专利名称：通过乙酰丙酸与硝基化合物的还原胺化生产5－甲基－n－芳基－2－吡咯烷酮和5－甲基 ...的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种利用任选地有载体的金属催化剂，通过乙酰丙酸与硝基化合物的还原胺化，生产5-甲基-N-芳基-2-吡咯烷酮、5-甲基-N-环烷基-2-吡咯烷酮、和5-甲基-N-烷基-2-吡咯烷酮的方法。
背景技术：
乙酰丙酸是己糖酸解的一种众所周知产物，而且可以从纤维素原料廉价地获得。因此，它是一种生产很多有用5碳化合物及其衍生物方面的有吸引力起始原料。例如，在很多工业应用包括电子工业(光致抗蚀剂反提剂)、工业清洁剂、油/气井维护、和纤维染色中，使用N-环己基-2-吡咯烷酮作为一种溶剂或中间体。N-[2-羟基乙基]-2-吡咯烷酮可用于工业清洁、印刷墨、以及汽油和油添加剂。N-辛基-2-吡咯烷酮可用于，例如，农业产品的制造、作为洗涤剂和分散剂、用于工业和金属清洁剂、用于印刷墨、和用于纤维染色。
Emmert(Ber.d.deutschen chemischen Gesellschaft，1907，40912)描述了一种通过乙酰丙酸和硝基苯的同时电解还原生产5-甲基-1-苯基吡咯烷酮的方法。该反应在90安培-小时和16℃～33℃的电流和温度等数量下分别进行5～22.5小时。这种方法是复杂的，而且只产生苯基衍生物。美国专利No.3,337,585公开了一种利用乙酰丙酸和伯烷基胺、在50℃～350℃的温度、在一氧化碳下、在1.0-101MPa的压力制备5-甲基-1-烷基-2-吡咯烷酮的方法。另外的潜在伯胺包括亚烷基二胺、芳基胺和环烷基胺。没有使用含有NO2基团的化合物。美国专利No.3,235,562描述了一种通过氧化羧酸化合物的还原胺化生产内酰胺的蒸气相法。可以使用挥发性烷基或芳基伯胺；不使用硝基化合物。Candeloro和Bowie(Aust.J.Chem.，1978，312031-2037)描述了一种通过在氮气氛下使乙酸丙酸与苯胺反应生产5-甲基-2，3-二氧-1H-苯并氮杂-2-酮和5-(2-甲基-5-氧代-1-苯基吡咯烷-2-基)-4-氧代-N-苯基戊酰胺的方法。
芳基、烷基和环烷基吡咯烷酮的一种高效率、低成本生产方法会是有利的。
发明内容
本发明是一种如以下更详细说明的、在催化剂的存在下使乙酰丙酸和硝基化合物转化成芳基、烷基和环烷基吡咯烷酮的新颖一步方法。具体地说，本发明涉及5-甲基-N-芳基-2-吡咯烷酮(III)、5-甲基-N-环烷基-2-吡咯烷酮(IV)、或其混合物的一种制备方法，包含在一种催化剂和氢气的存在下使化合物乙酰丙酸(I)与一种芳基硝基化合物(II)接触的步骤 式中R1是一种有6～30个碳的芳香族基团，且R2是R1的一种全还原或部分还原衍生物，且其中5-甲基-N-芳基-2-吡咯烷酮(III)、5-甲基-N-环烷基-2-吡咯烷酮(IV)、或其混合物可以包含所生成产物总量的100wt％，或其中还可以产生另外的产物。
本发明方法中可以使用的催化剂选自钯、钌、铼、铑、铱、铂、镍、钴、铜、铁、锇组成的一组中的金属；其化合物；及其组合。
本发明也涉及5-甲基-N-烷基-2-吡咯烷酮(VI)的制备方法，包含在一种催化剂和氢气的存在下使乙酰丙酸(I)与烷基硝基化合物(V)接触的步骤
式中R3是一种有1～30个碳的烷基，且R3可以是C1-C30无取代或有取代烷基、C1-C30无取代或有取代链烯基、C1-C30无取代或有取代链炔基、C3-C30无取代或有取代环烷基、或含有至少一个杂原子的C3-C30无取代或有取代环烷基，且其中5-甲基-N-烷基-2-吡咯烷酮(VI)可以包含所生成产物总量的100wt％，或其中还可以产生另外的产物。
本发明的这种方法可以使用的催化剂选自钯、钌、铼、铑、铱、铂、镍、钴、铜、铁、锇组成的一组中的金属；其化合物；及其组合。
具体实施例方式
所谓“乙酰丙酸”系指有下式的化合物 所谓“芳基硝基化合物”系指式R-NO2所示化合物，式中R是一种芳香族基团。
所谓“5-甲基-N-芳基-2-吡咯烷酮”系指以下通式所示化合物，式中R1是一种有6～30个碳的芳基
所谓“5-甲基-N-环烷基-2-吡咯烷酮”系指以下通式所示化合物，式中R2是一种有6～30碳的环烷基 所谓“5-甲基-N-烷基-2-吡咯烷酮”系指以下通式所示化合物，式中R3是C1-C30无取代或有取代烷基、C1-C30无取代或有取代链烯基、C1-C30无取代或有取代链炔基、C3-C30无取代或有取代环烷基、或含有至少一个杂原子的C3-C30无取代或有取代环烷基 所谓“催化剂”系指一种能影响反应速度但不影响反应平衡而且化学上不变地离开该过程的物质。
所谓“金属催化剂”系指一种包含至少一种金属、至少一种Raney金属、其化合物或其组合的催化剂。
