JP4851668B2 - Method for producing dialdehyde monoethylene acetal aminonitrile - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ジアルデヒドモノエチレンアセタールアミノニトリルの製造方法に関するもので、より詳細には、容易にアミノ酸に転換可能でかつ、農薬、医薬等の中間体として重要な物質であるジアルデヒドモノエチレンアセタールアミノニトリルを、シアン化水素を使用することなく、高収率かつ簡便に製造する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ジアルデヒドモノエチレンアセタールアミノニトリル、すなわち下記式（Ｉ）
【化４】
【０００３】
（従来技術１） 特開平１１−１４００７６号公報
この公報には、下記式（１）
【化５】
【０００４】
（従来技術２） 特開平１１−２３６３６１号公報
この公報記載の方法は、従来技術１と同様な方法であり、下記式（２）
【化６】
【０００５】
従来技術１は、ワンポット反応でグルタルアルデヒドモノエチレンアセタールからグルタルアルデヒドモノエチレンアセタールアミノニトリルを合成しており、反応はグルタルアルデヒドモノエチレンアセタールシアンヒドリンを経由して進行するものと考えられる。グルタルアルデヒドモノエチレンアセタールアミノニトリルの収率は記載されていないが、反応液中に無機塩が多くなるという欠点がある。また、この公報には、シアン化水素とアンモニアが使用できると示されているので、無機塩の含有量が少ないグルタルアルデヒドモノエチレンアセタールアミノニトリルを得るためには、これらの原料を使用するのが望ましいが、シアン化水素は、その使用に厳しい制限を受け、かつ、輸送においても制約があるという欠点を有している。
【０００６】
従来技術２にも、収率の記載はないが、反応液中に無機塩および有機酸の塩が多いという欠点がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
公知の技術であるアルデヒドとアセトンシアンヒドリンとの交換反応でアルデヒドのシアンヒドリンを合成する方法を適用して、従来技術１および従来技術２において、シアノ基の供給源をシアン化ナトリウムからアセトンシアンヒドリンに代えることができるが、本発明者等の検討によれば、単に代えるだけでは、比較例に記したようにグルタルアルデヒドモノエチレンアセタールアミノニトリルの収率は５５％以下（グルタルアルデヒドモノエチレンアセタール基準）と低収率であった。
【０００８】
従って、本発明の目的は、ジアルデヒドモノエチレンアセタールアミノニトリルを、使用上厳しい制限を受け、輸送にも制約があるシアン化水素を使用することなく、安価でしかも取り扱いの容易な原料から、高収率でかつ簡便に製造しうる方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、一般式（Ｉ）：
【化７】
【化８】
【化９】
【化１０】
【００１０】
【発明の実施形態】
本発明の製造方法における反応は、ジアルデヒドモノエチレンアセタールとアセトンシアンヒドリンとからジアルデヒドモノエチレンアセタールシアンヒドリンを生成する下記式（３）
【化１１】
【化１２】
【００１１】
本発明においては、前段のカルボニル交換反応で副生するアセトンを系外に除去すると共に、生成するジアルデヒドモノエチレンアセタールシアンヒドリンを、単離することなく、アンモニアと反応させることが特徴であり、これによりジアルデヒドモノエチレンアセタールアミノニトリルを高収率でかつ簡便に製造することができる。
すなわち、アセトンを除去することなく、ジアルデヒドモノエチレンアセタールシアンヒドリンとアンモニアとを反応させた場合、ジアルデヒドモノエチレンアセタールアミノニトリルの収率は、ジアルデヒドモノエチレンアセタールシアンヒドリン基準で、５３モル％のオーダーである（後述する比較例参照）に対して、アセトンを除去した後、ジアルデヒドモノエチレンアセタールシアンヒドリンとアンモニアとを反応させた場合、ジアルデヒドモノエチレンアセタールアミノニトリルの収率は、ジアルデヒドモノエチレンアセタールシアンヒドリン基準で、９０モル％以上のオーダーに達する（後述する実施例参照）のであって、これは本発明による予想外の効果である。
【００１２】
前記式（３）のカルボニル交換反応では、アセトンが副生するので、アセトンを除去すると、式（３）の反応の平衡が右へ移行するのが期待される。ところが、ジアルデヒドモノエチレンアセタールシアンヒドリンの収率そのものは、反応系内のアセトンを除去するか否かによっては殆ど影響されない。ところが、反応系内に残留するアセトンの量は式（４）によるジアルデヒドモノエチレンアセタールアミノニトリルの収率に大きな影響をもたらすのであって、予想外の知見であった。
【００１３】
以下、本発明の内容を詳細に説明する。
本発明に用いるジアルデヒドモノエチレンアセタールは式（III）で示され、具体的な例としては、マロンジアルデヒドモノエチレンアセタール、スクシンジアルデヒドモノエチレンアセタール、グルタルアルデヒドモノエチレンアセタール、アジピンジアルデヒドモノエチレンアセタール等の脂肪族ジアルデヒドモノエチレンアセタールが挙げられる。
【００１４】
本発明に用いられるアセトンシアンヒドリン（II）は市販のものが使用できる。
【００１５】
