通過形成大環聚亞胺中間物還原胺化醛和酮的方法

2023-07-21 20:31:21 2

專利名稱：：通過形成大環聚亞胺中間物還原胺化醛和酮的方法
技術領域：
：本發明涉及通過還原胺化法製備二胺的方法。技術背景二(氨甲基)環己烷是可以被用作脂肪族二異氰酸酯(二(異氰酸根合甲基)環己烷)的前體(precursor)的二胺。其可在某些聚氨酯體系中被用作擴鏈劑以及被用作環氧固化劑。二(氨甲基)環己垸以許多異構體的形式存在，其中人們首要感興趣的是1,3-異構體和1,4-異構體。1,3-異構體和1，4-異構體也可以以許多非對映形存在，因為氨甲基團既可以存在於環己烷環平面的上方，也可以存在於環己烷環平面的下方。可以通過許多合成途徑製備1,3-和1,4-二(氨甲基)環己烷的混合物。一種相關途徑起始於丁二烯和丙烯醛，其在Diels-Alder反應中形成1,2,3,6-四羥基苯甲醛。之後將該中間物進行加氫醛化作用以加入第二個醛基團並再將該中間物還原胺化以形成所需的二胺。得到二胺的異構體形式的混合物。例如見美國專利第6,252,121號。使用如美國專利第6,252,121號中所述的Raney金屬催化劑或負載於矽膠/氧化鋁上的鎳對加氫醛化的1,2,3，6-四羥基苯甲醛進行的還原胺化作用趨向於以較低的產量製備所需的二胺產物。大部分的原料形成了不受歡迎的副產品和聚合的種類(polymericspecies)。因此，粗原料(mwmaterial)成本較高並且粗產品的純化較困難且昂貴。聚合的副產品會經常汙染反應器。有時，通過使用烷基胺"保護"(或"保護住"(blocked))醛基團可以抑制在還原胺化反應中副產品的形成。例如見美國專利第5,041,675號和第5,055,618號。保護住的基團對聚合作用和其它的副反應(sidereaction)更有抗力。然而，該方法需要使用額外的粗原料並且在反應中引入額外的化學種類，之後必須將這些額外的化學種類從粗產品中清除並再循環。工藝產量依舊與需要的具有高經濟效益的工藝產量相距甚遠。希望提供一種方法，通過該方法可以以較高的產量經濟地製備脂環族二(氨甲基)化合物。
發明內容在一個方面，本發明是還原胺化每分子具有至少兩個醛基團或酮基團的起始醛或酮的化合物以製備產物胺化合物的方法，其包括(a)使一定量的產物胺化合物與起始醛或酮的化合物混合以形成液體混合物，和(b)在氨水和氫氣的存在下，將液體混合物置於還原胺化條件下以製備額外的產物胺化合物，其中在步驟a)和b)中，混合物中的產物胺化合物和起始醛或酮的化合物的摩爾比為1:1或更大。本發明同樣也是還原胺化每分子具有至少兩個醛基團或酮基團的起始醛或酮的化合物以製備產物胺化合物的方法，其包括a)將產物胺化合物和起始醒或酮的化合物以至少約1:1的摩爾比混合以形成反應混合物，將所述液體混合物維持在足以形成中間物混合物的非還原胺化的條件下，該中間物混合物含有由產物胺混合物和起始醛或酮的化合物所形成的反應中間物，該反應中間物主要由一種或多種大環聚亞胺化合物組成；和b)隨後，在氨水和氫氣的存在下，將反應中間物置於還原胺化條件下以將大環聚亞胺化合物轉化為產物胺化合物。本發明同樣也是還原胺化每分子具有兩個或多個醛基團或酮基團的起始醛或酮的化合物以製備產物胺化合物的方法，其包括a)將產物胺化合物和起始醛或酮的化合物以至少約1:1的摩爾比混合以形成液體混合物，將所述液體混合物維持在約0到約50°C的溫度下至少5分鐘以形成中間物混合物；和b)隨後，在氨水和氫氣的存在下，將中間物混合物置於還原胺化條件下以形成產物胺化合物。本發明同樣也是還原胺化其中醛基團或酮基團的羰基碳直接與脂環結構相連的脂環族二醛或脂環族二酮的化合物以製備產物脂環族二胺化合物的方法，其包括a)將產物脂環族二胺化合物和起始脂環族醛或脂環族酮的化合物以至少約1:1的摩爾比混合以形成液體混合物，將所述溶液維持在約0到約50°C的溫度下至少5分鐘以形成中間物混合物；和b)隨後，在氨水和氫氣的存在下，將中間物混合物置於還原胺化條件下以形成產物脂環族二胺化合物。本發明同樣也是還原胺化每分子具有至少兩個醛基團或酮基團的起始醛或酮的化合物以製備產物胺化合物的連續或半連續的方法，其包括連續地或間歇地將起始醛或酮的化合物加入反應區中，該反應區保持在還原胺化的條件下並包含產物胺化合物、氨水和氫氣，其中以使得在反應區中的產物胺化合物和起始醛的化合物的摩爾比保持在1:1或更高的速度，將起始醛或酮的化合物加入反應區中。本方法可以以極高的產量製備產物聚胺化合物，產量通常至少為70%，至少80%，至少90%或更高，以起始醛或酮的化合物計。令人驚奇地，產物胺與起始醛或酮的化合物的混合物不會聚合形成高分子量的聚合物。代替地，可以相信低分子量的中間產物種類在反應混合物中依然可溶且易於在還原胺化條件下轉化形成更多的產物聚胺。