所谓“促进剂”系指为提高该催化剂的物理或化学功能而添加的化学元素周期表的一种元素。该促进剂也可以是为阻滞所不希望的副反应和/或影响反应速度而添加的。
所谓“金属促进剂”系指为提高催化剂的物理或化学功能而添加的一种金属化合物。该金属促进剂也可以是为阻滞所不希望的副反应和/或影响反应速度而添加的。
所谓芳基化合物的“全还原或部分还原衍生物”系指一种可以通过使该芳香环中的一个或多个不饱和键饱和或还原而从母体化合物衍生的化合物。不饱和化合物是含有一个或多个碳-碳双键或叁键的化合物。例如，苯基的全还原衍生物是环己基。
本发明涉及在一种催化剂和氢的存在下从乙酰丙酸(I)和芳基硝基化合物(II)之间的反应的5-甲基-N-芳基-2-吡咯烷酮(III)、5-甲基-N-环烷基-2-吡咯烷酮(IV)或其混合物的合成 式中R1是一种有6～30个碳的芳香族基团，R2是R1的一种全还原或部分还原衍生物，且其中5-甲基-N-芳基-2-吡咯烷酮(III)、5-甲基-N-环烷基-2-吡咯烷酮(IV)或其混合物可以包含所生成产物总量的100wt％，或其中还可以产生另外的产物。
此外，本发明涉及在一种催化剂和氢的存在下从乙酰丙酸(I)和烷基硝基化合物(II)之间的反应的5-甲基-N-烷基-2-吡咯烷酮(VI)的合成
式中R3是一种有1～30个碳的烷基，且R3可以是C1-C30无取代或有取代烷基、C1-C30无取代或有取代链烯基、C1-C30无取代或有取代链炔基、C3-C30无取代或有取代环烷基、或含有至少一个杂原子的C3-C30无取代或有取代环烷基，且其中5-甲基-N-烷基-2-吡咯烷酮(VI)可以包含所生成产物总量的100wt％，或其中还可以产生另外的产物。
为了进行该胺化反应，本发明的方法中可以存在有或无载体的催化剂。任选地可以使用一种促进剂来帮助反应。该促进剂可以是一种金属。
本发明的方法可以以间歇、序列间歇(即一系列间歇反应器)或连续方式用连续法惯常采用的任何一种设备(见，例如，H.S.Fogler，Elementary Chemical Reaction Engineering，Prentiee-Hall，Inc.，美国新泽西州)进行。作为反应产物生成的缩合水可以用惯常为这样的分离所采用的分离方法例如蒸馏脱除。
式(II)、(III)和(IV)中R1和R2所代表的芳基和环烷基较好有6～30个碳。更好，式(II)、(III)和(IV)中R1和R2所代表的芳基和环烷基有6～12个碳。式(II)的较好实施方案的一个实例是硝基苯；因此，式(III)和(IV)会分别是5-甲基-N-苯基-2-吡咯烷酮和5-甲基-N-环己基-2-吡咯烷酮。式(V)和(VI)中R3所代表的无取代或有取代烷基或环烷基较好有1～30个碳。更好，式(V)和(VI)中R3所代表的无取代或有取代烷基或环烷基有1～12个碳。
在本发明的方法中，在反应开始时，硝基化合物与乙酰丙酸或其盐的摩尔比为约0.01/1～约100/1是较好的。在反应开始时，摩尔比为约0.3/1～约5/1是进一步较好的。
本发明方法的温度范围较好的是约25℃～300℃。进一步较好的是温度范围为约75℃～约200℃。
本发明方法采用的压力范围是约0.3MPa～约20MPa。压力范围较好的是约1.3MPa～约7.6MPa。
本发明的反应可以在非反应性溶剂介质例如水、醇、醚、和吡咯烷酮中进行。替而代之，过量的芳基或烷基硝基化合物也可以充当溶剂介质。
本发明可以使用的催化剂是一种能影响及应速度但不影响反应平衡而且化学上不变地离开该过程的物质。化学促进剂一般会提高催化剂的活性。这里的促进剂可以在催化剂成分的化学加工中的任何一个步骤期间掺入该催化剂中。该化学促进剂一般能提高该催化剂的物理或化学功能，但也可以为阻滞所不希望的副反应而添加。
本发明的方法涉及在催化剂的存在下进行的乙酰丙酸与硝基化合物的还原胺化。这里可用的催化剂的主要成分选自钯、钌、铼、铑、铱、铂、镍、钴、铜、铁、锇组成的一组中的金属；其化合物；及其组合。
促进剂可以任选地用于本发明的反应中。这里的促进剂可以在催化剂成分的化学加工中的任何步骤期间掺入该催化剂中。本发明方法的适用促进剂包括选自锡、锌、铜、金、银、及其组合的金属。较好的金属促进剂是锡。可以使用的其它促进剂是选自化学元素周期表第1族和第2族的元素。
本方法中使用的催化剂可以是载带的或无载带的。载带的催化剂是用许多方法例如喷雾、浸渍或物理混合而使催化剂有效成分沉积在一种载体材料上、随后干燥、焙烧、且必要时通过还原或氧化等方法活化制成的催化剂。通常用来作为载体的材料是总表面积(外表面积和内表面积)高、能提供高浓度活性部位/单位重量催化剂的多孔性固体。催化剂载体可以提高该催化剂的功能。有载体的金属-催化剂是一种其中催化剂是金属的有载体的催化剂。
