(57)【要約】  本発明は、少なくとも９０質量％の純度を有する固体又は液体のピペラジンを水に導通することによりピペラジン水溶液を製造する工程；蒸留により水を除去する工程；所定の最高残留含量の水を有するピペラジンを単離する工程を含む、ピペラジンの後精製による色彩安定性の改善方法に関する。本発明のさらなる対象は、色彩安定性の改善をチェックするための老化迅速試験の提供である。【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピペラジンの後精製による色彩安定性の改善方法において、次の工程：
・少なくとも９０質量％の純度を有する固体又は液体のピペラジンを水中へ導通することによってピペラジン水溶液を製造する工程；
・蒸留によって水を除去する工程；
・所定の最高残留含量の水を有するピペラジンを単離する工程
を含むことを特徴とする、ピペラジンの後精製による色彩安定性の改善方法。
【請求項２】
固体又は液体のピペラジンを、エチレンアミン−プロダクトミックス又はＥＤＡ／ピペラジン−留分の蒸留による分離から得る、請求項１記載の方法。
【請求項３】
ピペラジンを留分流出液として水に直接導通する、請求項２記載の方法。
【請求項４】
固体のピペラジンがチップ製品として存在する、請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
【請求項５】
固体又は液体のピペラジンをＭＥＯＡ法から得る、請求項１から４までのいずれか１項記載の方法。
【請求項６】
固体又は液体のピペラジンが、＞９５質量％、好ましくは＞９９質量％、特に＞９９．９質量％の純度を有する、請求項１から５までのいずれか１項記載の方法。
【請求項７】
単離されたピペラジンが、＜１５質量％、好ましくは＜５質量％、特に＜１質量％の最高残留含量の水を有する、請求項１から６までのいずれか１項記載の方法。
【請求項８】
水を、塔蒸留により塔頂を経て除去し、かつピペラジンを、底部からか又は精製塔の側部取出しを経て単離する、請求項１から７までのいずれか１項記載の方法。
【請求項９】
底部温度が１３０〜１７０℃であり、塔頂での圧力が０．６〜２barであり、塔が１０〜３０の理論段を有し、及び／又は還流比は１〜４：１である、請求項８記載の方法。
【請求項１０】
単離されたピペラジンを熱処理工程にかけ、引き続いて色の変化を調査する、請求項１から９までのいずれか１項記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ピペラジンの後精製による色彩安定性の改善方法に関する。
【０００２】
ピペラジンは、多彩な、医薬品及び動物用医薬品から接着剤までの製造の際に使用される。故に、ピペラジンには純度及び品質に関して特別な要求が課されている。
【０００３】
たいていガスクロマトグラフィーにより決定される純度並びに含水量に加えて重要な品質の特徴は、変色度及び色彩安定性である。
【０００４】
変色度の尺度としてたいてい、いわゆる色数が採用される。色数は、規定された条件下で測定された透明物質の色についての特有値であり、前記特有値は光学的比較により決定される。液体の場合にしばしば使用される色数は、ＡＰＨＡ（American Public Health Association）−色数である(Roempp Chemie Lexikon 1995)。
【０００５】
所望の純度のピペラジンが得られるように、文献には多様な精製法が記載されている。例えば、精製は、例えばカルバメート、塩酸塩又はイミンの段階を経て行われることができる。
【０００６】
独国特許出願公開(DE-A)第195 36 792号明細書には、例えば、結晶化による分離及び精製が記載されている。
【０００７】
しかしながら、現代の方法において、たいてい生成物混合物を蒸留により分離する際に、所望の純度のピペラジンの取得が行われる。この場合に、最終的に得られるピペラジン留分が既に所望の純度を有するように高性能な蒸留装置がそうこうするうちに入手できるようになった。それゆえ、前記蒸留は、分離（単離）の処理工程並びに精製の処理工程を一つの処理工程において含む。これは、ピペラジンが最初に何度も１つ又はそれ以上の塔中で分別されなければならない場合にも、経済的な見地から特に効率的なやり方である。
【０００８】
