專利名稱：氨基氰基乙酰胺的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及能在工業(yè)上使用的氨基氰基乙酰胺的新制備方法。氨基氰基乙酰胺是制備例如咪唑類、吡嗪類、嘌呤類或喋啶類的有價(jià)值的中間體。
現(xiàn)已知道制備氨基氰基乙酰胺的各種方法。尤其值得一提的是Taylor等人在美國化學(xué)會(huì)志(J.Am.Chem.Soc.)，76,6080(1954)中描述的用鋁汞齊氫化肟基氰基乙酰胺來制備氨基氰基乙酰胺的方法以及如EP0342616中所述的由氰基乙酸酯經(jīng)過氨基氰基乙酸酯來制備氨基氰基乙酰胺的各種方法，EP0342616中公開的氨基氰基乙酰胺的制備方法是通過使用堿金屬亞硝酸鹽亞硝基化氰基乙酸酯，用鉑/氫氣將所得肟基氰基乙酸酯加氫并隨后用氨水釋放出氨基氰基乙酰胺。由于使用了汞催化劑，所以Taylor等人的方法不能在工業(yè)上使用。如EP0342616中所述的由氰基乙酸酯經(jīng)過氨基氰基乙酸酯來制備氨基氰基乙酰胺的方法不僅在工業(yè)規(guī)模上成本高而且是以下述不方便的氰基乙酸的反應(yīng)為基礎(chǔ)用酯官能團(tuán)保護(hù)氰基乙酸以形成氨基氰基乙酸酯，然后釋放出氨基氰基乙酰胺。
本發(fā)明的方法是首次能在工業(yè)上使用的直接制備氨基氰基乙酰胺的方法。該方法是以下述反應(yīng)為基礎(chǔ)在pH大約為2時(shí)，氰基乙酰胺與亞硝酸鹽反應(yīng)形成亞硝基氰基乙酰胺，隨后催化氫化亞硝基氰基乙酰胺形成氨基氰基乙酰胺。
氰基乙酰胺是市場上可大量購得的原料。在pH大約為2時(shí)，用亞硝酸鹽將氰基乙酰胺亞硝基化以形成亞硝基氰基乙酰胺。優(yōu)選用堿金屬亞硝酸鹽來進(jìn)行亞硝基化，并優(yōu)選將其加入到氰基乙酰胺的酸性溶液或懸浮液中。在亞硝基化過程中優(yōu)選保持pH約為2。該過程能防止生成相當(dāng)大量的副產(chǎn)物，減少生成的亞硝氣的量并且得到的產(chǎn)物易于離心分離。用于亞硝基化的常用亞硝酸鹽是堿金屬亞硝酸鹽，優(yōu)選亞硝酸鈉。相對于氰基乙酰胺，亞硝酸鹽的用量為1-5當(dāng)量，優(yōu)選為1-2當(dāng)量。亞硝基化在酸性介質(zhì)中進(jìn)行，優(yōu)選在強(qiáng)的濃無機(jī)酸中，特別是在pH約為2的鹽酸中進(jìn)行。反應(yīng)在濃溶液或優(yōu)選在懸浮液中在0-50℃，優(yōu)選在0-5℃時(shí)進(jìn)行。
得到的亞硝基氰基乙酰胺進(jìn)行催化氫化形成氨基氰基乙酰胺。在催化劑的存在下使用氫氣進(jìn)行氫化。合適的催化劑優(yōu)選貴金屬催化劑，如以1％-20％的量負(fù)載于常用載體材料，如碳、氧化鋁、二氧化硅、硫酸鋇或碳酸鈣上的細(xì)分散的鉑或氧化鉑。優(yōu)選使用以2％-10％的量負(fù)載于碳上的鉑作為催化劑。
相對于亞硝基氰基乙酰胺，催化劑的用量為1％-30％是有利的，更優(yōu)選為2％-10％。
氫化作用或者在含水介質(zhì)如水中進(jìn)行，或者優(yōu)選在主要為非水介質(zhì)的介質(zhì)，例如，低分子量的水混溶性醇如甲醇或乙醇、低分子量的水混溶性羧酸如甲酸或乙酸或四氫呋喃中進(jìn)行?？杉尤肷倭康泥彵蕉姿釟溻c來緩沖含水加氫溶液。可向加氫溶液中加入其它添加物，例如，加入硫酸鐵以防止生成氰化氫氣體，加入阮內(nèi)鎳以防止催化劑中毒等。
即使在非水介質(zhì)中進(jìn)行氫化，使用含水催化劑也不會(huì)產(chǎn)生問題。反應(yīng)完成后，所用催化劑易于回收并用于下次反應(yīng)。
