(57)【要約】本発明は、一般式(I)[式中、R1およびR2は、独立して、水素、アルキルまたはシクロアルキルを表し、またはR1およびR2は、それらが結合している炭素原子と一緒になって5員〜14員の炭素環化合物を表し、R3およびR4は、独立して、アルキルまたはシクロアルキルを表す]で表されるN置換2,6-ジアルキルモルホリンの製造方法に関する。本発明の物質は、一般式(II)[式中、R1およびR2は上記で定義した通りである]で表される少なくとも1つのカルボニル化合物を、一般式(III)[式中、R3およびR4は上記で定義した通りである]で表される少なくとも1つのモルホリンと、水素および少なくとも1つの金属含有触媒(触媒の活性成分が実質的に白金族金属からなる)の存在下で反応させることにより製造される。
2004529909.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
式I：
【化１】
2004529909.tif 000006
[式中、
R1およびR2は、互いに独立して、水素、アルキルまたはシクロアルキルであるか、またはR1およびR2は、それらが結合している炭素原子と一緒になって5員〜14員の炭素環を形成し、
R3およびR4は、互いに独立して、アルキルまたはシクロアルキルである]
で表されるN置換2,6-ジアルキルモルホリンの製造方法であって、
式II：
【化２】
2004529909.tif 000007
[式中、R1およびR2は上記の意味を有する]
で表される少なくとも1つのカルボニル化合物を、式III：
【化３】
2004529909.tif 000008
[式中、R3およびR4は上記の意味を有する]
で表される少なくとも1つのモルホリンと、水素および少なくとも1つの金属含有触媒(触媒の活性成分は本質的に白金族金属からなる)の存在下で反応させることによる、上記製造方法。
【請求項２】
活性成分が、
1重量%〜100重量%のPd、
0重量%〜60重量%のPt、および
0重量%〜50重量%の、Ru、Rh、Os、Ir、Ce、Laおよびそれらの混合物から選択される、少なくとも1つの別の金属
を含む触媒を用いる、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
担体を含む触媒を用いる、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
用いる担体がZrO2である、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
0.1重量%〜10重量%のPdおよび0重量%〜5重量%のPtを含む触媒を用いる、請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
R1およびR2が、それらが結合している炭素原子と一緒になって6員〜12員の炭素環を形成しており、該炭素環は、互いに独立して、アルキル、アルコキシ、アルキルチオ、シクロアルキルおよびシクロアルキルアルキルから選択される1個、2個または3個の置換基を有していてもよい、請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
R3およびR4が、互いに独立して、C1-C4-アルキル基である、請求項１〜６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
R3およびR4がいずれもメチルである、請求項１〜７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
式Iで表される化合物がN-(シクロドデシル)-2,6-ジメチルモルホリンである、請求項１〜８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
少なくとも1つのカルボニル化合物を、少なくとも1つの第2アミンと、水素の存在下で反応させることによる、請求項１〜５のいずれか１項に記載の第3アミンの調製のための触媒の使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、還元的アミノ化においてカルボニル化合物を第2アミンと反応させることによる、N置換2,6-ジアルキルモルホリンの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
