(57)【要約】【課題】化学反応を行う際に反応媒体として使用される伝統的な溶媒の大多数がかかえる毒性、可燃性および環境との適合性の問題を避けることのできる溶媒の提供。【解決手段】１つ以上の液状非イオン性界面活性剤例えばポリ（エチレンオキシド）アルコールの溶媒媒体中で化学反応を行い、揮発性有機化合物の使用なしに有機化学生成物から界面活性剤を分離する方法。化学反応は、ディールス・アルダー反応、ヘック合成、重合反応、求核置換反応、水素化反応、アルドール反応、縮合反応、バイリス・ヒルマン反応、スズキ反応、アリル化反応および脱保護反応からなる群から選ばれる。【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つ以上の液状非イオン性界面活性剤の溶媒媒体中で化学反応を行うことを特徴とする化学反応の生成物を製造する方法。
【請求項２】
揮発性有機化合物の使用なしに有機化学生成物から界面活性剤を分離することをさらに含む請求項１の方法。
【請求項３】
非イオン性界面活性剤がポリ（エチレンオキシド）アルコールである請求項１の方法。
【請求項４】
ポリ（エチレンオキシド）アルコールが式ＣｍＨ２ｍ＋１（ＯＣＨ２ＣＨ２）ｎＯＨ（ただし、ｍは２から約２５であり、そしてｎは１から約５０である）を有する請求項３の方法。
【請求項５】
ｍは約５から約１５でありそしてｎは１から約２０である請求項４の方法。
【請求項６】
ｍは約８から約１０でありそしてｎは１から約１０である請求項４の方法。
【請求項７】
ｍは８から１０でありそしてｎは約５を平均とする分布である請求項４の方法。
【請求項８】
ポリ（エチレンオキシド）アルコールが約１００ｇ／モルから約２５００ｇ／モルの分子量を有する請求項４の方法。
【請求項９】
ポリ（エチレンオキシド）アルコールが約１２０ｇ／モルから約１１００ｇ／モルの分子量を有する請求項４の方法。
【請求項１０】
ポリ（エチレンオキシド）アルコールが約１５０ｇ／モルから約６００ｇ／モルの分子量を有する請求項４の方法。
【請求項１１】
化学反応が、ディールス・アルダー反応、ヘック合成、重合反応、求核置換反応、水素化反応、アルドール反応、縮合反応、バイリス・ヒルマン反応、スズキ反応、アリル化反応および脱保護反応からなる群から選ばれる反応である請求項２の方法。
【請求項１２】
化学反応が、ディールス・アルダー反応である請求項１の方法。
【請求項１３】
生成物が水不溶性固体として分離しそして界面活性剤が水による抽出によって生成物から分離される請求項２の方法。
【請求項１４】
化学反応が、ディールス・アルダー環付加反応条件下で共役ジエンと不飽和カルボニル化合物とを反応させることからなる請求項１の方法。
【請求項１５】
非イオン性界面活性剤が、式ＣｍＨ２ｍ＋１（ＯＣＨ２ＣＨ２）ｎＯＨ（ただし、ｍは約２から約２５であり、そしてｎは１から約５０である）を有するポリ（エチレンオキシド）アルコールである請求項１４の方法。
【請求項１６】
共役ジエンがシクロペンタジエンであり、不飽和カルボニル化合物が無水マレイン酸であり、そして非イオン性界面活性剤が式ＣｍＨ２ｍ＋１（ＯＣＨ２ＣＨ２）ｎＯＨ（ただし、ｍは約８から約１０であり、そしてｎは約５を平均とする分布である）を有するポリ（エチレンオキシド）アルコールである請求項１４の方法。
【請求項１７】
分離段階（ｂ）がクロマトグラフィーにより行われる請求項１の方法。
【請求項１８】
式ＣｍＨ２ｍ＋１（ＯＣＨ２ＣＨ２）ｎＯＨ（ただし、ｍは約２から約２５であり、そしてｎは約１から約５０である）を有する１つ以上の液状非イオン性界面活性剤の溶媒媒体中で化学反応を行うことを特徴とする化学反応の生成物を製造する方法。
【請求項１９】
揮発性有機化合物の使用なしに生成物から界面活性剤を分離する段階をさらに含む請求項１８の方法。
【請求項２０】
生成物が水不溶性固体として溶媒媒体から分離し、そして界面活性剤を分離する段階が水による抽出によって生成物から界面活性剤を分離することからなる請求項１９の方法。
【請求項２１】
