專利名稱：重氫氣的制造方法、以及使用了由該制造方法得到的重氫氣的接觸重氫化方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在催化劑的共存下于加壓下使被重氫化的溶劑與氫氣相接觸來制造重氫氣的方法，所述催化劑選自鈀催化劑、鉑催化劑、鎳催化劑、鈷催化劑、銥催化劑、以及沒有配體配位的銠催化劑和釕催化劑；本發(fā)明進(jìn)一步涉及使用由該制造方法得到的重氫氣對(duì)具有還原性官能團(tuán)的化合物進(jìn)行接觸重氫化的方法。

背景技術(shù)：
重氫化(氘化和氚化)后的化合物在例如生命科學(xué)、環(huán)境科學(xué)、物質(zhì)科學(xué)等各領(lǐng)域作為標(biāo)記化合物等被廣泛利用。例如，氘化后的化合物在解析反應(yīng)機(jī)理和物質(zhì)代謝等方面是非常有用的。并且，該化合物本身的穩(wěn)定性和性質(zhì)因其同位素效應(yīng)而改變，因此認(rèn)為該化合物作為醫(yī)藥品、農(nóng)藥、有機(jī)EL材料等也是有用的。而且，人們認(rèn)為氚化后的化合物作為在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)等中調(diào)查醫(yī)藥品等的吸收、分布、血藥濃度、排泄、代謝等時(shí)的標(biāo)記化合物是有用的。因此，近年來在這些領(lǐng)域中積極地進(jìn)行著使用被重氫化(氘化和氚化)后的化合物的研究。
作為制造重氫化的化合物的方法，有各種各樣的方法，其中優(yōu)選例如基于H-D交換反應(yīng)的向最終目的物的直接引入法、與還原性官能團(tuán)的接觸重氫化方法等，作為這些反應(yīng)中的重氫源可以使用重氫氣(D2、T2)。
但是，由于例如D2氣極為昂貴，因而嘗試使用價(jià)格較便宜且容易獲得的例如重水(D2O)等作為重氫源來制造重氫氣。
作為使用重水制造重氫氣的方法，已知有例如電解重水的方法(專利文獻(xiàn)1)。但是，該方法存在如下問題例如消耗巨大能量、由于使用重氫化的堿性氫氧化物(例如KOD等)作為電解質(zhì)而花費(fèi)成本、由于生成副產(chǎn)物氧氣(O2)因而需要將氧氣與重氫氣分離的操作等。
因此，有提案提出了使用釕(II)和銠(I)絡(luò)合物作為水溶性絡(luò)合物催化劑在加壓條件(2MPa＝約20個(gè)氣壓)下使氫氣(H2)和重水反應(yīng)來制造重氫氣的方法(非專利文獻(xiàn)1和非專利文獻(xiàn)2)。但是，該方法存在如下等問題僅生成DH氣而不生成重氫氣(D2)；由于要用到復(fù)雜的絡(luò)合物催化劑且其需要預(yù)先合成，因而操作困難且花費(fèi)成本；由于該絡(luò)合物催化劑為水溶性的，因而難于將該絡(luò)合物催化劑從重水中回收-再利用。
另外，由本發(fā)明的一部分發(fā)明人等提出了于常溫常壓下在鈀碳(Pd/C)催化劑的存在下使氫氣與重水發(fā)生反應(yīng)來制造重氫氣的方法(非專利文獻(xiàn)3)。但是，該方法雖然能夠得到純的重氫氣，但所生成的重氫氣相對(duì)于作為反應(yīng)基質(zhì)的重水的比(重氫產(chǎn)率)低，因而該方法難以被稱作有效的重氫氣制造方法。
這種狀況下，希望開發(fā)出利用經(jīng)重氫化的溶劑來有效地制造重氫氣的方法。
專利文獻(xiàn)1美國專利第4054496號(hào)說明書
非專利文獻(xiàn)1Gabor et al，Green Chem.，2003，Vol.5，p.213-217
非專利文獻(xiàn)2Gabor et al，C.R.Acad.Sci.Paris，Ser.IicChem.Vol.3(2003)，p.601-605
非專利文獻(xiàn)3Organic Letters，2004，Vol.6，No.20，p.3521-3523

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的課題是提供重氫氣的制造方法，該制造方法可相對(duì)于作為反應(yīng)基質(zhì)的重氫化后的溶劑有效地生成重氫氣。
本發(fā)明是(1)重氫氣的制造方法和(2)具有還原性官能團(tuán)的化合物的接觸重氫化方法的發(fā)明，所述(1)重氫氣的制造方法的特征為，在催化劑的共存下于加壓下使重氫化后的溶劑與氫氣相接觸，所述催化劑選自鈀催化劑、鉑催化劑、鎳催化劑、鈷催化劑、銥催化劑、以及沒有配體配位的銠催化劑和釕催化劑；所述(2)具有還原性官能團(tuán)的化合物的接觸重氫化方法的特征為，在接觸還原催化劑的共存下，使由上述(1)得到的重氫氣與具有還原性官能團(tuán)的化合物相接觸。
根據(jù)本發(fā)明的重氫氣的制造方法，可以利用重氫化的溶劑以高產(chǎn)率生成重氫氣。另外，如果使用由本發(fā)明的重氫氣的制造方法得到的重氫氣在接觸還原催化劑的存在下進(jìn)行具有還原性官能團(tuán)的化合物(反應(yīng)基質(zhì))的接觸重氫化反應(yīng)，則結(jié)果是無需另外獲得價(jià)格昂貴的重氫而可以使用價(jià)格較便宜的可獲得的重水等重氫化的溶劑來有效地對(duì)反應(yīng)基質(zhì)進(jìn)行接觸重氫化反應(yīng)，并且可以生成具有高重氫化率的重氫化合物。

具體實(shí)施例方式 本發(fā)明中，重氫是指氘(D)或氚(T)，重氫化是指氘化和氚化。而且，本說明書中，將所生成的重氫氣相對(duì)于重氫化的溶劑的比率作為“重氫(氣)生成效率(或產(chǎn)率)”。另外，本說明書中，將通過接觸重氫還原而將重氫加成到具有還原性官能團(tuán)的化合物的反應(yīng)部位上的比例作為“重氫化率”。
作為本發(fā)明的重氫氣的制造方法中的重氫氣，可舉出氘(D2)或氚(T2)。
作為被重氫化了的溶劑，當(dāng)重氫為氘時(shí)，可以舉出例如重水(D2O)；例如重氫甲醇、重氫乙醇、重氫丙醇、重氫異丙醇、重氫丁醇、重氫叔丁醇、重氫戊醇、重氫己醇、重氫庚醇、重氫辛醇、重氫壬醇、重氫癸醇、重氫十一烷基醇、重氫十二烷基醇等重氫醇類；例如重氫甲酸、重氫乙酸、重氫丙酸、重氫丁酸、重氫異丁酸、重氫戊酸、重氫異戊酸、重氫三甲基乙酸等重氫羧酸類等有機(jī)溶劑等。其中考慮到環(huán)境和可操作性，優(yōu)選重水。而且，當(dāng)重氫為氚時(shí)，作為被重氫化了的溶劑，例如可以舉出氚化水(T2O)等。這些溶劑可以單獨(dú)使用也可以適宜組合兩種以上來使用。
所述被重氫化了的溶劑只要是分子中一個(gè)以上的氫原子被重氫化了的溶劑即可，例如，重氫醇類中的羥基的氫原子、重氫羧酸類的羧基的氫原子被重氫化后就可以在本發(fā)明的重氫化方法中使用。
另外，在本發(fā)明的重氫氣的制造方法中，可以根據(jù)需要使用反應(yīng)溶劑。作為可以根據(jù)需要使用的反應(yīng)溶劑，只要不對(duì)本發(fā)明中重氫氣的制造帶來惡劣影響就可以使用任何溶劑，具體可以舉出例如二甲醚、二乙醚、二異丙基醚、乙基甲基醚、叔丁基甲基醚、1，2-二甲氧基乙烷、環(huán)氧乙烷、1，4-二噁烷、二氫吡喃、四氫呋喃等醚類；例如己烷、庚烷、辛烷、壬烷、癸烷、環(huán)己烷等脂肪族烴類等。這些溶劑可以單獨(dú)使用也可以適宜組合兩種以上來使用。
