(57)【要約】  アジリジンとクロロホルムとを反応させてトリスアジリジノメタン（Ｉ）を製造するための方法であって、アジリジン対クロロホルムのモル比が最大３：１であることを特徴とする前記方法。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アジリジンとクロロホルムとを反応させてトリスアジリジノメタン（Ｉ）
【化１】
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を製造するための方法であって、アジリジン対クロロホルムのモル比が最大３：１であることを特徴とする前記方法。
【請求項２】
アジリジン対クロロホルムのモル比が２：１〜３：１であることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
反応容器にクロロホルムを供給する前に、該反応容器がアジリジンの総量の最大５０％を含むことを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記反応容器にクロロホルムを供給する前に、該反応容器がアジリジンの総量の０〜３０％を含むことを特徴とする、請求項１から３までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
アジリジンの総量の５０％超およびクロロホルムの総量を、前記反応容器内の温度が５０℃を超過しないように該反応容器に連続的に計量供給することを特徴とする、請求項１から４までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記反応を溶媒の存在下に実施することを特徴とする、請求項１から５までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
前記溶媒が、芳香族炭化水素であることを特徴とする、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
出発物質であるアジリジンおよびクロロホルムの総体積１００体積部に対して５５〜７５体積部の溶媒を使用することを特徴とする、請求項６または７に記載の方法。
【請求項９】
前記反応を塩基の存在下に実施することを特徴とする、請求項１から８までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
前記塩基が、水酸化ナトリウムまたは水酸化カリウムであることを特徴とする、請求項１から９までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１】
前記塩基を、粉末の形態で前記反応容器に供給することを特徴とする、請求項１から１０までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項１２】
未反応のアジリジンを、得られた生成物溶液から蒸留によって分離することを特徴とする請求項１から１１までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項１３】
前記生成物溶液を、固形物を除去するために、未反応のアジリジンの分離後にろ過することを特徴とする、請求項１から１２までのいずれか１項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、
アジリジンとクロロホルムとを反応させてトリスアジリジノメタン（Ｉ）
【化１】
2016527289.tif 000003
を製造するための方法であって、アジリジン対クロロホルムのモル比が最大３：１であることを特徴とする前記方法に関する。
【０００２】
トリスアジリジノメタン（ＴＡＭ）は、国際公開第０３／０８９４７６号に記載の通り、その反応性のゆえに、例えば化学組成物における架橋剤として好適な化合物である。
【０００３】
アジリジンとクロロホルムとを塩基の存在下に反応させてＴＡＭを製造することは、Ｗ．Ｆｕｎｋｅ、Ｌｉｅｂｉｇｓ  Ａｎｎ．Ｃｈｅｍ．（１９６９）７２５、１５から公知である。塩基として、ナトリウムメトキシドまたは粉末状ＮａＯＨが使用される。前記合成では、アジリジンは、クロロホルム１モルに対してアジリジン６モルの化学量論的過剰で使用される。さらに、アジリジンの総量が装入される。前記反応では、クロロホルムからまずジクロロカルベンが生じ、このジクロロカルベンはきわめて反応性が高く、アジリジンと反応してＴＡＭになる。したがって、アジリジンの総量は、ジクロロカルベンを可能な限り迅速に補足するために、アジリジンが常に充分に存在しているように装入される。充分な量のアジリジンが存在していなければ、前記反応性のジクロロカルベンは、別の方法で安定してＴＡＭになる反応にもはや使用できない。相応して、収率は低下する。
