旋光2－氨基－、2－氯－、2－羥基－或2－烷氧基－1－醇的製備方法

2023-07-15 04:58:21 3

專利名稱：旋光2－氨基－、2－氯－、2－羥基－或2－烷氧基－1－醇的製備方法
技術領域：
本發明涉及一種製備旋光2-氨基-、2-氯-、2-羥基-或2-烷氧基-1-醇的改進方法，其中將旋光2-氨基-、2-氯-、2-羥基-或2-烷氧基羧酸或其酸衍生物進行催化氫化。
如EP-A-696 575和EP-A-717 023所公開，旋光2-氨基羧酸和2-羥基羧酸可以在釕催化劑例如元素釕、釕的氧化物和氫氧化物或載體上的釕存在下被氫化成旋光2-氨基-1-鏈烷醇和1，2-鏈烷二醇。在80-100℃的反應中，保持達到98.5％e.e.的對映異構體過量值。
根據WO99/38838，2-氨基-1-鏈烷醇的產率和對映異構體過量值也可以通過將相應的2-氨基羧酸在無機酸和釕催化劑存在下氫化來提高，其中釕催化劑含有1-2種原子數為23-82的其它元素。特別優選釕/錸催化劑，使用這種催化劑導致保留達到99.9％e.e.的對映異構體過量值。
根據WO99/38824，還可以通過使用含有1或2種原子數為23-82的其它元素的釕催化劑來提高1，2-鏈烷二醇的產率和對映異構體過量值。特別優選加入錸。
WO99/38613描述了一種製備特別有利的含有釕和至少一種原子數為23-82的其它元素的催化劑的方法以及它們用於氫化反應的用途。該方法包括將具有50-300m2/g比表面積的釕化合物的漿液與至少一種金屬化合物的溶液組合。特別優選未載附的釕/錸催化劑，用於製備旋光2-氨基醇或1，2-二醇。
還知道旋光2-氨基-和2-羥基-羧酸酯可以在25℃和100巴氫氣壓力下在由銠和鉑組成的催化劑和溶劑存在下被氫化成相應的旋光2-氨基醇或1，2-二醇，具有超過99.9％e.e.的對映異構體過量值(M.Studer等，Adv.Synth.Catal.2001，343，802-808頁)。
WO98/52891公開了在含有其它元素例如鉬、銀或鈀的鉑/錸催化劑存在下將脂族羧酸、酸酐、酯或內酯氫化成相應的醇。這使得能避免腐蝕問題。
本發明的目的是提供一種將旋光2-氨基-、2-氯-、2-羥基-或2-烷氧基羧酸和其酸衍生物氫化成相應的旋光醇的改進方法。用於氫化的催化劑應該易於製備、具有高活性和得到高的生產價值產率和對映異構體過量值。
我們發現該目的是通過一種將合適的旋光2-氨基-、2-氯-、2-羥基-和2-烷氧基羧酸或其酸衍生物進行催化氫化製備旋光2-氨基-、2-氯-、2-羥基-或2-烷氧基-1-鏈烷醇的方法實現，該方法包括在含有鈀和錸或者鉑和錸的催化劑存在下進行氫化。
在本發明的方法中，可以使用例如式I的旋光羧酸或其衍生物 其中各基團定義如下R1直鏈或支化C1-C12烷基、C7-C12芳烷基或C6-C10芳基，各自可以被NR3R4、OH、COOH和/或其它在反應條件下穩定的基團取代，R2氫，直鏈或支化C1-C12烷基或C3-C8環烷基，X氯、NR5R6或OR7，R3、R4、R5和R6各自獨立地是氫、直鏈或支化C1-C12烷基、C7-C12芳烷基、C6-C10芳基、C3-C8環烷基或其中一個CH2基團被O或NR8取代的C3-C8環烷基，R3和R4以及R5和R6也各自獨立地一起是-(CH2)m-，其中m是4-7的整數，R1和R5也一起是-(CH2)n-，其中n是2-6的整數，R7氫、直鏈或支化C1-C12烷基或C3-C8環烷基，R1和R7也一起是-(CH2)n-，其中n是2-6的整數，和R8氫，直鏈或支化C1-C12烷基、C7-C12芳烷基或C6-C10芳基，或其酸酐並將其氫化成相應的旋光醇。
