特に－ＯＨ、－ＮＨ２、及びＣＯＯＲ４から選択されるゼロ、１つ若しくは２つの基で、特に－ＯＨ及び－ＮＨ２から選択されるゼロ、１つ、若しくは２つの基で任意選択的に置換されているＣ１～Ｃ６のアルキル基から選択され、Ｒ４は、Ｈ又はＣ１～Ｃ６アルキルである。
Ｘは、各出現において独立して、－Ｏ－、－ＮＲ２－、式Ｉの基、及び式ＩＩＩの基から選択される。
Ａは、上で論じられた意味を有し、分子中に複数のＡが存在する場合、各Ａは独立して選択することができ、
ｐは、０～８の範囲の整数であり、
ｑは、０～８の範囲の整数である。
式ＩＩ：Ｒ２－［－Ｘ－Ａ－］ｑ－Ｎ（Ａ）（ＣＯ）Ｎ－［Ａ－Ｘ－］ｐ－Ａ－ＮＨ２
式中、
Ｒ２は、Ｈ、並びに－ＯＨ、－ＮＨ２、及び－ＣＯＯＲ４から選択される１つ以上の基で、特に－ＯＨ、－ＮＨ２、及びＣＯＯＲ４から選択されるゼロ、１つ若しくは２つの基で、特に－ＯＨ及び－ＮＨ２から選択されるゼロ、１つ、若しくは２つの基で任意選択的に置換されているＣ１～Ｃ６のアルキル基から選択され、Ｒ４は、Ｈ又はＣ１～Ｃ６アルキルである。
Ｘは、各出現において独立して、－Ｏ－、－ＮＲ２－、式Ｉの基、及び式ＩＩＩの基から選択される。
【化2】
【化3】
ｐは、０～８の範囲の整数であり、
ｑは、０～８の範囲の整数である。
【0024】
誤解を避けるために付言すると、式ＩＩ中の構造－Ｎ（Ａ）（ＣＯ）Ｎ－は、式Ｉに相当する。
【0025】
上記のＡの選択物がまた、ここでも適用される。Ａが、エチレンであることが特に好ましい。
【0026】
Ｘは、－ＮＨ－、式ＩＩＩの基、及び式Ｉの基から選択されることが好ましい。直鎖アルキレンアミンを製造することが所望される場合、Ｘは、ＮＨ及び式Ｉの基から選択されることが好ましい。
【0027】
Ｒ２は、Ｈ、エチル、プロピル、及びイソプロピルから選択され、特にエチルであり、－ＯＨ及び－ＮＨ２から選択される１つ又は２つの基によって任意選択的に置換されることが好ましい。Ｒ２は、エチル、又はプロピルであり、特にエチルであり、Ｘへの接続から数えて、２番目の炭素原子で（アミノエチル又はアミノイソプロピル）、又はプロピルの場合には、３番目の炭素原子で、－ＮＨ２で置換されることが特に好ましい。
【0028】
更により大きな分子を形成する大きな分子の反応は、必ずしも目的とはならないため、ｐ及びｑの合計は、最大で８、いくつかの実施形態では最大で４、又は最大で２であることが好ましい場合がある。
【0029】
式ＩＩの好ましい化合物の例は、ジエチレントリアミンの尿素付加物（Ｕ－ＤＥＴＡ）、尿素基が末端エチレン部分又は中央エチレン部分にあり得るトリエチレンテトラミンのモノ尿素付加物（Ｕ１－ＴＥＴＡ及びＵ２－ＴＥＴＡ）、並びに一級アミン基を有するテトラエチレンペンタミンのモノ及びジ尿素付加物（Ｕ１－ＴＥＰＡ、ＤＵ１，３－ＴＥＰＡ）である。これらの化合物は、直鎖状ポリエチレンアミンのニトリル化合物及びこれらのそれぞれの尿素生成物を作製することが所望される場合、特に魅力的である。
【0030】
本発明によるプロセスの一実施形態で使用され得る他の化合物の例は、末端エチレン部分の各側の窒素原子上に尿素基を備え、及び別のエチレン部分の各側の窒素原子上にエチレン鎖を備えたエチレンアミン鎖からなる化合物、例えば、Ｕ１Ｐ３－ＴＥＰＡ及びＵ１Ｐ４－ＴＥＰＡである。
【0031】
一般に、本明細書において、化合物は以下のように命名される。
【0032】
文字コードは、最長の直鎖状エチレンアミン鎖を指す。
【0033】
Ｕは、エチレン部分を介して接続している２つの隣接する窒素原子上の尿素基の存在から生じる、環状尿素基の存在、すなわち、Ａがエチレン基である式Ｉの基の存在を指す。
【0034】
Ｐは、エチレン部分を介して接続している２つの隣接する窒素原子上のエチレン部分の存在から生じるピペラジン部分の存在、すなわち、両方のＡがエチレン基である式ＩＩＩの基の存在を指す。
【0035】
Ｕ又はＰ接頭辞の後の数字は、可能性のある異なる構造を区別するために、鎖中のそれぞれの窒素原子を指す。
【0036】
Ｕ又はＰの接頭辞の前にある文字は、基の数を指し、Ｄがジ、又は２つの基を表し、Ｔがトリ及びテトラ、又は３及び４つの基をそれぞれ表す。Ｔが使用される場合、トリ又はテトラのどちらが意味されているかは、文脈から明らかである。
【0037】
別の実施形態では、アルキレン尿素化合物は、式ＩＶの化合物であり、
式ＩＶ：Ｒ２－［－Ｘ－Ａ－］ｑ－Ｎ（Ａ）（ＣＯ）Ｎ－［Ａ－Ｘ－］ｐ－Ａ－Ｎ（Ａ）（Ａ）Ｎ－［－Ａ－Ｘ－］ｒ－Ｒ３
式中、Ｒ２、Ｘ、Ａ、ｑ及びｐは、上記で示される意味を有する。上記に示された選択物がここでも適用される。
式ＩＶ：Ｒ２－［－Ｘ－Ａ－］ｑ－Ｎ（Ａ）（ＣＯ）Ｎ－［Ａ－Ｘ－］ｐ－Ａ－Ｎ（Ａ）（Ａ）Ｎ－［－Ａ－Ｘ－］ｒ－Ｒ３
式中、Ｒ２、Ｘ、Ａ、ｑ及びｐは、上記で示される意味を有する。上記に示された選択物がここでも適用される。
【0038】
Ｒ３は、Ｈ並びに、－ＯＨ及び－ＮＨ２から選択される１つ以上の基、特に－ＯＨ及び－ＮＨ２から選択されるゼロ、１つ、又は２つの基によって任意選択的に置換されているＣ１～Ｃ６のアルキル基から選択される。Ｒ３は、Ｈ、エチル、プロピル、及びイソプロピルから選択され、特にエチルであり、－ＯＨ及び－ＮＨ２から選択される１つ又は２つの基によって任意選択的に置換されることが好ましい。Ｒ３は、エチル、又はプロピルであり、特にエチルであり、Ｘへの接続から数えて、２番目の炭素原子で（アミノエチル又はアミノイソプロピル）、又はプロピルの場合には、３番目の炭素原子で、－ＮＨ２で置換されることが特に好ましい。
【0039】
式ＩＶにおいて、ｒは、０と８の間の整数、特に０と４の間の整数であり、より具体的には、０、１、又は２である。更により大きな分子を形成する大きな分子の反応は、必ずしも目的とはならないため、ｐ、ｑ及びｒの合計は、最大で８、いくつかの実施形態では最大で４、又は最大で２であることが好ましい場合がある。
【0040】
誤解を避けるために付言すると、式ＩＶ中の構造－Ｎ（Ａ）（ＣＯ）Ｎ－は、式Ｉに相当する。式ＩＶ中の構造－Ｎ（Ａ）（Ａ）Ｎ－は、式ＩＩＩに相当する。
【0041】
