用于制备烷基呋喃的方法_3

文档序号:9331952阅读:来源:国知局
5_30psig或10_20psig的分压下提供。在一个实施方式中,氢在 约 5psig、约 lOpsig、约 15psig、约 20psig、约 25psig、约 30psig、约 35psig、约 40psig、约 45psig或约50psig的分压下提供。
[0205] 在其他实施方式中,还原剂可以是任何能够进行转移氢化、从而将亚胺化合物还 原成烷基呋喃的氢供体。在其他实施方式中,还原剂可以是例如环己烯或甲酸的氢供体,其 可以进行转移氢化,以将亚胺化合物还原成烷基呋喃。
[0206] b)催化剂
[0207]可以使用任何适合还原式(C-l)、(C-2)、(C-3)或(C-4)的亚胺的催化剂。催化剂 可以包括一种或多种金属。在一些实施方式中,催化剂可以包括一种或多种过渡金属。在 某些实施方式中,催化剂可以包括8族金属、9族金属、10族金属和11族金属。
[0208] 在一些实施方式中,催化剂包括钯、铂、钌、铜或其任意组合。在某些实施方式中, 催化剂是钯催化剂。在一个实施方式中,催化剂是在碳上的钯(Pd/C)。
[0209] 催化剂可以包括一种或多种担载或未担载的金属。例如,催化剂可以是固相催化 剂。在某些实施方式中,催化剂存在于担体的表面上,包括外表面或内表面。合适的担体可 以包括,例如,碳(包括活性碳)、氧化铝、二氧化娃、氧化铺、氧化钛、氧化错、氧化银、沸石 (包括丝光沸石)、氧化镁、粘土、氧化铁、碳化硅、铝硅酸盐及其任意修饰物(包括固体担体 的活化)、混合物或组合。当使用催化剂担体时,可以使用本领域已知的任何方法沉积金属。 参见,例如,Schwarz 等人,Chem. Rev. 95, 477-510,(1995) 〇
[0210] c)溶剂
[0211] 在亚胺还原反应中可以任选地使用溶剂。在一些实施方式中,亚胺还原反应无溶 剂进行。
[0212] 在其他实施方式中,使用溶剂。在一个实施方式中,溶剂是酸性的。在某些实施方 式中,溶剂的pKa在2至6. 5之间或在4与5之间。在一个实施方式中,溶剂的pKa为约3、 约3. 5、约4、约4. 5、约5、约5. 5、约6或约6. 5。合适的溶剂可以包括,例如,乙酸或对甲苯 磺酸。也可以使用溶剂的组合。
[0213] 应当理解到,如果使用非酸性溶剂,可以向反应混合物中加入酸性树脂。
[0214] 在另一实施方式中,溶剂是中性的。在另一实施方式中,溶剂是碱性的。
[0215] d)反应条件
[0216] 在一些实施方式中,反应可以在酸性条件下进行,例如,在2-6. 5或4-5的pH下。 在一个实施方式中,溶剂的pKa为约3、约3. 5、约4、约4. 5、约5、约5. 5、约6或约6. 5。应 当理解到,反应的pH可以取决于对溶剂和可以加入到反应体系中的其他试剂例如酸性树 脂的选择。
[0217] 亚胺还原反应可以在任何适合于产生式(I)的烷基呋喃的温度下进行。在一些实 施方式中,温度在-10 °C与200 °C之间、-10 °C与50 °C之间、0 °C与50 °C之间、0 °C与30 °C之间、 30°C与200°C之间、50°C与150°C之间、60°C与100°C之间或者50°C与80°C之间。
[0218] e)中间体
[0219] 不希望拘泥于任何理论,式(C-1)或(C-2)的亚胺可以分别经由式(D-1)或(D-2) 的胺中间体而转化成式(I)的烷基呋喃。式(D-1)的胺具有以下结构:
[0220]
[0221]其中:
[0222] R1如式⑴中所定义;
[0223] R2a如式(C-1)中所定义;并且
[0224] R3和m各自如式(C-1)中所定义。
[0225] 式(D-2)的胺具有以下结构:
[0226]
[0227]其中:
[0228] Rla如式(C-2)中所定义;
[0229] R2a如式(C-2)中所定义;并且
[0230] R3和m各自如式(C-2)中所定义。
