JP3182464B2 - １−シアノメチル−４−カルボキシメチル−２−ケトピペラジン、それの塩類、およびそれらの製造 - Google Patents

１−シアノメチル−４−カルボキシメチル−２−ケトピペラジン、それの塩類、およびそれらの製造

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の背景】エチレンジアミン三酢酸（ＥＤ３Ａ）ま
たはそれの塩類（例えばＥＤ３ＡＮａ3）はキレート化
学分野における用途を有しており、そして強いキレート
化用重合体、油溶性キレート剤、表面活性剤などの製造
における出発物質として使用することができる。エチレ
ンジアミン三酢酸の合成用の従来方法はそれのＮ−ベン
ジル誘導体を介して行われており、それを次にアルカリ
性溶液中で加水分解してＥＤ３ＡＮａ3とし、それの２
−オキソ−１,４−ピペラジン二酢酸(３ＫＰ)誘導体へ
の環化を避けている。クロロ酢酸とエチレンジアミンと
のアルカリ性縮合並びにジアミンとホルムアルデヒドお
よびシアン化ナトリウムとのカルボキシメチル化の両者
により試みられている合成は、希望する生成物を与える
ための複雑な抽出技術（例えば沸騰しているジメチルホ
ルムアミド中での３ＫＰのほとんど唯一の溶解性、カナ
ディアン・ジャーナル・オブ・ケミストリー、１９７
０、４８（１）、１６３−１７５）を必要とする複雑な
混合物を生じ、そしてそうしても比較的劣悪な収率でし
か得られない。さらに、従来方法は大量の例えばエチレ
ンジアミン四酢酸(ＥＤ４Ａ)の如き副生物も生じる。副
生物が特に邪魔な場合には、比較的純粋な溶液を得るた
めには複雑な遮蔽技術が必要であった。
【０００２】エチレンジアミン−Ｎ,Ｎ,Ｎ′−三酢酸の
一合成例が、ケミカル・アブストラクツ（Ｃｈｅｍｉｃ
ａｌ Ａｂｓｔｒａｃｔｓ）７８、７１巻、４５１頁、
１８３６９ｃ、１９６９中に示されている。そこでは、
エチレンジアミンをＣｌＨ2ＣＣＯ2Ｈと１：３モル比で
塩基性溶液中で１０℃において２４時間反応させて混合
物を生成し、それをＣｏ（ＩＩＩ）を用いて錯体生成さ
せることによりそこからエチレンジアミン−Ｎ,Ｎ,Ｎ′
−三酢酸を分離できると開示されている。生じたコバル
ト錯体はイオン交換により単離することができる。
【０００３】本発明はエチレンジアミン三酢酸またはそ
れの塩類の高い転化率および優れた収率における合成で
中間生成物として有用な新規な組成の物体に関するもの
である。
【０００４】
【発明の要旨】先行技術の問題点は、エチレンジアミン
三酢酸の合成において中間生成物として有用な新規な組
成の物質を提供する本発明により克服された。特に、
Ｎ，Ｎ′−エチレンジアミン二酢酸（ＥＤ２ＡＨ２）ま
たは１当量までの塩基カチオンを含有しているそれの塩
をホルムアルデヒドおよび水と反応させてヒドロキシメ
チル誘導体を製造することによりモノニトリル−一酸が
製造される。シアン化物の添加で、１−シアノメチル−
４−カルボキシメチル−２−ケトピペラジンまたはそれ
の塩（モノニトリル−一酸）が生成する。このニトリル
は結晶形で良好な収率で単離することができる。塩基の
添加でこの環構造を開環してＥＤ３Ａを優れた収率およ
び純度で生成する。
【０００５】本発明において出発物質として有用な適当
なエチレンジアミン二酢酸の塩類には、アルカリおよび
アルカリ土類金属塩類、特にナトリウムおよびカリウム
塩類、が包含される。説明目的用にはナトリウム塩を用
いているが、本発明の精神および範囲から逸脱しない限
り他の塩類も使用できることを理解すべきである。モノ
ニトリル−一酸の合成用に適している反応方式を以下に
示す：
【０００６】
【化３】
【０００７】出発物質は水溶液中のＥＤ２ＡＨaＸbであ
り、ここでＸは塩基、例えばアルカリまたはアルカリ土
