JPH0660148B2 - イミノジアセトニトリルおよびイミノジ酢酸の製造方法 - Google Patents

イミノジアセトニトリルおよびイミノジ酢酸の製造方法

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JPH0660148B2 JP2214210A JP21421090A JPH0660148B2 JP H0660148 B2 JPH0660148 B2 JP H0660148B2 JP 2214210 A JP2214210 A JP 2214210A JP 21421090 A JP21421090 A JP 21421090A JP H0660148 B2 JPH0660148 B2 JP H0660148B2
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Description

【発明の詳細な説明】 [発明の背景] 本発明は、イミノジアセトニトリル(IDAN)および
イミノジ酢酸(IDA)ならびにその誘導体の製造方法
に関する。
IDANが、IDAのような化合物を製造するために有
用な中間体であることは周知である。IDAが別種の化
合物を製造するための有用な中間体であることもまた、
周知である。実際に、IDAは、米国内の商業的大量生
産において、多数の別種の化合物の製造における中間体
として使用するために製造されている。IDANおよび
IDAの両方の製造に関し、多数の方法が当技術で知ら
れている。
一例として、Philbrook等に対する米国特許第3,88
6,198号には、ヘキサメチレンテトラミン、シアン
化水素および強酸、たとえば硫酸、塩酸および硝酸の水
性混合物を調製することによりIDANの製造方法が記
載されており、この水性混合物はpH3〜5を有し、かつ
また1対5〜7のヘキサメチレンテトラミン対シアン化
水素のモル比を有するものである。この水性混合物は5
0℃〜120℃の温度で管状反応器の反応帯域に通す。
Gaudette等に対する米国特許第3,988,360号に
は、ヘキサメチレンテトラミンとホルムアルデヒドとシ
アン化水素との水性反応混合物を、ヘキサメチレンテト
ラミン対ホルムアルデヒド対シアン化水素のモル比を1
対1〜2.2対6.9〜8.6にして、0〜80℃の温
度を有するヘキサメチレンテトラミン水溶液、0〜80
℃の温度を有するホルムアルデヒド水溶液および0〜2
5℃の温度を有するシアン化水素を、連続反応帯域中
に、50°〜250℃の温度で連続的に供給することに
よって、連続反応帯域で連続的に調製することによるI
DANの連続製造方法が記載されている。生成する水性
反応混合物のpHは5〜10である。生成するLDANは
採取することができ、あるいは加水分解して、IDAの
アルカリ金属塩を生成することができ、このアルカリ金
属塩は採取することができ、あるいは酸性化によりID
Aに変換することができる。
Suchsland等に対する米国特許第4,307,037号
には、ヘキサメチレンテトラミンを酸性水性媒質中で、
シアン化水素と反応させることによる、IDANの製造
方法が記載されている。この方法においては、反応中の
pHは初期に、5.5〜7.5であり、反応期間中に、酸
の添加により約0.5〜3.5単位で次第に低下させ
る。
Cullenに対するUnited States Statutory Invention Re
gistration H4には、ヘキサメチレンテトラミン1モル
当量、ホルムアルデヒド2モル当量およびシアン化水素
8モル当量を、約20°〜90℃の温度および5.5〜
6.5のpHにおいて、反応させることによるIDANの
製造方法が記載されている。
これらの従来技術の方法によって、満足な結果を得るこ
とができるが、これらの方法はいずれも、一つまたは二
つ以上の欠点を有する。これらの従来技術の方法はいず
れも、望ましくない副生成物、たとえばグリコール酸ニ