本発明に用いるアンモニアは、液体アンモニアまたはアンモニア水として供給されるが、取り扱いの容易さから市販の２５〜２８％アンモニア水が好ましい。
【００１６】
次に、本発明における中間体であるジアルデヒドモノエチレンアセタールシアンヒドリンの合成方法について説明する。
ジアルデヒドモノエチレンアセタールシアンヒドリンはアセトンシアンヒドリンとジアルデヒドモノエチレンアセタールから合成される。この第１段階の反応は通常無溶媒で実施されるが、反応を阻害しない溶媒を用いることもできる。このような溶媒としては、例えば、水、又はベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素又はシクロヘキサン、ヘブタン、オクタン等の脂肪族炭化水素が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００１７】
第１段階の反応において、アセトンシアンヒドリンとジアルデヒドモノエチレンアセタールのモル比［アセトンシアンヒドリン／ジアルデヒドモノエチレンアセタール］は０．５〜３．０であるが、より好ましくは０．９５〜１．１のモル比で実施される。
【００１８】
第１段階の反応は、塩基性触媒の使用が有利である。塩基性触媒としては、例えば、トリメチルアミン、トリエチルアミン、ジメチルアニリン等の有機塩基ならびに水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム等の無機塩基を挙げることができるが、トリエチルアミン等の有機塩基が好適である。
【００１９】
上記触媒の使用量は、使用する塩基の種類により異なるが、トリエチルアミンを使用する場合はジアルデヒドモノエチレンアセタール１モル当たり、トリエチルアミンを０．００１〜０．１モルの範囲で使用するのが好ましい結果を与える。
【００２０】
第１段階の反応は常圧、減圧又は加圧条件下で実施できるが、通常、反応は常圧又は減圧下で行う。
【００２１】
第１段階の反応は、通常−２０〜１００℃の温度で２〜３０時間行うが、好適には−１０〜５０℃の温度で３〜２０時間行う。
【００２２】
第１段階の反応中、液体クロマトグラフィーで反応液の状態を追跡することができる。反応終了の判断項目としては反応時間、液体クロマトグラフィーでの分析結果等を挙げることができる。
【００２３】
第１段階の反応終了後、生成したアセトンの１／２量以上を反応系外に除去するが、より好ましくしは生成したアセトンの９／１０量以上を反応系外に除去する。アセトンの留去を行わない場合又は生成したアセトンの１／２量未満の除去の場合、反応式（４）で示される第２段階の反応において、反応式（３）の逆反応が起こり、ジアルデヒドモノエチレンアセタールが生成する。このため、ジアルデヒドモノエチレンアセタールアミノニトリルの収率ならびに品質は極端に低下する。
アセトン留去の一例を挙げれば、後述の実施例１に示したごとく、アセトン濃度２２．９ｗｔ．％のグルタルアルデヒドモノエチレンアセタールシアンヒドリン反応液２３１．０ｇを濃縮缶に仕込み、缶温２０℃、圧力２０〜３０ｍｍＨｇで９０分間、さらに、缶温４０℃、圧力２０〜３０ｍｍＨｇで９０分間アセトンを留去すれば、グルタルアルデヒドモノエチレンアセタールシアンヒドリン濃縮液１７８．７ｇ中のアセトン濃度は２．１ｗｔ．％に低下した。
【００２４】
また、第１段階の反応を減圧下実施し、生成したアセトンを反応中に留去することができる。反応後に、生成したアセトンを留去する場合と同様、反応で生成するアセトンの１／２量以上を反応系外に除去するが、より好ましくは生成するアセトンの９／１０量以上を反応系外に除去する。
【００２５】
第２段階の反応には、第１段階の反応で得た濃縮液をジアルデヒドモノエチレンアセタールシアンヒドリンとしてそのまま使用することができ、ジアルデヒドモノエチレンアセタールシアンヒドリンを単離精製する必要はない。
【００２６】
第２段階の反応においてアンモニアとジアルデヒドモノエチレンアセタールシアンヒドリンのモル比［アンモニア／ジアルデヒドモノエチレンアセタールシアンヒドリン］は０．５〜１０．０であるが、より好ましくは２．０〜６．０のモル比で実施される。
【００２７】
この第２段階の反応は通常水溶媒で実施されるが、反応を阻害しない溶媒を用いることもできる。このような溶媒としては、例えば、ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素又はシクロヘキサン、ヘプタン、オクタン等の脂肪族炭化水素があるが、これらに限定されるものではない。
【００２８】
第２段階の反応は常圧、減圧又は加圧条件下で実施できるが、通常、反応は常圧で行う。
【００２９】
第２段階の反応は、通常−２０〜１００℃の温度で１〜３０時間行うが、好適には−１０〜４０℃の温度で２〜１０時間行う。
【００３０】
第２段階の反応中、液体クロマトグラフィーで反応液の進行状態を追跡することができる。反応終了の判断項目としては反応時間、液体クロマトグラフィーでの分析結果等を挙げることができる。
【００３１】
本発明によれば、原料から目的のジアルデヒドモノエチレンアセタールアミノニトリルを８５〜９２％の高収率で製造することができる。即ち、シアン化水素を使用することなく、かつジアルデヒドモノエチレンアセタールシアンヒドリンを単離することなく、目的のジアルデヒドモノエチレンアセタールアミノニトリルを簡便にしかも高収率で製造することが可能となった。
【００３２】
【実施例】
