JP6201957B2 - Ｎ−シリルピペラジンの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、塗料添加剤、医薬品類や農薬類の合成中間体等として有用なＮ−シリルピペラジンの製造方法に関するものである。

Ｎ−シリルピペラジンは、塗料添加剤、医薬品類や農薬類の合成中間体等として有用であり、例えば特開２０１３−２５６４７７号公報（特許文献１）には、シランカップリング剤等として有用なピペラジニル基を有するオルガノキシシラン化合物の合成中間体として有用であるとの記載がある。

上記Ｎ−シリルピペラジンを製造する方法としては、例えば特許文献１記載のピペラジンとハロシラン化合物を反応させる方法が例示される。

特開２０１３−２５６４７７号公報

しかしながら、特許文献１における実施例１のＮ−トリイソプロピルシリルピペラジンの製造においては、ハロシラン化合物を基準とした場合の収率５５％、実施例３のＮ−トリ（ｓｅｃ−ブチル）シリルピペラジンの製造方法においては５４％と、いずれも満足のいく収率ではない。収率低下の大きな要因としては、ピペラジンとハロシラン化合物が反応する際、目的とするピペラジンの１つの窒素−水素結合がシリル化されたＮ−シリルピペラジンの他に、ピペラジンの２つの窒素−水素結合がいずれもシリル化された１，４−ビスシリルピペラジンも相当量副生してしまうことが挙げられる。そして、１，４−ビスシリルピペラジンは廃棄されるため、結果的にハロシラン化合物を基準とした場合の収率が低下してしまう。１，４−ビスシリルピペラジンの生成を抑制するためには、ピペラジンをハロシラン化合物に対して大過剰量用いれば良いが、それでも１，４−ビスシリルピペラジンの生成を完全に抑制することはできず、且つ反応器あたりの収量が大幅に低下するため効率的な製造方法とは言えない。そのため、より高収率で効率的なＮ−シリルピペラジンの製造方法が求められてきた。

本発明者らは、上記目的を達成するため鋭意検討を重ねた結果、１，４−ビスシリルピペラジンをピペラジンと反応させることにより、Ｎ−シリルピペラジンを得ることができ、これまで廃棄していた１，４−ビスシリルピペラジンを有効利用できることを知見し、本発明を完成するに至った。

従って、本発明は下記に示すＮ−シリルピペラジンの製造方法を提供する。
［１］ ピペラジンと、下記一般式（１）

（式中、Ｒ¹、Ｒ²、Ｒ³は水素原子、又は炭素数１〜２０の置換又は非置換の１価炭化水素基である。）
で示されるシリル基で保護されたピペラジン化合物とを反応させることを特徴とする下記一般式（２）

（式中、Ｒ¹、Ｒ²、Ｒ³は上記と同様である。）
で示されるＮ−シリルピペラジンの製造方法。
［２］ 酸触媒を用いることを特徴とする［１］記載のＮ−シリルピペラジンの製造方法。
［３］ 上記一般式（１）におけるＲ¹が、炭素数３〜２０の置換又は非置換の２級もしくは３級炭化水素基である［１］又は［２］記載のＮ−シリルピペラジンの製造方法。

本発明によれば、塗料添加剤、医薬品類や農薬類の合成中間体等として有用なＮ−シリルピペラジンを効率よく製造することができる。

本発明のＮ−シリルピペラジンの製造方法は、ピペラジンと、下記一般式（１）

（式中、Ｒ¹、Ｒ²、Ｒ³は水素原子、又は炭素数１〜２０の置換又は非置換の１価炭化水素基である。）
で示されるシリル基で保護されたピペラジン化合物とを反応させるものである。

