JPH06157461A

JPH06157461A - ５，６，７，８−テトラヒドロキノリン類の製造方法

Info

Publication number: JPH06157461A
Application number: JP4311985A
Authority: JP
Inventors: Ikuo Ito; 育夫伊藤; Toshio Sato; 利雄佐藤; Michio Tokita; 美智男鴇田
Original assignee: Sumikin Chemical Co Ltd
Current assignee: Air Water Inc
Priority date: 1992-11-20
Filing date: 1992-11-20
Publication date: 1994-06-03

Abstract

(57)【要約】【構成】石炭タール系キノリンを卑金属水添触媒の存
在下に水添し、得られた1,2,3,4−テトラヒドロキノリ
ンを含有する水添反応生成物を貴金属触媒の存在下に水
素雰囲気中で異性化することを特徴とする、 5,6,7,8−
テトラヒドロキノリンの製造方法。【効果】原料の石炭タール系キノリンおよび中間生成
物の水添反応生成物の精製が不要で、収率よく 5,6,7,8
−テトラヒドロキノリンを製造できる。目的物との蒸留
分離が困難な副生物が生成がほとんどなく、分離が容易
な副生物であるデカヒドロキノリンやキノリンは、異性
化反応生成物から回収した後、次回の異性化反応に添加
すると、その新たな副生を実質的に皆無にできる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、医薬、農薬などの合成
中間体として有用な 5,6,7,8−テトラヒドロキノリン
(以下、 5,6,7,8−ＴＨＱと略記する）類の製造方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】5,6,7,8−ＴＨＱの製造方法としては、
次の〜の方法が従来より知られている。キノリンおよび／または 1,2,3,4−テトラヒドロキノ
リン (以下、 1,2,3,4−ＴＨＱと略記する) を白金やパ
ラジウム等の貴金属触媒の存在下、300 ℃以上の温度と
10 atm以上の水素圧力の条件で水素化する方法 (英国特
許第1,038,644 号公報) 。キノリンをニッケル触媒の存在下に水添し、得られた
1,2,3,4−ＴＨＱを次いで同様にニッケル触媒存在下で
異性化する方法 (特開昭63−112562号) 。 1,2,3,4−ＴＨＱを貴金属触媒存在下、窒素ガス雰囲
気中にて 200〜250 ℃で異性化する方法 (特開平４−16
9572号公報) 。

【０００３】しかし、の方法では、その反応条件が高
温高圧と厳しいため、キノリンの転化率を上げると副生
物であるデカヒドロキノリンの生成が増えるという問題
があり、 1,2,3,4−ＴＨＱを出発原料とした場合には、
5,6,7,8−ＴＨＱの収率が37％と低く、工業的な方法と
は言えない。

【０００４】の方法は、安価なニッケル触媒を使用す
る利点はあるが、特開昭63−112562号によれば、原料キ
ノリンを塩類にして再結晶する等の方法で高度の脱硫処
理を施し、硫黄含有量を10 ppm以下に下げる必要があ
る。しかも、得られる 5,6,7,8−ＴＨＱにはこれと分離
しにくい副生物が多く含まれるため、高純度の 5,6,7,8
−ＴＨＱを得ることは容易ではない。

