用于制备烷基呋喃的方法_2

文档序号:9331952阅读:来源:国知局
高温度下合并,生成用作过程500(图5)中的起始原料的亚胺502。应当理解到,过程 600 (图6A)中使用的二氨基苯604可以是与过程500 (图5)中产生的二氨基苯512相同的 化合物,因为苯胺材料可以由过程500 (图5)的亚胺还原反应而再生。
[0094] 在一个变化方式中,可以由糠醛化合物及其衍生物的混合物制备亚胺混合物。例 如,参考图6B,可以将糠醛402、5-甲基糠醛602和任选取代的二氨基苯604在升高温度下 合并,生成亚胺502、606和608。应当理解到,亚胺608可以在钯催化剂和溶剂的存在下与 氢反应,生成2, 5-二甲基呋喃和2-甲基呋喃的混合物。
[0095] 在另一例子中,参考图7,过程700是由亚胺702 (即任选取代的双(呋喃-2-基亚 甲基)苯-1,2-二胺)制备2-甲基呋喃710的示例性反应路线。关于亚胺702, m可以是 0、1、2、3或4,并且各个R3 (如果存在)可以独立地为卤代基、烷基、卤代烷基、环烷基、烧氧 基或-C (〇)〇-烷基。
[0096] 亚胺702可以在钯催化剂706和溶剂708的存在下与氢704反应,生成2-甲基呋 喃710和任选取代的二氨基苯712。如图7的示例性反应所示,钯催化剂706是在碳上的钯 (Pd/C),且溶剂708是乙酸。但应当理解到,在其他示例性实施方式中,可以使用其他的催 化剂和溶剂,如下文进一步详述。此外,在其他的示例性实施方式中,过程700可以无溶剂 进行,即在没有溶剂708的情况下进行。
[0097] 本文所述的方法中使用的亚胺702可以是市售可得的。亚胺702也可以由糠醛化 合物或其衍生物制备。例如,参考图8,可以将糠醛802和任选取代的二氨基苯704在升高 温度下合并,生成用作过程700 (图7)中的起始原料的亚胺702。应当理解到,过程800 (图 8)中使用的苯胺804可以是与过程700(图7)中产生的二氨基苯712相同的化合物,因为 苯胺材料可以由过程700(图7)的亚胺还原反应而再生。还应当理解到,在某些条件下,也 可以产生亚胺806,并用于产生2-甲基呋喃710。
[0098] 过程100和200 (分别为图1和图2)或过程300和400 (分别为图3和图4)或者 过程500和600或610(图5和图6A或6B)或者过程700和800(图7和图8)可以在同一 反应容器或不同的反应容器中进行。例如,可以进行过程200以产生亚胺102,其可以不经 进一步分离和提纯而用于过程1〇〇中。氢、催化剂和任选的溶剂可以加入到含有亚胺102 的同一反应容器中以用于亚胺还原反应。在其他实施方式中,在转化成烷基呋喃之前,可以 使用本领域已知的适当方法将亚胺102分离并任选地提纯。经分离和任选地提纯的亚胺可 以返回同一反应容器或不同的反应容器。
[0099] 用于根据本文所述方法制备烷基呋喃(例如,2, 5-二烷基呋喃和2-烷基呋喃)的 起始原料、产物和反应条件在下文中加以进一步详述。
[0100] 烷基呋喃
[0101] 根据本文所述方法制备的烷基呋喃具有式(I)的结构:
[0102]
[0103] 其中R1是H或C x烷基,其中x是等于或大于1的整数;并且其中R 2是C y烷基,其 中y是等于或大于1的整数。在一些实施方式中,R1是H。在其他实施方式中,R 1是CJI 基。在一些实施方式中,各个R1和R2独立地具有1-10个碳原子(即,各个x和 y独立地为 1-10) ; 1-6个碳原子(即,各个义和7独立地为1-6);或者1-4个碳原子(即,各个x和y 独立地为1-4)。本文提供的方法可以产生一种式(I)的烷基呋喃或式(I)烷基呋喃的混合 物。
[0104] 例如,参考图1的过程100或者图5的过程500,式⑴的烷基呋喃是2, 5-二甲基 呋喃:
[0105]
[0106] 其中,各个R1和R2是具有1个碳原子的烷基(即,R 1和R2均为甲基,其中X是1 且y是1)。