基團R1可以在寬範圍內變化，和還帶有例如1-3個在反應條件下穩定的取代基，例如NR3R4、OH和/或COOH。
R1基團的例子包括C1-C6烷基，例如甲基、乙基、丙基、1-甲基乙基、丁基、1-甲基丙基、2-甲基丙基、1，1-二甲基乙基、戊基、1-甲基丁基、2-甲基丁基、3-甲基丁基、2，2-二甲基丙基、1-乙基丙基、己基、1，1-二甲基丙基、1，2-二甲基丙基、1-甲基戊基、2-甲基戊基、3-甲基戊基、4-甲基戊基、1，1-二甲基丁基、1，2-二甲基丁基、1，3-二甲基丁基、2，2-二甲基丁基、2，3-二甲基丁基、3，3-二甲基丁基、1-乙基丁基、2-乙基丁基、1，1，2-三甲基丙基、1，2，2-三甲基丙基、1-乙基-1-甲基丙基或1-乙基-2-甲基丙基，C1-C12烷基，例如C1-C6烷基(如上定義)或未支化或支化的庚基、辛基、壬基、癸基、十一烷基或十二烷基，C7-C12芳烷基，例如苯基甲基、1-苯基乙基、2-苯基乙基、1-苯基丙基、2-苯基丙基或3-苯基丙基，C6-C10芳基，例如苯基、萘基或蒽基，各自可以帶有取代基例如NR9R10、OH和/或COOH。
R2的定義的例子包括以下氫，直鏈或支化C1-C12烷基(如上定義)或C3-C8環烷基，例如環丙基、環丁基、環戊基、環己基、環庚基和環辛基。
代替羧酸酯，還可以使用酸酐作為羧酸衍生物。
X基團是氯、NR5R6或OR7，其中R5和R6實際上類似於R3和R4、或R9和R10，各自獨立地是氫、直鏈或支化C1-C12烷基，特別是C1-C6烷基，C7-C12芳烷基或C6-C10芳基，特別是苯基，或C3-C8環烷基(各自如上對於R1和R2所定義)。
R3和R4、R5和R6，以及R9和R10各對可以各自獨立地組合形成-(CH2)m-，其中m是4-7的整數，特別是4或5。CH2基團可以被O或NR8取代。
R1和R5基團也可以一起是-(CH2)n-，其中n是2-6的整數，
R7基團優選是氫，或直鏈或支化C1-C12烷基或C3-C8環烷基，更優選甲基、乙基、1-甲基乙基、1，1-二甲基乙基、己基、環己基或十二烷基。其可以與R1一起是-(CH2)n-，其中n是2-6的整數。
本發明的氫化反應提供了式II的相應旋光醇 其中R1和X各自如上定義。
有用的原料的例子包括2-氨基-、2-氯-、2-羥基-或2-烷氧基-羧酸及其衍生物，其中R1基團只要在反應條件下是惰性的，可以按照上述在寬範圍內變化。
由於容易得到，優選使用式I的2-胺基酸，例如苯基丙氨酸、蘇氨酸、穀氨酸、脯氨酸、天冬氨酸、丙氨酸、鳥氨酸、纈氨酸、亮氨酸和異亮氨酸以及它們的衍生物，以及2-羥基-和2-氯-羧酸，例如酒石酸、乳酸、2-氯丙酸和蘋果酸以及它們的衍生物。
用於本發明方法的催化劑包含鈀和錸或者鉑和錸。它們可以用於在催化劑載體的存在或不存在下進行本發明的氫化反應。它們另外可以含有至少一種原子數為23-82的其它元素。
用於此目的的其它元素包括鈦、釩、鉻、錳、鐵、鈷、鎳、銅、鋅、鋯、鉬、銀、錫、鎢、鉛、鑭和鈰，優選銀、鎢、鉬和錫，更優選銀和錫。
鉑或鈀相對於錸的重量比優選是100∶1至0.01∶1，更優選50∶1至0.05∶1，特別是10∶1至0.1∶1。鉑或鈀相對於至少一種其它元素的重量比優選是100∶1至10∶1，更優選50∶1至20∶1。
根據本發明使用的催化劑可以含有鈀、鉑、錸和任何其它不同形式的元素，例如元素形式，鈀、鉑、錸和其它元素的化合物形式，或鈀、鉑、錸和其它元素的金屬間化合物形式。
催化劑可以作為未載附的或載附的催化劑使用。當其用作載附的催化劑時，載體材料可以是任何合適的材料，例如碳、碳黑、石墨、碳化矽、二氧化矽、矽酸鹽、沸石、二氧化鈦、二氧化鋯和氧化鋁。這些載附的催化劑可以含有例如1-50重量％的元素形式或化合物形式的金屬。特別優選的載體材料是預先氧化處理或用無機酸處理的活性炭。這些催化劑的製備描述在例如EP-A-848 991和US 5 698 749中。