對(duì)于作為本發(fā)明的重氫氣制造方法中的催化劑而列舉出的鈀催化劑，可以舉出鈀原子價(jià)通常為0～4價(jià)、優(yōu)選為0～2價(jià)、更優(yōu)選為0價(jià)的鈀催化劑。
作為鉑催化劑，可舉出鉑原子的原子價(jià)通常為0～4價(jià)、優(yōu)選為0～2價(jià)、更優(yōu)選為0價(jià)的鉑催化劑。
作為鎳催化劑，可舉出鎳原子的原子價(jià)通常為0～2價(jià)、優(yōu)選為0價(jià)的鎳催化劑。
作為鈷催化劑，可舉出鈷原子的原子價(jià)通常為0價(jià)或1價(jià)的鈷催化劑。
作為銥催化劑，可舉出銥原子的原子價(jià)通常為0～4價(jià)、優(yōu)選為0～3價(jià)、更優(yōu)選為0價(jià)的銥催化劑。
作為銠催化劑，可舉出銠原子的原子價(jià)通常為0～4價(jià)、優(yōu)選為0價(jià)的銠催化劑。
作為釕催化劑，可舉出釕原子的原子價(jià)通常為0～4價(jià)、優(yōu)選為0價(jià)的釕催化劑。
在如上所述的催化劑中，對(duì)于鈀、鉑、鎳、鈷、銥、銠和釕催化劑來說，既可以是金屬本身(金屬單質(zhì))，也可以是這些金屬的氫氧化物、氧化物、鹵化物或乙酸鹽；對(duì)于鈀、鉑、鎳、鈷和銥催化劑來說，還可以是配位有如下所述配體的催化劑。其中優(yōu)選例如金屬單質(zhì)、其氫氧化物、氧化物、鹵化物、乙酸鹽等沒有配體配位的金屬催化劑。另外，也可以是這些金屬(金屬單質(zhì))、金屬氫氧化物、金屬氧化物、金屬鹵化物、乙酸鹽或金屬絡(luò)合物被擔(dān)載在各種載體上而形成的催化劑。
作為可以配位有配體的金屬催化劑中的配體，可以舉出例如1，5-環(huán)辛二烯(COD)、二亞芐基丙酮(DBA)、聯(lián)二吡啶(BPY)、鄰二氮雜菲(PHE)、苯甲腈(PhCN)、異腈(RNC)、三乙胂(As(Et)3)、乙酰丙酮配體(acac)、五甲基環(huán)戊二烯基(Cp*)、乙二胺(EN)；例如二甲基苯膦(P(CH3)2Ph)、二苯基膦基二茂鐵(DPPF)、三甲基膦(P(CH3)3)、三乙基膦(PEt3)、三叔丁基膦(PtBu3)、三環(huán)己基膦(PCy3)、三甲氧基膦(P(OCH3)3)、三乙氧基膦(P(OEt)3)、三叔丁氧基膦(P(OtBu)3)、三苯基膦(PPh3)、1，2-雙(二苯基膦基)乙烷(DPPE)、三苯氧基膦(P(OPh)3)、三鄰甲苯基膦(P(o-tolyl)3)等有機(jī)膦配體等。
作為鈀金屬催化劑的具體例，可以舉出例如Pd；例如Pd(OH)2等氫氧化鈀催化劑；例如PdO等氧化鈀催化劑；例如PdBr2、PdCl2、PdI2等鹵化鈀催化劑；例如乙酸鈀(Pd(OAc)2)、三氟乙酸鈀(Pd(OCOCF3)2)等乙酸鈀鹽催化劑；例如Pd(RNC)2Cl2、Pd(acac)2、二乙酸雙(三苯基膦)鈀[Pd(OAc)2(PPh3)2]、Pd(PPh3)4、Pd2(dba)3、Pd(NH3)2Cl2、Pd(CH3CN)2Cl2、二氯雙(苯甲腈)鈀[Pd(PhCN)2Cl2]、Pd(dppe)Cl2、Pd(dppf)Cl2、Pd[PCy3]2Cl2、Pd(PPh3)2Cl2、Pd[P(o-tolyl)3]2Cl2、Pd(cod)2Cl2、Pd(PPh3)(CH3CN)2Cl2、Pd(en)等的配位有配體的鈀金屬絡(luò)合物催化劑等。
作為鉑金屬催化劑的具體例，可以舉出例如Pt；例如PtO2等氧化鉑催化劑；例如PtCl4、PtCl2、K2PtCl4等鹵化鉑催化劑；例如PtCl2(cod)、PtCl2(dba)、PtCl2(PCy3)2、PtCl2(P(OEt)3)2、PtCl2(P(OtBu)3)2、PtCl2(bpy)、PtCl2(phe)、Pt(PPh3)4、Pt(cod)2、Pt(dba)2、Pt(bpy)2、Pt(phe)2等配位有配體的鉑金屬絡(luò)合物催化劑等。
作為鎳金屬催化劑的具體例，可以舉出例如Ni；例如NiO等氧化鎳催化劑；例如NiCl2等鹵化鎳催化劑；例如NiCl2(dppe)、NiCl2(PPh3)2、Ni(PPh3)4、Ni(P(OPh)3)4、Ni(cod)2等配位有配體的鎳金屬絡(luò)合物催化劑等。
作為鈷金屬催化劑的具體例，可以舉出例如Co(C3H5){P(OCH3)3}3等配位有配體的鈷金屬絡(luò)合物催化劑等。
作為銥金屬催化劑的具體例，可舉出例如Ir；例如Ir(cod)(acac)、Cp*(P(CH3)3)IrCl2等配位有配體的銥金屬絡(luò)合物催化劑等。
作為銠類的金屬催化劑，可舉出例如Rh等。
作為釕金屬催化劑的具體例，可舉出例如Ru等。
作為如上所述的金屬催化劑被載體所擔(dān)載時(shí)的載體，可以舉出例如碳、氧化鋁、二氧化硅凝膠、沸石、分子篩、離子交換樹脂、聚合物等，其中優(yōu)選碳、氧化鋁，它們中更優(yōu)選碳。
作為用作載體的離子交換樹脂，只要是不對(duì)本發(fā)明的重氫化帶來惡劣影響的物質(zhì)即可，可以舉出例如陽離子交換樹脂、陰離子交換樹脂。
作為陽離子交換樹脂，可以舉出例如弱酸性陽離子交換樹脂、強(qiáng)酸性陽離子交換樹脂；作為陰離子交換樹脂，可以舉出例如弱堿性陰離子交換樹脂、強(qiáng)堿性陰離子交換樹脂等。
離子交換樹脂一般包含作為骨架聚合物的以雙官能性單體交聯(lián)的聚合物，在該交聯(lián)的聚合物上結(jié)合有酸性基團(tuán)或堿性基團(tuán)，分別被各種陽離子或陰離子(反離子)交換。
作為弱酸性陽離子交換樹脂的具體例，可以舉出例如將以二乙烯基苯交聯(lián)的丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯的聚合物進(jìn)行水解而得到的產(chǎn)物等。
作為強(qiáng)酸性陽離子交換樹脂的具體例，可以舉出例如將苯乙烯-二乙烯基苯的共聚物進(jìn)行磺化的產(chǎn)物。
作為強(qiáng)堿性陰離子交換樹脂，可以舉出例如在苯乙烯-二乙烯基苯的共聚物的芳環(huán)上結(jié)合有氨基的化合物。
堿性陰離子交換樹脂的堿性強(qiáng)度按照所結(jié)合的氨基為伯氨基、仲氨基、叔氨基、季銨鹽的順序依次增強(qiáng)。
另外，與上述離子交換樹脂相同，市售的離子交換樹脂也能夠作為本發(fā)明的重氫氣制造方法中所涉及的催化劑的載體使用。
而且，對(duì)用作載體的聚合物，沒有特別限定，只要是不對(duì)本發(fā)明的重氫氣制造方法帶來惡劣影響的物質(zhì)即可，作為這種聚合物的例子，可以舉出例如下述通式[1]表示的單體經(jīng)過聚合或共聚而得到的產(chǎn)物等。
通式[1]
