使用環脲製備雙環胍的方法

2023-06-30 07:17:56

專利名稱：使用環脲製備雙環胍的方法
技術領域：
該本發明涉及製備雙環胍的方法。
背景技術：
眾所周知的雙環胍，比如1，5，7-三氮雜雙環[5. 5. 0]癸_5_烯(TBD)是化學活性 的以及因此，可用於催化各種化學反應。在工業開發雙環胍作為催化劑(用於任意反應) 中的重要考慮在於雙環胍購買相對便宜或者製備容易。然而，公開的合成雙環胍的方法通 常複雜，常常包括使用多步驟合成工藝，和/或需要使用昂貴得驚人的原料，該原料可能在 許多方面存在危險。例如，一些方法在雙環胍製備中使用二硫化碳(CS2)。然而，存在與使用二硫化碳 有關的規章和處理問題。例如，一般禁止航空運輸二硫化碳。另外，應該避免空氣與二硫化 碳的接觸，這是因為高揮發性、可燃性範圍寬以及低點燃溫度的組合產生易燃混合物。因此，需要以相對高的產率同時不使用危險原料、比如二硫化碳作為製備雙環胍 的成分而製備雙環胍的方法。

發明內容
本發明涉及製備雙環胍的方法，該方法包括加熱該環脲至溫度> 200°C以形成雙 環胍。本發明還涉及製備雙環胍的方法，該方法包括提供環脲；以及在非烴溶劑存在下 加熱該環脲至溫度> 200°C以形成雙環胍。發明詳述如本文所用的，除非以另外方式清楚地說明，諸如那些表示數值、範圍、數量或者 百分比之類的所有數字都讀作如由措辭"約"開頭一樣，即使該措辭未明確地出現。複數 包含單數以及反之亦然。例如，儘管本文(包括權利要求書)提及的是"一種"(氨基烷 基)胺，「一種"碳酸酯，但可以使用(氨基烷基)胺和/或碳酸酯的組合(即多種)。如本文所用的，「多種"意指兩種或更多種。如本文所用的，「包括"以及類似用語指"無限制地包括"。當提及任一數值範圍時，上述範圍理解為包括在所述範圍的最小值和最大值之間 的每個數字和/或部分。本發明涉及製備雙環胍的方法。具體說，本發明涉及製備雙環胍的方法，該方法包 括加熱環脲至溫度> 200°C。已經令人驚訝地發現經由本申請公開的方法製備雙環胍可以 提供雙環胍反應產物的>85%、比如從90%到95%的產率。該公開的方法的另一個優點是 該方法不需要使用二硫化碳或者其它的危險原料來製備雙環胍。因此，避免了與使用二硫 化碳相關的任何規章和/或環境方面的問題。
如上所述，本發明公開的方法包括加熱環脲至溫度> 200°C、比如218°C _240°C， 以形成雙環胍反應產物。在某些實施方案中，此加熱步驟在諸如醚性的溶劑或者醇溶劑、或 者其組合之類的實質上非烴溶劑中進行。本發明可以使用的合適的醚性的溶劑非限制性 地包括，三甘醇二甲醚、二甘醇二丁醚、四甘醇二甲醚、二甘醇二乙醚甲醛、或者其組合。本 發明可以使用的合適的醇非限制性地包括，醚官能的醇、丁基卡必醇、乙氧基化雙酚A多元 醇、或者其組合。在某些實施方案中，該醚官能的醇包含二醇醚。本發明中可使用的合適二 醇醚非限制性地包括，二甘醇單丁基醚、二丙二醇單丁基醚、丙二醇丁基醚、或者其組合。應 當理解通過使該反應在諸如高達2500psig之類的壓力下進行，可以使用低分子量、低沸點 的醚、和/或醇。在某些實施方案中，該環脲通過(氨基烷基)胺與碳酸酯的反應形成。如本文所用的，該術語〃(氨基烷基)胺〃 一般指具有通式H2N(CR3R4)nNH(CR5Re) mNH2的化合物，其中η以及m獨立地是數值為2_6的整數以及其中R3，R4，R5，和R6獨立地是 氫或者取代的或者未取代的烷基或者芳基。另外，各個單獨一CR3R4--以及一CR5R6--單元 的組成也可彼此不同。