在如下文所述的兩階段方法的本發明的具體實施方案中，可以相信通常具有約450或更少到約1500分子量的大環種類趨向與某些具有相似分子量的線性反應產物一起形成。本發明的進一歩優勢是可以使用稍高濃度的反應物。這減少或消除了對溶劑的需求並且以這樣的形式減少了必須處理的材料的體積。較小的工藝體積(processvolume)減少了操作該方法所需要的設備的尺寸並因此減少了設備的成本。使用稍高濃度的原料的能力被認為是非常令人驚訝的，因為大環化合物通常只在高稀釋條件下形成(例如見H.An,J.S.Bradshaw,R.M.Izatt,Chem.Rev.1992,92，543-572)，而高的原料濃度通常更偏向於形成難於或無法進行還原胺化的高分子量、難溶聚合物。本方法對於所需的伯胺產物具有高的選擇性。尤其地，不會大量形成不需要的大環仲胺化合物。本發明的方法可用於從相應的起始醛或酮的化合物製備大量的胺化合物。醛或酮原料在每個分子上具有兩個或兩個以上醛基團或酮基團。其在每個分子上優選包含兩個或三個，最優選包含兩個該基團。在如下文所述的兩階段方法中所使用的起始醛或酮的化合物優選是可以與產物胺化合物反應主要形成大環聚亞胺化合物的那些。當(a)醛基團或酮基團等量且(b)當醛或酮的化合物包含一些抑制醛基團或酮基團之間的空間關係(spatialrelationship)的剛性的或大體積的結構時，優先形成大環聚亞胺。如果與相應的羰基碳相連的碳原子和鄰近的碳原子每隔相同的距離都被同樣的取代(或未取代，視情況而定)，那麼對於本發明的目的，醛基團或酮基團則被認為是等量的。在二醛和二酮的情況下，優選分子在羰基碳之間的對稱體的至少一條線上對稱。剛性的和/或大體積結構的例子包括脂環族部分，其可以是單環、二環或多環。脂環族部分優選包含至少一個在環中具有4到8個原子的脂肪族環狀結構(儘管其還可以包含其他的環狀結構)。醛基團或酮基團的羰基碳優選直接與環狀結構上的碳原子相連。當環狀結構對於工藝條件為惰性的時候，環狀結構可能包含一個或多個雜原子。優選的環狀結構包括環己垸、環戊烷、環庚垸和環辛垸。該部分優選在1，3-或l,4-位(或l,5-位，在環辛烷情況下)上被醛基團或酮基團取代。可用於本發明的特定的醛或酮的化合物包括1，3-環戊烷二甲醛，1,3-和1,4-環己烷二甲醛，1,3-禾卩1，4-環庚烷二甲醛，1,3-、1,4-和1,5-環辛烷二甲醛，四氫-2H-吡喃-3，5-二甲醛，四氫-2H-吡喃-2,5-二甲醛，l-甲基哌啶-3,5-二甲醛，l-甲基哌啶-2，5-二甲醛，四氫-2H-噻喃-3,5-二甲醛，四氫-2H-噻喃-2,5-二甲醛，1，3-二乙醯基環戊烷，1,3-和1,4-二乙醯基環己烷，1,3-和1,4-二乙醯基環庚烷，1,3-、1，4-和1,5-二乙醯基環辛烷。相應的產物胺化合物包括1,3-二(氨甲基)環戊垸，1,3-和1，4-二(氨甲基)環己烷，1,3-和1，4-二(氨甲基)環庚烷,1,3-、1,4-和1,5-二(氨甲基)環辛烷，3，5-二(氨甲基)四氫-2H-吡喃，2，5-二(氨甲基)四氫-2H-吡喃，3,5-二(氨甲基)四氫-1-甲基哌啶，2,5-二(氨甲基)四氫-1-甲基哌啶，3,5-二(氨甲基)四氫-2H-噻喃，2，5-二(氨甲基)四氫-2H-噻喃，1,3-二(1-氨乙基)環戊垸，1，3-和1,4-二(l-氨乙基)環己垸，1,3-和1,4-二(1-氨乙基)環庚垸，1,3-、1,4-和1，5-二(1-氨乙基)環辛垸。產物胺化合物在原料的醛基團或酮基團的位點上包含伯氨基團。進行本發明的方法以使還原胺化反應在包含摩爾比至少為1:1的產物胺和起始醛或酮的化合物的混合物中進行。在該條件下，起始醛或酮的化合物迅速形成低分子量的中間物，隨後還原胺化該中間物以形成更多的產物胺。在本發明的某些實施方案中，在反應性胺化條件下形成產物胺和起始醛或酮的化合物的混合物。還原胺化條件通常包括(1)氨水和氫氣的存在，(2)超級大氣壓，(3)升溫，和(4)活性加氫催化劑的存在。在還原胺化條件下將產物胺和起始醛或酮的化合物集合在一起的具體實施方案一般在此處以簡化術語"單階段"方法提及。在另一個具體實施方案中，在非還原胺化條件下，將產物胺和起始醛或酮的化合物混合。非還原胺化條件為那些在其中起始醛或酮的化合物(或中間物)不發生明顯還原胺化的條件。非還原胺化條件包括任何缺少至少一個發生還原胺化作用所必須的條件的條件。缺少的條件可能是，例如，不存在氫氣或氨水、缺少加氫催化劑，或缺少足夠的溫度和/或壓力條件。可以缺少兩種或兩種以上上述條件。在非還原胺化條件下，將產物胺和起始醛或酮的化合物集合在一起的具體實施方案一般在此處以簡化術語"兩階段"方法提及。