在所述通式[1]中，R1表示氫原子、低級(jí)烷基、羧基、羧基烷基、烷氧基羰基、羥基烷氧基羰基、氰基或甲酰基；R2表示氫原子、低級(jí)烷基、羧基、烷氧基羰基、羥基烷氧基羰基、氰基或鹵原子；R3表示氫原子、低級(jí)烷基、鹵代烷基、羥基、可以具有取代基的芳基、脂肪族雜環(huán)基、芳香族雜環(huán)基、鹵原子、烷氧基羰基、羥基烷氧基羰基、磺基、氰基、含氰基的烷基、酰氧基、羧基、羧基烷基、醛基、氨基、氨基烷基、氨基甲?；-烷基氨基甲?；蛄u基烷基；并且，R2和R3可以相結(jié)合，與相鄰的-C＝C-共同成為脂肪族環(huán)。
在通式[1]中，作為以R1～R3表示的低級(jí)烷基，可以是直鏈狀、支鏈狀和環(huán)狀中的任意一種，可以舉出例如碳原子數(shù)為1～6的烷基，具體可以舉出甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、異丁基、叔丁基、仲丁基、正戊基、異戊基、仲戊基、叔戊基、新戊基、1-甲基戊基、正己基、異己基、仲己基、叔己基、新己基、環(huán)丙基、環(huán)丁基、環(huán)戊基、環(huán)己基等。
作為以R1和R2表示的羧基烷基，可以舉出例如上述低級(jí)烷基的部分氫原子被羧基所取代的基團(tuán)等，具體可以舉出例如羧甲基、羧乙基、羧丙基、羧丁基、羧戊基、羧己基等。
作為以R1～R3表示的烷氧基羰基，優(yōu)選例如碳原子數(shù)為2～11的烷氧基羰基，具體可以舉出例如甲氧基羰基、乙氧基羰基、丙氧基羰基、丁氧基羰基、戊氧基羰基、己氧基羰基、環(huán)己氧基羰基、庚氧基羰基、2-乙基己氧基羰基、辛氧基羰基、壬氧基羰基、癸氧基羰基等。
作為以R1～R3表示的羥基烷氧基羰基，可以舉出上述碳原子數(shù)為2～11的烷氧基羰基的部分氫原子被羥基所取代的基團(tuán)，具體可以舉出例如羥基甲氧基羰基、羥基乙氧基羰基、羥基丙氧基羰基、羥基丁氧基羰基、羥基戊氧基羰基、羥基己氧基羰基、羥基庚氧基羰基、羥基辛氧基羰基、羥基壬氧基羰基、羥基癸氧基羰基等。
作為以R2和R3表示的鹵原子，可以舉出例如氟、氯、溴、碘等。
作為以R3表示的鹵代烷基，可以舉出例如以R1～R3表示的上述低級(jí)烷基被鹵化(例如氟化、氯化、溴化、碘化等)了的碳原子數(shù)為1～6的鹵代烷基，具體可以舉出例如氯甲基、溴甲基、三氟甲基、2-氯乙基、3-氯丙基、3-溴丙基、3，3，3-三氟丙基、4-氯丁基、5-氯戊基、6-氯己基等。
作為可以具有取代基的芳基中的芳基，可以舉出例如苯基、甲苯基、二甲苯基、萘基等；而且，作為該取代基，可以舉出例如氨基、羥基、低級(jí)烷氧基、羧基等。
對(duì)于作為取代基而列舉出的低級(jí)烷氧基，可以是直鏈狀、支鏈狀或環(huán)狀，可舉出通常碳原子數(shù)為1～6的烷氧基，具體可舉出例如甲氧基、乙氧基、正丙氧基、異丙氧基、正丁氧基、異丁氧基、仲丁氧基、叔丁氧基、正戊氧基、異戊氧基、仲戊氧基、叔戊氧基、新戊氧基、正己氧基、異己氧基、仲己氧基、叔己氧基、新己氧基、環(huán)丙氧基、環(huán)丁氧基、環(huán)戊氧基、環(huán)己氧基等。
作為帶有取代基的芳基的具體例，可以舉出例如氨基苯基、甲苯氨基、羥基苯基、甲氧基苯基、叔丁氧基苯基、羧基苯基等。
作為脂肪族雜環(huán)基，可以舉出例如含有1～3個(gè)雜原子(例如氮原子、氧原子、硫原子等)的五元環(huán)或六元環(huán)的雜環(huán)基等，具體可以舉出例如2-氧代吡咯烷基、哌啶基(2-，3-，或4-)、1-哌啶基、哌嗪基、4-嗎啉基等。
作為芳香族雜環(huán)基，優(yōu)選例如含有1～3個(gè)雜原子(例如氮原子、氧原子、硫原子等)的五元環(huán)或六元環(huán)的芳香族雜環(huán)基等，具體可以舉出例如吡啶基、咪唑基、噻唑基、呋喃基、吡喃基等。
作為含氰基的烷基，可以舉出例如上述低級(jí)烷基的部分氫原子被氰基所取代的基團(tuán)，具體可以舉出例如氰基甲基、2-氰基乙基、2-氰基丙基、3-氰基丙基、2-氰基丁基、4-氰基丁基、5-氰基戊基、6-氰基己基等。
作為酰氧基，可以舉出例如源于碳原子數(shù)為2～20的羧酸的酰氧基，具體可以舉出例如乙酰氧基、丙酰氧基、丁酰氧基、戊酰氧基、壬酰氧基、癸酰氧基、苯甲酰氧基等。
作為氨基烷基，可以舉出上述低級(jí)烷基的部分氫原子被氨基所取代的基團(tuán)，具體可以舉出例如氨基甲基、氨基乙基、氨基丙基、氨基丁基、氨基戊基、氨基己基等。
作為N-烷基氨基甲?；?，可以舉出氨基甲?；牟糠謿湓颖煌榛〈幕鶊F(tuán)，具體可以舉出例如N-甲基氨基甲?；-乙基氨基甲?；?、N-正丙基氨基甲?；-異丙基氨基甲?；?、N-正丁基氨基甲酰基、N-叔丁基氨基甲酰基等。
作為羥基烷基，可以舉出上述低級(jí)烷基的部分氫原子被羥基所取代的基團(tuán)，具體可以舉出例如羥基甲基、羥基乙基、羥基丙基、羥基丁基、羥基戊基、羥基己基等。
此外，作為R1和R2相結(jié)合并與相鄰的-C＝C-共同形成脂肪族環(huán)的情況下的脂肪族環(huán)，可以舉出例如碳原子數(shù)為5～10的不飽和脂肪族環(huán)，所述脂肪族環(huán)既可以是單環(huán)也可以是多環(huán)。作為這些脂肪族環(huán)的具體例，可以舉出例如降冰片烯環(huán)、環(huán)戊烯環(huán)、環(huán)己烯環(huán)、環(huán)辛烯環(huán)、環(huán)癸烯環(huán)等。
作為通式[1]表示的單體的具體例，可以舉出例如乙烯、丙烯、丁烯、異丁烯等碳原子數(shù)為2～20的乙烯性不飽和脂肪族烴類；例如苯乙烯、4-甲基苯乙烯、4-乙基苯乙烯、二乙烯基苯等碳原子數(shù)為8～20的乙烯性不飽和芳香族烴類；例如甲酸乙烯酯、乙酸乙烯酯、丙酸乙烯酯、乙酸異丙烯酯等碳原子數(shù)為3～20的烯基酯類；例如氯乙烯、偏二氯乙烯、偏二氟乙烯、四氟乙烯等碳原子數(shù)為2～20的含鹵乙烯性不飽和化合物類；例如丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、馬來酸、富馬酸、巴豆酸、乙烯基乙酸、烯丙基乙酸、乙烯基苯甲酸等碳原子數(shù)為3～20的乙烯性不飽和羧酸類(這些酸類也可以形成為例如鈉鹽、鉀鹽等堿金屬鹽或銨鹽等鹽的形式)；例如甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸2-乙基己酯、甲基丙烯酸月桂酯、丙烯酸硬脂酯、衣康酸甲酯、衣康酸乙酯、馬來酸甲酯、馬來酸乙酯、富馬酸甲酯、富馬酸乙酯、巴豆酸甲酯、巴豆酸乙酯、3-丁烯酸甲酯等乙烯性不飽和羧酸酯類；例如丙烯腈、甲基丙烯腈、烯丙基氰等碳原子數(shù)為3～20的含氰基乙烯性不飽和化合物類；例如丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺等碳原子數(shù)為3～20的乙烯性不飽和酰胺化合物類；例如丙烯醛、巴豆醛等碳原子數(shù)為3～20的乙烯性不飽和醛類；例如乙烯基磺酸、4-乙烯基苯磺酸等碳原子數(shù)為2～20的乙烯性不飽和磺酸類(這些酸類也可以形成為例如鈉鹽、鉀鹽等堿金屬鹽等的鹽的形式)；例如乙烯胺、烯丙胺等碳原子數(shù)為2～20的乙烯性不飽和脂肪族胺類；例如乙烯基苯胺等碳原子數(shù)為8～20的乙烯性不飽和芳香族胺類；例如N-乙烯吡咯烷酮、乙烯哌啶等碳原子數(shù)為5～20的乙烯性不飽和脂肪族雜環(huán)胺類；例如烯丙醇、巴豆醇等碳原子數(shù)為3～20的乙烯性不飽和醇類；例如4-乙烯基苯酚等碳原子數(shù)為8～20的乙烯性不飽和苯酚類等。