式ＩＶの好ましい化合物の例としては、ピペラジノエチルエチレンジアミンの尿素付加物（ＵＰ－ＴＥＴＡ）が挙げられる。Ｕ１Ｐ３－ＴＥＰＡ及びＵ１Ｐ４－ＴＥＰＡも好ましい。
【0042】
アルキレン尿素化合物の混合物も使用され得る。
【0043】
好ましい実施形態では、本発明のプロセスにおける出発化合物である、少なくとも２つのアミン単位が環状尿素単位によって保護され、少なくとも１つのアミン単位が保護されていない、３つ以上のアミン単位を含有するアルキレンアミンは、Ｕ－ＤＥＴＡ、Ｕ１－ＴＥＴＡ、ＵＰ－ＴＥＴＡ、Ｕ２－ＴＥＴＡ、ＤＵ１，３－ＴＥＰＡ、ＤＵ１，４－ＴＥＰＡ、Ｕ１Ｐ３－ＴＥＰＡ、及びＵ１Ｐ４－ＴＥＰＡの群から選択される。
【0044】
上述の出発化合物を、グリコロニトリルと、又はホルムアルデヒドとＨＣＮ及び無機シアン化物塩から選択されるシアン化合物との組み合わせと、反応させる。これらの反応については、以下で説明する。
【0045】
一実施形態では、上述の出発化合物を、グリコロニトリルと反応させる。グリコロニトリルは、ヒドロキシアセトニトリル又はホルムアルデヒドシアノヒドリンとしても知られている。以下は、出発物質としてＵ－ＤＥＴＡを使用したこの反応の例である。水（図示せず）もまた反応で形成される。
【化4】
【0046】
出発化合物とグリコロニトリルとの間の反応は、一般に、０～１００℃、特に０～５０℃、特に０～３５℃の温度で実施される。反応は一般的に、０．５～１０ｂａｒの圧力で実施される。高圧は必要とされないため、０．５～５ｂａｒ、特に０．５～３ｂａｒの圧力で反応を実施することは魅力的であり得る。大気圧が好ましいと考えられる。本明細書において、圧力がｂａｒで言及されている場合、ｂａｒ（ａ）が意味される。
【0047】
反応は、溶媒中で行われ得る。水は適切な溶媒であるが、反応物が反応条件下で溶解できるが、反応条件下では実質的に反応しない他の溶媒も考慮され得る。他の適切な溶媒としては、有機溶媒、例えば、Ｎ－メチルピロリドン（ＮＭＰ）及びジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）などのアミド、芳香族及び脂肪族炭化水素、例えばベンゼン及びキシレン、アルコール類、例えばメタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、ブタノール、イソブタノール、二級ブタノール及び三級ブタノール、アミン、例えばエチレンアミン、アルキルアミン、アンモニア、エステル例えば酢酸メチル又は酢酸エチル、及びエーテル、例えばジイソプロピルエーテル、ジイソブチルエーテル、グリコールジメチルエーテル、ジグリコールジメチルエーテル、ジオキサン及びテトラヒドロフラン（ＴＨＦ）が挙げられる。エーテル、特に環状エーテル、特にテトラヒドロフランの使用がより好ましいと考えられる。あるいは、有機溶媒としてのアルコール、特にメタノールが好ましい場合がある。アミン及びアンモニアの使用は、可能であるが、反応に関与する可能性があるため、あまり魅力的ではない。
【0048】
当業者にとって明らかであるように、反応は、バッチプロセス又は連続プロセスで実施することができる。適切な反応器及びプロセス構成は当該技術分野で公知であり、ここでの説明を必要としない。
【0049】
出発化合物とグリコロニトリルとのモル比は、所望の鎖伸長及び出発化合物中の反応性アミン基の数に依存する。一般に、出発物質中のグリコロニトリル対反応性アミン基のモル比は、０．２５：１～４：１の範囲内である。グリコロニトリルの過剰は原則的に必要とされないため、出発物質中のグリコロニトリル対反応性アミン基のモル比は、最大で３：１、特に最大で２：１、より特に最大で１．５：１であることが好ましい。
【0050】
出発化合物が１つの反応性アミン基を含有する場合、一般に、反応性アミン基の、モノシアノメチル化生成物への完全な変換が望ましい。したがって、この場合、グリコロニトリル対反応性アミン基のモル比（この場合、出発化合物と同一である）は、少なくとも０．５：１、特に少なくとも０．７５：１、より特には少なくとも０．９：１、特に少なくとも１：１であることが好ましい。
【0051】
出発化合物が２つ以上の反応性アミン基を含有する場合、反応混合物中のグリコロニトリルと一級アミン基とのモル比は、所望の鎖伸長の程度、及びしたがって所望の変換の程度に依存する。全てのアミン基を反応させて完全な変換を得ることが所望される場合、上述したグリコロニトリル対反応性アミン基のモル比の値が適用される。アミン基の一部のみの変換が望ましい場合、より低い比が適用される。この場合、グリコロニトリル対反応性アミン基のモル比は、０．２５：１～１：１の範囲、特に０．２５：１～０．９：１、又は０．２５：１～０．７：１、又は０．２５：１～０．５：１の範囲であることが好ましい場合がある。
【0052】
例えば、Ｕ２－ＴＥＴＡは、１～２個のグリコロニトリル分子と反応して、モノ－又はジシアノメチル化Ｕ２－ＴＥＴＡ又はその混合物を形成することができる。より低いグリコロニトリル対アミン基比は、より多くのモノ－シアノメチル化Ｕ２－ＴＥＴＡの形成につながるが、より高いグリコロニトリル対一級アミン基比は、より多くのジシアノメチル化Ｕ２－ＴＥＴＡの形成につながる。
【0053】
当業者が認識するように、出発物質の変換と所望の生成物への選択性との間にはトレードオフがしばしば存在し、出発物質の変換の増加は、副生成物の形成の増加を伴い、所望の生成物に対する選択性の低下をもたらす可能性がある。これを考慮すると、反応条件（反応時間、反応温度、．．．）及び反応物間の比を、変換と所望の生成物への選択性との間の所望のバランスが得られるように選択することは、当業者の範囲内である。
【0054】
別の実施形態では、上述の出発化合物は、ホルムアルデヒドと、ＨＣＮ及び無機シアン化物塩から選択されるシアン化合物との組み合わせと反応させる。以下は、出発物質としてＵ－ＤＥＴＡを使用したこの反応の例である。
【化5】
【0055】