不载带于催化剂载体材料上的催化剂是一种无载体的催化剂。无载体的催化剂可以是铂黑或Raney催化剂。本文中使用的“Raney催化剂”这一术语系指由于选择性溶出一种含有该活性金属和可溶出金属(通常为铝)的合金而具有高表面积的催化剂。Raney催化剂由于较高的比表面积而具有高活性，并允许在加氢反应中使用较低温度。Raney催化剂的活性金属包括镍、铜、钴、铁、铑、钌、铼、锇、铱、铂、钯；其化合物；及其组合。Raney催化剂这一名称并不意味着指该材料的任何一种特定来源。
也可以将促进剂金属添加到该基础Raney金属中，以影响该Raney催化剂的选择性和/或活性。Raney催化剂的促进剂金属可以选自化学元素周期表第IIIA族～第VIIIA族、第IB族和第IIB族的过渡金属。促进剂金属的实例包括铬、钼、铂、铑、钌、锇和钯，典型地是金属总量的约2wt％。
这里可用的催化剂载体可以是任何一种固态惰性物质，包括但不限于氧化物例如二氧化硅、氧化铝和氧化钛；硫酸钡；碳酸钙和炭。该催化剂载体可以呈粉末、颗粒、粒料等的形式。
本发明的较好载体材料选自炭、氧化铝、二氧化硅-氧化铝、二氧化硅-氧化钛、氧化钛、氧化钛-氧化铝、硫酸钡、碳酸钙、碳酸锶、其化合物、及其组合组成的一组。有载体的金属催化剂也可以有从一种或多种化合物制成的载体材料。更好的载体是炭、氧化钛和氧化铝。进一步较好的载体是表面积大于100m2/g的炭。还要好的载体是表面积大于200m2/g的炭。较好，该炭的灰分含量小于该催化剂载体的5wt％；灰分含量是该炭焚烧后剩余的无机残留物(表达为该炭的原始重量的百分率)。
本发明中可以使用的市售炭包括以下列商标销售的那些Bameby&SutcliffeTM，DarcoTM，NucharTM，Columbia JXNTM，Columbia LCKTM，Calgon PCBTM，Calgon BPLTM，WestvacoTM，NoritTM和Barnaby Cheny NBTM。该炭也可以是市售炭，例如CalsicatC，Sibunit C，或Calgon C(以注册商标Centaur(R)销售)。
在本发明的方法中，以金属催化剂重量加载体重量为基准，该有载体的催化剂中金属催化剂的较好含量是该有载体的催化剂的约0.1％～约20％。更好的金属催化剂含量范围是该有载体的催化剂的约1％～约10％。进一步较好的金属催化剂含量范围是该有载体的催化剂的约3％～约7％。
金属催化剂与载体系统的组合可以包括本文中提到的任何一种金属与本文中提到的任何一种载体。金属催化剂与载体的较好组合包括钯/炭、钯/碳酸钙、钯/碳酸钡、钯/氧化铝、钯/氧化钛、铂/炭、铂/氧化铝、铂/二氧化硅、铱/二氧化硅、铱/炭、铱/氧化铝、铑/炭、铑/二氧化硅、铑/氧化铝、镍/炭、镍/氧化铝、镍/二氧化硅、铼/炭、铼/二氧化硅、铼/氧化铝、钌/炭、钌/氧化铝和钌/二氧化硅。
金属催化剂与载体的进一步较好组合包括钯/炭、钯/氧化铝、钯/氧化钛、铂/炭、铂/氧化铝、铑/炭、铑/氧化铝、钌/炭、和钌/氧化铝。
本发明方法中可用的乙酰丙酸可以用传统化学路线得到，或从生物系可再生纤维素原料得到。生物衍生的乙酰丙酸的利用，相对于惯常方法而言，可能降低本文中化合物的制造成本。
本发明方法所产生的化合物显示出可用于多种多样用途的性能。有可多达约8个碳的烷基链的N-烷基吡咯烷酮可用来作为有比其它溶剂低的毒性分布的非质子化学溶剂。N-低级吡咯烷酮的碳链并没有长到足以允许在水中形成胶束；因此，这些化合物并没有显示出显著的表面活性剂性能。有约C8～C14的烷基的N-烷基吡咯烷酮显示出表面活性剂性能，而有更长N-烷基链的吡咯烷酮起到络合剂的作用。美国专利5,294,644中描述了烷基吡咯烷酮的表面活性性能，例如熔解度、润湿、粘度提高、乳化和络合。N-烷基吡咯烷酮也可以用于使胶体微粒浓缩。由于其溶剂、表面活性剂和络合性能，吡咯烷酮非常适用于制造药物、个人护理产品、以及工业、农业和日用化学品和产品。
本发明方法所产生的吡咯烷酮可用于制备供人类、动物、爬行动物、和鱼类使用的药品。这里所公开的吡咯烷酮尤其可用于局部配方，例如软膏剂、霜剂、洗剂、糊剂、凝胶剂、喷雾剂、气雾剂、洗剂、香波、泡沫剂、霜剂、凝胶剂、软膏剂、油膏剂、乳剂、膏药剂、喷雾剂、香脂剂、乳状液剂、散剂、固体皂或液体皂、或油剂。吡咯烷酮例如5-甲基-2-吡咯烷酮可以用来增强有效成分对人类或动物组织和系统的经皮渗透。吡咯烷酮也可以起增溶剂作用，以提高治疗剂在载体系统中的溶解度。
本发明方法所产生的吡咯烷酮也可以掺入诸如抗微生物剂、激素、或抗炎剂的经皮给药用基体系统例如贴剂中。制药工业中常用的药物组合物的制备方法可以与本发明方法配合使用。关于这样的方法的讨论，见诸如列为本文参考文献的Remington’s PharmaceuticalSciences (AR Gennaro，ed.，20th Edition，2000，Williams&Wilkins，PA)。
