制备脒的方法技术

一种制备脒或其衍生物的方法，包括以下步骤：

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】制备脒的方法


[0001]本专利技术涉及一种制备脒的方法。
[0002]更具体地，本专利技术涉及一种由内酰胺(例如ε
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己内酰胺)和α,β不饱和腈(例如丙烯腈)生产脒，例如1,8
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二氮杂双环
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[5.4.0]‑
十一碳
‑7‑
烯(下文简称为缩写形式DBU)或其衍生物的方法。

技术介绍

[0003]众所周知，DBU是一种多用途分子，适用于多种应用；事实上，它能参与的化学反应是多种多样的。
[0004]Jacques Muzart最近发表的文章“DBU:A Reaction Product Component”Chemistry Select 2020,第5卷,11608
‑
11620给出了对此详细的总结，从盐的形成到C
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C双键的加成等等。在这些方面，DBU用于聚氨酯的催化、制药工业、离子液体和一般的有机合成。在“1,8
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Diazabicyclo[S.4.0]undec
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ene(DBU):AVersatile reagent in Organic Synthesis”Bhaskara Nand等人,Current Organic Chemistry,2015,19,790
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812中也描述了关于DBU应用的进一步细节。
[0005]现有技术中，DBU的工业生产主要通过三个反应步骤进行。第一步中，ε
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己内酰胺与丙烯腈反应得到N
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(2
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氰乙基)
‑
ε
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己内酰胺。第二步中，N
‑
(2
‑
氰乙基)
‑
ε
‑
己内酰胺在无水氨和雷尼镍(Nickel Raney)催化剂存在下加氢成相应的胺。第三步中，N
‑
(3
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氨丙基)
‑
ε
‑
己内酰胺经酸催化脱水生成DBU。在合成中工业上最复杂的步骤是在氨存在下的加氢。通常使用的催化剂是雷尼镍，其活化形式是自燃的(pyrophoric)。无水氨也是一种有毒气体，其储存、使用和运输需要特定的预防措施和授权。以下是现有技术的一些相关文献。
[0006]专利DE1545855在其德文版和在其延伸到的国家的英文版中描述了一种获得具有以下结构的脒的方法(限于上述工业方法的第三步)：
[0007][0008]其中m是3至7的整数，n是2至4的整数，起始于下式的N
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(氨基烷基)内酰胺：
[0009][0010]该方法通过在溶剂(如二甲苯)的存在下，通过无机酸或磺酸(如对甲苯磺酸)催化的氨基内酰胺脱水来进行。将反应混合物加热至沸点，形成的脱水水与溶剂冷凝，然后分
离；溶剂回流到反应烧瓶中。该专利没有描述脱水之前的步骤，但是参考了现有技术。
[0011]专利EP0347757 A2描述了一种使用DBU本身作为碱性催化剂，通过内酰胺和α,β不饱和腈的反应来合成氰烷基内酰胺的方法(上述工业方法的第一步)；DBU也可以用作溶剂。该文献没有提及其它反应步骤(第二和第三步)，而仅提及现有技术中氰烷基内酰胺的催化加氢；事实上，在实施例2中，描述了在雷尼镍和氨存在下的加氢。在该专利中，使用DBU作为催化剂被证明是该工业方法的第一步中使用的KOH的替代物，因为为了能够从第一步进行到第二步，碱必须首先进行中和，如果使用DBU，该中和是不必要的(实施例3)。
[0012]专利CN101279973 B描述了一种在叔丁基醇或叔戊醇作为溶剂并且NaOH作为催化剂的存在下，从ε
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己内酰胺和丙烯腈开始制备1,8
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二氮杂双环
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[5.4.0]‑
十一碳
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烯的方法。该第一步的反应产物在无水氨和雷尼镍作为催化剂的存在下进行加氢。如德国专利DE1545855中所述，加氢后，用硫酸中和混合物，回收溶剂并将反应产物脱水，除去水。
[0013]专利公开CN109796458 A描述了一种同样从ε
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己内酰胺和丙烯腈开始制备1,8
‑
二氮杂双环
‑
[5.4.0]‑
十一碳
‑7‑
烯的方法。此次，该文献不再描述氨存在下的加氢步骤，而是介绍了使用氢醌、无水气态盐酸、二氯甲烷、过硼酸钠和乙二胺四乙酸(EDTA)的替代方法。这种方法比所描述的其他方法要复杂得多，虽然消除了氨和雷尼镍，但引入了高腐蚀性试剂(无水HCl)以及许多化学物质。
[0014]在专利公开JP2003286257中，第一和第三步以与上述相同的方式进行(通过使用KOH的碱催化的己内酰胺与丙烯腈的反应；酸催化脱水)。第二步在不存在氨的情况下并且使用雷尼钴作为催化剂进行。结果是86重量％的还原产物(目标伯胺)。
[0015]专利EP0913388 B1描述了一种在不使用氨的情况下通过腈的加氢获得胺的方法。新颖之处在于对催化剂的处理。用氢氧化锂水溶液处理催化剂(雷尼钴或海绵催化剂)，或者反应在该溶液存在下进行。通过这种处理，每克催化剂必须包含0.1至100mmol氢氧化锂。