在擔(dān)載在載體上的催化劑中，作為催化劑金屬的鈀、鉑、鎳、鈷、銥、銠和釕的比例通常為全部催化劑的1重量％～99重量％，優(yōu)選為1重量％～50重量％，更優(yōu)選為1重量％～30重量％，進(jìn)一步優(yōu)選為1重量％～20重量％，尤其優(yōu)選為5重量％～10重量％。
在本發(fā)明的重氫氣制造方法中，上述擔(dān)載于載體上的金屬催化劑中優(yōu)選鈀碳、鉑碳、銠碳等，其中特別優(yōu)選鈀碳。
本發(fā)明的重氫氣制造方法中，可以單獨(dú)使用上述催化劑，也可以適宜組合兩種以上來使用。
關(guān)于本發(fā)明的重氫氣制造方法中所涉及的催化劑的用量，不管該催化劑是否擔(dān)載在載體等上(擔(dān)載在載體等上的情況下，以被擔(dān)載于載體上的狀態(tài)下的重量計(jì))，相對(duì)于作為重氫源的被重氫化的溶劑，通常所謂催化劑量依次優(yōu)選為0.01重量％～200重量％、0.01重量％～100重量％、0.01重量％～50重量％、0.01重量％～20重量％、0.1重量％～20重量％、1重量％～20重量％、5重量％～20重量％；此外，該催化劑整體中含有的催化劑金屬的量的上限依次優(yōu)選為20重量％、10重量％、5重量％、2重量％，下限依次優(yōu)選為0.0005重量％、0.005重量％、0.05重量％、0.5重量％。
進(jìn)行本發(fā)明的重氫氣制造方法時(shí)的反應(yīng)壓力的下限通常為2個(gè)氣壓，依次更優(yōu)選為3個(gè)氣壓、4個(gè)氣壓、5個(gè)氣壓，上限通常為100個(gè)氣壓，依次更優(yōu)選為50個(gè)氣壓、30個(gè)氣壓、20個(gè)氣壓、15個(gè)氣壓。
本發(fā)明的重氫氣制造方法中的被重氫化了的溶劑的用量越多生成的重氫氣越多，但考慮到經(jīng)濟(jì)方面，相對(duì)于使用的氫氣，所述溶劑用量的下限通常為0.1倍摩爾，依次優(yōu)選為0.5倍摩爾、1倍摩爾，其上限通常為50倍摩爾，依次優(yōu)選為40倍摩爾、30倍摩爾、20倍摩爾。
本發(fā)明的重氫氣制造方法可以在反應(yīng)體系內(nèi)為密封狀態(tài)的條件下進(jìn)行，通過添加氫氣來加壓。
反應(yīng)體系內(nèi)進(jìn)而可以添加有例如氮?dú)狻鍤獾榷栊詺怏w。
本發(fā)明的重氫氣制造方法在密封狀態(tài)下進(jìn)行時(shí)，可以使用在進(jìn)行通常加壓反應(yīng)時(shí)所用的例如加壓容器等來進(jìn)行，可以從市售的加壓容器中適當(dāng)選擇具有滿足上述反應(yīng)壓力和氫氣用量的范圍的容積的加壓容器來使用。
本發(fā)明的重氫氣制造方法的反應(yīng)溫度的下限通常為0℃，依次更優(yōu)選為5℃、10℃、15℃、20℃，上限通常為100℃、依次更優(yōu)選為70℃、50℃。
本發(fā)明的重氫氣制造方法的反應(yīng)時(shí)間的下限通常為6小時(shí)，依次更優(yōu)選為12小時(shí)、24小時(shí)、48小時(shí)、72小時(shí)，上限通常為120小時(shí)，依次更優(yōu)選為108小時(shí)、96小時(shí)。
下文以使用鈀催化劑作為催化劑、使用重水作為重氫化的溶劑、進(jìn)而使用96mL的高壓釜作為加壓容器的情況為例說明本發(fā)明的重氫氣制造方法。
即，例如在1～2mL重水(相對(duì)于氫氣為約1倍摩爾～6倍摩爾)中加入鈀催化劑(相對(duì)于重水，鈀金屬為1重量％～2重量％)，密閉反應(yīng)體系，用氫氣對(duì)體系內(nèi)加壓(2～11個(gè)氣壓)，于約20℃～50℃攪拌約24小時(shí)～96小時(shí)進(jìn)行反應(yīng)，從而生成重氫氣。
通過用1H-NMR測(cè)定同時(shí)生成的DHO生成量來計(jì)算出所得重氫氣的生成量。
另外，將由反應(yīng)基質(zhì)D2O所生成的D2的比率作為“D2生成效率(或產(chǎn)率)”，該生成效率(或產(chǎn)率)按如下方法算出。
D2產(chǎn)率＝DHO/(DHO+D2O)mol％ 所得重氫氣例如可以捕集到氣球等中，用于作為目的的例如接觸重氫化反應(yīng)等各種反應(yīng)中。
根據(jù)本發(fā)明的重氫氣制造方法，可以由價(jià)格較便宜的D2O有效地生產(chǎn)D2，而不具有以往方法中的下述問題例如電解法等因消耗巨大能量而花費(fèi)成本、例如因使用復(fù)雜的絡(luò)合物試劑而需要預(yù)先合成該試劑，從而使操作復(fù)雜且消耗成本等。
而且，根據(jù)本發(fā)明的重氫氣制造方法，可以高產(chǎn)率地由作為起始原料的重氫化了的溶劑生成重氫氣。
因此，例如使用由本發(fā)明的重氫氣制造方法得到的重氫氣，使所希望的基質(zhì)進(jìn)行接觸重氫化反應(yīng)，則可以有效生成基質(zhì)的反應(yīng)部位被接觸還原的重氫化合物。
作為本發(fā)明的接觸重氫化方法，例如可在接觸還原催化劑的共存下必要時(shí)在反應(yīng)溶劑中使具有還原性官能團(tuán)的化合物與由本發(fā)明的重氫氣制造方法得到的重氫氣相接觸。
在本發(fā)明的接觸重氫化方法中，作為具有還原性官能團(tuán)的化合物中的還原性官能團(tuán)，可以是任何基團(tuán)，只要該基團(tuán)可以通過通常的接觸還原反應(yīng)被還原(氫化)即可，作為該還原性官能團(tuán)，可舉出例如碳-碳雙鍵、碳-碳三鍵、環(huán)氧基、鹵原子、腈基、與芳香環(huán)直接鍵合的碳原子上所鍵合的羥基(芐基位羥基)、羰基、亞氨基、芳香環(huán)、碳原子數(shù)為3～4的環(huán)狀烷基等。
所謂的碳-碳雙鍵和碳-碳三鍵分別指的是通常在接觸還原反應(yīng)中能被還原的反應(yīng)性雙鍵和反應(yīng)性三鍵。
對(duì)于作為還原性官能團(tuán)的鹵原子，可舉出例如氟原子、氯原子、溴原子、碘原子等。
作為芳香環(huán)和與芳香環(huán)直接鍵合的碳原子上所鍵合的羥基中的芳香環(huán)，可以是單環(huán)，也可以是稠合多環(huán)，在稠合多環(huán)的情況下，芳香環(huán)之間或芳香環(huán)與脂肪環(huán)可以稠合，這些稠合多環(huán)可以取平面結(jié)構(gòu)或者立體結(jié)構(gòu)。
作為上述芳香環(huán)的具體例，可舉出例如苯、萘、蒽、菲等。
作為環(huán)狀烷基，可舉出碳原子數(shù)為3～4的環(huán)烷基，具體可舉出例如環(huán)丙基、環(huán)丁基等。
作為本發(fā)明的接觸重氫化方法中所涉及的具有還原性官能團(tuán)的化合物，可以是任何化合物，只要在該化合物中具有一個(gè)以上如上所述的還原性官能團(tuán)即可。