如果不使用載體材料，則可以使用例如膠體形式或作為細分散固體按照本發明的方式使用催化劑。催化劑的例子包括細分散的鈀/錸、鉑/錸、鈀/錸/銀、鉑/錸/銀、鉑/錸/鉬、鉑/錸/鎢、鉑/錸/錫粒子，例如是金屬形式是它們的氧化物、氫氧化物、滷化物、硝酸鹽、羧酸鹽、乙醯基丙酮酸鹽的形式或者作為胺配合物。
特別優選未載附的雙金屬鈀/錸或鉑/錸催化劑。它們還可以另外含有至少一種原子數為23-82的其它元素。它們可以例如通過將氧化鉑或氧化鈀和氧化錸的混合物用還原劑例如氫氣還原來製備。第三金屬可以在催化劑的製備過程中沉積或在氫化反應過程中現場沉積。這些催化劑的製備例如描述在WO98/52891中。
在本發明方法的優選實施方案中，上述旋光原料在有機酸或無機酸存在下被氫化。一般，酸的添加量是0.5-1.5當量，更優選1-1.3當量，基於1當量任何在原料中存在的鹼性基團計。有用的有機酸的例子包括乙酸、丙酸和己二酸。優選加入無機酸，特別是硫酸、鹽酸和磷酸。酸可以例如以水溶液的形式或者以它們分別與待氫化的原料製備的鹽的形式使用，例如作為硫酸鹽、硫酸氫鹽、鹽酸鹽、磷酸鹽、單-或二氫-磷酸鹽。
基於1摩爾使用的旋光原料化合物計，可以使用例如0.1-10g的本發明的包含鉑或鈀、錸和任選額外金屬的催化劑或者1-50g的載附催化劑。
一般，本發明方法在用於式I的旋光原料的溶劑存在下進行。有用的溶劑的例子包括水、水混溶性有機溶劑以及它們的混合物。有用的水混溶性溶劑包括具有1-4個碳原子的低級醇和水混溶性醚，例如四氫呋喃或二噁烷。優選的溶劑是水和含有水和低級醇和/或四氫呋喃的混合物。
本發明的方法可以例如在30-140℃的溫度和5-300巴的壓力下進行。優選50-130℃的溫度和10-280巴的壓力。特別優選60-120℃的溫度和50-250巴的壓力。
當不再有氫氣被吸收時，反應結束。通常，氫化時間是0.5-8小時。
為了處理反應混合物，可以例如將其先冷卻，催化劑可以例如通過過濾除去，存在的揮發性成分例如溶劑和反應水可以部分或完全通過蒸餾除去，任選在減壓下進行。在2-氨基羧酸作為原料化合物的情況下，可以從殘餘物中用鹼例如鹼金屬氫氧化物水溶液或者醇鹽的醇溶液，從氨基醇的鹽中釋放出氨基醇，除去沉澱的鹽，在減壓下將濾液分級。與溶劑相似，被除去的催化劑可以再利用。
本發明的方法可以連續、半連續或間歇地進行。
實施例一般氫化工序在金屬高壓釜中，先加入懸浮在9g水中的0.1g的PtO2和0.2g的Re2O7，然後用60巴氫氣壓縮。該懸浮液在270℃攪拌1小時，在冷卻後解壓，並加入1g的待氫化的化合物。然後在下述條件下進行氫化。
發明實施例1-3(S)-亮氨醇的製備根據給定的工序，將1g的對映異構純的(L)-亮氨酸(99.9％e.e.)與0.5g的濃硫酸一起氫化。反應條件總結在表1中表1
為了測定對映異構體過量值，將反應流出物樣品用碳酸氫鈉中和、進行三氟乙醯化和然後用氣相色譜用手性Cyclodex GTA柱分析。在所有三個樣品中的對映異構體過量值測定為大於99％e.e.。
發明實施例4(S)-1，2-丙二醇的製備根據上述工序，將1g的對映異構純的(L)-乳酸(99.9％e.e.)在80℃的溫度和200巴氫氣壓力下氫化5小時。
用氣相色譜用手性Cyclodex GTA柱測定反應流出物的對映異構體過量值是大於99％e.e.。