以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの例によって何ら制限されるものではない。
なお、原料のグルタルアルデヒドモノエチレンアセタールの含量分析はガスクロマトグラフィーで、反応液中のグルタルアルデヒドモノエチレンアセタール、アセトン、グルタルアルデヒドモノエチレンアセタールシアンヒドリン、グルタルアルデヒドモノエチレンアセタールアミノニトリル等の含有量の分析は高速液体クロマトグラフィーで行った。
【００３３】
（実施例１）グルタルアルデヒドモノエチレンアセタールアミノニトリルの合成温度計、還流コンデンサー及び攪拌機を備えた３００ｍｌ四つ口フラスコに９８．３ｗｔ．％グルタルアルデヒドモノエチレンアセタール１４６．７ｇとトリエチルアミン０．４ｇを加え、攪拌しながら０℃に冷却した。冷却下、滴下ロートを通して９９．３ｗｔ．％アセトンシアンヒドリン８６．５ｇを３０分で滴下した。この間反応液の温度は０℃から２℃に上昇した。アセトンシアンヒドリンを滴下後昇温度した。２０℃で２０時間反応させ、グルタルアルデヒドモノエチレンアセタールシアンヒドリン反応液２３１．０ｇを得た。
この反応液中のアセトン、グルタルアルデヒドモノエチレンアセタールシアンヒドリンの濃度はそれぞれ２２．９ｗｔ．％、７０．３ｗｔ．％であった。使用したグルタルアルデヒドモノエチレンアセタール（Ｖ）を基準としたグルタルアルデヒドモノエチレンアセタールシアンヒドリン（VI）の収率は９４．９モル％であった。
【００３４】
前記反応液を温度計及び攪拌機を備えた３００ｍｌ濃縮缶に仕込み、缶温２０℃、圧力２０〜３０ｍｍＨｇで１．５時間、さらに、缶温４０℃、圧力２０〜３０ｍｍＨｇで１．５時間アセトンを留去し、グルタルアルデヒドモノエチレンアセタールシアンヒドリン濃度液１７８．７ｇを得た。この濃縮液中のアセトン、グルタルアルデヒドモノエチレンアセタールシアンヒドリンの濃度はそれぞれ２．１ｗｔ．％、９１．０ｗｔ．％であった。使用したグルタルアルデヒドモノエチレンアセタールを基準としたグルタルアルデヒドモノエチレンアセタールシアンヒドリンの濃縮後の収率は９５．０モル％であった。
【００３５】
次に、温度計、還流コンデンサー及び攪拌機を備えた５００ｍｌ四つ口フラスコに２５ｗｔ．％アンモニア水２０４．４ｇを加え、攪拌しながら０℃に冷却した。冷却下、滴下ロートを通して前記グルタルアルデヒドモノエチレンアセタールシアンヒドリン濃縮液全量を３０分で滴下した。この間、反応液の温度は０℃から３℃に上昇した。グルタルアルデヒドモノエチレンアセタールシアンヒドリン濃縮液を滴下後速やかに昇温した。２５℃で３時間反応し、グルタルアルデヒドモノエチレンアセタールアミノニトリル反応液３８３．１ｇを得た。
この反応液中のグルタルアルデヒドモノエチレンアセタールアミノニトリルの濃度は４０．１ｗｔ．％であった。使用したグルタルアルデヒドモノエチレンアセタールシアンヒドリンを基準としたグルタルアルデヒドモノエチレンアセタールアミノニトリルの収率は９５．１モル％、グルタルアルデヒドモノエチレンアセタールを基準とした通算のグルタルアルデヒドモノエチレンアセタールアミノニトリルの収率は９０．３モル％であった。
【００３６】
（実施例２）グルタルアルデヒドモノエチレンアセタールアミノニトリルの合成温度計、還流コンデンサー及び攪拌機を備えた３００ｍｌ四つ口フラスコに９９．１ｗｔ．％グルタルアルデヒドモノエチレンアセタール７３．２ｇとトリエチルアミン０．５ｇを加え、攪拌しながら０℃に冷却した。冷却下、滴下ロートを通して９９．３ｗｔ．％アセトンシアンヒドリン４３．３ｇを１０分で滴下した。この間反応液の温度は０℃から５℃に上昇した。アセトンシアンヒドリンを滴下後速やかに冷却した。０℃で３時間反応した後、２０〜３０ｍｍＨｇの圧力で２５℃で２時間、４０℃で１時間、５０℃で１時間、生成するアセトンを留去しつつ反応した。一連の反応でグルタルアルデヒドモノエチレンアセタールシアンヒドリン反応液８８．１ｇを得た。
この反応液中のアセトン、グルタルアルデヒドモノエチレンアセタールシアンヒドリンの濃度はそれぞれ２．５ｗｔ．％、９４．３ｗｔ．％であった。使用したグルタルアルデヒドモノエチレンアセタールを基準としたグルタルアルデヒドモノエチレンアセタールシアンヒドリン（VI）の収率は９６．５モル％であった。
【００３７】
次に、温度計、還流コンデンサー及び攪拌機を備えた３００ｍｌ四つ口フラスコに２５ｗｔ．％アンモニア水１０２．２ｇを加え、攪拌しながら０℃に冷却した。冷却下、滴下ロートを通して前記グルタルアルデヒドモノエチレンアセタールシアンヒドリン濃縮液全量を３０分で滴下した。この間反応液の温度は０℃から５℃に上昇した。グルタルアルデヒドモノエチレンアセタールシアンヒドリン濃縮液を滴下後速やかに昇温した。２５℃で３時間反応し、グルタルアルデヒドモノエチレンアセタールアミノニトリル反応液１８６．５ｇを得た。
この反応液中のグルタルアルデヒドモノエチレンアセタールアミノニトリルの濃度は４２．２ｗｔ．％であった。使用したグルタルアルデヒドモノエチレンアセタールシアンヒドリンを基準としたグルタルアルデヒドモノエチレンアセタールアミノニトリルの収率は９５．２モル％、グルタルアルデヒドモノエチレンアセタールを基準とした通算のグルタルアルデヒドモノエチレンアセタールアミノニトリルの収率は９１．９モル％であった。
【００３８】
