(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
式（１ａ−Ａ１−１）又は式（３）で示されるイミン化合物の存在下、リジンを脱炭酸反応させる、１，５−ペンタメチレンジアミンの製造方法。
【化１】
0006028606.tif 000010
【化２】
0006028606.tif 000011
（式中、Ｒ１は、メチル基、エチル基、イソプロピル基を示す。）
【請求項２】
０．００１ｋＰａ以上、１０１．３ｋＰａ未満の反応圧力下で脱炭酸反応を行うことを特徴とする、請求項１に記載の１，５−ペンタメチレンジアミンの製造方法。
【請求項３】
１００〜３００℃の反応温度下で脱炭酸反応を行うことを特徴とする、請求項１に記載の１，５−ペンタメチレンジアミンの製造方法。
【請求項４】
シクロアルカノール類の存在下にて脱炭酸反応を行うことを特徴とする、請求項１に記載の１，５−ペンタメチレンジアミンの製造方法。
【請求項５】
式（１ａ−Ａ１−１）で示されるイミン化合物。
【化３】
0006028606.tif 000012
【請求項６】
式（３）で示されるイミン化合物。
【化４】
0006028606.tif 000013
（式中、Ｒ１は、メチル基、エチル基、イソプロピル基を示す。）
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リジンの脱炭酸反応により１，５−ペンタメチレンジアミンの製造する方法において、イミン化合物を反応触媒として使用することを特徴とする１，５−ペンタメチレンジアミンの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、アミノ基とカルボキシル基をそれぞれ１つ以上有するアミノ酸化合物の脱炭酸反応によるアミン化合物の製造方法としては、例えば、反応触媒として過酸化物を使用し、テトラリンやシクロヘキサノールの存在下にてアミノ酸化合物を脱炭酸させる反応（例えば、非特許文献１参照）や、ジフエニルメタンの存在下、２６０〜２６５℃の反応温度にてチロシンを脱炭酸させる反応（例えば、非特許文献２参照）や、又は反応触媒として脂肪族飽和ケトンやビニルケトン類を使用して、ヒドロキシプロリンなどのα−アミノ酸を脱炭酸させる反応などが知られている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。また、リジンの脱炭酸反応により１，５−ペンタメチレンジアミンを製造する方法については、連続的な製造方法も既に報告されている（例えば、特許文献３参照）。
【０００３】
さらに近年、リジンの脱炭酸による１，５−ペンタメチレンジアミンの製造方法に関しては、例えば、リジン脱炭酸酵素（以下、ＬＤＣと称することがある。）又はＬＤＣを産生する微生物又ＬＤＣ向上した組み換え微生物、植物細胞或いは動物細胞などの細胞等を使用したリジンの脱炭酸反応が、盛んに行われている（例えば、特許文献４参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特公平０４−１０４号公報
【特許文献２】特開２００１−２２０３７２号公報
【特許文献３】特開２００８−１５６３５５号公報
【特許文献４】特開２０１１−２０１８６４号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】薬学雑誌，第８５巻，５３１ページ（１９６５）
【非特許文献２】Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ，４７５ページ（１９７２）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、例えば、非特許文献１の方法では、取り扱いに特別な注意が必要な過酸化物を使用することや脱炭酸反応収率が低いこと等の問題点があり、非特許文献２の方法では、高温反応を長時間行うことから工業的に好適とは言い難かった。特許文献２の方法も、反応原料を十分にイミノ化するために過剰の脂肪族飽和ケトンを使用しているため、脱炭酸反応後の目的物の取得に対して、加水分解等の煩雑な後処理とその回収が必要であってコスト優位性のある方法とは言い難かった。また、特許文献３の方法は、連続的な製造方法ではあるが、目的生成物とする１，５−ペンタメチレンジアミンの収率は２５％以下であり、生産性の観点から工業的には好適な方法とは言い難かった（比較例１参照）。
【０００７】