工業的規模で、ピペラジンはたいてい、多様なエチレンアミン類の製造の際に有用生成物の一つとして得られる。この場合に、前記合成は、二塩化エチレン（ＥＤＣ法）又はモノエタノールアミン（ＭＥＯＡ法）とアンモニアとの反応に基づいている。この反応のさらなる副生物は、エチレンジアミン（ＥＤＡ）、ジエチレントリアミン（ＤＥＴＡ）、トリエチレンテトラミン（ＴＥＴＡ）及び線状及び環状の高級エチレンアミン類並びに付加的にＭＥＯＡ法の場合のアミノエチルエタノールアミン（ＡＥＥＡ）である。
【０００９】
双方の合成経路は、最終的に、エチレンを（塩素又は酸素で）酸化してＥＤＣもしくはエチレンオキシド（ＥＯ）へ変換、引き続きアンモニアと一段階又は二段階の反応を基礎としている。確かに、ＭＥＯＡ法はそれゆえ付加的な合成工程を含むが、しかしながら酸化剤の塩素は高価であり、かつ付加的に塩発生は回避されることができない。
【００１０】
ＥＤＣ法と比較してＭＥＯＡ法は高められた割合の環状化合物を保証するので、この方法は、ピペラジン含有プロダクトミックスが望まれる場合には、好ましい方法である。
【００１１】
前記方法の選択から独立して、エチレンアミン−プロダクトミックスの精製及び分離は、工業的製造の場合に、たいてい、塔のカスケードを経て連続運転で行われる。その場合に、まず最初に、アンモニアは加圧塔中で除去され、その後、形成された（又はＥＤＣ法の場合に添加された）プロセス水の留去が行われる。
【００１２】
英国特許(GB)第1 263 588号明細書には、この場合に、水の留去の際の不純物のアゼオトロープ除去によるプロダクトミックスの精製が記載されている。
【００１３】
米国特許(US)第3,105,019号明細書には、これに反して、ピペラジン−ＴＥＤＡ留分の分離のために特別に、蒸留におけるピペラジン用の共沸剤として有機溶剤の添加が記載されている。
【００１４】
前記の全ての方法は、十分な純度を有するピペラジン又は他のエチルアミン−生成物又は−生成物混合物を確かに提供するが、しかしながら、単離直後の決定された色数が要求に相当する場合ですら、前記生成物が十分な色彩安定性を有することは保証されていない。
【００１５】
これは、変色成分が通例、単独化合物として把握不可能であり、かつ例えばガスクロマトグラフィーによる純度チェックにおいて検出限界未満であるためである。特にＭＥＯＡ法において、これらの化合物は、アセトアルデヒドフラグメント及びそれらの縮合した一連の生成物をベースとしている。この場合に、発色団を与える化合物は、時間が経過して初めて形成されるので、色数の変化はしばしば貯蔵後に初めて、所望の規格がもはや達成されないということで生じる。
【００１６】
故に、それ自体として及びそれ自体で十分に純粋なピペラジンの色彩安定性を改善する方法を提供するという課題が本発明の基礎となっている。
【００１７】
前記課題は、次の工程：
・少なくとも９０質量％の純度を有する固体又は液体のピペラジンを水に導通することによってピペラジン水溶液を製造する工程；
・蒸留によって水を除去する工程；
・所定の最高残留含量の水を有するピペラジンを単離する工程
を含む、ピペラジンの後精製による色彩安定性の改善方法により解決される。
【００１８】
すなわち、常用の蒸留法の場合に容易に達成されることができるような、９０質量％の十分な純度を有するピペラジンのこの後精製により、色彩安定性が高められることができることが見出された。
【００１９】
前記方法はその点では後精製に利用される、それというのも、例えば蒸留を用いる、常用の製造方法は、既に精製された生成物をもたらすからである。
【００２０】
この場合に、まず最初に液体又は固体のピペラジンは、水溶液を得るために水に導通される。引き続き水の蒸留による除去は、不純物をアゼオトロープとしてピペラジンから分離することを可能にし、それによってより高い色彩安定性が達成され、ひいてはピペラジン製品が貯蔵可能である。
【００２１】
こうして分離された不純物は、たいてい、後で初めて発色する成分であり、これらの成分は現代の蒸留設備中での生成物取得の時点では依然として無色の"プレクロマトフォア(Prae-Chromatophore)"として存在し、これらのプレクロマトフォアは貯蔵の種類及び期間に依存して縮合及び酸化により反応して、着色した化合物の特性決定できない混合物へ変換される。黄変の作用を引き起こしているのは最終的に最小量の不純物であり、これらはフレッシュに単離された生成物中で標準分析方法によって明確に検出できない。
