JP2004509060A - アンモニアと過酸化水素を用いてアルデヒド類をニトリル類へ転化する方法 - Google Patents

Abstract

化学式ＲＣＨＯにより表されるアルデヒドを、遷移金属または遷移金属化合物の存在下で（ｉ）アンモニアまたは水酸化アンモニウム、および（ｉｉ）過酸化水素と接触させる、化学式ＲＣＮにより表されるニトリルを製造する方法。

Description

【０００１】
【発明の分野】
この発明は、実用的な有機化学のすべての分野において有用な化合物であるニトリル類の製造方法に関する。より具体的に述べると、この発明はアルデヒド類ＲＣＨＯからニトリル類ＲＣＮの製造方法に関する。この場合、置換基Ｒは炭素原子数は同数であり且つ構造も同じである。
【０００２】
【発明の背景】
アルデヒド類から対応するらニトリル類を製造する従来の二段法は、ヒドロキシルアミンを用いたアルデヒドのオキシム化と、それに続く、無水酢酸，五酸化リン，ジシクロヘキシルカルボジイミド，などの種々の脱水剤を用いた得られたアルドキシムの脱水により行われる（スキーム１）。オクスフォード，ニューヨーク，トロント，パリ，フランクフルトのＰｅｒｇａｍｏｎ Ｐｒｅｓｓから発行されたＩ．Ｏ．Ｓｕｔｈｅｒｌａｎｄ編、Ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙの１９７９，Ｖｏｌ．２，ｐｐ．３８５−５９０（とくに、ｐｐ．５３３−５３７）、Ｇ．Ｔｅｎｎａｎｔ著”イミン類，ニトロン類　（ｎｉｔｒｏｎｅｓ），ニトリル類，およびイソシアナイド類”およびその中の参考文献を参照のこと。最近、アルカリ金属水酸化物が、このプロセスの脱水剤として特許された（Ｍ．ＯｋｕおよびＹ．Ｆｕｊｉｋｕｒａ，ＵＳ ５，４５７，２２２およびＵＳ ５，５１４，８３０）。
【化１】

【０００３】
中間体であるオキシムを分離することなく、ニトリル類を”ワンポット（ｏｎｅ−ｐｏｔ”で調製できる、一般的な方法を一部変更した方法がある（Ｇ．Ａ．ＯｌａｈとＴ．Ｋｅｕｍｉ，Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ，１９７９，ｐｐ．１１２−１１３，およびその中の参考文献を参照のこと）。
【０００４】
また、Ｏ−２，４−ジニトロフェニルーオキシム類など（Ｍ．Ｊ．ＭｉｌｌｅｒとＧ．Ｍ．Ｌｏｕｄｏｎ，Ｊ．Ｏｒｇ．Ｃｈｅｍ．，１９７５，ｖｏｌ．４０，ｐｐ．１２６−１２７）、アルキリデンアミノピリドン類（Ａ．Ｒ．ＫａｔｒｉｚｋｙとＰ．Ｍｏｌｉｎａ−Ｂｕｅｎｄｉａ，Ｊ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．Ｐｅｒｋｉｎ　Ｉ，１９７９．ｐｐ．１９５７−１９６０）など、のアルデヒド類のその他のＮ−置換アゾメチン誘導体の中間体に基づく方法も知られている。ここではこれらの中間体は非酸化的方法によりニトリル類に転化される。
【０００５】
多数の方法は、アルデヒド類のＮ−置換アゾメチン誘導体の中間体に基づく方法である。たとえば（スキーム２ａ）、Ｎ−ｔ−ブチルーベンズアルティミンはジイソプロピルーパーオキシジカーボネートＤｉＰＰＤＣによりベンゾニトリルに酸化した（Ｈ．ＯｈｔａとＫ．Ｔｏｋｕｍａｒｕ，Ｊ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．Ｃｈｅｍ．Ｃｏｍｍｕｎ．，１９７０，ｐ．１６０１）。ジメチルヒドラゾン（スキーム２ｂ）は、メタークロロ過安息香酸（ＭＣＰＢＡ）用いるか、またはセレン化合物の存在下で過酸化水素を用いて低収率でニトリルに酸化された（Ｓ．Ｂ．Ｓａｉｄら、Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ，１９８９，ｐｐ．２２３−２２４）。特定の種類の芳香族ジメチルヒドラゾンは、メタノール性過酸化水素を用いて無触媒で酸化することができる（Ｒ．Ｆ．Ｓｍｉｔｈら，Ｊ．Ｏｒｇ．Ｃｈｅｍ．，１９６６，ｖｏｌ．３１，ｐｐ．４１００−４１０２）。この種の反応の総括は、Ｊ．ＭｉｏｃｈｏｗｓｋｉがＣｈｅｍ．Ｐａｐａｅｒｓ，１９９８，ｖｏｌ．５２（１），ｐｐ．４５−５１において、Ｊ．ＭｉｏｃｈｏｗｓｋｉとＳ．Ｂ．ＳａｉｄがＰｏｌｉｓｈ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆＣｈｅｍｉｓｔｒｙ，１９９２，ｖｏｌ．６０，ｐｐ．１９０１−１９２８において行っている。
【化２】

【０００６】
上に示した方法には、比較的高価なヒドロキシルアミン，ジメチルヒドラジンなどを使うという欠点がある。実用的な観点からは、安価なアンモニアを用いる方法が魅力的である。後の方法には、アルディミン中間体の形成と、それに続くスキーム３による脱水素または酸化的脱水素が含まれている（アンモオキシデーション）。
【化３】

