CN102438977A

CN102438977A - 用于制备脂族羧酸的酰胺的连续方法

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Publication number: CN102438977A
Application number: CN2010800227369A
Authority: CN
Inventors: M·克鲁尔; R·莫施霍伊泽
Original assignee: Clariant Finance BVI Ltd
Current assignee: Clariant International Ltd; Clariant Finance BVI Ltd
Priority date: 2009-06-30
Filing date: 2010-06-09
Publication date: 2012-05-02
Anticipated expiration: 2030-06-09
Also published as: EP2448915A1; WO2011000462A1; KR20120101330A; DE102009031057A1; JP5773538B2; MX2011011734A; ES2445154T3; EP2448915B1; CA2766951A1; JP2012531451A; EA201200068A1; BRPI1014326A2; AU2010268447A1; US20120095220A1; CN102438977B

Abstract

本发明涉及一种用于制备脂族羧酸的酰胺的连续方法，其中使至少一种式(I)R³-COOR⁴(I)的羧酸酯与至少一种式(II)HNR¹R²(II)的胺在微波辐照下于反应管中反应生成羧酸酰胺，所述反应管的纵轴处于单模微波辐照器的微波传播方向上，其中，R³表示氢或任选取代的具有1至100个碳原子的脂族烃基，和R⁴表示具有1至30个碳原子的烃基，或者其中R³和R⁴形成任选取代的具有5、6或7个环成员的环；其中R¹和R²彼此独立地表示氢或具有1至100个C-原子的烃基。

Description

用于制备脂族羧酸的酰胺的连续方法

本发明涉及一种用于在微波辐照下以工业规模制备脂族羧酸的酰胺的连续方法。

酰胺作为化学原料具有多种多样的用途。例如，低级脂族羧酸的酰胺是具有优异溶解能力的非质子极性液体。尤其由于它们的表面活性，脂肪酸酰胺例如作为溶剂、作为洗涤剂和清洁剂的成分以及在化妆品中使用。此外，它们作为助剂成功地在金属处理中，在配制植物保护剂时，作为聚烯烃的抗静电剂以及在石油的开采和加工时使用。另外，羧酸酰胺也是用于制备各种各样的药物和农用化学品的重要原料。

除了将游离羧酸用胺酯化以外，对于制备羧酸酰胺(尤其是以工业规模)有意义的是活性羧酸衍生物，例如酰氯、酸酐以及酯与相应的胺的反应。然而，从酰氯出发合成酰胺导致至少等摩尔量的要清除的盐和酰胺中卤素离子的不期望的残余含量，尤其是易于获得的羧酸与脂族醇的酯对于胺的反应活性相对低，从而使得这样的氨解需要长的反应时间、高的温度和/或强碱性催化剂。在这样的反应条件下，常常出现不期望的副反应，例如胺的氧化、仲胺热歧化成伯胺和叔胺和/或羧酸脱羧。由此影响了目标产物的性质，例如它们的颜色；降低了产率并且常常需要额外的处理步骤。

合成酰胺的新途径是通过微波促进的羧酸酯与胺生成酰胺的反应。这也能够无溶剂地进行并且因此除升高的时空产率以外还导致降低的环境负担。

Zradni等人(Synth.Commun.2002，32，3525-3531)公开了通过使不同的羧酸的酯与胺在更大量的，即多至等摩尔量的叔丁醇钾存在下、在微波影响下反应制备酰胺。在此以mmol规模操作。

Perreux等人(Tetrahedron 59(2003)，2185-2189)公开了通过微波促进的羧酸酯与伯胺的氨解制备羧酸酰胺。在此用单模反应器以实验室规模操作。

然而到目前为止还不能实现将这种微波促进的氨解由实验室放大到工业规模并由此开发出适合用于每年生产数吨，例如数十吨、数百吨、数千吨，具有对于工业应用有利的时空产率的设备。对此的原因是微波在反应物料中的穿透深度通常限于若干毫米到几厘米，这尤其使得以间歇法进行的反应中局限于小型容器，或者在搅拌反应器中导致非常长的反应时间。尤其是在目前为止优选用于化学反应的放大的多模装置中，对采用微波辐照大量物质而言所期望的场强的提高受到由于随后出现的放电过程和等离子体的形成的紧密限制。此外，在这些多模式微波装置中导致反应物料局部过热的、由于微波炉中射入的微波在它的壁和反应物料上过多或过少的不受控制的反射造成的微波场的不均匀性在规模放大时引起问题。此外，反应混合物在反应期间常常变化的微波吸收系数在此造成在安全的和可再现的反应进程方面的困难。

WO 90/03840公开了用于在连续式实验室微波反应器中进行各种化学反应的连续方法。例如琥珀酸二甲酯与氨在135℃以51％的产率反应生成琥珀酰胺。然而，该达到的产率以及以多模运行的微波的24ml的反应容积不能够放大至工业领域。在反应物料的微波吸收方面，由于在多模微波辐照器中在辐射器空间上或多或少地均匀分布且未在环形管上聚焦的微波能量，这种方法的效率低。射入的微波功率的显著升高可能导致不期望的等离子体放电或导致所谓的热失控效应。此外，称为热点的、随时间变化的微波场在辐射器空间中的空间不均匀性使得安全和可再现的反应进程不可能以大规模进行。

此外，单模或单一模式的微波辐照器是已知的，其以仅在一个空间方向传播并通过精确计算尺寸的导波器聚焦在反应容器上的单波模式工作。该装置虽然允许更高的局部场强，但是到目前为止由于几何要求(例如电场强度最大为其波峰并且在节点接近零)而限制在实验室规模的小反应体积上(≤50ml)。

因此寻求用于制备脂族羧酸的酰胺的方法，其中即使在工业规模上也可以使羧酸酯和胺在微波辐照下反应生成酰胺。在此应当在尽可能短的反应时间达到尽可能高的，即直到定量的转化率。此外，该方法应当能够尽可能节约能量地制备羧酸酰胺，即所使用的微波功率应当尽可能地被反应物料定量吸收，并且该方法因此提供高的能量效率。在此，应当不产生或者仅产生无关紧要的量的副产物。酰胺此外应当具有低的固有色。此外，该方法应当保证安全和可再现的反应进程。

令人惊讶地发现，脂族羧酸的酰胺能够在连续方法中仅通过借助于在反应管中用微波辐照短时间加热由脂族羧酸的酯与胺的反应以工业上相关的量来制备，所述反应管的纵轴处于单模微波辐照器的微波传播方向上。在此，射入微波辐照器的微波能量被反应物料几乎定量吸收。此外，根据本发明的方法在实施时具有高可靠性，并且提供所调节出的反应条件的高可再现性。根据本发明的方法制备的酰胺显示出与根据不含额外的方法步骤的常规制备方法制备的酰胺相比不能获得的高纯度和低的固有色。

本发明的主题是用于制备脂族羧酸的酰胺的连续方法，其中使至少一种式(I)的羧酸酯与至少一种式(II)的胺在微波辐照下于反应管中反应生成羧酸酰胺，所述反应管的纵轴处于单模微波辐照器的微波传播方向上

R³-COOR⁴ (I)

其中

R³表示氢或任选取代的具有1至100个碳原子的脂族烃基，和

R⁴表示任选取代的具有1至30个碳原子的烃基，

或者其中R³和R⁴形成任选取代的具有5、6或7个环成员的环；

HNR¹R² (II)

其中R¹和R²彼此独立地表示氢或任选取代的具有1至100个C-原子的烃基。

根据本发明优选的式(I)的酯衍生自式(III)的羧酸

R³COOH (III)

和式(IV)的醇

R⁴OH (IV)

