CN102050741A - 制备硝基醇的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了在催化剂和两相反应介质的存在下硝基烷烃和醛的硝基醛醇(亨利)反应，该反应与单相有机溶剂体系相比提高了反应速率，并且不需要使用单相水性溶剂体系和无溶剂体系常用的表面活性剂。反应介质包括有机溶剂相和水性溶剂相。所述水性溶剂可以是100％水。

Description

制备硝基醇的方法
技术领域
本发明涉及在催化剂和两相反应介质存在下硝基烷烃和醛类的硝基醛醇(nitroaldol)反应制备硝基醇的方法。
背景技术
硝基醇是对各种转化的有机合成，尤其是合成1，2-氨基醇有用的中间体。硝基醛醇反应(亨利反应)包括硝基烷烃碱催化加成为羰基化合物，例如醛。一些硝基醛醇过程，例如在胺存在下由1-硝基丙烷和戊醛制备3-硝基-4-辛醇的过程缓慢，从商业化(经济)角度是不能接受的。特别是，即使在几小时的反应时间之后，即使在大量催化剂存在下，1-硝基丙烷和戊醛的反应仍不完全，或者不能得到供进一步商业化应用的足够纯度。因此，需要一种方法能改进一些硝基醛醇反应过程的速率和/或纯度。
有一些催化剂能以类似的方式提高反应速率；但是这些催化剂的成本较高，并且经常导致形成的副产物和不需要的副反应增加。
Tetrahedron Report No.553.标题亨利反应：最近的实例，由F.A.Luzzio编辑(Tetrahedron 57(2001)915-945)，详细描述了使用各种反应物和催化剂体系进行的许多硝基醛醇过程。虽然该篇文献提到在使用水作为溶剂条件下可以完成硝基醛醇反应，这种体系通常包括表面活性剂，例如苄基三甲基氢氧化铵。此外，虽然一些过程方案也将水列为催化剂体系的一个组分，但是除了该体系中存在的任何有机溶剂外，水的量不足以形成独立的相。
以下美国专利2,151,517，5,041,691和5,962,737揭示在单相的含水溶剂体系(即该溶剂体系不含有机溶剂)中进行的硝基醛醇过程。特别是美国专利2,151,517揭示在水性介质中在碱金属硫酸氢盐作为催化剂的条件下硝基链烷烃和芳醛的硝基醛醇反应。美国专利5,041,691描述了硝基烷烃与甲醛用氢氧化钾催化的反应。美国专利5,962,737描述了硝基乙烷或硝基丙烷与取代的苯甲醛在叔胺存在下反应，完成2-硝基-1-苯基丙醇的立体异构体的有规立构合成。
美国专利5,750,802还描述了硝基烷烃与芳族醛在胺催化剂存在下的硝基醛醇反应。该文献揭示虽然不需要除胺催化剂外的其他溶剂，但是使用包括含水的常用溶剂。但是，没有提到该溶剂由两相溶剂体系-有机相和水相构成。
曾经报道在不存在任何溶剂的条件下的硝基醛醇反应，但是该反应需要使用表面活性剂。参见A.Bhattacharya and V.C.Purohit，环保的无溶剂方法：亨利反应中的新颖的双重催化剂体系(Environmentally Solvent-Free Processes：Novel Dual Catalyst System in Henry Reaction)，Org.Process Res.& Devel，2003，7，第254-258页。
