專利名稱：用于從醇和氨制備胺的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及新型的釕催化劑，并且涉及通過在這樣的催化劑的存在下使醇與氨反應(yīng)來制備伯胺的方法。
背景技術(shù)：
胺是化學(xué)和生物學(xué)中非常重要的一類化合物。它們廣泛地用于藥物、精細(xì)化學(xué)品、農(nóng)業(yè)化肥、聚合物、染料、顏料、乳化劑和增塑劑的生產(chǎn)中(1)。在胺中，末端伯胺(例如 RNH2，其中R是有機(jī)基團(tuán))是最有用的，但是由于它們的高反應(yīng)性，所以它們的選擇性合成是具有挑戰(zhàn)性的。醇通過常規(guī)方法向胺轉(zhuǎn)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，使得過程對于即使小規(guī)模的合成來說也是繁瑣的(2)。已知有更少的方法用于醇向伯胺的逐步的一鍋式的轉(zhuǎn)化，但是這樣的方法不是環(huán)境友好的并且不適合于大規(guī)模生產(chǎn)(3-6)。 現(xiàn)有的用于伯胺的制備的方法通常利用化學(xué)計算量的毒性試劑并且導(dǎo)致差的選擇性和非常低的原子經(jīng)濟(jì)(7-9)。報導(dǎo)了通過內(nèi)烯烴的氫氨基甲基化制備直鏈仲胺和叔胺的吸引人的方法。胺也通過酰胺的還原制備，這通常在產(chǎn)生產(chǎn)物的混合物的苛刻條件下(11)。也報導(dǎo)了胺從醛的銥和銠催化的制備(12)。雖然需要高氫氣壓力以還原胺化醛，并且形成副產(chǎn)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。還已知用于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(huán)中的芳基化實現(xiàn)了芳胺的合成(15)。伯胺可以被醇烴基化，以獲得仲胺(16)。報導(dǎo)了用于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(wù)(17)。在用于胺的商業(yè)生產(chǎn)的方法中(1、18)，到目前為止，被最大規(guī)模和最多地利用的是基于醇與氨的反應(yīng)。然而，醇與氨的固體酸催化的反應(yīng)需要非常高的溫度(300-500°C)， 并且形成伯胺、仲胺和叔胺的混合物，并且因為脫水，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(yīng)還產(chǎn)生胺的混合物，并且為了催化劑穩(wěn)定性必須在氫氣壓力下進(jìn)行。此外，作為CO排出的結(jié)果，該反應(yīng)形成烷烴。(18)用于芳基和烴基伯胺的直接制備的氨與有機(jī)底物的催化偶聯(lián)被認(rèn)為是催化中十個最大的挑戰(zhàn)中的兩個(19)?；罨?代替Mitsimobu過程)以進(jìn)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(xué)的原子經(jīng)濟(jì)方法是制藥行業(yè)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(zhàn)，因為伯胺有比氨更強的親核性并且在與諸如烴基鹵化物或醛的親電子試劑的反應(yīng)中與氨競爭，產(chǎn)生仲胺(21)，仲胺也可以反應(yīng)， 導(dǎo)致產(chǎn)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(chǎn)生廢物在經(jīng)濟(jì)上和環(huán)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(luò)合物可以具有突出的催化性質(zhì)02，23)。本發(fā)明的申請人之前報導(dǎo)了由 PNP-和PNN-Ru (II)氫化物絡(luò)合物催化的醇的脫氫04)。雖然仲醇產(chǎn)生酮Q5J6)，但是伯醇被高效率地轉(zhuǎn)化為酯和二氫0516)。脫芳烴的PNN鉗形絡(luò)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(chǎn)率催化該過程。屬于本發(fā)明的申請人的美國申請公開第US 2009/0112005號描述了用于通過在釕催化劑的存在下使伯胺和伯醇反應(yīng)以生成酰胺化合物和分子氫來制備酰胺的方法?？紤]到胺在生化和化學(xué)體系中的普遍的重要性，避免現(xiàn)有技術(shù)方法的缺點的高效率的合成是高度期望的。發(fā)明概述本發(fā)明提供新型的基于釕的催化劑，以及通過在這樣的催化劑的存在下使伯醇和氨反應(yīng)以生成伯胺化合物和水來制備伯胺的方法。如本文所涵蓋的，發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)用于制備胺的新型的方法，在其中伯胺在溫和條件下直接從伯醇和氨制備，其排除了對化學(xué)計算量的毒性試劑、高壓和苛刻的實驗條件的需要。反應(yīng)由新型的對空氣穩(wěn)定的釕鉗形絡(luò)合物均相催化，并且可以在水中、在各種有機(jī)溶劑中、在不存在溶劑的情況下或在水和有機(jī)溶劑的多相的或均相的混合物中進(jìn)行。本方法的簡便性、通用性和優(yōu)良的原子經(jīng)濟(jì)使其對于在小規(guī)模應(yīng)用和大規(guī)模應(yīng)用二者中的醇向胺的轉(zhuǎn)化來說都是有吸引力的。本發(fā)明的方法，即醇和氨直接催化轉(zhuǎn)化為胺和水在方案1中示出。這種新型的環(huán)境良好的反應(yīng)可以用于從非常簡單的底物產(chǎn)生各種胺，具有高原子經(jīng)濟(jì)并且不使用任何化學(xué)計算量的活化劑，因此不產(chǎn)生廢物。方案1:
權(quán)利要求
1. 一種釕催化劑，其由式A的結(jié)構(gòu)代表:
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的釕催化劑，其中R1和R2每個是H，并且所述釕催化劑由以下結(jié)構(gòu)代表
3.根據(jù)權(quán)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(huán)，并且所述釕催化劑由以下結(jié)構(gòu)代表
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的釕催化劑，由以下結(jié)構(gòu)中的任一個代表