一実施形態では、シアン化合物は、ＨＣＮである。この場合、反応は、好ましくは、－５℃～９０℃、特に０℃～６０℃の範囲の温度、及び０．５～１０ｂａｒの圧力で実施される。高圧は必要とされないため、０．５～５ｂａｒ、特に０．５～３ｂａｒの圧力で反応を実施することは魅力的であり得る。大気圧が好ましい場合がある。
【0056】
反応は、溶媒中で行われ得る。水は適切な溶媒であるが、反応条件下で反応物が溶解できる他の溶媒も考慮され得る。グリコロニトリルとの反応について上述した溶媒も、ここで適用することができる。
【0057】
当業者にとって明らかであるように、反応は、バッチプロセス又は連続プロセスで実施することができる。適切な反応器及びプロセス構成は当該技術分野で公知であり、ここでの説明を必要としない。
【0058】
反応は、好ましくは、１～９の範囲のｐＨで、より具体的には２～７のｐＨで実施される。必要に応じて、ｐＨ調整剤を加えることができる。
【0059】
このプロセスでは、他の特徴の中でも特に、ホルムアルデヒド及びシアン化水素酸の添加を、選択性と変換との間のバランスを制御するツールとして使用することができる。
【0060】
別の実施形態では、シアン化合物は、無機シアン化物塩である。この場合、シアン化物塩は、アルカリ金属シアン化物塩及びアルカリ土類金属シアン化物塩から選択されることが好ましい。適切なアルカリ金属塩には、ナトリウム、カリウム、及びリチウムの塩が含まれ、ナトリウム及びカリウムが好ましく、ナトリウムが特に好ましい。適切なアルカリ土類金属塩の例としては、シアン化カルシウムが挙げられる。一般に、シアン化合物は、反応条件下で反応媒体中で可溶性であることが好ましい。
【0061】
シアン化物塩が使用される場合、得られる最終生成物は、反応媒体のｐＨに依存する。反応が酸性条件下で実施される場合、最終生成物はニトリルになる。この場合、ｐＨは、１～７の範囲内に保たれることが好ましい。所望される場合、ｐＨを所望の範囲に維持するために、酸、例えば、強無機酸を加えることができる。反応が強塩基性条件下で行われる場合、反応で形成されるニトリルは、更に反応してカルボン酸塩を形成する。塩基、特にＮａＯＨ又はＫＯＨなどの強無機塩基を添加して、カルボキシレート基の形成を促進することができる。この場合、反応は、１０～１４のｐＨで実施されることが好ましい場合がある。
【0062】
出発化合物とホルムアルデヒド及び無機シアン化物塩の組み合わせとの反応は、好ましくは３０～１５０℃、特に５０～１３０℃の温度で実施される。
【0063】
一実施形態では、ニトリル基の加水分解によって生成されるアンモニアは、試薬投与と同時に反応混合物から留去されることが好ましい。これにより、より高い生成物の純度が可能になる。
【0064】
反応は一般的に、０．５～１０ｂａｒ（ａ）の圧力で実施される。高圧は必要とされないため、０．５～５ｂａｒ、特に０．５～３ｂａｒの圧力で反応を実施することは魅力的であり得る。大気圧が好ましい場合がある。
【0065】
反応は、溶媒中で行われ得る。水は適切な溶媒であるが、反応条件下で反応物が溶解できる他の溶媒も考慮され得る。グリコロニトリルとの反応について上述した溶媒も、ここで適用することができる。
【0066】
当業者にとって明らかであるように、反応は、バッチプロセス又は連続プロセスで実施することができる。適切な反応器及びプロセス構成は当該技術分野で公知であり、ここでの説明を必要としない。
【0067】
ホルムアルデヒド及びシアン化合物は、反応混合物に、同時に、又は順次に、単回投与で、又は一連の用量で提供されて得る。それらは、出発物質に別々に提供されてもよく、又は出発物質と反応させる前にそれらを組み合わせられてもよい。様々な実施形態の組み合わせも想定される。試薬の同時添加が好ましい場合がある。
【0068】
ホルムアルデヒドとシアン化合物との間のモル比は、０．５：１～２：１、特に０．７：１～１．４：１、更に特に０．９：１～１．１：１の範囲、例えば等モルである。
【0069】
出発化合物とシアン化合物との間の所望の比は、所望の鎖伸長、出発化合物中の反応性アミン基の数、及び反応性アミン基が、一級アミンであるか又は二級アミンであるかに依存する。一般に、完全変換のためには、反応されるＮＨ結合当たり１つのシアン化物分子が必要である。したがって、一般に、出発物質中のシアン化合物対反応性アミンの反応性ＮＨ結合のモル比は、０．２５：１～４：１の範囲である。過剰のシアン化合物は原則的に必要とされないため、この比は最大で３：１若しくは最大で２．５：１、又は最大で２：１、又は最大で１．５：１、具体的には最大で１．２：１であることが好ましい。部分的変換は一般に魅力的ではないので、出発物質中のシアン化合物対反応性アミンの反応性ＮＨ結合のモル比は、好ましくは少なくとも０．５：１、より好ましくは少なくとも０．８：、より具体的には少なくとも１：１である。
【0070】
本発明によるプロセスは、アセトニトリル置換アルキレンアミン化合物の形成をもたらす。出発物質及びそれから得ることができるニトリル生成物の例は、以下の表のとおりである。
【0071】
【表1A】
【0072】
【表1B】
【0073】
出発物質の他の組み合わせと、得ることができるニトリル生成物は、以下の表のとおりである。
【表2A】
【0074】
【表2B】
【0075】
【表2C】
【0076】
【表2D】
【0077】
【表2E】
【0078】
【表2F】
【0079】
【表2G】
【0080】
【表2H】
【0081】
【表2I】
【0082】
【表2J】
【0083】
【表2K】
【0084】
【表2L】
【0085】
【表2M】
【0086】
一実施形態では、次の工程で、本発明のプロセスから得られるアセトニトリル基を、更に反応させる。例えば、一実施形態では、ニトリル単位を水素化してアミン基を提供する。例えば、別の実施形態では、ニトリル単位を加水分解して、末端アミド（中性又は弱酸性条件下）又はカルボン酸基（アルカリ条件下）を得る。例えば、更なる実施形態では、ニトリル基をグリニャール試薬と反応させてイミン塩を形成し、これを加水分解してケトンを生成することができる。
【0087】
