JPH046708B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は所謂モノアザクラウンエーテル類の製
造法に関する。 クラウンエーテル類（crown ethers）とは、
大環状ポリエーテルに慣用的に付された名称であ
つて、種々の陽イオンに対して錯形成能を有する
ことが明らかになるにつれて、有機合成、分離分
析、生化学、医薬品等広い分野にわたつて利用さ
れ始めており、工業的に興味深い化合物である。 このクラウンエーテル類の酸素原子の１部を窒
素原子を含む原子団で置換した化合物が一般にア
ザクラウンエーテル類（azacrown ethers）と総
称されるものであり、クラウンエーテル類と同様
に、近年、合成面、物性面から注目されている特
異な化合物である。アザクラウンエーテル類は所
謂ソフトな遷移金属、重金属イオンに対してクラ
ウンエーテル類よりも大きい錯形成能を有し、こ
の特性を利用して種々の分野における利用が期待
されており、特に長鎖アルキル基をもつ誘導体は
金属イオン存在下に特異な曇点現象を示すなど
（M.Okahara et al.，J.C.S.Chcm.Comm.，
1980，586）界面活性作用の面からも興味がもた
れている。 近年、クラウンエーテルの化学にあつて注目を
集めているのは各種の機能性クラウンエーテル合
成の重要な鍵化合物となる官能基をもつクラウン
エーテルの合成である。（例えば、ヒドロキシメ
チルクラウンエーテルについては、F.
Montanariet al.，Tetrahedron Lett.，1979，
5055；B.Czech，Tetrahedron Lett.，1980，
4197；M.Okahara et al.，J.Org.Chem.，45，
5355（1980）；ブロモメチルクラウンエーテルにつ
いてはM.Okahara et al.，J.C.S.Chem.Comm.，
1981，219）。これらの化合物はその官能基の反応
性の差を利用して各種置換クラウンエーテル類、
ビス（クラウンエーテル）類（I.O.Sutherland
et al.，J.C.S.Chem.Comm.，1979，307）の合
成、あるいは高分子化、樹脂への固定化（J.
Smid，Ind.Eng.Chem.Prod.Res.Dev.，19，364
（1980））等への応用が考えられる。ここで、ビス
（クラウンエーテル）とは、適当な連結基により
つながれた双環性クラウンエーテルで Ｘ：連結基例えば −（CH₂−）_o，−（CH₂CH₂O−）_o 【式】【式】等 通常のクラウンエーテルとは異なる全く新しい金
属イオン選択性をもつため生化学的に重要なモデ
ル化合物であるばかりでなく、例えば、イオン選
択電極のキヤリヤー（G.A.Rechnitz et al.，
Anal.Chem.，44，370（1972））としての利用が期
待される。また、高分子化、樹脂への固定化によ
り溶媒に不溶化し、機械的強度をもたせることが
できれば、例えば、相間移動触媒、金属イオン抽
出剤等として利用する際、回収、再使用が容易と
なり、工業的価値も大きい。 Ｎ−未置換のモノアザクラウンエーテル類はそ
の反応性にとむ二級アミノ基（NH）の存在に
より上記特性を有する官能性クラウンエーテルで
あつて理論的にも工業的にも興味ある化合物であ
るにも拘らず、その製造法については、従来、多
工程で極めて煩雑な反応操作を要する方法しか知
られていない。例えば、Ｎ−トシル、Ｎ−ベンジ
ル、Ｎ−トリチルジエタノールアミン等のＮ−置
換ジアルカノールアミンとポリエチレングリコー
ルジトシレートとを反応させて対応するＮ−置換
モノアザクラウンエーテル類を生成せしめ、次い
で該化合物のＮ−保護基を脱離せしめることによ
つて行われている｛(1)M.R.Johnson et al；J.C.
