(57)【要約】本発明は、式（I）（式中、R1基またはR2基の一方は、水素、又は1〜6個の炭素原子を含む直鎖状もしくは分岐状アルキル基であり、前記R1基またはR2基の他方は、任意選択で1〜6個の炭素原子を含む直鎖状または分岐状アルキル基である）のアルキルテトラゼンの製造方法であり、前記アルキルテトラゼンの幾つか、特に(E)-1,1,4,4-テトラメチル-2-テトラゼン(TMT)は、プロパルジョンの有利な候補である。本方法は、式（II）（式中R1及びR2は上記の通り）のヒドラジンのモノクロラミンを用いた酸化（ここで前記酸化は、水性媒体中でpH9〜12.5で行われる）；反応混合物からの有機相の回収（ここで前記有機相は、式(I)のアルキルテトラゼンを含む）；及び、式（I）の前記アルキルテトラゼンの単離を含む。【選択図】図１
2014516927.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
式
【化１】
2014516927.tif 000008
（式中、Ｒ１基またはＲ２基の一方は、水素、または、１〜６個の炭素原子を含む直鎖状もしくは分岐状アルキル基を示し、前記Ｒ１基またはＲ２基の他方は、任意選択で１〜６個の炭素原子を含む直鎖状または分岐状アルキル基を示す）で示されるアルキルテトラゼンの製造方法であって、
前記方法は、
式
【化２】
2014516927.tif 000009
（式中Ｒ１およびＲ２は、上記で定義された通りである）で示されるヒドラジンをモノクロラミンを用いて酸化すること（ここで前記酸化は、水性媒体中で、ｐＨ９〜１２．５で行われる）；
反応混合物から有機相を回収すること（ここで前記有機相は、式（Ｉ）で示されるアルキルテトラゼンを含む）；
式（Ｉ）で示される前記アルキルテトラゼンを単離すること、
を含むことを特徴とする、上記方法。
【請求項２】
バッチ式、または、連続して行われることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記酸化が、水性媒体中で、ｐＨ９〜１０で行われることを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記モノクロラミンが、０．９０〜１．２０モル／Ｌの濃度で、有利には０．９５〜１．０５モル／Ｌの濃度で用いられることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記式（ＩＩ）で示されるヒドラジンと前記モノクロラミンとのモル比が、１〜５であり、前記モル比が、有利には１〜３であることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記酸化が、過量の式（ＩＩ）で示されるヒドラジンを用いて行われ、反応しなかった前記ヒドラジンは、有利には蒸留によって、反応混合物の水相から回収されることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記酸化が、−１５℃〜＋１５℃の温度で、有利には−１２℃〜０℃の温度で行われることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記モノクロラミンが、水溶液の形態で、−１５℃〜＋１５℃の温度で、有利には−１２℃〜０℃の温度で用いられ、および／または、有利には、式（ＩＩ）で示されるヒドラジンが、−１５℃〜＋１５℃の温度で、有利には−１２℃〜０℃の温度で用いられることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記モノクロラミンが、使用時に、
ａ）次亜塩素酸ナトリウムと、アンモニアと塩化アンモニウムとの混合溶液（アンモニアが過剰である）とから；または、
ｂ）（準）化学量論的な条件下で、次亜塩素酸ナトリウムと、塩化アンモニウム溶液とから、
製造されることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
前記式（ＩＩ）で示されるヒドラジンが、既存の生成物（有利には無水の形態）であるか、または、有利には塩基性媒体中でのモノクロラミンと、式
【化３】
2014516927.tif 000010
（式中Ｒ１およびＲ２は、請求項１で定義された通りである）で示される第一または第二アミンとの反応によってその場で製造されたものであることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
請求項９に記載の改変法ａ）およびｂ）のどちらかによって、有利には請求項９に記載の改変法ｂ）によってモノクロラミンを製造すること；および、
製造された前記モノクロラミンを用いて、式（ＩＩ）で示される既存のヒドラジン（有利には無水の形態である）を酸化すること、
を含むことを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
α）請求項９に記載の改変法ａ）およびｂ）のどちらかによって、有利には請求項９に記載の改変法ｂ）によってモノクロラミンを製造すること；
β）式
【化４】
2014516927.tif 000011
（式中Ｒ１およびＲ２は、請求項１で定義された通りである）で示される第一または第二アミンと、工程α）で製造された前記モノクロラミンの一部とを反応させることによって、式（ＩＩ）で示されるヒドラジンをその場合成し、続いて、反応混合物からストリッピングによってあらゆる過剰の揮発性反応物を除去し、そのｐＨを９〜１２．５に調節すること；および、
γ）上記工程α）で製造された前記モノクロラミンの別の一部で、前記式（ＩＩ）で示されるヒドラジンを酸化すること、
を含むことを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
前記その場合成が、モノクロラミンに対して化学量論量を超える量の前記式（ＩＩ）で示されるヒドラジンを生産する場合、前記方法が、酸化反応が行われる前に前記式（ＩＩ）で示されるヒドラジンの一部を回収することを含むことを特徴とする、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記単離が、蒸留によって、有利には減圧下で行われることを特徴とする、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１５】