[0231] 不希望拘泥于任何理论,式(C-3)的亚胺可以经由式(D-3)的二胺中间体而转化 成式(I)的烷基呋喃。式(D-3)的二胺具有以下结构:
[0232]
[0233] 其中R1、R2a、R3和m各自如式(C-3)中所定义。
[0234] 不希望拘泥于任何理论,式(C-4)的亚胺可以经由式(D-4)的二胺中间体而转化 成式(I)烷基呋喃的混合物。式(D-4)的二胺具有以下结构:
[0235]
[0236] 其中 和 R3各自如式(C-4)中所定义。
[0237] 式(D-l)、(D-2)、(D-3)或(D-4)的胺可以使用本领域已知的任何方法分离,并任 选地,提纯。分离出的式(D-l)、(D-2)、(D-3)或(D-4)的胺可以进一步反应,以产生式(I) 的烷基呋喃。
[0238] f)助催化剂和环饱和产物
[0239] 在本文所述方法的一些变化形式中,可以加入一种或多种助催化剂,以减少环饱 和产物的形成。这样的环饱和产物可以包括,例如,式(X-l)、(X-2)、(X-3)或(X-4)的亚 胺:
[0240]
[0241] 其中:
[0242] 式(X-1)的R1、R2a、R3和m如式(C-1)中所定义,
[0243] 式(X-2)的 Rla、R2a、R3和 m 如式(C-2)中所定义,
[0244] 式(X-3)的R1、R2a、R3和m如式(C-3)中所定义,并且
[0245] 式(X-4)的 R1'、R1''、R2a'、R2a''、R 3和 m 如式(C-4)中所定义。
[0246] 这些助催化剂可以是任何添加到催化剂(例如,固体催化剂)中以提高催化剂在 化学反应中的性能的物质。本领域技术人员将会认识到,助催化剂本身可以几乎没有或者 没有催化作用。这些助催化剂与催化剂的活性组分相互作用,可以改变对被催化物质的化 学作用。合适的助催化剂可以包括,例如,硫、吡啶、氯化锂(LiCl)、溴化锂(LiBr)、二甲胺、 三乙胺、二异丙胺、叔丁胺、盐酸(HC1)和硫酸(H 2S04)。也可以使用助催化剂的组合。
[0247] 当在用于形成式(C-l)、(C-2)、(C-3)或(C-4)的亚胺的方法中使用这些额外的 试剂时,环饱和产物的含量得以降低。在一些变化形式中,反应混合物中环饱和产物的含量 少于反应混合物的80重量%、少于70重量%、少于60重量%、少于50重量%、少于40重 量%、少于30重量%、少于25重量%、少于20重量%、少于15重量%、少于10重量%、少 于5重量%或者少于1重量%。
[0248] g)收率、转化率和诜择件
[0249] 产生的烷基呋喃的收率要考虑到亚胺化合物到烷基呋喃的转化率以及烷基呋喃 相对于可能形成的其他副产物(例如,环饱和产物)的选择性。
[0250] 收率、转化率和选择性之间的差异在以下提供的例子中加以解释。例如,对于亚胺 化合物到烷基呋喃的转化,反应可以概括如下:
[0251] aA+bB - cC+dD,
[0252] 其中"A"表示亚胺化合物的摩尔数;"B"表示氢的摩尔数;"C"表示烷基呋喃的摩 尔数;"D"表示产生的苯胺化合物的摩尔数;且"a"、"b"、"c"和"d"是化学计量系数。应 当理解到,以上提供的等式并未示出其他产物例如环饱和产物的形成。
[0253] A的转化率是在上述反应过程中已经消耗的反应物A的百分比,如以下等式所示:
[0254]
[0255] 其中A。是反应物A的初始摩尔数;且A f是反应物的最终摩尔数;且A ^Af是反应 消耗的摩尔数。
[0256] 反应物A生成产物C的选择性是由转化量的反应物A所产生的产物C的在化学计 量上的相对含量,通过以下等式表示成百分比:
[0257]
[0258] 其中A。是反应物A的起始摩尔数;A f是反应物A的最终摩尔数;C f是产生的产物 C的摩尔数。在"a/c" = 1的一些实施方式中,该等式可以简化成:
[0259]
[0260] 产物C的收率是转化成产物C的反应物A的百分比,通过以下等式表达:
[0261] 收率(% )=转化率(% )*选择性(% )
[0262] 在某些实施方式中,本文所述方法的烷基呋喃收率为至少10重量%、至少20重 量%、至少30重量%、至少40重量%、至少50重量%、至少60重量%、至少70重量%、至 少75重量%、至少80重量%、至少85重量%、至少90重量%、至少95重量%或至少99重 量%。在其他实施方式中,收率在10重量%至100重量%之间、在10重量%至90重量% 之间、在20重量%至80重量%之间、在30重量%至80重量%之间、在40重量%至80重 量%之间、在50重量%至80重量%之间或者在60重量%至80重量%之间。
[0263] 在某些实施方式中,本文所述方法的烷基呋喃的选择性为至少10%、至少20%、 至少30%、至少40%、至少50%、至少60%、至少70%、至少80%、至少90%或至少99%。 在其他的实施方式中,选择性在40% to 99%之间、在40%至95%之间、在40%至90%之 间、在40%至80%之间、在50%至99%之间、在50%至95%之间、在50%至90%之间、在 50%至80%之间、在60%至99%之间、在60%至95%之间、在60%至90%之间、在60%至 80%之间、在70%至99%之间、在70%至95%之间、在70%至90%之间或者在70%至80% 之间。
[0264] 组合物
[0265] 本文提供一种组合物,其包含:式(C-l)、(C-2)、(C-3)或(C-4)的亚胺;还原 剂;和催化剂。在一些方面,提供一种组合物,其包含:未取代的或取代的((5-甲基呋 喃-2-基)亚甲基)苯胺或者未取代的或取代的双((5-甲基呋喃-2-基)亚甲基) 苯-1,4-二胺;还原剂;和催化剂。在其他方面,提供一种组合物,其包含:未取代的或取代 的双((5-甲基呋喃-2-基)亚甲基)二氨基苯;还原剂;和催化剂。在一些实施方式中,组 合物还包含溶剂。在某些实施方式中,组合物还包含一种或多种式(I)的烷基呋喃。应当 理解到,任何变化形式的本文所述的亚胺、还原剂、催化剂、溶剂(如果存在)和烷基呋喃均 可以存在于该组合物中。
[0266] 例如,在一个示例性实施方式中,组合物包含:
氢和钯催化 剂。在一些变化形式中,组合物还包含溶剂,例如乙酸。在其他变化形式中,组合物还包含

[0267] 在另一示例性实施方式中,组合物包含 氢和 .、 钯催化剂。在一些变化形式中,组合物还包含溶剂,例如乙酸。在其他变化形式中,组合物 还包含
[0268] 在一些实施方式中,组合物还包含可以减少环饱和产物形成的一种或多种助催化 剂。上述方法中所述的任意助催化剂均可以存在于组合物中。例如,在一个示例性变化形 式中,组合物还包含一种或多种选自硫、吡啶、氯化锂(LiCl)、溴化锂(LiBr)、二甲胺、三乙 胺、二异丙胺、叔丁胺、盐酸(HC1)和硫酸(H 2S04)中的助催化剂或其任意组合。而且,在某 些实施方式中,组合物中环饱和产物的含量少于反应混合物的80重量%、少于70重量%、 少于60重量%、少于50重量%、少于40重量%、少于30重量%、少于25重量%、少于20 重量%、少于15重量%、少于10重量%、少于5重量%或者少于1重量%。
[0269] 制备式(C-l)、(C-2)、(C-3)或(C-4)的亚胺的方法
[0270] 上述方法中使用的式(C-l)、(C-2)、(C-3)或(C-4)的亚胺可以是市售可得的,或 者在适合于形成亚胺的条件下通过使糠醛或其衍生物与任选取代的苯胺反应而制备。
[0271] 糠醛及其衍牛物
[0272] 在一些实施方式中,式(A-1)的化合物可以在产生式(C-l)、(C-3)或(C-4)亚胺 的反应中用作起始原料。式(A-1)的化合物具有以下结构:
[0273]
[0274] 其中:
[0275] R1如式⑴中所定义;并且
[0276] R2fCyl烷基,其中y如式⑴中所定义,条件是当y是1时R 2fH。