在兩階段方法中，通常優選在沒有加氫催化劑的條件下，在低於明顯發生還原胺化反應所需的溫度下，或在上述兩個條件下，進行第一個反應階段。可通過形成產物胺、氨水和氫氣的混合物，並將混合物加熱至足夠進行還原胺化反應的溫度以便利地進行單階段方法。隨後，優選在下文所述的反應催化劑的存在下，使該混合物與起始醛或酮產物接觸。將起始醛或酮化合物在以使得在反應混合物中的產物胺和起始醛或酮化合物的摩爾比保持在不高於1:1的速度下添加至反應混合物中。在進行還原胺化通常所需的升高的溫度下，產物胺和起始醛或酮的化合物通常非常迅速地反應生成中間物，隨後中間物反應生成更多的產物胺。由於這個原因，反應混合物中的起始醛或酮的化合物的瞬時濃度趨向維持在很低的值。相似地，在單階段方法中產物胺和起始醛或酮的化合物的摩爾比趨向於遠遠超過1:1。起始醛或酮的化合物在單階段方法中的反應混合物中的濃度優選不高於35重量％，以反應混合物的液體成分計(例如，產物胺、起始醛或酮的化合物、中間物、氨水和任何可能存在的溶劑)。通常情況下，起始醛或酮的化合物的濃度低於10重量％，並且更通常不高於5重量％，原因在於其對原料的迅速轉化。單階段方法可任選地通過起始醛或酮的化合物和溶解在溶劑中的產物胺化合物得以進行。然而，在單階段方法中溶劑(除了氨水，其可作為方法中的溶劑)並不是必須的並優選省略溶劑。合適的溶劑是在其中原料可以以存在於反應混合物中的比例溶解的那些。溶劑在該方法的條件下不與這些原料或氨水或氫氣發生反應。溶劑不應該不合需要地幹擾任何用於還原胺化反應的催化劑的活性。在還原胺化方法的條件下，溶劑應保持液態。可以使用的溶劑的例子包括甲醇、乙醇和其他脂肪族醇；甲苯、二甲苯、四氫呋喃、二氧己環、二甘醇二甲醚、二甲氧基乙垸、二乙醚等等。同樣可以使用兩種或兩種以上上述物質的混合物，以及一種或多種上述物質與水的混合物。甲醇是優選的溶劑，因為當使用甲醇作為溶劑時，一般可以觀察到較高的產量和選擇性。氨水也可以在本方法中作為溶劑。使用超級大氣壓主要以向反應提供足夠的氫氣並在反應期間將氨水和溶劑維持在液態形式。通常提供氫氣使得分壓為至少100psig(689kPa)，優選至少200psig(1379kPa)且更優選至少300psig(2068kPa)直至2000psig(13,790kPa)，優選直至約1200psig(8274kPa)(所有的壓力均在反應條件下測得)。氫氣的壓力上限主要關乎於設備設計；然而，通過將氫氣的分壓升高至上述範圍之上只能看到很少的額外好處。合適的反應溫度為約40-200°C的範圍，優選的溫度範圍為80-160°C且更優選的溫度範圍為120-150°C。儘管也可以使用其他的氨源，但是優選使用無水氨作為氨源。使用的氨通常超出化學計量的量，優選對於由起始醛或酮的化合物所提供的每等份的醛基團使用至少兩摩爾的氨。每等份由起始醛或酮的化合物所提供的醛基團或酮基團的氨的量可以為100摩爾或更多。優選每等份由起始醛或酮的化合物所提供的醛基團或酮基團的氨的量的範圍為5-60摩爾之間。存在加氫催化劑以提供商業合理的反應速度。已知大量的該種催化劑，包括在美國專利第5,055,618號和第5,041,675號中所描述的那些。合適的催化劑為過渡金屬催化劑，其中尤其感興趣的是鎳催化劑、銅催化劑和鈷催化劑。基於其好的反應性、選擇性和最小的金屬浸出性(metalleaching),最優選鎳催化劑。催化劑可以是非載體催化劑，例如Raney鎳催化劑或Raney銅催化劑。也可以使用載體催化劑。合適的催化劑的特殊的例子包括Raney2724(—種由GraceDavison提供的由鎳-和鉻-改進的銅催化劑)以及尤其是催化劑Ni-5256和Ni0750，兩者均為Engelhard提供。可能需要在反應之前激活催化劑。對於非-Raney型催化劑尤其如此。可以在氫氣的存在下，通過將溫度加熱至100-250°C，維持0.5-5小時激活非-Raney型催化劑。在該激活階段中，可將催化劑在溶劑或稀釋液中調成漿狀。當然，反應時間取決於一些因素，例如溫度、氫氣的分壓，以及催化劑的類型和量。然而通常，約1.5至約20小時的反應時間是足夠的。可以相信在單階段方法中，產物胺化合物和起始醛或酮的化合物首先反應形成相對低分子量的中間物。由於產物胺化合物過量存在(通常高度過量)，可以相信所形成的佔主導地位的中間物為兩分子的產物胺與一分子的起始醛或酮的化合物所形成的反應產物。最有可能的，形成代表由不同比例的產物胺和起始醛或酮的化合物所形成的反應產物的中間物的混合物。該單階段方法自身適於連續或半連續操作。在連續或半連續操作中，將起始醛或酮的化合物連續或間歇地添加至反應區中，在該反應區中存在產物氨並具有還原胺化條件。可以間歇或連續地將其他的原料分批加入反應區中。通過使用氫氣或含有氫氣的混合氣體給反應區加壓並按需求添加氫氣以便利地提供氫氣。