發明實施例5(S)-1，2，4-丁三醇的製備在金屬高壓釜中先加入1.6g的PtO2和4g的Re2O7在50g水中的懸浮液，然後用60巴氫氣加壓，並在270℃和124巴下攪拌1小時，在冷卻後將混合物解壓，並加入在100ml水中的24g的(L)-蘋果酸，然後在100℃和250巴壓力下氫化12小時。(S)-1，2，4-丁三醇的產率是40.8％，對映異構體過量值是97.2％e.e.。
發明實施例6S-丙氨醇的製備在金屬高壓釜中先加入0.4g的PtO2和1g的Re2O7在50g水中的懸浮液，然後用60巴氫氣加壓，並在270℃和125巴下攪拌1小時，在冷卻後將混合物解壓，並加入在100ml水中的24g(L)-丙氨酸和13.8g濃硫酸，然後在60℃和200巴壓力下氫化12小時。在14％的轉化率下，丙氨醇的對映異構體過量值是99.4％e.e.。
對比例1在不含Re2O7的情況下對映異構純的(L)-乳酸的氫化在給定的反應條件下進行發明實施例4，但是不使用0.2g的Re2O7。氣相色譜分析顯示僅僅約1％的(L)-乳酸被轉化成1，2-丙二醇。
權利要求
1.一種通過將合適的旋光2-氨基-、2-氯-、2-羥基-和2-烷氧基羧酸或其酸衍生物進行催化氫化製備旋光2-氨基-、2-氯-、2-羥基-或2-烷氧基-1-鏈烷醇的方法，該方法包括在含有鈀和錸或者鉑和錸的催化劑存在下進行氫化。
2.根據權利要求1的方法，其中使用式I的旋光2-氨基-、2-氯-、2-羥基-或2-烷氧基羧酸或其酯 其中各基團定義如下R1直鏈或支化C1-C12烷基、C7-C12芳烷基或C6-C10芳基，各自可以被NR3R4、OH、COOH和/或其它在反應條件下穩定的基團取代，R2氫，直鏈或支化C1-C12烷基、或C3-C8環烷基，X氯、NR5R6或OR7，R3、R4、R5和R6各自獨立地是氫、直鏈或支化C1-C12烷基、C7-C12芳烷基、C6-C10芳基、C3-C8環烷基或其中一個CH2基團被O或NR8取代的C3-C8環烷基，R3和R4以及R5和R6也各自獨立地一起是-(CH2)m-，其中m是4-7的整數，R1和R5也一起是-(CH2)n-，其中n是2-6的整數，R7氫、直鏈或支化C1-C12烷基或C3-C8環烷基，R1和R7也一起是-(CH2)n-，其中n是2-6的整數，和R8氫，直鏈或支化C1-C12烷基、C7-C12芳烷基或C6-C10芳基，或它們的酸酐，並將其氫化成相應的旋光醇。
3.根據權利要求1和2的方法，其中鈀/錸或者鉑/錸催化劑含有至少一種選自元素鈦、釩、鉻、錳、鐵、鈷、鎳、銅、鋅、鋯、鉬、銀、錫、鎢、鉛、鑭和鈰的其它元素。
4.根據權利要求1和2的方法，其中鈀/錸或者鉑/錸催化劑含有至少一種選自元素銀、鎢、鉬和錫的其它元素。
5.根據權利要求1-4任一項的方法，其中鈀/錸或者鉑/錸催化劑是作為未載附的或載附的催化劑使用。
6.根據權利要求1-5任一項的方法，其中元素鉑或鈀相對於錸的重量比是100∶1至0.01∶1。
7.根據權利要求1-6任一項的方法，其中元素鉑或鈀相對於錸的重量比是50∶1至0.05∶1。
8.根據權利要求1-7任一項的方法，其中元素鉑或鈀相對於催化劑中的至少一種其它元素的重量比是100∶1至10∶1。
9.根據權利要求1-8任一項的方法，其中氫化在酸的存在下進行。
10.根據權利要求1-9任一項的方法，其中氫化在30-140℃的溫度下進行。
全文摘要
本發明涉及一種通過將相應的旋光2－氨基－、2－氯－、2－羥基－和2－烷氧基羧酸或其酸衍生物進行催化氫化製備旋光2－氨基－、2－氯－、2－羥基－或2－烷氧基－1－鏈烷醇的方法。根據該方法，在含有鈀和錸或者鉑和錸的催化劑存在下進行氫化。
文檔編號C07C213/00GK1678563SQ03820804
公開日2005年10月5日 申請日期2003年8月28日 優先權日2002年9月4日
發明者R-H·菲舍爾, N·博特克 申請人:巴斯福股份公司