【０００４】
ＴＡＭは、１９７０年に、Ｋｏｓｔｙａｎｏｖｓｋｉｉおよび同僚らによっても（Ｒｕｓｓ．Ｃｈｅｍ．Ｂｕｌｌ．（１９７０）１８１５、ｔｒａｎｓｌａｔｅｄ  ｆｒｏｍ  Ｉｚｖｅｓｔｉｙａ  Ａｋａｄｅｍｉｉ  Ｎａｕｋ  ＳＳＳＲ、Ｓｅｒｉｙａ  Ｋｈｉｍｉｃｈｅｓｋａｙａ、Ｎｏ．８、１９１８〜１９１９、Ａｕｇｕｓｔ  １９７０）、アジリジンのナトリウム塩から製造された。このアジリジンのナトリウム塩は、爆発性である。収率は、わずかに２２％にすぎない。
【０００５】
アジリジンは、きわめて反応性が高く、したがって、安全技術上憂慮すべき化合物である。したがって、工業的規模での合成には特別な要件が求められる。この合成は、考えうる危険を排除するものであり、同時に、可能な限り容易かつ経済的に実施可能であるのが望ましい。ＴＡＭは、前記合成によって可能な限り高い収率および選択性で得られるのが望ましい。
【０００６】
したがって、本発明の課題は、ＴＡＭの製造方法であって、工業的規模での実施に適しており、上述の要求を可能な限り広範囲に満たす前記方法である。
【０００７】
それに応じて、冒頭に記載された方法が見出された。
【０００８】
ＴＡＭは、クロロホルムとアジリジンとから、以下の反応式によって得られる。
【化２】
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【０００９】
アジリジン対クロロホルムのモル比は、最大３：１であり、これは、アジリジンが、前記反応式による化学量論的比に相当するよりも少なく使用されることを意味する。アジリジンは、特に、化学量論的量よりも少ない量で、例えばクロロホルム１モルに対して２．９または２．８のモル量で使用されてもよい。
【００１０】
アジリジン対クロロホルムのモル比が２：１〜３：１であるのが好ましく、前記モル比が２．２５：１〜２．７５：１であるのが特に好ましい。
【００１１】
好ましい実施態様では、反応容器にクロロホルムが供給される前に、この反応容器はアジリジンの総量の最大５０％を含んでいる；このことは、アジリジンの０〜５０％が前記反応において装入され、その後、クロロホルムの前記反応容器への添加が開始されることを意味する。
【００１２】
特に、上記反応が実施される反応容器は、クロロホルムの添加が開始される前に、アジリジンの総量の０〜４０％、特に好ましくは０〜３０％、殊に好ましくは０〜１０％を含んでいる。
【００１３】
相応して、アジリジンの総量の５０％超、アジリジンの総量の特に６０％超、アジリジンの総量の特に好ましくは７０％超、アジリジンの総量の殊に好ましくは９０％超は、クロロホルムの添加が開始されたらすぐに、ようやく添加される（以下において、「アジリジンのあとから供給される総量」と表す）。
【００１４】
好ましい実施態様では、クロロホルムの総量およびアジリジンのあとから供給される総量（つまり、アジリジンの総量の５０％超、好ましい実施態様では６０％、７０％もしくは９０％超）は、比較的長い時間にわたって連続的に前記反応容器に供給される。
【００１５】
アジリジンのあとから供給される総量の添加は、クロロホルムの添加と同時に開始されてよい。最初にクロロホルムだけの添加が開始されて、その後に、アジリジンのあとから供給される総量の添加が開始されてもよい。
【００１６】
クロロホルムの総量およびアジリジンのあとから供給される総量は、前記反応容器内の温度が５０℃を超過しないように添加されるのが好ましい。
【００１７】
好ましい実施態様では、クロロホルムの総量およびアジリジンのあとから供給される総量は、同じ時間にわたって添加される。この添加において、クロロホルム対アジリジンの比は一定に保たれることが特に好ましい。その場合、この比は、クロロホルムの総量対アジリジンのあとから供給される総量のモル比に相当する。
【００１８】
クロロホルムの総量およびアジリジンのあとから供給される総量は、前記反応容器内の温度が５０℃を超過しない、特に４８℃を超過しないように、同じ時間にわたって連続的に添加されることが特に好ましい。
【００１９】
