專利名稱：制備胺的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種通過氨基甲酸酯的催化分解(Spaltung)來制備胺的方法。

背景技術(shù)：
氨基甲酸酯的分解或脫羧基是一種制備胺的常用方法。所得的胺又是大量工業(yè)中間產(chǎn)物和藥物活性物質(zhì)的原料化合物。
Ewing等人在公開文獻(xiàn)J.Amer.Chem.Soc.(1980)102(9)，3072-3084中描述了氨基甲酸酯分解的通用反應(yīng)機(jī)理
在存在四-正丁基氟化銨(Bu4NF)條件下的氨基甲酸酯的分解由Jacquemard等人描述于Tetrahedron(2004)60(44)，10039-10047中
其中R＝甲基、乙基、叔丁基、芐基、烯丙基或苯基， R’＝烷基或芳基， R”＝氫、烷基或芳基。
氨基甲酸酯的通用結(jié)構(gòu)由Gaines以單分子兩性離子或雙鹽(Di-Salz)描述于J.Org.Chem.(1985)50，410-411中。
日本公開文獻(xiàn)JP 2006-069941A特別描述了用于制備異氰酸酯的氨基甲酸酯的熱分解(thermische Zersetzung)。與此不同的是，JP2004-262892A描述氨基甲酸酯在存在錫催化劑和選自硅酸鹽、硅膠和/或金屬的固體催化劑的條件下的熱分解。
WO 2006/094541A和EP 1195194A描述了氨基甲酸銨分解成氨和二氧化碳。
在JP 2004-262892A中也描述了在存在錫催化劑條件下的氨基甲酸酯的分解。Vatele等人在Tetrahedron Letters(2003)，44(51)，9127-9129中描述了使用碘分解氨基甲酸酯。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種分解氨基甲酸酯的方法，該方法可在低溫下分解氨基甲酸酯而脫去二氧化碳。首先應(yīng)避免由反應(yīng)產(chǎn)物二氧化碳和所需的胺再形成氨基甲酸酯。特別是本發(fā)明的任務(wù)還在于開發(fā)出連續(xù)式制備方法。
令人意外地發(fā)現(xiàn)，在存在酸的條件下，可使通過分解氨基甲酸酯制備胺的方法以連續(xù)方式進(jìn)行。本發(fā)明方法中所使用的酸是高沸點(diǎn)的新酸(

)，令人意外的是，該酸在氨基甲酸酯分解時具有催化作用。該酸除催化作用外在本發(fā)明方法中還用作塔底稀釋劑(Sumpfverdünner)。更令人意外的是，成功地使待分解的氨基甲酸酯作為溶液或作為懸浮液使用，這時二氧化碳和氨基甲酸酯所用的溶劑可由反應(yīng)區(qū)去除，而不會同時去除目標(biāo)產(chǎn)物胺。由于低的反應(yīng)溫度，通過使用酸可使目標(biāo)產(chǎn)物胺保留在該酸中，該酸除用作催化劑外還可用作該胺的溶劑。用此方式，本發(fā)明方法可使所產(chǎn)生的二氧化碳與目標(biāo)產(chǎn)物胺實(shí)現(xiàn)分別分離。藉此可阻止氨基甲酸酯的再形成。與現(xiàn)有技術(shù)的方法相比，其具有十分重大的優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)楝F(xiàn)有技術(shù)中是在較高溫度下進(jìn)行氨基甲酸酯的分解，以致二氧化碳和目標(biāo)產(chǎn)物胺均進(jìn)入氣相，并由此發(fā)生氨基甲酸酯的在形成。再則非顯而易見的是，可由反應(yīng)區(qū)中容易地分離出待分離的胺且不會與酸反應(yīng)而形成酰胺。相反地，可從含酸的反應(yīng)區(qū)中完全和高純度地分離出胺。令人意外的是，本發(fā)明方法可應(yīng)用于大量的氨基甲酸酯，以致以此方式既可制備脂族胺，也可制備芳族胺。用此方式可提供半連續(xù)方法和在特定的實(shí)施方案中也可提供連續(xù)方法。此外，本發(fā)明方法的優(yōu)點(diǎn)是其運(yùn)行中不使用金屬和/或金屬化合物。