前記方法が、１，１，４，４−テトラメチルテトラゼンまたはジメチル−２−テトラゼンを製造するために行われ、前記方法が、モノクロラミンを用いて、１，１−ジメチルヒドラジンまたはメチルヒドラジンそれぞれを酸化することを含むことを特徴とする、請求項１〜１４のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シンメトリックなアルキルテトラゼンの製造に関する。より詳細には、以下で特定される式（Ｉ）で示されるジアルキルテトラゼンおよびテトラアルキルテトラゼンの合成に関する。
【背景技術】
【０００２】
これらの化合物は、一般的には有機合成における用途、より詳細には製薬および化粧品産業におけるファインケミストリーにおける用途に用いることができる。このような化合物のうちいくつか（炭素含量が低いもの）が、プロパルジョン（propulsion）に関して興味深い候補である。
【０００３】
テトラゼン、より詳細には一般式Ｒ１Ｒ２Ｎ−Ｎ＝Ｎ−ＮＲ１Ｒ２（式中Ｒ１およびＲ２は独立してＨ、ＣＨ３またはＮＨ２を示す）で示されるシンメトリックな２−テトラゼン誘導体などの四窒素誘導体は、特に、それらの燃焼生成物が低質量であること、Ｎ−Ｎ結合の高エネルギー、および、現在のところ推進に用いられるヒドラジンの密度よりも高い密度を有することにより、推進において興味深い候補と認められている。
【０００４】
これらは、周囲条件で寿命が短いかまたは不安定な化学種であると説明されることが多い。例えば、２−テトラゼン（Ｒ１およびＲ２がＨ）は、Ｗｉｂｅｒｇによって、ＣＨ２Ｃｌ２中、−７８℃での（Ｍｅ３Ｓｉ）２Ｎ−Ｎ＝Ｎ−Ｎ（ＳｉＭｅ３）２と、ＣＦ３ＣＯ２Ｈとの反応により単離されるが［１ａ、１ｂ］、それに対してジメチル−２−テトラゼン（Ｒ１＝Ｈ、Ｒ２＝ＣＨ３）は室温で不安定なままである［１ｃ］。
【０００５】
しかしながら、Ｒ１およびＲ２がＣＨ３の場合、それに相当する化合物、（Ｅ）−１，１，４，４−テトラメチル−２−テトラゼン（ＴＭＴ）は、文献において室温で安定であると説明されている。
【０００６】
文献において、様々な方法による、実質的には以下の酸化剤［Ｏ］：Ａｇ２Ｏ［２〜４］、ＨｇＯ［３〜６］、Ｉ２またはＢｒ２［３、７〜１０］、ＫＩＯ３、または、ＫＢｒＯ３［７、１０］、ＰｈＳｅＯ２Ｈ、または、ＳｅＯ２［１１、１２］（以下の反応スキームを参照）のうち一種を用いた１，１−ジメチルヒドラジン（「非対称のジメチルヒドラジン（Ｕｎｓｙｍｍｅｔｒｉｃａｌ  ＤｉＭｅｔｈｙｌＨｙｄｒａｚｉｎｅ）」＝ＵＤＭＨ）の酸化によるＴＭＴ合成が報告されている。文献において最も広く用いられる方法は、黄色の酸化水銀（ＨｇＯ）によるＵＤＭＨの酸化であり、この方法によりＴＭＴが収量６０％で生成し、二次的な生成物として水銀（Ｈｇ）が生産される。
【０００７】
【化１】
2014516927.tif 000003
【０００８】
しかしながら、これらの方法は、以下の欠点、すなわち高価な酸化剤の使用、低いＴＭＴ収量、関与する反応の不安定さによる危険レベルの上昇、環境への配慮の欠如のためにラージスケールに移行することができない。
【０００９】
また文献［４］は、クロラミン（低濃度、エーテル中）と１，１−ジメチルヒドラジン（同様にエーテル中）との反応も説明している。１，１，４，４−テトラメチル−２−テトラゼンは、他の反応生成物のなかでも低い収量で得られる。当業者は、溶媒としてエーテルを用いることの危険について熟知していない。いずれにしても、前記文献［４］は、他の反応生成物も含む反応混合物からの前記１，１，４，４−テトラメチル−２−テトラゼンの回収について教示していない。
【００１０】
米国特許第３１３５８００号は、対応する１，１−ジアルキルヒドラジン、および、ヨウ素酸カリウム、臭素酸カリウムまたは塩素酸カリウムなどのアルカリ金属ハロゲン化物からなる酸化剤からのシンメトリックなテトラアルキルテトラゼンの製造方法を説明している。しかしながら、この方法は、９５％ほどの収量が得られたにもかかわらず、環境への配慮が不十分であり、連続稼働に適合させることが難しい方法である。さらに、前記特許において抽出工程は説明されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】米国特許第３１３５８００号明細書
【非特許文献】
【００１２】
【非特許文献１】[1] a) N. Wiberg, H. Bayer, H. Bachhuber, Angew. Chem. 1975, 87(6), 202-203.
【非特許文献２】[1] b) N. Wiberg, H.W. Haering, S.K. Vasisht, Z. Naturforsch. B. 1979, 34B(2), 356-357.
【非特許文献３】[1] c) W.W. Schoeller, V. Staemmler, Inorg. Chem. 1984, 23(21), 3369-3373.
【非特許文献４】[2] F.O. Rice, C.J. Grelecki, J. Amer. Chem. Soc. 1957, 79(11), 2679-2680.
【非特許文献５】[3] R.A. Rowe, L.F. Audrieth, J. Amer. Chem. Soc. 1956, 78(3), 563-564.
【非特許文献６】[4] H.H. Sisler, M.A. Mathur, S.R. Jain, R. Greengard, Ind. Eng. Chem. Prod. Res. Dev. 1981, 20, 181-185.
【非特許文献７】[5] W.E. Bull, H.A. Seaton, L.F. Audrieth, J. Amer. Chem. Soc. 1958, 80(10), 2516-2518.
【非特許文献８】[6] L.J. Madgzinski, K.S. Pillay, H. Richard, Y.L. Chow, Can. J. Chem. 1978, 56, 1657-1667.
