專利名稱：用于制備酰胺酯化合物的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于制備酰胺酯化合物的方法。
更具體地，本發(fā)明涉及一種通過二酯與胺之間的反應(yīng)來制備酰胺酯化合物的方法。
背景技術(shù)：
酰胺酯化合物因它們作為溶劑的應(yīng)用而眾所周知，特別是在植物保護(hù)應(yīng)用中用作溶劑，正如例如文獻(xiàn)WO 2009/092795中所描述。
現(xiàn)有幾種用于獲得所述酰胺酯化合物的途徑。
文獻(xiàn)US 4588833描述一種通過鈷催化的不飽和酰胺與醇和一氧化碳的高溫反應(yīng)制備酰胺酯的方法。
文獻(xiàn)US 3417114在實施例9中描述了一種同時制備式為MeOOC-(CH2)3-CONMe2的酰胺酯化合物(DMGME)和式為Me2NOC-(CH2)3-CONMed^]二酰胺化合物( G)的方法，隨后通過蒸餾來分離這兩種化合物。為了進(jìn)行該反應(yīng)，將氣態(tài)二甲胺鼓入包括預(yù)先純化過的二甲基戊二酸和甲醇鈉溶液的介質(zhì)中兩小時。然后兩種化合物(DMGE和TMG)從得到的復(fù)雜混合物中通過蒸餾被分離開。
文獻(xiàn)US3288794描述了與文獻(xiàn)US3417114相同的方法，以及用類似的操作過程同時制備N，N-二甲基己酰胺甲酯和N，N，N' , N/ -四甲基己二酰胺，隨后也通過蒸餾來分離。
在二酯的情況下，上述現(xiàn)有技術(shù)的方法對酰胺酯沒有選擇性。而且二酰胺的比例通常是主要比例而酰胺酯被認(rèn)為是未能充分反應(yīng)的副產(chǎn)物。
此外，對于這些方法，在反應(yīng)前需要用于純化二酯的步驟，這使方法復(fù)雜化。
在反應(yīng)之后，這種類型的方法還需要難控制且昂貴的反應(yīng)介質(zhì)的處理以分離二酰胺和酰胺酯，例如通過蒸餾為例。
而且，對于現(xiàn)有技術(shù)的這些方法，形成的粗產(chǎn)物可能具有不利于后續(xù)使用的強(qiáng)烈的橘黃色顏色。因此產(chǎn)物進(jìn)行額外的純化步驟。所有這些純化處理使生產(chǎn)酰胺酯的方法復(fù)雜化。
為了嘗試克服低的酰胺酯選擇性的問題，通常通過冷卻反應(yīng)介質(zhì)在低溫下操作，即低于室溫下。然而，降低反應(yīng)溫度顯著地降低反應(yīng)的動力學(xué)，并且因此顯著地降低該方法的生產(chǎn)率。
因此，需要找到一種對酰胺酯有選擇性的由二酯生產(chǎn)酰胺酯的方法。而且，該方法應(yīng)該在工業(yè)設(shè)備中容 易應(yīng)用。該方法另一個必須滿足的要求是反應(yīng)的動力學(xué)必須大。最后，該用于生產(chǎn)酰胺酯的方法應(yīng)該是高效的。發(fā)明內(nèi)容
為此，本發(fā)明提出一種用于制備下述式(I)的酰胺酯化合物的方法:
RiOOC-A-CONR2R3(I)
包括在堿性化合物的存在下使下述式(II)的二酯化合物與下述式(III)的胺進(jìn)行反應(yīng)的步驟:
RiOoC-A-CooR1(II)
HNR2R3(III)
其中:
A是共價鍵，或包括I 12的碳原子數(shù)的直鏈或支鏈的二價亞烷基，
R1是包括I 36個碳原子的可選地被取代的烴基，
R2和R3相同或不同，為選自氫原子以及包括I 36個碳原子的可選地被取代的烴基中的基團(tuán)，
R2和R3可一起形成包括與R2和R3連接的氮原子的環(huán)，如果需要，所述環(huán)被取代，和/或包括額外的雜原子，且
R2和R3不同時為氫原子，
其特征在于下述事實:
將所述胺(III)溶解在有機(jī)溶劑中，或溶解在所述二酯化合物(II)中，