所望される場合、環状尿素保護基は、本発明によるプロセスによって得られた生成物から除去することができる。一実施形態では、これは、アルカリ条件下での反応によって行うことができる。その場合、アセトニトリル基が、形成された生成物中で別の基にまだ転換されていない場合、それらはまた、アルカリ条件下でカルボン酸基にけん化される。したがって、環状尿素単位の除去と、アセトニトリル基のカルボキシメチル基へのけん化とを同時に行うことができる。しかしながら、ニトリル基を別の化学物質と反応させてアミン単位に変換することが望ましい場合、いくつかの実施形態では、環状尿素単位が除去される前に、このような反応を最初に行うことが好ましい場合がある。これについては、以下でより詳細に説明する。
【0088】
以下の反応スキームは、Ｕ－ＤＥＴＡから誘導された生成物を出発化合物として、可能な更なる反応を示す。
【0089】
【化6】
【0090】
【化7】
【0091】
【化8】
【0092】
一実施形態では、本発明によるプロセスのニトリル生成物は、ニトリル化合物を水素と反応させてニトリルを対応するアミンに変換する接触水素化工程に供される。
【0093】
本発明のアセトニトリル生成物の接触水素化は、好ましくは、水素化触媒、例えば、ラネーコバルト又はラネーニッケル、周期表の８族の元素、例えば、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、好ましくはＦｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｒｕ又はＲｈ、特にＣｏ又はＮｉを含有する担持触媒を使用して実施される。触媒は、例えば、アルミナ、シリカ、チタニア、ジルコニア、又はそれらの組み合わせに基づく無機酸化物担体、又は多孔質炭素担体上に担持されてもよい。
【0094】
反応は、４０～１５０℃、好ましくは７０～１４０℃、特に８０～１４０℃の温度、及び５～３００ｂａｒ、好ましくは３０～２５０ｂａｒ、特に４０～１６０ｂａｒの圧力で実施され得る。アセトニトリル生成物の接触水素化は、当該技術分野で公知であり、ここでは更なる説明を必要としない。
【0095】
水素化プロセスは、本発明によるプロセスの出発化合物と比較して、追加のエチレンアミン基を獲得したアルキレンアミン化合物の形成をもたらす。これにより、本発明によるプロセスは、鎖伸長アルキレンアミン化合物を得ることを可能にする。
【0096】
以下の表は、出発物質、ニトリル、及び得られるアミン生成物の例を示す。
【表3】
【0097】
別の実施形態では、本発明によるプロセスのニトリル生成物は、ニトリル化合物が塩基と反応してカルボン酸塩を形成するけん化工程に供される。この反応は、ニトリル形成に続いて実施することができるが、ニトリル形成が、上で論じられたように無機シアン化物塩を使用して実施される場合、ニトリル形成と同時に実施することもできる。
【0098】
アセトニトリル生成物のけん化を別個の工程として実施する場合、水酸化ナトリウム又は水酸化カリウムの水溶液などの塩基を添加することによって行われることが好ましい。更に好ましい実施形態では、塩基は、アセトニトリル基当たり０．７～１．５モル当量で使用される。水性媒体の使用と同様に、ＫＯＨ又はＮａＯＨを塩基として使用することが好ましい。けん化プロセスは当技術分野で既知であり、ここで更なる説明を必要としない。
【0099】
けん化工程からの生成物は、カルボン酸の塩である。
【0100】
以下の表は、いくつかの好ましい出発物質－ニトリル中間体－ケン化生成物の組み合わせを列挙する。
【表4】
【0101】
一実施形態では、ニトリル基をグリニャール試薬と反応させて、イミン塩を形成し、次いでこれを加水分解してケトンを得ることができる。
【0102】
グリニャール試薬は、式Ｒ－Ｍｇ－Ｘの化合物であり、Ｘはハロゲンであり、Ｒは有機基であり、通常はアルキル又はアリールである。Ｘは、一般に、Ｃｌ、Ｂｒ、及びＩから選択される。適切なＲ基体（ｇｒｏｕｎｄ）の例には、Ｃ１～Ｃ１０アルキル及びＣ５～Ｃ１０アリール、アルキルアリール、及びアリールアルキルが挙げられる。Ｒは、例えば、メチル、エチル、プロピル、及びフェニルから選択される。例としては、メチルマグネシウムクロリド及びフェニルマグネシウムブロミドが挙げられる。グリニャール試薬との反応は、イミン化合物の形成をもたらす。好ましくは酸性条件下で水との反応により、イミンをケトンに変換することができる。水の存在はグリニャール試薬の破壊につながるため、イミンが形成された後にのみ水を加えることが重要である。
【0103】
ニトリル基のグリニャール試薬との反応は、イミンを形成し、続いて加水分解してケトンを形成することは当技術分野で既知であり、ここで更なる説明を必要としない。
【0104】
更なる実施形態では、本発明のプロセスによって得られるアミノニトリル化合物は、対応するアミドを製造するために加水分解工程に供される。この反応は、溶媒、特にプロトン性溶媒、好ましくは水中で、酸性触媒を使用して実施することができる。適切な触媒としては、例えば硫酸、硝酸、塩酸、及び臭化水素酸などの無機酸、並びにギ酸、クエン酸、酢酸、トリフルオロ酢酸、及びそれらの組み合わせなどの有機酸のような従来的な酸性触媒が挙げられる。
【0105】
対応するアミド化合物を形成するアミノニトリル化合物の加水分解は、当技術分野で公知であり、ここで更なる説明を必要としない。
【0106】
以下の表は、いくつかの好ましい出発物質、対応するニトリル中間体、及びアミド生成物の組み合わせを列挙する。
【表5】
【0107】
一実施形態では、環状尿素保護基は、本発明によるプロセスによって得られた生成物から除去される。尿素除去工程における反応条件に応じて、これはニトリル生成物に対して、又は上で論じられた更なる反応からの生成物に対して行うことができる。末端基の反応性及び尿素除去工程における一般的な反応条件を考慮に入れて、適切な反応順序を選択することは、当業者の範囲内である。
【0108】