作為接觸還原催化劑，可舉出在接觸還原反應(yīng)中通常所用的全部催化劑，例如可舉出鈀催化劑、鉑催化劑、鎳催化劑、銠催化劑、釕催化劑、錸催化劑等。
作為鈀催化劑，可舉出鈀原子價(jià)為0～4價(jià)、優(yōu)選為0～2價(jià)、更優(yōu)選為0價(jià)的鈀催化劑。
作為鉑催化劑，可舉出鉑原子的原子價(jià)通常為0～4價(jià)、優(yōu)選為0～2價(jià)、更優(yōu)選為0價(jià)的鉑催化劑。
作為鎳催化劑，可舉出鎳原子的原子價(jià)通常為0～2價(jià)、優(yōu)選為0價(jià)的鎳催化劑。
作為銠催化劑，可舉出銠原子的原子價(jià)通常為0～4價(jià)、優(yōu)選為0價(jià)銠催化劑。
作為釕催化劑，可舉出釕原子的原子價(jià)通常為0～4價(jià)、優(yōu)選為0價(jià)的釕催化劑。
作為錸催化劑，可舉出錸原子的原子價(jià)通常為0～7價(jià)、優(yōu)選為0～3價(jià)、更優(yōu)選為0價(jià)的錸催化劑。
如上所述的催化劑可以是鈀、鉑、鎳、銠、釕或錸金屬本身，也可以是這些金屬的氧化物、鹵化物、乙酸鹽，或者可以是配位有配體的催化劑，也可以是這些金屬、金屬氧化物、鹵化物、乙酸鹽、雷尼催化劑或金屬絡(luò)合物擔(dān)載在各種載體上所形成的催化劑。
作為可以配位有配體的金屬催化劑中的配體，可以舉出與在本發(fā)明的重氫氣制造方法中選擇性配位在催化劑上的配體的具體例相同的配體。
作為鈀金屬催化劑和鉑金屬催化劑的具體例，可舉出與本發(fā)明的重氫氣制造方法中的鈀金屬催化劑和鉑金屬催化劑的具體例相同的催化劑。
作為鎳金屬催化劑的具體例，可舉出例如本發(fā)明的重氫氣制造方法中鎳金屬催化劑的具體例、雷尼鎳等。
作為銠金屬催化劑的具體例，可舉出例如Rh；例如RhCl(PPh3)3等配位有配體的銠金屬絡(luò)合物催化劑等。
作為釕金屬催化劑的具體例，可舉出例如Ru；例如RuCl2(PPh3)3等配位有配體的釕金屬絡(luò)合物催化劑等。
作為錸金屬催化劑的具體例，可舉出例如Re；例如ReO3等氧化錸催化劑；例如Re(CH3)Cp*(NO)PPh3等配位有配體的錸金屬絡(luò)合物催化劑等。
作為上述的金屬催化劑被擔(dān)載在載體上時(shí)的載體，可以舉出例如碳、氧化鋁、二氧化硅凝膠、沸石、分子篩、離子交換樹脂、聚合物等。
作為用作載體的離子交換樹脂和聚合物的具體例，可舉出與本發(fā)明的重氫氣制造方法中作為載體所列舉出的離子交換樹脂和聚合物的具體例同樣的例子。
擔(dān)載在載體上的接觸還原催化劑中作為催化劑金屬的鈀、鉑、鎳、銠、釕和錸的比例通常為催化劑整體的1重量％～99重量％，優(yōu)選1重量％～50重量％，更優(yōu)選1重量％～30重量％，進(jìn)一步優(yōu)選1重量％～20重量％，特別優(yōu)選5重量％～10重量％。
對(duì)于本發(fā)明的接觸重氫化方法中接觸還原催化劑的用量，不管該催化劑是否擔(dān)載在載體等上(擔(dān)載在載體等上的情況下，以被擔(dān)載于載體上的狀態(tài)下的重量計(jì))，相對(duì)于作為反應(yīng)基質(zhì)的具有還原性官能團(tuán)的化合物，通常所謂催化劑量依次優(yōu)選為0.01重量％～200重量％、0.01重量％～100重量％、0.01重量％～50重量％、0.01重量％～20重量％、0.1重量％～20重量％、1重量％～20重量％、10重量％～20重量％；此外，該催化劑整體中含有的催化劑金屬的量的上限依次優(yōu)選為20重量％、10重量％、5重量％、2重量％，下限依次優(yōu)選為0.0005重量％、0.005重量％、0.05重量％、0.5重量％。
本發(fā)明的接觸重氫化方法中，相對(duì)于反應(yīng)基質(zhì)中的還原性官能團(tuán)的理論量，由本發(fā)明的重氫氣制造方法得到的重氫氣的用量的下限通常為1倍摩爾，依次優(yōu)選為2倍摩爾、3倍摩爾、4倍摩爾，其上限通常為100倍摩爾，依次優(yōu)選為50倍摩爾、30倍摩爾、10倍摩爾。
本發(fā)明的接觸重氫化方法中可以使用反應(yīng)溶劑，作為這樣的反應(yīng)溶劑，只要不對(duì)本發(fā)明中的接觸重氫化反應(yīng)帶來惡劣影響即可，可以是任何溶劑，換言之，例如只要是不會(huì)被接觸還原的溶劑即可，具體可舉出例如戊烷、己烷、庚烷、辛烷、壬烷、癸烷、十一烷、十二烷、十三烷、十四烷、環(huán)戊烷、環(huán)己烷、環(huán)庚烷等碳原子數(shù)為5～11的脂肪族烴類；例如苯、萘等芳香族烴類；例如甲苯、二甲苯、均三甲苯、乙苯、丙苯、異丙苯、丁苯、異丁苯、叔丁苯、戊苯、己苯等烷基取代的芳香族烴類；例如苯甲醚、乙氧基苯、丙氧基苯等烷氧基取代的芳香族烴類等；例如甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、戊醇、己醇、庚醇、辛醇、壬醇、癸醇、芐醇等醇類；例如甲酸甲酯、甲酸乙酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸丁酯、丁酸乙酯等脂肪族羧酸酯類；例如苯甲酸甲酯、苯甲酸乙酯、苯甲酸丙酯、苯甲酸丁酯等芳香族羧酸酯類；例如二甲醚、甲乙醚、二乙醚、二異丙醚、叔丁基甲基醚、四氫呋喃、四氫吡喃、1，4-二噁烷、環(huán)戊基苯基醚等醚類等的有機(jī)溶劑；水；與上述本發(fā)明的重氫氣制造方法中的被重氫化了的溶劑的具體例同樣的溶劑等。這些溶劑根據(jù)反應(yīng)基質(zhì)的種類、反應(yīng)溫度或目的反應(yīng)時(shí)間等來適當(dāng)選擇，既可以單獨(dú)使用，也可以兩種以上適當(dāng)組合使用。
另外，本發(fā)明的接觸重氫化反應(yīng)可以在作為反應(yīng)基質(zhì)的具有還原性官能團(tuán)的化合物不完全溶解于上述反應(yīng)溶劑的狀態(tài)進(jìn)行，也可以以懸濁狀態(tài)進(jìn)行。
本發(fā)明的接觸重氫化方法的反應(yīng)溫度的下限通常為0℃，依次更優(yōu)選為5℃、10℃、15℃、20℃，上限通常為80℃，依次更優(yōu)選為60℃、40℃。
本發(fā)明的接觸重氫化方法的反應(yīng)時(shí)間的下限通常為10分鐘，依次更優(yōu)選為1小時(shí)、2小時(shí)、6小時(shí)，上限通常為72小時(shí)，依次更優(yōu)選為48小時(shí)、24小時(shí)。
本發(fā)明的接觸重氫化方法的反應(yīng)壓力通常為常壓～10個(gè)氣壓，優(yōu)選為常壓～5個(gè)氣壓，更優(yōu)選為常壓～3個(gè)氣壓。
下文以使用鈀催化劑作為催化劑的情況為例對(duì)本發(fā)明的接觸重氫化方法進(jìn)行說明。另外，重氫氣使用本發(fā)明的重氫氣制造方法中的以鈀催化劑作為催化劑、以重水作為重氫化的溶劑時(shí)所得到的重氫氣。