【非特許文献９】[7] W. McBride, H.W. Kruse, J. Amer. Chem. Soc. 1957, 79(3), 572-577.
【非特許文献１０】[8] W.H. Urry, P. Szecsi, D.W. Moore, J. Amer. Chem. Soc. 1964, 86(11), 2224-2229.
【非特許文献１１】[9] S.N. Singh, R.K. Prasad, J. Ind. Chem. Soc. 1992, 69(10), 648-650.
【非特許文献１２】[11] T.B. Back, J. C. S. Chem. Comm. 1981, 530-531.
【非特許文献１３】[12] T.G. Back, R.G. Kerr, Can J. Chem. 1982, 60, 2711-2718.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
このような状況において、発明者等は、特に有利な新規のＴＭＴ製造方法であり、より一般的には以下の式で示される（シンメトリックな）アルキルテトラゼンの製造方法を提供する。
【００１４】
【化２】
2014516927.tif 000004
【００１５】
式中、Ｒ１基またはＲ２基の一方が、水素、または、１〜６個の炭素原子を含む直鎖状もしくは分岐状アルキル基を示し、前記Ｒ１基またはＲ２基の他方が、任意選択で１〜６個の炭素原子を含む直鎖状または分岐状アルキル基を示す。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記式（Ｉ）で示されるアルキルテトラゼンを製造するための前記方法は、
−以下の式
【００１７】
【化３】
2014516927.tif 000005
【００１８】
（式中Ｒ１およびＲ２は、上記で定義された通りである）で示されるヒドラジンをモノクロラミンを用いて酸化すること（ここで前記酸化は、水性媒体中で、ｐＨ９〜１２．５で行われる）；
−反応混合物から有機相を回収すること（ここで前記有機相は、式（Ｉ）で示されるアルキルテトラゼンを含む）；
−式（Ｉ）で示される前記アルキルテトラゼンを単離すること、
を含むことを特徴とする。
【００１９】
従って、前記方法は、Ｒ１基またはＲ２基の一方が水素を示し、前記基の他方がＣ１〜Ｃ６アルキル基を示す式（Ｉ）のジアルキルテトラゼン、および、Ｒ１およびＲ２がそれぞれ、同一または異なって、Ｃ１〜Ｃ６アルキル基を示す式（Ｉ）のテトラアルキルテトラゼンを製造するのに適している。前記方法は、特に、Ｒ１およびＲ２がＣＨ３の式（Ｉ）で示されるＴＭＴ（上記参照）、および、前記Ｒ１基またはＲ２基の一方が水素であり、他方がメチル基である式（Ｉ）で示されるＤＭＴ（ジメチル−２−テトラゼン）を製造するのに適しており、これら２種の四窒素誘導体は、プロパルジョン（propulsion）において特に興味深い候補である。
【００２０】
従って、本発明の方法によるＴＭＴの製造は、以下のように図式化することができる。
【００２１】
【化４】
2014516927.tif 000006
【００２２】
従って、本発明の前記方法は、式（ＩＩ）で示されるヒドラジンと反応する酸化剤の性質、すなわちモノクロラミン（ＮＨ２Ｃｌ）の性質を特徴とする。この点において、本方法は、特に興味深い。モノクロラミンは、（特にＨｇＯ（上記参照）と比較して）廉価な酸化剤であり、汚染生成物をまったく生成しない（二次的な生成物としてＮＨ４Ｃｌが生成する）。
【００２３】
本発明の方法は、バッチ式で（不連続的に）行ってもよいし、または連続的に行ってもよい。モノクロラミンが非化学量論的な条件下で生産される場合（以下参照）、その連続的な実施は、特に問題を起こすことはなく、特に興味深い。モノクロラミンが（準）化学量論的な条件下で生産される場合（以下参照）、その連続的な実施も、当業者により容易に制御が可能である。前記当業者は、適切なタイプの反応装置をどのようにして選択するかをわかっている。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】図１は、連続的な実施（モノクロラミンが化学量論的または非化学量論的な条件下で製造される）を説明する。
【図２】図２は、バッチ式手順（モノクロラミンが化学量論的または非化学量論的な条件下で製造される）を説明する。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下の文章は、詳細を提供することを目的とし、上述したような本発明の方法の三工程それぞれ、すなわち酸化−回収−単離を制限することはない。
モノクロラミンによる式（ＩＩ）で示されるヒドラジンの酸化は、ｐＨ９〜１２．５（９≦ｐＨ≦１２．５）で行われる。有利には、酸化は、ｐＨ９〜１０（９≦ｐＨ≦１０）で行われる。ｐＨを十分に制御するために緩衝液を用いてもよい。
【００２６】
ｐＨが９未満では、モノクロラミンは不安定であり、過度に塩基性のｐＨ値では、不要な生成物の形成のために反応における望ましい式（Ｉ）で示される化合物の収量が減少する。
【００２７】
モノクロラミンは、水溶液の形態で、一般的には０．９０〜１．２０モル／Ｌの濃度で、有利には０．９５〜１．０５モル／Ｌの濃度で（例えば１．０モル／Ｌの濃度で）用いられる。
【００２８】
