叔胺的製備方法
2023-11-02 01:28:52
專利名稱：叔胺的製備方法
技術領域：
本發明涉及叔胺的製備方法。
背景技術：
作為叔胺的製備方法，已知有原料使用醇或環醚等，在伯胺或仲 胺與催化劑的存在下，在高溫高壓下脫水的所謂氣相反應(例如專利 文獻l )。且還提出了將醯胺化合物在高溫高壓下催化氬化製備叔胺的
方法(例如專利文獻2)。
專利文獻l:特開平04-342578號公報 專利文獻2:日本專利第2553049號
該專利文獻1和2的方法需要高溫反應或高壓反應等特殊反應的容 器，所以在溫和條件下不能實施。
作為溫和條件下的反應，有使滷代烷基與仲胺反應的方法。儘管 這確實是在常壓下的反應，但需要將反應後生成的滷化氫中和，使用 的鹼與卣代烷基反應以致使收率降低。且生成的叔胺與卣代烷基的反 應性一般比仲胺高，因此反應一直進行直至生成季鹽，以致反應體系 中混合存在仲胺、叔胺、季銨。不僅反應收率差，而且取出收率也大 幅降低，因而不優選。且叔胺和仲胺的分離是由利用普通蒸餾的精製 來實現的，尤其是在甲基化反應中，叔胺與原料仲胺的沸點差異不太 大的化合物有很多，大多會引起取出時的收率降低、工序數增加。
本發明的課題在於，提供在一般的反應裝置中，在溫和條件下， 原料沒有殘留、定量終止反應的叔胺的製備方法。
發明內容
本發明涉及下述發明。
1.式(3)的叔胺的製備方法，其特徵在於，在式(l)化合物或 其聚合物與甲酸的混合物中，添加式(2)化合物。 O
formula see original document page 4
(式中，f表示氫原子、d C3的烷基。)formula see original document page 4
(式中，W和W表示d C3的烷基。也可由R1、 112和氮原子形成
環。)
formula see original document page 4(式中，R' R3與上述定義相同。)
2. 式(2)化合物為具有吡咯烷環化合物的製備方法。
3. 叔胺為N-甲基吡咯烷的製備方法。
本發明是在式(1)化合物或其聚合物與甲酸的混合物中，添加式 (2 )化合物的式(3 )的叔胺的製備方法。
Rs所示的基團具體如下。可舉出氫原子、甲基、乙基、正丙基、 異丙基、環丙基等，優選為氫原子、甲基。 R^W所示的基團具體如下。
作為d C3的烷基，可舉出甲基、乙基、正丙基、異丙基、環丙 基等碳數1 3的直鏈狀、支鏈狀或環狀的烷基。作為優選烷基，優選 為碳數1 3的直鏈狀烷基。也可由R1、 112和氮原子形成5~7的環。 具體可例示出吡咯烷、高哌啶、哌啶、哌，秦、嗎啉等環。
作為式(1 )化合物具體如下。可舉出曱醛、乙醛、丙醛、丁醛、 異丁醛、低聚甲醛、低聚乙醛等。且作為其聚合物，可舉出低聚曱醛、 低聚乙醛等。
作為式(2)化合物具體如下。可舉出二曱胺、二乙胺、二丙胺、 二異丙胺、曱基乙胺、曱基丙胺、乙基丙胺、甲基異丙胺、乙基異丙 胺、吡咯烷、高哌，定、哌、定、哌嚷、嗎啉等。
作為式(3)的叔胺，例如可舉出三甲胺、三乙胺、二乙基甲胺、 曱基二丙胺、甲基二異丙胺、乙基二甲胺、二甲基丙胺、乙基甲基丙 胺、乙基甲基異丙胺、曱基吡咯烷、乙基吡咯烷、丙基吡咯烷、異丙 基吡咯烷、丁基吡咯烷、叔丁基吡咯烷、甲基高哌咬、乙基高哌咬、 甲基哌啶、乙基哌啶、二甲基哌噪、二乙基哌溱、甲基乙基哌喚、甲 基嗎啉、乙基嗎啉等。
作為本發明的製備方法具體如下。
在具備回流冷卻器的反應容器內，將式(1)化合物和甲酸混合。 式(1)化合物和曱酸也可以以水溶液形式使用。尤其是在使用低沸點 的曱醛、乙醛時，優選以水溶液形式使用，或以聚合物形式使用。作 為甲醛水溶液的濃度，為20~50%，優選為30~40%。作為乙醛水溶 液的濃度，為50~95%，優選為70~90%。作為曱酸水溶液的濃度， 為60~100%,優選為80°/。以上。
式(1)化合物和曱酸的混合比例，優選為相對於式(1)化合物 l摩爾，甲酸為1. 0~ 5. 0摩爾、優選為2. 0~4. O摩爾。低於1.0摩 爾時，有作為原料的式(2)化合物最終殘留的可能，且導致式(2) 化合物與烷基亞甲基結合的副產物大量生成。例如式(2)化合物為吡 咯烷時，作為副產物大量生成二吡咯烷基甲烷；式(2)化合物為二甲 胺時，則大量生成四曱基二氨基甲烷。超過5.0摩爾時，取出時需要 大量使用鹼，有不僅不經濟，而且水層量增加，且目標產物的回收率 也下降的可能。