本明細書では、環状尿素保護基を含有する化合物は、環状尿素保護基の除去が、環状尿素基への組み込みによって以前に保護されていた２つのアミン基の遊離をもたらすことを反映するために、Ｕ－化合物又はＵ－アルキレンアミン化合物としても示されることもある。このプロセスは、ＣＯ２除去工程としても示され得る。それは異なる方法で実施できる。
【0109】
一実施形態では、Ｕ－アルキレンアミン化合物を液相で水と反応させ、ＣＯ２の除去下で、対応するアルキレンアミン化合物を形成する。水との反応は、一般に、少なくとも１５０℃の温度で起こる。反応温度が１５０℃未満である場合、Ｕ化合物は、あまり反応しない。反応は、少なくとも１８０℃、特に少なくとも２００℃、より具体的には少なくとも２３０℃、又は更には少なくとも２５０℃の温度で実施されることが好ましい。好ましくは、この工程中の温度は、４００℃を超えず、特に最大３５０℃、より具体的には最大３２０℃である。
【0110】
反応媒体が液相である限り、プロセス中の圧力は重要ではない。一般的な範囲として、所望の温度に応じて、０．５～１００ｂａｒの値を挙げることができる。媒体中に十分な量のアミン及び水を維持するために、ＣＯ２除去工程は、少なくとも５ｂａｒ、特に少なくとも１０ｂａｒの圧力で実施することが望ましい。高圧装置に関連する高コストを考慮すると、圧力は最大で５０ｂａｒ、特に最大で４０ｂａｒであることが好ましい場合がある。
【0111】
水の量は、所望の変換度及びプロセス条件に依存する。一般に、水の量は、供給原料中の尿素部分１モル当たり少なくとも０．１モルの水である。より多い量、例えば、尿素部分１モル当たり少なくとも０．１モルの水、特に尿素部分１モル当たり少なくとも０．５モルの水が使用されることが多い。本発明によるプロセスにとって最大値は重要ではないが、多すぎる水の量は、不必要に大型の装置が必要になる。一般的な最大値として、環状エチレン尿素部分１モルの当たりの最大５００モル、特に最大３００モル、より具体的には最大２００モル、いくつかの実施形態では最大１００モル、又は最大５０モル、の水の量に言及することができる。
【0112】
反応中に、例えば、反応容器を通気することによって、好ましくは窒素又は蒸気などのストリッピングガスを提供することによって、ＣＯ２除去を行うことが好ましい。
【0113】
一実施形態では、Ｕ－アルキレンアミン化合物は、ＣＯ２を除去しながら、少なくとも２３０℃の温度で、尿素部分１モル当たり０．１～２０モルの量の水と液相で反応させる。比較的高い温度及びＣＯ２除去と組み合わせた少量の水の使用により、良好な変換及び副生成物の低い形成をもたらす効率的なプロセスが得られることが見出された。
【0114】
一実施形態では、Ｕ－アルキレンアミン化合物を、カルボニル部分を取り出すことができるアルキレンアミンと反応させて、Ｕ－アルキレンアミン化合物からその対応するアルキレンアミン化合物への変換、及びカルボニル部分を取り出すことができるアルキレンアミンからＵ－アルキレンアミンへの同時変換をもたらす。このプロセスは、カルボニル転移反応として記載され得る。
【0115】
更なる実施形態では、Ｕ－アルキレンアミン化合物は、強塩基、すなわち、１未満のｐＫｂを有する塩基と反応して、対応するアルキレンアミン化合物及び炭酸塩を形成する。この実施形態では、強無機塩基の使用が好ましいと考えられる。一実施形態では、強無機塩基は、金属水酸化物の群、特にアルカリ及び土類アルカリ金属の水酸化物の群から、特に水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リチウム、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、及び水酸化バリウムの群から選択される。一実施形態では、強無機塩基は、金属酸化物の群、特にアルカリ性及び土類アルカリ金属の酸化物群から、特に酸化カルシウム、酸化マグネシウム、及び酸化バリウムから選択される。水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、（水）酸化マグネシウム、及び（水）酸化カルシウムの群から強無機塩基を選択することが好ましい場合がある。水酸化ナトリウム及び水酸化カリウムの使用が特に好ましいと考えられ得る。水酸化アンモニウムなど、他の強無機塩基も使用され得る。当業者には明らかであろうように、様々な無機塩基の混合物を使用することができる。反応媒体中で無機塩基に変換される化合物であるように、他の成分に加えて塩基を含む化合物も使用することができる。塩基のモル量は、変換されるアルキレン尿素部分のモル量に対して計算することができる。少なくとも０．２：１の値を挙げることができる。アルキレン尿素部分の対応するアルキレンアミン化合物への完全変換を得ることが所望される場合、より大きな量の使用が、例えば、少なくとも１：１、特に少なくとも１．５：１のモル比で、好ましい場合がある。反応速度を高めるために、例えば、少なくとも２：１、特に少なくとも２．５：１のモル比で、より多い量を使用することが好ましい場合がある。大量の塩基は更なる変換には寄与しないが、追加のコストにつながるため、塩基対アルキレン尿素のモル量のモル比は、最大で２０：１、特に最大で１５：１、より特には最大で１０：１であることが好ましい。より少ない量の無機塩基で十分であり得ることが見出されている。より具体的には、最大で７．５：１、特に最大で６．５：１、より特に最大で５．５：１の塩基対アルキレン尿素部分のモル比で、良好な結果が得られることが見出されている。最大で５．５：１のモル比の使用により、アルキレン尿素部分の完全な変換及び得られるアルキレンアミン化合物の高収率が得られることが見出された。アルキレン尿素部分１モル当たり更に少ない塩基を、例えば、最大で５：１、特に最大で４：１、より特に最大で３：１のモル比で使用することが好ましい場合がある。
【0116】
塩基による処理は、例えば、無機塩基の濃水溶液と処理される物質を接触させることによって実施され得る。塩基の性質及び反応混合物の更なる組成に応じて、固体形態で塩基を添加し、それを反応媒体中に溶解することも可能である。当業者には明らかであろうように、ヒドロキシ基が、反応媒体の不必要な希釈を回避しながら、ＣＯ２付加物と反応できるように、塩基を溶解状態にすることが目的である。