式ＣｍＨ２ｍ＋１（ＯＣＨ２ＣＨ２）ｎＯＨ（ただし、ｍは約２から約２５であり、そしてｎは約１から約５０である）を有する少なくとも１つの液状非イオン性界面活性剤の溶媒媒体と混合された予定された反応条件下互いに化学的に反応性である２つ以上の物質を含み、単一の液相であることを特徴とする反応混合物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、反応媒体としての溶媒に関し、そして特に反応媒体としての非イオン性液状界面活性剤の使用に関する。
【背景技術】
【０００２】
多くの溶媒は、化学反応を行う反応媒体として使用することが知られている。溶媒は、化学合成において広く使用されている。溶媒なしに１つの均一な相中にすべての反応物を混合できることは全くわずかな例に過ぎない。そのため、溶媒は、関係するすべての反応物を溶解するのに使用される。しばしば、第二の異なる溶媒が、反応混合物から生成物を抽出するか、または残された反応物または望まない副生成物を除くのに必要とされる。化学者は、これらの目的のために種々の溶媒を手近なところに置き、それらは非常に極性のある溶媒から非常に非極性の溶媒に及ぶ。伝統的な溶媒は、通常、それらが室温で液状であるような低沸点を有し、そして反応が完了した後蒸発により容易に除かれる。伝統的な溶媒の大多数は、毒性、可燃性および環境との適合性の点で問題がある。それらの低い蒸気圧のため、吸入の経路による暴露のリスクは、伝統的な溶媒にとり固有のものである。有害な溶媒の置換は、これらの懸念から、「グリーン（地球にやさしい）ケミストリー」の原理の１つである。
【０００３】
環境への配慮のため、揮発性の有機化合物の使用を最低にするために、現在努力がなされている。用語「揮発性有機化合物」（ＶＯＣ）は、本明細書で使用されるとき、室温（２５℃）で顕著な蒸発を特徴とする有機化合物をさすものと理解すべきである。ＶＯＣは、代表的に、約５０ｍｍＨｇの室温での蒸気圧および２６０℃より低い沸点を有する。このようなＶＯＣの特定の例は、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、アセトン、エーテル、軽質炭化水素例えばミネラルスプリット、ガソリン、ベンゼンおよび他の芳香族類、ハロゲン置換アルキル化合物などを含む。
【０００４】
一般に存在する水は、「グリーン」と考えられる１つの溶媒である。しかし、水は極性の溶質およびイオンでは主要な溶媒であるが、それは、「脂肪性の」非極性溶質では貧溶媒であり、合成化学者を問題のある伝統的な溶媒に余儀なく依存させる。水の他に、最近研究者が伝統的な溶媒を置換できる可能性のあるものとして広く開発している２つの主な最新の「グリーン」溶媒系があり、それらは、超臨界流体およびイオン性液体である。
【０００５】
イオン性液体は、また、「グリーン」溶媒の可能性のあるものである。イオン性液体は、周囲条件で液体である塩である。塩として、それらの蒸気圧は無視しうるほど小さく、それが主な「グリーン溶媒」の特徴である。それらは、興味を引く溶媒であり、そしてイオン性液体への関心は、発表されたイオン性液体の研究論文数の爆発的な増加から明らかなように、急速に広大している。溶媒として、無機塩を含む広範囲な物質を溶解できる。それらの溶媒の性質は、また、カチオン−アニオンの組み合わせの注意深い選択によりおよび／または有機カチオンの官能基を変えることにより、目的に適合できる。（そのアニオンは通常無機である。）イオン性液体は、遷移金属を触媒とする反応およびバイオ触媒による反応を含む広範囲の化学反応のための溶媒媒体として開発されてきた。しかし、イオン性液体は、現在非常に高価である。その上、それらが新しい化合物であるため、それらの毒性および環境との適合性は、比較的知られていない。
【０００６】
超臨界流体は、研究が進められておりそして溶媒として広く開発されてきている。これらの流体は、蒸気圧曲線すなわちＰ−Ｖ−Ｔ相表面の超臨界域を超える条件に加圧および加熱される。したがって、溶媒として超臨界流体を使用することは、不利益な高価な圧力定格の装置による作業を含む。さらに、超臨界流体システムは閉鎖的なため、環境中に放出されるものをコントロールできる可能性が本質的にある。しかし、超臨界流体が溶媒の代替物とされるさらに興味のある好都合さは、それらの溶媒の特性とともにそれらの密度が圧力および温度ともに連続的に変化することである。