即，例如將上述反應(yīng)基質(zhì)和鈀催化劑(鈀金屬為基質(zhì)的0.05重量％～3重量％)加入至反應(yīng)溶劑中，用由本發(fā)明的重氫氣制造方法得到的重氫氣(例如使用鈀催化劑作為催化劑、使用重水作為重氫化的溶劑的情況下)對(duì)體系內(nèi)進(jìn)行置換，然后，于約10℃～40℃攪拌約1小時(shí)～10小時(shí)進(jìn)行反應(yīng)。反應(yīng)結(jié)束后，過濾反應(yīng)液，去除催化劑，精制后測(cè)1H-NMR等進(jìn)行結(jié)構(gòu)解析。
根據(jù)本發(fā)明的接觸重氫化方法，不使用昂貴的難以獲得的D2氣，而是由價(jià)格較便宜的容易獲得的D2O容易地生成D2氣，其次，通過使用由此得到的D2氣可以有效地使反應(yīng)基質(zhì)接觸重氫化。
另外，例如在常規(guī)方法(例如Organic Letters，Vol.6，No.26，2004等)的基于還原單烷基化反應(yīng)的仲胺化合物的制造方法中，若不使用氫氣而使用由本發(fā)明的重氫氣制造方法得到的重氫氣，則可以容易地制造經(jīng)重氫化的仲胺化合物。
即，例如在鈀金屬催化劑、銠金屬催化劑等催化劑的存在下，使硝基化合物或胺化合物與腈化合物在由本發(fā)明的重氫氣制造方法得到的重氫氣的共存下進(jìn)行反應(yīng)即可。
以下詳細(xì)敘述如上所述的反應(yīng)。

上述式中，R’表示可以被重氫化的烷基或芳基，R”表示可以被重氫化的烷基。
即，例如可如下進(jìn)行反應(yīng)在鈀催化劑或銠催化劑(鈀金屬或銠金屬為基質(zhì)的0.05重量％～3重量％)的存在下，必要時(shí)在反應(yīng)溶劑中，添加可以被重氫化的腈化合物(R”CN)與可以被重氫化的硝基化合物(R’NO)或胺化合物(R’NH2或R’ND2)，用由本發(fā)明的重氫氣制造方法得到的重氫氣(例如使用鈀催化劑作為催化劑、使用重水作為重氫化的溶劑的情況下)對(duì)體系內(nèi)進(jìn)行置換后，于約10℃～40℃劇烈攪拌約1小時(shí)～24小時(shí)進(jìn)行反應(yīng)。反應(yīng)結(jié)束后，過濾反應(yīng)液，去除催化劑，精制后測(cè)1H-NMR等進(jìn)行結(jié)構(gòu)解析。
作為可以被重氫化的硝基化合物，可舉出例如以R’NO表示的化合物。
作為可以被重氫化的胺化合物，可舉出例如以R’NH2、R’ND2等表示的化合物。
作為可以被重氫化的腈化合物，可舉出例如以R”CN表示的化合物等。
作為以R’和R”表示的可以被重氫化的烷基中的烷基，可以是直鏈狀、支鏈狀或環(huán)狀中的任一種，通?？膳e出碳原子數(shù)為1～15的烷基，具體可舉出例如甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、異丁基、仲丁基、叔丁基、正戊基、異戊基、仲戊基、叔戊基、新戊基、正己基、異己基、仲己基、叔己基、新己基、正庚基、異庚基、仲庚基、叔庚基、新庚基、正辛基、異辛基、仲辛基、叔辛基、新辛基、正壬基、異壬基、仲壬基、叔壬基、新壬基、正癸基、異癸基、仲癸基、叔癸基、新癸基、正十一烷基、異十一烷基、仲十一烷基、叔十一烷基、新十一烷基、正十二烷基、異十二烷基、仲十二烷基、叔十二烷基、新十二烷基、正十三烷基、異十三烷基、仲十三烷基、叔十三烷基、新十三烷基、正十四烷基、異十四烷基、仲十四烷基、叔十四烷基、新十四烷基、正十五烷基、異十五烷基、仲十五烷基、叔十五烷基、新十五烷基、環(huán)丙基、環(huán)丁基、環(huán)戊基、環(huán)己基、環(huán)庚基、環(huán)辛基、環(huán)壬基、環(huán)癸基、環(huán)十一烷基、環(huán)十二烷基等。
作為以R’表示的可以被重氫化的芳基中的芳基，可舉出例如碳原子數(shù)為6～14的芳基，具體可舉出例如苯基、萘基、菲基、蒽基等。
作為以R’和R”表示的被重氫化的烷基，可舉出如上述R’和R”所示的可以被重氫化的烷基中的烷基有部分氫原子或全部氫原子被重氫原子取代的烷基。
作為以R’表示的重氫化的芳基，可舉出如上述R’所示的可以被重氫化的芳基中的芳基有部分氫原子或全部氫原子被重氫原子取代的芳基。
作為鈀金屬催化劑，可舉出鈀原子價(jià)為0～4價(jià)、優(yōu)選為0～2價(jià)、更優(yōu)選為0價(jià)的鈀金屬催化劑。
作為銠金屬催化劑，可舉出銠原子的原子價(jià)通常為0～4價(jià)、優(yōu)選為0價(jià)銠金屬催化劑。
催化劑根據(jù)反應(yīng)基質(zhì)和反應(yīng)條件等適宜選擇即可，但是在使用可以被重氫化的硝基化合物或R’為可以被重氫化的芳基的可以被重氫化的芳香族氨基化合物作為反應(yīng)基質(zhì)的情況下，優(yōu)先選擇鈀金屬催化劑；在使用R’為可以被重氫化的烷基的可以被重氫化的脂肪族氨基化合物作為反應(yīng)基質(zhì)的情況下，優(yōu)先選擇銠金屬催化劑。
上述催化劑可以是金屬本身，也可以是金屬的氧化物、鹵化物、乙酸鹽，或者可以是配位有配體的催化劑，也可以是金屬本身、金屬氧化物、鹵化物、乙酸鹽、雷尼催化劑或金屬絡(luò)合物擔(dān)載在各種載體上而形成的催化劑。
作為可以配位有配體的鈀金屬催化劑或銠金屬催化劑中的配體，可舉出與本發(fā)明的重氫氣制造方法中的選擇性配位至催化劑上的配體的具體例同樣的配體。
作為鈀金屬催化劑的具體例，可舉出與本發(fā)明的重氫氣制造方法中的鈀金屬催化劑的具體例同樣的催化劑。
作為銠金屬催化劑的具體例，可舉出與本發(fā)明的重氫氣制造方法中的銠金屬催化劑的具體例同樣的催化劑。
作為將上述的金屬催化劑擔(dān)載在載體上時(shí)的載體，可以舉出例如碳、氧化鋁、二氧化硅凝膠、沸石、分子篩、離子交換樹脂、聚合物等。
作為用作載體的離子交換樹脂和聚合物的具體例，可舉出與本發(fā)明的重氫氣制造方法中作為載體所列舉出的離子交換樹脂和聚合物的具體例同樣的例子。
在被擔(dān)載在載體上的接觸還原催化劑中，作為催化劑金屬的鈀和銠的比例通常為催化劑整體的1重量％～99重量％，優(yōu)選為1重量％～50重量％，更優(yōu)選為1重量％～30重量％，進(jìn)一步優(yōu)選為1重量％～20重量％，特別優(yōu)選為5重量％～10重量％。
對(duì)于該仲胺化合物的制造方法中催化劑的用量，不管該催化劑是否擔(dān)載在載體等上(擔(dān)載在載體等上的情況下，以被擔(dān)載于載體上的狀態(tài)下的重量計(jì))，相對(duì)于作為反應(yīng)基質(zhì)的可以被重氫化的硝基化合物或胺化合物，通常所謂催化劑量依次優(yōu)選為0.01重量％～200重量％、0.01重量％～100重量％、0.01重量％～50重量％、0.01重量％～20重量％、0.1重量％～20重量％、1重量％～20重量％、10重量％～20重量％；此外，該催化劑整體中含有的催化劑金屬的量的上限依次優(yōu)選為20重量％、10重量％、5重量％、2重量％，下限依次優(yōu)選為0.0005重量％、0.005重量％、0.05重量％、0.5重量％。