【0117】
反応は、室温～４００℃の温度で実施することができる。温度及び圧力は、反応混合物が液相になるように選択する必要がある。より高い温度は、反応時間の短縮につながるため有利である。少なくとも１００℃、特に少なくとも１４０℃、特に少なくとも１７０℃の温度で反応を行うことが好ましい場合がある。一方で、より高温では、副生成物の望ましくない形成をもたらし得る。したがって、最大３５０℃、特に最大２９０℃の温度で反応を行うことが好ましい場合がある。
【0118】
反応温度に応じて、反応時間は、広範囲、例えば、１５分～２４時間の間で変動し得る。反応時間は、１時間～１２時間、特に１時間～６時間の間で変動することが好ましい場合がある。より少ない量の塩基を使用する場合、所望の変換度を得るためにより長い反応時間が必要とされ得る。
【0119】
反応が完了すると、エチレンアミン化合物及び無機塩基の炭酸塩を含有する反応混合物を得る。塩は、当技術分野で公知の方法によって、例えば、塩が固体形態である場合濾過によって、又はより一般的には、相分離によって除去することができる。
【0120】
様々なＣＯ２除去工程の組み合わせも可能であり、例えば、ＣＯ２除去を伴う水による処理、その後の塩基による処理、任意選択的に中間生成物除去工程との、組み合わせも可能である。
【0121】
本明細書に記載の様々な好ましい実施形態は、それらが相互に排他的でない限り、組み合わせることができることが、当業者には明らかであろう。
本願発明には以下の態様が含まれる。
項１．
少なくとも２つのアミン単位が環状尿素単位によって保護され、少なくとも１つのアミン単位が保護されていない、３つ以上のアミン単位を含有するアルキレンアミン化合物の鎖伸長を介してニトリル化合物を製造するためのプロセスであって、前記鎖伸長が、前記少なくとも１つの保護されていないアミン単位を、グリコロニトリルと、又はホルムアルデヒドとＨＣＮ及び無機シアン化物塩から選択されるシアン化合物との組み合わせと反応させて、少なくとも１つのアセトニトリル基を前記少なくとも１つの保護されていないアミン単位に付加することによる、プロセス。
項２．
前記少なくとも１つの保護されていないアミン単位を、グリコロニトリルと反応させる、項１に記載のプロセス。
項３．
前記少なくとも１つの保護されていないアミン単位を、ホルムアルデヒドとＨＣＮ及び無機シアン化物塩から選択されるシアン化合物との組み合わせと反応させる、項１に記載のプロセス。
項４．
前記シアン化合物がＨＣＮである、項３に記載のプロセス。
項５．
前記シアン化合物が、無機シアン化物塩、特に、シアン化ナトリウム、シアン化カリウム、シアン化カルシウム、及びそれらの組み合わせの群から選択される塩である、項３に記載のプロセス。
項６．
前記反応が、酸の存在下で実施される、項５に記載のプロセス。
項７．
前記反応が、例えば、塩基の存在下で、前記ニトリル基を反応させてカルボキシレートを形成するような条件下で実施される、項５に記載のプロセス。
項８．
前記少なくとも１つのアセトニトリル基を含有する生成物が、水素及び触媒の存在下での水素化工程であり、前記ニトリル基がアミン基に少なくとも部分的に変換される更なる反応工程に供される、項１～６のいずれか一項に記載のプロセス。
項９．
前記少なくとも１つのアセトニトリル基を含有する生成物が、水性塩基の存在下でのカルボキシレート基へのけん化工程である更なる反応工程に供される、項１～６のいずれか一項に記載のプロセス。
項１０．
前記少なくとも１つのアセトニトリル基を含有する生成物が、グリニャール試薬との反応でイミン塩を形成し、次にこれを加水分解してケトンを得る、更なる反応工程に供される、項１～６のいずれか一項に記載のプロセス。
項１１．
前記少なくとも１つのアセトニトリル基を含有する前記生成物が、続いて、酸性触媒の存在下での加水分解工程である更なる反応工程に供されて、対応するアミドを形成する、項１～６のいずれか一項に記載のプロセス。
項１２．
少なくとも２つのアミン単位が環状尿素単位によって保護され、少なくとも１つのアミン単位が保護されていない、３つ以上のアミン単位を含有する前記アルキレンアミン化合物が、Ｕ－ＤＥＴＡ、Ｕ１－ＴＥＴＡ、ＵＰ－ＴＥＴＡ、Ｕ２－ＴＥＴＡ、ＤＵ１，３－ＴＥＰＡ、ＤＵ１，４－ＴＥＰＡ、Ｕ１Ｐ３－ＴＥＰＡ、及びＵ１Ｐ４－ＴＥＰＡの群から選択される、先行項のいずれか一項に記載のプロセス。
項１３．
前記環状尿素単位が、項１～６のいずれか一項に記載の前記プロセスによって得られた前記ニトリル化合物から除去されるか、又は任意選択的に、前記ニトリル化合物が、更なる反応工程に供される場合、前記更なる反応工程の間又は後に、除去され、前記更なる反応工程が、項７～１１のいずれか一項に記載の反応工程であってもよい、先行項のいずれか一項に記載のプロセス。
項１４．
前記環状尿素単位を除去する工程が、液相中の水との反応、カルボニル部分を取り出すことができるアルキレンアミンとの反応、及び強塩基との反応のうちの１つ以上を含む、項１２に記載のプロセス。
本願発明には以下の態様が含まれる。
項１．
少なくとも２つのアミン単位が環状尿素単位によって保護され、少なくとも１つのアミン単位が保護されていない、３つ以上のアミン単位を含有するアルキレンアミン化合物の鎖伸長を介してニトリル化合物を製造するためのプロセスであって、前記鎖伸長が、前記少なくとも１つの保護されていないアミン単位を、グリコロニトリルと、又はホルムアルデヒドとＨＣＮ及び無機シアン化物塩から選択されるシアン化合物との組み合わせと反応させて、少なくとも１つのアセトニトリル基を前記少なくとも１つの保護されていないアミン単位に付加することによる、プロセス。
項２．
前記少なくとも１つの保護されていないアミン単位を、グリコロニトリルと反応させる、項１に記載のプロセス。
項３．
前記少なくとも１つの保護されていないアミン単位を、ホルムアルデヒドとＨＣＮ及び無機シアン化物塩から選択されるシアン化合物との組み合わせと反応させる、項１に記載のプロセス。
項４．
前記シアン化合物がＨＣＮである、項３に記載のプロセス。