前記時間は、例えば０．１〜１０時間、特に１〜５時間であってよい。この時間は、当然ながら、前記反応容器の大きさ、使用される溶媒の量、装置の構成、特に冷却方法および混合のための措置（撹拌装置）によって異なる。
【００２０】
前記反応は、溶媒の存在下に実施されるのが好ましい。この溶媒は、前記反応容器に装入されるか、または前記反応の間に供給されてよい。好ましい実施態様では、前記溶媒は前記反応容器に装入される。
【００２１】
アジリジンよりも沸点が高い溶媒が使用されるのが好ましい。沸点が、アジリジンの沸点よりも少なくとも３０℃高い溶媒が使用されるのが特に好ましい。前記沸点は、標準圧での沸点である。前記溶媒は、種々の溶媒の混合物であってもよい。
【００２２】
特に、前記溶媒は、任意の脂肪族または芳香族溶媒であってよい。脂肪族もしくは芳香族炭化水素またはエーテル、特に脂肪族エーテル、例えば１，４−ジオキサン、ｔｅｒｔ−アミルメチルエーテル、シクロペンチルメチルエーテル、１，２−ジメトキシエタン（モノグリム）、またはビス（２−メトキシエチル）エーテル（ジグリム）が好ましい。
【００２３】
芳香族炭化水素、例えばトルエン、キシレン、エチルベンゼンまたはそれらの混合物が特に好ましい。
【００２４】
前記溶媒は、大量に、例えば出発物質であるアジリジンおよびクロロホルムの総体積１００体積部に対して５００体積部までの量で使用されてよい。前記溶媒の量が多ければ多いほど、前記反応において予期される熱導出はより好都合であり、ならびに転化率および収率はより優れているであろう。しかし、ここで、大量の溶媒は利点を有していないことが示されている。したがって、出発物質であるアジリジンおよびクロロホルムの１００体積部に対して３０〜１００体積部の溶媒、特に好ましくは５５〜７５体積部の溶媒が使用されるのが好ましい。
【００２５】
前記溶媒は、水をほとんど含んでいないのが好ましく、好ましい実施態様では、水を溶媒１００質量部に対してせいぜい５質量部未満、特に１質量部未満、特に好ましくは０．１質量部未満の量で含んでいる。特に好ましい実施態様では、前記溶媒は水を含んでいない。
【００２６】
前記反応は、塩基の存在下に実施されるのが好ましい。
【００２７】
前記塩基は、例えば、アルカリ金属水酸化物またはアルカリ土類金属水酸化物であってよい。
【００２８】
好ましい実施態様では、前記塩基は、水酸化ナトリウムまたは水酸化カリウムである。
【００２９】
前記塩基、特に水酸化ナトリウムまたは水酸化カリウムが、粉末の形態で前記反応容器に供給されるのが殊に好ましい。前記塩基は、前記溶媒および場合によりアジリンの上記の部分量と一緒に前記反応容器に装入される。
【００３０】
すべての出発物質を完全に添加した後、前記反応は、クロロホルムまたはアジリジンの所望の転化率が達成されるまで続けられるのが好ましい。特に、前記反応は、クロロホルムの９０％超、特に好ましくは９５％超、殊に好ましくは９９％超、特にクロロホルムの総量が使い果たされるまで続けられる。前記反応を続けるために、前記反応混合物の温度は、好ましくは２０〜５０℃、特に３０〜４５℃に維持される。
【００３１】
前記反応の終了後、未反応の出発物質、特に未反応のアジリジン、および場合により併用された溶媒、例えばトルエンは、得られた生成物溶液から蒸留によって簡単な方法で除去することができる。
【００３２】
前記生成物溶液は、固形物、特に塩を含んでいることがある。これは、例えば未反応の塩基、例えばＫＯＨ粉末またはＮａＯＨ粉末、または前記反応条件下に生じうる、使用された塩基のカチオンのその他の塩、例えばアルカリ塩化物またはアルカリギ酸塩である。
【００３３】
この固形物は、ろ過によって前記生成物溶液から分離することができる。このようなろ過は、アジリジンの分離（上述参照）後に実施することが有利であることが明らかになっている。アジリジンを含む生成物溶液をろ過する場合、アジリジンは、分離された固形物（ろ過ケーキ）に付着しており、このろ過ケーキの処理を妨げることがある。
【００３４】
したがって、前記生成物溶液は、固形物を除去するために、未反応のアジリジンの分離後にろ過されるのが好ましい。
【００３５】
ＴＡＭの本発明による製造方法は、工業的規模での実施にきわめて好適である。前記方法は、容易に、効率的かつ経済的に実施することができ、安全技術上憂慮する必要がない。
【００３６】
ＴＡＭは、前記方法により高い収率および選択性で得られる。このＴＡＭの高い収率は、出発物質のわずかな使用で達成される。特に、アジリジンは、最大の化学量論的量で使用されるにすぎない。