【００２２】
これらの不純物は、特にＭＥＯＡ法において浮上する、それというのも、ＭＥＯＡのアミノ化はエチレン単位に基づいており、これらは、反応条件下での脱水及び脱アミノ化によるＣ２−フラグメントの形成を可能にするからである。これらのフラグメント、殊にアセトアルデヒド及びより高度に縮合した一連の生成物はこの場合に、生成物品質、特に色彩安定性の持続的な悪化を引き起こす。しかしながら、この場合に、蒸留後の単離された成分中のこれらの不純物はそれらの不均質性及び少ない濃度に基づいて通例分析的に検出されることができないことも重要である。
【００２３】
前記生成物の色彩安定性の評価のために、この色彩安定性はついで長期貯蔵試験において決定されることができる。
【００２４】
水中に溶解されるピペラジン濃度は、著しく変更されることができる。好都合には、ピペラジン濃度は、六水和物が形成されないように高いべきである。好ましくは、前記濃度は５０質量％又はそれ以上である。特に好ましくは５０〜７５質量％である。
【００２５】
ピペラジンの製造は、多様な方法に従って行われることができる。ＥＤＣ法及びＭＥＯＡ法が好ましく；ＭＥＯＡ法が特に好ましい。
【００２６】
これらの方法の場合に、合成は二塩化エチレン（ＥＤＣ）又はモノエタノールアミン（ＭＥＯＡ）とアンモニアとの反応に基づいている。この反応のさらなる副生物は、−ピペラジンに加えて−、エチレンジアミン（ＥＤＡ）、ジエチレントリアミン（ＤＥＴＡ）、トリエチレンテトラミン（ＴＥＴＡ）及び線状及び環状の高級エチレンアミン類並びに付加的にＭＥＯＡ法の場合にアミノエチルエタノールアミン（ＡＥＥＡ）である。
【００２７】
前記方法の選択に独立して、エチレンアミン−プロダクトミックスの精製及び分離は工業的製造の場合に、たいてい、塔のカスケードを経て連続運転で行われる。その場合に、まず最初にアンモニアは加圧塔中で除去され、その後、形成された（又はＥＤＣ法の場合に添加された）プロセス水の留去が行われる。
【００２８】
引き続いて、異なるエチレンアミン類は、上昇する沸点に従い選別されて蒸留により分離される（沸点に従いＥＤＡ、ピペラジン、ＭＥＯＡ、ＤＥＴＡ、ＡＥＥＡ及びさらにより高い物質に選別される）。選択的に、まず最初にＥＤＡ及びピペラジンが一緒に分離され、かつ後接続された塔中で個々の成分へ分離されることができる。この塔中で、ＥＤＡは頂部を経て及びピペラジンは底部中で又は側部取出しとして得られる。
【００２９】
そのような塔構成は、個々の成分が高い純度で単離されるように最適化されて運転されることができる。
【００３０】
通常、ピペラジンの純度は、これが本発明による方法において使用される前に、９０質量％超、好ましくは９５質量％超、特に好ましくは９９質量％超及び最も好ましくは９９．９質量％超に相当する。
【００３１】
それゆえ、ピペラジンは好ましくは、エチレンアミンプロダクトミックス又はＥＤＡ／ピペラジン留分の蒸留による分離から得られ、かつ本発明による方法に供給される。ピペラジンは留分流出液として水に直接導通されてよく（例えば６５％溶液として）、又は前もってチップ製品(Chips-Ware)として存在していてよい。チップ製品は、落屑した(abgeschupptes)ピペラジンである。製造は、ピペラジン融成物に由来する液滴の冷却により行われることができ、これは例えばベルト上に落下され、その際に"鱗形"に凝固する。
【００３２】
こうして取得されたフレッシュなチップは、本発明による方法において使用されることができる。同じように、チップ又は他の形の、既に貯蔵された及び場合により既に黄変した製品が使用されることができる。
【００３３】
水の蒸留による除去後に単離されたピペラジンは、１５質量％未満、好ましくは５質量％未満及び特に好ましくは１質量％未満の最高の水割合を有するべきである。
【００３４】
好ましくは、水の除去のために１つ又はそれ以上の塔蒸留が実施され、その場合に水は塔頂を経て除去される。
【００３５】
好ましくは多段階の蒸留による分離が行われる。ピペラジン水溶液は、蒸留ユニット中で塔底で高純度のピペラジンに及び塔頂で有機成分を有する水に後処理される。
【００３６】
同じように、ピペラジンは精製塔の側部取出しを経て単離されることができる。
【００３７】
