专利名称：用于从醇和氨制备胺的方法
技术领域：
本发明涉及新型的钌催化剂，并且涉及通过在这样的催化剂的存在下使醇与氨反应来制备伯胺的方法。
背景技术：
胺是化学和生物学中非常重要的一类化合物。它们广泛地用于药物、精细化学品、农业化肥、聚合物、染料、颜料、乳化剂和增塑剂的生产中(1)。在胺中，末端伯胺(例如 RNH2，其中R是有机基团)是最有用的，但是由于它们的高反应性，所以它们的选择性合成是具有挑战性的。醇通过常规方法向胺转化通常包括两个至三个步骤，每个步骤通常需要分离和纯化，使得过程对于即使小规模的合成来说也是繁琐的(2)。已知有更少的方法用于醇向伯胺的逐步的一锅式的转化，但是这样的方法不是环境友好的并且不适合于大规模生产(3-6)。 现有的用于伯胺的制备的方法通常利用化学计算量的毒性试剂并且导致差的选择性和非常低的原子经济(7-9)。报导了通过内烯烃的氢氨基甲基化制备直链仲胺和叔胺的吸引人的方法。胺也通过酰胺的还原制备，这通常在产生产物的混合物的苛刻条件下(11)。也报导了胺从醛的铱和铑催化的制备(12)。虽然需要高氢气压力以还原胺化醛，并且形成副产物醇，但是本方法表示了最先的与氨的均相催化还原胺化过程。还已知用于胺的合成的由路易斯酸催化的还原胺化方法(13、14)。最近，通过钯催化的氨在二氧六环中的芳基化实现了芳胺的合成(15)。伯胺可以被醇烃基化，以获得仲胺(16)。报导了用于仲胺和叔胺的合成的铵盐与醇的铱催化的多烃基化，但是伯胺的选择性合成仍然是难以完成的任务(17)。在用于胺的商业生产的方法中(1、18)，到目前为止，被最大规模和最多地利用的是基于醇与氨的反应。然而，醇与氨的固体酸催化的反应需要非常高的温度(300-500°C)， 并且形成伯胺、仲胺和叔胺的混合物，并且因为脱水，还形成大量的烯烃。醇和胺在高温和高压下的金属氧化物催化的反应还产生胺的混合物，并且为了催化剂稳定性必须在氢气压力下进行。此外，作为CO排出的结果，该反应形成烷烃。(18)用于芳基和烃基伯胺的直接制备的氨与有机底物的催化偶联被认为是催化中十个最大的挑战中的两个(19)。活化胺(代替Mitsimobu过程)以进行排除了叠氮化物和胼的直接的亲核取代和以“N”为中心的化学的原子经济方法是制药行业中最需要的工艺之一 (20)。伯胺的选择性催化合成是一个不合理的挑战，因为伯胺有比氨更强的亲核性并且在与诸如烃基卤化物或醛的亲电子试剂的反应中与氨竞争，产生仲胺(21)，仲胺也可以反应， 导致产物的混合物的形成。因此，在相对温和的条件下，伴随脱水的直接从醇和氨选择性催化合成伯胺而不产生废物在经济上和环境上是高度期望的。然而，这样的简便的方法是未知的。钳形络合物可以具有突出的催化性质02，23)。本发明的申请人之前报导了由 PNP-和PNN-Ru (II)氢化物络合物催化的醇的脱氢04)。虽然仲醇产生酮Q5J6)，但是伯醇被高效率地转化为酯和二氢0516)。脱芳烃的PNN钳形络合物是特别地高效率的08)； 其在不存在受体或助催化剂的情况下，在中性条件下以高产率催化该过程。属于本发明的申请人的美国申请公开第US 2009/0112005号描述了用于通过在钌催化剂的存在下使伯胺和伯醇反应以生成酰胺化合物和分子氢来制备酰胺的方法。考虑到胺在生化和化学体系中的普遍的重要性，避免现有技术方法的缺点的高效率的合成是高度期望的。发明概述本发明提供新型的基于钌的催化剂，以及通过在这样的催化剂的存在下使伯醇和氨反应以生成伯胺化合物和水来制备伯胺的方法。如本文所涵盖的，发明人已经发现用于制备胺的新型的方法，在其中伯胺在温和条件下直接从伯醇和氨制备，其排除了对化学计算量的毒性试剂、高压和苛刻的实验条件的需要。反应由新型的对空气稳定的钌钳形络合物均相催化，并且可以在水中、在各种有机溶剂中、在不存在溶剂的情况下或在水和有机溶剂的多相的或均相的混合物中进行。本方法的简便性、通用性和优良的原子经济使其对于在小规模应用和大规模应用二者中的醇向胺的转化来说都是有吸引力的。本发明的方法，即醇和氨直接催化转化为胺和水在方案1中示出。这种新型的环境良好的反应可以用于从非常简单的底物产生各种胺，具有高原子经济并且不使用任何化学计算量的活化剂，因此不产生废物。方案1:
权利要求
1. 一种钌催化剂，其由式A的结构代表:
2.根据权利要求1所述的钌催化剂，其中R1和R2每个是H，并且所述钌催化剂由以下结构代表
3.根据权利要求1所述的钌催化剂，其中R1和R2与它们所连接的碳原子一起形成苯环，并且所述钌催化剂由以下结构代表
4.根据权利要求1所述的钌催化剂，由以下结构中的任一个代表
5.根据权利要求1所述的钌催化剂，由式1的结构代表
6. 一种根据权利要求1所述的钌催化剂的硼烷衍生物，由式B的结构代表
7.根据权利要求6所述的硼烷衍生物，由式3的结构代表
8.根据权利要求1所述的钌催化剂，其中Y是卤素。
9.根据权利要求1所述的钌催化剂，其中L3是CO。
10.一种用于制备伯胺的方法，包括在根据权利要求1所述的钌催化剂或其硼烷衍生物的存在下使伯醇和氨反应，由此生成所述伯胺的步骤。
11.根据权利要求10所述的方法，其中R1和R2每个是H，并且所述钌催化剂由以下结构代表
12.根据权利要求10所述的方法，其中R1和R2与它们所连接的碳原子一起形成苯环， 并且所述钌催化剂由以下结构代表
13.根据权利要求10所述的方法，其中所述钌催化剂由以下结构中的任一个代表
14.根据权利要求10所述的方法，其中所述钌催化剂由式1的结构代表
15.根据权利要求10所述的方法，其中所述硼烷衍生物由式B的结构代表
16.根据权利要求15所述的方法，其中所述硼烷衍生物由式3的结构代表
17.根据权利要求10所述的方法，其中所述伯醇由式R6CH2OH代表，其中R6选自由以下组成的组烃基、环烃基、芳基、杂环基、杂芳基、烃基环烃基、烃基芳基、烃基杂环基、烃基杂芳基和烃氧基烃基。
18.根据权利要求17所述的方法，其中所述醇选自由以下组成的组甲醇、乙醇、1-丙醇、1-丁醇、1-戊醇、1-己醇、苄醇、邻甲氧基苄醇、间甲氧基苄醇或对甲氧基苄醇，邻卤代苄醇、间卤代苄醇或对卤代苄醇、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、环己基甲醇和(3-甲基环氧丙烷-3-基)甲醇。
19.根据权利要求10所述的方法，其中所述反应在溶剂的存在下进行。
20.根据权利要求19所述的方法，其中所述溶剂是水或选自由以下组成的组的有机溶剂苯、甲苯、邻二甲苯、间二甲苯或对二甲苯、均三甲苯(1，3，5_三甲基苯)、二氧六环、 THF、DME、苯甲醚和环己烷。
21.根据权利要求20所述的方法，其中所述溶剂是水，并且氨作为氢氧化铵的水溶液提供。
22.根据权利要求19所述的方法，其中所述溶剂是水和有机溶剂的混合物。
23.根据权利要求22所述的方法，其中所述水和所述有机溶剂形成均相溶液。
24.根据权利要求22所述的方法，其中所述水和所述有机溶剂形成多相混合物。
25.根据权利要求10所述的方法，其中所述反应在不存在溶剂的情况下进行。
26.根据权利要求10所述的方法，其中所述方法在加热下或在惰性气体下进行。
27.根据权利要求10所述的方法，其中使用过量的氨。
28.根据权利要求1的式A的钌催化剂或其硼烷衍生物在通过在所述催化剂的存在下使伯醇和氨反应来制备胺中的用途。
29.一种用于制备伯胺的方法，包括在由式A的结构代表的钌催化剂或通过使所述催化剂与硼氢化钠(NaBH4)反应获得的所述催化剂的硼烷衍生物的存在下使伯醇与氨反应， 由此形成所述伯胺的步骤
30. 一种化合物，其由式2A的结构代表
31.根据权利要求30所述的化合物，由式2的结构代表
32.由式2A的结构代表的化合物在制备根据权利要求1所述的钌催化剂中的用途
33. 一种用于制备由式B的结构代表的钌催化剂的方法，包括使根据权利要求1所述的式A的钌催化剂与硼氢化钠(NaBH4)反应的步骤
全文摘要
本发明提供新型的基于钌的催化剂，以及用于通过在这样的催化剂的存在下使伯醇和氨反应以生成胺和水来制备胺的方法。根据本发明的方法，伯醇直接与氨反应，以高产率和高转化数产生伯胺和水。本反应被新型的钌络合物催化，该络合物优选地包含基于喹啉基或吖啶基的钳形配体。
文档编号C07F9/60GK102203108SQ200980131089
公开日2011年9月28日 申请日期2009年8月10日 优先权日2008年8月10日
发明者大卫·米尔斯坦, 奇丹巴拉姆·古纳内森 申请人:耶达研究与发展有限公司