當(dāng)所述胺(III)溶解在有機(jī)溶劑中時，將所述二酯化合物(II)加入到包括所述胺(III)和所述堿性化合物的反應(yīng)混合物中，
當(dāng)所述胺(III)溶解在所述二酯化合物(II)中時，將所述堿性化合物加入到包括所述胺(III)和所述二酯化合物(II)的反應(yīng)混合物中，
所述反應(yīng)在大于或等于30°C的溫度下進(jìn)行，
基于所述二酯化合物(II)，所述胺(III)以0.01 50%范圍內(nèi)的摩爾過量存在。
根據(jù)本發(fā)明的方法，所述胺(III)總是存在于將化合物(二酯或堿性化合物)中的一種加入到其中的反應(yīng)介質(zhì)中，另一種化合物(堿性化合物或二酯化合物)從反應(yīng)開始就與所述胺一起存在。
因此，式(II)的二酯化合物參與到本發(fā)明的方法中，該化合物有利地具有下述特征。
根據(jù)本發(fā)明有利 的實施方式，在式⑴和(II)中，A是包括2 12的碳原子數(shù)，優(yōu)選3 6的碳原子數(shù)的支鏈的二價亞烷基。
優(yōu)選地，在式⑴和(II)中，R1基團(tuán)相同或不同，是包括I 16個碳原子的烴基，并可具有一個或多個取代基。作為示例而非限制的“取代基”意為優(yōu)選具有I 4個碳原子的烷基、優(yōu)選具有I 4個碳原子的烷氧基、羥基或鹵素。
優(yōu)選地，R1基團(tuán)相同或不同，選自烷基、烯基、環(huán)烷基、芳基以及芳烷基，所述基團(tuán)可具有一個或多個取代基。
更具體地，R1優(yōu)選選自甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、異丁基、叔丁基、仲丁基、正戊基、異戊基、仲戊基、環(huán)戊基、正己基、異己基、仲己基、環(huán)己基、甲基環(huán)己基、2-乙基丁基、3-甲基戊基、正庚基、異庚基、仲庚基、3-甲基己基、4-甲基己基、1-乙基戊基、2-乙基戊基、3-乙基戊基、正辛基、異辛基、3-甲基庚基、正壬基、正癸基、i^一烷基、正十二烷基、十二燒基、十四燒基以及十五燒基。
在特別有利的實施方式中，R1選自甲基和乙基。
最優(yōu)選地，式(II)的二酯化合物是具有如上述所定義的R1的下述式(11.1)、(I1.2)和(I1.3)的二酯化合物的混合物:
R1OOC-CH(CH3) -CH2-CH2-COORi (I1.1)
R1OOC-CH(CH2-CH3)-CH2-COOR1 (I1.2)
RiOoc-Ch2-Ch2-Ch2-Ch2-CooR1 (i1.3)
式(I1.1)、(I1.2)和(I1.3)的二酯化合物的混合物可具有下述組成:
75wt 95wt,優(yōu)選 85wt 95wt的式(I1.1)的化合物，
3wt*% 23wt*%,優(yōu)選 4wt*% 14wt*% 的式(I1.2)的化合物，
0.lwt*% 10wt*%,優(yōu)選 0.lwt*% 3wt*%的式(I1.3)的化合物，
更優(yōu)選的是，對于上述式(I1.1)、(I1.2)和(I1.3)的二酯化合物的混合物，R1基團(tuán)是甲基。該混合物尤其可為由Rhodia以商品名Rhodiasolv IRIS銷售的二酯混合物。
根據(jù)本發(fā)明有利的實施方式，二酯化合物(II)作為純化合物被引入，即沒有將其放入有機(jī)溶劑的溶液中。然而，可將該二酯化合物(II)放入有機(jī)溶劑的溶液中。根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的實施方式，有機(jī)溶劑選自揮發(fā)性有機(jī)溶劑，尤其是醇和醚，優(yōu)選選自甲醇、乙醇、四氫呋喃(THF)以及它們的混合物。更優(yōu)選地，有機(jī)溶劑是甲醇。
式(III)的胺也參與到本發(fā)明的方法中，所述胺有利地具有下述特征。