还报道了脂族硝基化合物在水性介质中成功进行的硝基醛醇反应，但是需要使用表面活性剂。参见R.Ballini and G.Bosica，水性介质中硝基醛醇反应：对亨利反应的重要改进(Nitroaldol Reaction in Aqueous Media：An ImportantImprovement on the Henry Reaction)，J.Org.Chem.(1997)62，第425-427页，和R.Bellini等，在水性介质中脂族硝基化合物的化学的最新进展(RecentDevelopments on the chemistry of aliphatic nitrocompounds under aqueousmedium)，Green Chem.，2007，9，第823-838页。
发明内容
本发明提供一种在反应体系中通过硝基醛醇制备硝基醇的方法，所述反应体系包含：C1-C20硝基烷烃、C2或更高级醛、包含有机溶剂的反应介质、和包含胺的催化剂，该方法包括在反应体系中加入足量的水性溶剂，以形成在反应介质中的独立水相。所述水性溶剂一般不与有机溶剂混溶，并可包含最多100％水。
水性溶剂的加入量相对于反应体系中存在的醛的摩尔量为10-100摩尔％。特别合适的量为20-40摩尔％。
反应温度为10-90℃，优选60-70℃。
硝基烷烃可包括C1-C12硝基烷烃。醛可包括脂族C2或更高级醛。胺催化剂可以是叔胺。
附图说明
通过参考附图能够完整地理解本发明，附图中，显示对本发明实施方式的硝基醛醇反应随时间的进程，并与按照现有技术进行的相同反应的进程相比较。
具体实施方式
本发明人已经发现，在硝基烷烃和醛用胺催化的硝基醛醇反应中加入足以形成独立水相的量的水性溶剂可以提高反应速率。发现这对于制备3-硝基-4-辛醇特别有效，3-硝基-4-辛醇是制备3-氨基-4-辛醇的有用中间体。预期在硝基烷烃与醛之间发生的这类“亨利反应”中加入水性溶剂可以成功地提高反应速率。
本发明是独特的，因为本发明使用截然不同的水相加速了反应。现有技术利用表面活性剂以使反应物(硝基烷烃和醛)与水溶性催化剂如氢氧化钠接触。本发明人发现，在预先均化的反应混合物中加入水，使得形成独立水相，加速所需的反应。即使预先均化的化合物含有一定量例如来自催化剂的水仍能具有上述效果。虽然上述反应能够在水中，例如使用无机碱作为催化剂，在使用或不使用表面活性剂的条件下进行，但是发现叔胺催化剂与独立水相的组合将更加有效。
虽然过去在使用有机溶剂和不存在有机溶剂的情况下都使用水作为溶剂，但是通常需要表面活性剂并将反应介质保持单相体系。通过本发明方法达到提高反应速率在以下几方面是特别令人惊奇的，即，反应混合物对水的亲合力很小，反应物不溶解于水并且不使用表面活性剂。水的成本小于通常使用的催化剂和现有技术列举的那些溶剂。提高反应速率可以降低通过该化学反应制造产品的，获得的高纯度产品也减小下游处理的需要，并降低另外的废物处理成本。
本发明方法适合用于通过在包含以下组分的反应体系中的硝基醛醇反应制备硝基醇：C1-C20硝基烷烃、C2或更高级醛、包含有机溶剂相和独立水性溶剂相的两相反应介质、以及包含胺的催化剂。通常，当C1-C20硝基烷烃与C2或更高级醛在胺催化剂存在下反应，且反应介质是有机溶剂时，通过在该反应体系中加入足量的水性溶剂以在该反应介质中形成独立水相，可以提高反应速率。水性溶剂应不与有机溶剂混溶，因此能够形成独立水相。水性溶剂本身包含最多100％水。不与反应物混溶的其他溶剂可以提供类似的结果。
定性地说，水性溶剂的加入量应能足以形成独立水相。最简单的方法就是使用包含100％水的水性溶剂。因为最好是加入尽可能少量的水，以节省可利用的反应器体积，水的上限由经济因素决定。以相对于醛的摩尔基准计，发现3.6％水不足以在所研究的特定反应体系中产生所需的效果。根据反应物的温度，认为溶解度的限值约为6摩尔％。