因此，本發(fā)明的主題在于提供通過式I的氨基甲酸酯的分解來制備胺的方法
其中R1＝氫、烷基、芳基或苯基， R2＝烷基、芳基或苯基， R1和R2類型的取代基是經(jīng)取代的或非經(jīng)取代的， 其特征在于，所述氨基甲酸酯在存在式II酸的條件下進(jìn)行分解
其中R3、R4和R5＝烷基或苯基， 其中R1、R2、R3、R4和R5類型的取代基是相同的或不同的。
在本發(fā)明方法中使用式II化合物作為酸。在本發(fā)明方法中優(yōu)選使用所謂的新酸(

)或蒸煮酸(

)。這類酸的優(yōu)點(diǎn)是由于其四價α-碳原子而具有特別的水解穩(wěn)定性和氧化穩(wěn)定性。優(yōu)選使用含有烷基作為R3、R4和R5類型的取代基的式II的酸，特別是含有甲基作為R4和R5類型的取代基和式III基團(tuán)作為R3類型的取代基的式II的酸 -(CH2)n-CH3 III 其中n＝0-8，優(yōu)選n＝2-7。
在本發(fā)明方法中，特別優(yōu)選使用高沸點(diǎn)的新酸，特別是碳原子總數(shù)為5-12的高沸點(diǎn)的新酸。極其特別優(yōu)選使用新癸酸(R4和R5＝甲基，R3＝-(CH2)5-CH3)作為酸。在本發(fā)明方法中也可使用式II酸的混合物，該酸的混合物也可含式II的酸的異構(gòu)體。
使用在1013mbar壓力下其沸點(diǎn)至少為150℃的酸是有利的。優(yōu)選是在本發(fā)明方法中使用的酸的沸點(diǎn)為160-300℃。
本發(fā)明方法中使用的酸的特征一方面在于其高沸點(diǎn)，另一方面是其在氨基甲酸酯分解中的酸性催化活性。
在本發(fā)明方法中式I的氨基甲酸酯分解成相應(yīng)的胺。在本發(fā)明方法中優(yōu)選是其R1＝氫和R2＝烷基的式I的氨基甲酸酯，特別優(yōu)選使用R1＝氫和R2＝-(CH2)n-CH3且n＝0-8，優(yōu)選n＝2-7的式I的氨基甲酸酯。在本發(fā)明方法的一個特別的實(shí)施方案中使用R1＝氫和R2＝烷基的式I的氨基甲酸酯，其中該烷基是經(jīng)取代的。R1＝氫和R2＝以多個氨基，優(yōu)選以一個氨基取代的烷基的式I的氨基甲酸酯特別適于此方法。優(yōu)選使用R1＝氫和R2＝-(CH2)n-NH2且n＝1-8，優(yōu)選2-7的式I的氨基甲酸酯。
在本發(fā)明方法中，待分解的氨基甲酸酯可作為溶液、懸浮液或作為含溶劑的固體使用。在本發(fā)明方法中優(yōu)選使用沸點(diǎn)為30-300℃，特別優(yōu)選50-150℃的溶劑。
作為氨基甲酸酯的溶劑，在本發(fā)明方法中可使用醇類如甲醇、乙醇、異丙醇或環(huán)己醇；脂族烴類如己烷、庚烷、辛烷、壬烷或癸烷；環(huán)脂族烴類如環(huán)己烷；或芳族烴類如甲苯或二甲苯。在所用的氨基甲酸酯溶液或氨基甲酸酯懸浮液中的氨基甲酸酯濃度優(yōu)選為5-80重量％，優(yōu)選10-50重量％。
在本發(fā)明方法中，在所需反應(yīng)溫度下于反應(yīng)區(qū)中預(yù)先置入酸和然后才將氨基甲酸酯加到反應(yīng)區(qū)中是有利的。
本發(fā)明方法中酸的用量按所用氨基甲酸酯的量計(jì)優(yōu)選為0.1-1000摩爾當(dāng)量，優(yōu)選0.5-500摩爾當(dāng)量。
在本發(fā)明方法中分解時，通過使用式II的酸，在計(jì)量加入氨基甲酸酯時可達(dá)相應(yīng)高的反應(yīng)溫度，該反應(yīng)溫度對氨基甲酸酯分解是足夠高的，同時也足夠低到可阻止目標(biāo)產(chǎn)物進(jìn)入氣相和/或蒸汽相中。以此方式可使通過將氨基甲酸酯加到反應(yīng)區(qū)中所夾帶的溶劑可快速再從該反應(yīng)區(qū)去除。在本發(fā)明方法中的氨基甲酸酯的分解優(yōu)選在50℃-320℃，優(yōu)選120℃-250℃反應(yīng)溫度進(jìn)行。該反應(yīng)溫度優(yōu)選如此選擇，使得無目標(biāo)產(chǎn)物胺可隨二氧化碳去除而一起過蒸餾出(mitüberdestillieren)或一起夾帶出。通常在塔底中的反應(yīng)溫度比胺的沸點(diǎn)低20-30K是有利的。