これらの方法の実用的な価値は、酸化脱水素に用いる試薬に大いに左右される。たとえば、ニッケル塩と水性アンモニアの存在下で過硫酸カリウムを使用する方法がある（Ｓ．ＹａｍａｚａｋｉとＹ．Ｙａｍａｚａｋｉ，Ｃｈｅｍ，Ｌｅｔｔ．，１９９０，ｐｐ．５７１−５７４）。この方法により、アルデヒド類から２１−７６％の収率で対応する芳香族ニトリル類と非置換ニトリル類が得られる。たとえば、シトラールからゲラニルニトリルが４８％の収率で得られる（スキーム４）。
【化４】

【０００７】
この方法は、アルデヒド１モルあたり、１．５−２．０モルの過硫酸カリウムを必要としており、これは、シトラール１５２．２重量部あたり過硫酸塩５４０．６重量部を意味しているので、実用的な用途はかなり制限されている。
【０００８】
大抵のアンモオキシデーションでは、スキーム３によるアルディミノ中間体の脱水素剤として空気または酸素が使われている。これらの方法は、１）気相／高温プロセスと２）液相／低温プロセスの２つに分類することができる。
【０００９】
グループ１のプロセスでは、プロパナールは、Ｓｎ／Ｓｂ酸化物触媒上４６０℃におけるガス状アンモニアと空気の反応によるフセトニトリル，アルデヒド類，その他の副生成物とともにある程度のプロピオニトリルとアクリロニトリルを含む混合物に転化される（Ｍ．Ｃａｔｈａｌａ，ら，Ｂｕｌｌ．Ｓｏｃ．ｃｈｉｍ．Ｆｒａｎｃｅ，１９７９，ｐｐ．１７３−１７８）。別の実施例では（Ｒ．Ｊ．ＣａｒｄとＪ．Ｌ．Ｓｃｈｍｉｄｔ，Ｊ．Ｏｒｇ．Ｃｈｅｍ．，１９８１，ｖｏｌ．４６，ｐｐ．７５４−７５７）、３２５℃で触媒床（Ｃｕ／アルミナからなる３ｃｍ）にアルデヒドを５モル％含有するガス状アンモニアの気流を通過させると、対応するベンゾニトリル，ｐ−メトキシベンゾニトリル，およびオクタンニトリルが良い収率で得られる。英国特許７０９，３３７によると、空気／アンモニア／スチーム／窒素混合物のモリブデン触媒上２８５−４４５℃における気相反応において、アクロレインはアクリロニトリルに転化される。
【００１０】
グループ１のプロセスの主な欠点は、反応が熱的に不安定なアルデヒド類やニトリル類に影響を及ぼすおそれがある高温で行われることである。たとえば、Ｇ．Ｏｈｌｏｆｆ，Ｔｅｔｒａｈｅｄｒｏｎ
Ｌｅｔｔ．，１９６０，ｐ．１０−１４によると、シトラールは、１３０−２０５℃においてすでに種々のの異性化や環状化反応を行う。グループ１のプロセスのもう一つの欠点は、大過剰のアンモニアを使用することである。
【００１１】
グループ２の方法では、アンモニアおよび酸素とアルデヒド類の反応は銅化合物の存在下液相で行われる。やはり、かなり過剰のアンモニアが使われ、一方、反応混合物は溶媒でかなり希釈される。Ｗ．ＢｒａｃｋｍａｎとＰ．Ｊ．Ｓｍｉｔ（Ｒｅｃ．Ｔｒａｖ．Ｃｈｉｍ．，１９６３，ｖｏｌ．８２（８），ｐｐ．７５７−７６２）は、０．４モル（８倍過剰）のアンモニア，０．０３モルのナトリウム−メトキシド，および４モルの塩化銅（ＩＩ）を含む１００ｍＬのメタノール中で酸素を用いてアルデヒド類（０．０３モル）を処理してニトリル類を製造する方法を報告した。出発物質としてベンズアルデヒドを用いた詳細な研究は、Ａ．Ｍｉｓｏｎｏら（Ｂｕｌｌ．Ｓｏｃ．Ｃｈｅｍ．Ｊａｐａｎ，１９６７，ｖｏｌ．４０，ｐｐ．９１２−９１９）により、一層希釈された条件：すなわち、約１００ｍＬのメタノール中に０．０３モルのベンズアルデヒドと約０．０９モルのアンモニア、にて行われた。アクロレインのアンモオキシデーション・プロセスには、アンモニアによる銅塩の予備処理と、それに続くＵＳ４，２０２，８３７で特許された酸素の存在下におけるアクロレインと得られた錯体との接触が含まれている。アクリロニトリルの最高収率は、アクリロニトリル：ＣｕＢｒのモル比が１．０５−１．２（実施例２と５）の場合に２９−４０％が得られ、これは触媒は重量で２倍以上過剰であることを意味しており、且つこのプロセスは触媒プロセスというよりむしろ化学量論的プロセスである。
【００１２】
既知のニトリル類合成方法は、最近の総説：すなわち、英国オクスフォードのＥｌｓｅｖｉｅｒ発行のＡ．Ｋａｔｒｉｚｋｙらの編集した、Ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｇｒｏｕｐ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎｓ（有機官能基の包括的変換）の中の、Ｍ．Ｎｏｒｔｈの”一般的方法および脂肪族ニトリル類”１９９５，ｖｏｌ．３，ｐｐ．６４１−６７６，７３３−８５６；Ｍ．Ｊ．Ｋｉｃｆｃｌ，”α，β−不飽和ニトリル類およびアリル（ａｒｙｌ）ニトリル類”，同上，ｐｐ．６４１−６７６，７３３−８５６：に要約されている。
【００１３】
【発明の概要】
この発明の目的によると、この明細書で具体的且つ広範に述べているように、一つの実施態様では、アルデヒドと（ｉ）アンモニアまたは水酸化アンモニウム、（ｉｉ）過酸化水素、（ｉｉｉ）遷移金属または遷移金属化合物を接触させることを含み、ここで、接触は逐次的，同時，またはいずれかの順番で行われるニトリルを製造する方法に関する。
【００１４】
我々には、アルデヒド類をアンモニアと過酸化水素と反応させて対応するニトリル類を製造する方法を説明している特許や文献を見いだせなかった。この種の方法の存在そのものさえも、利用できる情報がないように思われた。第１に、カルボニル化合物は、アンモニアの存在下で過酸化水素と反応して、反応条件により、ニトリル類ではなく、アミノパーオキサイド，ヒドラジンまたはヒドロキシルアミンの誘導体を形成することが知られている。第２に、過酸化水素はアルデヒド類を酸化してフォーメート類（バイヤー−ビリガー反応）に転化し、フォーメート類は加水分解してアルコール類とフェノールになる。アルデヒドの酸への酸化も可能である。第３に、ニトリル類自身が過酸化水素と反応してイミノ過酸類に転化し、これらが、さらに、第２の過酸化水素分子と反応してアミド累を形成する。出発不飽和アルデヒド類とのより一層望ましくない反応、すなわち、二重結合のエポキシ化も起こることが予想される。Ｊ．Ｐ．ＳｃｈｉｒｍａｎｎとＳ．Ｙ．Ｄｅｌａｖａｒｅｎｎｅ，”有機化学における過酸化水素”編集および工業的ドキュメンテーション：パリ，１９７９，ｐ．２３，３７：７９−８７，およびその中の参考文献を参照のこと。Ｓ．Ｃａｃｈｈｉら，Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ，１９８０，ｐｐ．２４３−２４４，Ｃ．Ｈ．Ｈａｓｓａｌ，アルデヒド類とケトン類のバイヤー−ビリガー酸化，Ｏｒｇａｎｉｃ Ｒｅａｃｔｉｏｎｓ，１９５７，ｖｏｌ．９，ｐｐ．７８−１０６。