相对于反应体系中存在的醛的摩尔量，水性溶剂的适当加入量为10-100摩尔％。该量应能够足以形成必要的独立水相。观察到达到最佳效果的量约为20-40摩尔％的水性溶剂(相对于醛)。更多量的水性溶剂，至少至醛量的100％也能有效提高反应速率；但是，水性溶剂不参与该反应，因此优选使用较少的量。
根据权利要求1的方法，其中硝基烷烃包括C1-C12硝基烷烃，例如但是不限于：硝基甲烷、硝基乙烷、硝基丙烷、硝基丁烷等。
根据本发明适合使用的醛包含至少2个碳原子(即，C2或更高级)，可以是脂族或芳族的。特别合适的是脂族C2或更高级醛。预期高级醛例如乙醛、丙醛、丁醛、肉桂醛等也适合用于本发明的方法。
胺催化剂可以是伯胺、仲胺、叔胺，或者它们的组合。胺催化剂相对于以前使用的无机碱催化剂例如NaOH和KOH提供以下优点。无机碱的一个缺点是因为其较高的碱强度而经常促进不希望有的副反应。而且，无机催化剂可能更难以去除。去除催化剂通常很重要。如果需要时，有机(胺)催化剂可以通过蒸馏方便地除去。胺催化剂因为其腐蚀性通常小于无机催化剂而提供处理方面的优点。虽然已经成功地使用几种胺作为本发明方法中的催化剂，但是发现叔胺和叔氨基醇的性能优异。已知能促进硝基醛醇反应的其他催化剂预期也适合于本发明的方法。
对添加反应物、催化剂和溶剂的顺序没有特别的限制。虽然可以采用以下添加顺序：硝基烷烃、然后水、再后催化剂，最后是醛，可有效地控制反应热，但是其他添加顺序也是有效的。
本发明方法可以在10-90℃温度，例如40℃-70℃，或者甚至60℃-65℃的温度进行。该反应温度范围提供了较快反应速率和较低杂质含量之间的平衡。提高反应温度一般会提高反应速率；但是，在高温下有时会促进不希望有的副反应。本发明人认为60℃-65℃的温度范围能提供反应速率和纯度之间的平衡。
本发明的硝基醛醇反应通常在常压条件下进行。
应理解，上面描述的本发明的实施方式仅仅是示例，本领域的技术人员可以在不偏离本发明精神和范围的情况下进行各种变动和修改。所有这些变动和修改都包含在本发明的范围之内。
实施例
工作例(A)
在一个反应器小瓶中加入1.2摩尔1-硝基丙烷，在该小瓶中加入0.4摩尔水(40摩尔％)，然后加入0.04摩尔N，N-二甲基-2-氨基-2-甲基-1-丙醇和另外的0.065摩尔水。向该硝基烷烃/催化剂/水的混合物中加入1摩尔戊醛，立刻将该反应器小瓶密封，并放置在65℃的恒温控制浴中。该小瓶中是反应混合物A。
2小时后，从控温浴中取出反应器小瓶，使反应在环境条件下进行总共24小时。
比较例(B)
在与实施例1相同的小瓶中类似加入1.2摩尔1-硝基丙烷和0.04摩尔N，N-二甲基-2-氨基-2-甲基-1-丙醇，加入0.065摩尔水。在该硝基烷烃/催化剂/水的混合物中加入1摩尔戊醛，立刻将该反应器小瓶密封，并放置在65℃的恒温控制浴中。该小瓶中是反应混合物B。
2小时后，从控温浴中取出反应器小瓶，使反应在环境条件下进行总共24小时。
在指定时间从各反应器小瓶中取出样品，通过GC分析该特定亨利反应的产物3-硝基-4-辛醇。下表提供对各时间间隔GC分析的数值结果。图1的曲线用表中的数据绘制，显示两个样品，A(工作例)和B(比较例)的产物浓度随反应时间而增大。
表
Figure BSA00000346712200051