優(yōu)選地，在式(I)和(III)中，基團(tuán)R2和R3相同或不同，是可具有一個或多個取代基的包括I 16個碳原子的烴基。作為示例而非限制的“取代基”意為優(yōu)選具有I 4個碳原子的烷基、優(yōu)選具有I 4個碳原子的烷氧基、羥基或鹵素。
優(yōu)選地，基團(tuán)R2和R3相同或不同，選自烷基、烯基、環(huán)烷基、芳基以及芳烷基基團(tuán)，所述基團(tuán)可具有一個或多個取代基。
根據(jù)本發(fā)明的第一實施方式，R2和R3相同或不同，選自甲基、乙基、羥乙基、正丙基、異丙基、正丁基、異丁基、叔丁基、正戊基、異戊基、己基以及環(huán)己基。優(yōu)選地，R2和R3選自甲基、乙基以及羥乙基。
根據(jù)本發(fā)明的第二實施方式，R2和R3 —起形成包括它們所連接的氮原子的5個或6個原子的環(huán)，所述環(huán)的一個原子可為另一種雜原子，諸如氧原子。優(yōu)選地，R2和R3 —起形成選自嗎啉、哌唳以及哌嗪的環(huán)。
將式(III)的胺溶解在有機(jī)溶劑中，或溶解在所述二酯化合物(II)中。
根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的實施方式，所述有機(jī)溶劑選自揮發(fā)性有機(jī)溶劑，尤其是醇和醚，優(yōu)選選自甲醇、乙醇、四氫呋喃(THF)，以及它們的混合物。更優(yōu)選，所述有機(jī)溶劑是甲醇。
式(III)的胺以有利地在10% 100%之間，優(yōu)選在30% 80%之間，并且更優(yōu)選在40% 60%之間的有機(jī)溶劑中的重量濃度存在。該胺(III)以100%的濃度存在時的情況對應(yīng)于將該胺溶解在所述二酯化合物(II)中并且沒有額外的有機(jī)溶劑時的實施方式。
本發(fā)明的方法應(yīng)用了堿性化合物。
優(yōu)選地，所述堿性化合物是堿金屬的醇鹽或堿土金屬的醇鹽，優(yōu)選選自甲醇鈉、乙醇鈉或乙醇鉀、叔丁醇鉀。所述堿性化合物還可選自碳酸鹽，尤其是碳酸鉀或碳酸鈉；或者選自烷基鈦酸酯，諸如丁基鈦酸酯。所述堿性化合物也可以是幾種上述化合物的混合物。優(yōu)選地，所述堿性化合物是甲醇鈉。
根據(jù)本發(fā)明，所述堿性化合物可以純化合物使用或以具有例如與先前定義的溶齊U，尤其是甲醇相同本質(zhì)的有機(jī)溶劑中的溶液使用。一般地，所述堿性化合物以有利地在5 % 80 %之間，優(yōu)選10 % 50 %之間，且更優(yōu)選20 % 30 %之間的有機(jī)溶劑中的重量濃度存在于有機(jī)溶劑的溶液中。
根據(jù)本發(fā)明，式(II)的二酯化合物與式(III)的胺在堿性化合物存在下以下文中定義的比例發(fā)生反應(yīng)。
根據(jù)本發(fā)明的特征，相對于所述二酯化合物(II)，胺(III)以0.01% 50%范圍內(nèi)的摩爾過量存在。優(yōu)選地，相對于所述二酯化合物(II)，該胺以I % 30%范圍內(nèi)的摩爾過量存在，并且更優(yōu)選以5% 20%范圍內(nèi)的摩爾過量存在。用于得到式(I)的酰胺酯化合物的化學(xué)計量是每摩爾式(II)的二酯化合物為I摩爾式(III)的胺，“摩爾過量”在本文中意為:基于該化學(xué)計算量，本發(fā)明的方法包括胺的摩爾過量在0.01% 50%范圍內(nèi)。
相對于二酯，所述堿性化合物以0.01 % 20 %之間的摩爾濃度，優(yōu)選以3 % 10 %之間的摩爾濃度優(yōu)選弓IA。
根據(jù)本發(fā)明的另一特征，反應(yīng)在大于或等于30°C的溫度下進(jìn)行。優(yōu)選地，反應(yīng)在大于或等于50°C的溫度下進(jìn)行。有利地，反應(yīng)在30 130°C之間，優(yōu)選在40 90°C之間，甚至更優(yōu)選在45 65°C之間的溫度下進(jìn)行。用于控制該溫度所需的卡路里由反應(yīng)自身或由外部裝置提供，例如通過加熱或冷卻。