【００１５】
この発明の利点は、さらに、一部は、次の詳細な説明に記載され、一部は、説明から明らかになり、またはこの発明を実行することにより学べるであろう。この発明の利点は、添付クレームでとくに指摘されている要素とその組み合わせにより実現且つ達成されるであろう。前述の一般的説明および次に述べる詳細な説明は、例示および説明のためのものであり、クレームされた発明を制限するものではない。
【００１６】
［発明の詳細な説明］
この発明は、この発明の好適な実施態様に関する以下の詳細な説明およびこの明細書に含まれる実施例を参照することにより一層容易に理解できるであろう。
【００１７】
用語の定義と使用
この明細書および添付クレームで使われている、単数形の”ａ”，”ａｎ”および”ｔｈｅ”には、とくに明記しない限り、複数のものも含まれていることを指摘しなければならない。したがって、たとえば、”遷移金属”には遷移金属の混合物が含まれ、”溶媒”には２つ以上の溶媒の混合物が含まれる。
【００１８】
この明細書では、範囲はａｂｏｕｔな一つの特定値からａｂｏｕｔな一つの特定値という形で表記することが多い。このような範囲で表される場合、もう一つの実施態様には、一つの特定値からその他の特定値までが含まれる。同様に、先行するａｂｏｕｔの使用により、値が近似的に表される場合、特定の値が別の実施態様を形成することになる。
【００１９】
この明細書で使われている”アルキル”という用語は、メチル，エチル，ｎ−プロピル，イソプロピル，ｎ−ブチル，イソブチル，ｔ−ブチル，オクチル，デシル，テトラデシル，ヘキサデシル，エイコシル，テトラコシル，などの環状，分岐または非分岐飽和炭化水素基を意味している。
【００２０】
この明細書で使われている”アルコキシ”という用語は、末端の単一エーテル結合を介して結合したアルキル基を意味しており、すなわち、”アルコキシ”基はアルキルであるＲを有する−ＯＲと規定することができる。
【００２１】
この明細書で使われている”アルケニル”という用語は、一つ以上の二重結合を有する炭化水素基を意味しており、これにはアルカジエン類が含まれる。適切な場合、（ＡＢ）Ｃ＝Ｃ（ＣＤ）などの構造式はＥとＺの両異性体が含まれることを意味している。これは、この明細書の構造式では、非対称アルケンが存在するか、または結合記号−により明示される。
【００２２】
”アルキニル”は、一つ以上の三重結合を含む環状，分岐または非分岐炭化水素基を意味している。
【００２３】
”アリル（ａｒｙｌ）”は、それらの分子が、ベンゼン，ナフタレン，フェナンスレン，アンスラセン，などに特有な環状構造、すなわち、ベンゼンの六員環、か縮合六員環からなるその他の芳香族誘導体を有する炭化水素基を意味している。たとえば、アリル（ａｒｙｌ）基はフェニルＣ_６Ｈ_５またはナフチルＣ_１０Ｈ_７である。
【００２４】
”ヘテロアリル（ａｒｙｌ）”は、通常、五員環または六員環からなる閉じた環状構造を表し、ここでは環内の一つ以上の原子が硫黄，窒素，酸素，などのヘテロ原子であり、ヘテロアリル（ａｒｙｌ）にはピリジン，ピロール，フラン，チオフェン，およびプリンがある。
【００２５】
”遷移金属”は、周期律表のＩＢ−ＶＩＩＩＢ族およびＶＩＩＩ族のいずれか一つの元素を指しており、そして好適には銅，鉄，コバルト，ニッケル，マンガン，銀，またはパラジウムを指している。
【００２６】
”シトラール”は３，７−ジメチル−２，６−オクタジエナールを指している。
【００２７】
”ゲラニアール”はシトラールの２−Ｅ異性体を指している。
【００２８】
”ネラール”は、ネラールの２−Ｚ異性体を指している。
【００２９】
”シトロネラール”は、３，７−ジメチル−６−オクテナールを指している。
【００３０】
我々は、遷移金属または遷移金属化合物の存在下でアンモニアと過酸化水素とアルデヒド類を反応させることにより対応するニトリル類を製造できることを発見した。たとえば、一つの態様では、この発明により、アルデヒドと（ｉ）アンモニアまたは水酸化アンモニウム、（ｉｉ）過酸化水素、（ｉｉｉ）遷移金属または遷移金属化合物を接触させることを含み、ここで、接触は逐次的，同時，またはいずれかの順番で行われるニトリルを製造する方法が得られる。
【００３１】
ニトリルは好適には化学式（１）により表され、
ＲＣＮ（１）
そしてアルデヒドは化学式（２）により表され、
ＲＣＨＯ（２）
ここで、Ｒは、アルキル，アルケニル，アルキニル，アリル（ａｒｙｌ），アリル（ａｒｙｌ）アルキル，アルキルアリル（ａｒｙｌ），アリル（ａｒｙｌ）アルケニル，アルケニルアリル（ａｒｙｌ），アルキニルアリル（ａｒｙｌ），アリル（ａｒｙｌ）アルキニル，ヘテロアリル（ａｒｙｌ），アルキルヘテロアリル（ａｒｙｌ），ヘテロアリル（ａｒｙｌ）アルキル，アルケニルヘテロアリル（ａｒｙｌ），またはヘテロアリル（ａｒｙｌ）アルケニルを表し；Ｒは、分岐，線状，環状および／または多環状であり；Ｒは、ヒドロキシ，アルコキシ，カルボキシ，シアノ，アルコキシカルボニル，およびカルボニルからなる群から選ばれた一つ以上の官能基で随意に置換できる。
【００３２】
Ｒには、好適には約１〜約４０個、より一層好適には約５〜約２０個の炭素原子が含まれる。官能基にアルキル基が含まれる場合は、アルキル基には好適には３０個程度、より好適には２０個程度の炭素原子が含まれる。
【００３３】
この発明の方法を行う好適なアルデヒド類には、別々の実施態様において：（１）シトラール，ゲラニアール，およびネラール、（２）シナムアルデヒド，ピペロナール，ベンズアルデヒド，ｐ−メトキシベンズアルデヒド，または２，４−ヘキサジエナール、（３）シトロネラールの（３Ｒ）−エナンチオマー，シトロネラールの（３Ｓ）−エナンチオマー，およびこれらの混合物がある。