[0107] 参考图3的过程300或者图7的过程700,式(I)的烷基呋喃是2-二甲基呋喃:
[0108]
[0109] 其中R1是H,且R2是具有1个碳原子的烷基。
[0110] 应当理解到,R1和R2可以是相同的或不同的。在一些实施方式中,如图1和图5 的示例性实施方式所示,R 1和R2是相同的。在另一实施方式中,R1和R2可以各自具有2个 碳原子(即,R 1和R2各自为乙基)。在其他实施方式中,R1和R2是不同的。例如,R 1可以 具有1个碳原子,且R2可以具有2个碳原子(即,R1是甲基,其中x是1,R 2是乙基,其中y 是2)。在其他的实施方式中,如图3和图7的示例性实施方式所示,R1是H,且R 2是甲基。
[0111] 亚胺化合物
[0112] 本文方法中所述的亚胺化合物是具有一个或多个碳-氮双键的化合物。例如,亚 胺化合物可以具有一个碳-氮双键或两个碳-氮双键。
[0113] 在一些实施方式中,本文所述方法中使用的亚胺具有式(C-1)的结构:
[0114]
[0115]其中:
[0116] R1如式(I)中所定义;
[0117] R2fCyl烷基,其中y如式⑴中所定义,条件是当y是1时R 2fH;
[0118] m 是 0、1、2、3、4 或 5 ;并且
[0119] 各个R3 (如果存在)独立地为卤代基、烷基、卤代烷基、环烷基、烷氧基或-C (0) 〇-烷基。
[0120] 例如,参考图1,过程100中使用的式(C-1)的亚胺是任选取代的((5-甲基呋 喃-2-基)亚甲基)苯胺,其中R 1是具有1个碳原子的烷基(即甲基),且1?23是11。参考 图3,过程300中使用的式(C-1)的亚胺是任选取代的N-(呋喃-2-基亚甲基)苯胺,其中 R 1是 H,且 R2fH。
[0121] 式(C-1)的亚胺可以是未取代的(即,m是0)或者取代的(即,m是1、2、3、4或 5)。应当理解到,当亚胺化合物的苯胺部分上存在有多于1个的R3基团时,各个R 3基团记 作R3a、R3b、R'俨或R 36 (如果存在)。应当理解到,苯胺部分是指
形分,其 中氮原子是亚胺化合物的亚胺键的一部分。
[0122] 当m是1时,R3基团可以位于式(C-1)的亚胺的苯胺部分的任意位置上。例如,R 3 基团可以如下所示位于苯胺部分上:
[0123]
[0124] 当m是2时,两个R3(标记为俨和R3b)基团可以位于式(C-1)亚胺的苯胺部分的 任意位置上。例如,两个R 3基团可以如下所示位于苯胺部分上:
[0125]
[0126] 当m是3时,3个R3基团(标记为R '俨和R,可以位于式(C-1)亚胺的苯胺部 分的任意位置上。例如,3个R3基团可以如下所示位于苯胺部分上:
[0127]
[0128] 当m是4时,4个R3基团(标记为R3a、R3b、R 3。和R3d)可以位于式(C-1)亚胺的苯 胺部分的任意位置上。例如,4个R3基团可以如下所示位于苯胺部分上:
[0129]
[0130] 当m是5时,5个R3基团(标记为1?'俨、1^、1^和〇可以如下所示位于式((:-1) 亚胺的苯胺部分的任意位置上:
[0131]
[0132] R3(如果存在)可以是使苯胺部分的芳香环在亚胺还原反应中的还原得以最小化 的基团,从而使得苯胺具有作为反应物的再循环能力。合适的R 3部分可以包括,例如,烷 基(包括直链的和支化的烷基)、卤代烷基、环烷基、卤代基、酯和醚。在一些实施方式中, 各个R 3(如果存在)独立地为氯代基、氟代基、甲基、乙基、丙基、丁基(包括,例如,叔丁 基)、_CF3、-CHF2、-CH2F、甲氧基、乙氧基、丙氧基、丁氧基、-C02-甲基、-C02-乙基、-C02-丙 基或-co2-丁基。应当理解到,亚胺化合物的还原可能受多种因素的影响,包括亚胺化合物 R 3部分的选择和数目。