本发明方法所制造的吡咯烷酮可以用来作为液体、凝胶或气雾清洁组合物中的溶剂或表面活性剂，该组合物可用于清洁范围广泛的表面，包括纺织品例如衣服、织物和地毯，和硬表面例如玻璃、金属、陶瓷、瓷器、合成塑料和玻璃质搪瓷。该吡咯烷酮也可以用于诸如家庭或者机构或医院环境中的硬表面、或者皮肤表面、或织物表面、或食品制备、餐馆或旅馆业中的消毒用配方中。此外，清洁组合物还可用于去除工业污物，例如污渍、脂、油、墨等。该吡咯烷酮也可以作为溶剂用于制品或制造设备上塑料树脂或聚合物的清洁、溶剂化、和/或去除用组合物中。
除吡咯烷酮外，清洁组合物中还可以包括其它成分。这些附加成分包括非离子型表面活性剂、阴离子型表面活性剂、阳离子型表面活性剂、两性离子型表面活性剂和熔剂。说明性非离子型表面活性剂是烷基聚苷例如Glucopon(汉高公司)、烷基苯酚的环氧乙烷和混合环氧乙烷/环氧丙烷加合物、长链醇的或脂肪酸的环氧乙烷和混合环氧乙烷/环氧丙烷加合物、混合的环氧乙烷/环氧丙烷嵌段共聚物、脂肪酸和亲水醇的酯例如一油酸脱水山梨糖醇酯、链烷醇酰胺等。
说明性阴离子型表面活性剂是皂类、直链或支化链的高级烷基中含有9～16个碳的高级烷基苯磺酸盐、C8-C15烷基甲苯磺酸盐、C8-C15烷基苯酚磺酸盐、烯烃磺酸盐、链烷烃磺酸盐、醇和醇醚磺酸盐、磷酸酯盐等。
说明性阳离子型表面活性剂包括胺类、胺氧化物类、烷基胺乙氧基化物、乙二胺烷氧基化物例如BASF公司的Tetronic系列、季铵盐等。
说明性两性离子型表面活性剂是在其结构中同时有酸性基团和碱性基团例如氨基和羧基或氨基和磺酸基、或胺氧化物等的那些。适用的两性表面活性剂包括甜菜碱、磺基甜菜碱、咪唑啉等。
说明性溶剂包括二醇类、二醇醚类、脂肪族醇类、链烷醇胺类、吡咯烷酮和水。
这样的表面活性剂和溶剂的描述见，例如，McCutcheon’s(2002)，Volume 1(Emulsifiers and Detergents)和Volume 2(FunctionalMaterials)，The Manufacturing Confectioner Publishing Co.，Glen Rock，NJ。
清洁组合物也可以包括另外的成分，例如螯合剂、腐蚀抑制剂、抗微生物化合物、缓冲和pH调节剂、芳香剂或香味剂、染料、酶和漂白剂。
N-烷基-2-吡咯烷酮可用于清洁和脱漆配方中，这些配方是用来脱除(或剥离)基材上的光致抗蚀剂薄膜(或其它类似有机聚合物材料薄膜)或层，或者脱除或清洁基材上各种类型的等离子体刻蚀残留物的。N-烷基-2-吡咯烷酮也可作为表面活性剂用于去除印刷施用器和电路组件上的焊剂糊的清洁配方中。
N-烷基-2-吡咯烷酮例如5-甲基-N-辛基-2-吡咯烷酮和5-甲基-N-十二烷基-2-吡咯烷酮可以作为成分包括在喷墨用墨中，以期改善印刷成影像时对更明亮涂抹的抗性、导致均匀印刷(使条带化程度最小化)和赋予改善的耐水性和/或更好的干或湿摩擦性能。2-吡咯烷酮例如5-甲基-N-环己基-2-吡咯烷酮或5-甲基-N-甲基-2-吡咯烷酮也可以作为溶剂用于彩印用热熔体或相变墨的制备。
本发明方法所制造的吡咯烷酮也可以用于农用化学品的制造，该农用化学品包括但不限于除草剂、杀虫剂、杀真菌剂、杀菌剂、杀线虫剂、杀藻剂、mulluscicides、杀病毒剂、诱发对植物的抗性的化合物、鸟类、动物和昆虫的排斥剂、植物生长调节剂、或其混合物。制造方法包含使业内技术人员已知的农用化学品有效剂与用本发明任何一种方法生产的至少一种吡咯烷酮接触。该农用化学品组合物可以任选地包含农用化学品工业中常用的另外辅助成分。
吡咯烷酮例如5-甲基-N-甲基吡咯烷酮和5-甲基-N-环己基吡咯烷酮可以作为水不可溶极性助溶剂用来使水不可溶农药及其它农用化学品增溶和增大有效成分的有效量。N-烷基吡咯烷酮、较好N-C3-15烷基吡咯烷酮、尤其5-甲基-N-辛基吡咯烷酮和5-甲基-N-十二烷基吡咯烷酮可以用来作为有助于乳化的非离子型表面活性剂。植物生长调节剂用来改善农业植物的经济产率。5-甲基-N-辛基吡咯烷酮和5-甲基-N-十二烷基吡咯烷酮可以作为溶剂用于含有植物生长调节剂的乳状液中。
此外，吡咯烷酮还可用于人类皮肤施用驱虫剂的液体或气雾剂配方；实例包括驱蚊剂和驱蜱剂。这样的驱虫剂的制造包含使有效量的至少一种驱虫剂与使用本发明的至少一种方法生产的至少一种产品接触。
吡咯烷酮例如5-甲基-N-甲基-2-吡咯烷酮也可以用于动物青贮饲料防腐用抗微生物配方。
5-甲基-N-烷基-2-吡咯烷酮也可以用来作为更具环境意识的服装干洗方法的一部分，包括表面活性剂和代替传统溶剂的高密度二氧化碳。