（実施例３）グルタルアルデヒドモノエチレンアセタールアミノニトリルの合成温度計、還流コンデンサー及び攪拌機を備えた３００ｍｌ四つ口フラスコに９９．１ｗｔ．％グルタルアルデヒドモノエチレンアセタール７２．７ｇとトリエチルアミン０．２ｇを加え、攪拌しながら０℃に冷却した。冷却下、滴下ロートを通して９９．３ｗｔ．％アセトンシアンヒドリン４５．０ｇを２０分で滴下した。この間反応液の温度は０℃から２℃に上昇した。そのままの温度で３時間反応した後、２０〜３０ｍｍＨｇの圧力で２０℃で２．５時間、４０℃で１．５時間、生成するアセトンを留去しつつ反応した。一連の反応でグルタルアルデヒドモノエチレンアセタールシアンヒドリン反応液８７．８ｇを得た。
この反応液中のアセトン、グルタルアルデヒドモノエチレンアセタールシアンヒドリンの濃度はそれぞれ２．３ｗｔ．％、９５．４ｗｔ．％であった。使用したグルタルアルデヒドモノエチレンアセタールを基準としたグルタルアルデヒドモノエチレンアセタールシアンヒドリンの収率は９７．９モル％であった。
【００３９】
次に、温度計、還流コンデンサー及び攪拌機を備えた３００ｍｌ四つ口フラスコに２５ｗｔ．％アンモニア水１０２．２ｇを加え、攪拌しながら３℃に冷却した。冷却下、滴下ロートを通して前記グルタルアルデヒドモノエチレンアセタールシアンヒドリン濃縮液全量を３０分で滴下した。この間反応液の温度は３℃から６℃に上昇した。グルタルアルデヒドモノエチレンアセタールシアンヒドリン濃縮液を滴下後速やかに昇温した。２５℃で３時間反応し、グルタルアルデヒドモノエチレンアセタールアミノニトリル反応液１８７．１ｇを得た。この反応液中のグルタルアルデヒドモノエチレンアセタールアミノニトリルの濃度は４１．５ｗｔ．％であった。使用したグルタルアルデヒドモノエチレンアセタールシアンヒドリンを基準としたグルタルアルデヒドモノエチレンアセタールアミノニトリルの収率は９３．２モル％、グルタルアルデヒドモノエチレンアセタールを基準とした通算のグルタルアルデヒドモノエチレンアセタールアミノニトリルの収率は９１．２モル％であった。
【００４０】
（比較例）グルタルアルデヒドモノエチレンアセタールアミノニトリルの合成
温度計、還流コンデンサー及び攪拌機を備えた３００ｍｌ四つ口フラスコに９９．２ｗｔ．％グルタルアルデヒドモノエチレンアセタール１４５．４ｇとトリエチルアミン０．４ｇを加え、攪拌しながら０℃に冷却した。冷却下、滴下ロートを通して９９．３ｗｔ．％アセトンシアンヒドリン８６．５ｇを３０分で滴下した。この間反応液の温度は０℃から２℃に上昇した。アセトンシアンヒドリンを滴下後昇温した。２０℃で２０時間反応し、グルタルアルデヒドモノエチレンアセタールシアンヒドリン反応液２３１．５ｇを得た。
この反応液中のアセトン、グルタルアルデヒドモノエチレンアセタールシアンヒドリンの濃度はそれぞれ２３．６ｗｔ．％、６９．９ｗｔ．％であった。使用したグルタルアルデヒドモノエチレンアセタールを基準としたグルタルアルデヒドモノエチレンアセタールシアンヒドリンの収率は９４．５モル％であった。
【００４１】
次に、温度計、還流コンデンサー及び攪拌機を備えた１０００ｍｌ四つ口フラスコに２５ｗｔ．％アンモニア水２０４．４ｇを加え、攪拌しながら１℃に冷却した。冷却下、滴下ロートを通して、アセトン未留去の前記グルタルアルデヒドモノエチレンアセタールシアンヒドリン反応液全量を３０分で滴下した。この間反応液の温度は１℃から３℃に上昇した。グルタルアルデヒドモノエチレンアセタールシアンヒドリン反応液を滴下後昇温した。２５℃で３時間反応し、グルタルアルデヒドモノエチレンアセタールアミノニトリル反応液４３３．４ｇを得た。
この反応液中のグルタルアルデヒドモノエチレンアセタールアミノニトリルの濃度は２０．９ｗｔ．％であった。使用したグルタルアルデヒドモノエチレンアセタールシアンヒドリンを基準としたグルタルアルデヒドモノエチレンアセタールアミノニトリルの収率は５６．３モル％、グルタルアルデヒドモノエチレンアセタールを基準とした通算のグルタルアルデヒドモノエチレンアセタールアミノニトリルの収率は５３．２モル％であった。
【００４２】
【発明の効果】
本発明の方法によれば、ジアルデヒドモノエチレンアセタールとアセトンシアンヒドリンを反応させてジアルデヒドモノエチレンアセタールシアンヒドリンを得、生成したアセトンを系外に除去した後、ジアルデヒドモノエチレンアセタールシアンヒドリンを単離することなく、ジアルデヒドモノエチレンアセタールシアンヒドリンとアンモニアを反応させることにより、ジアルデヒドモノエチレンアセタールアミノニトリルをシアン化水素を使用することなく、高収率でかつ容易に製造することが可能となる。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for producing dialdehyde monoethylene acetal aminonitrile, and more specifically, dialdehyde monoethylene acetal which can be easily converted into an amino acid and is an important substance as an intermediate for agricultural chemicals, medicines and the like. The present invention relates to a method for easily producing aminonitrile in a high yield without using hydrogen cyanide.