【００３７】
例
例１（アジリジン：クロロホルムのモル比＝３：１、アジリジンの装入量３０質量％）
三口フラスコ５００ｍｌに、無水トルエン（７５ｍｌ）および工業用ＫＯＨ粉末（工業用、８５質量％、２．１モル、１３９ｇ）を装入した。それに、無水のアジリジンの総量の三分の一（２６．７ｍｌ、０．５２モル）を一度に添加して撹拌した。続いて、クロロホルム（４１．９ｍｌ、０．５モル）および残りのアジリジン（５３．５ｍｌ、１．０４モル）を同時平行して計量供給し、ここで温度を監視した。温度は、添加の間４８℃を超過しなかった。計量供給されたクロロホルム対アジリジンの比は、添加の全時間にわたってほぼ一定であった。計量供給を終えた後、クロロホルムが充分に反応しているあいだは（約１２時間）、前記反応を４０℃で続けた。続いて、圧力を下げて、未反応のアジリジンおよびトルエンの一部を頂部から留去させた。その後、沈殿した固形物（主にＫＣｌ、ギ酸カリウムおよび未反応のＫＯＨからなる）をろ過によって分離し排除した。クロロホルムの転化率は９９％より高く、アジリジン転化率は約７９％であった。
【００３８】
トルエン中のＴＡＭの約２５質量％溶液が得られ、この溶液は、２質量％未満の遊離したアジリジンを含んでいた。トルエン中に溶解したＴＡＭの収率は、クロロホルムを基準として、６５％であった。
【００３９】
例２（アジリジン：クロロホルムのモル比＝２．５：１、アジリジンの装入量２０質量％）
例２は、例１と同じように実施したが、アジリジンの装入量を半分にした（１３．３ｍｌ、０．２６モル）。他の量はすべて一定であった。クロロホルム転化率は９９％より高く、アジリジン転化率は約７７％であった。未反応のアジリジンを除去した後、トルエン中のＴＡＭの約３５質量％溶液が得られ、この溶液は、２質量％未満の遊離したアジリジンを含んでいた。トルエン中に溶解したＴＡＭの収率は、クロロホルムを基準として、６０％であった。
【００４０】
例３（トルエンの代わりにジグリム）
例３は、例１と同じように実施したが、トルエンの代わりにビス（２−メトキシエチル）エーテル（ジグリム）を溶媒として使用した。クロロホルム転化率は９９％より高く、アジリジン転化率は約７０％であった。未反応のアジリジンを除去した後、ジグリム中のＴＡＭの約４５質量％溶液が得られ、この溶液は、２質量％未満の遊離したアジリジンを含んでいた。ジグリム中に溶解したＴＡＭの収率は、クロロホルムを基準として７３％であった。
【００４１】
比較例（アジリジン：クロロホルムのモル比＝３．６：１、アジリジンの装入量１４質量％）
比較例１は、例１と同じように実施したが、アジリジンの装入量は最小限に１３．３ｍｌ（０．２６モル）に減らし、ここで、アジリジンの滴加量を増加させた（８０．３ｍｌ、１．５６モル）。他の量はすべて一定であった。クロロホルム転化率は９９％より高く、アジリジン転化率は約７０％であった。未反応のアジリジンを除去した後、トルエン中のＴＡＭの約４０質量％溶液が得られ、この溶液は、２質量％未満の遊離したアジリジンを含んでいた。トルエン中に溶解したＴＡＭの収率は、クロロホルムを基準として、６７％であった。
【００４２】
例１と比べて、アジリジンを明らかに過剰量で使用したにもかかわらず、ＴＡＭの収率が同じであることが示されている。アジリジン過剰量は、ＴＡＭ合成において利点を有しておらず、後処理での手間を増やしているにすぎない。前記出発物質の反応の間、大きな温度上昇が生じた。これによって、工業的規模での反応の実施全体が妨げられ、特に高度な冷却が必要とされ、および供給速度の明らかな低下が必要となる。
【００４３】
例４（より多くのトルエン）
例４は、例１と同じように実施したが、トルエンの量を１００ｍｌに増加させた。他の量はすべて一定であった。クロロホルム転化率は９９％より高く、アジリジン転化率は約７３％であった。未反応のアジリジンを除去した後、トルエン中のＴＡＭの約３７質量％溶液が得られ、この溶液は、２質量％未満の遊離したアジリジンを含んでいた。トルエン中に溶解したＴＡＭの収率は、クロロホルムを基準として、６２％であった。
【００４４】
希釈した作動形態（ｖｅｒｄｕｅｎｎｔｅ  Ｆａｈｒｗｅｉｓｅ）は利点をもたらすどころか、より多くのトルエンによって溶媒循環炉は不必要に膨張し、空時収量は低下する。
【国際調査報告】
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