其中R³和R⁴具有上文给出的含义，由它们根据已知的方法，例如通过缩合可以制备所述的酯。

在此，脂族羧酸III通常被在任选取代的具有1至100个C-原子的脂族烃基上存在至少一个羧基的化合物，以及甲酸。在一优选的实施方式中，脂族烃基R³是未被取代的烷基或烯基。在另一优选的实施方式中，脂族烃基带有一个或多个，例如2、3、4个或更多个取代基。合适的取代基是例如羟基；C₁-C₅-烷氧基，例如甲氧基；聚(C₁-C₅-烷氧基)；聚(C₁-C₅-烷氧基)烷基；酯基团；酮基团；酰胺基团；氰基；腈基团；硝基和/或具有5至20个碳原子的芳基，例如苯基；条件是，这些取代基在反应条件下是稳定的并且不参与副反应，例如消除反应。C₅-C₂₀-芳基自身可以再带有取代基，例如C₁-C₂₀-烷基；C₂-C₂₀-烯基；C₁-C₅-烷氧基，例如甲氧基；酯基团；酰胺基团；氰基；腈基团和/或硝基。然而，脂族烃基最多带有如其所具有的化合价那么多的取代基。

脂族羧酸酯的烃基优选不带有作为另外的取代基的游离羧基或羧酸根；它们自身可以与式(II)的酰胺反应生成不期望的副产物。

在一特别的实施方式中，脂族烃基R³带有至少一个另外的酯基团-COOR⁴。因此，根据本发明的方法同样适合用于将多元羧酸酯反应生成多元羧酸酰胺，所述多元羧酸酯衍生自具有两个或更多个，例如2、3、4个或更多个羧基的多元羧酸。根据本发明的方法，酯基团可以完全或者也可以仅部分地转化为酰胺。酰胺化程度例如能够通过反应混合物中羧酸酯和胺之间的化学计量比来调节。

根据本发明特别优选的是衍生自具有任选取代的脂族烃基R³的羧酸的式(I)的脂族羧酸酯，所述脂族烃基R³具有1至50个C-原子，且尤其是2至26个C-原子，例如3至20个C-原子。它们可以是天然或合成来源的。脂族烃基也可以含有杂原子，例如氧、氮、磷和/或硫，然而优选每3个C-原子不多于一个杂原子。

脂族烃基可以是直链、支链或环状的。酯基团可以连接在伯、仲或叔C-原子上。优选地，其连接在伯C-原子上。烃基可以是饱和的，或者如果其烃基R³包含至少2个碳原子，也可以是不饱和的。优选的不带有与酯基团共轭的C＝C-双键的不饱和烃基优选含有一个或多个C＝C-双键，并且特别优选含有1、2或3个C＝C-双键。因此，根据本发明的方法经证明特别适合用于制备多不饱和羧酸的酰胺，因为不饱和羧酸的双键在根据本发明的方法的反应条件下不被进攻。优选的环状脂族烃基具有至少一个环，所述环具有4、5、6、7、8个或更多个环原子。

在一优选的实施方式中，R³表示具有1、2、3或4个C-原子的饱和烷基。其可以是直链的或者在至少3个C-原子的情况下也可以是支链的。酯基团可以连接在伯、仲，或者在新戊酸的情况下，连接在叔C-原子上。在一特别优选的实施方式中，烷基时未取代的烷基。在另一特别优选的实施方式中，烷基带有1至9个，优选1至5个，例如2、3或4个另外的上文提及的取代基。然而，烷基最多带有如其所具有的化合价那么多的取代基。优选的另外的取代基时酯基团以及任选取代的C₅-C₂₀-芳基。

在另一优选的实施方式中，式(I)的羧酸酯衍生自烯属不饱和羧酸。在此，R³表示任选取代的具有2至4个碳原子的烯基。在此将烯属不饱和羧酸理解为这样的羧酸，所述羧酸具有与羧基共轭连接的C＝C-双键。烯基可以是直链的，或者如果其包含至少3个C-原子则可以是支链的。在一优选的实施方式中，烯基是未取代的烯基。特别优选地，R³是具有2或3个C-原子的烯基。在另一优选的实施方式中，烯基带有一个或多个，例如2、3个或更多个另外的上文提及的取代基。然而，烯基最多带有如其所具有的化合价那么多的取代基。在一优选的实施方式中，烯属不饱和羧酸的烯基R³带有作为另外的取代基的酯基团或任选取代的C₅-C₂₀-芳基。因此，根据本发明的方法同样适合用于烯属不饱和二羧酸酯的反应。

在另一优选的实施方式中，羧酸酯(I)衍生自脂肪酸。在此，R³表示任选取代的具有5至50个C-原子的脂族烃基。在此特别优选地，它们衍生自带有具有6至30个C-原子，且尤其是7至26个C-原子，例如8至22个碳原子的烃基的脂族烃基的脂肪酸。在一优选的实施方式中，脂肪酸的烃基是未取代的烷基或烯基。在另一优选的实施方式中，脂肪酸的烃基带有一个或多个，例如2、3、4或更多个取代基。在一特别的实施方式中，脂肪酸的烃基带有1、2、3、4个或更多个另外的羧酸酯基团。

适合用于根据本发明的方法酰胺化的羧酸酯(I)例如衍生自甲酸、乙酸、丙酸、乳酸、丁酸、异丁酸、戊酸、异戊酸、新戊酸、丙烯酸、甲基丙烯酸、丁烯酸、2，2-二甲基丙烯酸、马来酸、富马酸、衣康酸、肉桂酸和甲氧基肉桂酸、丙二酸、丁二酸、丁烷四羧酸、苯乙酸、(甲氧基苯基)乙酸、(二甲氧基苯基)乙酸、2-苯基丙酸、3-苯基丙酸、3-(4-羟基苯基)丙酸、4-羟基苯氧基乙酸、乙酰乙酸、己酸、环己酸、庚酸、辛酸、壬酸、新壬酸、癸酸、新癸酸、十一酸、新十一酸、十二酸、十三酸、异十三酸、十四酸、12-甲基十三酸、十五酸、13-甲基十四酸、12-甲基十四酸、十六酸、14-甲基十五酸、十七酸、15-甲基十六酸、14-甲基十六酸、十八酸、异十八酸、二十酸、二十二酸和二十四酸、肉豆蔻油酸、棕榈油酸、十六碳二烯酸、δ-9-顺十七烯酸、油酸、岩芹酸、异油酸、亚油酸、亚麻酸、鳕烯酸、巨头鲸鱼酸、二十碳二烯酸、花生四烯酸、鲸蜡烯酸、芥酸、二十二碳二烯酸和二十四烯酸、十二烯丁二酸和十八烯丁二酸和由不饱和脂肪酸制备的二聚脂肪酸及其混合物。此外合适的是从天然脂肪和油，例如棉籽油、椰子油、花生油、红花油、玉米油、棕榈仁油、油菜籽油、橄榄油、芥子油、大豆油、葵花油以及牛油、骨油和鱼油获得的羧酸酯混合物。同样适合作为用于根据本发明的方法的羧酸酯或者羧酸酯混合物的酯衍生自妥尔油脂肪酸以及树脂酸和环烷酸。

在一优选的实施方式中，R⁴表示脂族基团。其优选具有1至24个，特别优选2至18个，且特别是3至6个C-原子。脂族基团可以是直链的，或者如果其包含至少3个C-原子则可以是支链或环状的。此外，其可以是饱和的，或者如果其具有至少3个C-原子则是不饱和的，优选是饱和的。任选地，烃基R⁴可以带有取代基，例如C₅-C₂₀-芳基，和/或插入杂原子，例如氧和/或氮。特别优选的脂族基团R⁴是甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基和叔丁基、正己基、环己基、正辛基、正癸基、正十二烷基、十三烷基、异十三烷基、十四烷基、十六烷基、十八烷基和甲基苯基。