此外，5-甲基-2-吡咯烷酮可以用来作为涂漆表面例如小轿车上使用的防护组合物中的成分。该吡咯烷酮起到使表面润湿和促进该防护剂的铺展性的作用。
不同的塑料材料往往不是可混溶的、导致显示出不充分机械性能的产品。单体的和聚合物的含有5-甲基吡咯烷酮的化合物可以用来作为塑料组合物的兼容化剂；这些兼容化剂本身附着到所涉及聚合物之间的界面上，或渗透到这些聚合物中，从而改善各聚合物之间的粘合和提高机械性能。
5-甲基-N-吡咯烷酮也可以作为制冷业和空调业中的兼容化剂。从含氨氟烃制冷剂向氢氟烃制冷剂的过渡由于与惯常润滑剂例如矿物油、聚-α-烯烃和烷基苯的不混溶性而需要使用一类新型润滑剂。然而，这一类新型润滑剂是昂贵的，而且也是非常吸湿的。水的吸收导致制冷系统的酸生成和腐蚀、以及污泥的生成。氢氟烃在惯常润滑剂中溶解性不足导致非压缩机区域中的高粘性润滑剂，和导致润滑剂不能充分返回压缩机中。这终究会导致许多问题，包括压缩机过热和卡住以及制冷系统中传热不充分。兼容化剂使非压缩机区域中的极性卤代烃制冷剂和惯常非极性润滑剂增溶，这导致润滑剂高效率返回压缩机区域。兼容化剂可以包括5-甲基-N-烷基-和5-甲基-N-环烷基-2-吡咯烷酮。
吡咯烷酮也可以用来作为燃料和润滑剂添加剂。例如，N-烷基-2-吡咯烷酮可以用来作为燃料添加剂组合物中的洗涤剂和分散剂，以使阀门、化油器和注入系统保持清洁，从而改进燃烧特征和减少沉积，因而减少空气污染性排放。此外，5-甲基-N-甲基-2-吡咯烷酮可以用来去除粗润滑油馏出物或脱沥青残留润滑油原料中的不饱和烃，以产生作为润滑剂的溶剂精炼基础油。
清洁、脱漆、农用化学品和塑料配方的制备方法是业内技术人员众所周知的。类似地，驱虫剂、喷墨用墨、漆保护配方、燃料添加剂和润滑剂、制冷和空调润滑剂的制备方法、和干洗方法是业内众所周知的。吡咯烷酮可以充当这些配方中的溶剂、表面活性剂、分散剂、洗涤剂、乳化剂、增粘剂和络合剂。适当的吡咯烷酮是根据产品性能的标准筛选程序选择的。可以向作为主功能成分的特定配方中添加另外的成分例如药物或农用化学品有效成分或着色剂；一种或多种功能成分的种类将决定于特定用途。也可以添加能提高该配方功效或对该配方功效至关重要的辅助成分。辅助成分可以包括溶剂或助溶剂、增稠剂、抗氧化剂、铺展剂、防腐剂、粘合剂、乳化剂、消泡剂、湿润剂、分散剂、表面活性剂、适用载体、基体系统、输送载体、芳香剂、盐、酯、酰胺、醇类、醚类、酮类、酸类、碱类、链烷类、硅酮类、蒸发改性剂、烷属烃、脂肪族或芳香族烃、螯合剂、气雾剂、推进剂用气体或干洗用气体、油类和水。这里所述用途的适当辅助成分是业内技术人员已知的。
以下实施例是本发明的说明。实施例1～18是实际例；实施例19～24是预言例。
实施例使用下列缩略语ESCAT-XXX催化剂系列，由Engelhard公司(Iselin，NJ)提供。
JM-AXXXX、JM-XXXX-SA、JM-XXXX、JM-BXXXX催化剂系列，由Johnson Matthey公司(W.Deptford，NJ)提供。
SCCM标准立方厘米/分钟。
GC气相色谱法。
GC-MS气相色谱法-质谱法。
为了催化剂制备，将市售载体例如炭、氧化铝、二氧化硅、二氧化硅-氧化铝或氧化钛通过初期润湿浸渍金属盐。所使用的催化剂前体是NiCl2·6H2O(Alfa Chemical Co.，WardHill，MA)、Re2O7(AlfaChemical Co.)、PdCl2(Alfa Chemical Co.)、RuCl3·xH2O(AldrichChemical Co.，Milwaukee，WI)、H2PtCl6(Johnson Matthey，Inc.)和RhCl3·xH2O(Alfa Chemical CO.)。这些样品在300～450℃干燥、用H2还原2小时。
Raney催化剂可购自W.R.Grace&Co.(Columbia，MD)，且硝基丙烷、硝基苯、二噁烷和乙酰丙酸可购自Fisher Scientific公司(伊利诺州芝加哥)。
催化剂制备5％Pt/酸洗Calsicat炭在一个150mL烧杯中，用4.5mL 0.3MH2PtCl6和4.0mL去离子H2O配制一种溶液。向该烧杯中添加4.75g Calsicat酸洗炭(12×20目，在120℃干燥过夜)。让该浆状物在室温下静置1小时，偶尔搅拌，随后在120℃干燥过夜并经常搅拌(直至能自由流动)。
在石英衬里管式炉内的氧化铝舟中，该催化剂在室温下用500SCCM N2吹扫15分钟，然后在室温下用100SCCM He吹扫15分钟。将该催化剂加热到150℃并在150℃在He气下保持1小时。此时，添加100SCCM H2，然后该样品在150℃在He气和H2气下保持1小时。将温度提高到300℃，该催化剂在300℃在He-H2气下还原8小时。将H2气停止，该样品在300℃在He气下保持30分钟，然后在He气流下冷却到室温。该催化剂最后在室温下在500SCCM 1.5％O2/N2气中钝化1小时，出料时称重4.93g。