２つの反応物のモル比、すなわち一方の式（ＩＩ）で示されるヒドラジンと他方のモノクロラミンとのモル比は、有利には１〜５であり、極めて有利には１〜３である。このモル比は、好ましくは２〜３であり、特に好ましくは２．７（±０．１）である。式（ＩＩ）で示されるヒドラジンは、有利には過量で用いられ、極めて有利には、上記反応後に、一般的には反応混合物から水相を蒸留することによって回収される。極めて有利には、上記ヒドラジンは、回収され、再利用される。
【００２９】
酸化反応の温度は、有利には−１５℃〜＋１５℃（上下限値を含む）であり、極めて有利には−１２℃〜０℃（上下限値を含む）である。前記酸化反応は、例えば−１０±１℃で行われる。前記酸化反応は、一方の反応物と他方の合成された化合物とが安定である温度で行われることは明らかである。
【００３０】
反応物それぞれについては以下に示す通りである。
−モノクロラミンは、一般的に、水溶液で、−１５℃〜＋１５℃の温度で、有利には−１２℃〜０℃（上下限値を含む）の温度で用いられ、および／または、
−式（ＩＩ）で示されるヒドラジンは、一般的に、−１５℃〜＋１５℃の温度で、有利には−１２℃〜０℃（上下限値を含む）の温度で用いられる。
【００３１】
当業者は、モノクロラミンに関する安定性の問題について熟知していない。それゆえに、極めて有利には、本発明のアルキルテトラゼンの製造方法においてモノクロラミンを酸化剤として使用するためには、モノクロラミンは、使用時に、かつ低温で製造される。
【００３２】
その製造は、特に２つの方法で行うことができる。
第一の方法によれば、モノクロラミンは、次亜塩素酸ナトリウム（ＮａＯＣｌ）、および、アンモニアと塩化アンモニウム（ＮＨ３＋ＮＨ４Ｃｌ）との混合溶液から製造してもよく、ここでアンモニアは過量で存在する。この方法（非化学量論的な条件下で行われる）は、文献で説明されている方法である。アンモニアは、反応混合物を緩衝化するアンモニアと塩化アンモニウムとの混合溶液の形態で、次亜塩素酸ナトリウムに対して過量で用いられ、ここで全アンモニア（アンモニアおよび塩化アンモニウム）濃度の次亜塩素酸ナトリウム濃度に対する比率は、約３である。過量で用いられるアンモニアは、過程の下流で、一般的にはストリッピングによって除去しなければならない。このケースにおいて、アンモニアは、有利には再利用される。前記アンモニアを過量で使用することで、このモノクロラミン製造方法が安全なものになる（モノクロラミンの安定性に関して、反応混合物が適切な（わずかに塩基性の）ｐＨで緩衝化される）。従って前記方法は、連続的に行われる方法に非常にうまく統合することができる。従って、この種のモノクロラミン製造方法を取り入れた本発明の方法は、バッチ式または連続的に行うことができる。
【００３３】
第二の方法によれば、モノクロラミンは、次亜塩素酸ナトリウム（ＮａＯＣｌ）と塩化アンモニウム（ＮＨ４Ｃｌ）溶液とから、（準）化学量論的な条件下で製造してもよい（（準）化学量論的は、化学量論的（すなわち、厳密に化学量論的であることを意味し、反応混合物中の塩化アンモニウム濃度の次亜塩素酸ナトリウム濃度に対する比率が１である）、または、準化学量論的（すなわち、反応混合物中の塩化アンモニウム濃度の次亜塩素酸ナトリウム濃度に対する比率が、１より大きく、１．５未満または１．５に等しいことを意味する）である）。
簡易化するために、用語「化学量論的な条件」がしばしば用いられる。この第二の方法は、フランス特許出願第２８４６６４６号で説明されている。それによれば、この方法は、反応混合物中の塩化アンモニウム濃度の次亜塩素酸ナトリウム濃度に対する比率が１〜１．５になるように、塩化アンモニウム溶液と次亜塩素酸ナトリウム溶液とを反応させることを含む。一般的には、次亜塩素酸ナトリウムに対してわずかに過量の塩化アンモニウムが用いられる（従って上記比率は、一般的には１より大きく、１．２未満または１．２に等しい）。この方法によれば、高い（９５％より高い）収量でのモノクロラミンの合成が可能になり、モノクロラミンが濃縮され、極めてわずかなアンモニアしか含まない最終溶液を得ることができる。第一の方法に対して、この第二の方法は、モノクロラミンとアンモニアとの二次的な相互作用（ヒドラジンの形成を引き起こす）が回避される点、および、下流での過剰のアンモニアの除去を必要としない点で有利である。この第二のモノクロラミン製造方法は、前記モノクロラミンの（弱塩基性の緩衝化媒体中での）安定化を保証しないが、バッチ式で行われるかまたは連続的に行われるかにかかわらず最もよく当業者によって制御可能な状態を保つ。
【００３４】
本発明に係るモノクロラミンにより酸化しようとする式（ＩＩ）で示されるヒドラジンに関して、ヒドラジンは、既存の生成物であってもよい。この既存の生成物、特に市販品は、有利には無水の形態で、すなわち可能な最も純粋な形態で用いられる。
【００３５】
また式（ＩＩ）で示される前記ヒドラジンは、本発明によるそれらの酸化の上流で、モノクロラミンと、式
【００３６】
【化５】
2014516927.tif 000007
【００３７】