類金属であり、ａは１−２であり、そしてｂは０−１で
ある。シアン化物源の添加前、最中または後に、反応混
合物を３以下のｐＫａを有する酸類を用いて酸性化して
カルボキシメチル−２−オキソピペラジン（ラクタム）
の完全な生成を確実にすることもできる。ホルムアルデ
ヒドは化学量論的量で加えられるが、わずかなモル過剰
量、好適には０.５−２.０％、が本質的にヒドロキシメ
チル誘導体を生成する。好適には、ホルムアルデヒドの
濃度は水溶液中では５５％以下である。パラホルムアル
デヒドを使用することもできる。反応は急速に進行しそ
して約７.０より高いｐＨにおいて容易に生成させる。
好適には使用される温度は約０約６５℃であり、最も好
適には約１５−６５℃であるが、６５℃より高い温度も
使用できる。
【０００８】シアン化物源の添加で、１−シアノメチル
−４−カルボキシメチル−２−ケトピペラジンまたはそ
れの塩が製造され、そして反応混合物を冷却した後に一
般的な手段により結晶形で良好な収率で単離することが
できる。転化率は定量的である。不純物の生成を避ける
ためには、反応は溶液の沸点以下で、好適には大体室温
〜大体沸点以下で、最も好適には大体室温〜約７０℃
で、行うべきである。適当なシアン化物源には、気体状
のシアン化水素、シアン化水素の水溶液、またはアルカ
リ金属シアン化物、例えばシアン化ナトリウムもしくは
シアン化カリウム、などが包含される。シアン化物は化
学量論的量で使用することができるが、わずかなモル過
剰量、好適には０.５−２.０％、を使用することもでき
る。
【０００９】さらに、ＣＨ2Ｏおよびシアン化物源の代
わりに、ホルムアルデヒドおよびシアン化物の反応生成
物であるＨＯＣＨ2ＣＮをこの方法で使用することもで
きる。適当な塩基または酸の添加で、この物質を加水分
解して３ＫＰとすることができる。塩基（＞２.０当量
であるが好適には３.０当量以上である）を添加する
と、この環構造を開環してＥＤ３Ａの塩を生成するであ
ろう。反応混合物を加熱すると反応速度が促進されるで
あろう。
【００１０】ＥＤ２ＡＨ2を得るための下記の工程は実
験目的用だけのものである。はるかに簡単なＥＤ２ＡＨ
2の製造方式が可能である。当技術で既知のいずれの方
式もＥＤ２ＡＨ2およびそれの塩類の製造用に使用する
ことができ、そして本発明は特定の方式に限定されるも
のではない。
【００１１】溶液の温度を＜１０℃に保ちながらＥＤＤ
ＡＮａ2を硝酸を用いて５.５０のｐＨまで酸性化するこ
とによりＥＤＤＡＨ2（９８.２０％）が得られた。生じ
たスラリーをブフナー漏斗を用いて水アスピレーターに
より供される真空下で濾過した。フィルターケーキを約
７リットルの氷冷Ｈ2Ｏで洗浄した。乾燥を促進させる
ために、ケーキを次に約１リットルのＭｅＯＨで洗浄し
た。結晶を次に深さが１インチのステンレス鋼トレーの
上に置き、ストークス真空乾燥器モデル３３８Ｆ中で４
０℃において４ｍｍＨｇ真空下で１２時間にわたり乾燥
した。約２ｋｇの白色の結晶性粉末が回収された。この
粉末の分析は、それが９８.２％のＥＤ２ＡＨ2であるこ
とを示していた。
【００１２】本発明の化合物を製造するために、ＥＤ２
ＡＨ2を磁気撹拌棒、コンデンサー（エチレングリコー
ル／Ｈ2Ｏ＠０℃）、０−２５０℃の水銀温度計、およ
び温度を希望する水準に保つためのラブ比例調節器に信
号を供するＪ−型熱電対が備えられている１リットルの
５首丸底フラスコ中で水を用いてスラリー化した。３７
％のＣＨ2Ｏおよび１００％のＨＣＮをそれぞれ約１ｇ
／分および０.５０ｇ／分で０.５の設定のＥＭＩマイク
ロ計量ポンプにより１／８″テフロン管を介してフラス
コにポンプで送った。塩類は存在していなかった。反応
は上記の如く進行したことが見いだされた。ＥＤ２ＡＨ