そのため、先ず反応を超臨界流体中で１つのセットの条件で実施し、次に同じ超臨界流体溶媒を、他のセットの分離の目的のために最適化された条件に変えることが考えられるだろう。残念ながら、最もグリーンなしかも最も普通に使用される超臨界流体すなわち超臨界ＣＯｚは、非常に非極性であり、そして極性溶媒を溶解できない。たとえ高密度に圧縮されたときでも、体積比誘電率は、４の値をほとんど越えない。この点で、超臨界水は、遙かに大きな範囲の体積比誘電率をもたらすだろう。非常に極性の溶媒の体積比誘電率はほぼ８０でありそして非常に非極性の溶媒は４より低い体積比誘電率を有する。残念ながら、約３７５℃の臨界温度および約２２０バールの圧力は非常に高く、そして装置を必要とする。また、水はこれらの極端な条件下で非常に化学的に活性化される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）は種々の反応で溶媒媒体として使用されてきたが、これらの反応は、代表的に、完全に「グリーン」であるプロセスを含んでいない。すなわち、ＰＥＧは、しばしば、ＶＯＣと組み合わされるおよび／または生成物はＶＯＣと分離される。
【０００８】
必要なことは、完全に「グリーンな」化学反応を行うさらに好都合な溶媒媒体である。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
化学反応の生成物を製造する方法が、本発明により提供される。この方法は、１つ以上の液状非イオン性界面活性剤の溶媒媒体中で化学反応を行うことである。好ましくは、方法は、また、揮発性有機化合物の使用なしに生成物から界面活性剤を分離することを含む。
【００１０】
方法は、有利には、グリーン化学技術を使用し、それによりＶＯＣの使用にともなう問題を避けることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の方法は、化学反応が行われる溶媒媒体として１つ以上の液状非イオン性界面活性剤を使用する。次に、界面活性剤は、好ましくは、１つ以上の有機化合物の使用なしに反応生成物から分離される。
【００１２】
本発明の溶媒媒体として使用するのが好適な好ましい液状非イオン性界面活性剤は、ポリ（アルキレンオキシド）非イオン性両親媒性物を含む。特に好ましい溶媒は、ポリ（エチレンオキシド）アルコールを含み、それは、ＣｍＥｎと通常短くされる一般式ＣｍＨ２ｍ＋１（ＯＣＨ２ＣＨ２）ｎＯＨ（式中、ｍに関する好ましい値は約２から約２５に及びそしてｎに関する好ましい値は約１から約５０に及ぶ）を有する。さらに好ましくは、ｍは約５から約１５に及びそしてｎは約１から約２０に及ぶ。最も好ましくは、ｍは約８から約１０に及びそしてｎは約１から約１０に及ぶ。非イオン性界面活性剤の重量平均分子量Ｍｗは、好ましくは約１００ｇ／モルから約２５００ｇ／モルに及び、より好ましくは約１２０ｇ／モルから約１１００ｇ／モルに及び、そして最も好ましくは約１５０ｇ／モルから約６００ｇ／モルに及ぶ。これらの液状界面活性剤の蒸気圧は、無視できるほどであり、代表的に２５℃で１０−９トルより低い。従って、蒸発による環境中への界面活性剤の実質的な放出がない。また、本発明のポリ（アルキレンオキシド）アルコール界面活性剤は、比較的無毒でありそして生物分解されうる。その上、化学反応は、危険な高圧条件を生ずることなく閉じた密閉容器で行うことができる。
【００１３】
ＰＥＧ溶媒系とは異なり、本発明の非イオン性界面活性剤は、両親媒性である。界面活性剤分子は、代表的に、親油性部分および親水性部分を有する。ＣｍＥｎタイプの界面活性剤では、Ｃｍ部分は親油性かつ非極性であり、そしてＥｎ部分は親水性かつ極性である。ＣｍＥｎタイプの界面活性剤とは異なり、ＰＥＧはＥｎ部分のみを有しそして界面活性剤ではない。本発明のＣｍＥｎ界面活性剤は、広範囲の極性および非極性の両者の物質を溶解でき、それにより反応を行うための単一の相を維持する。すなわち、反応物は、相の境界を越える必要がなくそして反応速度は、相境界を通る輸送により制限されない。
【００１４】
反応が水の存在に鋭敏でありそして液状の非イオン性界面活性剤が吸湿性である場合には、非イオン性界面活性剤が、溶媒媒体として使用されるとき、実質的に無水であるように水が除去されることが好ましい。
【００１５】