在本發(fā)明所涉及的仲胺化合物的制造方法中，相對(duì)于反應(yīng)基質(zhì)中的可以被重氫化的硝基化合物或氨基化合物的理論量，由本發(fā)明的重氫氣制造方法得到的重氫氣的用量的下限通常為1倍摩爾，依次優(yōu)選為2倍摩爾、3倍摩爾、4倍摩爾，其上限通常為100倍摩爾，依次優(yōu)選為50倍摩爾、30倍摩爾、10倍摩爾。
作為本發(fā)明所涉及的仲胺化合物的制造方法中所使用的反應(yīng)溶劑，當(dāng)作為反應(yīng)基質(zhì)的可以被重氫化的腈化合物、氨基化合物或腈化合物為液態(tài)時(shí)，沒有必要使用反應(yīng)溶劑，當(dāng)這些反應(yīng)基質(zhì)為固態(tài)時(shí)，優(yōu)選使用反應(yīng)溶劑，該反應(yīng)溶劑可以是任何溶劑，只要不對(duì)該仲胺化合物的制造反應(yīng)帶來惡劣影響即可，具體可舉出例如戊烷、己烷、庚烷、辛烷、壬烷、癸烷、十一烷、十二烷、十三烷、十四烷、環(huán)戊烷、環(huán)己烷、環(huán)庚烷等碳原子數(shù)為5～11的脂肪族烴類；例如苯、萘等芳香族烴類；例如甲苯、二甲苯、均三甲苯、乙苯、丙苯、異丙苯、丁苯、異丁苯、叔丁苯、戊苯、己苯等烷基取代的芳香族烴類；例如苯甲醚、乙氧基苯、丙氧基苯等烷氧基取代的芳香族烴類等；例如甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、戊醇、己醇、庚醇、辛醇、壬醇、癸醇、芐醇等醇類；例如甲酸甲酯、甲酸乙酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸丁酯、丁酸乙酯等脂肪族羧酸酯類；例如苯甲酸甲酯、苯甲酸乙酯、苯甲酸丙酯、苯甲酸丁酯等芳香族羧酸酯類；例如二甲醚、甲乙醚、二乙醚、二異丙醚、叔丁基甲基醚、四氫呋喃、四氫吡喃、1，4-二噁烷、環(huán)戊基苯基醚等醚類等的有機(jī)溶劑；水；與上述本發(fā)明的重氫氣制造方法中的被重氫化了的溶劑的具體例同樣的溶劑等。這些溶劑可以根據(jù)反應(yīng)基質(zhì)的種類、反應(yīng)溫度或目的反應(yīng)時(shí)間等來適當(dāng)選擇，既可以單獨(dú)使用，也可以兩種以上適當(dāng)組合使用。
這樣，通過使用由本發(fā)明的重氫氣制造方法得到的重氫氣進(jìn)行還原單烷基化反應(yīng)，可以不使用昂貴的難以獲得的D2氣而由價(jià)格較便宜的易于獲得的D2O來生成D2氣，其次通過使用所得D2氣可以有效生成被重氫化的仲胺化合物。
以下，舉出實(shí)施例和比較例更詳細(xì)地說明本發(fā)明，但本發(fā)明并不受這些例子的任何限定。
實(shí)施例 實(shí)施例1.本發(fā)明的重氫氣的合成 在作為加壓容器的96mL的高壓釜中，加入1mL(55mmol)重水(D2O)和10mg 10％鈀碳(Pd/C)，對(duì)反應(yīng)體系內(nèi)進(jìn)行氫加壓(氫壓5個(gè)氣壓，加上大氣壓，體系內(nèi)為6個(gè)氣壓)(H2為25.4mmol)，在該加壓下于室溫?cái)嚢杓s48小時(shí)進(jìn)行反應(yīng)。反應(yīng)結(jié)束后，用1H-NMR測(cè)定所生成的DHO量，由DHO量算出所生成的D2量和D2產(chǎn)率(DHO/D2O+DHO)。這些結(jié)果示于表1。
實(shí)施例2～3.本發(fā)明的重氫氣的合成 重水量、氫氣量、催化劑量、反應(yīng)壓力和反應(yīng)時(shí)間如表1所記載的那樣進(jìn)行反應(yīng)，除此以外，通過與實(shí)施例1同樣的操作，生成重氫氣。其結(jié)果一并示于表1。
比較例1. 在常壓下(大氣壓1atm、H2 89mmol)進(jìn)行反應(yīng)，除此以外，進(jìn)行與實(shí)施例1同樣的操作，生成重氫氣。其結(jié)果一并示于表1。
比較例2. 除不使用催化劑以外，進(jìn)行與實(shí)施例1同樣的操作，生成重氫氣。其結(jié)果一并示于表1。
[表1] 如表1結(jié)果所示，由實(shí)施例1～3和比較例1的結(jié)果可知，本發(fā)明的重氫氣生成反應(yīng)在加壓條件下進(jìn)行反應(yīng)時(shí)，重氫產(chǎn)率高。另外，由實(shí)施例1～3和比較例2的結(jié)果可知，在本發(fā)明的重氫氣生成反應(yīng)中必須存在催化劑。進(jìn)而，由實(shí)施例1和2的結(jié)果可知，催化劑的使用量多時(shí)，可以在短的反應(yīng)時(shí)間內(nèi)以高生產(chǎn)效率生成重氫，并且由實(shí)施例1和3的結(jié)果可知，反應(yīng)壓力高時(shí)，重氫產(chǎn)率高。
實(shí)施例4～7.本發(fā)明的重氫氣的合成 在作為加壓容器的96mL的高壓釜中，加入1mL(55mmol)重水(D2O)和20mg 5％的各種催化劑，對(duì)反應(yīng)體系內(nèi)進(jìn)行氫加壓(氫壓10個(gè)氣壓，加上大氣壓，體系內(nèi)為11個(gè)氣壓)(H2為46.7mmol)，于室溫?cái)嚢枰?guī)定時(shí)間進(jìn)行反應(yīng)。反應(yīng)結(jié)束后，用1H-NMR測(cè)定所生成的DHO量，由DHO量算出所生成的D2量和D2產(chǎn)率(DHO/D2O+DHO)。這些結(jié)果示于表2。
[表2] 由表2的結(jié)果可知，在本發(fā)明的重氫氣生成反應(yīng)中，使用各種金屬催化劑都可以有效生成重氫氣。
實(shí)施例8～11.本發(fā)明的接觸重氫化方法(反式肉桂酸的接觸重氫化反應(yīng))
在作為加壓容器的96mL的高壓釜中，加入規(guī)定量的重水(D2O)和規(guī)定量的10％Pd/C，對(duì)反應(yīng)體系內(nèi)進(jìn)行規(guī)定的氫加壓(體系內(nèi)的壓力為包括大氣壓(1atm)的壓力)，在該加壓下于室溫?cái)嚢?8小時(shí)進(jìn)行反應(yīng)。反應(yīng)結(jié)束后，將得到的重氫氣(D2)捕集在氣球中。
其次，在100mL的茄型瓶中，加入作為反應(yīng)基質(zhì)的0.5mmol反式肉桂酸、3mL環(huán)己烷溶劑和相對(duì)于基質(zhì)為10wt％的10％Pd/C，對(duì)該反應(yīng)體系用所得到的D2置換，于室溫進(jìn)行6小時(shí)接觸還原反應(yīng)。其結(jié)果示于表3。
[表3] ※實(shí)施例11的反應(yīng)時(shí)間72h 實(shí)施例12～16.本發(fā)明的接觸重氫化方法(反式肉桂酸乙酯的接觸重氫化反應(yīng)) 在作為加壓容器的96mL的高壓釜中，加入規(guī)定量的重水(D2O)和50mg的10％Pd/C，對(duì)反應(yīng)體系內(nèi)進(jìn)行5個(gè)氣壓的氫加壓(體系內(nèi)的壓力為包括大氣壓(1atm)的壓力)，在該氣壓下于室溫?cái)嚢枰?guī)定的時(shí)間，進(jìn)行反應(yīng)。反應(yīng)結(jié)束后，將得到的重氫氣(D2)捕集在氣球中。