如果需要的話，可以連續或間歇地將產物取出，或使其在反應混合物中積累。在兩階段方法的第一個階段中，起始醛或酮的化合物在非還原胺化條件下與產物胺化合物結合併形成含有一種或多種作為初級反應產物的大環聚亞胺的中間物混合物。在第二個階段，將該中間物混合物，或至少中間物混合物中的大環聚亞胺還原胺化以形成產物胺化合物。在兩階段方法中，適合以約10重量％到約35重量％的量，將起始醛或酮的化合物添加至反應混合物中，上述重量百分比以起始醛或酮的化合物、產物聚胺和在第一反應階段初始存在的溶劑(如果有的話)的組合重量計。優選的醛或酮的化合物的水平為約10重量％到30重量%，以及更優選的水平為約10重量％到25重量％。本發明的顯著優勢在於，在開始的溶液中可以存在所述的稍高濃度的反應物，而不明顯形成不希望的高分子量聚合物或其他不希望的反應副產品。然而，當使用高濃度的原料時，在兩階段方法中一般可以觀察到較大的產量損在兩階段方法中，適合地，以至少等摩爾的量，將產物胺添加至第一階段反應混合物中，該量以起始醛或酮的化合物的量計。優選少摩爾過量(molarexcess)的產物聚胺，例如5-50摩爾％過量或尤其是10-30摩爾％過量，因為這趨向推動第一階段反應朝著所需大環聚亞胺中間物質的形成而發展。通常，大於約50摩爾％的過量趨嚮導致兩階段方法中產量的損失。添加至兩階段方法的第一階段中的產物胺化合物可以是純淨物質，但是優選還原胺化階段的粗產物，其被部分回收至該方法的初始。該粗胺可能包括反應副產品、溶劑、氨水或甚至少量的氫氣。高度優選在溶劑的存在下進行兩階段方法。儘管在兩階段方法的第一階段中通常不使用氨水作為溶劑，合適的溶劑在上文己有所描述。該溶劑合適地由5重量％到90重量％，優選10重量％到50重量％的反應混合物的液體成分(例如，產物胺、中間物、起始醛或酮的化合物和氨水(如果為液態))組成。在大多數情況下，在溫和的條件下進行起始醛或酮的化合物與產物聚胺的第一階段反應。例如，在大氣壓和室溫(22°C)下，反應物通常在短時間內，例如一個小時或更少，通常約30分鐘或更少，形成反應中間物。反應時間優選至少5分鐘。可以使用更高的溫度以加速反應，但這通常是不必要的。如果在第一反應階段中使用較高的溫度，該溫度適宜處於約22°C到50°C的範圍之間，更優選處於約22°C到40°C的範圍之間。由於起始醛或酮的化合物與產物胺的反應是放熱反應，因此需要將成分緩慢的集中在一起和/或應用冷卻以避免不希望的溫度峰值(temperaturespike)。在兩階段方法中，優選將任何該溫度峰值保持在低於50。C，尤其是低於40。C。如果需要的話，可以使用稍低於室溫的溫度，例如從0到22。C，儘管反應速度會較緩慢。儘管在需要的情況下可以使用高壓，但是也可以在大氣壓條件下進行第一反應階段。當反應混合物包含揮發性成分(例如氨水或如甲醇的溶劑)時，可以使用高於大氣壓的壓強，以阻止該揮發性物質的逃逸。由於在第一反應階段中可以通過控制溫度和/或沒有催化劑以預防加氫反應，所以氨水和/或氫氣可能存在於該階段中。這使得在第一反應階段中使用粗產物胺化合物(而非純淨流體)成為可能。可以使用分析方法，例如電噴射離子化質譜和/或凝膠滲透色譜檢測並追蹤在兩階段方法的第一反應階段中的中間物的形成。或者可以通過經驗確定足夠得到所需的中間物的轉化率的條件。在反應的第一階段中所形成的中間物被認為主要(例如，至少50重量％，尤其是70-99重量％)由大環聚亞胺種類組成。"大環"聚亞胺種類是至少兩摩爾起始醛或酮的化合物與等摩爾量的產物胺所形成的環狀反應產物。大環聚亞胺通常包括大體上具有約450到約1500的分子量的環狀化合物的混合物。例如，在環己烷二甲醛胺化的情況下，製備分子量為494的種類，其與由兩摩爾的起始環己烷二甲醛與兩摩爾的產物胺(A2B2種類，其中A代表起始環己烷二甲醛，B代表起始二胺)所形成的環狀反應產物相應。可以通過下列結構I描述該大環中間物該分子量為494的產物趨向為最普遍的種類。另外，通常存在與環狀A3B3、A4B4和A5B5種類相應的種類。同樣製備了分子量為1480的產物，其與由六摩爾的起始環己烷二甲醛與六摩爾的產物二胺(A6B6種類)所形成的環狀反應產物相應。還存在製備的一系列的分子量大體上達約1500，通常達約1000的線性種類。使用微過量的產物二胺趨向優先形成較少量的該線性種類。該線性種類優選組成不多於約20重量％的兩階段方法中的反應產物。更優選的，線性種類組成不多於約10重量％且最優選不多於5重量％的反應中間物。可以相信在前文所述的單階段方法中也可能形成一定量的該大環種類，但是在單階段方法中其被迅速地還原胺化以形成產物胺，因此大環種類便無法在單階段方法中積累至顯著的含量。在兩階段方法中從溶劑中回收中間物或進行胺化/加氫反應之前對其進行純化不是必須的。