【０００５】の方法は、実施例では高純度の 5,6,7,8
−ＴＨＱを得ているが、そのために石炭タール系キノリ
ンの水素化で原料の 1,2,3,4−ＴＨＱを合成する際に、
メタノール等の溶媒を使用して水添し、水添生成物を精
密蒸留に付して精製している。従って、溶媒回収や、精
密蒸留の工程が加わり、工程が複雑となる。また、こう
して精製した 1,2,3,4−ＴＨＱを用いても、異性化での
5,6,7,8−ＴＨＱの収率は53.7％と工業的にみて十分な
値とはいえない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】このように、従来の
5,6,7,8−ＴＨＱの製造方法は、いずれも工業的実施に
とって満足できるものではなかった。本発明の目的は、
上述した従来技術の問題点がない 5,6,7,8−ＴＨＱの製
造方法を提供することである。具体的には、石炭タール
系キノリンを精製せずに原料として使用し、目的生成物
との分離の困難な副生物の生成を抑えて、比較的温和な
反応条件および少ない触媒使用量で5,6,7,8 −ＴＨＱを
収率よく製造することが可能な 5,6,7,8−ＴＨＱの製造
方法を提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明により、石炭ター
ル系キノリンを卑金属水添触媒の存在下に水添し、得ら
れた 1,2,3,4−ＴＨＱを含有する水添反応生成物を貴金
属触媒の存在下に水素雰囲気中で異性化することを特徴
とする 5,6,7,8−ＴＨＱの製造方法が提供される。

【０００８】以下、本発明について詳しく説明する。原
料として使用する石炭タール系キノリンは、コールター
ル系油、石炭液化油等から酸抽出して得たタール塩基の
蒸留により製造されたキノリン留分である。原料キノリ
ンは、キノリン骨格またはイソキノリン骨格の何れかを
有していればよく、メチル基、エチル基等のアルキル置
換基を有する置換キノリン類もこれに包含される。ま
た、原料キノリンは１種のみならず、２種以上の混合物
であってもよい。

【０００９】従って、本発明の方法の目的生成物である
5,6,7,8−ＴＨＱは、 5,6,7,8−テトラヒドロキノリ
ン、5,6,7,8 −テトラヒドロイソキノリン、ならびにこ
れらのキノリンおよびイソキノリン化合物のアルキル置
換誘導体を包含するものである。中間生成物である 1,
2,3,4−ＴＨＱについても同様である。

【００１０】前述したように、石炭タール系キノリン
は、種々の硫黄化合物を一般に硫黄分として 200〜400
ppm の量で含んでいるが、本発明においてはこのような
硫黄分や他の不純物の多い石炭タール系キノリンを精製
せずにそのまま反応に使用することが好ましい。面倒な
原料の精製が省略でき、工業的に有利であるばかりでな
く、後で説明するように、次工程の異性化反応の触媒活
性は原料に由来する微量の不純物が反応系に存在すると
かえって高くなることが判明したからである。

【００１１】この石炭タール系キノリンをまず水添して
1,2,3,4−ＴＨＱを生成させる。この水添反応の触媒と
しては、ニッケル、コバルト、モリブデン、銅、クロム
などの卑金属系の水添触媒を使用する。好ましい水添触
媒は、安定化ニッケル、ラネーニッケルなどの金属ニッ
ケルを含有する触媒であり、特に安定化ニッケルが好適
である。

【００１２】触媒の使用量は原料タール系キノリンの
0.5重量％以上であればよい。上限は原料キノリンの30
重量％程度まで可能である。好ましい触媒の使用量は、
原料キノリンの１〜20重量％の範囲である。

【００１３】この水添反応において、卑金属触媒を多量
に使用したり、温度や水素圧力などの反応条件を変えた
り、反応時間を長くしても、石炭タール系キノリンから
一段の水添反応で 5,6,7,8−ＴＨＱを収率よく得ること
は不可能である。水添反応をパラジウム、白金などの貴
金属触媒を用いて行うことも可能であるが、やはり触媒
量や反応条件を変えても、石炭タール系キノリンから
5,6,7,8−ＴＨＱを高収率で直接製造することはできな
い。

【００１４】これは、石炭タール系キノリンから 1,2,
3,4−ＴＨＱへの水添反応に比べて、1,2,3,4−ＴＨＱか
ら 5,6,7,8−ＴＨＱへの異性化反応の方が困難であっ
て、より高い触媒活性を必要とするからである。貴金属
触媒は高い触媒活性を有するが、石炭タール系キノリン
は硫黄化合物をはじめとする種々の触媒毒を含有してい
るため、水添工程でこの触媒毒により貴金属触媒が被毒
してしまうと、その本来の高い触媒活性を異性化工程で
発現できない。従って、石炭タール系キノリンの水添反
応では、高価な貴金属触媒を用いることの利点はなく、
工業的見地から安価な卑金属触媒を使用する。