一方、特許文献２の方法は、生物資源を使用する製造方法であるが、微生物の培養に特殊な操作が必要となることや高濃度での脱炭酸反応が難しく生産効率が低いことなどから、この方法も、また工業的に好適とは言い難かった。
【０００８】
そこで、本発明の課題は、反応触媒としてイミン化合物を使用することを特徴とする、脱炭酸反応による１，５−ペンタメチレンジアミンの製造方法、特に、脱炭酸反応の製造原料としてリジンを使用する１，５−ペンタメチレンジアミンの製造方法を提供することによって解決される。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは、前記課題を解決する方法として、リジンから１，５−ペンタメチレンジアミンを製造する方法において、特定のイミン化合物を使用することを特徴とする脱炭酸反応を見出し、本発明を完成させるに至った。
【００１０】
すなわち、本発明は、下記に示す〔１〕から〔７〕に記載のアミン化合物の製造方法を提供することである。
【００１１】
〔１〕式（１ａ−Ａ１−１）又は式（３）で示されるイミン化合物の存在下、リジンを脱炭酸反応させる、１，５−ペンタメチレンジアミンの製造方法。
【化５】
0006028606.tif 000002
【化６】
0006028606.tif 000003
（式中、Ｒ１は、メチル基、エチル基、イソプロピル基を示す。）
【００１２】
〔２〕０．００１ｋＰａ以上、１０１．３ｋＰａ未満の反応圧力下で脱炭酸反応を行うことを特徴とする、請求項１に記載の１，５−ペンタメチレンジアミンの製造方法。
【００１３】
〔３〕１００〜３００℃の反応温度下で脱炭酸反応を行うことを特徴とする、請求項１に記載の１，５−ペンタメチレンジアミンの製造方法。
〔４〕シクロアルカノール類の存在下にて脱炭酸反応を行うことを特徴とする、請求項１に記載の１，５−ペンタメチレンジアミンの製造方法。
【００１４】
〔５〕式（１ａ−Ａ１−１）で示されるイミン化合物。
【化７】
0006028606.tif 000004
【００１５】
〔６〕式（３）で示されるイミン化合物。
【化８】
0006028606.tif 000005
（式中、Ｒ１は、メチル基、エチル基、イソプロピル基を示す。）
【００１６】
〔７〕式（１ａ−Ａ１−１）又は式（３）で示される１，５−ペンタメチレンジアミン製造用、リジン脱炭酸反応触媒。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の製造方法によれば、イミノ化合物の存在下、リジンを加熱して脱炭酸反応させることで、例えば、特許文献１の脂肪族飽和ケトンを使用する従来の方法に比べて、より速やかに脱炭酸反応を進行させて１，５−ペンタメチレンジアミンを得ることができる。
また、本発明の脱炭酸反応では、イミノ化合物は、反応触媒として作用することから使用量が少なくてもよく、反応終了後、煩雑な操作を行なうことなく、目的物である１，５−ペンタメチレンジアミンを精製し、純度が良い１，５−ペンタメチレンジアミンを得ることができる。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
＜イミン化合物＞
本発明の脱炭酸反応は、イミン化合物の存在下にて行われる。
本発明の脱炭酸反応で使用されるイミン化合物は、その分子中に少なくとの１つのイミノ基を有している化合物であれば、例えば、そのイミノ基が、アルキル基及び／又はアリール基などで置換されたイミノ化合物であってもよい。
また、本発明のイミン化合物は、イミノ基が分子中に多数存在してもよいが、本発明で使用するイミン化合物の炭素原子数は５０を超えない。
【００１９】
そこで、本発明では、脱炭酸反応を効率的に進行させるために、好ましくは式（１ａ−Ａ１−１）又は式（３）で示されるイミン化合物が使用される。
【００２０】
【化９】
0006028606.tif 000006
【００２１】
【化１０】
0006028606.tif 000007
（式中、Ｒ１は、メチル基、エチル基、イソプロピル基を示す。）
【００２２】
本発明の製造方法において、上記イミン化合物は、単独で使用しても、又は複数種類使用してもよい。また、本発明で使用されるイミン化合物は、市販品が有れば、それをそのまま使用してもよい。また市販品が無いものについては、例えば、対応するケトン化合物を用いて、公知の方法により別途合成される。さらに、市販品又は合成品を、例えば、蒸留、晶析、カラムクロマトグフィー等で精製して使用してもよい。