可以通過在催化劑的存在下進行第一反應階段，隨後使用氨水或氫氣對反應容器加壓和/或升高溫度直至胺化/還原反應發生，以使在單一的容器中進行兩個反應階段。可在管狀反應器或其他合適的裝置中連續進行反應。可以以半間歇或連續的形式分批進行兩階段方法。連續的兩階段方法合適的排列包括至少兩個串聯的反應器，第一反應器用於中間物生成反應，第二反應器用於還原胺化反應。將起始醛或酮的化合物、再循環的產物胺化合物以及根據需要的新鮮或再循環的溶劑導入第一反應器的入口。第一反應器維持前文所述的非還原胺化條件下。反應混合物從第一反應器中離開(經過所需的停留時間之後)並與氨水和氫氣物料一起進入第二反應器中。第二反應器中含有催化劑且在前文所述的還原胺化條件下操作。將離開第二反應器的產物與所有或大多數未反應的氫氣分離，優選將氫氣回收至第二反應器中。將剩餘的產物流體分離為氨水再循環流體(其被再循環至第二反應器中)，副產品流體(對其進行處理或送往別處)，以及產物流體。產物流體被劃分為需要被再循環至第一反應器的再循環流體和將被送往純化操作或下遊處理(例如光氣化作用，當胺產物被用作製備異氰酸酯的粗原料時)的終產物。或者，將整個產物流體進行純化，並將一部分純化的產物再循環至該方法的起始端。胺化和加氫的產物(來自單階段實施方案或兩階段具體實施方案)包含產物胺化合物，以及少量的反應副產品。所需的胺產物的產量通常超過70%，且優選超過80%，以起始醛或酮的化合物計。兩階段方法的產量經常稍高於單階段方法的產量。在兩階段方法中的產量通常超過90%。在兩階段方法中通常可以達到93-98%的產量。在二醛還原胺化反應中，雜質通常包含一種或多種二環亞胺化合物(例如3-氮雜雙環[3.3.1]-2-壬烯)，和/或二環二胺化合物(例如2-氨基-3-氮雜雙環[3.3.1]壬烯)，兩者都表示不完全反應。二環亞胺化合物可以與附加的氨水反應形成二環二亞胺，二環二亞胺可依次加氫形成所需的產物胺化合物。也可以形成二環胺化合物例如3-氮雜雙環[3.3.1]壬烯。二環胺化合物不容易轉化為所需的產物。同樣生成了少量的其它副產品。在大多數情況下，產物胺化合物以異構體混合物的形式存在，並且取決於原料，其也可以以非對映異構體的混合物的形式存在。在產物為二(氨甲基)環己烷的優選的情況下，產物為1,3-和1,4-異構體的混合物，其兩者分別可以以順式-和反式-構型存在。1,3-和1,4-異構體的量近似相等。通常令人滿意的的二(氨甲基)環己烷產物混合物包括45-60%的1,3-異構體和40-55%的1,4-異構體。還原胺化反應的粗產物包括產物胺化合物、少量的副產品、未反應的氨水和氫氣以及溶劑。產物易於通過任何便利的方法回收。可以通過排放、使用真空和/或使用升高的溫度，將氨水、氫氣和溶劑從產物中排出。'在不同的下遊產物的合成過程中，產物胺化合物可被用作中間物。其可被用作聚氨酯的擴鏈劑或交聯劑以及用作環氧固化劑。尤其感興趣的應用是二異氰酸酯化合物的生產，其可在氨基團與光氣的反應中便利地形成。進行該光氣反應的條件是公知的且在例如美國專利第4,092,343號、第4,879,408號和第5,516,935號中有所敘述。二異氰酸酯化合物在大範圍的聚氨酯和聚脲聚合物的製備中是有用的。實施例下列實施例被用於說明本發明，但並不限制其範圍。除非特別指明，所有的份和百分比都以重量計。實施例1將1,3-和1,4-環己烷二甲醛G.08g，22mmo1)的混合物與1,3-和1,4-二(氨甲基)環己烷(4.26g，30mmo1)溶解在llg甲醇中。添加二甘醇二甲醚(2.38g)作為氣相色譜分析的內標物。在室溫下將混合物攪拌30分鐘。在此期間，反應物形成中間產物混合物，該中間產物混合物含有大部分分子量為約490到1480的大環聚亞胺種類。將粉末狀鎳催化劑(Engelhard的Ni-5256W)(0.75g)與30g甲醇放置在160mL的Parr反應器中。使用100psi(689kPa)的氮氣將反應器清洗三遍，裝載1000psi(6895kPa)的氫氣並加熱至200°C兩個小時以激活催化劑。隨後冷卻反應器並將氫氣抽出。隨後將由上得到的中間物產物混合物轉移到反應器中。在還原溫度下邊攪拌邊加入無水氨(37.7g，2.22mol)。將反應器密閉並使用氫氣加壓至300psi(2068kPa)。隨後邊攪拌邊將反應器加熱至130°C，並將氫氣壓力調節至1000psi(6895kPa)。將該些條件保持5小時，之後回收反應內容物。通過氣相色譜測得1,3-和1,4-二(氨甲基)環己垸的產量為97%。1,3-異構體的異構體比率為54.5%，1,4-異構體的異構體比率為45.5%。實施例2在不添加二甘醇二甲醚的情況下重複實施例1。還原胺化完成之後，將催化劑從反應混合物中過濾出來並使用甲醇(50g)將其清洗兩次。