遵照类似的程序，制备了本发明中使用的另外催化剂。
乙酰丙酸间歇式还原成5-甲基-N-芳基-2-吡咯烷酮和5-甲基-N-环烷基-2-吡咯烷酮向一个5mL压力容器中添加50g催化剂、和1g含有35wt％乙酰丙酸、31wt％芳基硝基化合物和34wt％二噁烷的溶液。将该容器密封、加入5.52MPa氢并加热到150℃4小时。在该反应进程期间将压力维持在5.52MPa。反应结束时，该容器用冰迅速冷却、放空、添加甲氧基乙基醚的GC内标物。用移液管使该溶液与该催化剂分离，使用一台配备FFAP 7717(30米)柱的HP6890(Agilent；Palo Alto，CA)进行GC-MS分析。以下各表中所列结果是以面积％为基准的。
以下所述实施例是按照类似程序在每个实施例所指出的条件下进行的。
实施例1～4用乙酰丙酸(LA)和1-硝基丙烷(NP)制备5-甲基-N-丙基-2-吡咯烷酮(PrMP)该反应在150℃的温度和5.52MPa的压力进行4小时。结果列于下表中。
a市售催化剂/载体的来源在括号内。
实施例5～8用乙酰丙酸(LA)和硝基苯(NB)制备5-甲基-N-苯基-2-吡咯烷酮(phMP)和5-甲基-N-环己基-2-吡咯烷酮(CyHMP)该反应在150℃的温度和5.52MPa的压力进行4小时。结果列于下表中。
a市售催化剂/载体的来源在括号内。
实施例9～18用乙酰丙酸(LA)和硝基苯(NB)制备5-甲基-N-苯基-2-吡咯烷酮(PhMP)和5-甲基-N-环己基-2-吡咯烷酮(CyHMP)该反应在150℃的温度和5.52MPa的压力进行6小时。结果列于下表中。
a市售催化剂/载体的来源在括号内。
实施例19药物配方A)局部配方增溶剂(二甘醇一乙醚) 2％～50％皮肤渗透增强剂2％～50％(N-羟乙基-2-吡咯烷酮)乳化剂2％～20％润肤剂(丙二醇)2％～20％防腐剂0.01～0.2％活性剂0～25％载体 余额
B)霜剂相1聚乙二醇和乙二醇棕榈酰硬脂酸酯 5％三(辛酸/癸酸)甘油酯 5％三(油酰基macrogol)甘油酯4％(Labrafil M 1944CS)鲸蜡醇 5.5％PPG-2十四烷基醚丙酸酯 6％(Crodamol PMP)5-甲基-N-羟乙基-2-吡咯烷酮 2％相2汉生胶 0.3％纯化水 55％相3丙二醇 1％对羟基苯甲酸甲酯0.18％对羟基苯甲酸丙酯0.02％相4Naftifine盐酸盐(抗真菌剂) 1％二甘醇一乙醚(Transcutol)15％程序将汉生胶分散于水中、静置。将相1成分和相2成分分别加热到75℃；在高速搅拌下将相1混合到相2中。边将温度维持在75℃边搅拌10分钟。然后，边使混合物缓慢冷却边低速搅拌。在40℃添加相3。然后将Naftifine充分混合到Transcutol中，将混合物添加到霜剂中、充分混合、并将该霜剂冷却到室温。
C)经皮贴剂配方酮洛芬0.3％Polysorbate 800.5％5-甲基-N-甲基-2-吡咯烷酮 1％5-甲基-N-乙基-2-吡咯烷酮 2％
PEG 40010％CMC～Na4％聚丙烯酸钠 5.5％Sanwet 1M-1000PS 0.5％聚乙烯醇 1％PVP/VA共聚物 3％实施例20清洁组合物A)脱脂配方水 89％碳酸钾 1％碳酸氢钾 5％5-甲基-N-辛基-2-吡咯烷酮 2.5％Deriphatec 151-C(汉高公司) 2.5％B)气雾剂形式水包油型乳状液Crillet 45(Croda) 3.30％Monamulse DL 1273(Mona工业公司)3.30％5-甲基-N-十二烷基-2-吡咯烷酮 5.50％变性绝对乙醇100AG/F3(CSR公司) 15.40％Norpar 15(Exxon公司) 5.50％去离子水 44.10％丁烷 16.95％丙烷 5.95％C)通用液体清洁组合物Neodol 91-8(壳牌公司) 3.5％线型烷基(C9-13)苯磺酸Mg盐10.5％丙二醇一叔丁基醚 4.0％椰油脂肪酸 1.4％5-甲基-N-癸基-2-吡咯烷酮 1.0％硫酸镁七水合物 5.0％水 74.6％