其次，在100mL的茄型瓶中，加入作為反應(yīng)基質(zhì)的0.5mmol反式肉桂酸乙酯、3mL環(huán)己烷溶劑和相對(duì)于基質(zhì)為10wt％的10％Pd/C，對(duì)該反應(yīng)體系用所得到的D2置換，于室溫進(jìn)行6小時(shí)接觸還原反應(yīng)。其結(jié)果示于表4。
[表4] 由表3和表4的結(jié)果可知，在使用由本發(fā)明的重氫氣制造方法得到的D2使各種反應(yīng)基質(zhì)進(jìn)行接觸重氫化反應(yīng)的情況中，可以獲得高重氫化率的重氫化合物。并且，由實(shí)施例16可知，通過使用由本發(fā)明得到的重氫氣，可以向C1和C2引入基本定量的重氫原子。
另外，可以使反應(yīng)基質(zhì)與由本發(fā)明的重氫氣制造方法生成的重氫氣進(jìn)行接觸還原反應(yīng)，由所得重氫化后的反應(yīng)基質(zhì)的重氫化率(實(shí)測(cè)值)來對(duì)本發(fā)明的重氫氣制造方法中是否生成D2進(jìn)行判斷。即，如果假設(shè)接觸還原反應(yīng)前反應(yīng)體系內(nèi)全為D2，則基質(zhì)C1和C2的重氫化率以理論值計(jì)分別為50％。另一方面，如果假設(shè)反應(yīng)體系內(nèi)全為DH，則C1和C2的重氫化率以理論值計(jì)最高分別為25％。由于由實(shí)施例8～14的結(jié)果可認(rèn)為反應(yīng)基質(zhì)的重氫化率分別為40％以上，因而可知利用本發(fā)明的重氫氣制造方法可以有效生成D2。
另外，由實(shí)施例11的結(jié)果可知，反應(yīng)基質(zhì)的重氫化率均為45％。也就是說，接觸還原反應(yīng)前假設(shè)反應(yīng)體系內(nèi)全為D2和H2，則它們以D2為90％、H2為10％的比例存在。另一方面，假設(shè)反應(yīng)體系內(nèi)全為D2和DH，則它們以D2為80％、DH為20％的比例存在。因此，即使由其結(jié)果來看，也可知，本發(fā)明的重氫氣制造方法可以由重水有效地生成D2氣，并且，即使生成副產(chǎn)物DH，該副產(chǎn)物的存在比例也較D2氣的產(chǎn)率少很多。
實(shí)施例17.使用重氫氣的基于還原單烷基化反應(yīng)的仲胺的合成
將61.6mg(0.5mmol)作為反應(yīng)基質(zhì)的硝基苯和6.2mg相對(duì)于基質(zhì)為10wt％的10％Pd/C懸浮在重乙腈(0.75mL)中，脫氣后，使用由實(shí)施例16得到的捕集了重氫氣的氣球來加入重氫，同時(shí)于室溫下劇烈攪拌24小時(shí)，進(jìn)行反應(yīng)。使用膜濾器(Millipore，Millex(注冊(cè)商標(biāo))-LH，0.45μm)從所得反應(yīng)液中濾取催化劑，減壓蒸餾除去溶劑，得到目的物。其結(jié)果示于表5。
實(shí)施例18.使用重氫氣的基于還原單烷基化反應(yīng)的仲胺的合成 使用1.5mmol乙腈作為基質(zhì)代替0.75mmol重乙腈，使用1.0mL環(huán)己烷作為溶劑，并使用20重量％的10％Pd/C代替10重量％的10％Pd/C，除此以外，進(jìn)行與實(shí)施例17同樣的操作得到目的物。其結(jié)果示于表5。
[表5] 由表5的結(jié)果可知，通過使用由本發(fā)明的重氫氣制造方法得到的重氫氣來使硝基化合物和腈化合物反應(yīng)，可以合成具有高重氫化率的仲胺化合物。
產(chǎn)業(yè)上的可利用性 在本發(fā)明的重氫氣制造方法中，在選自鈀催化劑、鉑催化劑、鎳催化劑、鈷催化劑和銥催化劑、以及沒有配體配位的銠催化劑和釕催化劑中的催化劑的共存下于加壓條件下使重氫化的溶劑與氫氣接觸從而來制造重氫氣；根據(jù)本發(fā)明的重氫氣制造方法，可以相對(duì)于重氫化的溶劑以高產(chǎn)率生成重氫氣。并且，在接觸還原催化劑的存在下使用由本發(fā)明的重氫氣制造方法得到的重氫氣來進(jìn)行反應(yīng)基質(zhì)的接觸重氫化反應(yīng)，就可以由價(jià)格較便宜且易于獲得的重水有效地生成重氫氣而不用準(zhǔn)備昂貴的重氫，且可使用所生成的重氫氣有效地進(jìn)行反應(yīng)基質(zhì)的接觸重氫化反應(yīng)，并且可以生成具有高重氫化率的重氫化合物。
權(quán)利要求
1.一種重氫氣的制造方法，該制造方法的特征在于，在催化劑的共存下于加壓下使重氫化后的溶劑與氫氣相接觸，所述催化劑選自鈀催化劑、鉑催化劑、鎳催化劑、鈷催化劑、銥催化劑、以及沒有被配體配位的銠催化劑和釕催化劑。
2.如權(quán)利要求1所述的制造方法，其中，所述反應(yīng)壓力為2個(gè)氣壓～15個(gè)氣壓。
3.如權(quán)利要求1所述的制造方法，其中，所述催化劑沒有被配體配位。
4.如權(quán)利要求1所述的制造方法，其中，所述催化劑為鈀催化劑。
5.如權(quán)利要求4所述的制造方法，其中，所述鈀催化劑為鈀碳。
6.如權(quán)利要求1所述的制造方法，其中，所述重氫化后的溶劑為重水D2O或氚水T2O。
7.如權(quán)利要求1所述的制造方法，其中，所述重氫化后的溶劑的用量為氫氣的0.1倍摩爾～20倍摩爾。
8.一種具有還原性官能團(tuán)的化合物的接觸重氫化方法，該方法的特征在于，在接觸還原催化劑的共存下，使由權(quán)利要求1的方法得到的重氫氣與具有還原性官能團(tuán)的化合物相接觸。
9.如權(quán)利要求8所述的重氫化方法，其中，所述還原性官能團(tuán)為碳-碳雙鍵、碳-碳三鍵、環(huán)氧基、鹵原子、腈基、與芳香環(huán)直接鍵合的碳原子上所鍵合的羥基(芐基位羥基)、羰基、亞氨基、芳香環(huán)或碳原子數(shù)為3～4的環(huán)狀烷基。
10.如權(quán)利要求8所述的重氫化方法，其中，所述接觸還原催化劑為鈀催化劑。
11.如權(quán)利要求10所述的重氫化方法，其中，所述鈀催化劑為鈀碳。
全文摘要
本發(fā)明的課題是提供重氫氣的制造方法、以及使用了由該制造方法得到的重氫氣的接觸重氫化方法，在所述重氫氣的制造方法中，相對(duì)于作為反應(yīng)基質(zhì)的重氫化后的溶劑，可以有效地生成重氫氣。本發(fā)明的重氫氣的制造方法的特征在于，在催化劑的共存下于加壓下使重氫化后的溶劑與氫氣相接觸，所述催化劑是選自鈀催化劑、鉑催化劑、鎳催化劑、鈷催化劑、銥催化劑、以及沒有配體配位的銠催化劑和釕催化劑中的催化劑；本發(fā)明的具有還原性官能團(tuán)的化合物的接觸重氫化方法的特征在于，在接觸還原催化劑的共存下，使由上述重氫氣的制造方法所得到的重氫氣與具有還原性官能團(tuán)的化合物相接觸。
文檔編號(hào)C07C209/36GK101111454SQ20068000342
公開日2008年1月23日 申請(qǐng)日期2006年1月16日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月28日
發(fā)明者廣田耕作, 佐治木弘尚, 伊藤伸浩 申請(qǐng)人:科光純藥工業(yè)株式會(huì)社