在一特定实施方式中，式(I)的酯衍生自式(IV)的醇，所述醇的脂族基团R⁴带有一个或多个，例如2、3、4、5、6个或更多个另外的羟基。羟基可以连接在烃基的相邻的C-原子上，或者也可以连接在更远的碳原子上，然而每个碳原子上最多一个OH基团。在此，酯(I)的以多元醇为基础的OH-基团可以完全，也可以仅部分地被酯化。可以将它们用相同或不同的羧酸酯化。因此，根据本发明的方法适合用于衍生自多元醇，例如乙二醇、1，2-丙二醇、1，3-丙二醇、新戊二醇、甘油、山梨醇、季戊四醇、乳糖、葡萄糖的酯的反应。在一优选的实施方式中，使用甘油三酯，并且尤其是生物来源的甘油三酯。在此，酰胺化程度例如能够通过反应混合物中羧酸酯基团和氨基之间的化学计量比来控制。

在另一优选的实施方式中，R⁴表示任选取代的C₆-C₁₂-芳基或任选取代的具有5至12个环成员的杂芳族基团。优选的杂原子是氧、氮和硫。优选的取代基例如是硝基。特别优选的芳族基团R⁴是硝基苯基。

由其衍生出式(I)的酯的合适的醇(IV)的实例是甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇；异丁醇、叔丁醇、戊醇、新戊醇、正己醇、异己醇、环己醇、庚醇、辛醇、癸醇、十二烷醇、十四烷醇、十六烷醇、十八烷醇、二十烷醇、乙二醇、2-甲氧基乙醇、丙二醇、甘油、失水山梨醇、山梨醇、二乙二醇、三乙二醇、聚乙二醇、聚丙二醇、三乙醇胺、N，N-二甲基乙醇胺、N，N-二乙基乙醇胺、苯酚、萘酚及其混合物。此外，合适的是由天然原料获得的脂肪醇混合物，诸如椰子脂肪醇、棕榈仁脂肪醇和牛油脂肪醇。特别优选的是较低级的脂族醇，诸如甲醇、乙醇、丙醇、正丁醇以及甘油。

根据本发明特别合适的式(I)的酯的实例是由脂族羧酸和具有1至4个C-原子的一元醇形成的酯，例如脂肪酸甲酯；和脂肪酸的甘油三酯，例如三油酸甘油酯、三硬脂酸甘油酯和生物来源的油和脂肪。

也可以将羟基羧酸的分子间以及分子内的酯按照根据本发明的方法转化为酰胺，其中在氨解时尤其以最高等摩尔量(基于酯基团计)的式(II)的胺保持羟基。这类酯的实例是内酯，诸如己内酯和丙交酯(3，6-二甲基-1，4-二噁烷-2，5-二酮)。

根据本发明的方法优选适合用于制备仲酰胺。为此将羧酸酯(I)与胺(II)反应，其中R¹表示具有1至100个碳原子的烃基且R²表示氢。

此外，根据本发明的方法特别优选适合用于制备叔酰胺。为此将羧酸酯(I)与胺(II)反应，其中基团R¹和R²均彼此独立地表示具有1至100个碳原子的烃基。在此，基团R¹和R²可以是相同或不同的。在一特别优选的实施方式中R¹和R²是相同的。

在第一优选的实施方式中，R¹和/或R²彼此独立地表示脂族基团。其优选具有1至24个，特别优选2至18个，且特别是3至6个C-原子。脂族基团可以是直链、支链或环状的。此外，其可以是饱和的或不饱和的。烃基可以带有取代基。这样的取代基可以是例如羟基；C₁-C₅-烷氧基；烷氧基烷基；氰基；腈基团；硝基和/或C₅-C₂₀-芳基，诸如苯基。C₅-C₂₀-芳基自身可以任选地被卤素原子；C₁-C₂₀-烷基；C₂-C₂₀-烯基；羟基；C₁-C₅-烷氧基，例如甲氧基；酯基团；酰胺基团；氰基；腈基团和/或硝基取代。特别优选的脂族基团是甲基、乙基、羟乙基、正丙基、异丙基、羟丙基、正丁基、异丁基和叔丁基、羟丁基、正己基、环己基、正辛基、正癸基、正十二烷基、十三烷基、异十三烷基、十四烷基、十六烷基、十八烷基和甲基苯基。在一特别优选的实施方式中，R¹和/或R²彼此独立地表示氢、C₁-C₆-烷基、C₂-C₆-烯基或C₃-C₆-环烷基，且特别是表示具有1、2或3个C-原子的烷基。这些基团可以带有多达3个的取代基。

在另一优选的实施方式中，R¹和R²与它们所连接的氮原子一起形成环。该环优选具有4个或更多个，例如具有4、5、6个或更多个环成员。在此，优选的另外的环成员是碳原子、氮原子、氧原子和硫原子。该环自身可以再带有取代基，诸如烷基。合适的环结构是例如吗啉基、吡咯烷基、哌啶基、咪唑基和氮杂环庚烷基。

在另一优选的实施方式中，R¹和/或R²彼此独立地表示任选取代的C₆-C₁₂-芳基或任选取代的具有5至12个环成员的杂芳族基团。杂芳族基团的优选的杂原子是氧、氮和/或硫。

在另一优选的实施方式中，R¹和/或R²彼此独立地表示插入杂原子的烷基。特别优选的杂原子是氧和氮。

因此，R¹和/或R²优选彼此独立地表示式(V)的基团

-(R⁷O)_n-R⁸ (V)

其中

R⁷表示具有2至6个C-原子、且优选具有2至4个C-原子的亚烷基，例如亚乙基、亚丙基、亚丁基或其组合，

R⁸表示氢、具有1至24个C-原子的烃基或式-R⁷-NR¹¹R¹²的基团，

n表示介于2和50之间，优选介于3和25之间，且尤其是介于4和10之间的数，和

R¹¹、R¹²彼此独立地表示具有1至24个C-原子且优选2至18个C-原子的脂族基团；具有5至12个环成员的芳基或杂芳基；具有1至50个聚(氧亚烷基)单元的聚(氧亚烷基)基团，其中所述聚(氧亚烷基)单元衍生自具有2至6个C-原子的氧化烯单元；或者R¹¹和R¹²与它们所连接的氮原子共同形成具有4、5、6个或更多个环成员的环。

此外，R¹和/或R²优选彼此独立地表示式(VI)的基团

-[R⁹-N(R¹⁰)]_m-(R¹⁰) (VI)

其中

R⁹表示具有2至6个C-原子，且优选具有2至4个C-原子的亚烷基，例如亚乙基、亚丙基或其组合，

每个R¹⁰彼此独立地表示氢；具有多达24个C-原子，例如2至20个C-原子的烷基或羟基烷基；聚氧亚烷基-(R⁷-O)_p-R⁸；或聚亚氨基亚烷基-[R⁹-N(R¹⁰)]_q-(R¹⁰)，其中R⁷、R⁸、R⁹和R¹⁰具有上文给出含义，和q和p彼此独立地表示1至50，和

m表示1至20，且优选2至10的数，例如3、4、5或6。式IV的基团优选含有1至50个，尤其是2至20个氮原子。

在一特别的实施方式中，根据本发明的方法适合用于制备带有叔氨基的、并且因此是碱性的羧酸酰胺，其中将至少一种脂族羧酸(I)与至少一种带有伯氨基和/或仲氨基和至少一个叔氨基的多胺在微波辐照下于反应管中反应生成碱性的羧酸酰胺，所述反应管的纵轴处于单模微波辐照器的微波传播方向上。在此，将叔氨基理解为其中氮原子不带有酸性质子的结构单元。因此，叔氨基的氮原子例如可以带有三个烃基或者也可以是杂环体系的组成部分。在该实施方式的情况下，R¹优选具有上文给出的一种含义，特别优选表示氢、具有1至24个C-原子的脂族基团或具有6至12个C-原子的芳基，且特别是表示甲基；和R²表示带有叔氨基的式(VII)的烃基

