专利名称：羰基化相应的叔胺来制备仲酰胺的方法
羰基化相应的叔胺来制备仲酰胺的方法本发明涉及一种制备仲酰胺的方法，即在金属催化剂和含卤素的助催化剂的存在下，在反应混合物中用一氧化碳羰基化相应的叔胺。酰胺代表一大类包含弱碱性氮的有机化合物，其大量的应用，例如作为溶剂和单体，也可以少量的用作更复杂的分子，例如作为药品、肽等。通常地，N-烷基酰胺是通过合适的伯或仲酰胺和合适的羧酸衍生物例如羧酸或酯，酰氯或酸酐的常规有机化学反应制备的。然而，这些方法有时受到合适的和易得的原料的限制，以及低原子效率的影响。同时，近年来对于各种酰胺的催化有机金属路线得到了长足发展。这些路线中，氨基羰基化受到了很大的关注，因为一氧化碳作为一种便宜、易得的生成酰胺官能团的有效试剂。这种方法将芳基或乙烯基卤化物转化为酰胺，并消耗伯或仲胺和一氧化碳。在催化循环的第一步骤，金属被插入烷基或芳基卤化物的碳、卤素键中(氧化加成)。然后，一分子一氧化碳从金属中心转移到烷基或芳基基团(CO插入)。最后，新形成的羰基受到伯或仲胺的进攻，最终的酰胺产物从金属中心释放，并释放一当量的HX。在反应过程中释放的酸HX 需要被合适的碱中和。为此，可以使用另一当量的前述伯或仲胺。然而，由于这通常表示损失了有价值的试剂，因此通常加入另一碱，该碱对于实际的酰胺化反应是惰性的。可以使用便宜的无机碱，例如碳酸钠，但是由于溶解度问题，经常使用有机碱，例如叔胺三乙基胺或三正丁胺。这在EP0365382中有所示例，其中使用钯作为氨基羰基化反应的催化剂，三乙基胺作为碱。该叔胺不参与氨基羰基化反应，且在该氨基羰基化过程中也不被羰基化。由于HX和碱间的酸、碱反应，与每摩尔所需的酰胺一起总是形成至少1摩尔的盐。 由于所述方法的低原子效率和卤化原料的高价，该方法只被商业用于复杂分子(例如药品中的活性成分)。对于小分子，例如二甲基乙酰胺，这样的方法不是经济可行的。然而，对于二甲基乙酰胺(DMAc)的生产，同样已知的是由相应的叔胺，即由三甲基胺(TMA)而不是由烷基卤化物开始来制备这种仲酰胺。TMA是一种便宜和易得的物质。 其与甲基胺和二甲基胺同时生产，并使应用受到限制。因此，TMA必须被再循环到反应器中， 这使得工厂的规模和能源消耗增加。因此，由TMA起始制备DMAc的生产能够为TMA提供一个适宜的产出，并对母体胺生产单元提供重要的能量和空间/时间的节省。由TMA制备DMAc的方法已在大量专利中有所描述。DE948056报道由TMA和C0/H2 与作为催化剂的(匪e4)2CoBr2I2合成DMAc。实施例6报道在200°C和680巴条件下反应7 小时，TMA完全转化得到的DMAc只有90%的收率。虽然使用高压，该方法中使用的催化剂却只有低的催化活性。实施例6方法所达到的转换频率(T0F表示为转化产品(TMA)的摩尔数/摩尔催化金属/小时)只有5摩尔产品/摩尔催化金属/小时。另外，长的反应时间和很高的压力限制了该方法的工业应用。此外，还产生了不期望的副产品。DE948056的实施例1，使用反应性更高的二甲基苯胺或二乙基苯胺代替TMA，催化剂的活性略有提高， 但是如实施例5所述，方法在200巴的较低压下进行，需要很高的压力，否则催化活性会很低。已报道的几种转化TMA到DMAc的方法均基于熟知的羰基化催化剂Co2(C0)8。然而，由于该羰基配合物对空气和适度加热不稳定，因此很难被运用。在分解和在该金属的催化循环期间，形成了高毒性和挥发性的金属物质。然而，根据US3407231，Co2(CO)8可以在较低的CO压力下应用在225°C和138巴下能够获得95%的TMA转化率。根据该专利的描述，反应不需要添加助催化剂。在移除挥发性化合物后，DMAc从反应混合物中以99%的纯度回收。但是，需要16小时不合实际的反应时间。该方法中催化剂的TOF很低，即仅为大约0. 7摩尔TMA/摩尔催化剂/小时。EP0185823报道使用水作为助催化剂和Co2 (CO)8 — 同使用仅5小时就可获得92%的TMA转化率。该方法在250°C的温度下和172巴的相对较高压力下进行。但是催化剂活性仍然相当低，即大约在5摩尔TMA/摩尔催化剂/小时。而且，在DMAc后形成DMF (1 % )。值得注意的是，对于这些基于钴的方法报道为相对高的催化剂负载，可以解释为钴催化剂相对低的活性。以其他金属为催化剂的结果很少。JP46 043 527报道在HgI2催化剂上，TMA和CO 在^KTC下反应仅得到中等收率的DMAc。只有一种贵金属用作叔胺羰基化的催化剂。JP3 275 656A报道在270°C下使用IihCl3为催化剂和碘甲烷为助催化剂，在72% TMA转化时， DMAc的收率是56%。DMF和N-甲基乙酰胺分别以1和4%的收率作为副产物形成。铑催化剂的催化活性比上述钴催化剂的活性高得多。以铑为催化剂获得的TOF实际上为大约19 摩尔TMA/摩尔催化剂/小时。尽管活性较高，但是潜在的工业设备的投资费用却仍然很高， 因为已知铑是一种十分昂贵的物质。因此其作为催化剂的应用限制了方法的经济吸引力。 目前，CN101003491A报道了一种在非常相似的条件下，1 卤化物和少量或等量的Ir卤化物的组合用于催化转化TMA到DMAc的用途。本发明的目的是提供一种羰基化叔胺的方法，其中使用一种和铑等同或更好的催化剂，所述催化剂比铑更便宜以及和铑相比能够实现相同或甚至更高的T0F。根据本发明通过使用包含钯的催化剂来实现这一目的。因此本发明涉及一种制备具有下式的仲酰胺的方法，