【００１５】石炭タール系キノリンの水添の反応条件は
特に限定されず、温度約 100〜300℃、水素圧約10 kg/c
m²G以上の広い範囲の条件で水添を行うことができる。
好ましい反応条件は、温度約 110〜250 ℃、水素圧約10
〜100 kg/cm²G である。

【００１６】この水添反応は、飽和脂肪族炭化水素やア
ルコールなどの溶媒の存在下でも実施できるが、溶媒回
収の際に、次の異性化反応の触媒活性を左右する原料由
来の微量の不純物が除去される恐れがあるため、無溶媒
で行う方が望ましい。また、蒸留等の溶媒回収工程が不
要となるので、工業的見地からも無溶媒の方が有利であ
る。

【００１７】石炭タール系キノリンの水添反応の反応終
了の目安は、原料キノリンの大部分、例えば80％以上、
好ましくは90％以上が 1,2,3,4−ＴＨＱに転化した時点
である。この段階で水素吸収がほぼ停止するので、これ
を反応の終点とすることができる。この水添反応に要す
る時間は、反応条件や使用する卑金属水添触媒によって
も異なるが、一般に 0.5〜10時間である。

【００１８】石炭タール系キノリンの水添により得られ
た反応生成物は、 1,2,3,4−ＴＨＱ以外に少量の未反応
原料、副生物、微量成分 (原料に由来する硫黄含有化合
物などの不純物成分) 、および触媒を含有する混合物で
ある。

【００１９】次の異性化反応の原料としては、上記水添
工程で得られた反応混合物から固体の触媒のみを濾過な
どの手段で除去して用いても、或いは触媒を除去せず反
応混合物をそのまま用いてもよい。異性化反応で用いる
貴金属触媒を回収して再利用する場合には、これと混ざ
らないように、異性化反応前に卑金属水添触媒を分離し
ておくことが好ましい場合もある。一方、貴金属触媒を
再利用しない場合には、水添反応生成物をそのまま異性
化に使用する方が、触媒の分離工程が省略でき、有利で
ある。

【００２０】特開平４−169572号公報に記載のように、
蒸留により水添反応混合物から回収した 1,2,3,4−ＴＨ
Ｑを異性化反応の原料として用いることもできるが、こ
のように蒸留すると異性化触媒の活性に有利に作用する
原料キノリン由来の微量不純物成分が除去されることが
あるため、水添工程の反応混合物は蒸留せずに異性化工
程に使用することが好ましい。

【００２１】異性化工程では、 1,2,3,4−ＴＨＱを含有
する水添工程の反応生成物に貴金属触媒を加えて水素雰
囲気下で処理すると、目的物である 5,6,7,8−ＴＨＱと
の蒸留分離が困難な副生物の生成を抑えて、 1,2,3,4−
ＴＨＱを 5,6,7,8−ＴＨＱに選択率よく異性化すること
ができる。

【００２２】先に述べたように、キノリンから 1,2,3,4
−ＴＨＱへの水添反応に比べ、 1,2,3,4−ＴＨＱから
5,6,7,8−ＴＨＱへの異性化反応の方が困難であって、
より高い触媒活性を必要とする。このため、本発明で
は、異性化反応には高い触媒活性を示す貴金属触媒を使
用する。

【００２３】使用しうる貴金属触媒としては、パラジウ
ム、ロジウム、白金、ルテニウム等が挙げられる。一般
に、これらの貴金属触媒は活性炭、アルミナ、ケイソウ
土などに担持して使用される。活性炭担持貴金属触媒
は、無水品を使用することが好ましい。