2、水およびホルムアルデヒドが反応してラクタムのヒ
ドロキシメチル誘導体を与え、それがＨＣＮと反応して
環化されたモノ−ニトリル−一酸を与えた。この溶液を
一夜６５℃において反応させると、ＨＰＬＣによる分析
でクロマトグラム上に１個の大きなピークが見いださ
れ、それは後で１−シアノメチル−４−カルボキシメチ
ル−ケトピペラジンであることが確認された。次にバッ
チを２個の分割した。溶液を＜５０℃に冷却した時に、
結晶が沈澱し、それを次に約７０％の収率で単離した。
バッチの他の半分を苛性（２：１モル比、ＮａＯＨ：Ｅ
ＤＤＡ）を用いて加水分解すると、ＮＨ3が遊離し、そ
して３ＫＰＮａ2が唯一の生成物であったことが見いだ
された。これは物質がモノ−ニトリル−二酸であったこ
とを示唆している。この構造の最終的確認はＣ13ＮＭＲ
により成功裡に行われた。濃縮、ｐＨ調節、追加冷却な
どにより容易に実施される結晶の回収を促進させるため
の試みは行われなかった。
【００１３】１７.６グラムのＥＤ２ＡＨ2をＨ2Ｏ中で
スラリー化した別の実施例を行った。溶液を〜７０℃に
加熱し、そして５.７グラムのグリコロニトリルを加え
た。３個の試料を約２０分間隔で採取した。ＨＰＬＣに
よるこれらの試料の分析はモノニトリル一酸における漸
進的な増加を示したが、それは定量化されなかった。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C07D 241/08 ＣＡ（ＳＴＮ) ＲＥＧＩＳＴＲＹ（ＳＴＮ)

Claims (10)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 下記式： 【化１】 ［式中、 Ｒは水素またはアルカリ金属もしくはアルカリ土類金属
    を表す］により表される化合物。
  2. 【請求項２】 下記式： 【化２】 ［式中、 Ｒは水素またはアルカリ金属もしくはアルカリ土類金属
    を表す］により表される化合物の製造方法において、 ａ．ホルムアルデヒドをエチレンジアミン二酢酸または
    １当量までの塩基カチオンを含有している塩と水溶液中
    で反応させ、そして ｂ．段階ａの生成物をシアン化物源と反応させる ことを含んでなる方法。
  3. 【請求項３】 段階ａにおける反応を約０℃〜約６５℃
    の温度において実施する、請求項２に記載の方法。
  4. 【請求項４】 段階ａにおける反応を約１５°〜約６５
    ℃の温度において実施する、請求項２に記載の方法。
  5. 【請求項５】 段階ｂの反応を大体室温〜大体溶液の沸
    点以下の温度において実施する、請求項２に記載の方
    法。
  6. 【請求項６】 段階ｂの反応を大体室温〜約７０℃の温
    度において実施する、請求項２に記載の方法。
  7. 【請求項７】 該ホルムアルデヒドをわずかなモル過剰
    量で使用する、請求項２に記載の方法。
  8. 【請求項８】 該シアン化物源をわずかなモル過剰量で
    使用する、請求項２に記載の方法。
  9. 【請求項９】 該シアン化物源がシアン化水素およびア
    ルカリ金属シアン化物からなる群から選択される、請求
    項２に記載の方法。
  10. 【請求項１０】 エチレンジアミン二酢酸を約３以下の
    ｐＫａを有する酸を用いて酸性化する、請求項２に記載
    の方法。
JP35283192A 1991-12-12 1992-12-14 １−シアノメチル−４−カルボキシメチル−２−ケトピペラジン、それの塩類、およびそれらの製造 Expired - Fee Related JP3182464B2 (ja)

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