項５．
前記シアン化合物が、無機シアン化物塩、特に、シアン化ナトリウム、シアン化カリウム、シアン化カルシウム、及びそれらの組み合わせの群から選択される塩である、項３に記載のプロセス。
項６．
前記反応が、酸の存在下で実施される、項５に記載のプロセス。
項７．
前記反応が、例えば、塩基の存在下で、前記ニトリル基を反応させてカルボキシレートを形成するような条件下で実施される、項５に記載のプロセス。
項８．
前記少なくとも１つのアセトニトリル基を含有する生成物が、水素及び触媒の存在下での水素化工程であり、前記ニトリル基がアミン基に少なくとも部分的に変換される更なる反応工程に供される、項１～６のいずれか一項に記載のプロセス。
項９．
前記少なくとも１つのアセトニトリル基を含有する生成物が、水性塩基の存在下でのカルボキシレート基へのけん化工程である更なる反応工程に供される、項１～６のいずれか一項に記載のプロセス。
項１０．
前記少なくとも１つのアセトニトリル基を含有する生成物が、グリニャール試薬との反応でイミン塩を形成し、次にこれを加水分解してケトンを得る、更なる反応工程に供される、項１～６のいずれか一項に記載のプロセス。
項１１．
前記少なくとも１つのアセトニトリル基を含有する前記生成物が、続いて、酸性触媒の存在下での加水分解工程である更なる反応工程に供されて、対応するアミドを形成する、項１～６のいずれか一項に記載のプロセス。
項１２．
少なくとも２つのアミン単位が環状尿素単位によって保護され、少なくとも１つのアミン単位が保護されていない、３つ以上のアミン単位を含有する前記アルキレンアミン化合物が、Ｕ－ＤＥＴＡ、Ｕ１－ＴＥＴＡ、ＵＰ－ＴＥＴＡ、Ｕ２－ＴＥＴＡ、ＤＵ１，３－ＴＥＰＡ、ＤＵ１，４－ＴＥＰＡ、Ｕ１Ｐ３－ＴＥＰＡ、及びＵ１Ｐ４－ＴＥＰＡの群から選択される、先行項のいずれか一項に記載のプロセス。
項１３．
前記環状尿素単位が、項１～６のいずれか一項に記載の前記プロセスによって得られた前記ニトリル化合物から除去されるか、又は任意選択的に、前記ニトリル化合物が、更なる反応工程に供される場合、前記更なる反応工程の間又は後に、除去され、前記更なる反応工程が、項７～１１のいずれか一項に記載の反応工程であってもよい、先行項のいずれか一項に記載のプロセス。
項１４．
前記環状尿素単位を除去する工程が、液相中の水との反応、カルボニル部分を取り出すことができるアルキレンアミンとの反応、及び強塩基との反応のうちの１つ以上を含む、項１２に記載のプロセス。
【0122】
本発明は、以下の実施例によって示されるが、それらに又はそれによって限定されるものではない。
【実施例】
【0123】
実施例１ Ｕ－ＤＥＴＡからＵ－ＤＥＴＡモノアセトニトリルへの鎖伸長、続いてけん化及び環状尿素基の除去
実施例１Ａ：Ｕ－ＤＥＴＡとグリコロニトリルとの反応によるモノシアノメチル－Ｕ－ＤＥＴＡ合成
水（１０９ｇ）中のＵ－ＤＥＴＡ（６８．５ｇ、０．５モル）の溶液及び５８．８％グリコロニトリル溶液（４７．６ｇ、０．５モル）を、水（１０１ｇ）を含有する１Ｌの反応器に２０℃で同時に充填した。グリコロニトリルはわずかに速く投与された。投与温度は、１８℃であった。投与時間は、３５分であった。反応混合物を、室温で１８時間維持した。ＮＭＲ分析は、生成物への完全な変換を示した。
実施例１Ａ：Ｕ－ＤＥＴＡとグリコロニトリルとの反応によるモノシアノメチル－Ｕ－ＤＥＴＡ合成
水（１０９ｇ）中のＵ－ＤＥＴＡ（６８．５ｇ、０．５モル）の溶液及び５８．８％グリコロニトリル溶液（４７．６ｇ、０．５モル）を、水（１０１ｇ）を含有する１Ｌの反応器に２０℃で同時に充填した。グリコロニトリルはわずかに速く投与された。投与温度は、１８℃であった。投与時間は、３５分であった。反応混合物を、室温で１８時間維持した。ＮＭＲ分析は、生成物への完全な変換を示した。
【化9】
【0124】
実施例１Ｂ：モノシアノメチル－Ｕ－ＤＥＴＡのけん化によるモノカルボキシメチル－Ｕ－ＤＥＴＡ合成
上述の１Ｌ反応器で調製された溶液モノシアノメチル－Ｕ－ＤＥＴＡ（３０４ｇ）を、ステンレス鋼反応器中の５０％ＮａＯＨ（４４．７ｇ）及び水（１２８ｇ）の混合物に２０℃で添加した。１時間撹拌した後、反応器温度を沸点（１０４℃）まで段階的に上昇させ、３時間この温度に維持してアンモニア－水混合物を留去した。ＮＭＲ分析によれば、生成物への完全加水分解が起こった。
上述の１Ｌ反応器で調製された溶液モノシアノメチル－Ｕ－ＤＥＴＡ（３０４ｇ）を、ステンレス鋼反応器中の５０％ＮａＯＨ（４４．７ｇ）及び水（１２８ｇ）の混合物に２０℃で添加した。１時間撹拌した後、反応器温度を沸点（１０４℃）まで段階的に上昇させ、３時間この温度に維持してアンモニア－水混合物を留去した。ＮＭＲ分析によれば、生成物への完全加水分解が起こった。
【化10】
【0125】
実施例１Ｃ：モノカルボキシメチル－Ｕ－ＤＥＴＡからの環状尿素基の除去による１－（カルボキシメチル）－ジエチレントリアミン合成
５０ｍｌのＰａｒｒボンベを使用して加水分解実験を実行した。５０％ ＮａＯＨ溶液を、上記実施例１Ｂに記載されるように得られたモノカルボキシメチル－Ｕ－ＤＥＴＡナトリウム塩を含有する反応混合物に添加した。ＮＭＲ分析によると、１８０℃、２０時間で約２当量のＮａＯＨで不完全な変換が起こった。更に１当量のＮａＯＨを加えると、１８０℃、１８時間で完全加水分解が起こった。
５０ｍｌのＰａｒｒボンベを使用して加水分解実験を実行した。５０％ ＮａＯＨ溶液を、上記実施例１Ｂに記載されるように得られたモノカルボキシメチル－Ｕ－ＤＥＴＡナトリウム塩を含有する反応混合物に添加した。ＮＭＲ分析によると、１８０℃、２０時間で約２当量のＮａＯＨで不完全な変換が起こった。更に１当量のＮａＯＨを加えると、１８０℃、１８時間で完全加水分解が起こった。
【化11】
【0126】
実施例２ Ｕ－ＤＥＴＡからＵ－ＤＥＴＡジアセトニトリルへの鎖伸長、その後のけん化
実施例２Ａ：Ｕ－ＤＥＴＡとホルムアルデヒド及びＨＣＮとの反応によるジシアノメチル－Ｕ－ＤＥＴＡ合成