-(A)_s-Z (VII)

其中

A表示具有1至12个C-原子的亚烷基、具有5至12个环成员的亚环烷基、具有6至12个环成员的亚芳基或具有5至12个环成员的亚杂芳基

s表示0或1，

Z表示式-NR¹³R¹⁴的基团或具有至少5个环成员的含氮环烃基，和

R¹³和R¹⁴彼此独立地表示C₁-C₂₀-烃基或表示式-(R⁷-O)_p-R⁸(III)的聚氧亚烷基，其中R⁷、R⁸和p具有上文给出的含义。

优选地，A表示具有2至24个C-原子的亚烷基、具有5至12个环成员的亚环烷基、具有6至12个环成员的亚芳基或具有5至12个环成员的亚杂芳基。特别优选地，A表示具有2至12个C-原子的亚烷基。优选地，s表示1。特别优选地，A表示直链或支链的具有1至6个C-原子的亚烷基和s表示1。

此外，当Z表示式-NR¹³R¹⁴的基团时，A优选表示直链或支链的具有2、3或4个C-原子的亚烷基，尤其是表示亚乙基或直链的亚丙基。反之，如果Z表示含氮的环烃基，则特别优选的是其中A表示具有1、2或3个C-原子的直链亚烷基，尤其是表示亚甲基、亚乙基或直链亚丙基的化合物。

对于结构要素A而言优选的环状基团可以是单环或多环的，并且例如含有两个或三个环体系。优选的环体系具有5、6或7个环成员。它们优选含有总共约5至20个C-原子，尤其是6至10个C-原子。优选的环体系是芳族的和仅含有C-原子。在一特别的实施方式中，结构要素A由亚芳基形成。结构要素A可以带有取代基，例如烷基、硝基、氰基、腈基团、氧酰基和/或羟烷基。如果A是单环芳族烃，则氨基或者带有氨基的取代基优选彼此位于邻位或对位。

Z优选表示式-NR¹³R¹⁴的基团。其中，R¹³和R¹⁴彼此独立地优选表示具有1至20个碳原子的脂族、芳族和或芳脂族烃基。作为R¹³和R¹⁴，特别优选的是烷基。如果R¹³和/或R¹⁴是烷基，则它们优选带有1至14个C-原子，例如1至6个C-原子。这些烷基可以是直链、直链和/或环状的。R¹³和R¹⁴特别优选表示具有1至4个C-原子的烷基，例如甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基和异丁基。在另一优选的实施方式中，基团R¹³和/或R¹⁴彼此独立地表示式(III)的聚氧亚烷基。

特别适合作为R¹³和/或R¹⁴的芳族基团包含具有至少5个环成员的环体系。它们可以含有杂原子，诸如S、O和N。特别适合作为R¹³和/或R¹⁴的芳脂族基团包含具有至少5个环成员的环体系，其通过C₁-C₆-烷基连接到氮上。它们可以含有杂原子，诸如S、O和N。芳族还有芳脂族基团可以带有另外的取代基，例如烷基、硝基、氰基、腈基团、氧酰基和/或羟烷基。

在另一优选的实施方式中，Z表示含氮的环烃基，其氮原子不能够形成酰胺。该环体系可以是单环的、二环的或者多环的。优选其含有一个或多个五元和/或六元环。这种环烃可以含有一个或多个，例如两个或三个不带有酸性质子的氮原子，特别优选其含有一个N-原子。在此，特别合适的是含氮的芳香物质，其氮原子参与形成芳香π-电子六重态，例如吡啶。同样合适的是含氮的杂脂族化合物，其氮原子不带有质子并且例如全部用烷基饱和。Z与A或者式(II)的氮的连接在此优选通过杂环的氮原子来进行，例如1-(3-氨基丙基)吡咯烷的情形。通过Z表示的环烃可以带有另外的取代基，例如C₁-C₂₀-烷基、卤原子、卤代烷基、硝基、氰基、腈基团、羟基和/或羟烷基。

按照羧酸酯(I)和多胺之间的化学计量比，将一个或多个各自带有至少一个氢原子的氨基转化为羧酸酰胺。在聚羧酸酯与式(VI)的多胺的反应时，尤其是伯氨基也可以转化为酰亚胺。

对于根据本发明的伯酰胺的制备，优选使用在加热时解离出氨气的含氮化合物代替氨。这类含氮化合物的实例是尿素和甲酰胺。

合适的胺的实例是氨、甲胺、乙胺、丙胺、丁胺、己胺、环己胺、辛胺、癸胺、十二胺、十四胺、十六胺、十八胺、二甲胺、二乙胺、乙基甲基胺、二正丙胺、二异丙胺、二环己胺、二癸胺、二(十二烷基)胺、二(十四烷基)胺、二(十六烷基)胺、二(十八烷基)胺、苄胺、苯乙胺、乙二胺、二乙三胺、三乙四胺、四乙五胺及其混合物。合适的带有叔氨基的胺的实例是N，N-二甲基乙二胺、N，N-二甲基-1，3-丙二胺、N，N-二乙基-1，3丙二胺、N，N-二甲基-2-甲基-1，3-丙二胺、1-(3-氨基丙基)吡咯烷、1-(3-氨基丙基)-4-甲基哌嗪、3-(4-吗啉基)-1-丙胺、2-氨基噻唑；N，N-二甲基氨基苯胺、氨基吡啶、氨基甲基吡啶、氨基甲基哌啶和氨基喹啉的不同异构体；以及2-氨基嘧啶、3-氨基吡唑、氨基吡嗪和3-氨基-1，2，4-三唑。不同的胺的混合物也是合适的。其中特别优选的是二甲胺、二乙胺、二正丙胺、二异丙胺、乙基甲基胺和N，N-二甲氨基丙胺。

特别优选的是根据本发明的通过由脂族C₁-C₂₀-羧酸和脂族C₁-C₆-醇形成的酯与脂族C₁-C₄-烷基伯胺或仲胺反应制备脂族C₁-C₄-烷基胺的酰胺的方法。此外特别优选的是根据本发明的通过由脂肪酸和低级脂族C₁-C₄-醇形成的酯与带有至少一个伯氨基和/或仲氨基以及至少一个叔氨基的多胺的反应制备碱性酰胺的方法。此外特别优选的是根据本发明的通过由脂肪酸和多元醇形成的酯，例如生物来源的甘油三酸酯与具有C₁-C₄-烷基的脂族伯胺或仲胺反应制备酰胺的方法。此外特别优选的是根据本发明的通过由脂肪酸和多元醇形成的酯与带有至少一个伯氨基和/或仲氨基以及至少一个叔氨基的多胺反应制备碱性酰胺方法。

对于羧酸酯(I)含有两个或更多个酯基团和胺(II)含有两个或更多个氨基或者两种反应物各自带有一个酯基团和一个氨基的情形而言，也可以根据本发明的方法制备聚合物。在此，在设计设备时要注意在微波照射期间反应混合物升高的粘度。