S.Perkin Ｉ，357（1979），(2)G.W.Gokel et al；
Tetrahedorn Lett.，317（1977），(3)R.N.Greene，
Tetrahedorn Lett.，1973（1972）｝。かかる方法
では原料ジアルカノールアミンのＮ−保護基の導
入工程及び中間生成物Ｎ−置換モノアザクラウン
エーテル類からの保護基の脱離工程を経由するた
め、必然的に工程数の増加が余儀なくされるばか
りか、保護基の導入、脱離操作自体が極めて面倒
であり、更に全収率も低く、製造コストもまた当
然高くなるので工業的には到底適用し難い。 クラウンエーテルのような大環状多座配位子を
非環状前駆体から合成する際には、通常鎖状のポ
リマーを生成しやすい。例えば選択性を示すイオ
ンの代りに（ｎ−C₄H₉）4N⁺OH^-を用いた場合、
線状ポリマーが主生成物であつて、環状化合物の
収率は著しく低下することが知られている。（平
岡道夫著、クラウン化合物、講談社 1978年４月
１日）しかしその配位子が選択性を示す金属化合
物由来のイオン存在下で反応を行つたときには、
分子間反応よりも分子内反応の方が優先し、高収
率で環状化合物が得られることも知られている。
そのイオンを鋳型イオン（あるいはテンプレート
イオン）と呼び、またその効果を鋳型効果（ある
いはテンプレート効果）と称する。これは前駆体
が環化する際、その反応サイトがイオンとの配位
によつて適切な位置に近づけるからと考えられて
いる。 本発明は上記に鑑みてなされたものであつて、
工業的に有利にＮ−未置換モノアザクラウンエー
テル類を製造し得る新規な製造法を提供すること
を目的とするもので、本発明によればジアルカノ
ールアミンとポリエチレングリコール誘導体より
一挙に目的とするモノアザクラウンエーテル類を
製造することが可能であり、適当な条件の設定に
よつてアルコキシドアニオンとアミノ基の求核置
換反応に対する反応性の差を利用することにより
高価なＮ−保護基を使用しない点に特色がある。 即ち、本発明は一般式（） （但し、式中Ｒ及びR′は同一又は異なつた基
で、水素原子、アルキル基、アリール基、アラル
キル基又は弗化炭素基を示す） にて表示されるジアルカノールアミンと一般式
（） （但し、式中Ｘは【式】又 はCl，ｎは１乃至６の整数を示す） にて表示されるポリエチレングリコール誘導体と
を鋳型効果を有する金属化合物の存在下に反応さ
せることを特徴とする一般式（） （式中、Ｒ，R′及びｎは前記と同意義である） にて表示されるモノアザクラウンエーテル類の製
造法である。 本発明に於て使用されるジアルカノールアミン
（）式中、Ｒ及びR′によつて表示される置換基
としては、水素原子；メチル、エチル、プロピ
ル、ブチル、ヘキシル、オクチル、ラウリル、パ
ルミチル、ステアリル等の炭素数１〜22のアルキ
ル基；フエニル、トリル、キシリル等のアリール
基；ベンジル等のアラルキル基；CnF_2o+1（ｎ：
１〜８）の弗化炭素基が挙げられる。 尚一方の出発原料であるポリエチレングリール
誘導体として、ジエチレングリコール、トリエチ
レングリコール、テトラエチレングリコール、ペ
ンタエチレングリコール、ヘキサエチレングリコ
ール夫々のジトシレート又はジクロライドを例示
することができる。 又、反応系に共存せしめる鋳型効果を有する金
属化合物としては、アルカリ金属やその水酸化
物、水素化物、アルコキシド、アルカリ土類金属
の水酸化物や水素化物が好ましく用いられる。具
体的には、金属ナトリウム、金属カリウム、金属
リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、
水酸化リチウム、水素化ナトリウム、水素化カリ
ウム、水素化リチウム、水酸化カルシウム、水素
化カルシウム、ナトリウム−ｔ−ブトキシド、カ
リウム−ｔ−ブトキシド等を挙げることができ
る。これらの金属化合物の使用量はジアルカノー
ルアミンの有する２個の水酸基に対して化学的当
量以上であればよく、アルカリ金属化合物の場合
には２倍モル以上、好ましくは2.5〜４倍モルで
ある。 本発明による反応は通常不活性有機溶媒中で行
なわれる。適当な溶媒として例えば、ジエチルエ
ーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサン、モノ
グライム、ジグライム、ジメチルスルホキシド、
Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、ｔ−ブタノー
ル、ヘキサメチルリン酸トリアミド等が挙げられ
る。 本発明においては、ジアルカノールアミン
（）とポリエチレングリコール誘導体（）を