式(2)化合物和式(1)化合物的摩爾比優選為，相對於式(2) 化合物l摩爾，式(1)化合物為1.0~3. O摩爾、優選為1. 0~2. 5 摩爾。當低於1.0摩爾時，有作為原料的式(2)化合物最終殘留的可 能。當高於3.0摩爾時，有未反應的式(1)化合物大量殘留，取出時 精製變得困難的可能。
然後，加熱上述混合物。加熱溫度優選根據式(1 )化合物的種類
適當調節，通常優選為40~ 120。C的範圍，特別優選為加熱至回流溫 度。儘管加熱溫度受使用原料的沸點影響，但為了使添加的胺瞬間反 應，優選儘可能在高溫下進行。在低溫下將3種成分混合後升溫的反 應模式導致反應劇烈進行，反應熱與脫C02的平衡導致存在暴沸的可 能性，非常危險。
然後，在回流下將式(2)化合物添加到上迷混合溶液中。添加的 仲胺，尤其是只要是低沸點仲胺，既優選以水溶液形式使用。作為濃 度，為30~90%，優選為40~80%。對於添加方法，因反應為放熱反 應，為不致引起劇烈反應，例如可舉出滴入法、細流添加方法等。添 加時間優選根據混合溶液的量適當調節，通常，相對於添加的仲胺的 總量(100% )為5~50%/h、優選為10~ 30Q/。/h左右。添加速度超 過50。/。/h時，因反應熱與脫C02的平衡存在暴沸的可能性，非常危險。
添加終止後，為使反應進行完全，繼續加熱回流。反應溫度可根 據反應混合物的種類適當調節，通常優選為40~ 120t的範圍，特別 優選為回流溫度。反應時間可根據混合物的量適當調節，通常為1~ 24小時，優選為1~12小時，更優選為2~8小時。
反應終止後，將反應溶液冷卻到10~50°C。冷卻方法優選為水冷。
冷卻後添加鹼，將有機層和水層分離。作為添加的鹼性試劑，可 使用氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鈉、碳酸鉀、氫氧化鋰、碳酸鋰或它 們的水溶液。特別優選為氫氧化鈉、氫氧化鉀、或它們的水溶液。作 為添加的鹼量，優選為固體鹼濃度/總量-10~50%。作為添加溫度， 優逸為室溫 60t:左右。叔胺被分離到有機層中。添加量少時，不僅2 層分離得不充分，而且即使分離成2層，作為目標的胺向有機層的分配 率也會下降，因而不優選。根據需要，可用有機溶劑萃取。作為有機 溶劑，可使用各種溶劑。 一般可舉出烴、滷化溶劑、醚類。在萃取後， 通過蒸餾得到目標產物。蒸餾時，為容易精製，選擇所萃取的胺的沸 點與萃取溶劑的沸點的差異大的溶劑。萃取低沸點的胺時，優選高沸
點烴溶劑等。而萃取高沸點的胺時，優選低沸點的醚類或滷化溶劑。草藥
具體實施例方式
下面根據實施例具體說明本發明，但本發明並不受這些實施例的 限制。且在實施例和比較例中，各種物性的測定利用下述方法進行。 叔胺的鑑定
叔胺由屮-NMR的測定結果鑑定。原料的殘留量和叔胺的收率由氣 相色譜法(GC)確定。
^-NMR:BRUKER 300MHz GC: SHIMADZU GC14B
j吏用色譜柱 Amipack 141 ( GL科學/>司制) 實施例1 N-甲基吡咯烷的製備
向裝有回流冷卻器的1L四頸瓶中裝入37%曱酪水溶液(和光純 藥工業林式會社制)339. 65g ( 2. 95mol)和90%曱酸水溶液377. 65g (7. 38mol)。升溫到回流溫度(85°C )。由滴液漏鬥用約5小時滴入 吡咯烷(Py) 175. 00g (2. 46mol)。滴入在保持回流下進4亍。滴入結 束後，在回流下(104。C )反應6小時(反應收率99%，吡咯烷殘留 率O. 3%)。冷卻到室溫，在冷卻下添加48%NaOH水溶液625g，使內 部溫度不超過55。C。萃取分離成2層後的有機層(上層)。蒸餾上層 214. 46g(回收率98%，有機層組成N-曱基吡咯烷94.7%， PyO. 3 % ， MeOH (曱醛的穩定劑)0. 6% ， H20 4. 4 % )，得到甲醇50ppm以 下、吡咯烷50ppm以下、H20 50ppm以下的N-甲基吡咯烷201. 23g ( 96 % )。通過^-醒R確認目標產物。