所述方法尤其适合用于制备N，N-二甲基甲酰胺、N-甲基乙酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、N，N-二丙基乙酰胺、N，N-二甲基丙酰胺、N，N-二甲基丁酰胺、N，N-二甲基(苯基)乙酰胺、N，N-二甲基(对甲氧基苯基)乙酰胺、N，N-二乙基-2-苯基丙酰胺、N-甲基辛酰胺、N，N-二甲基辛酰胺、N-甲基椰子脂肪酰胺、N，N-二甲基椰子脂肪酰胺、N-乙基椰子脂肪酰胺、N，N-二乙基椰子脂肪酰胺、N-甲基硬脂酰胺、N，N-二乙基硬脂酰胺、N，N-二甲基妥尔油酰胺、N-硬脂基硬脂酰胺、N-(N′，N′-二甲氨基)丙基椰子脂肪酰胺、N-(N′，N′-二甲氨基)丙基牛油脂肪酰胺、N-乙基扁桃酰胺、N，N-二甲基乳酰胺、辛酸二乙醇酰胺、月桂酸单乙醇酰胺、月桂酸二乙醇酰胺、月桂酸二甘醇酰胺、椰子油脂肪酸二甘醇酰胺、硬脂酸单乙醇酰胺、硬脂酸二乙醇酰胺、妥尔油脂肪酸单乙醇酰胺、妥尔油脂肪酸二乙醇酰胺和妥尔油脂肪酸二甘醇酰胺及其混合物。

在根据本发明的方法中，脂族羧酸酯(I)和胺(II)可以彼此以任意比例进行反应。优选地，酯和胺之间的反应以10∶1至1∶100，优选2∶1至1∶10，特别是1.2∶1至1∶3的摩尔比进行，各自基于酯基团和氨基团的摩尔当量计。在一特别的实施方式中，以等摩尔量使用酯和胺。

在许多情况下经证明有利的是，用过量的胺运行，即至少1.01∶1.00，且尤其是介于50∶1和1.02∶1之间，例如介于10∶1和1.1∶1之间的胺比酯的摩尔比。在此，酯基团几乎定量反应生成酰胺。特别有利的是这样的方法，当所使用的胺是易挥发的。易挥发在此是指，胺具有常压下优选低于200℃，且特别优选低于160℃，例如低于100℃的沸点，并且因此能够从酰胺中蒸馏除去。

对于脂族烃基R³带有一个或多个羟基的情形而言，羧酸酯(I)和胺(I I)之间的反应优选以100∶1至1∶1，优选10∶1至1.001∶1，且特别是5∶1至1.01∶1，例如2∶1至1.1∶1的摩尔比进行，各自基于反应混合物中酯基团和氨基的摩尔当量计。

在一优选实施方式中，为了加速反应或者为了使反应完全，在催化剂存在下运行。在此优选地在碱性催化剂或由多种这样的催化剂组成的混合物存在下运行。作为碱性催化剂，在本发明的范围内使用完全常规的那些适合加速羧酸酯与胺酰胺化成酰胺的碱性化合物。合适的催化剂的实例是无机或有机碱，例如金属氢氧化物、金属氧化物、金属碳酸盐或金属烷氧化物。在一优选的实施方式中，碱性催化剂选自碱金属或碱土金属的氢氧化物、氧化物、碳酸盐或烷氧化物。在此，非常特别优选的是氢氧化锂、氢氧化钠、氢氧化钾、甲醇钠、甲醇钾、碳酸钠、叔丁醇钠、叔丁醇钾和碳酸钾。氰离子也适合作为催化剂。这些物质可以以固体形式或以溶液，例如以醇溶液使用。在此，所使用的催化剂的量取决于在所选择的反应条件下催化剂的活性和稳定性并且要适应各反应。在此，要使用的催化剂的量可以在宽范围内变化。经验证，每摩尔使用的胺经常以0.1至2.0mol碱，例如0.2至1.0mol碱来运行。特别优选地，使用催化量的上述有效加速反应的化合物，优选在介于0.001和10重量％之间的范围内，特别优选在介于0.01和5重量％之间，例如介于0.02和2重量％的范围内，基于羧酸酯和胺的使用量计。

根据本发明的酰胺的制备通过混合羧酸酯和胺以及任选的催化剂，随后在反应管中用微波辐照反应混合物来进行，所述反应管的纵轴处于单模微波辐照器中的微波传播方向。

优选地，用微波辐照反应混合物在基本上微波透明的反应管中进行，所述反应管位于与微波发生器连接的中空导体内。优选地，所述反应管在轴向上与所述中空导体的中心对称轴对齐。

优选将起微波辐照器作用的中空导体成形为空腔谐振器。此外优选使在中空导体中未被吸收的微波在其端部反射。优选地，如此确定空腔谐振器的长度，使得在其中形成驻波。通过使微波辐照器形成反射型谐振器的形状实现了在由发生器输送的相同功率下电场强度的局部增强和提高的能量利用。

空腔谐振器优选在E_01n-模式运行，其中n表示整数并且指定沿着谐振器中心对称轴的微波的场极大值的总数。在这样的操作时，电场对准空腔谐振器的中心对称轴的方向。在中心对称轴的区域具有最大值并且向着外壳表面递减为0。这种场构形在中心对称轴周围以旋转对称方式存在。通过使用具有n为整数的长度的空腔谐振器能够形成驻波。视在谐振器中所期望的反应物料通过反应管的流速、需要的温度和需要的停留时间而定，相对于所使用的微波辐照的波长来选择谐振器的长度。优选地，n是1至200，特别优选2至100，尤其是3至50且特别是4至20的整数，例如3，4，5，6，7，8，9或10。

空腔谐振器的E_01n-模式在英语中也被称为TM_01n-模式，例如参见K.Lange，K.H.

“Taschenbuch der Hochfrequenztechnik”，第2册，第K21及以后几页。

将微波能量射入起微波辐照器作用的中空导体可以经由合适尺寸的孔或缝来进行。在一根据本发明特别优选的实施方式中，用微波辐照反应混合物在反应管中进行，所述反应管处于具有微波同轴过渡的中空导体中。对于这样的方法特别优选的微波装置由空腔谐振器、用于将微波场耦合到空腔谐振器中的耦合元件和在两个相对的端壁上各具有的一个开口以用于将反应管穿过谐振器来构成。将微波耦合到空腔谐振器中优选通过伸入空腔谐振器的耦合探针来实现。优选地，将耦合探针成型为起耦合天线作用的、优选金属的内导体管。在一特别优选的实施方式中，将该耦合探针通过一个端面开口伸入空腔谐振器中。特别优选地，反应管紧贴同轴过渡的内导体管，且特别是通过其空腔穿入空腔谐振器中。优选地，反应管在轴向上与空腔谐振器的中心对称轴对齐。为此，空腔谐振器优选在两个相对的端壁上各具有一个中心开口用于穿过反应管。

将微波馈入探针或者起耦合天线作用的内导体管例如可以借助于同轴电缆来实现。在一优选实施方式中，微波场通过中空导体供给谐振器，其中将耦合探针的由空腔谐振器伸出的端部从位于中空导体壁的开口中引入中空导体，并从中空导体中取得微波能量并耦合到谐振器中。

在一特别的实施方式中，用微波辐照反应混合物在透微波的反应管中进行，所述反应管轴对称地位于具有微波同轴过渡的E_01n-圆中空导体中。在此，将反应管经过起耦合天线作用的内导体管的空腔引入空腔谐振器。在另一优选实施方式中，用微波辐照反应混合物在透微波的反应管中进行，所述反应管穿过具有轴向微波馈入的E_01n-空腔谐振器，其中如此确定空腔谐振器的长度，使得形成n＝2或更大的微波的场极大值。在另一优选的实施方式中，用微波辐照反应混合物在透微波的反应管中进行，所述反应管穿过具有轴向微波馈入的E_01n-空腔谐振器，其中如此确定空腔谐振器的长度，使得形成n＝2或更大的微波的场极大值的驻波。在另一优选的实施方式中，用微波辐照反应混合物在透微波的反应管中进行，所述反应管轴对称地位于具有微波同轴过渡的圆柱形E_01n-空腔谐振器中，其中如此分配空腔谐振器的长度，使得形成n＝2或更大的微波的场极大值。在另一优选的实施方式中，用微波辐照反应混合物在透微波的反应管中进行，所述反应管轴对称地位于具有微波同轴过渡的圆柱形E_01n-空腔谐振器中，其中如此确定空腔谐振器的长度，使得形成n＝2或更大的微波的场极大值的驻波。