【００３４】
好適な遷移金属および遷移金属化合物には、銅金属，銅塩および銅錯体がある。その他の好適な遷移金属には、銅，鉄，コバルト，ニッケル，マンガン，銀，パラジウムなど、およびそれらの化合物がある。アルデヒドに対する遷移金属または遷移金属化合物のモル比は、好適には約０．０００１〜約５０、そしてより好適には約０．０１〜約１である。
【００３５】
この発明によると、アンモニアはその水性溶液（水酸化アンモニウム）として使用するか、またはガスとして供給することができる。過酸化水素はその水性溶液として使うのが好ましい。
【００３６】
この方法は広範囲の条件で行うことができ、また、連続式か回分式で行うことができる。この反応は、一般に、温度，試薬の添加順序と添加速度とは無関係に進行するが、これらのパラメータはすべてニトリル類の収率を上げるために最適なものにする。反応温度は広範囲に変えることができる。好適な温度範囲は、約−１０℃〜約＋７０℃、そしてより好適な温度範囲は約０℃〜約＋４５℃である。
【００３７】
この方法のアルデヒドに対するアンモニアまたは水酸化アンモニウムのモル比は、好適には約０．５〜約２０、より好適には約０．９〜約５、そしてより一層好適には約１〜約２である。この方法のアルデヒドに対する過酸化水素のモル比は、好適には約０．８〜約５０、より好適には約１〜約１０である。
【００３８】
この方法は、有機溶媒の存在下、または溶媒なしで行うことができる。溶媒の例には、
１） メタノール，エタノール，イソプロパノール，および高級アルコール類などのアルコール類；
２） エチレングリコール，プロピレングリコール，ジエチレングリコール，トリエチレングリコールなどのグリコール類；
３） メチルセロソルブ，エチルセロソルブ，モノグライム，ジグライム，１−メトキシ−２−プロパノールなどのモノおよびジ置換グリコールエーテル類：
４） エチルアセテート，ブチルアセテートなどのエステル類；
５） ジメチルスルホキシド，アセトニトリル，ピリジン，ジメチルホルムアミド，Ｎ−メチルピロリジノン，トリエタノールアミンおよび硫黄，窒素，リン，およびこれらの元素の一つと酸素を含むその他の溶媒；
６） ヘキサン，ヘプタン，シクロヘキサン，ベンゼン，トルエン，キシレンなどの炭化水素；
７） これらの溶媒の組み合わせがある。
【００３９】
有機溶媒の存在下で行う場合、アルコールに対する溶媒の重量比は、好適には約０．３〜約２５、そしてより好適には約１〜約９である。また、この方法は、多かれ少なかれ、希釈された水溶液中で行うことができる。この反応は、相間移動触媒（長鎖３級または４級アミン塩類またはフリーな３級アミン類）の存在下または相間移動触媒なしで行うことができる。
【００４０】
種々のモード、すなわち、試薬の添加や混合の順番をいろいろ変えることができ、たとえば、
１） アルデヒド，アンモニア，触媒および溶媒の混合物に対する、過酸化水素の添加、または溶媒なしで同じことを行う；
２） 溶媒と触媒の混合物に対する、アルデヒド，水性水酸化アンモニウム，および過酸化水素の同時，並行，または逐次添加；
３） 同じ溶媒，別の溶媒，および触媒の混合物に対する、溶媒中のアルデヒド，水性水酸化アンモニウム，および過酸化水素の同時，並行，または逐次添加；
４） アルデヒドと触媒の混合物に対する、水性水酸化アンモニウム，および過酸化水素の同時，並行，または逐次添加；
５） 溶媒と触媒の混合物に対する、アルデヒド，水性水酸化アンモニウム，および過酸化水素の同時，並行，または逐次添加を伴う、ガス状アンモニアの供給；
６） 溶媒，アルデヒドおよび触媒の混合物に対する、過酸化水素の同時または逐次添加を伴う、ガス状アンモニアの供給；
７） その他。
【００４１】
したがって、一つの実施態様では、溶媒と触媒の混合物に対する、アルデヒド，水性水酸化アンモニウム，および過酸化水素の添加により、接触は行われる。別の実施態様では、アルデヒド，溶媒および触媒の混合物に対する、アンモニアまたは水酸化アンモニウムおよび過酸化水素の添加により、接触は行われる。さらに別の実施態様では、溶媒と触媒の混合物に対する、アルデヒド，アンモニアまたは水酸化アンモニウム，および過酸化水素の添加により、接触は行われ；アルデヒド，アンモニアまたは水酸化アンモニウム，および過酸化水素の添加はほぼ同時に開始され；アルデヒドの添加が最初に完了し；アンモニアまたは水酸化アンモニウムの添加が次に完了し；そして過酸化水素の添加が３番目に完了する。
【００４２】
反応終了後、反応混合物は、いろいろな方法で仕上げを行うことができる。各場合に、最適な仕上げ操作の手順は、出発アルデヒドや得られるニトリル、または用いた溶媒などの特性に左右される。たとえば、混合物は、亜硫酸または重亜硫酸ナトリウム水溶液を用いて”急冷”し、次いで水と有機溶媒で希釈することができる。層の分離と水層を随意に抽出した後、溶媒を蒸発させ、次いで生成物を蒸留することができる。時には、ピペロニロニトリルの場合のように、反応混合物から生成物を結晶として取り出すことができる。仕上げ処理として使える可能性があるもう一つの方法は、珪藻土などの吸着剤からなるパッド、または硫酸ナトリウム，硫酸マグネシウム，亜硫酸ナトリウムなどの無機塩からなるパッドによる反応混合物のろ過、とそれに続く溶媒の蒸発と生成物の蒸留である。
【００４３】
生成物を分離後、触媒は再使用することができる。触媒の再使用が望ましい場合は、反応は、ヘプタンなどの炭化水素との混和性の低い水溶性溶媒中で行うことができる。この種の溶媒の例には、グリコール類，セロソルブ類，１−メトキシ−２−プロパノール，ジメチルスルホキシド，などがある。反応終了後、生成物は炭化水素を用いて抽出し、残りの溶媒や水や触媒は随意に再濃縮して再使用することができる。触媒の再使用が望ましくない場合は、遷移金属またはその化合物は、これらを、たとえば、硫化物，リン酸塩，またはキレートポリマーとの錯体などの不溶性または難溶性の化合物に転化することにより廃水から除去することができる。