[0002]
[Prior art]
Dialdehyde monoethylene acetal aminonitrile, that is, the following formula (I)
[Formula 4]
[0003]
(Prior Art 1) Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-140076 This publication includes the following formula (1):
[Chemical formula 5]
[0004]
(Prior Art 2) Japanese Patent Laid-Open No. 11-236361 The method described in this gazette is the same method as in Prior Art 1, and the following formula (2)
[Chemical 6]
[0005]
Prior art 1 synthesizes glutaraldehyde monoethylene acetal aminonitrile from glutaraldehyde monoethylene acetal in a one-pot reaction, and the reaction is considered to proceed via glutaraldehyde monoethylene acetal cyanohydrin. Although the yield of glutaraldehyde monoethylene acetal aminonitrile is not described, there is a disadvantage that the amount of inorganic salt in the reaction solution increases. In addition, since this publication shows that hydrogen cyanide and ammonia can be used, it is desirable to use these raw materials in order to obtain glutaraldehyde monoethylene acetal aminonitrile having a low content of inorganic salt. Hydrogen cyanide has the disadvantages that it is severely restricted in its use and has restrictions in transportation.
[0006]
Although there is no description of yield also in the prior art 2, there exists a fault that there are many salts of inorganic salt and organic acid in a reaction liquid.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
By applying a known technique for synthesizing aldehyde cyanohydrin by exchange reaction between aldehyde and acetone cyanohydrin, in the conventional techniques 1 and 2, the cyano group source is changed from sodium cyanide to acetone cyanohydrin. Although it can be replaced with phosphorus, according to the study by the present inventors, the yield of glutaraldehyde monoethylene acetal aminonitrile is 55% or less (glutaraldehyde monoethylene acetal) as described in the comparative example only by replacing it with phosphorus. Standard) and low yield.
[0008]
Accordingly, the object of the present invention is to obtain dialdehyde monoethylene acetal aminonitrile from a raw material which is inexpensive and easy to handle without using hydrogen cyanide which is severely restricted in use and restricted in transportation. It is another object of the present invention to provide a method that can be easily manufactured.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
According to the invention, the general formula (I) :
[Chemical 7]
[Chemical 9]
[Chemical Formula 10]
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The reaction in the production method of the present invention comprises the following formula (3) that produces dialdehyde monoethylene acetal cyanohydrin from dialdehyde monoethylene acetal and acetone cyanohydrin.
Embedded image
Embedded image
[0011]
The present invention is characterized in that acetone produced as a by-product in the preceding carbonyl exchange reaction is removed from the system and the dialdehyde monoethylene acetal cyanohydrin that is produced is reacted with ammonia without isolation. Thereby, dialdehyde monoethylene acetal aminonitrile can be easily produced in a high yield.
That is, when dialdehyde monoethylene acetal cyanohydrin is reacted with ammonia without removing acetone, the yield of dialdehyde monoethylene acetal aminonitrile is 53 based on dialdehyde monoethylene acetal cyanohydrin. The yield of dialdehyde monoethylene acetal amino nitrile when acetone is reacted with ammonia after removing acetone with respect to the mol% order (see the comparative example described later). Reaches an order of 90 mol% or more on the basis of dialdehyde monoethylene acetal cyanohydrin (see Examples below), which is an unexpected effect of the present invention.
[0012]
In the carbonyl exchange reaction of the formula (3), acetone is produced as a by-product. Therefore, it is expected that the equilibrium of the reaction of the formula (3) shifts to the right when the acetone is removed. However, the yield of dialdehyde monoethylene acetal cyanohydrin is hardly affected by whether or not acetone in the reaction system is removed. However, the amount of acetone remaining in the reaction system has a great influence on the yield of dialdehyde monoethylene acetal aminonitrile according to the formula (4), which is an unexpected finding.
[0013]
Hereinafter, the contents of the present invention will be described in detail.
The dialdehyde monoethylene acetal used in the present invention is represented by the formula (III), and specific examples include malondialdehyde monoethylene acetal, succinaldehyde monoethylene acetal, glutaraldehyde monoethylene acetal, adipine dialdehyde monoethylene. Aliphatic dialdehyde monoethylene acetal such as acetal is exemplified.
[0014]
Commercially available acetone cyanohydrin (II) used in the present invention can be used.
[0015]
Ammonia used in the present invention is supplied as liquid ammonia or ammonia water, and commercially available 25 to 28% ammonia water is preferable because of easy handling.