（式中Ｒ１およびＲ２は、上記で式（Ｉ）に関して定義された通りである）で示される第一または第二アミンとから製造してもよい（このような第一または第二アミンは、それ自体よく知られている化合物である）。この製造は、塩基性媒体中で、一般的にはｐＨ１３または１３に近いｐＨで、（過量モルの）過量の前記第一アミン（好ましくは１５に等しい）、または、前記第二アミン（好ましくは８に等しい）を用いて行われる。この種の製造は、有利には、上述した方法のいずれか一方により上流で製造されたモノクロラミンの一部を用いてその場で行われる。このようにして製造されたヒドラジンは、塩基性ｐＨで、過量の式（ＩＩ）で示されるアミンを用いて、任意に過量のアンモニアを用いて（モノクロラミンそれ自身が過量のアンモニアを用いて得られた場合（まず、上記の従来の方法が考えられる））得られる。
【００３８】
過剰の前記揮発性反応物または複数の前記揮発性反応物（アミン、または、アミン＋アンモニア）は、（一般的にはストリッピングによって）回収され、有利には、（一般的には蒸留によって）分離した後、必要に応じて本方法の上流で再利用される。塩基性ｐＨに関して、（過量の水酸化ナトリウムを含む）反応混合物を中和するために酸が用いられる。一般的には、塩酸（ＨＣｌ）が用いられる。加えて、モノクロラミンと式（Ｉ）で示されるヒドラジンとの反応に関して、目標のｐＨは、９〜１２．５であり、有利には９〜１０であると考えられる。
【００３９】
上記の提案を考慮すると、本発明の方法は、特に以下の改変法のいずれかによって行ってもよいこととする。
第一の改変法によれば、本方法は、
−モノクロラミンを、上記方法のいずれかによって、有利には前記第二の方法によって（言い換えれば（準）化学量論的な条件下で）製造すること；および、
−このようにして製造された前記モノクロラミンを用いて、既存の式（ＩＩ）で示されるヒドラジン、特に、有利には無水の市販のヒドラジンを酸化すること、
を含む。
【００４０】
第二の改変法によれば、本方法は、
α）モノクロラミンを、上記方法のいずれかによって、有利には前記第二の方法によって（言い換えれば（準）化学量論的な条件下で）製造すること；
β）式（ＩＩＩ）で示される第一または第二アミンと上記工程α）で製造された前記モノクロラミンの一部とを反応させることによって、式（ＩＩ）で示されるヒドラジンをその場合成し、続いて、該反応混合物からストリッピングによってあらゆる過剰の揮発性反応物を除去し、そのｐＨを９〜１２．５に調節すること；および、
γ）上記工程α）で製造された前記モノクロラミンの別の部分で、前記式（ＩＩ）で示されるヒドラジンを酸化すること、
を含む。
【００４１】
当然のことながら、この第二の改変法に関して、酸化を行うために、合成された式（ＩＩ）で示されるヒドラジンがクロラミンに対して過剰である場合、（それと前記クロラミンとの反応の前に）前記式（ＩＩ）で示されるヒドラジンの少なくとも一部を回収することも十分可能である。この方法において、本発明の方法は、予想されるアルキルテトラゼンと、式（ＩＩ）で示されるヒドラジンとを平行して生産することが可能である。
【００４２】
上記改変法のいずれかに関して、モノクロラミンは、有利には（準）化学量論的な条件下で製造されることが示された。この方法では、アンモニアなしでモノクロラミンが得られるため、アンモニアが関与するあらゆる二次反応が予防される。
【００４３】
従って、本発明の方法の第一の特徴的な工程であるモノクロラミンを用いた式（ＩＩ）で示されるヒドラジンの酸化反応は水相中で進行し、予想される式（Ｉ）で示される化合物を含む有機相が得られる。従って、有機相からの水相が自然に分離し、実質的に純粋な有機相が得られる。この点においても同様に、本発明の方法は、特に興味深い。
【００４４】
前記酸化反応の最後に、混合物が自然に分離することにより、主として予想される化合物、一般的にはわずかな水および式（ＩＩ）で示されるヒドラジンを含む有機相が前記媒体から容易に回収される。続いて前記予想される化合物は、前記混合物から単離される。これは特に、蒸留によって単離される。この種の蒸留は、有利には減圧下で（例えば、２０ｍｍＨｇ（＝２６６６．４４Ｐａ）の圧力で）行われる。
【００４５】
前記化合物は、その後、必要に応じて精製してもよい（一般的には、前記化合物は、すでに高純度で得られる）。
当業者は、上記提案を考慮すれば、改変法が正確に行われるかどうかにかかわらず本発明の方法が極めて興味深いことをすでに認識している。
【００４６】
前記方法は、特に確定的な利点を構成する以下の点によって、本明細書の導入部で述べた先行技術の方法と区別される。
（１）前記方法は、極めて経済的な、すぐ使用できる原材料を利用しており、さらに、水溶液中で行われる点（それによって有機溶媒の使用に伴うあらゆる危険が回避される）；
（２）その場で製造されたクロラミンは、クロラミンと式（ＩＩ）で示されるヒドラジンとの反応の前に精製を必要としない点；
（３）得られた有機化合物（実質的に定量可能な収量で）は、水性反応混合物中で極めて低い溶解性を有するため、上相の分離が自然に起こり、それによって一体的に行われる抽出操作をかなり少なくする点；
（４）主な反応副産物が、無公害の化合物のＮＨ４Ｃｌであり、これは、再利用可能である（水性媒体中で指定されたｐＨ範囲で反応を行うことにより、二次的な生成物の生成を防ぐ）；
（５）本方法における全ての工程は連続的に行うことができるため、本方法は全体として連続的に行うことができる。
【００４７】