將清洗液與反應混合物結合。隨後將甲醇蒸發掉，接著在70-75°C/lmmHg的真空中進行閃蒸以製備6.61g的1,3-和1,4-二(氨甲基)環己烷(單獨產量為91%)。實施例3重複實施例1，然而加氫歩驟中的溫度僅為120°C，反應時間為3小時，且氨水與由1，3-和1,4-環己烷二甲醛原料所提供的醛基團的比率為25。1,3-和1,4-二(氨甲基)環己烷的產量為88%。形成約9%的3-氮雜雙環[3.3.1]壬垸。3-氮雜雙環[3.3.1]壬垸的存在表示了在所給的時間內、120°C溫度下以及使用的氨水的量的條件下，胺化/還原反應進行不完全。實施例4再次重複實施例1，此次減少溶劑的量使得起始1，3-和1,4-環己烷二甲醛的濃度近似加倍。減少氨水的量使得氨水與由起始醛所提供的醛基團的摩爾比從50.4(實施例1中)減少至約25。1,3-和1，4-二(氨甲基)環己垸的產量為94%。形成約5%的3-氮雜雙環[3.3.1]壬烷。1,3-異構體的異構體比率為54.6%，1,4-異構體的異構體比率為45.4%。實施例5再次重複實施例1，減少甲醇的量使得起始二甲醛的濃度約為實施例1中的三倍。將氨水/醛基團的比率減少至約12.5。1，3-和1,4-二(氨甲基)環己垸的產量為93%。1,3-異構體的異構體比率為55.1%，1,4-異構體的異構體比率為44.9%。實施例6再次重複實施例1，此次減少甲醇的量使得起始二甲醛的濃度約為實施例1中的五倍。將氨水/醛基團的比率減少至約6.4。1,3-和1,4-二(氨甲基)環己垸的產量為93%。1,3-異構體的異構體比率為52.9%，1,4-異構體的異構體比率為47.1%。實施例7-9研磨粉末狀Raney鎳催化劑(Engelhard的Ni5256，25g)並將其添加至1加侖的高壓釜(autoclave)中。使用100psi(689kPa)的氮氣將反應器清洗三次之後加入100g的甲醇。之後在反應器中裝載氫氣，加熱至190。C，並使用更多的氫氣將壓力增至1000psi(6895kPa)。將反應器內容物保持在該條件下2小時以激活催化劑。隨後將反應器冷卻並將氫氣抽出。將477g純淨的二(氨甲基)環己烷裝載入反應器中並隨後加入200g甲醇。之後在冷卻以使反應內容物的溫度保持低於40。C的條件下緩慢加入1,3-和1,4-環己垸二甲醛(425g)的粗(85%純度)混合物。添加100g額外的甲醇以清洗物料管線。之後將溶液攪拌30分鐘。添加900g無水氨並使用氫氣將反應器加壓至300psi(2068kPa)。之後將反應器加熱至130。C並使用氫氣將反應器加壓至1000psi(6895kPa)。將該條件保持17小時，之後將反應器排氣並冷卻。收集產物(實施例7)並使用氣相色譜進行分析。結果顯示在下表2中。使用同樣的方式進行實施例8，除了使用含有約60重量％的二胺和20重量％的甲醇的粗二胺來代替實施例7中所使用的純淨的物質。二胺是與實施例7相似的還原胺化作用的產物，在實施例7中氨水和氫氣被移除。將胺化/加氫條件保持19.5小時。結果顯示在下表2中。使用與實施例7相似的方式進行實施例9，除了使用由與實施例7相似的還原胺化中得來的粗二胺。從粗二胺中移除氫氣而不移除氨水。胺化/加氫時間為15小時。結果顯示在下表2中。表1總結了在實施例7-9中分別使用的原料的量表ltableseeoriginaldocumentpage20*實施例7中的純淨二胺、實施例8和9中包含約60重量％的二胺和20重量％的甲醇的粗二胺、實施例10中所使用的粗二胺還包含氨水。表2總結了實施例7-9的產物的產量、選擇性和異構體分布(isomerdistribution)。作為對比，提供初始二醛、純淨二胺反應物和粗二胺反應物的異構體分布。2tableseeoriginaldocumentpage20粗二胺-52.547.5初始二醛-53.346.7在不同的二胺給料的情況下可以觀察到結果中很小的改變，說明如果將粗二胺反應產物再循環至方法的初始其依然可以運轉良好。對比例A(ComparativeRunA)將1,3-和1,4-環己烷二甲醛(1.017g;7.42mmol)、二甘醇二甲醚(0.4033g;作為內標物)、負載於矽石/氧化鋁的Ni催化劑(0.2g)和甲醇(25ml)所組成的混合物密封在80ml的Parr反應器中。在室溫條件下將氨水(6.5g;382mmol)加入高壓釜中。在超過10-15分鐘的時間內將反應器加熱至100°C並在該溫度下保持30分鐘。氣相色譜分析顯示了醛的全部消耗量。之後裝入800psi(5516kPa)的氫氣，並在恆定的氫氣壓力及100。C條件下繼續該反應。5小時之後，二胺(1,3-和1,4-二(氨甲基)環己烷)和3-氮雜雙環[3.3.1]壬垸的產量分別為52%和27%。