任意の化学反応は、反応物が非イオン性界面活性剤に可溶または分散可能でありそして反応条件下で非イオン性界面活性剤と化学的に反応しないならば、本発明の方法に従って行うことができる。説明のために、好適な反応は、ディールス・アドラー反応、ヘック合成、重合反応、求核置換反応、水素化反応（例えば、シス−オレフィンへのアルキンの水素化）、アルドール反応、縮合反応、バリス・ヒルマン反応、スズキ反応、アリル反応、脱保護反応などを含むが、これらに限定されない。
【００１６】
得られる反応生成物からの界面活性剤溶媒媒体の分離は、好ましくは、任意のＶＯＣの使用なしに行われる。１つの態様では、界面活性剤は、水の添加により除かれ、反応生成物は代表的に不溶である。界面活性剤が、ミセルの形成により水相中に反応生成物を溶解しようとする場合、十分な水の添加により臨界的なミセル形成濃度より低く界面活性剤の濃度を維持することが望ましい。水およびポリ（エチレンオキシド）アルコールＣｍＥｎタイプ界面活性剤では、その濃度は水に対して約０．０５質量％の界面活性剤である。
【００１７】
ＶＯＣの使用を避ける他のタイプの分離技術は、例えばクロマトグラフィー分離プロセスにおける吸着による物理的な分離である。例えば、ＣｍＥｎ界面活性剤は、例えばシリカゲル吸着剤を使用する液体クロマトグラフィーによって反応生成物から除くことができる。分離の別の方法は、水による相分離、溶液の外への界面活性剤の凍結、超臨界流体による抽出による分離、例えばＲＥＳＳプロセス（超臨界溶液の急速膨張）のような次の急速な減圧を伴う非反応性圧縮気体または超臨界流体によるストリッピングを含む。
【００１８】
本発明の特徴は、以下の実施例により説明される。
【実施例１】
【００１９】
この実施例は、本発明の界面活性剤反応媒体中のディールス・アドラー環付加反応の性能を説明する。
【００２０】
５５℃で水浴中に浸漬した遠心分離管で、０．２ｇの無水マレイン酸を１．６ｍＬの界面活性剤媒体に溶解して単一の液相混合物を形成した。媒体は、式ＣｍＥｎ（式中、ｍは８および１０の５０／５０混合であり、ｎは５を平均とする分布である）を有するポリ（エチレンオキシド）アルコールからなった。この混合物に、ジシクロペンタジエンから新しく蒸留されたシクロペンタジエン０．２ｍＬを加えた。反応混合物を先ず冷却して室温にし、次に氷浴で０℃に冷却した。シス−ノルボルネン−エンド−２，３−ジカルボン酸無水物のいくつかの結晶が管の底に形成したとき、管を数分間遠心分離し次に氷浴に戻し、結晶の形成を促進した。
（シス−ノルボルネン−エンド−２，３−ジカルボン酸無水物生成物の回収）
シス−ノルボルネン−エンド−２，３−ジカルボン酸無水物の結晶を、真空濾過によりブッフナー漏斗に集め、濾液の発泡が止むまで冷い純水で洗った。結晶を無水塩化カルシウム（ＣａＣｌ２）を配置したデシケーターで乾燥した。シス−ノルボルネン−エンド−２，３−ジカルボン酸無水物生成物の全収率は２０％であった。
（シス−ノルボルネン−エンド−２，３−ジカルボン酸の回収）
シス−ノルボルネン−エンド−２，３−ジカルボン酸を得るために、５ｍＬの水を遠心分離管に加え、そして速やかに混合して界面活性剤を水に溶解させた。管を遠心分離しそして水性層を注意しつつデカンテーションした。水の油状の外観および結晶のワックス状の外観がなくなることにより観察されるように実質的に界面活性剤が生成物中に残存しなくなるまで、分離プロセスを繰り返した。結晶を、塩化カルシウムを配置したデシケーター中で乾燥した。シス−ノルボルネン−エンド−２，３−ジカルボン酸の全収率は８９％であった。
【実施例２】
【００２１】
実施例１におけるのと同じ方法を行ったが、ただし界面活性剤のｎの値は２を平均とする分布であった。シス−ノルボルネン−エンド−２，３−ジカルボン酸無水物の収率は２０％であった。シス−ノルボルネン−エンド−２，３−ジカルボン酸の全収率は４５％であった。
【００２２】
上記の既述は多くの特定のものを含むが、これらの特定のものは、本発明を制限するものと考えてはならず、本発明の好ましい態様の例示に過ぎない。当業者は、請求の範囲により規定される本発明の範囲および趣旨内の多くの他の態様を考えることができるだろう。
【国際調査報告】
2008509908.tif 000002
2008509908.tif 000003