本發(fā)明方法中氨基甲酸酯分解時的壓力優(yōu)選為20mbar-2000mbar，更優(yōu)選800-1200mbar，特別優(yōu)選950-1100mbar。極其特別優(yōu)選的是，在本發(fā)明方法中氨基甲酸酯的分解在大氣壓下進(jìn)行。
本發(fā)明方法既可呈間歇方法也可以連續(xù)方法運(yùn)行，優(yōu)選是呈連續(xù)方法運(yùn)行。
在本發(fā)明方法的一個優(yōu)選實(shí)施方案中，可使用連續(xù)式滯留時間反應(yīng)器如管式反應(yīng)器、降膜蒸發(fā)器(Fallfilm-verdampfer)或降層蒸發(fā)器(Rieselfilmverdampfer)、薄層蒸發(fā)器或薄膜擠出機(jī)。在這類反應(yīng)器類型情況下，在本發(fā)明方法中式II酸優(yōu)選被循環(huán)，該待分解的氨基甲酸酯如呈溶液或懸浮液形式加入反應(yīng)區(qū)的該設(shè)備中。該酸也可不進(jìn)行循環(huán)，這時該酸就在經(jīng)單獨(dú)處理后才再加入反應(yīng)器中或棄去。
在分解時產(chǎn)生二氧化碳，其可與在反應(yīng)區(qū)中所夾帶的溶劑如水連續(xù)地從該反應(yīng)區(qū)中去除。由于氨基甲酸酯分解時放出大量CO2，所以提供大的蒸發(fā)器表面是有利的，因此降膜蒸發(fā)器、降層蒸發(fā)器或薄層蒸發(fā)器對本發(fā)明方法是特別適用的。
為使在氨基甲酸酯分解后產(chǎn)生的胺不與同樣產(chǎn)生的二氧化碳相接觸并再形成氨基甲酸酯，該形成的二氧化碳通過惰性氣流如氮?dú)鈯A帶出。
在本發(fā)明方法中，緊接氨基甲酸酯的分解可將分解得到的胺排出。例如這可以蒸餾法通過進(jìn)一步升溫和/或減壓實(shí)現(xiàn)，這時胺從反應(yīng)區(qū)排出。
在本發(fā)明方法中，殘留的含式II酸的塔底相可接著重新用于氨基甲酸酯的分解，這時接著是重復(fù)循環(huán)或在最簡單的情況下接著如在攪拌罐反應(yīng)器中的另一個半連續(xù)周期。
按本發(fā)明方法得到的胺通常有如此高的純度，以致不再需進(jìn)一步的純化步驟。特別是用本發(fā)明方法可得到GC純度＞98面積％的胺。但如果該胺達(dá)不到所需純度，則可接著進(jìn)行進(jìn)一步蒸餾或精餾。
在本發(fā)明方法中，所有后處理步驟在惰性氣體下進(jìn)行是有利的，這可避免氨基甲酸酯的重新形成，該氨基甲酸酯的重新形成可由反應(yīng)產(chǎn)物胺和大氣中的CO2的復(fù)合產(chǎn)生。

具體實(shí)施例方式 下面的實(shí)施例應(yīng)當(dāng)用于詳述用于制備胺的本發(fā)明方法，而本發(fā)明不應(yīng)受限于這些實(shí)施方式。
實(shí)施例1(本發(fā)明) 在配置有攪拌器和10cm填料柱、柱頂和冷凝器的1升燒瓶中加有200g新癸酸(Resolution公司的Versatic 10)。將底部加熱到約120℃。在2小時內(nèi)計(jì)量加入800g的30重量％的式I氨基甲酸酯的水溶液，式I中的R1＝H和R2＝-(CH2)6-NH2(對應(yīng)于0.87mol氨基甲酸酯)。在該2小時內(nèi)蒸餾出約550g水和釋放出約19升二氧化碳。所形成的二氧化碳的釋放以合適的煤氣表跟蹤。二氧化碳形成結(jié)束和全部水排除后，進(jìn)行降壓直到可去除殘余水。在進(jìn)一步降壓下蒸餾出1，6-二氨基己烷。
得到約95g的99％的1，6-二氨基己烷，其對應(yīng)的產(chǎn)率為約95％。