例如，在某些實施方案中該R3基團可以包含一CH2-而該R5基團可 以包含一CH2CH2CH2--。特別地，適合的(氨基烷基)胺是其中R3，R4，R5，和R6獨立地是氫 或者C1-C3烷基的那些。在此段落公開的該通式之內且其可以用於本發明的合適(氨基烷 基)胺非限制性地包括，雙(2-氨基乙基)胺，雙(3-氨基丙基)胺、或者其組合。本發明可以使用的合適的碳酸酯非限制性地包括，烷基以及亞烷基碳酸酯比如異 丙二醇碳酸酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、乙二醇碳酸酯、或者其組合。應注意在某些實施方案中，所用於形成環脲的反應混合物可以包括諸如公開在前 段中那些之類的非烴溶劑，或者可以包括諸如二甲苯之類的烴溶劑。可替換的是，在某些實 施方案中，用於形成該環脲的反應混合物基本上無溶劑。如本文所用的，「基本上無溶劑" 意指可以存在微量或者偶然附帶數量的有機溶劑，比如<5重量％或者 200比如從218°C，然後加熱到回流持續時間段從30小時到50小時、比如40 小時、由此形成該雙環胍反應產物。如果在形成環脲的步驟之中使用烴溶劑，應注意在此段 落公開的該步驟之前從該反應容器蒸餾出該烴溶劑。因此，本領域技術人員會認識在此段 落中討論的該反應在實質上非烴溶劑中進行。在該雙環胍形成之後，其可以通過從該反應容器除去該非烴溶劑而被分離。所分 離的雙環胍，其處於固態，然後可以加至任何其中可以使用雙環胍的組合物。還應注意雙環 胍還可以經由沉澱和/或結晶分離。因此，在某些實施方案中，加入溶劑、比如庚烷、己烷、 或者其組合，其中該雙環胍不溶，由此沉澱出該雙環胍。可替換的是，未分離的雙環胍也可與任何組合物混合，比如塗料組合物，其中雙環 胍可用於其中。因此，在某些實施方案中，未分離的雙環胍冷卻至室溫以及將稀釋劑、比如 高沸點稀釋劑在從該反應容器除去該非烴溶劑之前加入該反應容器。可用於此步驟的合適 稀釋劑非限制性地包括乙氧基化雙酚A、二甘醇二乙醚甲醛、或者其組合。在從該反應容器 除去該非烴溶劑之後，該雙環胍以及稀釋劑混合物可能與諸如本領域已知的可電沉積塗料 組合物之類的塗料組合物混合。例如，在某些實施方案中，由本申請公開的方法生成的雙環 胍可以加入公開在申請號為11/835,600的美國專利申請中的可電沉積塗料組合物，該申 請全部內容引入本申請作為參考。本申請公開的方法一般每1摩爾雙環胍產生1摩爾水。因此，在某些實施方案中， 可以使用本領域已知的技術從該雙環胍反應產物除去水。儘管本發明具體的實施方案已經詳細公開，但是本領域技術人員會理解根據本說 明書的總體教導可以展開針對那些細節的各種改進以及替換。因此，該具體公開的方案僅 旨在例證而非限制本發明範圍，本發明範圍由所附權利要求書及其任何以及所有的等同物 全部範圍給定。實施例實施例1 配備回流冷凝器以及蒸餾器的100毫升燒瓶用氮氣吹掃以及裝入3，3' - 二氨基 二丙基胺(10g，80mmOl)，碳酸二甲酯(6. 9g，80mmol)以及催化劑量的1，5，7-三氮雜雙環 [4. 4. 0]癸-5-烯(0. 53g，3. 8mmol)。該混合物加熱至130°C以及蒸餾出甲醇。當不再觀察 到餾出物時冷卻該反應。通過13C NMR確定所得到亮橙色油為N-(3-氨基丙基)-N，N'-三 亞甲基脲。實施例2 配備蒸汽冷凝器在大約100°C下運行的100毫升燒瓶用氮氣吹掃以及裝入 N-(3-氨基丙基)-N，N'-三亞甲基脲(5.6g，40mmol)以及三甘醇二甲醚(36g)。