【００４４】
したがって、この発明により、アルデヒド類から対応するニトリル類を製造する便利で非常に実用的な方法が得られる。この発明の利点は、クレームの中でとくに指摘されたエレメントとその組み合わせにより実現される。この発明に関する前述の説明と以下で述べる実施例は、両方とも、クレームされたこの発明を限定するものではない。
【００４５】
実施例
次の実施例は、当業者にニトリル類を製造する方法を開示し説明するためのものであり、したがって、これらの実施例はこの発明を純粋に例示するためのものであり発明者らが自身の発明と見なすものの範囲を限定するものではない。数字（たとえば、量，温度，など）については精度を保証するために努力したが、一部のエラーやずれについては説明する必要がある。とくに明記しない限り、部は重量部、温度は℃単位または室温における温度であり、圧力は大気圧またはそれに近い圧力である。
【００４６】
実施例１ ， 工業グレードのシトラールからゲラニルニトリル
４００ｍＬのイソプロパノールと１．０ｇ（０．０１モル）の第１塩化銅の混合物を撹拌しながら、１７−２３℃において、５８ｇ（０．４８７モル）の２９．４％水性水酸化アンモニウムを約３時間かけて滴下した。水酸化アンモニウムの添加と並行して、７４．０ｇ（０．３８モル）の７８．１％工業グレードのシトラール（異性体比Ｅ／Ｚ＝２．４）および１．０ｇのヘキサデカン（内部標準）の混合物を約２．５時間かけて添加した。水酸化アンモニウムとシトラールの添加に並行して、９５ｇ（１．４モル）の５０％水性過酸化水素約４時間かけて添加した。添加終了後、この混合物をさらに１時間撹拌し、次いでＧＣ分析により、この反応混合物には約９０％の理論収率に相当する約５１ｇのゲラニルニトリル（０．３４３モル）が含まれていることが判明した。普通の仕上げ操作の後、生成物を蒸留して、純度８８．２％のゲラニルニトリル５３．４ｇ（４７．１ｇ；０．３１５６モル）を得た。異性体比Ｅ／Ｚ＝２．４。蒸留した収率は理論量の８３．１％。
【００４７】
実施例２，水酸化アンモニウム／シトラールのモル比＝１：１の場合の純度９５％のシトラールからゲラニルニトリル
３００ｍＬのイソプロパノールと１．０ｇ（０．０１モル）の第１塩化銅の混合物を撹拌しながら、１７−２７℃において、４８ｇ（０．４モル）の２９．４％水性水酸化アンモニウムを約２．５時間かけて滴下した。水酸化アンモニウムの添加と並行して、６４．０ｇ（０．３９９モル）の９５％グレードのシトラール（異性体比Ｅ／Ｚ＝０．９９）および１．０ｇのヘキサデカン（内部標準）を約２．５時間かけて添加した。水酸化アンモニウムとシトラールの添加に並行して、９５ｇ（１．４モル）の５０％水性過酸化水素を約４時間かけて添加した。添加終了後、この混合物をさらに１時間撹拌し、次いでＧＣ分析により、この反応混合物には約８２％の理論収率に相当する約４９ｇのゲラニルニトリル（０．３２８モル）が含まれていることが判明した。普通の仕上げ操作の後、生成物を蒸留して、純度９６．１％のゲラニルニトリル４７．３ｇ（４５．５ｇ；０．３０５モル）を得た。異性体比Ｅ／Ｚ＝１．２。蒸留した収率は理論量の７８．３％。
【００４８】
実施例３，水酸化アンモニウム／シトラールのモル比＝１．２３：１の場合の純度９５％のシトラールからゲラニルニトリル
４００ｍＬのイソプロパノールと１．０ｇ（０．０１モル）の第１塩化銅の混合物を撹拌しながら、１７−２２．５℃において、５８ｇ（０．４８７モル）の２９．４％水性水酸化アンモニウムを約３時間かけて滴下した。水酸化アンモニウムの添加と並行して、６３．４ｇ（０．３９６ル）の９５％グレードのシトラール（異性体比Ｅ／Ｚ＝１．１１）および１．０ｇのヘキサデカン（内部標準）を約２．５時間かけて添加した。水酸化アンモニウムとシトラールの添加に並行して、９５ｇ（１．４モル）の５０％水性過酸化水素を約４時間かけて添加した。普通の仕上げ操作の後、生成物を蒸留して、純度９６．３％のゲラニルニトリル４８．５ｇ（４６．７ｇ；０．３１３モル）を得た。異性体比Ｅ／Ｚ＝１．３５。蒸留した収率は理論量の７９．０％。
【００４９】
実施例４，２ − Ｅシトラール（ゲラニアール）から２ − Ｅゲラニルニトリル
３００ｍｌのイソプロパノールと１．０ｇ（０．０１モル）の第１塩化銅の混合物を撹拌しながら、１７．１−２２．２℃において、５８ｇ（０．４８７モル）の２９．４％水性水酸化アンモニウムを２００分かけて滴下した。水酸化アンモニウムの添加と並行して、６１．１ｇ（０．４モル）のゲラニアール（９８．５％のゲラニアールと１．１％のネラールを含有）および１．０ｇのヘキサデカン（内部標準）を約２．５時間かけて添加した。水酸化アンモニウムとシトラールの添加に並行して、９５ｇ（１．４モル）の５０％水性過酸化水素を約４時間かけて添加した。普通の仕上げ操作の後、生成物を蒸留して、トータル純度９６．６％のゲラニルニトリル４７．６ｇ（４６．０ｇ；０．３０８モル；８９．３％の２−Ｅ−ゲラニルニトリルと７．３％の２−Ｚ−ゲラニルニトリルを含有）を得た。蒸留した収率は理論量の７７．０％。
【００５０】
実施例５−１９，種々の銅触媒と溶媒を用いたシトラールからゲラニルニトリルの合成
３００ｍｌの溶媒と０．０１モルの触媒（表１を参照のこと）の混合物を撹拌しながら、１７−２６℃において、５３−５８ｇ（０．４４−０．４９モル）の２９．４％水性水酸化アンモニウムを約３時間かけて滴下した。水酸化アンモニウムの添加と並行して、７４．０ｇ（０．３８モル）の７８．１％工業用グレードのシトラール（異性体比Ｅ／Ｚ＝２．４）および１．０ｇのヘキサデカン（内部標準）を約２．５時間かけて添加した。水酸化アンモニウムとシトラールの添加に並行して、９５ｇ（１．４モル）の５０％水性過酸化水素を約４時間かけて添加した。添加終了後、この混合物をさらに１時間撹拌し、１０％亜硫酸ナトリウム水溶液とともに１時間撹拌して仕上げを行い、次いで水とヘプタンまたはクロロホルムで希釈した。有機層を分離し、水層をヘプタンまたはクロロホルムで抽出した。溶媒を蒸発させた後、生成物を真空蒸留した。蒸留した収率は表１に示す。
【表１】