[0133] 在一些实施方式中,式(C-1)的亚胺的各个R3(如果存在)独立地为卤代基。例 如,各个R 3可以是氟代基。在某些实施方式中,式(C-1)的亚胺的各个R3(如果存在)独 立地为烷基。在某些实施方式中,各个R 3独立地为直链烷基。例如,R3可以是甲基或乙基。 在其他实施方式中,式(C-1)的亚胺的各个R 3 (如果存在)独立地为支化的烷基。例如,各 个R3是叔丁基。在其他实施方式中,式(C-1)的亚胺的各个R 3(如果存在)独立地为卤代 烷基。例如,各个R3独立地为-cf3、-chf2S-ch2f。在其他的实施方式中,式(C-1)的亚胺 的各个R3(如果存在)独立地为烷氧基。例如,各个R 3独立地为甲氧基、乙氧基、丙氧基或 丁氧基。在其他的实施方式中,式(C-1)的亚胺的各个R3(如果存在)独立地为-C(0)0-烷 基。例如,各个R 3独立地为-C0 2_甲基、-C02-乙基、-C02-丙基或_C02-丁基。在其他的实 施方式中,式(C-1)的亚胺的各个R 3(如果存在)独立地为环烷基。
[0134] 在一些实施方式中,式(C-1)的亚胺选自:
[0135]
[0136] 在一些实施方式中,式(C-1)的亚胺选自:
[0137]
[0139] 在某些实施方式中,式(C-1)的亚胺选自:
[0140]

[0142] 应当理解到,在式(C-1)亚胺的任意上述实施方式中,R1可以是本文所述的式(I) 烷基呋喃的任意实施方式。在一些式(C-1)亚胺的实施方式中,R 1是H。在式(C-1)亚胺 的其他实施方式中,R$CX烷基。在式(C-1)亚胺的某些实施方式中,R 1是甲基或乙基。
[0143] 在一个实施方式中,式(C-1)的亚胺选自:
[0144]
[0145] 在一些实施方式中,本文所述方法中使用的亚胺具有式(C-2)的结构:
[0146]
[0147] 其中:
[0148] 1?13是C x i烷基,其中x如式⑴中所定义,条件是当x是1时R 13是H ;
[0149] R2fCyl烷基,其中y如式⑴中所定义,条件是当y是1时R 2fH;
[0150] 各个m独立地为0、1、2、3、4或5 ;并且
[0151] 各个R3(如果存在)独立地为卤代基、烷基、卤代烷基、环烷基、烷氧基或-C(0) 0-烷基。
[0152] 例如,本文所述方法中使用的式(C-2)的亚胺可以是任选取代的N,N'_(呋 喃-2,5_二基双(甲基亚基))二苯胺,其中1^和1? &各自为11。应当理解到,1?13和1?&可 以是相同的或不同的,并且可以取决于要制备的式(I)的烷基呋喃而变化。
[0153] 式(C-2)的亚胺可以是未取代的(即,m是0)或取代的(即,至少一个m是1、2、 3、4或5)。当式(C-2)的亚胺是取代的时,应当理解到,式(C-2)中的两个苯胺部分上的m 可以是相同的或不同的。
[0154] 在一些实施方式中,式(C-2)的亚胺是取代的,其中各个苯胺部分上的m是相同 的。两个苯胺部分上R 3基团的位置可以是相同的或不同的。两个苯胺部分上R3基团的位 置相同的式(C-2)亚胺的例子可以包括:
[0155]
[0156] 两个苯胺部分上R3基团的位置不同的式(C-2)亚胺的例子可以包括:
[0157]
[0158] 在其他的实施方式中,式(C-2)的亚胺是取代的,其中各个亚胺部分上的m是不同 的。这样的式(C-2)的亚胺的例子可以包括,例如:
[0159]
[0160] 式(C-2)亚胺的合适的R3基团可以包括上述用于式(C-1)亚胺的任意R 3基团。 在一些实施方式中,在式(C-2)亚胺的各个苯胺部分上的R3基团(如果存在)可以是相同 的(例如,各个苯胺部分上的R 3为氟代基)。在其他的实施方式中,式(C-2)亚胺的各个苯 胺部分上的R3基团可以是不同的(例如,一个苯胺部分上的R 3是氟代基,且其他苯胺部分 上的R3是甲基)。
[0161] 在一些实施方式中,式(C-2)的亚胺选自:
[0162]
[0163]
[0164] 在一些实施方式中,式(C-2)的亚胺选自:
[0165]