【００２３】
本発明で使用されるイミン化合物の（合計）使用量は、本発明の脱炭酸反応に影響を与えない量であれば特に制限されないが、具体的には、製造原料である後述のアミノ酸化合物１モルに対して、通常、０．０００１モル（０．０１モル％）から１モル未満、好ましくは、０．００１〜０．５０モル（０．１〜５０モル％）、さらに好ましくは０．００５〜０．２５モル（０．５〜２５モル％）、より好ましくは０．０１〜０．１０モル（１〜１０モル％）、特に好ましくは０．０１〜０．７５モル（１〜７．５モル％）使用される。
【００２４】
＜リジン＞
本発明の製造方法において、リジンは、市販品をそのまま使用してもよい。さらに、市販品を、例えば、蒸留、晶析、カラムクロマトグフィー等で精製して使用してもよい。
【００２５】
＜反応溶媒＞
本発明の脱炭酸反応では、反応溶媒を使用しても、又は使用しなくてもどちらであってもよい。なお、反応溶媒を使用する場合、使用される反応溶媒としては脱炭酸反応を阻害せず、出発物質をある程度溶解するものであれば特に制限はない。しかしながら、反応溶媒として、好ましくは沸点が８０℃以上、さらに好ましくは１００℃以上、より好ましくは１２０℃以上の有機溶媒が使用され、その具体例としては、例えばトリエチレングリコール、モノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、トリエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノヘキシルエーテル、又はジエチレングリコールモノヘキシルエーテル等のグリコールエーテル類；シクロペンタノール、シクロヘキサノール、４，４−ジメチルシクロヘキサノール等のようなシクロアルカノール類及びこれらの混合溶媒が挙げられるが、特に好ましくはシクロペンタノール、シクロヘキサノール、及び４，４−ジメチルシクロヘキサノールからなる群より選ばれる少なくとも１種の有機溶媒が使用される。また、反応溶媒の使用量は、特に制限されないが、前記アミノ酸化合物１ｇに対して、好ましくは０．０１〜５００ｇ、さらに好ましくは０．１〜３００ｇ、より好ましくは０．５〜１００ｇ、特に好ましくは０．５〜５０ｇ使用される。
【００２６】
＜その他添加物＞
本発明の脱炭酸反応では、脱炭酸反応を阻害しないものであれば添加物を加えてもよい。特に本発明の脱炭酸反応では、脱炭酸反応時に二酸化炭素発生のために、脱泡剤（Ｅｎｔｓｃｈａｅｕｍｅｒ）を反応混合物に添加することが有利である。この際、脱炭酸反応に対して不活性に振る舞う、当業者に慣用の脱泡剤が使用されることができる。有利には、シリコーンオイルが使用される。例えば、商品名シリコーンオイル（Ｓｉｌｉｋｏｎｏｅｌ）ＡＫ３５０又はＥＸＴＲＡＮ(Ｒ)ＡＰ８１で販売される脱泡剤が使用されることができる。また、その使用量は本発明の脱炭酸反応に影響を与えなければ、特に制限されない。
【００２７】
＜反応条件＞
本発明の１，５−ペンタメチレンジアミンの製造方法は、前記式（１ａ−Ａ１−１）又は式（３）のイミン化合物とリジンとを、反応溶媒の存在下または非存在下、常圧又は減圧下で加熱しながら攪拌や振とう等を行い、混合しながら、二酸化炭素を発生させることで行われる。ここで、例えば、式（１ａ−Ａ１−１）又は式（３）で示されるイミン化合物で示されるイミン化合物は、本発明の脱炭酸反応において二酸化炭素を発生させる触媒として使用される。
（反応温度）
本発明の脱炭酸反応では、反応温度が、好ましくは１００〜３００℃、より好ましくは１２０〜２５０℃、特に好ましくは１２０〜２００℃で行う。前記温度範囲外では、脱炭酸反応が十分に進行しないことや、脱炭酸反応中に目的物が分解又は蒸留され反応系外へと流出するため好ましくない。
【００２８】
（反応圧力)
本発明の脱炭酸反応は、製造原料や目的生成物が反応系外へ留出しなければ、反応圧力は特に制限されないが、好ましくは大気圧下又は減圧下にて行われる。そこで、本発明の脱炭酸反応は、さらに好ましくは０．００１ｋＰａ以上、１０１．３ｋＰａ（１ａｔｏｍ）未満、より好ましくは０．００１から１０．１３ｋＰａ（０．１ａｔｏｍ）、特に好ましくは０．００１から１．０１３ｋＰａ（０．０１ａｔｏｍ）の反応圧力下にて行う。本発明の脱炭酸反応は、二酸化炭素の発生を伴う反応であるため、反応を安全、かつより円滑に進行させるためには、開放系又は二酸化炭素を排出する装置を備えた実験環境下で行うことが望ましい。
【００２９】