蒸留ユニットとして、蒸発器及び凝縮器を備えた公知の構造形式の塔が使用されることができる。供給は、好ましくは塔の上半分で行われ、底部温度は好ましくは１３０〜１７０℃であり、塔頂での圧力は好ましくは０．６〜２barである。塔内部構造物として原則的に全ての通常の内部構造物、例えばトレイ、規則充填物又は不規則充填物が考慮に値する。トレイの中では、バッブルキャップトレイ、シーブトレイ、バルブトレイ、トルマントレイ(Thormannboeden)又はデュアルフロートレイが好ましく、不規則充填物の中では、リング、スパイラル、サドル、ラシヒリング、イントス(Intos-)リング又はポールリング、バレルサドル又はインタロクス(Intalox-)サドル、トップパック(Top-Pak)等又は網状物(Geflechten)を有するそのようなものが好ましい。好ましい規則充填物は、金属又はプラスチック製の薄板又は織物充填物である。通例、１０〜３０の理論段で十分である。熱供給は、従来の構造形式の内部又は外部にある熱交換器を経て行われる。塔頂での蒸気の凝縮は、従来の構造形式の凝縮器を用いて行われることができる。留出液は、好ましくは還流として前記塔に再び供給され、好ましい還流比は１〜４：１である。
【００３８】
単離されたピペラジンはそしてまた、チップとして又は他の形で取得及び貯蔵されることができる。
【００３９】
改善された色彩安定性は、長期試験において調査されることができる。しかしながら、単離後に既にできるだけ早く、改善された色彩安定性の成果を調査することは有利であるので、本発明のさらなる課題は迅速試験の提供である。
【００４０】
この課題は、単離されたピペラジンが熱処理工程にかけられ、引き続いて色の変化が、好ましくは色数試験を用いて、調査されることによって解決される。
【００４１】
この評価は、単離のすぐ後に既に、生成物が本発明による老化迅速試験にかけられる場合に成功する。このためには、ピペラジンは、空気遮断下に例えば１２０℃で４hに亘って熱処理され、引き続いてメタノール性溶液又は水溶液中のその色数が測定される。長期挙動の比較として、フレッシュに調製されたピペラジン溶液の色数も測定されることができる。
【００４２】
熱処理工程の期間及び保持すべき温度は変更されることができる。これらは、ピペラジンの融点の範囲内であるべきであり、かつ数時間の期間が好都合であることが判明している。適している温度の値及び熱処理期間の調査結果は、当業者に当然のようにして推論される。
【００４３】
色数試験の際に、化合物の色品質の決定は一般的に、入射した光の透過の測定により行われる。このためには、既知の層厚のキュベット中の溶融物又は特定の濃度の溶液に、定義された波長の光線が通される。透過した光エネルギーの百分率は、与えられた波長での定義された色数となる。弱く着色した溶液用に一般に使われているのは、ＡＰＨＡカラースケールである。
【００４４】
色数測定は、使用される水を用いて前もって零点に較正した分光計中で、５０mm−プラスチックキュベット中で行われる。ピペラジンは、粉末化された形で秤量され、その場合に、過剰の加熱が摩擦により生じないことが顧慮されるべきである。また、全ての過程は、ピペラジンの吸湿性に基づく水の進入を僅かに保持するために、良好に吸い取られる場所中で迅速に実施されなければならない。
【００４５】
この単純な分析を使用して、チップとして蒸留による後処理の溶融物から単離される規格に適合したピペラジンが、処理前よりも熱処理後に明らかにより劣悪な色数を有することが確認される。
【００４６】
"規格に適合した(Spezifikationsgerecht)"は、本発明に関連して、ピペラジンが純度、最高含水量及び色数への商業的な要求を満たすことを意味する。規格に適合したピペラジンの特に高い基準は、例えば＞９９．９％の純度（ＧＣ）、＜１％の含水量及び≦３０のＡＰＨＡ色数である。
【００４７】
そしてまた、蒸留による分離後に塔流出液を水に導通することによりまず最初に６５％水溶液として単離され、引き続いて本発明による方法において蒸留により乾燥されるピペラジンが、老化迅速試験において明らかにより良好な色彩安定性を有することが見出された。これらの結果は次の長期貯蔵試験において確認される。
【００４８】
そのうえ、まず最初にチップ製品として単離され、かつ貯蔵後に初めて規格に適合した状態で水溶液へ変換されるピペラジンが、引き続き本発明による方法による蒸留による乾燥により、同様に老化迅速試験において改善された色彩安定性を示すことが見出された。これらの結果も長期試験において確認される。