本発明の方法は、上述したように、ＴＭＴ（１，１，４，４−テトラメチルテトラゼン）の（モノクロラミンを用いた１，１−ジメチルヒドラジンの酸化による）製造に特に適している。前記ＴＭＴは、８０％〜９０％の収量、および、８５％〜９５％の純度で得られた。前記ＴＭＴは、精製後に、９９％より高い純度で得ることも可能である。本発明の方法はさらに、ジメチル−２−テトラゼンの製造（モノクロラミンを用いたメチルヒドラジンの酸化による）にも特に適している。
【００４８】
前記ＴＭＴを生産するための本発明の方法の実施は、これらに限定されないが、添付された図１および２で図式的に示される。図１は、連続的な実施（モノクロラミンが化学量論的または非化学量論的な条件下で製造される）を説明し、図２は、バッチ式手順（モノクロラミンが化学量論的または非化学量論的な条件下で製造される）を説明する。
【００４９】
本発明の方法の実施は、これらに限定されないが、以下の実施例１〜５で示される。
式（Ｉ）で示される化合物はいずれも、本発明の方法によって同じようにして得ることができることは明かである。
【００５０】
前記添付された図１および２に関して、以下に示すことが明記されているか、または、想定することができる。
ＤＭＡ＝ジメチルアミン（＝Ｒ１およびＲ２がＣＨ３の式（ＩＩＩ）で示されるアミン）
ＵＤＭＨ＝「非対称のジメチルヒドラジン」
＝Ｒ１およびＲ２がＣＨ３の式（ＩＩ）で示されるヒドラジン。
【００５１】
図１および２に、既存のＵＤＭＨ（図中、右側の改変法：市販のＵＤＭＨ）、または、その場形成されたモノクロラミンを用いたＵＤＭＨ（図中、中央の改変法））の酸化反応（その製造は、化学量論的な条件下で、またはその他の方法で、図左上の隅に示される）が、太字で図式的に示される。自然に起こる分離の後、得られた有機相はＴＭＴを含み、ＴＭＴは精留される。ＵＤＭＨが過量で上流に配置される場合、水相はＵＤＭＨを含む可能性がある。水相中の前記ＵＤＭＨは、有利には蒸留によって回収され、再利用される（本方法の連続的な実施（図１の改変法）に関して）。一般的に言えば、添付の図１において、点線は、再利用操作について使用されていることを特筆する。
【００５２】
前記ＵＤＭＨのその場合成は、ＤＭＡを用いて製造されたモノクロラミンの一部の反応に起因する。過量で用いられたＤＭＡは（一般的には蒸留により）回収される。本方法の連続的な実施に関して（図１の改変法）、ＤＭＡは、有利には図１で示したように再利用される。過剰のアンモニアが存在する場合（非化学量論的な条件下におけるモノクロラミンのバッチ式または連続生産のケースにおいて）、過剰のアンモニアも同様に（一般的にはストリッピング（蒸発）によって）回収される。本方法の連続的な実施に関して（図１の改変法）、アンモニアは、有利には示されたように再利用される。反応混合物のｐＨを低めて、前記ｐＨを行われる酸化に適した値にするために、ＨＣｌが用いられる。
【００５３】
以下、本発明を、後述の実施例（ただしこれらに限定されない）によって説明することとする。
【実施例】
【００５４】
全ての試薬および溶媒は、シグマ−アルドリッチ社（Sigma-Aldrich Inc.）またはアクロス・オーガニクス（Acros Organics）製の分析グレードを有するものであり、パッケージとして使用された。ＴＭＴの１Ｈおよび１３ＣＮＭＲスペクトルは、ＪＥＯＬエクリプス（JEOL Eclipse）４００装置で記録した。スペクトルは、ＣＤＣｌ３中で、２５℃で測定した。シフトは、テトラメチルシランと相対的に示した。赤外線スペクトル（ＩＲ）は、室温で、ＡＴＲアクセサリーを備えたパーキン・エルマー（Perkin-Elmer）スペクトル装置で測定した。ＩＲ強度は括弧内に示され、ここでｖｗ＝極めて弱い、ｗ＝弱い、ｍ＝中程度、ｓ＝強い、および、ｖｓ＝極めて強い、である。元素分析を、ネッチ同時加熱解析装置（Netzsch Simultaneous Thermal Analyzer）ＳＴＡ４２９で行った。
【００５５】
実施例１：アンモニアの存在下（非化学量論的な条件）におけるモノクロラミン溶液からのＴＭＴのバッチ合成、および市販のＵＤＭＨ（図２：右側の部分）
ａ）従来の（非化学量論的な）条件下での１Ｍのモノクロラミン水溶液の製造。１３ｍＬの１３．７モル／Ｌのアンモニア水溶液を、１００ｍＬの反応装置中の１７ｍＬの蒸留水に添加した。続いてこの反応装置に塩化アンモニウム溶液（２０ｍＬの蒸留水中、６．３６ｇ）を添加した。得られた無色の溶液をクライオスタットを用いて−１０℃に冷却した。前もって−１０℃に冷却した次亜塩素酸ナトリウム溶液（５０ｍＬ、２．３１Ｍ）を、反応装置内の温度が−２℃を超えないようにして一滴ずつ冷却したアンモニア／塩化アンモニウム溶液に約３０分かけて添加した。反応が即時に起こり、得られたクロラミンの濃度は、０．９８Ｍであった（ＵＶおよびヨウ素滴定で分析した）。溶液のｐＨは、１０．５であった。
【００５６】
ｂ）１，１，４，４−テトラメチル−２−テトラゼン（ＴＭＴ）の合成。市販の９８％１，１−ジメチルヒドラジン（１０ｍＬ、７．９００ｇ、１３１．４５ｍｍｏｌ）を２５０ｍＬの丸底フラスコ中の２０ｍＬの蒸留水に溶解させ、−５℃に冷却した。続いて、０℃に冷却した０．９８Ｍの力価（titer）で製造されたクロラミン溶液（５０ｍＬ、４９．１ｍｍｏｌ）を約２０分かけて一滴ずつ添加した。この反応混合物のｐＨは、１０〜１１であった。室温に戻した後、透明な二相の溶液が得られ、ここで上の相は、ほとんどＴＭＴからなっていた。続いてこの相をエーテル（３×５０ｍＬ）で抽出し、ＴＭＴを含まない水相は捨てた。エーテル性抽出物を合わせて、無水硫酸ナトリウム上で乾燥させ、続いてロータリーエバポレーターで、４５℃、７００ｍｂａｒ下で精製し、わずかに黄色の液体の未精製のＴＭＴを得た（２．８１０ｇ、ＧＣ純度＞９０％）。続いて、この未精製の生成物を、ラシヒリングを充填したカラムで、真空中で、４０℃および２０ｍｍＨｇで蒸留することによってさらに精製してもよい。得られた生成物は、わずかに黄色であった（２．５２９ｇ、収量８９％）。