[0016]
Next, a method for synthesizing dialdehyde monoethylene acetal cyanohydrin, which is an intermediate in the present invention, will be described.
Dialdehyde monoethylene acetal cyanohydrin is synthesized from acetone cyanohydrin and dialdehyde monoethylene acetal. This first stage reaction is usually carried out in the absence of a solvent, but a solvent that does not inhibit the reaction can also be used. Examples of such solvents include, but are not limited to, water, or aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene, and xylene, or aliphatic hydrocarbons such as cyclohexane, hebutane, and octane.
[0017]
In the first stage reaction, the molar ratio of acetone cyanohydrin to dialdehyde monoethylene acetal [acetone cyanohydrin / dialdehyde monoethylene acetal] is 0.5 to 3.0, more preferably 0.95. It is carried out at a molar ratio of ˜1.1.
[0018]
The use of a basic catalyst is advantageous for the first stage reaction. Examples of the basic catalyst include organic bases such as trimethylamine, triethylamine, and dimethylaniline, and inorganic bases such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium carbonate, and sodium bicarbonate. Is preferred.
[0019]
The amount of the catalyst used depends on the type of base used, but when triethylamine is used, it is preferable to use triethylamine in the range of 0.001 to 0.1 mol per mol of dialdehyde monoethylene acetal. give.
[0020]
The first stage reaction can be carried out under normal pressure, reduced pressure or increased pressure, but the reaction is usually carried out under normal pressure or reduced pressure.
[0021]
The first stage reaction is usually carried out at a temperature of -20 to 100 ° C for 2 to 30 hours, preferably at a temperature of -10 to 50 ° C for 3 to 20 hours.
[0022]
During the first stage reaction, the state of the reaction solution can be traced by liquid chromatography. Examples of judgment items for the completion of the reaction include reaction time and analysis results by liquid chromatography.
[0023]
After completion of the first stage reaction, ½ amount or more of the produced acetone is removed from the reaction system, and more preferably 9/10 amount or more of the produced acetone is removed from the reaction system. In the case where acetone is not distilled off or in the case of removing less than 1/2 of the produced acetone, the reverse reaction of the reaction formula (3) occurs in the second stage reaction represented by the reaction formula (4), and Aldehyde monoethylene acetal is produced. For this reason, the yield and quality of dialdehyde monoethylene acetal aminonitrile are extremely lowered.
As an example of acetone distillation, as shown in Example 1 described later, an acetone concentration of 22.9 wt. % Of glutaraldehyde monoethylene acetal cyanohydrin reaction solution was charged in a concentration can, and acetone was added at a can temperature of 20 ° C. and a pressure of 20 to 30 mmHg for 90 minutes. When distilled off, the acetone concentration in 178.7 g of glutaraldehyde monoethylene acetal cyanohydrin concentrate was 2.1 wt. %.
[0024]
Further, the first stage reaction can be carried out under reduced pressure, and the produced acetone can be distilled off during the reaction. After the reaction, as in the case of distilling off the produced acetone, 1/2 or more of the acetone produced in the reaction is removed from the reaction system, but more preferably 9/10 or more of the produced acetone is removed from the reaction system. To remove.
[0025]
In the second stage reaction, the concentrated solution obtained in the first stage reaction can be used as it is as the dialdehyde monoethylene acetal cyanohydrin, and it is necessary to isolate and purify the dialdehyde monoethylene acetal cyanohydrin. Absent.
[0026]
In the second stage reaction, the molar ratio of ammonia to dialdehyde monoethylene acetal cyanohydrin [ammonia / dialdehyde monoethylene acetal cyanohydrin] is 0.5 to 10.0, more preferably 2.0 to It is carried out at a molar ratio of 6.0.
[0027]
The reaction in the second stage is usually carried out with an aqueous solvent, but a solvent that does not inhibit the reaction can also be used. Examples of such a solvent include, but are not limited to, aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene, and xylene, and aliphatic hydrocarbons such as cyclohexane, heptane, and octane.
[0028]
The second stage reaction can be carried out under normal pressure, reduced pressure or pressurized conditions, but the reaction is usually carried out at normal pressure.
[0029]
The second stage reaction is usually carried out at a temperature of -20 to 100 ° C for 1 to 30 hours, preferably at a temperature of -10 to 40 ° C for 2 to 10 hours.
[0030]
During the second stage reaction, the progress of the reaction solution can be followed by liquid chromatography. Examples of judgment items for the completion of the reaction include reaction time and analysis results by liquid chromatography.
[0031]
According to the present invention, the target dialdehyde monoethylene acetal aminonitrile can be produced from the raw material in a high yield of 85 to 92%. That is, the target dialdehyde monoethylene acetal aminonitrile can be produced easily and in a high yield without using hydrogen cyanide and without isolating the dialdehyde monoethylene acetal cyanohydrin. .
[0032]
【Example】
EXAMPLES Hereinafter, although an Example is given and this invention is demonstrated concretely, this invention is not restrict | limited at all by these examples.
In addition, content analysis of glutaraldehyde monoethylene acetal of raw material is gas chromatography, content of glutaraldehyde monoethylene acetal, acetone, glutaraldehyde monoethylene acetal cyanohydrin, glutaraldehyde monoethylene acetal aminonitrile, etc. in the reaction solution The analysis of was performed by high performance liquid chromatography.