トリル、 (glycolonitrile)、アミノアセトニトリル、アンモニウ
ム塩などを生成する。ここに、副生成物の大部分を所望
のIDAN、IDAおよびその誘導体に変換し、総合収
率を高める、従来技術の改良方法が提供される。副生成
物の量が減じられることから、これらの副生成物の廃棄
がきわ立って簡単になる。
[本発明の要旨] アンモニアとホルムアルデヒドとシアン化水素、あるい
はヘキサメチレンテトラミンとホルムアルデヒドとシア
ン化水素とを反応媒質中で接触させることによるイミノ
ジアセトニトリルの製造方法において、引続く追加の工
程として、反応媒質のpHを約5.5〜約pH10.0に調
整し、また反応媒質中の副生成物をイミノジアセトニト
リルに変換するのに充分の時間、反応媒質を高められた
温度に加熱する工程を行なう改良方法によって、これら
のそしてまたその他の利点が得られる。
[好適態様の説明] 前記したように、IDANおよびIDAの製造に関し
て、多数の方法が当業者に知られている。一般に、この
方法はアンモニア、ホルムアルデヒドおよびシアン化水
素を約120℃までの温度で、約3〜7のpHで反応させ
ることを包含する。他方、ヘキサメチレンテトラミン、
ホルムアルデヒドおよびシアン化水素の水性反応混合物
を、250℃までの温度で反応させることもできる。本
発明の改良方法においては、IDANおよびIDAの製
造に使用される実際の方法に制限はない。
しかしながら、本発明の方法は、ホルムアルデヒド2モ
ル当量を、強鉱酸、たとえば塩酸、硫酸、硝酸などの存
在の下に、ヘキサメチレンテトラミン1モル当量および
シアン化水素8モル当量と反応させ、IDAN4モル当
量を生成することによる、IDAN、またはその加水分
解性生成物およびIDAの製造方法に、特に使用するこ
とができることが見い出された。この反応は代表的に
は、温和な温度、すなわち約20℃〜60℃の温度にお
いて、約5〜約6のpHで行なわれる。この方法は、グリ
コール酸ニトリル、アミノアセトニトリルおよびアンモ
ニウム塩のような、望ましくない副生成物の量を減少さ
せる。副生成物としてアンモニウム塩を生成する塩酸ま
たは硫酸は強鉱酸として好適である。
IDANおよびIDAをヘキサメチレンテトラミンまた
はその前駆体、アンモニアおよびホルムアルデヒドから
製造するか、あるいはヘキサメチレンテトラミンをホル
ムアルデヒドおよびシアン化水素との反応によって製造
するかの方法に関係なく、本発明による改良方法はグリ
コール酸ニトリル、アミノアセトニトリルおよびアンモ
ニウム塩のような望ましくない副生成物を、所望のID
AN、IDAの塩およびその誘導体に変換する。IDA
Nまたはその誘導体が連続法で製造されたか、またはバ
ッチ式で製造されたかは本発明の方法において重要では
ない。本発明の改良方法は追加の工程として、反応媒質
のpHを約pH5.5〜約pH10.0のpHに調整する工程お
よび反応媒質中の副生成物をIDANまたはその誘導体
に変換するのに充分の時間、反応媒質を高められた温度
に加熱する工程を包含する。
IDANは、反応媒質の温度およびpHに応じて、一連の
誘導体を経て、最終的にIDAのジ塩まで変化する。こ
れらの誘導体は本明細書の記載にもとづき、通常の実験
によって、当業者により製造することができる。
グリコール酸ニトリルの存在は、所望のIDANまたは
その加水分解性生成物への、副生成物の変換を増大させ
ることが見い出された。アンモニウム塩およびアミノア
セトニトリルは、グリコール酸ニトリルが存在しなくて
も、所望の化合物に変換することができるが、貧弱な収
率を回避するためには、さらに長い反応時間が必要であ
る。反応媒質中に、アミノアセトニトリルおよびアンモ
ニウム塩の量よりもモル過剰量のグリコール酸ニトリル
が存在すると、好ましく、これにより妥当な時間内に、
所望の化合物を高収率で得ることができる。
本発明の改良方法においては、反応媒質のpHを約pH5.