[0016]专利EP0662476 B1描述了通过内酯与二胺的酸催化反应合成双环脒。该过程在单个反应步骤中进行，然后进行纯化。该专利还要求保护这些脒作为聚氨酯催化剂的用途。DBU的合成在实施例6中进行描述，显示出非常低的产物收率，为21％。
[0017]专利公开CN1262274 A描述了一种由ε
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己内酰胺和丙烯腈制备1,8
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二氮杂双环
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[5.4.0]‑
十一碳
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烯的方法，其特征是在第一反应步骤中使用无机和有机碱的混合物作为催化剂(KOH和DBU)。对获得的氰基衍生物在还原前进行纯化。第二加氢步骤在活性Ni(催化形式未限定)作为催化剂的存在下进行，但是没有提及是否存在氨。脱水总是在酸性条件下使用对甲苯磺酸且在不存在溶剂的情况下进行；反应进行相当长的时间，即35
‑
40小时，该步骤的收率为74.61％。
[0018]在上述所有方法中，大多数参考使用雷尼催化剂(钴或镍)且在存在氨的情况下还原腈。从所引用的文献来看，只有两篇文献中没有使用氨，而是使用了雷尼催化剂或“海绵”，或者引入了许多化学品(包括气态HCl)，在后一种情况下该过程变得相当复杂。
[0019]雷尼催化剂通过用NaOH溶液处理50/50Ni/Al或Co/Al合金生产。以这种方式，除去大部分存在的铝，使镍具有雷尼催化剂特有的多孔“海绵”结构。一旦获得催化剂，它必须储存在水中或通常是乙醇中。在干燥活化形式下，雷尼催化剂是自燃的。这使得催化剂的处理变得复杂，并在其装卸过程中引入了本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.制备式(V)的脒或其衍生物的方法从具有下式(I)的内酰胺和具有下式(II)的α,β不饱和腈开始：其中：R1是H或任选取代的具有1至5个、优选1至2个碳原子的脂肪族烃基，更优选是H；R2是H或任选取代的具有1至5个、优选1至2个碳原子的脂肪族烃基，更优选是H；R3是H或任选取代的具有1至5个、优选1至2个碳原子的脂肪族烃基，更优选是H；R4是H或任选取代的具有1至5个、优选1至2个碳原子的脂肪族烃基，更优选是H；R5是H或任选取代的具有1至5个、优选1至2个碳原子的脂肪族烃基，更优选是H；m是3至7，更优选3至6的整数，所述方法依次包括以下步骤：(A)在加成条件下，使所述式(I)的化合物与所述式(II)的化合物在有机或无机碱性催化剂存在下，在无溶剂或有溶剂的情况下反应，获得式(III)的化合物；(B)使步骤(A)中获得的所述式(III)的化合物，优选在不存在从其它反应产物中纯化所述化合物的中间步骤的情况下，在基于周期表第8、9和10族金属或贵金属的催化剂存在下，通过与氢气反应进行还原，以获得相应的式(IV)的胺并任选地将其与反应溶剂分离，其
中所述催化剂不是雷尼型或海绵型；(C)在酸性催化剂的存在下使所述胺脱水，获得相应的式(V)的脒。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述催化剂选自铁、钴、镍、钌、铑、钯、锇、铱或铂基催化剂。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中(I)是ε
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己内酰胺，(II)是丙烯腈，(V)是1,8
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二氮杂双环[5,4,0]十一碳
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烯(DBU)。4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中在步骤(A)中，摩尔比(II)/(I)的范围为1.4至0.7，或0.8至1.3，或约1.1。5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中步骤(A)在温度为20至140℃、或40至110℃、或60至80℃且压力为0.1至6barA、或0.1至4barA、或在大气压下进行，取决于试剂(I)和(II)的类型、温度和压力，时间范围为0.5至10小时、或0.5至8小时、或0.8至4小时。6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中，当步骤(A)在溶剂的存在下进行时，所述溶剂选自：极性溶剂，例如选自甲基叔丁基醚(MTBE)和四氢呋喃(THF)的直链、支链或环状醚，或选自甲醇、乙醇、异丙醇和叔丁醇的具有1至6个碳原子的醇，或选自苯、甲苯、二甲苯和乙苯的芳族溶剂，或选自庚烷或环己烷的脂肪烃；相对于反应混合物的总量，溶剂的量优选为5至70重量％，或5至50重量％，或15至40重量％。7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中在步骤(A)中，所述催化剂选自KOH、NaOH、LiOH、氢氧化四丁基铵、DBU、伯胺、仲胺、叔胺或其他有机氢氧化物。8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其中在步骤(B)中，来自步骤(A)的式(III)的中间体在不存在氨且存在水的情况下进行还原反应，而不与反应混合物分离，除了溶剂可能的部分蒸发，其中摩尔比H2O/(III)为0.01至1或水相对于试剂混合物的百分比为0.1至11重量％。9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其中所述催化剂是负载/结合在路易斯酸或具有布朗斯台德酸组分的路易斯酸上的钴或镍基催化剂，所述路易斯酸优选选自Al2O3和SiO2。10.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，其中步骤(B)中的反应温度为30至250℃，或50至200℃，并且压力为4至150barA，或11至100barA，或20barA至60ba...

【专利技术属性】
技术研发人员：尼古拉，
申请(专利权)人：维尔萨利斯股份公司，
类型：发明
国别省市：