第3アミンは、非常に様々な部門において工業的に使用される化合物の重要なクラスを形成する。このため、高収率で、かつ所望の標的化合物に対する高い選択性をもつ、非常に容易に得られる成分からの第3アミンの調製を可能にする最も簡単で可能な方法が継続的に必要とされている。複素環第3アミンの中で、N置換テトラヒドロ-1,4-オキサジン(モルホリン)は、例えば穀物保護において使用されている。
【０００３】
K. H. Konig等は、Angewandte Chemie 77 (1965)、pp. 327 - 333の中で、N置換テトラヒドロ-1,4-オキサジンおよび栽培植物の真菌性疾患に対する良好な活性を有する殺菌性化合物としてのその使用について述べている。この文献によれば、これらの化合物の調製は、例えば、対応するビス(2-ヒドロキシエチル)アミンの脱水環化により行うことができる。
【０００４】
DE-A-25 43 279は同様に、N置換ビス(2-ヒドロキシアルキル)アミンの一段階または二段階の環化および水素化によるN置換テトラヒドロ-1,4-オキサジンの調製方法について述べている。
【０００５】
上述の方法の欠点は、用いられる出発物質の調製が複雑なことである。
【０００６】
DE-A-197 20 475は、二段階合成によるN-アルキル-2,6-ジアルキルモルホリンの調製方法について述べている。この合成は、酸性イオン交換体の存在下で、対応するアルデヒドまたはケトンを第2アミンのジアルコールと反応させることによるオキサゾリジンの調製、ならびに続く水素および水素化触媒の存在下でのオキサゾリジンの反応を含む。
【０００７】
カルボニル化合物、特にケトンおよび第2アミンから第3アミンを直接調製することは、一般的に困難である。これは、標的とする化合物が、通常低い収率でしか得られず、したがってその単離が困難だからである。
【０００８】
DE-A-33 21 712は、2,6-トランス-ジメチルモルホリン誘導体および殺菌剤としてのその使用について述べている。この文献によれば、N-(シクロドデシル)-2,6-ジメチルモルホリン(ドデモルホ)の調製は、例えば、二段階合成で行われる。この合成は、p-トルエンスルホン酸存在下でシクロドデカノンおよび2,6-トランス-ジメチルモルホリンを反応させて、N-シクロドデセニル-2,6-トランス-ジメチルモルホリンを得、その後これをPd/C触媒の存在下で水素化することを含む。
【０００９】
EP-A-0 271 750は、殺菌性4置換シクロヘキシルアミンについて述べている。これらは、例えば、還元剤の存在下での第2アミンによるシクロヘキサノンの還元的アミノ化により得ることができる。適当な還元剤は、水素、ギ酸および錯体水素化物、例えばシアノ水素化ホウ素ナトリウムである。水素の存在下での還元的アミノ化に適した触媒は、記載されていない。この反応の変形もまた、実施例によっては示されていない。
【００１０】
DE-A-21 18 283は、水素および水素化触媒の存在下で、脂肪族アミンシクロ脂肪族カルボニル化合物を、アンモニアまたは第1もしくは第2アミンと反応させることによる第2または第3脂肪族アミンまたはシクロ脂肪族アミンの調製方法について述べている。この場合、用いる触媒は、焼結担体に担持した銀およびパラジウムの混合物である。この方法の欠点は、用いる銀触媒のコストが高いことである。さらに、結果としての収率および標的化合物に関する選択性について、改良が必要なことである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の目的は、N置換2,6-ジアルキルモルホリンの調製のための改良された方法を提供することである。これに関して、合成は、一段階反応で、カルボニル化合物および第2アミンから出発する。好ましくは、この方法は、高収率で、所望の標的化合物に対する高い選択性をもって、第3アミンの調製ができるべきである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明者らは、驚くべきことに、この目的が以下に述べる本発明のN置換2,6-ジアルキルモルホリンの新規な調製方法により達成できることを見出した。この方法は、還元的アミノ化において、水素および少なくとも1つの金属含有触媒の存在下で、少なくとも1つのカルボニル化合物を、少なくとも1つのモルホリン誘導体と反応させる。この金属含有触媒の活性成分は、本質的に白金族金属からなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