＜有機カルボン酸化合物用脱炭酸剤＞
上記より、本発明のイミン化合物は、本発明の製造原料であるアミノ酸化合物以外にも、一般的な有機カルボン酸化合物の脱炭酸反応にも適用することができる。従って、本発明の、式（１）で示されるイミン化合物と前記脱泡剤及び／又はシクロアルカノール類を含有する組成物は、新規な有機カルボン酸化合物用脱炭酸剤として、一般的な有機カルボン酸化合物の脱炭酸反応に使用することができる。
【実施例】
【００３０】
次に、実施例をあげて本発明を説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００３１】
（参考例１：式（１ａ−Ａ１−１）で示されるイミン化合物の合成）
ディーン・スターク蒸留装置、冷却管、攪拌装置、温度計を備えたガラス製容器に、α−テトラロン１４．１ｇ（９６．５ｍｍｏｌ）と１，５−ペンタメチレンジアミン５．０６ｇ（４９．５３ｍｍｏｌ）に、トルエン１５０ｇを加え、内温１１０℃にて、水を留去しながら６時間攪拌した。反応終了後、トルエンを減圧条件下で留去し、次いで、アセトニトリルを添加して固体が析出させ、析出した固体をろ取し、赤褐色固体として、式（１ａ−Ａ１−１）で示されるイミン化合物を１３．３ｇ得た（取得収率：７５％）。
【００３２】
【化１１】
0006028606.tif 000008
【００３３】
（実施例１：１，５−ペンタメチレンジアミンの合成）
攪拌装置、温度計を備えたガラス製容器に、リジン２．０１ｇ（１３．８ｍｍｏｌ）、シクロヘキサノール１８．１ｇ（１８０．６ｍｍｏｌ）、及び参考例１で製造した式（１ａ−Ａ１−１）で示されるイミン化合物３５２．１ｍｇ（０．９８ｍｍｏｌ）を加え、大気圧下、内温１６０℃にて２．５時間攪拌した。反応終了後、得られた反応混合物を分析（ＨＰＬＣ：絶対検量線法）したところ、リジンの脱炭酸反応転化率は９９％、１，５−ペンタメチレンジアミンの反応収率は９６％（リジンの使用量基準）であった。
【００３４】
（実施例２：１，５−ペンタメチレンジアミンの合成）
式（１ａ−Ａ１−１）で示されるイミン化合物の使用量を１６５．９ｍｇ（０．４６ｍｍｏｌ）に変更した以外は、実施例１と同様の脱炭酸反応を行った。反応終了後、得られた反応混合物を分析（ＨＰＬＣ：絶対検量線法）したところ、リジンの脱炭酸反応転化率は９９％、１，５−ペンタメチレンジアミンの反応収率は９７％（リジンの使用量基準）であった。
【００３５】
（参考例２：式（１ａ−Ｒ’１−１）で示されるイミン化合物の合成）
参考例１に記載のα−テトラロンをアセトフェノンに変更した以外は、参考例１と同様の脱炭酸反応を行った。反応終了後、トルエンを減圧条件下で留去し、淡黄色油状物として式（１ａ−Ｒ’１−１）のイミン化合物を８．９ｇ得た（取得収率：７０％）。
【００３６】
【化１２】
0006028606.tif 000009
【００３７】
（実施例３：１，５−ペンタメチレンジアミンの合成）
攪拌装置、温度計を備えたガラス製容器に、リジン１．９８ｇ（１３．５ｍｍｏｌ）、シクロヘキサノール１８．０ｇ（１７９．７ｍｍｏｌ）、及び参考例２で製造した式（１ａ−Ａ１−３）で示されるイミン化合物１８２．５ｍｇ（０．６ｍｍｏｌ）を加え、大気圧下、１６０℃にて２．５時間攪拌した。反応終了後、得られた反応混合物を分析（ＨＰＬＣ：絶対検量線法）したところ、リジンの脱炭酸反応転化率は９３％、１，５−ペンタメチレンジアミンの反応収率は６８％（リジンの使用量基準）であった。
【００３８】
（比較例１：特許文献３記載の方法による１，５−ペンタメチレンジアミンの合成）
攪拌装置、温度計を備えたガラス製容器に、リジン２．００ｇ（１３．６ｍｍｏｌ）、シクロヘキサノール１８．１ｇ（１８０．９ｍｍｏｌ）、及び２−シクロヘキセン−１−オン２１１ｍｇ（２．２ｍｍｏｌ）を加え、大気圧下、１６０℃にて３時間攪拌した。反応終了後、得られた反応混合物を分析（ＨＰＬＣ：絶対検量線法）したところ、リジンの脱炭酸反応転化率は４９％、１，５−ペンタメチレンジアミンの反応収率はわずか３１％（リジンの使用量基準）しかなかった。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明の製造方法により、得られたアミン化合物は、例えば、医農薬品の製造原料として有用であるほか、特にジアミン化合物は、例えば、ポリアミド、ポリイミド、ポリウレア等の高分子材料のモノマー等として使用することができるため、工業的にも非常に有用な化合物である。