有利地，反應(yīng)在I 10巴絕壓，優(yōu)選在I 5巴絕壓，甚至更優(yōu)選在I 3巴絕壓的壓力下進(jìn)行。
優(yōu)選地，反應(yīng)在無水條件下進(jìn)行，即可容許最多0.2wt%的水，優(yōu)選最多0.05wt%的水。
根據(jù)優(yōu)選的實施方式，反應(yīng)在惰性條件下進(jìn)行，例如通過用惰性氣體，尤其是氮?dú)膺M(jìn)行吹掃。
根據(jù)本發(fā)明，加入到包括胺(III)的反應(yīng)混合物中的(二酯或堿性)化合物可一次性、連續(xù)地或分批地加入。
根據(jù)本發(fā)明，在反應(yīng)結(jié)束時，得到式⑴的酰胺酯化合物。在反應(yīng)結(jié)束時，反應(yīng)混合物不需要對酰胺酯化合物進(jìn)行任何難控制的純化處理，以從二酰胺化合物中將酰胺酯化合物分離出來?？蓛H除去諸如未反應(yīng)的胺及溶劑的揮發(fā)性化合物，尤其是蒸發(fā)除去，例如通過在減壓下蒸餾除去。介質(zhì)可以可選地用本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的傳統(tǒng)操作來處理，尤其是中和、過濾和清洗步驟以除去反應(yīng)過程中形成的鹽。因而，得到的式(I)的酰胺酯化合物具有高的純度并且可直接使用在預(yù)期應(yīng)用中，例如作為溶劑，尤其是作為在植物保護(hù)應(yīng)用中的溶劑。
根據(jù)本發(fā)明的方法可以是連續(xù)或不連續(xù)的過程。
根據(jù)本發(fā)明的方法具有很多優(yōu)點。當(dāng)在相對于二酯混合物以摩爾過量的胺(III)存在下，并且在30°C以上的溫度下，應(yīng)用于符合式(I1.1)、(I1.2)和(I1.3)的二酯化合物的混合物，例如Rhodiasolv(R) IRIS時，根據(jù)本發(fā)明的方法最特別有利。
首先，它對酰胺酯具有高的選擇性，即酰胺酯的選擇性大于90%，甚至大于95%。出人意料地，盡管胺過量且反應(yīng)溫度大于或等于30°C，但形成小于5%的二酰胺。與在較低溫度下并且無過量的胺的反應(yīng)相比，反應(yīng)也非?？?。而且，沒有觀察到明顯的介質(zhì)顏色，并且在反應(yīng)結(jié)束時的反應(yīng)混合物不需要對主產(chǎn)物進(jìn)行任何難控制的純化處理，這顯著地簡化了方法并且提高了生產(chǎn)率。
具體實施方式
以下實施例示例本發(fā)明，但不限制本發(fā)明。
實施例
實施例1 (比較):二甲胺(氣體)加入到Rhodiaso丨v IRIS/甲醇鈉的混合物中-T = 20 °C
將甲醇中的甲醇鈉溶液(50wt%的溶液，重量18.8g)和304g的由Rhodia以商品名Rhodiaso丨V IRIS銷售的2-甲基-戊二酸二酯、2-乙基-琥珀酸二酯和己二酸二酯的混合物加入設(shè)置有機(jī)械攪拌且預(yù)先干燥過的充分?jǐn)嚢璧腎升的雙夾套反應(yīng)器中。
看到反應(yīng)介質(zhì)具有橘黃色。
將該反應(yīng)混合物的溫度穩(wěn)定在設(shè)定值+20°C，并且將二甲胺氣體鼓入包括甲醇鈉和二酯混合物的反應(yīng)介質(zhì)中兩小時(加入82g 二甲胺，相對于二酯為5%的摩爾過量)。
在整個鼓入期間，反應(yīng)介質(zhì)的溫度保持恒定。
反應(yīng)介質(zhì)的溫度保持在+20°C直到已經(jīng)消耗96%的起始加入的二酯(完成時間:20小時)。