【００５１】
実施例２０−２４，種々の触媒と溶媒を用いたシトラールからゲラニルニトリルの合成
これらの反応を実施例５−１９と同じ方法で行ったが、収率はＧＣにより測定した。結果を表２に示す。
【表２】

【００５２】
実施例２５−２７，ジメチルホルムアミド中におけるゲラニルニトリルの合成
１６ｇの９５％シトラール（０．１ｍモル；ゲラニアール／ネラール異性体比０．９６），１２５ｍｌのジメチルホルムアミドおよび表３に示した０．５ｇの触媒からなる混合物を撹拌しながら、８−１５℃において、５−１１分にわたり、水性水酸化アンモニウム（濃度２９．４％，１５ｇ，０．１２６モル）を添加した。次いで、温度をほぼ同じ範囲に保持しながら、３０ｇの５０％過酸化水素（０．４４モル）を２０−４０分間にわたり添加した。この混合物を、さらに、約１．５時間撹拌し、ＧＣにより分析した。結果を表３に示す。
【表３】

【００５３】
実施例２８−３３，種々の温度と試薬の添加時間におけるゲラニルニトリルの合成
これらの反応は、実施例２とほぼ同様に行われているが、反応温度と試薬の添加時間は異なっている。反応条件とゲラニルニトリルの蒸留した時点での収率を表４に示す。
【表４】