力-NMR ( D20 )
S1.61 (m 4H) ， 2.14 (s 3H) ， 2.34 (m 4H) 實施例2~ 12
使吡咯烷(Py)、甲醛(HCH0)和甲酸(HC00H)在表1所示比例、 滴入時間、反應時間，回流下反應，得到目標產物N-甲基吡咯烷(NMP )。 蒸餾後的收率示於表l。並且，在任一實施例中，原料Py的殘留量均 在50ppm以下。另外，在實施例2中，使用低聚甲醛(和光純藥工業
林式會社制)，在實施例3中，減緩Py的添加速度。 表1
實施例PyHCH0HC00H滴入時間 (h)反應時間 (h)蒸餾後收率 (% ) NMP
21. 01. 22. 561882
31. 01. 22. 5101488
41. 01. 22. 061884
51. 01. 23. 061893
61. 02. 03. 061889
71. 02. 02. 561892
81. 02. 02. 061883
91. 02. 01. 561886
101. 01. 23. 06693
111. 01. 23. 07391
121. 01. 23. 02. 5291
實施例13
除了將曱醛(2. 95mol )變更為乙醛(和光純藥工業林式會社制， 90%製品)(2. 95mol)以外，與實施例1同樣操作，得到N-乙基吡 咯烷(蒸餾後收率95% ，吡咯烷50ppm以下)。
比較例1
除了在吡咯烷和甲醛的混合溶液中添加甲酸以外，與實施例1同 樣操作，製備N-甲基吡咯炕。反應收率為56%，取出收率為20% (確 認與吡咯烷的分離性差，取出收率大幅降低，且生成超過20%量的副 產物二吡咯烷基甲烷)。
比較例2
除了在吡咯烷和甲酸的混合溶液中添加甲醛以外，與實施例1同 樣操作，製備N-甲基吡咯烷。反應收率為75%、取出收率為55°/。(與 吡咯烷的分離性差，取出收率大幅降低)。
比較例3
向裝有回流冷卻器的1L四頸瓶中裝入吡咯烷100. OOg ( 1. 41mol )
和碳酸鉀97. 17g ( 0. 70mol )、甲醇100ml，冷卻到(TC。緩慢滴入碘 甲烷209. "g (L48mo1)，使反應溫度不超過5。C。滴入結束後，緩 慢升溫，在"。C下反應10小時，在回流下反應10小時(反應收率40 %、吡咯烷殘留率27%)。進行了通過蒸餾的精製，但難以與原料完 全分離。
產業實用性
根據本發明，可在溫和條件下，基本上定量地製備叔胺。 且根據本發明，可使目的產物叔胺中所含的原料式(2 )化合物的 殘留量為孩i量，例3口為100ppm以下，優選為50ppm以下。
權利要求
1.式(3)的叔胺的製備方法，其特徵在於，在式(1)化合物或其聚合物與甲酸的混合物中，添加式(2)化合物，式中，R3表示氫原子、C1～C3的烷基，式中，R1和R2表示C1～C3的烷基；也可由R1、R2和氮原子形成環。式中，R1～R3與上述定義相同。
2. 權利要求1所述的製備方法，其中，式(2)化合物為具有吡咯 烷環的化合物。
3. 權利要求1所述的製備方法，其中，叔胺為N-曱基吡咯烷。
4. 權利要求1~3任一項所述的製備方法，其中，目標產物叔胺中 所含的原料式(2)化合物的殘留量為100ppm以下。
5. 權利要求1 ~ 3任一項所述的製備方法，其中，目標產物叔胺中 所含的原料式(2)化合物的殘留量為50ppm以下。
全文摘要
本發明涉及式(3)的叔胺的製備方法，其特徵在於，在式(1)化合物或其聚合物與甲酸的混合物中，添加式(2)化合物。式中，R3表示氫原子、C1～C3的烷基。式中，R1和R2表示C1～C3的烷基。也可由R1、R2和氮原子形成環。式中，R1～R3與上述定義相同。
文檔編號C07D295/02GK101360726SQ20078000175
公開日2009年2月4日 申請日期2007年1月18日 優先權日2006年1月18日
發明者岡昭範, 德田弘晃, 鍋島亮浩, 阿部吉伸 申請人:大塚化學株式會社