従って、本発明は、
式I：
【化１】
2004529909.tif 000003
[式中、
R1およびR2は、互いに独立して、水素、アルキルまたはシクロアルキルであるか、またはR1およびR2は、それらが結合している炭素原子と一緒になって5員〜14員の炭素環を形成し、
R3およびR4は、互いに独立して、アルキルまたはシクロアルキルである]
で表されるN置換2,6-ジアルキルモルホリンの製造方法であって、
式II：
【化２】
2004529909.tif 000004
[式中、R1およびR2は上記の意味を有する]
で表される少なくとも1つのカルボニル化合物を、式III：
【化３】
2004529909.tif 000005
[式中、R3およびR4は上記の意味を有する]
で表される少なくとも1つのモルホリンと、水素および少なくとも1つの金属含有触媒(触媒の活性成分は本質的に白金族金属からなる)の存在下で反応させることによる、上記製造方法を提供する。
【００１４】
本発明の目的のために、「アルキル」という用語は、直鎖および分枝鎖アルキル基を含む。これらは好ましくは直鎖または分枝鎖C1-C20-アルキル基、好ましくはC1-C12-アルキル基であり、特に好ましくはC1-C8-アルキル基であり、非常に特に好ましくはC1-C4-アルキル基である。アルキル基の例は、特に、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、n-ブチル、2-ブチル、sec-ブチル、tert-ブチル、n-ペンチル、2-ペンチル、2-メチルブチル、3-メチルブチル、1,2-ジメチルプロピル、1,1-ジメチルプロピル、2,2-ジメチルプロピル、1-エチルプロピル、n-ヘキシル、2-ヘキシル、2-メチルペンチル、3-メチルペンチル、4-メチルペンチル、1,2-ジメチルブチル、1,3-ジメチルブチル、2,3-ジメチルブチル、1,1-ジメチルブチル、2,2-ジメチルブチル、3,3-ジメチルブチル、1,1,2-トリメチルプロピル、1,2,2-トリメチルプロピル、1-エチルブチル、2-エチルブチル、1-エチル-2-メチルプロピル、n-ヘプチル、2-ヘプチル、3-ヘプチル、2-エチルペンチル、1-プロピルブチル、オクチル、ノニル、デシルである。
【００１５】
置換アルキル基は、好ましくは1、2、3、4または5個、特に1、2または3個の置換基を有する。これら置換基は、例えば、シクロアルキル、アリール、ヘタリール、ハロゲン、OH、SH、アルコキシ、アルキルチオ、NE1E2、(NE1E2E3)+、カルボキシル、カルボキシレート、-SO3H、スルホネート、ニトロおよびシアノから選択される。
【００１６】
シクロアルキル基は、好ましくはC6-C12-シクロアルキル基、例えばシクロヘキシル、シクロヘプチル、シクロオクチル、シクロデシルまたはシクロドデシルである。特に好ましいものとして、シクロヘキシルおよびシクロドデシルが挙げられる。
【００１７】
シクロアルキル基が置換されている場合、1、2、3、4または5個、特に1、2または3個の置換基を有することが好ましい。これらは、例えばアルキル、アルコキシ、アルキルチオ、OH、SH、シクロアルキル、シクロアルキルアルキル、ニトロ、シアノまたはハロゲンから選択される。
【００１８】
アリールは、好ましくはフェニル、トリル、キシリル、メシチル、ナフチル、アントラセニル、フェナントレニル、ナフタセニルおよび、特に、フェニルまたはナフチルである。
【００１９】
置換アリール基は、1、2、3、4または5個、特に1、2または3個の置換基を有することが好ましい。これらは、例えばアルキル、アルコキシ、カルボキシル、カルボキシレート、トリフルオロメチル、-SO3H、スルホネート、NE1E2、アルキレン-NE1E2、ニトロ、シアノまたはハロゲンから選択される。