微波发生器，例如磁控管、速调管和回旋管是本领域技术人员已知的。

用于进行根据本发明的方法的反应管优选由基本上微波透明的高熔点材料制造。特别优选使用非金属反应管。“基本上微波透明的”在此理解为尽可能低地吸收微波能量并转化为热的材料。作为物质吸收微波能量并转化为热的能力的度量通常考虑介电损耗因子tanδ＝ε”/ε’。将介电损耗因子tanδ定义为由介电损耗ε”和介电常数ε’之比。不同材料的tanδ值的例子例如复制在D.Bogdal，Microwave-assisted Organic Synthesis，Elsevier 2005中。对于根据本发明的合适的反应管而言，优选的是具有在2.45GHz和25℃测量的tanδ值低于0.01，尤其是低于0.005且特别是低于0.001的材料。作为优选的透微波和温度稳定的材料，首先考虑基于矿物的原料，例如石英、氧化铝、蓝宝石、氧化锆、氮化硅及类似物。温度稳定的塑料，如尤其是含氟聚合物，例如聚四氟乙烯；和工程塑料，诸如聚丙烯；或聚芳醚酮，例如玻璃纤维增强的聚醚醚酮(PEEK)也适合作为原材料。为了在反应期间承受住温度条件，用这些塑料涂覆的矿物，诸如石英或氧化铝尤其被证明适合作为反应器材料。

对于根据本发明的方法而言特别合适的反应管具有一毫米至约50cm，尤其介于2mm和35cm之间，且特别是介于5mm和15cm之间，例如介于10mm和7cm之间的内径。在此将反应管理解为长度比直径的比例大于5，优选介于10和100,000，特别优选介于20和10,000之间，例如介于30和1,000之间的管。在此将反应管的长度理解为微波辐照在其上进行的反应管的区间。可以在反应管中嵌入折流板和/或其它混合元件。

对于根据本发明的方法而言特别合适的E₀₁-空腔谐振器优选具有至少相当于所使用的微波辐照的半波长的直径。优选地，空腔谐振器的直径为所使用的微波辐照半波长的1.0至10倍，特别优选1.1至5倍，且尤其是2.1至2.6倍。优选地，E₀₁-空腔谐振器具有圆的横截面，所述横截面也被称为E₀₁-圆中空导体。特别优选地，其具有柱状外形且特别是圆柱状外形。

反应管通常在入口配备计量泵以及压力计，并在出口配备压力保持装置和换热器。因此能够在非常宽的压力和温度范围反应。

由酯、胺和任选的催化剂和/或溶剂组成的反应混合物的制备可以连续地、间歇地或者以半连续方法进行。因此，反应混合物可以以逆流的(半)连续方法制备，例如在搅拌容器中。在一优选的实施方式中，将反应物胺和羧酸酯均彼此独立地任选用溶剂稀释，在加入反应管之前不久混合。因此，经证明有利的是，尤其在使用并非可无限彼此混合的反应物时，在将反应混合物输送到反应管中的混合段中进行胺和酯的混合。此外优选将反应物以液体形式供给到根据本发明的方法中。此外，可以例如以熔化的状态和/或混入溶剂，例如以溶液、分散体或乳液的形式使用更高熔点和/或更高粘度的反应物。如果使用的话，在进入反应管之前将催化剂混入一种反应物或者反应物混合物。优选地，催化剂以液体形式，例如以在一种反应物中或在一种在反应条件下呈惰性的溶剂中的溶液使用。根据本发明的方法也可以转化多相体系，其中需要相应的工业设备来输送反应物料。

反应混合物既可以在穿过内导体管的那端，也可以在相反的那端供给到反应管中。反应混合物因此可以平行于或反平行于微波传播方向穿过微波辐照器。

通过改变管横截面、辐射区域的长度(在此理解为反应物料暴露于微波中的反应管长度)、流速、空腔谐振器的几何结构以及射入的微波功率，优选如此调整反应条件，使得尽可能快地达到最高反应温度，并且在最高温度下的停留时间保持足够短，使得发生尽可能少的副反应或后续反应。为反应完全，可以将反应物料任选地在中间冷却之后多次通过反应管。

多次证明有利的是，在离开反应管之后将反应产物例如通过夹套冷却或减压来直接冷却。在更慢进行的反应的情况下，经证明常常有利的是，使反应产物在离开反应管之后在反应温度下再保持一定的时间。

优选例如通过调节微波强度、流过速率和/或通过冷却反应管(例如由氮气流)将通过微波辐照引起的温度上升限制在最高500℃。经证明特别有利的是在介于120和最高400℃之间，尤其是介于135和最高350℃之间，且特别是介于155和最高300℃之间的温度，例如在介于180和270℃的温度进行反应。

微波辐照的持续时间取决于不同的因素，例如反应管的几何结构、射入的微波能量、特定的反应和期望的转化度。通常，微波辐照在少于30分钟，优选介于0.01秒和15分钟之间，特别优选介于0.1秒和10分钟之间，且尤其是介于1秒和5分钟之间，例如介于5秒钟和2分钟之间的时段内进行。在此，如此调节微波辐照的强度(功率)，使得反应物料在离开空腔谐振器时具有期望的最高温度。在一优选的实施方式中，直接将反应产物在微波辐照结束之后尽可能快地冷却至低于120℃，优选低于100℃，且特别是低于60℃的温度。在另一优选实施方式中，在离开反应管之后直接中和催化剂(如果存在的话)。

优选地，反应在介于大气压和500巴之间，特别优选介于1.5巴和150巴之间，尤其是介于3巴和100巴之间，且特别是介于1.5巴和100巴之间，例如介于10巴和50巴之间的压力下进行反应。经证明特别有利的是，在升高的压力下操作，其中高于反应物、产物、任选存在的溶剂和/或高于在反应期间形成的醇的沸腾温度(在常压下)操作。特别优选将压力调节得如此高，使得反应混合物在微波辐照期间保持液态并且不沸腾。

为了避免副反应和为了制备尽可能纯的产物，经证明有利的是，在惰性保护气体，例如氮气、氩气或氦气存在下使用反应物和产物。

经证明有利的是，在溶剂的存在下操作以例如降低反应介质的粘度和/或流化反应混合物(如果是多相的话)。为此，原则上可以使用在所应用的反应条件下呈惰性且不与反应物或者所形成的产物反应的任何溶剂。选择合适的溶剂时的重要因素是其极性，其一方面决定了溶解性，另一方面决定了与微波辐照相互作用的程度。选择合适的溶剂时特别重要的因素是其介电损耗ε”。介电损耗ε”描述了在物质与微波辐照相互作用时微波辐照的转化为热的份额。后者的值经证实是对用于进行根据本发明的方法的溶剂的适宜性而言特别重要的标准。