濃縮硫酸（３ｇ）を、加熱／冷却浴及び撹拌器を備えた１リットルの二重壁反応器中の水（２９３ｇ）中のＵ－ＤＥＴＡ（６８．５ｇ、純度９４．５％、０．５モル）の溶液に加えて、ｐＨを１１．７から９．５に下げた。４４．２％ホルムアルデヒド溶液（３４ｇ、０．５モル）を得られた溶液に加え、その結果ｐＨが５．５まで更に低下した。これに続いて、４４．２％ホルムアルデヒド溶液（３６ｇ、０．５モル）及びシアン化水素（２７ｇ、１モル）を９０分間にわたって同時に添加した。約７５分で沈殿物が形成され、撹拌性を改善するために水（１００ｇ）を添加した。１時間撹拌した後、生成物を反応器から排出したが、相当量のすすぎ水が必要であった。生成物を濾別し、乾燥させた。
実施例２Ａ：Ｕ－ＤＥＴＡとホルムアルデヒド及びＨＣＮとの反応によるジシアノメチル－Ｕ－ＤＥＴＡ合成
濃縮硫酸（３ｇ）を、加熱／冷却浴及び撹拌器を備えた１リットルの二重壁反応器中の水（２９３ｇ）中のＵ－ＤＥＴＡ（６８．５ｇ、純度９４．５％、０．５モル）の溶液に加えて、ｐＨを１１．７から９．５に下げた。４４．２％ホルムアルデヒド溶液（３４ｇ、０．５モル）を得られた溶液に加え、その結果ｐＨが５．５まで更に低下した。これに続いて、４４．２％ホルムアルデヒド溶液（３６ｇ、０．５モル）及びシアン化水素（２７ｇ、１モル）を９０分間にわたって同時に添加した。約７５分で沈殿物が形成され、撹拌性を改善するために水（１００ｇ）を添加した。１時間撹拌した後、生成物を反応器から排出したが、相当量のすすぎ水が必要であった。生成物を濾別し、乾燥させた。
【化12】
【0127】
実施例２Ｂ：ジシアノメチル－Ｕ－ＤＥＴＡのけん化によるジカルボキシメチル－ＵＤＥＴＡ合成
上述のように調製された乾燥ジシアノメチル－Ｕ－ＤＥＴＡ（７０．４ｇ）を、水（４００ｇ）及び５０％ＮａＯＨ（５７ｇ、０．６モル）の撹拌混合物に、３５℃で加えた。混合物を、３５℃で一晩撹拌して、透明な溶液を得た。反応器の温度を１０５℃まで徐々に上昇させ、２時間この温度に維持してアンモニア－水混合物を留去した。水を加えて、温度を１０５℃に維持した。３１．６％（ＮＭＲ分析）のジカルボキシメチル－Ｕ－ＤＥＴＡの二ナトリウム塩を含有する黄色溶液（２６０ｇ）が得られたが、これは出発ＵＤＥＴＡに基づいて収率５７％に相当する。
上述のように調製された乾燥ジシアノメチル－Ｕ－ＤＥＴＡ（７０．４ｇ）を、水（４００ｇ）及び５０％ＮａＯＨ（５７ｇ、０．６モル）の撹拌混合物に、３５℃で加えた。混合物を、３５℃で一晩撹拌して、透明な溶液を得た。反応器の温度を１０５℃まで徐々に上昇させ、２時間この温度に維持してアンモニア－水混合物を留去した。水を加えて、温度を１０５℃に維持した。３１．６％（ＮＭＲ分析）のジカルボキシメチル－Ｕ－ＤＥＴＡの二ナトリウム塩を含有する黄色溶液（２６０ｇ）が得られたが、これは出発ＵＤＥＴＡに基づいて収率５７％に相当する。
【化13】
【0128】
実施例３：Ｕ－ＤＥＴＡとホルムアルデヒド及びアルカリ金属シアン化物との反応によるＵ－ＤＥＴＡからＵ－ＤＥＴＡ二酢酸塩への鎖伸長
実施例３Ａ：Ｕ－ＤＥＴＡとホルムアルデヒド及びアルカリ金属シアン化物との反応を介したジカルボキシメチル－Ｕ－ＤＥＴＡ合成
シアン化ナトリウムの３０％溶液を、水（２５０ｇ）、Ｕ－ＤＥＴＡ（９０．３ｇ、９４％、０．７モル）、及び５０％ＮａＯＨ（１７ｇ、０．２モル）を含有する１Ｌのステンレス鋼反応器に９８℃で投与した。ＮａＣＮ投与開始から２分後に、４４％ホルムアルデヒド溶液の同時投与を開始した。ＮａＣＮ溶液の投与速度は、最初の３３分間で３．１８ｇ／分、次の４９分間で１．２５ｇ、残りの時間は１．０１ｇ／分であった。投与されたＮａＣＮ溶液の総量は、２３０ｇであった。ホルムアルデヒド溶液の投与速度は、それぞれ１．３１、０．５１及び０．４２ｇ／分であった。ホルムアルデヒド溶液の投与量の総量は、９７ｇであった。遊離シアン化物の量が１００ｐｐｍを下回った時に、ホルムアルデヒドの投与を停止した。反応混合物を、アンモニア－水混合物を除去し、温度が１０４℃を超えて上昇しないように水を加えながら、更に１時間沸騰させた。冷却後、３０．３％（ＮＭＲ分析）のジカルボキシメチル－Ｕ－ＤＥＴＡ二ナトリウム塩を含有する５７６．５ｇの反応液を反応器から排出したが、これはＵ－ＤＥＴＡに基づいて収率８６％に相当する。
実施例３Ａ：Ｕ－ＤＥＴＡとホルムアルデヒド及びアルカリ金属シアン化物との反応を介したジカルボキシメチル－Ｕ－ＤＥＴＡ合成
シアン化ナトリウムの３０％溶液を、水（２５０ｇ）、Ｕ－ＤＥＴＡ（９０．３ｇ、９４％、０．７モル）、及び５０％ＮａＯＨ（１７ｇ、０．２モル）を含有する１Ｌのステンレス鋼反応器に９８℃で投与した。ＮａＣＮ投与開始から２分後に、４４％ホルムアルデヒド溶液の同時投与を開始した。ＮａＣＮ溶液の投与速度は、最初の３３分間で３．１８ｇ／分、次の４９分間で１．２５ｇ、残りの時間は１．０１ｇ／分であった。投与されたＮａＣＮ溶液の総量は、２３０ｇであった。ホルムアルデヒド溶液の投与速度は、それぞれ１．３１、０．５１及び０．４２ｇ／分であった。ホルムアルデヒド溶液の投与量の総量は、９７ｇであった。遊離シアン化物の量が１００ｐｐｍを下回った時に、ホルムアルデヒドの投与を停止した。反応混合物を、アンモニア－水混合物を除去し、温度が１０４℃を超えて上昇しないように水を加えながら、更に１時間沸騰させた。冷却後、３０．３％（ＮＭＲ分析）のジカルボキシメチル－Ｕ－ＤＥＴＡ二ナトリウム塩を含有する５７６．５ｇの反応液を反応器から排出したが、これはＵ－ＤＥＴＡに基づいて収率８６％に相当する。
【化14】
【0129】
実施例３Ｂ 尿素基の除去による１，１－ビス（カルボキシメチル）－ジエチレントリアミンの形成
５０％ ＮａＯＨ溶液（３．５当量）を、ジカルボキシメチル－Ｕ－ＤＥＴＡナトリウム塩を含有するシンガープロセスから得られた反応混合物に加え、混合物を１８０℃で４０時間加熱した。ＮＭＲ分析によると、生成物への高い変換が得られた。
５０％ ＮａＯＨ溶液（３．５当量）を、ジカルボキシメチル－Ｕ－ＤＥＴＡナトリウム塩を含有するシンガープロセスから得られた反応混合物に加え、混合物を１８０℃で４０時間加熱した。ＮＭＲ分析によると、生成物への高い変換が得られた。
【化15】