ここで、上記一般式（１）におけるＲ¹、Ｒ²、Ｒ³は、水素原子、又は炭素数１〜２０、好ましくは炭素数１〜１０の置換又は非置換の１価炭化水素基であり、直鎖状、分岐鎖状又は環状のアルキル基、アルケニル基、アリール基、アラルキル基等が挙げられる。具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、デシル基、ドデシル基、テトラデシル基、ヘキサデシル基、オクタデシル基、イコシル基等の直鎖状のアルキル基、イソプロピル基、イソブチル基、ｓｅｃ−ブチル基、ｔ−ブチル基、テキシル基、２−エチルヘキシル基等の分岐鎖状のアルキル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等の環状のアルキル基、ビニル基、アリル基、プロペニル基等のアルケニル基、フェニル基、トリル基等のアリール基、ベンジル基等のアラルキル基等が例示され、特に原料の入手容易性、生成物の有用性の点からＲ¹がイソプロピル基、ｓｅｃ−ブチル基、ｔ−ブチル基等の炭素数３〜２０、特に炭素数３〜１５の置換又は非置換の２級もしくは３級炭化水素基が好ましい。また、炭化水素基の水素原子の一部又は全部が置換されていてもよく、該置換基としては、具体的には、例えば、メトキシ基、エトキシ基、（イソ）プロポキシ基等のアルコキシ基；フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等のハロゲン原子；シアノ基；アミノ基、炭素数２〜１０のアシル基、トリクロロシリル基、それぞれ各アルキル基、各アルコキシ基が炭素数１〜５であるトリアルキルシリル基、ジアルキルモノクロロシリル基、モノアルキルジクロロシリル基、トリアルコキシシリル基、ジアルキルモノアルコキシシリル基もしくはモノアルキルジアルコキシシリル基が挙げられる。

上記一般式（１）で示されるシリル基で保護されたピペラジン化合物の具体例としては、１，４−ビス（ジメチルシリル）ピペラジン、１，４−ビス（トリメチルシリル）ピペラジン、１，４−ビス（エチルジメチルシリル）ピペラジン、１，４−ビス（ジエチルメチルシリル）ピペラジン、１，４−ビス（トリエチルシリル）ピペラジン、１，４−ビス（トリプロピルシリル）ピペラジン、１，４−ビス（トリブチルシリル）ピペラジン、１，４−ビス（ブチルジメチルシリル）ピペラジン、１，４−ビス（ヘキシルジメチルシリル）ピペラジン、１，４−ビス（オクチルジメチルシリル）ピペラジン、１，４−ビス（デシルジメチルシリル）ピペラジン、１，４−ビス（オクタデシルジメチルシリル）ピペラジン、１，４−ビス（トリイソプロピルシリル）ピペラジン、１，４−ビス（トリイソブチルシリル）ピペラジン、１，４−ビス（トリｓｅｃ−ブチルシリル）ピペラジン、１，４−ビス（トリシクロペンチルシリル）ピペラジン、１，４−ビス（トリシクロヘキシルシリル）ピペラジン、１，４−ビス（ｔ−ブチルジメチルシリル）ピペラジン、１，４−ビス（ジｔ−ブチルジメチルシリル）ピペラジン、１，４−ビス（トリｔ−ブチルシリル）ピペラジン、１，４−ビス（テキシルジメチルシリル）ピペラジン、１，４−ビス（テキシルジイソプロピルシリル）ピペラジン、１，４−ビス（ジメチルビニルシリル）ピペラジン、１，４−ビス（トリビニルシリル）ピペラジン、１，４−ビス（ジメチルフェニルシリル）ピペラジン、１，４−ビス（メチルジフェニルシリル）ピペラジン、１，４−ビス（トリフェニルシリル）ピペラジン、１，４−ビス（ｔ−ブチルジフェニルシリル）ピペラジン等が例示される。

本発明のシリル基で保護されたピペラジン化合物の使用量は特に限定されないが、反応性、生産性の点から、ピペラジン１モルに対し、０．１〜１０．０モル、特に０．２〜５．０モルの範囲が好ましい。