【００４９】
さらに、チップ製品として規格に適合して単離され、より長い貯蔵後に確かに化学的に規格に適合しているがしかし黄変されて水溶液へ変換されるピペラジンが、引き続き本発明による方法による蒸留による乾燥により、同様に老化迅速試験においてフレッシュに処理されたピペラジンの色彩安定性を示すことが見出された。これらの結果も長期試験において確認される。
【００５０】
本発明は以下の例に基づいてより詳細に説明される。
【００５１】
実施例
ピペラジン水溶液の脱水
ピペラジン水溶液を、２０lの貯蔵容器中に６５℃の温度で用意する。前記水溶液中のピペラジンの濃度は６８質量％である。ガラス製のバッブルキャップトレイ２０個を備えた実験室用塔(DN 50)を選択する。供給をトレイ１３に行う。連続蒸留を１barの頂部圧力で実施し、底部温度は１５０℃である。供給量は１１００g/hであり、底部中で９９．９質量％の純度を有するピペラジン７３５g/hが除去され、頂部で３６５g/hの量を有する少ない割合のピペラジンを有する水が得られる。還流比は２：１である。
【００５２】
色数試験
粉末化した試料約１ｇを、２つの部分からなるねじ込みぶたを有するびん中へ秤量する。秤量分を書き留める。
空気の除去のために、前記容器を、真空及びアルゴン接続部を備えたデシケーター中で、各３回真空排気し、かつアルゴンを通気し；引き続いて試料をアルゴン流下にシールする。試料中の空気は、是非とも回避されなければならない、それというのも、酸素は熱処理条件下で色を誘発する酸化生成物を生じさせるからである。
空気の除去のためには、前記容器に３０分間、窒素を送風することもできる。
試料容器を、予熱された油浴（又は予熱した乾燥器）（１２０℃）中に完全に入れ、同じ温度で４h貯蔵する。
試料が冷却された後に、ピペラジンを溶解させるために、１０倍の質量の水を添加する。
【００５３】
熱処理の前後の以下の色数の値は、この方法に従って決定される：
【表１】
2008508342.tif 000002
【手続補正書】
【提出日】平成19年4月3日(2007.4.3)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピペラジンの後精製による色彩安定性の改善方法において、次の工程：
・少なくとも９０質量％の純度を有する固体又は液体のピペラジンを水中へ導通することによってピペラジン水溶液を製造する工程；
・蒸留によって水を除去する工程；
・所定の最高残留含量の水を有するピペラジンを単離する工程
を含むことを特徴とする、ピペラジンの後精製による色彩安定性の改善方法。
【請求項２】
固体又は液体のピペラジンを、エチレンアミン−プロダクトミックス又はＥＤＡ／ピペラジン−留分の蒸留による分離から得る、請求項１記載の方法。
【請求項３】
ピペラジンを留分流出液として水に直接導通する、請求項２記載の方法。
【請求項４】
固体のピペラジンがチップ製品として存在する、請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
【請求項５】
固体又は液体のピペラジンをＭＥＯＡ法から得る、請求項１から４までのいずれか１項記載の方法。
【請求項６】
固体又は液体のピペラジンが、＞９５質量％の純度を有する、請求項１から５までのいずれか１項記載の方法。
【請求項７】
単離されたピペラジンが、＜１５質量％の最高残留含量の水を有する、請求項１から６までのいずれか１項記載の方法。
【請求項８】
水を、塔蒸留により塔頂を経て除去し、かつピペラジンを、底部からか又は精製塔の側部取出しを経て単離する、請求項１から７までのいずれか１項記載の方法。
【請求項９】
底部温度が１３０〜１７０℃であり、塔頂での圧力が０．６〜２barであり、塔が１０〜３０の理論段を有し、及び／又は還流比は１：１〜４：１である、請求項８記載の方法。
【請求項１０】
単離されたピペラジンを熱処理工程にかけ、引き続いて色の変化を調査する、請求項１から９までのいずれか１項記載の方法。
【国際調査報告】
2008508342.tif 000003
2008508342.tif 000004
2008508342.tif 000005
2008508342.tif 000006