此混合 物加熱至230°C以及保持56小時。通過定量13C NMR確定由起始的脲轉化至1，5，7-三氮 雜雙環[4. 4. 0]癸-5-烯的轉化率為94%。實施例3 500毫升燒瓶配備蒸汽柱、蒸餾頭、水冷卻冷凝器、和收集燒瓶。該反應容器用氮氣 吹掃以及裝入二甘醇二丁醚(100. Og)，繼之以3，3' -二氨基二丙基胺G0.0g，0.310mol)以及4-(N，N-二甲基氨基)吡啶G.00g，0.033mol)。向攪拌的溶液中，加入異丙二醇碳酸 酯(32.0g，0.313mol)以及使該反應放熱。在放熱之後，該反應加熱至218°C以及保持4小 時，然後該溫度升至230°C以及保持48小時。通過HPLC測定該產率是55. 7%。實施例4 500毫升燒瓶配備蒸汽柱、裝填二甲苯的迪安-斯達克分水器、水冷卻冷凝器、和 收集燒瓶。該反應容器用氮氣吹掃以及裝入二甘醇二丁醚(100. Og)，繼之以3，3 『 - 二氨基 二丙基胺Og,0. 153mol)。向攪拌的溶液中，加入異丙二醇碳酸酯(16. OOg,0. 157mol) 以及使該反應放熱。在放熱之後，該反應加熱至218°C保持4小時(h)以及然後該溫度升至 2300C以及保持48小時。通過HPLC測定該產率是78. 2%。實施例5 5L燒瓶配備水冷卻冷凝器以及該燒瓶用氮氣吹掃。該燒瓶裝入二甲苯(300. Og) 以及3，3' -二氨基二丙基胺(180.0g，1.37mol)。TBD在二甘醇二乙醚甲醛中的11. 6% (w/w)混合物加熱至100°C以溶解TBD，以及加到熱的反應容器。異丙二醇碳酸酯(142. 5g， 1. 40mol)加入攪拌的溶液中以及使該反應放熱。在放熱平息之後，該反應加熱至90°C保持 2小時。然後該溫度升至130°C以及保持3小時。拆卸該回流冷凝器以及替換為蒸汽冷凝 器、裝填二甲苯的安-斯達克分水器、和水冷卻冷凝器。該反應用二甘醇二乙醚甲醛以及乙 氧基化物雙酚A的1 1 (w/w)混合物(1875. OOg)稀釋。該反應加熱至218°C維持8小時 以及然後最終加熱到240°C維持40h。通過HPLC測定該產率是48%。實施例6 IL燒瓶配備水冷卻冷凝器以及該燒瓶用氮氣吹掃。該燒瓶裝入3，3' -二氨基二 丙基胺(100. 0g，0. 673mol)以及TBD在二甘醇二乙醚甲醛中的6. 96g的15. 4% (w/w)混合 物，其被加熱到100°C以溶解TBD。碳酸二甲酯(70. Og, 0. 777mol)加入所攪拌的溶液以及使 該反應放熱。在放熱平息之後，該反應加熱至90°C持續2小時。該回流冷凝器替換為蒸汽 冷凝器、蒸餾設備、和收集燒瓶，然後該反應溫度升至130°C。餾出通過該反應產生的甲醇。 四乙基原矽酸酯(180. Og,0. 864mol)慢慢地歷經幾個小時經由加料漏鬥被加至反應。在所 有四乙基原矽酸酯加入之後，該反應溫度升至180 V以及保持8小時。然後溫度升至230 V 維持30小時以及餾出該反應產生的乙醇。按HPLC該反應產率是35%。實施例7 500毫升燒瓶用氮氣吹掃以及裝入3，3' - 二氨基二丙基胺Q4.0g，0. 183mol)，二 甲苯0)，以及TBD在二甘醇二乙醚甲醛中的1. 80g的14. 4% (w/w)混合物，其被加熱 到100°C以溶解TBD。異丙二醇碳酸酯(19. OOg, 0. 186mol)加入所攪拌的溶液，以及使該反 應放熱。在放熱之後，該反應加熱至90°C持續2小時。使該反應冷卻至70°C以及二丙二醇 單丁基醚O50.0g)加入該反應容器。將該回流冷凝器替換為蒸汽冷凝器以及裝填二甲苯 的迪安-斯達克分水器。然後溫度在218°C維持6小時。然後該溫度升至以及保持 50小時。通過HPLC測定該產率是90%。