D)喷啉漂洗组合物Glucopon 225(汉高公司)2.0％异丙醇2.2％Sequestrene 40(45％，Ciba公司)1.0％芳香剂0.02％Barquat 4250Z(50％，Lonza公司)0.2％5-甲基-N-辛基-2-吡咯烷酮 1.0％水93.58％E)洗碗组合物乙醇(95％)8.6％Alfonic 1412-A[环氧乙烷硫酸酯盐(59.3％)] 22.5％Alfonic 1412-10 1.1％氯化钠0.9％5-甲基-N-癸基-2-吡咯烷酮 7.5％水59.4％F)水性抗微生物清洁组合物己二酸0.40％Dacpon 27-23AL(Condea；硫酸 0.15％C12-14烷酯钠，有效成分28％)异丙醇1.8％Dowanol PnB(Dow公司；丙二醇一正丁醚) 0.30％5-甲基-N-辛基-2-吡咯烷酮 0.40％氢氧化钠 0.05％水96.9％将一种基材浸渍上述组合物，就可以制作一种抗微生物擦拭物；该基材可以是以70∶30的比例包含粘胶纤维/聚酯的射流喷网法非织造织物，其比重为50g/m2。该组合物/基材比是约2.6∶1。
G)消毒剂氯化烷基苄基二甲铵 5％碳酸钠 2％柠檬酸钠 1.5％Nonoxynol 2.5％
5-甲基-N-辛基-2-吡咯烷酮 5％水 84％H)抗寄生虫剂(用于动物皮肤施用)抗寄生虫剂 1～20％5-甲基-N-异丙基-2-吡咯烷酮 30％苄醇(防腐剂) 3％增稠剂 0.025～10％着色剂 0.025～10％乳化剂 0.025～10％水 余额实施例21脱漆/清洁配方5-甲基-N-甲基-2-吡咯烷酮 30％一乙醇胺 55％乳酸 5％水 10％实施例22喷墨用墨CAB-O-JET 300(有效成分) 4％二甘醇 17.5％5-甲基-N-辛基-2-吡咯烷酮 2.5％去离子水 76％实施例23农用化学品组合物A)昆虫控制用组合物Permethrin 2％5-甲基-N-癸基-2-吡咯烷酮 3％二甲基二丙基萘 7％月桂醇 5％
Hymal 1071(Matsumoto Yushi Seiyaky公司)10％Hytenol N-08(Daiichi Kogyo Seiyaku公司)2％聚乙二醇 71％B)农药配方5-甲基-N-烷基吡咯烷酮 48％硫酸十二烷酯钠 12％Agrimer AL25 10％Rodeo(农药；Monsanto公司) 1％水 29％C)可乳化杀真菌剂配方Kresoxin-methyl0.5％碳酸亚丙酯 1.5％芳香族石油馏出物150(Exxon公司) 2.9％5-甲基-N-辛基-2-吡咯烷酮 3.8％CaH/DDBSA[50％(十二烷基苯磺酸钙+ 1.4％十二烷基苯磺酸(5∶1))/Exxon 150]水 余额实施例24涂漆汽车表面保护组合物配方丙二醇苯基醚 2.0％5-甲基-N-辛基-2-吡咯烷酮 0.1％乳化硅酮 3.0％a)二甲基硅酮(2.67％)b)氨基官能硅酮(0.21％)c)硅酮树脂(0.12％)水 94.9％
权利要求
1.一种包含5-甲基-N-芳基-2-吡咯烷酮(III)、5-甲基-N-环烷基-2-吡咯烷酮(IV)、或其混合物的反应产物的制备方法，该方法包含在氢气和一种催化剂的存在下使乙酰丙酸(I)与一种芳基硝基化合物(II)接触的步骤，该催化剂任选地载带于一种催化剂载体上，且任选地所述接触是在一种溶剂的存在下进行的 式中R1是一种有6～30个碳的芳香族基团且R2是R1的全还原或部分还原衍生物。
2.一种包含5-甲基-N-烷基-2-吡咯烷酮(VI)的反应产物的制备方法，该方法包含在氢气和一种催化剂的存在下使乙酰丙酸(I)与一种烷基硝基化合物(V)接触的步骤，该催化剂任选地载带于一种催化剂载体上，且任选地所述接触是在一种溶剂的存在下进行的； 式中R3是C1-C30无取代或有取代烷基、C1-C30无取代或有取代链烯基、C1-C30无取代或有取代链块基、C3-C30无取代或有取代环烷基、或者含有至少一个杂原子的C3-C30无取代或有取代环烷基。
3.权利要求1或2记载的方法，其中，该催化剂选自由镍、铜、钴、铁、铑、钌、铼、锇、铱、铂、钯、至少一种Raney金属组成的一组中的金属；其化合物；及其组合。
4.权利要求3记载的方法，其中，该催化剂是被载带的从而形成一种有载体的金属催化剂，且该有载体的金属催化剂中该金属的含量是0.1wt％～20wt％。
5.权利要求1或2记载的方法，其中，该催化剂载体选自下列组成的一组炭、氧化铝、二氧化硅、二氧化硅-氧化铝、二氧化硅-氧化钛、氧化钛、氧化钛-氧化铝、硫酸钡、碳酸钙、碳酸锶、其化合物、及其组合。
6.权利要求5记载的方法，其中，该炭有某一灰分含量，该灰分含量小于该催化剂载体的5wt％，且任选地其中该炭的表面积大于200m2/g。
7.权利要求3记载的方法，其中，该方法任选地是在一种促进剂的存在下进行的。
8.权利要求1记载的方法，其中R1是一种有6～12个碳的芳香族基团，且其中R2是一种有6～12个碳的环烷基。
9.权利要求2记载的方法，其中R3是一种有1～12个碳的烷基。
10.权利要求1或2记载的方法，其中，反应开始时R1NO2或R3NO2所代表的化合物和式(I)所代表的化合物的摩尔比为0.01/1～100/1。
11.权利要求10记载的方法，其中，该反应是在25℃～300℃的温度进行的。