Claims (10)

1.一种通过在反应体系中硝基醛醇反应制备硝基醇的方法，所述反应体系包含：C1-C20硝基烷烃、C2或更高级醛、包含有机溶剂的反应介质和包含胺的催化剂，该方法包括：
a)向所述反应体系中加入足量的水性溶剂，以在反应介质中形成独立水相。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述水性溶剂不与有机溶剂混溶。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述水性溶剂包含最多100％水。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，水性溶剂的加入量相对于反应体系中存在的醛的摩尔量为10-100摩尔％。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，水性溶剂的加入量相对于反应体系中存在的醛的摩尔量为20-40摩尔％。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述硝基烷烃包括C1-C12硝基烷烃。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述醛包括脂族C2或更高级醛。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述反应体系的温度为10-90℃。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述反应体系的温度为60-70℃。
10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述胺催化剂是叔胺。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103906728A (zh) * 2011-07-20 2014-07-02 安格斯化学公司 制备叔氨基醇化合物的方法
CN106795542A (zh) * 2014-06-12 2017-05-31 帕西昂奥地利有限两合公司 通过cupin超家族的蛋白质催化的(R)‑选择性cupin‑硝基醛醇反应

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8603848B2 (en) * 2009-08-25 2013-12-10 Electronics And Telecommunications Research Institute Three-dimensional MEMS structure and method of manufacturing the same
BR112012022985A2 (pt) * 2010-03-12 2019-09-24 Councl Of Scient & Industrial Research catalisador heterogêneo quiral por reação de nitroaldol assimétrica.
JP2015512887A (ja) * 2012-03-07 2015-04-30 アンガス ケミカル カンパニー ニトロアルコールの調製プロセス
US8933248B2 (en) 2012-06-21 2015-01-13 Council Of Scientific & Industrial Research 3-substituted-3-hydroxy oxindole derivatives and process for preparation thereof

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5041691A (en) * 1988-04-30 1991-08-20 Henkel Kommanditgesellschaft Auf Aktien Aldol condensation of nitroparaffins

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2135444A (en) * 1937-06-07 1938-11-01 Purdue Research Foundation Process for preparing nitrohydroxy compounds of the paraffin series
US2151517A (en) 1938-07-21 1939-03-21 Kamlet Jonas Preparation of arylnitroalkanols
US4581178A (en) * 1985-02-28 1986-04-08 E. I. Du Pont De Nemours And Company Addition of aldehydes to organic compounds having a carbon-hydrogen bond activated by a nitro or nitrile group
US5750802A (en) 1995-06-07 1998-05-12 Amvac Chemical Corporation (1R*, 2S)-1-phenyl-2-nitroalcohols and method for producing same
US5962737A (en) 1997-01-08 1999-10-05 West; Daniel David 2-amino-1-phenylpropanols, stereospecific synthesis thereof, and method of optically resolving the same
US6969775B2 (en) * 2002-09-19 2005-11-29 The Texas A&M University System Method of producing organic compounds in presence of oxyethylene ether catalyst and in a solvent minimized environment

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5041691A (en) * 1988-04-30 1991-08-20 Henkel Kommanditgesellschaft Auf Aktien Aldol condensation of nitroparaffins

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
MASAYUKI FUJII: "A Highly Chemoselective Reductin of Conjugated Nitro Olefins with Hantzsch Ester in the Presence of Silica Gel", 《BULL.CHEM.SOC.JPN.》 *
ROBERTO BALLINI ET AL: "Nitroaldol Reaction in Aqueous Media: An Important Improvement of the Henry Reaction", 《J. ORG. CHEM.》 *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103906728A (zh) * 2011-07-20 2014-07-02 安格斯化学公司 制备叔氨基醇化合物的方法
CN103906728B (zh) * 2011-07-20 2015-10-14 安格斯化学公司 制备叔氨基醇化合物的方法
CN106795542A (zh) * 2014-06-12 2017-05-31 帕西昂奥地利有限两合公司 通过cupin超家族的蛋白质催化的(R)‑选择性cupin‑硝基醛醇反应
CN106795542B (zh) * 2014-06-12 2021-08-31 帕西昂奥地利有限两合公司 通过cupin超家族的蛋白质催化的(R)-选择性cupin-硝基醛醇反应

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Publication number Publication date
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US8354560B2 (en) 2013-01-15
EP2319823B1 (en) 2013-01-23
JP5307103B2 (ja) 2013-10-02
CN102050741B (zh) 2014-02-12
JP2011098962A (ja) 2011-05-19
BRPI1004024A2 (pt) 2012-06-12
EP2319823A1 (en) 2011-05-11
US20110105804A1 (en) 2011-05-05

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