モル比１：１にて鋳型効果を有する金属化合物の
存在下に反応させる。通常、ジアルカノールアミ
ン（）と所定量の上記金属化合物を含む溶液中
に撹拌しながらポリエチレングリコール誘導体
（）の溶液を徐々に滴下する。又、別々に調製
したジアルカノールアミン（）とポリエチレン
グリコール誘導体の各溶液を同時に金属化合物の
溶液中に滴下してもよい。 反応温度はジアルカノールアミン（）と反応
させるべきポリエチレングリコール誘導体の種類
によつて異なり、ポリエチレングリコールジトシ
レートの場合には常温乃至溶媒の還流温度、好ま
しくは約40〜80℃であり、ポリエチレングリコー
ルジクロリドの場合には約60℃〜120℃が適当で
ある。 反応終了後、反応混合物を液−液抽出するか或
いは熱分解蒸留法によつて目的物を容易に単離す
ることができ、更に必要により錯化合物として分
別し、これを熱分解することにより精製品となす
こともできる。 本発明に於て鋳型効果を有する金属化合物を用
いない場合には収率は極めて低く主成分は線状ポ
リマーとなり目的とするモノアザクラウンエーテ
ルを得る工業的な製法とは言えない。 本発明の方法によれば、従来法の如くジアルカ
ノールアミンを保護することなく、鋳型効果を有
する金属化合物の存在下にそのままポリエチレン
グリコールジトシレート又はポリエチレングリコ
ールジクロリドとを反応させる一段法によつて簡
便にモノアザクラウンエーテル類を製造するもの
であるから、その工業的意義は極めて大きいと云
える。 以下、実施例により具体的に説明する。 実施例 １ ジエタノールアミン3.15ｇ（0.03モル）及び金
属ナトリウム2.07ｇ（0.09モル）をｔ−ブタノー
ル250mlに溶解し、これに40℃の温度に保持しな
がらジオキサン150mlに溶解したトリエチレング
リコールジトシレート（13.7ｇ、0.03モル）を３
時間にわたつて滴下した。更に１時間撹拌後、反
応混合物を濾過し、減圧下に溶媒を留去した。残
渣に水25mlを添加し、次いでヘキサンで抽出しヘ
キサン抽出物を除去した。しかる後、ジクロルメ
タンで３回抽出操作を行なつた。ジクロルメタン
抽出物を合わせ、溶剤を減圧下に留去した。次い
でクーゲル・ロール蒸留器を用いて残渣を分別蒸
留し、白色固体を得た。（収量3.1ｇ、b.p80〜85
℃／0.02mmＨｇ、m.p.23〜26℃）。この生成物は
GLC分析によつてほぼ単一のピークを与え、IR
スペクトル、マススペクトル及びNMRスペクト
ルによつてモノアザ15−クラウン−５〔（）式
中、Ｒ，R′＝Ｈ，ｎ＝２〕と同定した。粗収率
49％。 更に又、チオシアン酸ナトリウム塩のアセトン
−ヘキサン溶液で処理してチオシアン酸ナトリウ
ム鎖体を得、これを熱分解して純品を得た。収率
20％、m.p.30〜32℃、文献値（M.R.Johnson et
al；J.C.S.Perkin Ｉ 357（1979））：27〜30℃。 同様の反応操作に準じて合成したモノアザクラ
ウンエーテルの例を一括して下記表に示した。 【表】 注）ａ）粗単離収率

ｂ） の略称

ｃ）ヘキサンより再結晶、m.p.49〜51℃、文
献値(前提)：49〜51℃
ｄ）MS：307(M^＋)；^１H NMR(CDCl_３,δ)：2
.64(s,1H),2.79(t,4H),3.56−3.80(s＋m,24H)
ｅ）MS：247(M^＋)，^１H NMR(CDCl_３,δ)：1
.05−1.22(m,6H),2.59(s,1H),2.42−2.80(m,4H),3.40−
3.84(s＋m,14H)
ｆ）MS：291(M^＋)；^１H NMR(CDCl_３,δ)：1
.06−1.22(m,6H),2.54(s,1H),2.38−2.83(m,4H),3.37−
3.89(s＋m,18H)
実施例 ２ ３，14−ジオクチルモノアザ15−クラウン−５
の製造 この例で用いられたジアルカノールアミン
（）はAvetyan M.G.らArm.Khim.Zh，27(1)，
31〜34（Russ）（1979）記載の方法によつて次の
原料から製造した。 １容四つ口フラスコに水素化ナトリウム2.9
ｇ（0.12モル）、ジメチルホルムアミド200ml及び
上記で調製したジアルカノールアミン〔（）式
に於いてＲ＝R¹＝C₈H₁₇〕16.5ｇ（0.05モル）を
加え、80℃で１時間撹拌後、トリエチレングリコ
ールジトシレート22.9ｇ（0.05モル）を含有する
ジメチルホルムアミド溶液50mlを１時間にわたつ
て滴下した。更に20時間撹拌後、反応混合物を濾
過し、濾液よりジメチルホルムアミドを減圧下に
留去して褐色の半固体を得た。これを水50mlに溶
かし、次いで塩化メチレンで３回抽出した。塩化
メチレン抽出層より溶剤を減圧下に留去して褐色