经证明特别有利的是，在显示出尽可能低的微波吸收，并因此仅对反应体系升温提供低贡献的溶剂中操作。对于根据本发明的方法而言优选的溶剂具有在室温和2450MHz下测量的低于10，且有选低于1，例如低于0.5的介电损耗ε”。关于不同溶剂的介电损耗的一览表例如可在B.L.Hayes的“Microwave Synthesis”，CEM Publishing 2002中找到。对于根据本发明的方法而言合适的尤其是具有低于10的ε”-值的溶剂，诸如N-甲基吡咯烷酮、N，N-二甲基甲酰胺或丙酮，且尤其是具有低于1的ε”-值的溶剂。特别优选的具有低于1的ε”-值的溶剂的实例是芳族和/或脂族烃，例如甲苯、二甲苯、乙苯、四氢萘、己烷、环己烷、癸烷、十五烷、十氢萘以及商品化的烃混合物，诸如苯馏分、煤油、溶剂油、Shellsol

AB、Solvesso

150、Solvesso

200、Exxsol

、Isopar和Shellsol

-型。具有优选低于10且特别是低于1的ε”-值的溶剂混合物同样优选用于进行根据本发明的方法。

在另一优选实施方式中，根据本发明的方法在具有例如5的更高的ε”-值，且更高的如尤其是具有10的ε”-值且更高的溶剂中进行。这样的实施方式经证明尤其在本身，即不存在溶剂和/或稀释剂时仅显示非常低的微波吸收的反应混合物反应时是有利的。因此，这样的实施方式经证明在具有低于10且优选低于1的介电损耗ε”的反应混合物的情况下是有利的。然而，通过添加溶剂经常观察到的反应混合物的加速升温需要采取措施以遵循最高温度。

如果在溶剂存在下操作，其在反应混合物中的份额为优选介于2和95重量％之间，特别是介于5和90重量％之间，且尤其是介于10和75重量％之间，例如介于30和60重量％之间。反应特别优选无溶剂地进行。

在另一优选实施方式中，在反应混合物中添加在其中不溶的、强烈吸收微波的物质。这导致强烈的反应混合物的局部加热，并且结果导致进一步加速的反应。合适的这类集热物例如是石墨。

微波是指具有介于约1cm和1m之间的波长和介于300MHz和30GHz之间的频率的电磁辐射。该频率范围原则上适合根据本发明的方法。优选地，对于根据本法的方法而言，使用用于工业、科学、医学、家用和类似应用的开放频率的微波辐照，例如具有915MHz、2.45GHz、5.8GHz或24.12GHz的频率。

对在空腔谐振器中进行根据本发明的方法而言所射入的微波功率尤其取决于力求达到的反应温度，还有反应管的几何结构和因此的反应体积以及需要辐射的持续时间其通常为介于200W和数百kW之间，且尤其是介于500W和100kW之间，例如介于1kW和70kW之间。其可以通过一个或多个微波发生器产生。

在一优选的实施方式中，反应在抗压的、化学惰性的管中进行，其中反应物以及产物和如果存在的溶剂任选地可以导致压力增大。反应结束后，过压可以通过减压用于挥发和分离易挥发组分以及任选的溶剂和/或用于冷却反应产物。作为副产物形成的醇可以在冷却和/或挥发后通过常规的方法，例如相分离、蒸馏、汽提、闪蒸和/或吸收来分离。醇经常也可以残留在产物中。

为达到特别高的转化度，在许多情况下证明有利的是，将获得的反应产物任选地在除去产物和/或副产物之后重新暴露于微波辐照下，其中为了消耗的或缺少的反应物任选地将所使用的反应物的比例补足。

通常，通过根据本发明的路线制备的酰胺以足以进一步使用的纯度产生，从而不需要进一步的后处理或再加工步骤。然而对于特定的需要，可以将它们根据常规的纯化方法，例如蒸馏、重结晶、过滤或者色谱法进一步重新纯化。

本发明的有利之处在于在反应管内部于对称的微波场中心非常均匀的辐射反应物料，所述反应管的纵轴处于单模微波辐照器，且尤其是在E₀₁-空腔谐振器(例如具有同轴过渡的)内部的微波传播方向。在此，根据本发明的反应器设计还允许在非常高的压力和/或温度下进行反应。通过温度和/或压力的升高，还观察到相对于已知的微波反应器的转化度和产率的明显升高，而在此不发生不期望的副反应和/或变色。在此令人惊讶的是在利用射入空腔谐振器中的微波能量时获得非常高的效率，其通常为所射入的微波功率的50％之上，经常高于80％，有时高于90％且在特定情况下高于95％，例如高于98％，并且因此相对于常规的制备方法以及相对于现有技术的微波方法提供经济上和环境上的优势。

根据本发明的方法此外允许可控的、安全的和可再现的反应进行。因为反应管中的反应物料平行于微波的传播方向运动，已知的由于不可控的场分布导致的过热现象通过反应物料的流动得到平衡，所述场分布通过例如在波峰和节点的不固定的微波场强度导致局部过热。所述优点还允许用例如大于10kW或大于100kW的高微波功率操作，并因此与在空腔谐振器中只有很短的停留时间结合，在一台设备中实现每年百吨以上的大产量。

再次令人惊讶的是，尽管在连续流动的流体管中仅非常短的反应物料在微波场中的停留时间，但是基于不足量使用的成分计，发生通常为超过80％，经常超过90％，例如超过95％的转化的很大程度的酰胺化，而不形成显著量的副产物。此外令人惊讶的是，所述高转化能够在这样的反应条件下在不分离氨解形成的醇的情况下获得。在相同直径的流体管中用热夹套加热的情况下，在这样的反应混合物的相应反应时，为了达到合适的反应温度需要极其高的壁温，所述壁温导致形成着色的种类，但是在相同的时间间隔的情况下仅产生微不足道的酰胺构成。

因此，根据本发明的方法允许非常快速、节能和低成本地以高产率和高纯度在工业规模上制备羧酸酰胺。在这样的方法的情况下，除了醇以外，不产生显著量的副产物。这类快速和选择性的反应是根据经典方法不能达到的，并且是单独通过加热至高温所不能预期的。

实施例

反应混合物在微波辐照下的反应在陶瓷管(60×1cm)中进行，所述陶瓷管轴对称地位于柱状空腔谐振器(60×10cm)中。在空腔谐振器的一个端面上，陶瓷管穿过起耦合天线作用的内导体管的空腔。由磁控管产生的频率为2.45GHz的微波场借助于耦合天线耦合到空腔谐振器中(E₀₁-空腔辐射器；单模)，在空腔谐振器中形成驻波。

微波功率在试验持续时间内各自以这样的方式调节，使得期望的反应物料的温度在辐射区域的末端保持恒定。在试验描述中提到的微波功率因此表示射入的微波功率在时间上的中值。反应混合物的温度测量直接在离开反应区域(约15cm距离于绝缘的不锈钢毛细管中，

1cm)之后借助于Pt100温度传感器进行。未被反应混合物直接吸收的微波能量在与耦合天线相对的空腔谐振器的端面上反射；在回程时也未被反应混合物吸收的和在磁控管方向传回的微波能量借助于棱镜系统(环形器)导入含水的容器中。由射入的能量和这些水负荷升温的差异计算带入反应物料中的微波能量。

借助于高压泵和合适的泄压阀将反应混合物以这种操作压力放入反应管中，其足以将所有反应物和产物或者缩合产物始终保持液态。将含有酯和胺的反应混合物以恒定的流量泵过反应管，并通过改变流速调节在辐射区域中的停留时间。

产物的分析借助于¹H-NMR-光谱在500MHz于CDCl₃中进行。

实施例1：椰子油脂肪酸-(N′，N′-二甲氨基丙基)酰胺的制备

在配有气体导入管、搅拌器、内置温度计和压力平衡器的10l的B üchi-搅拌高压釜中预置4.6kg椰子油(6mol/分子量764g/mol)并加热至55℃。在该温度下缓慢添加2.76kg N，N-二甲氨基丙胺(27mol)以及100g作为催化剂的甲醇钠并在搅拌下均质化。