12.权利要求10记载的方法，其中，该反应是在0.3MPa～20MPa的氢气压力进行的。
13.权利要求4记载的方法，其中，有载体的金属催化剂选自下列组成的一组钯/炭、钯/碳酸钙、钯/碳酸钡、钯/氧化铝、把/氧化钛、铂/炭、铂/氧化铝、铂/二氧化硅、铱/二氧化硅、铱/炭、铱/氧化铝、铑/炭、铑/二氧化硅、铑/氧化铝、镍/炭、镍/氧化铝、镍/二氧化硅、铼/炭、铼/二氧化硅、铼/氧化铝、钌/炭、钌/氧化铝和钌/二氧化硅。
14.权利要求1或2记载的方法，其中，该溶剂选自下列组成的一组水，醇类，醚类，式(II)或式(V)的硝基化合物，吡咯烷酮，以及分别为权利要求1或2的反应产物。
15.权利要求2记载的方法，其中R3是一种有1～12个碳的烷基或一种有6～12个碳的环烷基，其中该催化剂是被载带的且该有载体的催化剂是钯/炭或钯/氧化钛，且其中该反应的温度是75℃～200℃且该反应的压力是1.3MPa～7.6MPa。
16.一种药物组合物的制备方法，该方法包含下列步骤i)用一种包含以下步骤的方法制备5-甲基-N-烷基-2-吡咯烷酮(VI)在氢气和一种任选地被载带的金属催化剂的存在下、且任选地在一种溶剂的存在下使乙酰丙酸(I)与一种烷基硝基化合物(V)接触； 式中R3是C1-C30无取代或有取代烷基、C1-C30无取代或有取代链烯基、C1-C30无取代或有取代链炔基、C3-C30无取代或有取代环烷基、或含有至少一个杂原子的C3-C30无取代或有取代环烷基；和ii)使5-甲基-N-烷基-2-吡咯烷酮(VI)与至少一种药物治疗剂接触。
17.一种农用化学品组合物的制备方法，该方法包含下列步骤i)用一种包含以下步骤的方法制备5-甲基-N-烷基-2-吡咯烷酮(VI)在氢气和一种任选地被载带的金属催化剂的存在下、且任选地在一种溶剂的存在下使乙酰丙酸(I)与一种烷基硝基化合物(V)接触； 式中R3是C1-C30无取代或有取代烷基、C1-C30无取代或有取代链烯基、C1-C30无取代或有取代链炔基、C3-C30无取代或有取代环烷基、或含有至少一个杂原子的C3-C30无取代或有取代环烷基；和ii)使5-甲基-N-烷基-2-吡咯烷酮(VI)与至少一种农用化学有效药剂接触。
18.一种清洁组合物的制备方法，该方法包含下列步骤i)用一种包含以下步骤的方法制备5-甲基-N-烷基-2-吡咯烷酮(VI)在氢气和一种任选地被载带的金属催化剂的存在下、且任选地在一种溶剂的存在下使乙酰丙酸(I)与一种烷基硝基化合物(V)接触； 式中R3是C1-C30无取代或有取代烷基、C1-C30无取代或有取代链烯基、C1-C30无取代或有取代链炔基、C3-C34无取代或有取代环烷基、或含有至少一个杂原子的C3-C30无取代或有取代环烷基；和ii)使5-甲基-N-烷基-2-吡咯烷酮(VI)与一种选自下列组成的一组的化合物接触阴离子型表面活性剂、非离子型表面活性剂、阳离子型表面活性剂、两性离子型表面活性剂、二醇类、二醇醚类、脂肪族醇类、链烷醇胺类、吡咯烷酮类、水、及其混合物。
19.一种喷墨用墨组合物的制备方法，该方法包含下列步骤i)用一种包含以下步骤的方法制备5-甲基-N-烷基-2-吡咯烷酮(VI)在氢气和一种任选地被载带的金属催化剂的存在下、且任选地在一种溶剂的存在下使乙酰丙酸(I)与一种烷基硝基化合物(V)接触； 式中R3是C1-C30无取代或有取代烷基、C1-C30无取代或有取代链烯基、C3-C30无取代或有取代链炔基、C3-C30无取代或有取代环烷基、或含有至少一个杂原子的C3-C30无取代或有取代环烷基；和ii)使5-甲基-N-烷基-2-吡咯烷酮(VI)与至少一种着色剂接触。
20.一种制冷剂或空调润滑剂的制备方法，该方法包含下列步骤i)用一种包含以下步骤的方法制备5-甲基-N-烷基-2-吡咯烷酮(VI)在氢气和一种任选地被载带的金属催化剂的存在下、且任选地在一种溶剂的存在下使乙酰丙酸(I)与一种烷基硝基化合物(V)接触； 式中R3是C1-C30无取代或有取代烷基、C1-C30无取代或有取代链烯基、C1-C30无取代或有取代链炔基、C3-C30无取代或有取代环烷基、或含有至少一个杂原子的C3-C30无取代或有取代环烷基；和ii)使5-甲基-N-烷基-2-吡咯烷酮(VI)与至少一种制冷剂接触。
全文摘要
本发明涉及一种利用任选地有载体的金属催化剂，通过乙酰丙酸与硝基化合物的还原胺化，生产5－甲基－N－芳基－2－吡咯烷酮、5－甲基－N－环烷基－2－吡咯烷酮、和5－甲基－N－烷基－2－吡咯烷酮的方法。
文档编号A61K31/4015GK1764376SQ200480007812
公开日2006年4月26日 申请日期2004年3月23日 优先权日2003年3月24日
发明者L·E·曼泽尔 申请人:纳幕尔杜邦公司