5〜約pH10.0に調整する。約5.5以下のpHでは、
所望のIDANおよびその誘導体への副生成物の変換は
有意に低下し、また約pH10.0以上のpHでは、IDA
Nおよびその誘導体は幾分かは生成されるが、望ましく
ない副生成物の生成によって、収率は貧弱になる。反応
媒質のpHは約pH6〜約pH8に調整すると好ましい。
当業者によって明白なように、反応媒質のpHの調整に
は、かなり多くの手段を使用することができる。pHの調
整に適する物質は、アルカリ金属水酸化物、たとえば水
酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リチウムな
ど、あるいはアルカリ金属炭酸塩、たとえば炭酸ナトリ
ウム、炭酸カリウムなどの添加を包含する。アルカリ土
類金属水酸化物、たとえば水酸化カルシウム、あるいは
アルカリ土類金属炭酸塩、たとえば炭酸カルシウムもま
た、この反応媒質のpHの調整に使用することができる。
当業者にとって明白であるように、水酸化アンモニウム
および炭酸アンモニウムの使用は避けるべきである。ア
ルカリ金属水酸化物が好ましい。水酸化ナトリウムは、
この化合物が容易に入手でき、かつまた安価であること
から、特に好適である。
本発明の方法において、温度は広い範囲内で変えること
ができる。100℃より高い温度では、着色体を生成す
る副反応が生じる。好ましくは、アミノアセトニトリル
およびアンモニアに対してモル過剰量のグリコール酸ニ
トリルを含有する反応媒質を約50℃〜約80℃の温度
に加熱する。約50℃以下の温度においては、所望のI
DANまたはその誘導体への副生成物の変換が極めて遅
くなる。反応媒質は約60℃〜約80℃の温度に加熱す
ると、特に好ましい。
50°〜100℃の温度および約5.5〜約10.0の
pHにおいて、反応は約5時間以内に完了する。約pH6〜
pH8の好適pHで、約60℃〜80℃の温度においては、
本発明による反応はさらに短い時間、多くの場合に、2
時間以内に完了する。
本発明の方法において、反応媒質のpHを調整する以前
に、反応媒質からIDANの少なくともいくらかを分離
し、次いで反応媒質を加熱すると好ましい。IDAN
は、当業者に知られている多くの手段のいずれかによっ
ても、たとえば濾過、遠心分離などによって、反応媒質
から分離することができる。IDANの少なくともいく
らかを反応媒質から分離し、次いで反応媒質のpHを調整
し、次いで反応媒質を加熱し、反応媒質中の副生成物を
IDANまたはその誘導体に変換した後に、この分離さ
れているIDANを次いで、反応媒質に戻すことがで
き、次いでアルカリ金属水酸化物により加水分解し、I
DAのジ塩を生成することができる。このジ塩は中間体
として使用することができ、あるいはジ塩は酸性化し、
IDAを生成することができる。IDANの加水分解は
当業者に周知の条件の下に、さらに高いpHで生起する。
IDAのそのジ塩からの生成には、酸、たとえば強酸
を、当業者に周知の条件の下に添加する必要があるだけ
である。
[実施例] 本発明を次例によってさらに説明するが、本発明はこれ
らの例に制限されるものではない。
例1 この例は本発明の態様の一つを説明するものであり、こ
の例では、IDANは、副生成物を所望の化合物に変換
する以前には、反応媒質から分離しない。
攪拌機、温度計およびpHプローベを備えた、150ml容
のAceジャケット付きフラスコ中に、ヘキサメチレン
テトラミン(34.15g)、36%塩酸(6.25
g)、50%ホルマリン(30.4g)、水(34.4
5g)およびシアン化水素(53.8g)を装入する。
この反応混合物のpHは約pH5.5である。この混合物を
室温から75℃に、2時間加熱する。次いで、0.1M
水酸化ナトリウムにより、そのpHをpH7に調整する。7
5℃でさらに2時間加熱した後に、内容物をHPLCに
よって分析する。IDANの収率は96%であった。
例2 この例はもう一つの態様を説明するものであり、この例
では副生成物を所望の化合物に変換する以前に、IDA
Nを反応媒質から分離する。
始めの2時間の加熱工程の後に、反応媒質を室温まで冷
却させ、反応混合物を次いで濾過すること以外は例1の
方法を反復する。単離されたIDANの収率はこの工程