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的釕催化劑，由式1的結(jié)構(gòu)代表
6. 一種根據(jù)權(quán)利要求1所述的釕催化劑的硼烷衍生物，由式B的結(jié)構(gòu)代表
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的硼烷衍生物，由式3的結(jié)構(gòu)代表
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的釕催化劑，其中Y是鹵素。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的釕催化劑，其中L3是CO。
10.一種用于制備伯胺的方法，包括在根據(jù)權(quán)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(yīng)，由此生成所述伯胺的步驟。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中R1和R2每個是H，并且所述釕催化劑由以下結(jié)構(gòu)代表
12.根據(jù)權(quán)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(huán)， 并且所述釕催化劑由以下結(jié)構(gòu)代表
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中所述釕催化劑由以下結(jié)構(gòu)中的任一個代表
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中所述釕催化劑由式1的結(jié)構(gòu)代表
15.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中所述硼烷衍生物由式B的結(jié)構(gòu)代表
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中所述硼烷衍生物由式3的結(jié)構(gòu)代表
17.根據(jù)權(quán)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(huán)烴基、芳基、雜環(huán)基、雜芳基、烴基環(huán)烴基、烴基芳基、烴基雜環(huán)基、烴基雜芳基和烴氧基烴基。
18.根據(jù)權(quán)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、芐醇、鄰甲氧基芐醇、間甲氧基芐醇或?qū)籽趸S醇，鄰鹵代芐醇、間鹵代芐醇或?qū)u代芐醇、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(huán)己基甲醇和(3-甲基環(huán)氧丙烷-3-基)甲醇。
19.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中所述反應(yīng)在溶劑的存在下進(jìn)行。
20.根據(jù)權(quán)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(jī)溶劑苯、甲苯、鄰二甲苯、間二甲苯或?qū)Χ妆?、均三甲?1，3，5_三甲基苯)、二氧六環(huán)、 THF、DME、苯甲醚和環(huán)己烷。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中所述溶劑是水，并且氨作為氫氧化銨的水溶液提供。
22.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中所述溶劑是水和有機(jī)溶劑的混合物。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其中所述水和所述有機(jī)溶劑形成均相溶液。
24.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其中所述水和所述有機(jī)溶劑形成多相混合物。
25.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中所述反應(yīng)在不存在溶劑的情況下進(jìn)行。
26.根據(jù)權(quán)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(jìn)行。
27.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中使用過量的氨。
28.根據(jù)權(quán)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(yīng)來制備胺中的用途。
29.一種用于制備伯胺的方法，包括在由式A的結(jié)構(gòu)代表的釕催化劑或通過使所述催化劑與硼氫化鈉(NaBH4)反應(yīng)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(yīng)， 由此形成所述伯胺的步驟
30. 一種化合物，其由式2A的結(jié)構(gòu)代表
31.根據(jù)權(quán)利要求30所述的化合物，由式2的結(jié)構(gòu)代表
32.由式2A的結(jié)構(gòu)代表的化合物在制備根據(jù)權(quán)利要求1所述的釕催化劑中的用途
33. 一種用于制備由式B的結(jié)構(gòu)代表的釕催化劑的方法，包括使根據(jù)權(quán)利要求1所述的式A的釕催化劑與硼氫化鈉(NaBH4)反應(yīng)的步驟
全文摘要
本發(fā)明提供新型的基于釕的催化劑，以及用于通過在這樣的催化劑的存在下使伯醇和氨反應(yīng)以生成胺和水來制備胺的方法。根據(jù)本發(fā)明的方法，伯醇直接與氨反應(yīng)，以高產(chǎn)率和高轉(zhuǎn)化數(shù)產(chǎn)生伯胺和水。本反應(yīng)被新型的釕絡(luò)合物催化，該絡(luò)合物優(yōu)選地包含基于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(yōu)先權(quán)日2008年8月10日
發(fā)明者大衛(wèi)·米爾斯坦, 奇丹巴拉姆·古納內(nèi)森 申請人:耶達(dá)研究與發(fā)展有限公司