【００２４】貴金属触媒の使用量は、貴金属量として水
添反応生成物に対して１〜40重量％の範囲が好ましい。
触媒使用量が１重量％未満では異性化反応が起こりにく
く、40重量％より多いと経済的に不利となる。より好ま
しい貴金属触媒の使用量は、２〜15重量％である。

【００２５】異性化反応の原料は、石炭タール系キノリ
ンの水添で得た 1,2,3,4−ＴＨＱを含む反応生成物であ
る。この反応生成物は、水添原料である石炭タール系キ
ノリンに由来する各種の不純物を含有しており、中でも
硫黄化合物を一般に 0.005〜0.04重量％ (50〜400 ppm)
の硫黄分に相当する量で含有する。これらの不純物は触
媒毒として作用するものと一般に考えられており、この
ように高濃度の触媒毒を含む原料を高価な貴金属触媒を
用いた反応に使用することは不可能というのが従来の技
術常識である。

【００２６】この常識に反して、 1,2,3,4−ＴＨＱから
5,6,7,8−ＴＨＱへの異性化反応においては、水素雰囲
気であれば、硫黄化合物などの微量の不純物が共存して
も、目的とする異性化反応は著しく妨害されず、貴金属
触媒が有している高い触媒活性が有効に発現されること
を見出した。しかも、水素雰囲気でこの微量の不純物が
共存すると、 5,6,7,8−ＴＨＱからの蒸留分離が困難な
副生物の生成が抑制され、目的とする 5,6,7,8−ＴＨＱ
を高い選択率で製造することができることも判明した。

【００２７】従って、本発明の好適態様では、石炭ター
ル系キノリンの水添で得た反応生成物に、そのまま貴金
属触媒を添加するか、或いはこの反応生成物から卑金属
水添触媒を分離してから貴金属触媒を添加することによ
って、異性化反応を行う。それにより、水添反応生成物
の精製のための蒸留操作が省略できる上、 5,6,7,8−Ｔ
ＨＱの収率も向上する。

【００２８】異性化反応は、水添反応と同様、炭化水素
系などの溶媒を存在させて実施することもできるが、反
応後に蒸留などの溶媒回収工程が必要となるため、溶媒
を使用しない方が工業的には有利である。

【００２９】本発明においては、異性化反応は水素雰囲
気で実施する。窒素などの不活性雰囲気では異性化反応
の収率が低下する。水素圧は特に限定されないが、通常
はオートクレーブなどの密閉反応容器内の空気の水素置
換のみ、即ち、自生圧で十分である。反応温度は 200〜
300 ℃が好ましい。300 ℃より高くなると分解等の副反
応を生じ易くなる。200 ℃より低いと、異性化反応時間
が長くなりすぎ、実際的ではない。

【００３０】反応時間は、反応条件や原料となる 1,2,
3,4−ＴＨＱの種類によっても異なるが、通常は 0.5〜1
0時間である。例えば、原料がキノリンの水添で得た 1,
2,3,4−テトラヒドロキノリンである場合には、230 ℃
の反応温度で４〜６時間、反応温度が260 ℃では２〜４
時間が目安となる。

【００３１】異性化反応の反応生成物は、 5,6,7,8−Ｔ
ＨＱ以外に副生物として少量のキノリン類（キノリンお
よびそのアルキル置換体）およびデカヒドロキノリン類
（デカヒドロキノリンおよびそのアルキル置換体）を含
有する。これらの副生物は、5,6,7,8−ＴＨＱとは沸点
がかなり異なるため、蒸留により 5,6,7,8−ＴＨＱから
容易に分離できる。一方、 5,6,7,8−ＴＨＱと沸点が近
似し、分離が困難な化合物は実質的に副生しない。従っ
て、反応生成物から、例えば濾過などにより触媒を回収
した後、蒸留などの精製に付すことにより、高純度の
5,6,7,8−ＴＨＱを容易に取得することができる。異性
化反応に用いた貴金属触媒は、回収して、必要であれば
公知の再生処理をしてから再利用できる。