【００２０】
ヘタリールは、好ましくはピロリル、ピラゾリル、イミダゾリル、インドリル、カルバゾリル、ピリジル、キノリニル、アクリジニル、ピリダジニル、ピリミジニルまたはピラジニルである。
【００２１】
置換ヘタリール基は、アルキル、アルコキシ、カルボキシル、カルボキシレート、-SO3H、スルホネート、NE1E2、アルキレン-NE1E2、トリフルオロメチルまたはハロゲンから選択される1、2または3個の置換基を有することが好ましい。
【００２２】
アルキル基に関する上述の記載は、アルコキシおよびアルキルチオ基に準用する。
【００２３】
基NE1E2は、好ましくはN,N-ジメチル、N,N-ジエチル、N,N-ジプロピル、N,N-ジイソプロピル、N,N-ジ-n-ブチル、N,N-ジ-tert-ブチル、N,N-ジシクロヘキシルまたはN,N-ジフェニルである。
【００２４】
ハロゲンは、フッ素、塩素、臭素およびヨウ素であり、好ましくはフッ素、塩素および臭素である。
【００２５】
本発明の目的のために、カルボキシレートおよびスルホネートは、好ましくは、カルボン酸官能基またはスルホン酸官能基、特に金属カルボキシレートまたはスルホネート、カルボン酸エステル官能基もしくはスルホン酸エステル官能基、またはカルボキサミド官能基もしくはスルホンアミド官能基である。
【００２６】
本発明にしたがって用いる触媒の活性成分は、本質的に、白金族金属、すなわちRu、Rh、Pd、Os、Ir、Ptおよびこれらの混合物からなる。
【００２７】
活性成分が本質的に銀を含まない触媒の使用が好ましい。
【００２８】
活性成分が以下のものからなる触媒の使用が好ましい：
1重量%〜100重量%、好ましくは10重量%〜99重量%のPd、
0重量%〜60重量%、好ましくは1重量%〜55重量%のPt、および
0重量%〜50重量%、例えば0.1重量%〜40重量%の少なくとも1つの別の金属、特にRu、Rh、Os、Ir、Ce、Laおよびそれらの混合物から選択される少なくとも1つの別の金属。
【００２９】
本発明の方法において、担体を含む触媒を用いることが好ましい。適当な担体は、当業者に知られた、非常に一般的な従来の担体物質である。このような担体として、例えば、炭素含有担体物質、例えば活性炭、炭化ケイ素、重合体担体、金属担体、例えばステンレス、酸化アルミニウム、二酸化ケイ素、シリケート、アルモシリケート(alumosilicate)、例えばゼオライト、軽石、珪藻土、シリカゲル、ヒドロタルサイト、二酸化チタン、二酸化ジルコニウム、酸化亜鉛、酸化マグネシウムならびにこれらの組合せおよび混合物がある。適当な場合は、キャリア物質をアルカリ金属および／またはアルカリ土類金属オキシドでドープすることができる。α-Al2O3、γ-Al2O3、SiO2、TiO2、ZrO2およびこれらの混合物を用いることが特に好ましい。ZrO2が特に好ましい。担体は、一般的に、従来の形態をとることができる。例えば、押し出し物(ストランド形状)、ペレット、ビーズ、タブレット、環、サドル、織物、メリヤス生地、モノリス、球、粉末等として用いることができる。不連続工程では、粉末として用いることが好ましい。
【００３０】
使用する触媒は、一般的に知られた方法、例えば、用いる金属の化合物または錯体の溶液に担体を含浸させることにより調製することができる。適当な金属化合物(前駆体)は、例えば、金属の塩、例えば硝酸塩、ニトロシルニトレート、ハロゲン化物、炭酸塩、カルボキシレート、金属の錯体、例えばアセチルアセトネート、ハロゲン錯体、例えばクロロ錯体、アミン錯体等である。金属化合物は、例えば一般的な沈着または含浸により、担体に担持させることができる。2種以上の金属化合物を用いる場合、これらを同時に、または連続的に適用することができる。このとき、活性成分の適用順序は、通常重要ではない。含浸による触媒の調製に適した溶媒は、水および有機溶媒、例えばアルコール、例えばメタノールおよびエタノール、芳香族化合物、例えばベンゼンおよびトルエン、脂肪族溶媒、例えばヘキサン、ヘプタン等、シクロ脂肪族溶媒、例えばシクロへキサン等である。