上記反応は無触媒でも進行するが、反応速度が向上することから酸触媒を用いることが好ましい。用いられる酸触媒としては、硫酸、メタンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、ｐ−トルエンスルホン酸、ドデシルベンゼンスルホン酸、トリフルオロメタンスルホン酸等のスルホン酸化合物、塩酸、硝酸、及び上記酸の塩、塩化アルミニウム、塩化亜鉛、四塩化チタン等のルイス酸化合物が例示される。

触媒の使用量は特に限定されないが、反応性、生産性の点から、ピペラジン１モルに対し０．０００１〜０．１モル、特に０．００１〜０．０５モルの範囲が好ましい。

上記反応の反応温度は特に限定されないが、０〜２００℃、特に１０〜１８０℃が好ましい。

なお、上記反応は無溶媒でも進行するが、溶媒を用いることもできる。用い得る溶媒としては、ペンタン、ヘキサン、シクロヘキサン、ヘプタン、イソオクタン、ベンゼン、トルエン、キシレン等の炭化水素系溶媒、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサン等のエーテル系溶媒、酢酸エチル、酢酸ブチル等のエステル系溶媒、アセトニトリル、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド等の非プロトン性極性溶媒、ジクロロメタン、クロロホルム等の塩素化炭化水素系溶媒等が例示される。これらの溶媒は１種を単独で使用してもよく、また２種以上を混合して使用してもよい。

また、上記反応は上記一般式（１）で示されるシリル基で保護されたピペラジン化合物、ピペラジン、必要ならば酸触媒、溶媒の系で実施することができるだけでなく、Ｎ−シリルピペラジンを通常一般的に製造する方法であるピペラジンとハロシラン化合物との反応と併用して実施、つまりシリル基で保護されたピペラジン化合物、ピペラジン、ハロシラン化合物、必要ならば酸触媒、溶媒の系で実施することもできる。

以上のようにして得られた反応液からは、蒸留等の通常の方法で目的物を回収することができる。

このような本発明の製造方法では、下記一般式（２）

（式中Ｒ¹、Ｒ²、Ｒ³は水素原子又は炭素数１〜２０の置換又は非置換の１価炭化水素基である。）
で示されるＮ−シリルピペラジンを効率的に高収率で得ることができる。

上記一般式（２）で示されるＮ−シリルピペラジンとしては、具体的にはＮ−ジメチルシリルピペラジン、Ｎ−トリメチルシリルピペラジン、Ｎ−エチルジメチルシリルピペラジン、Ｎ−ジエチルメチルシリルピペラジン、Ｎ−トリエチルシリルピペラジン、Ｎ−トリプロピルシリルピペラジン、Ｎ−トリブチルシリルピペラジン、Ｎ−ブチルジメチルシリルピペラジン、Ｎ−ヘキシルジメチルシリルピペラジン、Ｎ−オクチルジメチルシリルピペラジン、Ｎ−デシルジメチルシリルピペラジン、Ｎ−オクタデシルジメチルシリルピペラジン、Ｎ−トリイソプロピルシリルピペラジン、Ｎ−トリイソブチルシリルピペラジン、Ｎ−トリｓｅｃ−ブチルシリルピペラジン、Ｎ−トリシクロペンチルシリルピペラジン、Ｎ−トリシクロヘキシルシリルピペラジン、Ｎ−ｔ−ブチルジメチルシリルピペラジン、Ｎ−ジｔ−ブチルジメチルシリルピペラジン、Ｎ−トリｔ−ブチルシリルピペラジン、Ｎ−テキシルジメチルシリルピペラジン、Ｎ−テキシルジイソプロピルシリルピペラジン、Ｎ−ジメチルビニルシリルピペラジン、Ｎ−トリビニルシリルピペラジン、Ｎ−ジメチルフェニルシリルピペラジン、Ｎ−メチルジフェニルシリルピペラジン、Ｎ−トリフェニルシリルピペラジン、Ｎ−ｔ−ブチルジフェニルシリルピペラジン等が例示される。