[0277] 例如,再次参考图2,过程200中使用的式(A-1)的化合物是5-甲基糠醛,其中R1 是具有1个碳原子的烷基(即甲基),且俨是H。
[0278] 在其他实施方式中,式(A-2)的化合物可以在产生式(C-2)亚胺的反应中用作起 始原料。式(A-2)的化合物具有以下结构:
[0279]
[0280] 其中:
[0281] 1?13是Cxi烷基,其中x如式⑴中所定义,条件是当x是1时R13是H,并且
[0282] R2fCyl烷基,其中y如式⑴中所定义,条件是当y是1时R 2fH。
[0283] 例如,本文所述方法中使用的式(A-2)的化合物可以是1,1' -(呋喃-2, 5-二基) 二乙酮,其中俨和1?&各自为H。应当理解到,1?13和1? 23可以是相同的或不同的,并且可以 取决于要制备的式(C-2)的亚胺而变化。
[0284] 苯胺化合物
[0285] 上述方法中使用的任选取代的苯胺具有以下结构:
[0286]
[0287] 其中m和R3如式(C-1)或(C-2)中所定义。
[0288] 应当理解到,m和R3 (如果存在)可以基于要制备的式(C-1)或(C-2)的亚胺而 选择。式(B)的苯胺可以是未取代的(即,m是0)或者是取代的(即,m是1、2、3、4或5)。 如上文对于式(C-1)或(C-2)的亚胺所讨论的,当环上存在有多于一个的R 3基团时,各个 R3基团记作R3a、R3b、R 3。、⑶和R36 (如果存在)。
[0289] 当m是1时,R3基团可以位于环的任意位置上。例如,R3基团可以如下所示位于 环上:
[0290]
[0291] 当m是2时,两个R3基团可以位于环的任意位置上。例如,两个R 3基团可以如下 所示位于环上:
[0292]
[0293] 当m是3时,三个R3基团可以位于环的任意位置上。例如,三个R3基团可以如下 所示位于环上:
[0294]
[0295] 当m是4时,四个R3基团可以位于环的任意位置上。例如,四个R 3基团可以如下 所示位于环上:
[0296]
[0297] 当m是5时,五个R3基团可以位于环的任意位置上。例如,五个R 3基团可以如下 所示位于环上:
[0298]
[0299] 本领域技术人员将会认识到,反应中使用的式(B)的苯胺含量将取决于使用式 (A-1)还是(A-2)的化合物作为其他起始原料而变化。例如,当使用式(A-1)的化合物时, 可以使用在化学计量上稍过量(例如,1. 1-1. 5当量)的苯胺。当使用式(A-2)的化合物 时,可以使用化学计量上至少两倍含量(例如,2-3当量)的苯胺。
[0300] 在一些实施方式中,式(B)的苯胺选自:
[0301]
[0302] 在某些实施方式中,式(B)的苯胺选自:
[0303]
[0304] 在一个实施方式中,式(B)的苯胺选自:
[0305]
[0306] 二氨基苄基化合物
[0307] 上述方法中使用的任选取代的二氨基苄基化合物具有以下结构:
[0308]
[0309] 其中m和R3如式(C-3)中所定义。
[0310] 应当理解到,m和R3(如果存在)可以基于要制备的式(C-3)亚胺而选择。式(B-1) 的二氨基苯可以是未取代的(即,m是0)或者是进一步取代的(即,m是1、2、3或4)。如 上文对于式(C-3)的亚胺所讨论的,当环上存在有多于一个的R 3基团时,各个R 3基团记作 俨、俨、^和rM(如果存在)。妒基团(如果存在)可以位于环的任意位置上。例如,R3基 团可以如下定位:
[0311]
[0312] 式(B-1)二氨基苯的两个氨基的位置也可以变化。在一些实施方式中,两个氨基 处于对位、邻位或间位。例如,二氨基苯可以是:
[0313]
[0314] 在一些实施方式中,式(B-1)的二氨基苯是
[0315] 亚胺的形成
[0316] a)反应条件
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