實施例10在半間歇、單階段方法中製備1，3-和1,4-二(氨甲基)環己烷異構體的混合物。將10.0g的環己垸二甲基二胺和2g的EngelhardNi-5256P催化劑添加至300ml的裝有攪拌器的高壓釜中。將反應器關閉並在攪拌的同時將61.8g的無水氨加入反應器中。之後將反應器加熱至120°C以形成1272psi(8770kPa)的反應器壓力。通過添加氨氣將反應器的壓力額外增加50psi(345kPa)。使用純度為86%的1，3-和1,4-環己烷二甲醛的粗混合物裝滿物料滴管(feedburette)。將53.75g的環己烷二甲醛混合物以0.8ml/min的速度抽入反應器中。在物料中抽吸的總時間為73分鐘。隨後使用甲醇衝洗物料滴管以確保不在反應器中引入明顯數量的甲醇的情況下，將所有的環己垸二甲醛都加入反應器中。在添加環己烷二甲醛的過程中根據需要加入氫氣，以維持恆定的反應器內部壓力。在添加環己垸二甲醛之後將反應持續約5小時。約120分鐘反應時間之後氫氣消耗停止。之後將反應器冷卻並排氣，並收集產物。使用甲醇清洗反應器並收集清洗液。生成46.2g的二胺，二醛到二胺的摩爾產量為87%。對比例B將2g的EngelhardNi-5256P催化劑和57.6g實施例10中所述的粗環己烷二甲醛裝入300ml的高壓釜中。使用氮氣將反應器加壓並排氣。邊攪拌邊將57g的無水氨添加至反應器中。將內容物加熱至100°C以形成760psi(5240kPa)的反應器壓力。添加氫氣將壓力增至1058psi(7295kPa),之後根據需要加入氫氣以維持該反應器壓力。將反應維持7小時，直至停止氫氣攝取。生成的二胺的總質量為35g,其表示二醛到二胺的摩爾產量僅為69%。應了解，可在不偏離本發明的精神和由附加的權利要求所確定的範圍的情況下，對本發明做出如此處所述的任何修改。權利要求1、一種還原胺化每分子含有至少兩個醛基團或酮基團的起始醛或酮的化合物以製備產物胺化合物的方法，該方法包括(a)使一定量的產物胺化合物與起始醛或酮的化合物混合以形成液體混合物，和(b)在氨水和氫氣的存在下，將液體混合物置於還原胺化條件下以製備額外的產物胺化合物，其中在步驟a)和b)中，混合物中的產物胺化合物和起始醛或酮的化合物的摩爾比為1∶1或更大。2、根據權利要求1所述的方法，其中同時進行步驟a)和b)。3、根據權利要求2所述的方法，其中以連續的或半連續的方式進行步驟a)和b)。4、根據權利要求3所述的方法，其中起始醛或酮的化合物是脂環族酸或酮的化合物，其中醛基團或酮基團的羰基碳原子與脂肪族環狀結構相連。5、根據權利要求4所述的方法，其中起始醛或酮的化合物是二醛化合物。6、根據權利要求5所述的方法，其中二醛化合物是l,3-環己烷二甲醛、1,4-環己烷二甲醛或其混合物，且產物胺是1,3-二(氨甲基)環己烷、1,4-二(氨甲基)環己烷或其混合物。7、根據權利要求1所述的方法，其中在非還原胺化條件下進行步驟a)。8、根據權利要求7所述的方法，其中起始醛或酮在液體混合物中的濃度為10重量％到30重量％，以起始醛或酮、步驟a)中所使用的產物胺化合物和任何存在的溶劑的結合重量計。9、根據權利要求8所述的方法，其中在步驟a)中，至少50重量%的形成的反應中間物為具有約450到約1500的分子量的大環聚亞胺。10、根據權利要求9所述的方法，其中在步驟a)中，將10摩爾%到30摩爾％的過量的產物二胺與起始醛或酮的化合物混合以形成液體混合物，該摩爾百分比以醛或酮的化合物的量計。11、根據權利要求7所述的方法，其中起始醛或酮的化合物為脂環族醛或酮的化合物，其中醛基團或酮基團的羰基碳原子與脂肪族環狀結構相連。12、根據權利要求ll所述的方法，其中起始醛或酮的化合物為二醛化合物。13、根據權利要求13所述的方法，其中二醛化合物為1,3-環己烷二甲醛、1,4-環己烷二甲醛或其混合物，且產物胺是1,3-二(氨甲基)環,己烷、1,4-二(氨甲基)環己烷或其混合物。14、一種還原胺化每分子具有至少兩個醛基團或酮基團的起始酸或酮的化合物以製備產物胺化合物的方法，該方法包括a)將產物胺化合物和起始醛或酮的化合物以至少約1:1的摩爾比混合以形成液體混合物，將該液體混合物維持在足以形成中間物混合物的非還原胺化的條件下，該中間物混合物含有由產物胺化合物和起始醛或酮的化合物所形成的反應中間物，該反應中間物主要由一種或多種大環聚亞胺化合物組成；和b)隨後，在氨水和氫氣的存在下，將至少一種所述大環聚亞胺化合物置於還原胺化條件下以將大環聚亞胺化合物轉化為產物胺化合15、根據權利要求14所述的方法，其中起始醛或酮在液體混合物中的濃度為10重量％到30重量％，以起始醛或酮、步驟a)中所使用的產物胺化合物和任何存在的溶劑的結合重量計。