に係り79%であることが測定された。濾液は、250
ml容の丸底フラスコに移し、そのpHをpH7に調整し、こ
の濾液を75℃に2時間加熱する。生成するマトリック
スを最初の濾過からのIDANと一緒に集める。総合収
率は97%であった。
本発明をかなり詳細にい記載されいる特定の具体例によ
って説明したが、これらは例示の目的で示されているも
のであり、別様の態様および操作技術は本明細書の記載
から当業者にとって明白であるものと理解されるべきで
ある。たとえば、本発明の改良方法は、バッチ式操作に
関して説明したが、連続的方法で行うことができること
は明らかである。従って、本発明の精神から逸脱するこ
となく、修正を行なうことができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ポール アーサー モリソン アメリカ合衆国 ミズリー州 アーノル ド,ハイド パーク ドライブ 852 (72)発明者 ロバート ベラー ウェイセンフェルド アメリカ合衆国 ミズリー州 マンチェス ター,ラチェリー ドライブ 915

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】アンモニアとホルムアルデヒドとシアン化
    水素とを、あるいはヘキサメチレンテトラミンとホルム
    アルデヒドとシアン化水素とを、反応媒質中で接触させ
    てイミノジアセトニトリルを製造する改良方法におい
    て、接触工程の後に、追加の工程として、反応混合物の
    pHをpH5.5〜10.0に調整し、次いで反応混合物中の副生
    成物をイミノジアセトニトリルに変換するのに充分な時
    間、高められた温度に加熱する工程を包含する方法。
  2. 【請求項2】反応媒質を50℃〜100℃の温度に加熱す
    る、請求項1に記載の方法。
  3. 【請求項3】反応媒質を60℃〜80℃の温度に加熱する、
    請求項2に記載の方法。
  4. 【請求項4】反応媒質のpHをpH6〜pH8に調整する、請求
    項1、2または3のいずれか一項に記載の方法。
  5. 【請求項5】反応媒質のpHを、アルカリ金属水酸化物、
    アルカリ金属炭酸塩、アルカリ土類金属水酸化物または
    アルカリ土類金属炭酸塩の添加により調整する、請求項
    1に記載の方法。
  6. 【請求項6】pHを、アルカリ金属水酸化物の添加により
    調整する、請求項5に記載の方法。
  7. 【請求項7】アルカリ金属水酸化物が水酸化ナトリウム
    である、請求項6に記載の方法。
  8. 【請求項8】アンモニアとホルムアルデヒドとシアン化
    水素とを、あるいはヘキサメチレンテトラミンとホルム
    アルデヒドとシアン化水素とを、反応媒質中で接触させ
    てイミノジ酢酸を製造する改良方法において、 接触工程の後に、追加の工程として、反応混合物のpHを
    pH5.5〜pH10.0に調整し、次いで反応混合物中の副生成
    物をイミノジアセトニトリルに変換するのに充分な時
    間、高められた温度に加熱し、その後イミノジアセトニ
    トリルをイミノジ酢酸に加水分解する工程を包含する方
    法。
  9. 【請求項9】ヘキサメチレンテトラミンとホルムアルデ
    ヒドとシアン化水素とを、反応媒質中で接触させてイミ
    ノジアセトニトリルを製造する改良方法において、追加
    の工程として、イ )反応媒質からイミノジアセトニトリルの少なくとも一
    部分を分離する工程;ロ )反応媒質のpHを、pH6〜pH8に調整する工程;およびハ )反応媒質中の副生成物をイミノジアセトニトリルに変
    換するのに充分の時間、反応混合物を50℃〜100℃の温
    度に加熱する工程; を包含する方法。
  10. 【請求項10】反応媒質のpHを、反応媒質にアルカリ金
    属水酸化物を添加することによって調整する、請求項9
    に記載の方法。
  11. 【請求項11】反応媒質を60℃〜80℃の温度に加熱す
    る、請求項9に記載の方法。
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