【００５７】
ρ (17.6℃)=0.899 g mL-1; C4H12N4(MW=116.16 g mol-1, 計算値/予想値): C 41.35 / 41.38, H 10.42 / 10.34, N 48.23 / 47.88%; m/z (ESI-ToF): 115.1 (12), 116.1 (100, [M+..]), 117.1 (7); 1H NMR (CDCl3, 400.18 MHz, TMS) δ/ppm: 2.76 (12 H, s,-CH3); 13C NMR (CDCl3, 100.52 MHz, TMS) δ/ppm (A2B2スピンシステム): 39.92 (2 C, q, 1JC-H=135.6 Hz, N-CH3), 39.89 (2 C, q, 1JC-H=135.6 Hz, N-CH3); IR ｖ/cm-1 (ゴールデンゲート(golden gate), rel. int.): 2996(vw) 2958(w) 2852(w) 2820(w) 2786(vw) 1629(vw) 1587(vw) 1467(m) 1444(w) 1398(vw) 1273(m) 1239(w) 1139(m) 1092(vw) 1035(w) 995(vs) 895(w) 820(m) 590(s); UV (エーテル, nm): 278, 252 (ショルダー); UV (水, 1.97 10-4 M, nm): 242 (ε=7640 L/mol cm), UV (EtOH, 1.85 10-4 M, nm): 276 (ε=8840 L/mol cm), 244 (ε=4610 L/mol cm).
以下の実施例を実施した結果、同じ特徴を示す同じ生成物を得た。
【００５８】
実施例２：化学量論的な条件下で製造されたモノクロラミンおよび市販のＵＤＭＨからのＴＭＴのバッチ合成、（図２：右側の部分）
ａ）化学量論的な条件下での１Ｍのモノクロラミン水溶液の製造（フランス特許出願第２８４６６４６号の教示による）。ホウケイ酸ガラス製の２５０ｍＬの二重壁の反応装置に５０ｍＬの２．５４モル／Ｌの塩化アンモニウム溶液を入れた。温度調節のための流体を循環させることにより反応装置内の温度を−１２〜−１０℃に保持した。続いてこの反応装置に、前もって−１５℃に冷却した５０ｍＬの２．３１モル／Ｌの次亜塩素酸ナトリウム溶液を一滴ずつ入れた。次亜塩素酸ナトリウム溶液中の全水酸化ナトリウム濃度の次亜塩素酸塩イオン濃度に対する比率は、０．１〜０．１５でなければならなず、好ましくは０．１当量（モル濃度に基づき）でなければならない。塩化アンモニウム濃度の次亜塩素酸ナトリウム濃度に対する比率、［ＮＨ４Ｃｌ］／［ＮａＯＣｌ］は、１．１であった。反応装置内の温度は、添加中、−１５〜−７℃であった。反応の最後に、クロラミン溶液を、収量９８％に相当する１．１３モル／Ｌの力価で得た（ｐＨ１１．５で）。
【００５９】
ｂ）１，１，４，４−テトラメチル−２−テトラゼン（ＴＭＴ）の合成。
市販の９８％１，１−ジメチルヒドラジン（１０ｍＬ、７．９００ｇ、１３１．４５ｍｍｏｌ）を、２５０ｍＬの反応装置中の２０ｍＬの蒸留水に溶解させ、５℃に冷却した。続いて、上述の方法で製造され０℃に冷却された１．１３Ｍの力価を有するクロラミン溶液（５０ｍＬ、５６ｍｍｏｌ）を約２０分かけて一滴ずつ添加した。この反応混合物のｐＨは、１０〜１１であった。室温に戻した後、透明な二相の溶液が得られ、ここで上の相は、ほとんどＴＭＴからなっていた。分離した後、上部の有機相を蒸留によって精製し、９９％より高い純度を有するＴＭＴを得て、ＴＭＴを含まない水相は捨てた。
【００６０】
実施例３：次亜塩素酸ナトリウム、塩化アンモニウム、アンモニア、およびジメチルアミンからのＴＭＴの連続合成（図１：左側の部分）
・この実施例において、モノクロラミンは、緩衝媒体（ＮＨ３＋ＮＨ４Ｃｌ）中で、過量のアンモニアの存在下で製造された。
【００６１】
指定された全ての量は、注入された次亜塩素酸塩１リットルに基づく操作中の単位に相当する。
５０％の高力価の次亜塩素酸塩溶液の希釈によって製造された次亜塩素酸ナトリウム溶液１リットル（塩素滴定によって１００〜１２０°であるか、または、希釈後に［ＮａＯＣｌ］＝２．３１モル／Ｌ；［ＮａＣｌ］＝１．０６モル／Ｌである）と、３．５５モル／Ｌのアンモニア濃度および２．３８モル／Ｌの塩化アンモニウム濃度を有する溶液１リットルとをスタティックミキサーに連続的に導入した。
【００６２】
ミキサー中の温度を−９℃〜−１１℃に保持し、反応液のｐＨを１０に近い値に保持した。ミキサーの出口で、次亜塩素酸ナトリウムに対して１００％に近い収量に相当する０．９８モル／Ｌの力価でモノクロラミン溶液を得た。
【００６３】
・上記で得られたモノクロラミン溶液の一部（１．４９リットル）を、第二のスタティックミキサー中で−９〜−１１℃の低温で高濃度の水酸化ナトリウム溶液（５０質量％で０．１３リットル）を連続導入することによってアルカリ化した。