[0167] 在某些实施方式中,式(C-2)的亚胺选自:
[0168]
[0169]
[0170]
[0171] 应当理解到,当使用二氨基苄基化合物时,形成的亚胺可以具有两个含碳-氮双 键的部分。因此,在一些实施方式中,本文所述方法中使用的亚胺具有式(C-3)的结构:
[0172]
[0173] 其中:
[0174] R1如式⑴中所定义;
[0175] R2fH或Cyl烷基,其中y如式⑴中所定义,条件是当y是1时R 2fH;
[0176] m 是 0、1、2、3 或 4 ;并且
[0177] 各个R3独立地为卤代基、烷基、卤代烷基、环烷基、烷氧基或-C (0) 〇-烷基。
[0178] 例如,本文所述方法中使用的式(C-3)的亚胺可以是任选取代的双((5-甲基呋 喃-2-基1)亚甲基)二氨基苯,其中俨和1? &各自为H。应当理解到,1?13和1?&可以是相 同的或不同的,并且可以取决于要制备的式(I)的烷基呋喃而变化。
[0179] 式(C-3)的亚胺可以是未取代的(即,m是0)或者取代的(即,至少1个m是1、 2、3或4)。当式(C-3)的亚胺是取代的时,应当理解到,式(C-3)中二氨基苄基部分上的m 可以是相同的或不同的。应当理解到,二氨基苄基部分是择
部分,其中两个氮 原子各自为亚胺化合物的亚胺键的一部分。
[0180] R3基团(如果存在)可以位于式(C-3)的亚胺的二氨基苄基部分的任意位置上。 例如,R 3基团可以如下所示位于二氨基苄基部分上:
[0181]
[0182] 式(C-3)亚胺的合适R3基团可以包括上述用于式(C-1)亚胺的任意R 3基团。
[0183] 式(C-3)亚胺中两个亚胺基团的位置也可以相对于苄基部分而变化。在一些实施 方式中,两个亚胺基团是对位、间位或邻位。例如,
[0184]
[0185] 在一个实施方式中,式(C-3)的亚胺是:
[0186]
[0187] 在其他的实施方式中,本文所述方法中使用的亚胺具有式(C-4)的结构:
[0188]
[0189] 其中:
[0190] R1'如式(I')中所定义;
[0191] R2'如式(I")中所定义;
[0192] R2a'是H或Cy i烷基,其中y如式(I')中所定义,条件是当y是1时R2a'是H ;
[0193]R2a"是H或Cyi烷基,其中y如式(I")中所定义,条件是当y是1时R2a"是H ;
[0194] m 是 0、1、2、3 或 4 ;并且
[0195] 各个R3独立地为卤代基、烷基、卤代烷基、环烷基、烷氧基或-C (0) 0-烷基。
[0196] 在某些实施方式中,R1'和R1''是不同的。在一个实施方式中,R 1'是H,且R1''是烷基。 例如,在一个变化方式中,式(C-4)的亚胺可以是:
[0197]
[0198] 应当理解到,当式(C-4)的亚胺用于亚胺还原反应时,可以产生式(I)的烷基呋喃 的混合物。
[0199]在其他实施方式中,式(C-l)、(C-2)、(C-3)或(C-4)的亚胺的pKa在2与6. 5之 间或3与6之间、3与5之间、3与4之间、4与6之间或者4与5之间。
[0200] 式(C-l)、(C-2)、(C-3)或(C-4)的亚胺可以是(E)-和(Z)-异构体的混合物,或 者可以使用本领域已知的任意合适的方法或技术分解成其单个的异构体。
[0201] 亚胺还原
[0202] 上述式(C-l)、(C-2)、(C-3)或(C-4)的亚胺可以通过在催化剂和任选溶剂的存在 下与还原剂反应而进行亚胺还原,以生成式(I)的烷基呋喃。
[0203] a)还原剂
[0204] 在一个实施方式中,还原剂是氢气。氢可以在至少5psig、至少lOpsig、至少 15psig、至少20psig、至少25psig或至少50psig的分压下提供。在一些实施方式中,氢 在5-50psig、5-40psig、
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