在20°C 50°C之間的溫度下，在減壓下(約200mbars)蒸餾輕微過量的二甲胺。然后通過加入足夠量的85%的磷酸來中和反應(yīng)介質(zhì)。過濾所形成的鹽。用甲醇清洗所形成的固體，并且然后真空下蒸餾揮發(fā)性化合物(甲醇和未反應(yīng)的二酯)。
然后通過氣相色譜法分析產(chǎn)物。
下表I集合了該比較例IC的條件和結(jié)果。
表I
權(quán)利要求
1.一種用于制備下述式(I)的酰胺酯化合物的方法:RiOOC-A-CONR2R3(I) 所述方法包括在堿性化合物的存在下使下述式(II)的二酯化合物與下述式(III)的胺進(jìn)行反應(yīng)的步驟:RiOoC-A-CooR1(II)HNR2R3(III) 其中: A是共價鍵，或包括I 12的碳原子數(shù)的直鏈或支鏈的二價亞烷基， R1是包括I 36個碳原子的可選地被取代的烴基， R2和R3相同或不同，是選自氫以及包括I 36個碳原子的可選地被取代的烴基中的基團(tuán)， R2和R3可一起形成包括與R2和R3連接的氮原子的環(huán)，如果需要，所述環(huán)被取代，和/或包括額外的雜原子，且R2和R3不同時為氫原子， 其特征在于: 將所述胺(III)溶解在有機(jī)溶劑中，或溶解在所述二酯化合物(II)中， 當(dāng)所述胺(III)溶解在有機(jī)溶劑中時，將所述二酯化合物(II)加入到包含所述胺(III)和所述堿性化合物的反應(yīng)混合物中， 當(dāng)所述胺(III)溶解在所述二酯化合物(II)中時，將所述堿性化合物加入到包括所述胺(III)和所述二酯化合物(II)的反應(yīng)混合物中， 所述反應(yīng)在大于或等于30°C的溫度下進(jìn)行， 基于所述二酯化合物(II)，所述胺(III)以0.01 50%范圍內(nèi)的摩爾過量存在。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，A是包括2 12的碳原子數(shù)，優(yōu)選3 6的碳原子數(shù)的支鏈的二價亞烷基。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中，R1基團(tuán)相同或不同，為可具有一個或多個取代基的包括I 16個碳原子的烴基。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的方法，其中，R1基團(tuán)相同或不同，選自烷基、烯基、環(huán)烷基、芳基以及芳烷基，所述基團(tuán)可具有一個或多個取代基。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項所述的方法，其中，R1選自甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、異丁基、叔丁基、仲丁基、正戊基、異戊基、仲戊基、環(huán)戊基、正己基、異己基、仲己基、環(huán)己基、甲基環(huán)己基、2-乙基丁基、3-甲基戊基、正庚基、異庚基、仲庚基、3-甲基己基、4-甲基己基、1-乙基戊基、2-乙基戊基、3-乙基戊基、正辛基、異辛基、3-甲基庚基、正壬基、正癸基、十一烷基、正十二烷基、十二烷基、十四烷基以及十五烷基。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項所述的方法，其中，式(II)的所述二酯化合物是具有權(quán)利要求1至5中任一項所定義的R1的下述式(I1.1)、(I1.2)和(I1.3)的二酯化合物的混合物:R1OOC-CH(CH3) -CH2-CH2-COORi (I1.1)RiOOC-CH(CH2-CH3)-CH2-COOR1 (I1.2)RiOoc-Ch2-Ch2-Ch2-Ch2-CooR1 (i1.3)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，式(I1.1)、(11.2)和(I1.3)的二酯化合物的混合物具有下述組成: 75 95wt%，優(yōu)選85 95wt%的式(I1.1)的化合物， 3 23wt%,優(yōu)選4 14wt%的式(I1.2)的化合物， 0.1 1Owt%,優(yōu)選0.1 3wt*%的式(I1.3)的化合物。