對比實(shí)施例1 該對比實(shí)施例1在類似于實(shí)施例1的條件下進(jìn)行，但使用200g的Marlotherm SH代替200g的新癸酸。未觀測到氨基甲酸酯的熱分解。僅觀測到水的蒸餾去除。未分解的氨基甲酸酯仍保留在底部。
對比實(shí)施例2 該對比實(shí)施例2在類似于對比實(shí)施例1的條件下進(jìn)行，但底部溫度加熱到200℃?，F(xiàn)在可觀察到氨基甲酸酯的熱分解，所形成的胺和二氧化碳同時處于反應(yīng)器的底腔中，以致可觀測到氨基甲酸酯的復(fù)合反應(yīng)。
在對比實(shí)施例1和2中不可分離出胺。
實(shí)施例2(本發(fā)明) 表面積為0.1m2的由玻璃制成的薄膜蒸發(fā)器中用計(jì)量泵供入約500g/h的新癸酸。薄膜蒸發(fā)器上的載熱體-預(yù)運(yùn)行溫度為約180℃。用第二個計(jì)量泵向薄膜蒸發(fā)器供入約200g/h的30重量％的式I氨基甲酸酯的水溶液，式I中的R1＝H和R2＝-(CH2)6-NH2。經(jīng)塔頂蒸出約120g/h的水。同時由于分解出CO2可用通常的氣體體積測量跟蹤氣體的放出(形成約4-5l/h的二氧化碳)。新癸酸和1，6-二氨基己烷保留在薄膜蒸發(fā)器的底部，接著該新癸酸和1，6-二氨基己烷可通過在另一薄膜蒸發(fā)器上的蒸餾或通過簡單的短程蒸餾相互分離。
在實(shí)施例2中的兩種工藝方案的1，6-二氨基己烷的產(chǎn)率按所用氨基甲酸酯計(jì)均為約95％。
權(quán)利要求
1.一種通過式I的氨基甲酸酯的分解來制備胺的方法
其中R1＝氫、烷基、芳基或苯基，
R2＝烷基、芳基或苯基，
R1和R2類型的取代基是經(jīng)取代的或非經(jīng)取代的，
其特征在于，所述氨基甲酸酯在存在式II的酸的條件下進(jìn)行分解
其中R3、R4和R5＝烷基或苯基，
其中R1、R2、R3、R4和R5類型的取代基是相同的或不同的。
2.權(quán)利要求1的方法，其特征在于，使用含甲基作為R4和R5類型的取
代基和式III的基團(tuán)作為R3類型的取代基的式II的酸
-(CH2)n-CH3III
其中n＝0-8。
3.權(quán)利要求1或2的方法，其特征在于，使用新癸酸作為酸。
4.權(quán)利要求1-3至少之一的方法，其特征在于，所述氨基甲酸酯可作為溶液、懸浮液或作為含溶劑的固體使用。
5.權(quán)利要求4的方法，其特征在于，所述溶劑的沸點(diǎn)為30℃-300℃。
6.權(quán)利要求1-5至少之一的方法，其特征在于，在所需反應(yīng)溫度于反應(yīng)區(qū)中預(yù)先置入酸，和接著才將氨基甲酸酯加到反應(yīng)區(qū)中。
7.權(quán)利要求1-6至少之一的方法，其特征在于，酸的用量按所用氨基甲酸酯的量計(jì)為0.1-1000摩爾當(dāng)量。
8.權(quán)利要求1-7至少之一的方法，其特征在于，氨基甲酸酯的分解在50℃-320℃的反應(yīng)溫度下進(jìn)行。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種通過式I的氨基甲酸酯的分解來制備胺的方法其中R1＝氫、烷基、芳基或苯基，R2＝烷基、芳基或苯基，R1和R2類型的取代基是經(jīng)取代的或非經(jīng)取代的，其特征在于，所述氨基甲酸酯在存在式II酸的條件下進(jìn)行分解其中R3、R4和R5＝烷基或苯基，其中R1、R2、R3、R4和R5類型的取代基是相同的或不同的。
文檔編號C07C211/12GK101302167SQ20081009913
公開日2008年11月12日 申請日期2008年5月9日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月10日
發(fā)明者G·科勒, M·紐曼, M·奧梅斯 申請人:贏創(chuàng)德固賽有限責(zé)任公司