用於從醇和氨製備胺的方法
2023-12-01 21:11:11 2
專利名稱：用於從醇和氨製備胺的方法
技術領域：
本發明涉及新型的釕催化劑，並且涉及通過在這樣的催化劑的存在下使醇與氨反應來製備伯胺的方法。
背景技術：
胺是化學和生物學中非常重要的一類化合物。它們廣泛地用於藥物、精細化學品、農業化肥、聚合物、染料、顏料、乳化劑和增塑劑的生產中(1)。在胺中，末端伯胺(例如 RNH2，其中R是有機基團)是最有用的，但是由於它們的高反應性，所以它們的選擇性合成是具有挑戰性的。醇通過常規方法向胺轉化通常包括兩個至三個步驟，每個步驟通常需要分離和純化，使得過程對於即使小規模的合成來說也是繁瑣的(2)。已知有更少的方法用於醇向伯胺的逐步的一鍋式的轉化，但是這樣的方法不是環境友好的並且不適合於大規模生產(3-6)。 現有的用於伯胺的製備的方法通常利用化學計算量的毒性試劑並且導致差的選擇性和非常低的原子經濟(7-9)。報導了通過內烯烴的氫氨基甲基化製備直鏈仲胺和叔胺的吸引人的方法。胺也通過醯胺的還原製備，這通常在產生產物的混合物的苛刻條件下(11)。也報導了胺從醛的銥和銠催化的製備(12)。雖然需要高氫氣壓力以還原胺化醛，並且形成副產物醇，但是本方法表示了最先的與氨的均相催化還原胺化過程。還已知用於胺的合成的由路易斯酸催化的還原胺化方法(13、14)。最近，通過鈀催化的氨在二氧六環中的芳基化實現了芳胺的合成(15)。伯胺可以被醇烴基化，以獲得仲胺(16)。報導了用於仲胺和叔胺的合成的銨鹽與醇的銥催化的多烴基化，但是伯胺的選擇性合成仍然是難以完成的任務(17)。在用於胺的商業生產的方法中(1、18)，到目前為止，被最大規模和最多地利用的是基於醇與氨的反應。然而，醇與氨的固體酸催化的反應需要非常高的溫度(300-500°C)， 並且形成伯胺、仲胺和叔胺的混合物，並且因為脫水，還形成大量的烯烴。醇和胺在高溫和高壓下的金屬氧化物催化的反應還產生胺的混合物，並且為了催化劑穩定性必須在氫氣壓力下進行。此外，作為CO排出的結果，該反應形成烷烴。(18)用於芳基和烴基伯胺的直接製備的氨與有機底物的催化偶聯被認為是催化中十個最大的挑戰中的兩個(19)。活化胺(代替Mitsimobu過程)以進行排除了疊氮化物和胼的直接的親核取代和以「N」為中心的化學的原子經濟方法是製藥行業中最需要的工藝之一 (20)。伯胺的選擇性催化合成是一個不合理的挑戰，因為伯胺有比氨更強的親核性並且在與諸如烴基滷化物或醛的親電子試劑的反應中與氨競爭，產生仲胺(21)，仲胺也可以反應， 導致產物的混合物的形成。因此，在相對溫和的條件下，伴隨脫水的直接從醇和氨選擇性催化合成伯胺而不產生廢物在經濟上和環境上是高度期望的。然而，這樣的簡便的方法是未知的。鉗形絡合物可以具有突出的催化性質02，23)。本發明的申請人之前報導了由 PNP-和PNN-Ru (II)氫化物絡合物催化的醇的脫氫04)。雖然仲醇產生酮Q5J6)，但是伯醇被高效率地轉化為酯和二氫0516)。脫芳烴的PNN鉗形絡合物是特別地高效率的08)； 其在不存在受體或助催化劑的情況下，在中性條件下以高產率催化該過程。屬於本發明的申請人的美國申請公開第US 2009/0112005號描述了用於通過在釕催化劑的存在下使伯胺和伯醇反應以生成醯胺化合物和分子氫來製備醯胺的方法。考慮到胺在生化和化學體系中的普遍的重要性，避免現有技術方法的缺點的高效率的合成是高度期望的。發明概述本發明提供新型的基於釕的催化劑，以及通過在這樣的催化劑的存在下使伯醇和氨反應以生成伯胺化合物和水來製備伯胺的方法。如本文所涵蓋的，發明人已經發現用於製備胺的新型的方法，在其中伯胺在溫和條件下直接從伯醇和氨製備，其排除了對化學計算量的毒性試劑、高壓和苛刻的實驗條件的需要。反應由新型的對空氣穩定的釕鉗形絡合物均相催化，並且可以在水中、在各種有機溶劑中、在不存在溶劑的情況下或在水和有機溶劑的多相的或均相的混合物中進行。本方法的簡便性、通用性和優良的原子經濟使其對於在小規模應用和大規模應用二者中的醇向胺的轉化來說都是有吸引力的。本發明的方法，即醇和氨直接催化轉化為胺和水在方案1中示出。這種新型的環境良好的反應可以用於從非常簡單的底物產生各種胺，具有高原子經濟並且不使用任何化學計算量的活化劑，因此不產生廢物。方案1:
權利要求
1. 一種釕催化劑，其由式A的結構代表:
2.根據權利要求1所述的釕催化劑，其中R1和R2每個是H，並且所述釕催化劑由以下結構代表
3.根據權利要求1所述的釕催化劑，其中R1和R2與它們所連接的碳原子一起形成苯環，並且所述釕催化劑由以下結構代表
4.根據權利要求1所述的釕催化劑，由以下結構中的任一個代表
5.根據權利要求1所述的釕催化劑，由式1的結構代表
6. 一種根據權利要求1所述的釕催化劑的硼烷衍生物，由式B的結構代表
7.根據權利要求6所述的硼烷衍生物，由式3的結構代表
8.根據權利要求1所述的釕催化劑，其中Y是滷素。
9.根據權利要求1所述的釕催化劑，其中L3是CO。
10.一種用於製備伯胺的方法，包括在根據權利要求1所述的釕催化劑或其硼烷衍生物的存在下使伯醇和氨反應，由此生成所述伯胺的步驟。
11.根據權利要求10所述的方法，其中R1和R2每個是H，並且所述釕催化劑由以下結構代表
12.根據權利要求10所述的方法，其中R1和R2與它們所連接的碳原子一起形成苯環， 並且所述釕催化劑由以下結構代表
13.根據權利要求10所述的方法，其中所述釕催化劑由以下結構中的任一個代表
14.根據權利要求10所述的方法，其中所述釕催化劑由式1的結構代表
15.根據權利要求10所述的方法，其中所述硼烷衍生物由式B的結構代表
16.根據權利要求15所述的方法，其中所述硼烷衍生物由式3的結構代表
17.根據權利要求10所述的方法，其中所述伯醇由式R6CH2OH代表，其中R6選自由以下組成的組烴基、環烴基、芳基、雜環基、雜芳基、烴基環烴基、烴基芳基、烴基雜環基、烴基雜芳基和烴氧基烴基。
18.根據權利要求17所述的方法，其中所述醇選自由以下組成的組甲醇、乙醇、1-丙醇、1-丁醇、1-戊醇、1-己醇、苄醇、鄰甲氧基苄醇、間甲氧基苄醇或對甲氧基苄醇，鄰滷代苄醇、間滷代苄醇或對滷代苄醇、吡啶-2-基-甲醇、2-呋喃基甲醇、2-苯基乙醇、2-甲氧基乙醇、2-甲基-1-丁醇、環己基甲醇和(3-甲基環氧丙烷-3-基)甲醇。
19.根據權利要求10所述的方法，其中所述反應在溶劑的存在下進行。
20.根據權利要求19所述的方法，其中所述溶劑是水或選自由以下組成的組的有機溶劑苯、甲苯、鄰二甲苯、間二甲苯或對二甲苯、均三甲苯(1，3，5_三甲基苯)、二氧六環、 THF、DME、苯甲醚和環己烷。
21.根據權利要求20所述的方法，其中所述溶劑是水，並且氨作為氫氧化銨的水溶液提供。
22.根據權利要求19所述的方法，其中所述溶劑是水和有機溶劑的混合物。
23.根據權利要求22所述的方法，其中所述水和所述有機溶劑形成均相溶液。
24.根據權利要求22所述的方法，其中所述水和所述有機溶劑形成多相混合物。
25.根據權利要求10所述的方法，其中所述反應在不存在溶劑的情況下進行。
26.根據權利要求10所述的方法，其中所述方法在加熱下或在惰性氣體下進行。
27.根據權利要求10所述的方法，其中使用過量的氨。
28.根據權利要求1的式A的釕催化劑或其硼烷衍生物在通過在所述催化劑的存在下使伯醇和氨反應來製備胺中的用途。
29.一種用於製備伯胺的方法，包括在由式A的結構代表的釕催化劑或通過使所述催化劑與硼氫化鈉(NaBH4)反應獲得的所述催化劑的硼烷衍生物的存在下使伯醇與氨反應， 由此形成所述伯胺的步驟
30. 一種化合物，其由式2A的結構代表
31.根據權利要求30所述的化合物，由式2的結構代表
32.由式2A的結構代表的化合物在製備根據權利要求1所述的釕催化劑中的用途
33. 一種用於製備由式B的結構代表的釕催化劑的方法，包括使根據權利要求1所述的式A的釕催化劑與硼氫化鈉(NaBH4)反應的步驟
全文摘要
本發明提供新型的基於釕的催化劑，以及用於通過在這樣的催化劑的存在下使伯醇和氨反應以生成胺和水來製備胺的方法。根據本發明的方法，伯醇直接與氨反應，以高產率和高轉化數產生伯胺和水。本反應被新型的釕絡合物催化，該絡合物優選地包含基於喹啉基或吖啶基的鉗形配體。
文檔編號C07F9/60GK102203108SQ200980131089
公開日2011年9月28日 申請日期2009年8月10日 優先權日2008年8月10日
發明者大衛·米爾斯坦, 奇丹巴拉姆·古納內森 申請人:耶達研究與發展有限公司