权利要求
1.一种制备具有下式结构的仲酰胺的方法，
2.根据权利要求1的方法，其中所述的反应混合物包含少于5000ppm，优选少于 3000ppm，更优选少于1500ppm，甚至更优选少于750ppm，还更优选少于500ppm和最优选少于250ppm的钯。
3.根据权利要求1或2的方法，其中所述的含卤素的助催化剂包含式R1X的卤化物，其中X是I、Br或Cl，式R1X的卤化物优选是R1L
4.根据权利要求1至3中任一项的方法，其中含卤素的助催化剂是通过加入一种或多种选自式R1X的卤化物、式R14N+X-的卤化物、式R14PT的卤化鳞盐、X2、金属卤化盐和式R1COX 的酰卤的化合物到反应混合物而引入反应混合物的，所述卤素是氯、溴或碘，优选碘。
5.根据权利要求4的方法，其中含卤素的助催化剂是通过加入式R1X的卤化物到反应混合物中而引入反应混合物的。
6.根据权利要求1至5中任一项的方法，其中R1、! 2和R3独立地是包含1至23个碳原子的支链或直链的脂肪碳链，优选1至9个碳原子。
7.根据权利要求6的方法，其中所述碳链是未取代的，R1、R2和R3优选为甲基。
8.根据权利要求6的方法，其中至少基团R1的碳链被芳基取代，尤其是被苯基取代，R1 优选是苄基。
9.根据权利要求1至5中任一项的方法，其中R1是包含1至23个碳原子的支链或直链的脂肪碳链，优选1至9个碳原子，并且R2和R3与酰胺氮原子一起形成含氮杂环，优选碳链是未取代的。
10.根据权利要求1至5中任一项的方法，其中R1是含有1至23个碳原子的支链或直链的脂肪碳链，优选1至9个碳原子，并且R2和R3与胺氮原子一起形成杂环，所述杂环包含至少一个另外的杂原子，优选是氮或氧，优选碳链是未取代的。
11.根据权利要求1至10中任一项的方法，其中所述的催化剂含有Pd(II)，所述的钯优选以选自 PdCl2, PdBr2, PdI2, Pd(OAc)2, PdSO4, (NH4)2[PdCl6]、(NH4)2[PdCl4]、Pd(acac)2 和PdC2O4的无机盐的形式加入所述的反应混合物，优选钯以PdCl2的形式加入所述反应混合物中。
12.根据权利要求1至11中任一项的方法，其中所述的催化剂包含Pd(O)，所述的钯优选以配合物的形式，尤其以Pd (pwg 4加入到所述的反应混合物中。
13.根据权利要求1至12中任一项的方法，其中所述钯沉积在优选选自碳、氧化铝、二氧化硅、沸石、粘土、多孔聚合物和混杂聚合物的载体上。
14.根据权利要求1至13中任一项的方法，其中含卤素的助催化剂以相对于催化剂金属的大于0. 1，优选大于1和更优选大于5的摩尔比存在于反应混合物中。
15.根据权利要求1至14中任一项的方法，其中所述叔胺和所述一氧化碳优选连续进料到反应混合物中以保持反应混合物中的叔胺水平为0. 1-20重量％，更优选0. 1-5重量％，最优选0. 1-2重量％。
16.根据权利要求1至15中任一项的方法，其中在低于285°C的温度并优选高于 120°C，更优选高于180°C的温度下进行羰基化步骤。
17.根据权利要求1至16中任一项的方法，其中在高于20巴的压力下，优选在高于50 巴的压力下进行羰基化步骤。
18.根据权利要求1至17中任一项的方法，其中所述反应混合物基本上不含伯胺或仲胺。
19.根据权利要求1至18中任一项的方法，其中向反应混合物中加入的所述助催化剂的摩尔量小于被羰基化的所述叔胺的摩尔量。
20.根据权利要求1至19中任一项的方法，其中在至少9，优选至少19，更优选至少30 并最优选至少50摩尔叔胺/摩尔钯/小时的转换频率下将所述叔胺羰基化。
全文摘要
本发明涉及一种良好选择性地制备仲酰胺的方法，所述方法通过在金属催化剂和含卤素的助催化剂的存在下，用一氧化碳在反应混合物中羰基化相应的叔胺。所述金属催化剂包含钯。钯比昂贵得多的铑具有相同或好得多的催化活性，尤其是使用低浓度的钯时。而且，还可以达到良好的选择性。
文档编号C07C231/10GK102264692SQ200980152006
公开日2011年11月30日 申请日期2009年11月17日 优先权日2008年11月21日
发明者B·塞尔斯, I·范登安德, K·蒙娜恩, M·C·J·提伦, M·斯拉斯拉, P·卢斯, P·雅各布斯 申请人:塔明克公司