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的方法，其中，R1基團(tuán)是甲基。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，R2基團(tuán)和R3基團(tuán)相同或不同，選自烷基、烯基、環(huán)烷基、芳基以及芳烷基，所述基團(tuán)可具有一個或多個取代基。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，R2和R3相同或不同，選自甲基、乙基、羥乙基、正丙基、異丙基、正丁基、異丁基、叔丁基、正戊基、異戊基、己基以及環(huán)己基。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，R2和R3—起形成包括與R2和R3連接的氮原子的5個或6個原子的環(huán)，所述環(huán)的一個原子可具有另一種雜原子，例如氧原子。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中，R2和R3—起形成選自嗎啉、哌啶以及哌嗪的環(huán)。
13.根據(jù)權(quán)利要求1至12中任一項所述的方法，其中，將式(III)的所述胺溶解在有機(jī)溶劑中。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中，所述有機(jī)溶劑選自醇和醚，優(yōu)選選自甲醇、乙醇、四氫呋喃(THF)以及它們的混合物。
15.根據(jù)權(quán)利要求1至14中任一項所述的方法，其中，所述堿性化合物是堿金屬的醇鹽或堿土金屬的醇鹽，優(yōu)選選自甲醇鈉、乙醇鈉或乙醇鉀、叔丁醇鉀、碳酸鉀或碳酸鈉、烷基鈦酸酯以及它們的混合物。
16.根據(jù)權(quán)利要求1至15中任一項所述的方法，其中，所述堿性化合物相對于所述二酯化合物以0.01 20%，優(yōu)選3 10%的摩爾濃度加入。
17.根據(jù)權(quán)利要求1至16中任一項所述的方法，其中，所述反應(yīng)在30°C 130°C之間，優(yōu)選在40°C 90°C 之間，并且更進(jìn)一步優(yōu)選在45°C 65°C之間的溫度下進(jìn)行。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于制備酰胺酯化合物的方法。更具體地，本發(fā)明涉及一種在堿性化合物存在下通過二酯與胺之間的反應(yīng)制備酰胺酯化合物的方法，其中將所述胺溶解在有機(jī)溶劑或所述二酯中，當(dāng)所述胺溶解在有機(jī)溶劑中時，將所述二酯加入到包括所述胺和所述堿性化合物的反應(yīng)混合物中，當(dāng)所述胺溶解在所述二酯中時，將所述堿性化合物加入到包括所述胺和所述二酯(II)的反應(yīng)混合物中，所述反應(yīng)在大于或等于30℃的溫度下進(jìn)行，所述胺相對于所述二酯以0.01～50％范圍內(nèi)的摩爾過量存在。
文檔編號C07C231/02GK103201256SQ201180031774
公開日2013年7月10日 申請日期2011年6月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月9日
發(fā)明者T·維達(dá)爾, R·雷切德, M·古格利日 申請人:羅地亞管理公司