【００３２】異性化反応生成物の蒸留では、未反応の
1,2,3,4−ＴＨＱや副生したキノリン類およびデカヒド
ロキノリン類も回収される。回収された未反応 1,2,3,4
−ＴＨＱは異性化反応の原料として、キノリン類は水添
反応原料としてそれぞれ再使用できる。

【００３３】本発明の好適態様にあっては、上記のよう
に異性化反応生成物から蒸留などにより分離・回収され
た異性化反応副生物のキノリン類及びデカヒドロキノリ
ン類を、次回以降の異性化反応において、異性化反応原
料である水添反応生成物に添加する。それにより、異性
化反応でのキノリン類やデカヒドロキノリン類の副生を
効果的に抑制することができる。

【００３４】その場合のキノリン類およびデカヒドロキ
ノリン類の水添反応生成物への添加量は、異性化反応生
成物中におけるそれぞれの含有量に相当する含有量を生
じる量に近づける (具体的には、異性化反応生成物中に
おけるそれぞれの含有量の約0.8 〜1.2 倍) ことが好ま
しい。こうして、副生量にほぼ匹敵する量でキノリン類
やデカヒドロキノリン類を予め異性化反応原料に添加し
ておくことで、異性化反応中の新たなキノリン類および
デカヒドロキノリン類の副生を実質的に完全に抑制でき
る。その結果、異性化工程での副生物の生成量がごく僅
かになり、 5,6,7,8−ＴＨＱの収率が大きく向上する。
また、異性化反応の処理量を同じとすれば、異性化反応
に装入する水添反応生成物、従って出発原料の石炭ター
ル系キノリンの使用量を減らすことができる。

【００３５】

【実施例】実施例１（石炭タール系キノリンの水添工程）内容積0.5 リット
ルの攪拌式オートクレーブに、石炭タール系キノリン
(キノリン純度97.5重量％、硫黄分0.04重量％＝400 pp
m) 200ｇを仕込み、これに安定化ニッケル触媒 (Ni−Cr
−Cu系、日揮化学製、商品名：N113B) 4.0ｇ (原料キノ
リンに対して２重量％) を添加し、反応温度140 ℃、水
素圧80 kg/cm²Gの条件下で水添処理した。0.8 時間で水
素吸収が認められなくなった。その後、さらに１時間反
応を続けた。

【００３６】反応混合物から濾過により触媒を回収し、
濾液200 ｇを得た。この濾液をガスクロマトグラフィー
を用いて分析した結果を表１に示す。なお、この濾液の
硫黄分は0.03重量％ (＝300 ppm)であった。

【００３７】

【表１】水添反応混合物の組成 (重量％) DHQ キノリン 1,2,3,4-THQ 5,6,7,8-THQ その他 0.5 3.5 93.1 1.2 1.7 (注） DHQ＝デカヒドロキノリン。

【００３８】(5,6,7,8 −ＴＨＱへの異性化工程)上記と
同様の操作により石炭タール系キノリン200 ｇを水添し
て得たオートクレーブ内の反応混合物に、ニッケル触媒
を濾過で分離せずにそのまま、５％パラジウム活性炭担
持触媒 (無水品) 10.0ｇを添加し、オートクレーブ内を
常圧下に水素で置換した後、密封、昇温して、260 ℃で
２時間の異性化反応を行った。そのときのオートクレー
ブ内圧は７kg/cm²G を示し、反応中の内圧の変化はほと
んど認められなかった。

【００３９】反応終了後、反応混合物を濾過して触媒を
回収した後、濾液を分析した結果を、次の表２に示す。

【００４０】

【表２】異性化反応混合物の組成 (重量％) DHQ キノリン 1,2,3,4-THQ 5,6,7,8-THQ その他 4.5 9.4 25.3 59.0 1.8 ５，６，７，８ −ＴＨＱの収率は、出発原料のキノリ
ン基準で60.6モル％、水添反応混合物中の 1,2,3,4−Ｔ
ＨＱ基準で63.4モル％であった。この濾液を100 mmHgの
減圧下で精密蒸留し、純度99％の 5,6,7,8−ＴＨＱ 98
ｇを得た。この精密蒸留により、反応混合物中のデカヒ
ドロキノリン (ＤＨＱ）およびキノリンもほぼ全量が回
収された。