16、根據權利要求15所述的方法，其中在步驟a)中，至少50重量％的形成的反應中間物為具有約450到約1500的分子量的大環聚亞胺。17、根據權利要求16所述的方法，其中在步驟a)中，將10摩爾%到30摩爾％的過量的產物二胺與起始醛或酮的化合物混合以形成液體混合物，該摩爾百分比以醛或酮的化合物的量計。18、根據權利要求17所述的方法，其中在溫度為0-50。C的條件下將步驟a)進行5分鐘至1小時。19、根據權利要求18所述的方法，其中起始醛或酮的化合物為脂環族醛或酮的化合物，其中醛基團或酮基團的羰基碳原子與脂肪族環狀結構相連。20、根驛權利要求19所述的方法，其中起始醛或酮的化合物為二醛化合物。21、根據權利要求20所述的方法，其中二醛化合物為1,3-環己烷二甲醛、1，4-環己烷二甲醛或其混合物，且產物胺是1,3-二(氨甲萄環己烷、1,4-二(氨甲基)環己烷或其混合物。22、根據權利要求18所述的方法，其中液體混合物進一步包含至少一種用於二醛或酮的化合物的溶劑。23、一種還原胺化每分子具有至少兩個醛基團或酮基團的起始醛或酮的化合物以製備產物胺化合物的方法，其包括a)將產物胺化合物和起始醛或酮的化合物以至少約1:1的摩爾比混合以形成液體混合物，將所述液體混合物維持在約0到約50°C的溫度下至少5分鐘以形成中間物混合物；和b)隨後，在氨水和氫氣的存在下，將中間物混合物置於還原胺化條件下以形成產物胺化合物。24、根據權利要求23所述的方法，其中起始醛或酮在液體混合物中的濃度為10重量％到30重量％，以起始醛或酮、液體混合物中的產物胺化合物和任何存在的溶劑的結合重量計。25、根據權利要求24所述的方法，其中在步驟a)中，使用10-30摩爾％的過量的產物二胺。26、根據權利要求25所述的方法，其中起始醛或酮的化合物為脂環族醛或酮的化合物，其中醛基團或酮基團的羰基碳原子與脂肪族環狀結構相連。27、根據權利要求26所述的方法，其中起始醛或酮的化合物為二醛化合物。28、根據權利琴求27所述的方法，其中二醛化合物為1,3-環己垸二甲醛、1，4-環己烷二甲醛或其混合物，且產物胺是1,3-二(氨甲基)環己烷、1，4-二(氨甲基)環己垸或其混合物。29、根據權利要求25所述的方法，其中液體混合物進一步包含至少一種用於二醛或酮的化合物的溶劑。30、一種包括在氨水和氫氣的存在下，將含有一種或多種大環聚亞胺化合物的液體混合物置於還原胺化條件下，以將環狀聚亞胺化合物轉化為產物胺化合物的方法，其中大環聚亞胺化合物主要包含分子量為450至lj1500的種類。31、一種還原胺化其中醛基團或酮基團的羰基碳直接與脂環結構相連的脂環族二醛或脂環族二酮的化合物以製備產物脂環族二胺化合物的方法，該方法包括a)將產物脂環族二胺化合物和起始脂環族醛或脂環族酮的化合物以至少約1:1的摩爾比混合以形成液體混合物，將所述液體混合物維持在約0到約50°C的溫度下至少5分鐘以形成中間物混合物；禾口b)隨後，在氨水和氫氣的存在下，將中間物混合物的至少一種成分置於還原胺化條件下以形成產物脂環族二胺化合物。32、根據權利要求31所述的方法，其中起始二醛或二酮在液體混合物中的濃度為10重量％到30重量％，以起始醛或酮、步驟a)中所使用的產物胺化合物和任何存在的溶劑的結合重量計。33、根據權利要求32所述的方法，其中在步驟a)中，使用10-30摩爾％的過量的產物二胺。34、一種還原胺化每分子具有至少兩個醛基團或酮基團的起始醛或酮的化合物以製備產物胺化合物的連續的或半連續的方法，該方法包括連續地或間歇地將起始醛或酮的化合物加入反應區中，該反應區保聖寺在還原胺化的條件下並包含產物胺化合物、氨水和氫氣，其中以使得在反應區中的產物胺化合物和起始醛或酮的化合物的摩爾比保持在1:1或更高的速度，將起始醛或酮的化合物加入反應區中。35、根據權利要求34所述的方法，其中起始醛或酮的化合物為脂環族醛或酮的化合物，其中醛基團或酮基團的羰基碳原子與脂肪族環狀結構相連。36、根據權利要求35所述的方法，其中起始醛或酮的化合物為二醛化合物。37、根據權利要求36所述的方法，其中二醛化合物為1,3-環己垸二甲醛、1,4-環己烷二甲醛或其混合物，且產物胺是1,3-二(氨甲基)環己垸、1,4-二(氨甲基)環己垸或其混合物。全文摘要本發明涉及還原胺化具有一個以上羰基的醛或酮的化合物以製備具有一個以上伯氨基團的產物胺化合物。醛或酮化合物與產物胺化合物反應，形成含有一種或多種中間物的反應混合物。隨後還原胺化該中間物以製備所需的產物。該方法以非常高的產量製備所需的產物且具有低水平的仲胺雜質。文檔編號C07C209/26GK101213167SQ200680023537公開日2008年7月2日申請日期2006年6月29日優先權日2005年6月30日發明者B·B·菲什,M·L·圖利欽斯基申請人:陶氏環球技術公司