氫化作用在1-100巴，優(yōu)選在1-10巴的壓力和在0-80℃，優(yōu)選在20-50℃的溫度下進(jìn)行。根據(jù)壓力、溫度、介質(zhì)和催化劑的量的不同，氫化時(shí)間在30分鐘-20小時(shí)之間變化。
在含水介質(zhì)中的加氫作用完成后，可加入酸如乙酸來降低反應(yīng)溶液的pH值。這一過程能防止形成相當(dāng)大量的副產(chǎn)物。
實(shí)施例1亞硝基氰基乙酰胺的制備將33.5kg的氰基乙酰胺加人在反應(yīng)容器中的78升的水中并用0.1kg37％的鹽酸調(diào)節(jié)pH至2.3。然后在7小時(shí)內(nèi)加入28.7kg亞硝酸鈉的45升水溶液。在加入過程中，通過加入總量為36kg 37％的鹽酸使反應(yīng)溶液的pH保持為1.5-2.5。反應(yīng)溶液溫度保持低于40℃。即使在添加結(jié)束之前，就有亞硝基氰基乙酰胺從在添加亞硝酸鈉溶液的過程中形成的黃紅色清液中結(jié)晶出來。將黃色懸浮液在室溫下攪拌過夜，然后冷卻到5℃。
在5℃將如上得到的稠白色結(jié)晶淤漿離心分離，然后用水洗滌并在50℃真空干燥，得到33.9kg的亞硝基氰基乙酰胺，用滴定法測定其含量為99.1％。用IR和NMR鑒定該物質(zhì)。與參照物的譜圖相比，其值相同。實(shí)施例2亞硝基氰基乙酰胺的制備在0℃，將250ml 37％的鹽酸(3摩爾)加入到反應(yīng)容器中并用171.6g氰基乙酰胺(2摩爾)處理。在攪拌的同時(shí)，在5-7小時(shí)內(nèi)向反應(yīng)容器中滴加156.0g(2.26摩爾)亞硝酸鈉的600ml水溶液。在滴加過程中，反應(yīng)溶液溫度保持在0-3℃。抽吸過濾出所得白色結(jié)晶產(chǎn)物，然后用水洗滌并在40℃真空干燥。得到142.6g的亞硝基氰基乙酰胺，用HPLC測定其含量為97.4％。用HPIC測定，所述產(chǎn)物中氰基乙酰胺的含量為0.3％。實(shí)施例3亞硝基氰基乙酰胺的制備將2.0kg氰基乙酰胺和1.8kg亞硝酸鈉加入到4.3升水中。加熱到20℃后，在6小時(shí)內(nèi)滴加2.4升37％的鹽酸。在滴加過程中溫度保持在40-50℃。滴加完成后，在35-40℃將所得懸浮液再攪拌40-50分鐘，然后冷卻到10℃。
抽吸過濾出所得白色結(jié)晶產(chǎn)物，然后用水洗滌并在40℃真空干燥。得到2.5kg含量為90.7％的亞硝基氰基乙酰胺。
將得到的2.5kg亞硝基氰基乙酰胺的7.1升異丙醇溶液加熱至沸騰并用70ml水處理。2小時(shí)后過濾懸浮液使其澄清。殘余物用800ml熱異丙醇洗滌。將濾液濃縮至大約4升后，將黃色懸浮液在-20℃靜置過夜。
抽吸過濾出所得白色結(jié)晶產(chǎn)物，用水洗滌并在40℃真空干燥。得到2.0kg亞硝基氰基乙酰胺，其含量為100.0％，分解點(diǎn)為約170℃。所得產(chǎn)物中NaCl的含量小于0.5％。實(shí)施例4亞硝基氰基乙酰胺的制備將7.5升37％的鹽酸加入到容器中并用5.15kg氰基乙酰胺處理。在攪拌的同時(shí)，在3小時(shí)內(nèi)向其中滴加4.68kg亞硝酸鈉的1.8升水溶液。滴加過程中，溫度保持為5℃。
抽吸過濾出所得白色結(jié)晶產(chǎn)物，然后用水洗滌并在40℃真空干燥。得到5.47kg亞硝基氰基乙酰胺，用HPLC測定其含量為98.7％。所得產(chǎn)物中氯化物的含量為0.4％。實(shí)施例5氨基氰基乙酰胺的制備將31g亞硝基氰基乙酰胺(0.27摩爾)加入到鋼制高壓釜中的700ml甲醇中并用20 g鉑催化劑(以5％的量負(fù)載于含50％水的碳載體上)處理。在用氮?dú)夂蜌錃獯迪春?，在室溫?巴的氫氣壓力下將物料氫化14小時(shí)。