【００４１】実施例２実施例１の異性化工程において反
応混合物から精密蒸留により 5,6,7,8−ＴＨＱと共に回
収されたＤＨＱ留分 9.6ｇとキノリン留分14.2ｇを、実
施例１と同様の操作により石炭タール系キノリン200 ｇ
を水添して得た反応混合物に添加し、異性化反応原料と
して使用した。この異性化反応原料の液体分の分析結果
を次の表３に示す。

【００４２】

【表３】異性化反応原料の組成 (重量％) DHQ キノリン 1,2,3,4-THQ 5,6,7,8-THQ その他 4.6 9.3 83.4 1.1 1.6 次いで、この混合物に５％パラジウム活性炭担持触媒
(無水品) 10.0ｇを添加し、実施例１と同様に異性化反
応を行った。反応液を濾過して触媒を分離した後の濾液
の分析結果を表４に示す。

【００４３】

【表４】異性化反応混合物の組成 (重量％) DHQ キノリン 1,2,3,4-THQ 5,6,7,8-THQ その他 4.6 9.3 25.4 58.9 1.8 出発原料のキノリン基準で67.3モル％の収率で 5,6,7,8
−ＴＨＱが生成していた。異性化反応生成物中のＤＨＱ
とキノリンの含有量は、反応原料に予め添加しておいた
含有量と同じであり、異性化反応中のこれらの新たな副
生が完全に防止できた。この濾液を100 mmHgの減圧下で
精密蒸留すると、純度99％の 5,6,7,8−ＴＨＱ 111ｇを
得ることができた。

【００４４】本実施例のようにＤＨＱやキノリンを異性
化反応原料に添加すると、異性化反応での副生物の生成
はほとんど起こらない。未反応の 1,2,3,4−ＴＨＱは異
性化反応原料として有効利用できるので、最終的には
1,2,3,4−ＴＨＱのほぼ全量を5,6,7,8−ＴＨＱに異性化
することができる。

【００４５】

【発明の効果】本発明によれば、石炭タール系キノリン
を精製せずにそのまま原料として使用し、非金属触媒存
在下での水添反応と貴金属触媒存在下での異性化反応と
の組合わせにより、目的物との蒸留分離が困難な化合物
の副生をごく僅かに抑えて、 5,6,7,8−ＴＨＱを収率よ
く製造することができる。これらの反応はいずれも無溶
媒下で実施でき、また中間生成物である水添生成物の精
製も不要であるので、反応工程が非常に簡略化される。
さらに、異性化反応で副生したデカヒドロキノリンおよ
びキノリンを次回の異性化反応に添加することにより、
これらの副生物が異性化反応で新たに生成することが避
けられ、反応収率は著しく向上する。従って、本発明は
5,6,7,8−ＴＨＱの工業的製造に非常に有利な方法であ
る。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所 // Ｃ０７Ｂ 61/00 ３００

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】石炭タール系キノリンを卑金属水添触媒
の存在下に水添し、得られた 1,2,3,4−テトラヒドロキ
ノリンを含有する水添反応生成物を貴金属触媒の存在下
に水素雰囲気中で 5,6,7,8−体に異性化することを特徴
とする 5,6,7,8−テトラヒドロキノリン類の製造方法。
【請求項２】異性化反応で副生したキノリン類及びデ
カヒドロキノリン類を異性化反応生成物から回収して、
異性化反応を受ける水添反応生成物に添加することを特
徴とする、請求項１記載の 5,6,7,8−テトラヒドロキノ
リン類の製造方法。