【００６４】
・非対称ジメチルヒドラジンを、第三のスタティックミキサーで合成した。第二のスタティックミキサーのチャンバーから得られたアルカリ化されたモノクロラミン（１．６２リットル）、および、ジメチルアミン（１．０５リットルまたは０．８３ｋｇ）を適切な流速で同時に導入し、ジメチルアミンとモノクロラミンとのモル比をおよそ８、反応終了時の水酸化ナトリウムの力価を０．３モル／Ｌにした。第三のミキサー中の温度を５０〜６０℃に保持した。この工程において、クロラミンに対する得られたＵＤＭＨの収量は、およそ９３％であった（J. Chim. Phys., 1991, 88, 115-127）。その後この反応混合物にストリッピング操作を行い、過剰の揮発性化合物を除去した。このようにしてアンモニア／ジメチルアミン混合物を回収した。その後これらの化合物を蒸留によって分離し、各試薬を合成上流で別々に再利用できるようにした。
【００６５】
次に、塩基性度を低くするために、実質的にアンモニアおよびジメチルアミンを含まず、実質的に非対称のジメチルヒドラジン（４質量％）、塩化ナトリウム、水酸化ナトリウム、および水を含む合成溶液に、塩酸溶液（０．５３Ｌの１Ｍ溶液）を添加することにより中和工程を行った（第四のスタティックミキサーで）。この過程において、そのｐＨはおよそ１０の値に調節された。
【００６６】
・続いて、１，１，４，４−テトラメチルテトラゼン（ＴＭＴ）の合成を第五のスタティックミキサー中で行った。
第一のスタティックミキサーの出口で得られた緩衝化したモノクロラミン溶液の第二の部分（０．５１リットル）と、酸性化したＵＤＭＨ溶液とを適切な流速で同時に導入し、ＵＤＭＨとモノクロラミンとのモル比を１〜５、好ましくは２．７とした。ミキサー中の温度を−９〜−１１℃に保持した。ｐＨは、１０〜１１であった。
【００６７】
・前記第五のスタティックミキサーの出口で、反応混合物が自然に分離した。上の有機相はわずかに黄色の液体であり、ほとんどＴＭＴからなっていた。下の水相は、水、ＮａＣｌ、ＮＨ４Ｃｌ、および場合によっては過剰のＵＤＭＨを含んでいた。任意に過剰のＵＤＭＨを蒸留により再利用した後、この水相を捨て、同時に有機相に減圧下で（２０ｍｍＨｇ＝２６６４．４４Ｐａ）最終的な精留を行った。それにより、１，１，４，４−テトラメチルテトラゼンを９９％より高い純度で得た。
【００６８】
実施例４：次亜塩素酸ナトリウム、塩化アンモニウム、アンモニア、および市販のＵＤＭＨからのＴＭＴの連続合成（図１：右側の部分）
この実施例は、一般的な条件下で製造されたモノクロラミン、および市販の無水ＵＤＭＨ溶液からのＴＭＴの製造方法を説明する。
【００６９】
モノクロラミン製造に関する本方法の第一の工程は、上記の実施例３と正確に同じようにして行われた。
続いて、このようにして得られた緩衝化したモノクロラミン溶液の全部（２リットル、１．９６ｍｏｌ）と無水ＵＤＭＨ溶液（４０２ｍＬ、５．２９ｍｏｌ）とを同時にスタティックミキサーに注入し、ＵＤＭＨとモノクロラミンとのモル比を１〜５、好ましくは２．７とした。ミキサー中の温度を−９〜−１１℃に保持した。ｐＨは、１０〜１１であった。ミキサーの出口で、この反応混合物は室温で自然に分離した。上清の相は実施例３と同様にして処理し、１，１，４，４−テトラメチルテトラゼンを９９％より高い純度で得た。
【００７０】
実施例５：ＴＭＴおよびＵＤＭＨ同時の連続合成
本方法の第一の工程は上記の実施例３と正確に同じようにして（アンモニアおよびジメチルアミンの廃棄まで）行われた。続いて大気圧下で蒸留を行い、カラムの頂上で純粋なＵＤＭＨを得た（６２℃）。カラム底部で回収された、水、塩化ナトリウムおよび水酸化ナトリウムを含む溶液を抽出し、捨てた。
【００７１】
本方法のこの段階で、無水ＵＤＭＨは利用可能であり、関連の条件を満たすために用いることができる。
以下の工程は、ＴＭＴ合成に関する：蒸留によって回収されたＵＤＭＨ（０．１０リットル）と、第一のミキサーの出口で得られたモノクロラミン溶液の第二の部分（０．５１リットル）とを、第四のスタティックミキサーに適切な流速で同時に導入し、ＵＤＭＨとモノクロラミンとのモル比を１〜５、好ましくは２．７とした。ミキサー中の温度を−９〜−１１℃に保持した。ｐＨは、１０〜１１であった。
【００７２】
ミキサーの出口で、反応混合物は室温で自然に分離した。上の有機相は、わずかに黄色の液体であり、ほとんどＴＭＴからなっていた。実施例３で説明したように処理した後、減圧下（２０ｍｍＨｇ）で蒸留することにより１，１，４，４−テトラメチルテトラゼンを９９％より高い純度で得た。
【００７３】
この方法は、実施例３とは異なり、クロラミン添加の前に中和工程を必要としない。一方で、純粋なＵＤＭＨを得るためには追加の蒸留工程を行わなければならない。
参考文献
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【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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2014516927.tif 000015
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