權利要求
1.製備雙環胍的方法，該方法包括將環脲加熱至溫度>200°C以形成雙環胍。
2.根據權利要求1所述的方法，其中該環脲是(氨基烷基)胺與碳酸酯的反應產物。
3.根據權利要求1所述的方法，其中該溫度為218°C到250°C。
4.根據權利要求1所述的方法，其中該溫度是>250°C。
5.根據權利要求2所述的方法，其中該(氨基烷基)胺包含雙(3-氨基丙基)胺。
6.根據權利要求2所述的方法，其中該碳酸酯包含異丙二醇碳酸酯、碳酸二甲酯、碳酸 二乙酯、乙二醇碳酸酯、或者其組合。
7.根據權利要求2所述的方法，其中該方法還包括向該(氨基烷基)胺與該碳酸酯的 反應混合物加入催化劑。
8.根據權利要求7所述的方法，其中該催化劑是酸催化劑。
9.根據權利要求8所述的方法，其中該酸催化劑包含無機酸、有機酸、路易斯酸、或者其組合。
10.根據權利要求7所述的方法，其中該催化劑是鹼催化劑。
11.根據權利要求11所述的方法，其中該鹼催化劑包含二甲基氨基吡啶、咪唑、TBD、或者其組合。
12.根據權利要求1所述的方法，其中該反應在實質上非烴溶劑中發生。
13.根據權利要求12所述的方法，其中該實質上非烴溶劑包含醚性的溶劑。
14.根據權利要求13所述的方法，其中該醚性的溶劑包含三甘醇二甲醚、二甘醇二丁 醚、二甘醇二乙醚甲醛、四甘醇二甲醚、二苯醚、或者其組合。
15.根據權利要求12所述的方法，其中該實質上非烴溶劑包含醇。
16.根據權利要求15所述的方法，其中該醇包含醚官能的醇、丁基卡必醇、乙氧基化雙 酚A、或者其組合。
17.根據權利要求16所述的方法，其中該醚官能的醇包含二醇醚。
18.根據權利要求17所述的方法，其中該二醇醚包含二甘醇單丁基醚、二丙二醇單丁 基醚、丙二醇單丁基醚、四甘醇單丁基醚、或者其組合。
19.製備雙環胍的方法，該方法包括 提供環脲；以及在非烴溶劑存在下加熱該環脲至溫度> 200°C以形成雙環胍。
20.根據權利要求19所述的方法，其中該環脲是(氨基烷基)胺與碳酸酯的反應產物。
21.根據權利要求20所述的方法，其中該(氨基烷基)胺包含雙(3-氨基丙基)胺。
22.根據權利要求20所述的方法，其中該碳酸酯包含異丙二醇碳酸酯、碳酸二甲酯、碳 酸二乙酯、乙二醇碳酸酯、或者其組合。
23.根據權利要求20所述的方法，其中該方法還包括向該(氨基烷基)胺與該碳酸酯 的反應混合物加入催化劑。
24.根據權利要求19所述的方法，還包括將稀釋劑加至該雙環胍；以及除去該非烴溶劑。
25.根據權利要求19所述的方法，其中該溫度為220°C-250°C。
26.根據權利要求19所述的方法，其中該溫度是>250°C。
27.根據權利要求19所述的方法，其中該稀釋劑包含乙氧基化雙酚Α、二甘醇二乙醚甲醛、或者其組合。
28.可電沉積的塗料組合物，其包含依照權利要求1製備的雙環胍。
全文摘要
該本發明涉及製備雙環胍的方法，該方法包括將環狀脲加熱至溫度＞200℃以形成雙環胍。
文檔編號C07D487/04GK102056928SQ200980120665
公開日2011年5月11日 申請日期2009年5月8日 優先權日2008年5月9日
發明者B·A·明奇, C·R·希肯伯斯, G·J·麥克拉姆, R·F·卡拉賓, S·R·佐瓦奇 申請人:Ppg工業俄亥俄公司