【００５４】
実施例３４，溶媒と水と触媒の層を再使用した場合の、１−メトキシ−２−プロ パノール中におけるゲラニルニトリルの合成
反応は実施例１６と同様に行い、次いでヘプタンで抽出して仕上げ処理を行った。ヘプタンを蒸発させた後、生成物を蒸留して８８．３％ゲラニルニトリルを５２．２ｇ得た。これは理論収率８１．３％に相当する。抽出後、溶媒と水と触媒の層は、再濃縮せずに、次の類似の反応で再使用した。第２のランでは、ゲラニルニトリルの蒸留時点の収率は理論量の３５．３％であった。
【００５５】
実施例３５−３８，トランス−シナモンニトリル，２，４−ヘキサジエネンニトリル，シトロネリルニトリル，および ２− メチル −２− ペンテネンニトリルの合成
３００ｍｌのイソプロパノールと１．３６ｇの塩化第２銅（０．０１モル）の混合物を撹拌しながら、１７−２４℃において、５８ｇ（０．４８７モル）の２９．４％水性水酸化アンモニウムを約３時間かけて滴下した。水酸化アンモニウムの添加と並行して、０．４．モルのアルデヒド（表５）および１．０ｇのヘキサデカン（内部標準）を約２．５時間かけて添加した。水酸化アンモニウムとシトラールの添加に並行して、９５ｇ（１．４モル）の５０％水性過酸化水素を約４時間かけて添加した。添加終了後、この混合物を１０％亜硫酸ナトリウム水溶液とともに１時間撹拌して仕上げを行い、次いで水とヘプタンまたはクロロホルムで希釈した。有機層を分離し、水層をヘプタンまたはクロロホルムで抽出した。溶媒を蒸発させた後、生成物を真空蒸留した。蒸留した収率は表５に示す。
【表５】

【００５６】
実施例３９，ピペロナール（３，４−メチレンジオキシベンズアルデヒド）から ピペロニルニトリル（３，４−メチレンジオキシベンゾニトリル）の合成
２００ｍｌのイソプロパノールと１．３６ｇの塩化第２銅の混合物を撹拌しながら、１７−２３℃において、５８ｇ（０．４８７モル）の２９．４％水性水酸化アンモニウムを１９０分かけて滴下した。水酸化アンモニウムの添加と並行して、１００ｍｌのイソプロパノール中の６０．１ｇの９９％ピペロナール（０．３９６．モル）および１．０ｇのヘキサデカン（内部標準）の溶液を１４７分かけて添加した。水酸化アンモニウムとピペロナールの添加に並行して、９５ｇ（１．４モル）の５０％水性過酸化水素を５９０分かけて添加した。添加終了後、この混合物を１０％亜硫酸ナトリウム水溶液とともに１時間撹拌して仕上げを行い、次いで水とヘプタンまたはクロロホルムで希釈した。有機層を分離し、水層をヘプタンまたはクロロホルムで抽出した。溶媒を蒸発させた後、粗製固形生成物の重量は３６．４ｇ（粗収率約６０％）であった。粗製物を沸騰ヘプタンから再結晶すると１７．９ｇの結晶性ピペロニロニトリルが得られた。理論量の３０．７％であった。
【００５７】
実施例４０−４４，ｐ−メトキシベンゾニトリル，ベンゾニトリル，トランス−２−ヘキセンニトリル，クロトノニトリル，およびウンデカンニトリルの合成
反応は実施例３５−３８と同様に行い、収率はＧＣにより測定した（表６）。
【表６】

【００５８】
実施例４５，反応後の触媒の沈殿を伴うゲラニルニトリルの合成
３００ｍｌのイソプロパノールと１．０ｇの塩化第１銅（０．０１モル）の混合物を撹拌しながら、１７−２３℃において、５８ｇ（０．４８７モル）の２９．４％水性水酸化アンモニウムを約３時間かけて滴下した。水酸化アンモニウムの添加と並行して、７４．０ｇ（０．３６８．モル）の純度７５．７％の工業用グレードのシトラールおよび１．０ｇのヘキサデカンおよび２５ｍｌのヘプタンを約２．５時間かけて添加した。水酸化アンモニウムとシトラールの添加に並行して、９５ｇ（１．４モル）の５０％水性過酸化水素を約４時間かけて添加した。５０％水性過酸化水素の添加に続いて、５０ｇの８５％リン酸を添加し、さらに、得られた混合物を１時間撹拌後、１７５ｍｌのヘプタンで希釈し、３０ｇの結晶性ＮａＣｌで処理した。形成された複数の層を分離し、有機層を蒸留して純度８６．６％のゲラニルニトリルを５４．０ｇ（４６．８ｇ；０．３１４モル）得た。蒸留収率は理論量の８５．２％であった。
リン酸銅の沈殿から水層を分離し、この水層を硫化ナトリウムの飽和水溶液５ｇで処理した。発生した硫化銅を分離後、この水には銅は実質的には含まれていなかった。
【００５９】
この出願では、種々の刊行物が引用されている。これらの刊行物の開示内容は、その全体が、この発明が属する公知技術をより完全に説明するために引用によりこの出願に組み込まれている。
【００６０】
当業者には、この発明の範囲や精神を逸脱することなく、種々の修正や変形が可能であることは明らかである。この発明のその他の実施態様は、この明細書で開示された詳細な内容や発明の実行を考慮することにより当業者には明らかになるであろう。明細書や実施例は、例示するためのものであり、この発明の範囲や精神は次のクレームにより明示される。