将如此获得的反应混合物在35巴的操作压力下以5l/h连续泵过反应管并暴露于2.5kW的微波功率下，其中92％被反应物料吸收。反应混合物在辐射区域中的停留时间为约34秒。在反应管的末端，反应混合物具有271℃的温度。将反应混合物在离开反应器之后直接冷却至室温。

反应产物为淡黄色。分离所产生的甘油和过量的N，N-二甲氨基丙胺之后获得5.4kg具有95％纯度的椰子油脂肪酸-(N′，N′-二甲氨基丙基)酰胺。

实施例2：N，N-二乙基椰子油脂肪酸酰胺的制备

在配有气体导入管、搅拌器、内置温度计和压力平衡器的10l的B üchi-搅拌高压釜中预置4.2kg椰子油(5.5mol/分子量764g/mol)并加热至45℃。在该温度下缓慢添加2kg二乙胺(27mol)以及100g作为催化剂的甲醇钠并在搅拌下均质化。

将如此获得的反应混合物在35巴的操作压力下以4.5l/h连续泵过反应管并暴露于2.2kW的微波功率下，其中91％被反应物料吸收。反应混合物在辐射区域中的停留时间为约38秒。在反应管的末端，反应混合物具有265℃的温度。将反应混合物在离开反应器之后直接冷却至室温。

反应产物为淡黄色。分离所产生的甘油和过量的二乙胺之后获得3.7kg具有97％纯度的N，N-二乙基椰子油脂肪酸酰胺。

实施例3：N，N-二甲基乙酰胺的制备

在配有气体导入管、搅拌器、内置温度计和压力平衡器的10l的B üchi-搅拌高压釜中预置1.76kg乙酸乙酯(20mol)，并缓慢添加6kg二乙胺(40mol，以30％于乙醇中的溶液)以及100g作为催化剂的甲醇钠并在搅拌下均质化。

将如此获得的反应混合物在35巴的操作压力下以6l/h连续泵过反应管并暴露于3.2kW的微波功率下，其中95％被反应物料吸收。反应混合物在辐射区域中的停留时间为约28秒。在反应管的末端，反应混合物具有278℃的温度。将反应混合物在离开反应器之后直接冷却至室温。

实现了理论值的88％的转化。反应产物是无色的。在蒸馏分离粗产物之后获得1.5kg具有＞99％纯度的N，N-二甲基乙酰胺。

Claims

1.制备脂族羧酸的酰胺的连续方法，其中使至少一种式(I)的羧酸酯与至少一种式(II)的胺，在微波辐照的情况下于反应管中反应生成羧酸酰胺，所述反应管的纵轴处于单模微波辐照器的微波传播方向上，

R³-COOR⁴ (I)

其中

R³表示氢或任选取代的具有1至100个碳原子的脂族烃基，和

R⁴表示任选取代的具有1至30个碳原子的烃基，

或者其中R³和R⁴形成任选取代的具有5、6或7个环成员的环；

HNR¹R² (II)

2.根据权利要求1的方法，其中在基本上微波透明的反应管中用微波对反应混合物进行辐照，所述反应管位于通过导波器与微波发生器连接的中空导体内。

3.根据权利要求1和2中一项或多项的方法，其中所述微波辐照器设置成空腔谐振器。

4.根据权利要求1至3中一项或多项的方法，其中所述微波辐照器设置成反射型空腔谐振器。

5.根据权利要求1至4中一项或多项的方法，其中所述反应管在轴向上与所述中空导体的中心对称轴对齐。

6.根据权利要求1至5中一项或多项的方法，其中反应混合物的辐照在具有微波同轴过渡的空腔谐振器中进行。

7.根据权利要求1至6中一项或多项的方法，其中所述空腔谐振器以E_01n-模式运行，其中n是1至200的整数。

8.根据权利要求1至7中一项或多项的方法，其中在空腔谐振器中形成驻波。

9.根据权利要求1至8中一项或多项的方法，其中将反应物料通过微波辐照加热至介于120和500℃之间的温度。

10.根据权利要求1至9中一项或多项的方法，其中微波辐照在高于大气压的压力下进行。

11.根据权利要求1至10中一项或多项的方法，其中R³包含2至26个C-原子。

12.根据权利要求1至11中一项或多项的方法，其中R³带有至少一个另外的酯基团-COOR⁴，其中R⁴表示任选取代的具有1至30个碳原子的烃基。

13.根据权利要求1至12中一项或多项的方法，其中R³表示任选取代的具有2-100个C-原子的脂族烃基，所述烃基含有至少一个C＝C-双键。

14.根据权利要求1至13中一项或多项的方法，其中R⁴包含2至24个C-原子。

15.根据权利要求1至14中一项或多项的方法，其中R⁴带有一个或多个另外的羟基。

16.根据权利要求1至15中一项或多项的方法，其中式(I)的化合物是脂族羧酸与具有1至4个C-原子的一元醇的酯。

17.根据权利要求1至15中一项或多项的方法，其中式(I)的化合物是相同或不同的、任选取代的脂族羧酸与具有2至6个羟基的多元醇的酯。

18.根据权利要求1至17中一项或多项的方法，其中式(I)的化合物是内酯。

19.根据权利要求1至18中一项或多项的方法，其中R¹和/或R²彼此独立地是具有2至24个C-原子的脂族基团。

20.根据权利要求1至18中一项或多项的方法，其中R¹和R²与其所连接的氮原子一起形成具有4个或更多个环成员的环。

21.根据权利要求1至18中一项或多项的方法，其中R¹和/或R²彼此独立地表示任选取代的C₆-C₁₂-芳基或任选取代的具有5至12个环成员的杂芳基。

22.根据权利要求1至18中一项或多项的方法，其中R¹和/或R²彼此独立地表示式(V)的基团

-(R⁷O)_n-R⁸ (V)

其中

R⁷表示具有2至6个C-原子的亚烷基或其组合，

n表示介于2和50之间的数，和

R¹¹、R¹²彼此独立地表示具有1至24个C-原子的脂族基团；具有5至12个环成员的芳基或杂芳基；具有1至50个聚(氧亚烷基)单元的聚(氧亚烷基)基团，其中聚(氧亚烷基)单元衍生自具有2至6个C-原子的氧化烯单元；或者R¹¹和R¹²与它们所连接的氮原子共同形成具有4、5、6个或更多个环成员的环。

23.根据权利要求1至18中一项或多项的方法，其中R¹和/或R²彼此独立地表示式(VI)的基团

-[R⁹-N(R¹⁰)]_m-(R¹⁰) (VI)

其中

R⁹表示具有2至6个C-原子的亚烷基或其组合，

每个R¹⁰彼此独立地表示氢、具有多达24个C-原子的烷基或羟基烷基、聚氧亚烷基-(R⁷-O)_p-R⁸、或聚亚氨基亚烷基-[R⁹-N(R¹⁰)]_q-(R¹⁰)，

R⁷表示具有2至6个C-原子的亚烷基或其组合，

R¹¹、R¹²彼此独立地表示具有1至24个C-原子的脂族基团；具有5至12个环成员的芳基或杂芳基；具有1至50个聚(氧亚烷基)单元的聚(氧亚烷基)基团，其中聚(氧亚烷基)单元衍生自具有2至6个C-原子的氧化烯单元；或者R¹¹和R¹²与它们所连接的氮原子共同形成具有4、5、6个或更多个环成员的环，和q和p彼此独立地表示1至50，和

m表示1至20的数。

24.根据权利要求1至19和/或21至25中一项或多项的方法，其中式(II)的胺是伯胺。

25.根据权利要求1至23中一项或多项的方法，其中式(II)的胺是仲胺。