[0033]
Example 1 Synthesis of Glutaraldehyde Monoethylene Acetal Aminonitrile A 98.3 wt.% Was added to a 300 ml four-necked flask equipped with a thermometer, a reflux condenser and a stirrer. 146.7 g of% glutaraldehyde monoethylene acetal and 0.4 g of triethylamine were added and cooled to 0 ° C. with stirring. Under cooling, 99.3 wt. 86.5 g of% acetone cyanohydrin was added dropwise over 30 minutes. During this time, the temperature of the reaction solution rose from 0 ° C to 2 ° C. Acetone cyanohydrin was added dropwise and the temperature was raised. The mixture was reacted at 20 ° C. for 20 hours to obtain 231.0 g of a glutaraldehyde monoethylene acetal cyanohydrin reaction solution.
The concentrations of acetone and glutaraldehyde monoethylene acetal cyanohydrin in the reaction solution were 22.9 wt. %, 70.3 wt. %Met. The yield of glutaraldehyde monoethylene acetal cyanohydrin (VI) based on the glutaraldehyde monoethylene acetal (V) used was 94.9 mol%.
[0034]
The reaction solution was charged into a 300 ml concentration can equipped with a thermometer and a stirrer, and acetone was added at a can temperature of 20 ° C. and a pressure of 20 to 30 mmHg for 1.5 hours, and further at a can temperature of 40 ° C. and a pressure of 20 to 30 mmHg for 1.5 hours. Distilled off to obtain 178.7 g of glutaraldehyde monoethylene acetal cyanohydrin concentration solution. The concentration of acetone and glutaraldehyde monoethylene acetal cyanohydrin in the concentrate was 2.1 wt. %, 91.0 wt. %Met. The yield after concentration of glutaraldehyde monoethylene acetal cyanohydrin based on the glutaraldehyde monoethylene acetal used was 95.0 mol%.
[0035]
Next, in a 500 ml four-necked flask equipped with a thermometer, a reflux condenser and a stirrer, 25 wt. 204.4 g of aqueous ammonia was added and cooled to 0 ° C. with stirring. Under cooling, the whole amount of the glutaraldehyde monoethylene acetal cyanohydrin concentrate was added dropwise over 30 minutes through a dropping funnel. During this time, the temperature of the reaction solution rose from 0 ° C to 3 ° C. After the dropwise addition of the glutaraldehyde monoethylene acetal cyanohydrin concentrate, the temperature was quickly raised. The mixture was reacted at 25 ° C. for 3 hours to obtain 383.1 g of a glutaraldehyde monoethylene acetal aminonitrile reaction liquid.
The concentration of glutaraldehyde monoethylene acetal aminonitrile in this reaction solution was 40.1 wt. %Met. The yield of glutaraldehyde monoethylene acetal aminonitrile based on the glutaraldehyde monoethylene acetal aminaldehyde used was 95.1 mol%, and the total glutaraldehyde monoethylene acetal aminonitrile based on glutaraldehyde monoethylene acetal was used. The yield was 90.3 mol%.
[0036]
(Example 2) Synthesis of glutaraldehyde monoethylene acetal aminonitrile A 9ml wt. Was added to a 300 ml four-necked flask equipped with a thermometer, a reflux condenser and a stirrer. % Glutaraldehyde monoethylene acetal (73.2 g) and triethylamine (0.5 g) were added, and the mixture was cooled to 0 ° C. with stirring. Under cooling, 99.3 wt. 43.3 g of% acetone cyanohydrin was added dropwise over 10 minutes. During this time, the temperature of the reaction solution rose from 0 ° C to 5 ° C. Acetone cyanohydrin was added dropwise and cooled immediately. After reacting at 0 ° C. for 3 hours, the reaction was carried out while distilling off the generated acetone at a pressure of 20 to 30 mmHg for 2 hours at 25 ° C., 1 hour at 40 ° C., and 1 hour at 50 ° C. Through a series of reactions, 88.1 g of glutaraldehyde monoethylene acetal cyanohydrin reaction solution was obtained.
The concentrations of acetone and glutaraldehyde monoethylene acetal cyanohydrin in the reaction solution were 2.5 wt. %, 94.3 wt. %Met. The yield of glutaraldehyde monoethylene acetal cyanohydrin (VI) based on the glutaraldehyde monoethylene acetal used was 96.5 mol%.
[0037]
Next, in a 300 ml four-necked flask equipped with a thermometer, a reflux condenser and a stirrer, 25 wt. 102.2 g of aqueous ammonia was added and cooled to 0 ° C. with stirring. Under cooling, the whole amount of the glutaraldehyde monoethylene acetal cyanohydrin concentrate was added dropwise over 30 minutes through a dropping funnel. During this time, the temperature of the reaction solution rose from 0 ° C to 5 ° C. After the dropwise addition of the glutaraldehyde monoethylene acetal cyanohydrin concentrate, the temperature was quickly raised. The reaction was carried out at 25 ° C. for 3 hours to obtain 186.5 g of a glutaraldehyde monoethylene acetal aminonitrile reaction liquid.
The concentration of glutaraldehyde monoethylene acetal aminonitrile in this reaction solution was 42.2 wt. %Met. The yield of glutaraldehyde monoethylene acetal aminonitrile based on the glutaraldehyde monoethylene acetal aminaldehyde used was 95.2 mol%, and the total glutaraldehyde monoethylene acetal aminonitrile based on glutaraldehyde monoethylene acetal was used. The yield was 91.9 mol%.