Claims (26)

1. ニトリルを製造する方法において、（ｉ）アンモニアまたは水酸化アンモニウム、（ｉｉ）過酸化水素、および（ｉｉｉ）遷移金属または遷移金属化合物とアルデヒドとの接触を含み、前記接触が逐次的，同時またはいずれかの順番で行われる前記方法。
2. 請求項１の方法の方法において、前記ニトリルが化学式（１）により表され、
   ＲＣＮ（１）
   そして前記アルデヒドが化学式（２）により表され、
   ＲＣＨＯ（２）
   ここで、
   ａ．Ｒは、アルキル，アルケニル，アルキニル，アリル（ａｒｙｌ），アリル（ａｒｙｌ）アルキル，アルキルアリル（ａｒｙｌ），アリル（ａｒｙｌ）アルケニル，アルケニルアリル（ａｒｙｌ），アルキニルアリル（ａｒｙｌ），アリル（ａｒｙｌ）アルキニル，ヘテロアリル（ａｒｙｌ），アルキルヘテロアリル（ａｒｙｌ），ヘテロアリル（ａｒｙｌ）アルキル，アルケニルヘテロアリル（ａｒｙｌ），またはヘテロアリル（ａｒｙｌ）アルケニルを表し；
   ｂ．Ｒは、分岐，線状，環状および／または多環状であり；
   ｃ．Ｒは、ヒドロキシ，アルコキシ，カルボキシ，シアノ，アルコキシカルボニル，およびカルボニルからなる群から選ばれた一つ以上の官能基で随意に置換できる前記方法。
3. 前記遷移金属または遷移金属化合物が、銅，銅塩，または銅錯体である請求項１の方法。
4. 前記接触が、有機溶媒の存在下で行われる請求項１の方法。
5. 前記接触が、アルコール，グリコール，またはグリコールーエーテルの存在下で行われる請求項１の方法。
6. 前記接触が、イソプロパノールの存在下で行われる請求項１の方法。
7. 前記接触が、１−メトキシ−２−プロパノールの存在下で行われる請求項１の方法。
8. 前記接触が、ジメチルスルホキシド，ジメチルホルムアミド，Ｎ−メチルピロリジノン，アセトニトリル，またはトリエタノールアミンの存在下で行われる請求項１の方法。
9. 前記アルデヒドが、シトラール，ゲラニアール，またはネラールである請求項１の方法。
10. 前記アルデヒドが、シナムアルデヒド，ピペロナール，ベンズアルデヒド，ｐ−メトキシベンズアルデヒド，または２，４−ヘキサジエナールである請求項１の方法。
11. 前記アルデヒドが、シトロネラールの（３Ｒ）−エナンチオマー，シトロネラールの（３Ｓ）−エナンチオマー，またはこれらの混合物である請求項１の方法。
12. アルデヒドに対するアンモニアまたは水酸化アンモニウムのモル比が、約０．５〜約２０である請求項１の方法。
13. アルデヒドに対するアンモニアまたは水酸化アンモニウムのモル比が、約０．９〜約５である請求項１の方法。
14. アルデヒドに対するアンモニアまたは水酸化アンモニウムのモル比が、約１〜約２である請求項１の方法。
15. アルデヒドに対する過酸化水素のモル比が、約０．８〜約５０である請求項１の方法。
16. アルデヒドに対する過酸化水素のモル比が、約１〜約１０である請求項１の方法。
17. 前記接触が、触媒と溶媒の混合物にアルデヒド，アンモニアまたは水酸化アンモニウムおよび過酸化水素を加えてなされる請求項１の方法。
18. 前記接触が、アルデヒド，溶媒，および触媒の混合物にアンモニアまたは水酸化アンモニウムおよび過酸化水素を加えてなされる請求項１の方法。
19. 請求項１の方法において、
    ａ．前記接触が、触媒と溶媒の混合物にアルデヒド，アンモニアまたは水酸化アンモニウムおよび過酸化水素を加えてなされ；
    ｂ．アルデヒド，アンモニアまたは水酸化アンモニウムおよび過酸化水素の添加がほぼ同時にスタートし；
    ｃ．前記アルデヒドの添加がまず完了し；
    ｄ．前記アンモニアまたは水酸化アンモニウムの添加が２番目に完了し；
    ｅ．前記過酸化水素の添加が３番目に完了する前記方法。
20. 前記接触が、約−１０℃〜約＋７０℃の温度で行われる請求項１の方法。
21. 前記接触が、約０℃〜約＋４５℃の温度で行われる請求項１の方法。
22. 回分式で行われる請求項１の方法。
23. 連続式で行われる請求項１の方法。
24. Ｒに約１〜約４０個の炭素が含まれる請求項２の方法。
25. Ｒに約５〜約２０個の炭素が含まれる請求項２の方法。
26. 請求項１の方法において、引き続き遷移金属または遷移金属化合物を不溶性または溶解し難い化合物に転化することにより、これらを反応生成物から除去するステップが、さらに、含まれる前記方法。