以下、実施例と比較例を示して本発明を具体的に説明するが、本発明は下記の実施例に制限されるものではない。

［実施例１］
撹拌機、還流器、滴下ロート及び温度計を備えたフラスコに、１，４−ビス（トリイソプロピルシリル）ピペラジン１１９．６ｇ（０．３モル）、ピペラジン２５．８ｇ（０．３モル）、メタンスルホン酸２．９ｇ（０．０３モル）、トルエン２３９．２ｇを仕込み、１１０℃で１２時間加熱した。１２時間加熱後の反応液をガスクロマトグラフィーにて分析を行ったところ、Ｎ−トリイソプロピルシリルピペラジンの生成が確認され、Ｎ−トリイソプロピルシリルピペラジン、ピペラジン、１，４−ビス（トリイソプロピルシリル）ピペラジンの比（面積比、以下同様）は５０：８：４２であった。室温まで冷却後、２質量％水酸化ナトリウム水溶液１００ｇを加え、有機層を分液、蒸留した。Ｎ−トリイソプロピルシリルピペラジンを沸点１１１℃／０．４ｋＰａの留分として６２．７ｇ得た。

［実施例２］
撹拌機、還流器、滴下ロート及び温度計を備えたフラスコに、１，４−ビス（ｔ−ブチルジメチルシリル）ピペラジン１１０．１ｇ（０．３５モル）、ピペラジン３０．１ｇ（０．３５モル）、メタンスルホン酸１．３ｇ（０．０１４モル）、トルエン２２０．２ｇを仕込み、１１０℃で８時間加熱した。８時間加熱後の反応液をガスクロマトグラフィーにて分析を行ったところ、Ｎ−ｔ−ブチルジメチルシリルピペラジンの生成が確認され、Ｎ−ｔ−ブチルジメチルシリルピペラジン、ピペラジン、１，４−ビス（ｔ−ブチルジメチルシリル）ピペラジンの比は５１：８：４１であった。室温まで冷却後、２質量％水酸化ナトリウム水溶液６０ｇを加え、有機層を分液、蒸留した。Ｎ−ｔ−ブチルジメチルシリルピペラジンを沸点８１℃／０．４ｋＰａの留分として６１．２ｇ得た。

［実施例３］
撹拌機、還流器、滴下ロート及び温度計を備えたフラスコに、１，４−ビス（ｔ−ブチルジメチルシリル）ピペラジン１１０．１ｇ（０．３５モル）、ピペラジン３０．１ｇ（０．３５モル）、ｐ−トルエンスルホン酸２．４ｇ（０．０１４モル）、トルエン２２０．２ｇを仕込み、１１０℃で８時間加熱した。８時間加熱後の反応液をガスクロマトグラフィーにて分析を行ったところ、Ｎ−ｔ−ブチルジメチルシリルピペラジンの生成が確認され、Ｎ−ｔ−ブチルジメチルシリルピペラジン、ピペラジン、１，４−ビス（ｔ−ブチルジメチルシリル）ピペラジンの比は５０：９：４１であった。室温まで冷却後、２質量％水酸化ナトリウム水溶液６０ｇを加え、有機層を分液、蒸留した。Ｎ−ｔ−ブチルジメチルシリルピペラジンを沸点８１℃／０．４ｋＰａの留分として６１．９ｇ得た。

Claims (3)

1. ピペラジンと、下記一般式（１）
   

   

   
   （式中、Ｒ¹、Ｒ²、Ｒ³は水素原子、又は炭素数１〜２０の置換又は非置換の１価炭化水素基である。）
   で示されるシリル基で保護されたピペラジン化合物とを反応させることを特徴とする下記一般式（２）
   

   

   
   （式中、Ｒ¹、Ｒ²、Ｒ³は上記と同様である。）
   で示されるＮ−シリルピペラジンの製造方法。
2. 酸触媒を用いることを特徴とする請求項１記載のＮ−シリルピペラジンの製造方法。
3. 上記一般式（１）におけるＲ¹が、炭素数３〜２０の置換又は非置換の２級もしくは３級炭化水素基である請求項１又は２記載のＮ−シリルピペラジンの製造方法。