[0038]
(Example 3) Synthesis of glutaraldehyde monoethylene acetal aminonitrile A 9 ml wt. Was added to a 300 ml four-necked flask equipped with a thermometer, a reflux condenser and a stirrer. 72.7 g of% glutaraldehyde monoethylene acetal and 0.2 g of triethylamine were added and cooled to 0 ° C. with stirring. Under cooling, 99.3 wt. % Acetone cyanohydrin 45.0 g was added dropwise over 20 minutes. During this time, the temperature of the reaction solution rose from 0 ° C to 2 ° C. After reacting at the same temperature for 3 hours, the reaction was carried out while distilling off the generated acetone at a pressure of 20 to 30 mmHg for 2.5 hours at 20 ° C. and 1.5 hours at 40 ° C. Through a series of reactions, 87.8 g of a glutaraldehyde monoethylene acetal cyanohydrin reaction solution was obtained.
The concentrations of acetone and glutaraldehyde monoethylene acetal cyanohydrin in this reaction solution were 2.3 wt. %, 95.4 wt. %Met. The yield of glutaraldehyde monoethylene acetal cyanohydrin based on the glutaraldehyde monoethylene acetal used was 97.9 mol%.
[0039]
Next, in a 300 ml four-necked flask equipped with a thermometer, a reflux condenser and a stirrer, 25 wt. 102.2 g of aqueous ammonia was added and cooled to 3 ° C. with stirring. Under cooling, the whole amount of the glutaraldehyde monoethylene acetal cyanohydrin concentrate was added dropwise over 30 minutes through a dropping funnel. During this time, the temperature of the reaction solution rose from 3 ° C to 6 ° C. After the dropwise addition of the glutaraldehyde monoethylene acetal cyanohydrin concentrate, the temperature was quickly raised. The mixture was reacted at 25 ° C. for 3 hours to obtain 187.1 g of a glutaraldehyde monoethylene acetal aminonitrile reaction solution. The concentration of glutaraldehyde monoethylene acetal aminonitrile in this reaction solution was 41.5 wt. %Met. The yield of glutaraldehyde monoethylene acetal aminonitrile based on the glutaraldehyde monoethylene acetal aminaldehyde used was 93.2 mol%, and the total glutaraldehyde monoethylene acetal aminonitrile based on glutaraldehyde monoethylene acetal was used. The yield was 91.2 mol%.
[0040]
(Comparative Example) Synthesis of glutaraldehyde monoethylene acetal aminonitrile A 99.2 wt.% Was added to a 300 ml four-necked flask equipped with a thermometer, a reflux condenser and a stirrer. 145.4 g of% glutaraldehyde monoethylene acetal and 0.4 g of triethylamine were added and cooled to 0 ° C. with stirring. Under cooling, 99.3 wt. 86.5 g of% acetone cyanohydrin was added dropwise over 30 minutes. During this time, the temperature of the reaction solution rose from 0 ° C to 2 ° C. The temperature was raised after dropwise addition of acetone cyanohydrin. The mixture was reacted at 20 ° C. for 20 hours to obtain 231.5 g of a glutaraldehyde monoethylene acetal cyanohydrin reaction solution.
The concentrations of acetone and glutaraldehyde monoethylene acetal cyanohydrin in the reaction solution were 23.6 wt. %, 69.9 wt. %Met. The yield of glutaraldehyde monoethylene acetal cyanohydrin based on the glutaraldehyde monoethylene acetal used was 94.5 mol%.
[0041]
Next, a 25 ml. Was added to a 1000 ml four-necked flask equipped with a thermometer, a reflux condenser and a stirrer. % Aqueous ammonia 204.4 g was added and cooled to 1 ° C. with stirring. Under cooling, the whole amount of the glutaraldehyde monoethylene acetal cyanohydrin reaction solution in which acetone had not been distilled off was added dropwise in 30 minutes through a dropping funnel. During this time, the temperature of the reaction solution rose from 1 ° C to 3 ° C. After the dropwise addition of the glutaraldehyde monoethylene acetal cyanohydrin reaction solution, the temperature was raised. The mixture was reacted at 25 ° C. for 3 hours to obtain 433.4 g of a glutaraldehyde monoethylene acetal aminonitrile reaction liquid.
The concentration of glutaraldehyde monoethylene acetal aminonitrile in this reaction solution was 20.9 wt. %Met. The yield of glutaraldehyde monoethylene acetal aminonitrile based on the used glutaraldehyde monoethylene acetal cyanohydrin was 56.3 mol%, and the total glutaraldehyde monoethylene acetal aminonitrile based on glutaraldehyde monoethylene acetal was used. The yield was 53.2 mol%.
[0042]
【The invention's effect】
According to the method of the present invention, dialdehyde monoethylene acetal and acetone cyanohydrin are reacted to obtain dialdehyde monoethylene acetal cyanohydrin, and the produced acetone is removed from the system, and then dialdehyde monoethylene acetal cyanide is obtained. Dialdehyde monoethylene acetal aminonitrile can be easily produced in high yield without using hydrogen cyanide by reacting dialdehyde monoethylene acetal cyanohydrin with ammonia without isolating hydrin. Is possible.
Claims (4)
アセトンシアンヒドリンと一般式（II）：
Acetone cyanohydrin and general formula (II) :
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