【００３１】
担持パラジウム含有触媒の調製は、好ましくは、担体をPd(NO3)2、PdCl2、H2PdCl4、Pdアセチルアセトネート等の溶液に含浸させることにより行う。
【００３２】
含浸の後に、担体を乾燥させることが好ましい。ここで、温度は一般的に、約50℃〜200℃、好ましくは100℃〜150℃である。乾燥後、所望であれば担体を焼成することができる。この場合、温度は一般的に、200℃〜600℃、好ましくは400℃〜500℃である。焼成時間は、広い範囲で変化させることができる。例えば約1時間〜10時間、好ましくは1.5時間〜5時間である。前駆体を活性成分に変化させるために、触媒を従来の還元剤、例えば水素で処理することができる。この処理の間、所望であれば不活性ガス、例えば窒素またはアルゴンを還元剤と混合することができる。還元の間の温度は、好ましくは約100℃〜500℃、特に好ましくは、200℃〜300℃である。本発明で用いる触媒の調製には、容易に熱分解できる金属化合物を前駆体として使用すると、これらは通常、焼成条件下で、すでに元素金属または酸化金属化合物に分解されている。これは、一般にその後の還元が必要ないことを意味する。
【００３３】
乾燥および／または焼成および／または還元に続いて、少なくとも一段階の処理工程を行うことができる。処理工程とは、例えば、不動態化処理、例えば酸素によるものがあり、この場合、適当であれば少なくとも1つの不活性ガスを混合することができる。不動態化処理は、好ましくは、金属の酸化物もまた触媒活性を有しているような金属ベースの触媒の調製に用いられる。
【００３４】
本発明で使用できる触媒の別の調製方法は、当業者に知られている。例えば、蒸着、スパッタリング、イオン交換等である。
【００３５】
適当な実施形態では、触媒をin situで水素により還元し、その後活性形に変換する。
【００３６】
触媒の表面積、細孔容積および細孔径分布は、広い範囲内で変えられ重要ではない。
【００３７】
本発明の方法において、活性成分および担体の重量に基づいて、0.1重量%〜10重量%のPdを含む触媒を用いることが特に好ましい。触媒は、好ましくは0重量%〜5重量%、例えば0.1重量%〜4重量%のPtを含む。Pdのみを活性成分として含む触媒が特に好ましい。
【００３８】
本発明の方法は、有利なやり方で、N置換2,6-ジアルキルモルホリンの一段階調製が可能である。この方法では、標的化合物を一般的に高収率で高い選択性をもって得ることができる。本発明の方法は、出発物質の供給量が多い場合であっても、N置換2,6-ジアルキルモルホリンの調製を有利に行うことができる。すなわち良好な時空収率が一般的に得られる。本発明の方法の別の利点は、N置換2,6-ジアルキルモルホリンの異性体的に純粋な調製が可能になることである。
【００３９】
N置換2,6-ジアルキルモルホリンの調製について、式II(式中、R1およびR2が、それらが結合している炭素原子と一緒になって6員〜12員の炭素環を形成していてもよく、該炭素環は、アルキル、アルコキシ、アルキルチオ、シクロアルキルおよびシクロアルキルアルキルから独立に選択される1個、2個または3個の置換基を有していてもよい)で表されるケトンを使用することが好ましい。式IIで表される化合物は、特に好ましくはシクロドデカノンである。
【００４０】
式III中の基R3およびR4は、互いに独立に、C1-C4-アルキル基であることが好ましい。R3およびR4がいずれもメチルであることが特に好ましい。
【００４１】
本発明の方法は、特にN-(シクロドデシル)-2,6-ジメチルモルホリン(ドデモルホ)の調製に適している。
【００４２】
反応温度は、100℃〜300℃の範囲であることが好ましい。
【００４３】
反応圧は、5バール〜300バールであることが好ましく、10バール〜250バールである事が特に好ましい。
【００４４】
本発明の方法は、溶媒なしで、または溶媒の存在下で行うことができる。適当な溶媒は、水、アルコール、例えばメタノールおよびエタノール、エーテル、例えばメチルtert-ブチルエーテル、環状エーテル、例えばテトラヒドロフラン、ケトン、例えばアセトンおよびメチルエチルケトン等である。出発物質として使用するモルホリンを溶媒として使用することが特に好ましい。これに関して、モルホリンをアミン成分に対して100倍過剰モルまでで用いることができる。