の粘性のある液体24ｇを得た。これを薄膜式分子
蒸留により精製してb.p.240℃／１×10^-4mmＨｇ
の留分7.1ｇを得た。収率32％。これはMS，IR，
NMR分析の結果、３，14−ジオクチルモノアザ
15−クラウン−５であることが確認された。 実施例 ３ ３，14−ジフエニルモノアザ15−クラウン−５
の製造 １の四つ口フラスコに、アンモニアとスチレ
ンオキシドより合成したジアルカノールアミン
〔（）式に於て【式】〕12.9ｇ （0.05モル）、ジオキサン30ml及び粉末状水酸化ナ
トリウム6.0ｇ（0.15モル）を入れ、80℃でトリ
エチレングリコールジトシレート22.9ｇ（0.05モ
ル）をジオキサン200mlに溶解した溶液を２時間
にわたつて滴下した。更に12時間撹拌後、析出し
た塩を濾別し、濾液よりジオキサンを減圧下に留
去して褐色の液体19ｇを得た。これを薄膜式分子
蒸留で精留して260℃／１×10^-4mmＨｇのワツク
ス状固体7.6ｇを得た。収率41％。 実施例 ４ ３−デシルモノアザ18−クラウン−６の製造 500ml容四つ口フラスコにカリウムｔ−ブトキ
シド5.6ｇ（0.05モル）とジメチルスルホキシド
100mlを加え、次いで１−クロロ−２−ドデカノ
ールアミンとエタノールアミンより調製したジア
ルカノールアミン〔（）式に於てＲ＝Ｈ，R′＝
C₁₀H₂₁〕4.9ｇ（0.02モル）を添加し、80℃で１
時間撹拌後、テトラエチレングリコールジクロラ
イド4.6ｇ（0.02モル）をジメチルスルホキシド
50mlに溶解した溶液を60℃で１時間を亘つて滴下
した。更に６時間撹拌後、析出した塩を濾別し、
濾液よりジメチルスルホキシドを減圧下に留去し
て褐色半固体を得た。これを水30mlに溶かし、次
いで塩化メチレンで３回抽出した。このとき、エ
マルシヨンとなり、層が分離しにくくなるが、少
量のエタノールを加えると比較的に早く分離す
る。次いで、塩化メチレン層から溶媒を減圧下に
留去して粗生成物9.6ｇを得た。これをクーゲ
ル・ロール蒸留装置で分留し、b.p.210〜215℃／
0.02mmＨｇの留分2.3ｇを得た。収率29％。これ
は粘性のある透明液体でIR，MS，NMR分析及
び元素分析の結果、３−デシルモノアザ18−クラ
ウン−６であることが確認された。 実施例 ５ ３−ペルフルオロオクチルモノアザ12−クラウ
ン−４の製造 この例で用いられたジアルカノールアミン
〔（）式に於てＲ＝Ｈ，R¹＝C₈F₁₇〕は西ドイツ
出願公開第2357780号公報に記載の方法に従つて
次の原料から調製した。 １容四つ口フラスコにｔ−ブタノール300ml
及び金属リチウム1.4ｇ（0.15モル）を加え、金
属リチウムを完全に溶解させた。次いで上記ジア
ルカノールアミン〔（）式に於てＲ＝Ｈ，R¹＝
C₈F₁₇）26.2ｇ（0.05モル）を加え、２時間撹拌
後ジエチレングリコールジトシレート2.07ｇ
（0.05モル）をジオキサン100mlに溶解した溶液を
還流温度で２時間に亘つて滴下した。更に６時間
撹拌後、析出した塩を濾別し、濾液よりｔ−ブタ
ノールを減圧下に留去し、粗生成物32ｇを得た。
これを薄膜式分子蒸留装置で分留し、b.p.230
℃／１×10^-4mmＨｇの液体5.9ｇを得た。収率20
％。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 一般式（） （但し、式中Ｒ及びR′は同一又は異なつた基
   で、水素原子、アルキル基、アリール基、アラル
   キル基又は弗化炭素基を示す） にて表示されるジアルカノールアミンと一般式
   （） （但し、式中Ｘは【式】又 はCl，ｎは１乃至６の整数を示す） にて表示されるポリエチレングリコール誘導体と
   を鋳型効果を有する金属化合物の存在下に反応さ
   せることを特徴とする一般式（） （但し、式中Ｒ，R′及びｎは前記と同意義で
   ある） にて表示されるモノアザクラウンエーテル類の製
   造法。 ２ 鋳型効果を有する金属化合物がアルカリ金属
   又はアルカリ土類金属の水酸化物又は水素化物で
   ある特許請求の範囲１項記載の製造法。 ３ 鋳型効果を有する金属化合物がアルカリ金属
   アルコキシドである特許請求の範囲１項記載の製
   造法。 ４ ジアルカノールアミンに基づいて少くとも２
   倍モルのアルカリ金属の水酸化物、水素化物又は
   アルコキシドの存在下に、有機溶剤中で、ジアル
   カノールアミンとポリエチレングリコール誘導体
   をモル比：１で反応させてなる特許請求の範囲１
   項記載の製造法。 ５ 反応温度が室温乃至還流温度の範囲である特
   許請求の範囲４項記載の製造法。