減壓后，抽吸過濾高壓釜內(nèi)容物并真空濃縮所得淡黃色濾液直至出現(xiàn)結(jié)晶。將結(jié)晶產(chǎn)物與250ml異丙醇混合形成淤漿，抽吸過濾并在40℃真空干燥。得到23g略帶淺米色的氨基氰基乙酰胺，用HPLC測定其含量為84.1％，分解點(diǎn)為約120℃。實(shí)施例6氨基氰基乙酰胺的制備類似于實(shí)施例5，在下列介質(zhì)中使用下述催化劑進(jìn)行氫化。
1)在實(shí)施例o-t中使用在每種情況下的在前批次中使用的催化劑。每次將催化劑用水/稀鹽酸洗滌處理并在130℃干燥。實(shí)施例7氨基氰基乙酰胺的制備將200g(1.77摩爾)亞硝基氰基乙酰胺加入到鋼制高壓釜中的2升水中并用49.45g鉑催化劑(以5％的量負(fù)載于碳載體上)處理。在用氮?dú)夂蜌錃獯迪春螅?4℃和2巴的氫氣壓力下，將物料氫化8小時(shí)。
減壓后，將117ml乙酸加入到氫化溶液中。在真空和50℃的條件下，將經(jīng)過澄清、過濾后的黃色氫化溶液濃縮直至出現(xiàn)結(jié)晶。將結(jié)晶產(chǎn)物用450ml異丙醇處理并在0℃靜置過夜。
抽吸過濾所得結(jié)晶產(chǎn)物，然后用冷異丙醇洗滌并在40℃真空干燥。得到136.7g略帶淺黃色的氨基氰基乙酰胺，用滴定法測定其含量為99.7％，用HPLC測定氨基丙二酰胺的含量為0.26％。
將得到的100g粗氨基氰基乙酰胺溶解在240ml 85℃的水中并迅速冷卻到0℃。抽吸過濾得到的結(jié)晶產(chǎn)物，然后用冷異丙醇洗滌并在40℃真空干燥。得到79.2g無色氨基氰基乙酰胺，用HPLC測定其含量為100.0％。
類似地，將得到的20g粗氨基氰基乙酰胺溶解在200ml水和600ml異丙醇的20℃的混合物中并迅速冷卻到0℃。抽吸過濾出所得結(jié)晶產(chǎn)物，然后用水和異丙醇的冷混合物洗滌并在40℃真空干燥。得到11.6g無色氨基氰基乙酰胺，用HPLC測定其含量為100.0％。
在室溫下，所得產(chǎn)物在甲醇中的溶解度為1.65g/100ml，在乙醇中的溶解度為0.85g/100ml。實(shí)施例8氨基氰基乙酰胺的制備將8.5kg鉑催化劑(以5％的量負(fù)載于含水50％的碳載體上)加入到已進(jìn)行惰性處理的氫化反應(yīng)器中并用119kg甲醇處理。向該懸浮液中加入14.7kg(130摩爾)亞硝基氰基乙酰胺。用氮?dú)夂蜌錃獯迪春?，將物料?0-45℃和2巴的氫氣壓力下氫化11小時(shí)。
減壓后，將氫化溶液澄清過濾并將濾液冷卻到-18℃靜置過夜。
離心分離所得結(jié)晶產(chǎn)物，然后用冷乙醇洗滌并在40℃真空干燥。得到8.3kg淡黃色的氨基氰基乙酰胺，用HPLC測定其含量為99.2％，亞硝基氰基乙酰胺的含量為3.5％。
用類似實(shí)施例7的方法進(jìn)行重結(jié)晶，得到無色的氨基氰基乙酰胺，用HPLC測定其含量為100.0％，亞硝基氰基乙酰胺的含量小于0.1％。
權(quán)利要求
1．一種制備氨基氰基乙酰胺的方法，其特征在于在pH值約為2時(shí)，將氰基乙酰胺與亞硝酸鹽反應(yīng)生成亞硝基氰基乙酰胺，隨后通過催化氫化反應(yīng)生成氨基氰基乙酰胺。
2．根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于為了制備亞硝基氰基乙酰胺，將氰基乙酰胺加入到酸性介質(zhì)中并向其中加入亞硝酸鹽。