【００４５】
本発明の方法は、回分式、または連続的に行うことができる。連続的な手順が好ましい。
【００４６】
本発明の方法を行うのに適した反応炉は、当業者に知られた、高圧下で作動する従来の装置、例えばオートクレーブまたは管型反応装置である。触媒は、固定床またはそれ以外の適当な導入形態で用いることが好ましい。反応スペースは、垂直に配置することが好ましい。
【００４７】
反応は、触媒床を通る下降流で、または触媒床を通る上昇流で起こることが好ましい。これに関して、出発物質は、触媒層全体が実質的に連続的に液体で覆われるように導入することが好ましい。
【００４８】
本発明はさらに、上記で定義したような触媒の、水素の存在下で、少なくとも1つのカルボニル化合物を、少なくとも1つの第2アミンと反応させることによる第3アミンの調製のための使用を提供する。
【００４９】
本発明を、非限定的な以下の実施例を参照することにより、より詳細に説明する。
【実施例】
【００５０】
実施例１(比較のPd/Ag触媒)：
5% Ag2Oおよび0.4% PdO担持SiO2担体を含む500 mlの触媒を、垂直管型反応装置に導入した。温度220℃、水素圧100バールで、シス-2,6-ジメチル-モルホリン1部、トランス-2,6-ジメチルモルホリン1部およびシクロドデカノン0.39部の220℃に加熱した混合物を、供給量360 ml／時で下からポンプで送り込んだ。
【００５１】
減圧下で2,6-ジメチルモルホリンを除去した後に現れた反応混合物は、ドデモルホ89.6%およびシクロドデカノン2.3%を含んでいた。これは、変換率97.3%および選択性91%に相当する。
【００５２】
実施例２(Pd/ZrO2触媒)：
手順は実施例１と同様であるが、純粋なシス-2,6-ジメチルモルホリンおよびPd/ZrO2触媒(パラジウム含量0.9%)を用いた。同じ温度および供給量で、2,6-ジメチルモルホリンを除去すると、反応混合物は、ドデモルホ94.4%およびシクロドデカノン0.7%を含んでいた。これは、変換率99.3%および選択性95%に相当する。
【００５３】
実施例３(Pd/ZrO2触媒)：
手順は実施例２と同様であるが、供給量を2倍とし(720 ml／時)、温度を240℃とした。2,6-ジメチルモルホリンを除去した後、反応混合物は、ドデモルホ92.2%およびシクロドデカノン2.6%を含んでいた。これは、変換率97.4%および選択性95%に相当する。
【００５４】
実施例４(Pd/Pt、ZrO2触媒)：
手順は実施例１と同様であるが、純粋なシス-2,6-ジメチルモルホリンおよびPd/Pt/ZrO2触媒(パラジウム含量0.4%、白金含量0.4%)を用いた。温度230℃および供給量180 ml／時で、2,6-ジメチルモルホリンを除去した後、反応混合物は、シス-ドデモルホ95.6%を含んでおり、シクロドデカノンを含んでいなかった。これは、変換率100%および選択性95%に相当する。
【国際公開パンフレット】
2004529909.tif 000009
2004529909.tif 000010
2004529909.tif 000011
2004529909.tif 000012
2004529909.tif 000013
2004529909.tif 000014
2004529909.tif 000015
2004529909.tif 000016
2004529909.tif 000017
2004529909.tif 000018
2004529909.tif 000019
2004529909.tif 000020
2004529909.tif 000021
2004529909.tif 000022
2004529909.tif 000023
【国際調査報告】
2004529909.tif 000024
2004529909.tif 000025
2004529909.tif 000026
2004529909.tif 000027
2004529909.tif 000028
2004529909.tif 000029