3．根據(jù)權(quán)利要求1或2的方法，其特征在于在將氰基乙酰胺亞硝基化形成亞硝基氰基乙酰胺的過程中，pH直保持恒定。
4．根據(jù)權(quán)利要求1、2或3的方法，其特征在于亞硝酸鹽使用堿金屬亞硝酸鹽，優(yōu)選使用亞硝酸鈉。
5．根據(jù)權(quán)利要求1、2、3或4的方法，其特征在于相對于氰基乙酰胺，亞硝酸鹽用量為1-5當(dāng)量，優(yōu)選為1-2當(dāng)量。
6．根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、4或5的方法，其特征在于氰基乙酰胺與亞硝酸鹽在濃溶液中或優(yōu)選在懸浮液中進(jìn)行反應(yīng)生成氨基氰基乙酰胺。
7．根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、4、5或6的方法，其特征在于氰基乙酰胺與亞硝酸鹽在0-50℃，優(yōu)選在0-5℃進(jìn)行反應(yīng)生成氨基氰基乙酰胺。
8．根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于亞硝基氰基乙酰胺在含水介質(zhì)中通過催化氫化反應(yīng)生成氨基氰基乙酰胺。
9．根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于亞硝基氰基乙酰胺在非水介質(zhì)中，優(yōu)選在低分子量的水混溶性醇如甲醇或乙醇，低分子量的水混溶性羧酸如甲酸或乙酸，或四氫呋喃中通過進(jìn)行催化氫化反應(yīng)生成氨基氰基乙酰胺。
10．根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其特征在于亞硝基氰基乙酰胺在甲醇中通過進(jìn)行催化氫化反應(yīng)生成氨基氰基乙酰胺。
11．根據(jù)權(quán)利要求1、8、9或10的方法，其特征在于使用貴金屬催化劑，例如，以1％-20％的量負(fù)載于常用載體材料，如碳、氧化鋁、二氧化硅、硫酸鋇或碳酸鈣上的細(xì)分散的鉑或氧化鉑作為催化劑催化氫化亞硝基氰基乙酰胺以生成氨基氰基乙酰胺。
12．根據(jù)權(quán)利要求1、8、9、10或11的方法，其特征在于使用以2％-10％的量負(fù)載于碳上的鉑為催化劑催化氫化亞硝基氰基乙酰胺以生成氨基氰基乙酰胺。
13．根據(jù)權(quán)利要求1、8、9、10、11或12的方法，其特征在于相對于亞硝基氰基乙酰胺，用來催化氫化亞硝基氰基乙酰胺以生成氨基氰基乙酰胺的催化劑的用量為1％-30％，優(yōu)選為2％-10％。
14．根據(jù)權(quán)利要求1、8、9、10、11、12或13的方法，其特征在于在1-100巴，優(yōu)選在1-10巴的壓力下和在0-80℃，優(yōu)選20-50℃的溫度下，使用氫氣進(jìn)行亞硝基氰基乙酰胺的催化加氫反應(yīng)以生成氨基氰基乙酰胺。
全文摘要
本發(fā)明方法是首次能在工業(yè)上使用的直接制備氨基氰基乙酰胺的方法。該方法以下述反應(yīng)為基礎(chǔ):在pH約為2時(shí),氰基乙酰胺與亞硝酸鹽反應(yīng)生成亞硝基氰基乙酰胺,隨后催化氫化亞硝基氰基乙酰胺以形成氨基氰基乙酰胺。
文檔編號C07B61/00GK1224713SQ98126990
公開日1999年8月4日 申請日期1998年12月17日 優(yōu)先權(quán)日1997年12月18日
發(fā)明者H·R·馬勒, H·博林杰, P·施瓦因格, M·克茲 申請人:阿潑洛發(fā)公司