CN103201256B - 用于制备酰胺酯化合物的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于制备酰胺酯化合物的方法。更具体地，本发明涉及一种在碱性化合物存在下通过二酯与胺之间的反应制备酰胺酯化合物的方法，其中：将所述胺溶解在有机溶剂或所述二酯中，当所述胺溶解在有机溶剂中时，将所述二酯加入到包括所述胺和所述碱性化合物的反应混合物中，当所述胺溶解在所述二酯中时，将所述碱性化合物加入到包括所述胺和所述二酯(II)的反应混合物中，所述反应在大于或等于30℃的温度下进行，所述胺相对于所述二酯以0.01～50％范围内的摩尔过量存在。

Description

用于制备酰胺酯化合物的方法
技术领域
本发明涉及一种用于制备酰胺酯化合物的方法。
更具体地，本发明涉及一种通过二酯与胺之间的反应来制备酰胺酯化合物的方法。
背景技术
酰胺酯化合物因它们作为溶剂的应用而众所周知，特别是在植物保护应用中用作溶剂，正如例如文献WO2009/092795中所描述。
现有几种用于获得所述酰胺酯化合物的途径。
文献US4588833描述一种通过钴催化的不饱和酰胺与醇和一氧化碳的高温反应制备酰胺酯的方法。
文献US3417114在实施例9中描述了一种同时制备式为MeOOC-(CH2)3-CONMe2的酰胺酯化合物(DMGME)和式为Me2NOC-(CH2)3-CONMe2的二酰胺化合物(TMG)的方法，随后通过蒸馏来分离这两种化合物。为了进行该反应，将气态二甲胺鼓入包括预先纯化过的二甲基戊二酸和甲醇钠溶液的介质中两小时。然后两种化合物(DMGE和TMG)从得到的复杂混合物中通过蒸馏被分离开。
文献US3288794描述了与文献US3417114相同的方法，以及用类似的操作过程同时制备N，N-二甲基己酰胺甲酯和N，N，N′，N′-四甲基己二酰胺，随后也通过蒸馏来分离。
在二酯的情况下，上述现有技术的方法对酰胺酯没有选择性。而且二酰胺的比例通常是主要比例而酰胺酯被认为是未能充分反应的副产物。
此外，对于这些方法，在反应前需要用于纯化二酯的步骤，这使方法复杂化。
在反应之后，这种类型的方法还需要难控制且昂贵的反应介质的处理以分离二酰胺和酰胺酯，例如通过蒸馏为例。
而且，对于现有技术的这些方法，形成的粗产物可能具有不利于后续使用的强烈的橘黄色颜色。因此产物进行额外的纯化步骤。所有这些纯化处理使生产酰胺酯的方法复杂化。
为了尝试克服低的酰胺酯选择性的问题，通常通过冷却反应介质在低温下操作，即低于室温下。然而，降低反应温度显著地降低反应的动力学，并且因此显著地降低该方法的生产率。
因此，需要找到一种对酰胺酯有选择性的由二酯生产酰胺酯的方法。而且，该方法应该在工业设备中容易应用。该方法另一个必须满足的要求是反应的动力学必须大。最后，该用于生产酰胺酯的方法应该是高效的。
发明内容
为此，本发明提出一种用于制备下述式(I)的酰胺酯化合物的方法：
R1OOC-A-CONR2R3(I)
包括在碱性化合物的存在下使下述式(II)的二酯化合物与下述式(III)的胺进行反应的步骤：
R1OOC-A-COOR1(II)
HNR2R3(III)
其中：
A是共价键，或包括1～12的碳原子数的直链或支链的二价亚烷基，
R1是包括1～36个碳原子的可选地被取代的烃基，
R2和R3相同或不同，为选自氢原子以及包括1～36个碳原子的可选地被取代的烃基中的基团，
R2和R3可一起形成包括与R2和R3连接的氮原子的环，如果需要，所述环被取代，和/或包括额外的杂原子，且
R2和R3不同时为氢原子，
其特征在于下述事实：
将所述胺(III)溶解在有机溶剂中，或溶解在所述二酯化合物(II)中，
当所述胺(III)溶解在有机溶剂中时，将所述二酯化合物(II)加入到包括所述胺(III)和所述碱性化合物的反应混合物中，
当所述胺(III)溶解在所述二酯化合物(II)中时，将所述碱性化合物加入到包括所述胺(III)和所述二酯化合物(II)的反应混合物中，
所述反应在大于或等于30℃的温度下进行，
基于所述二酯化合物(II)，所述胺(III)以0.01～50％范围内的摩尔过量存在。
根据本发明的方法，所述胺(III)总是存在于将化合物(二酯或碱性化合物)中的一种加入到其中的反应介质中，另一种化合物(碱性化合物或二酯化合物)从反应开始就与所述胺一起存在。
因此，式(II)的二酯化合物参与到本发明的方法中，该化合物有利地具有下述特征。
根据本发明有利的实施方式，在式(I)和(II)中，A是包括2～12的碳原子数，优选3～6的碳原子数的支链的二价亚烷基。
优选地，在式(I)和(II)中，R1基团相同或不同，是包括1～16个碳原子的烃基，并可具有一个或多个取代基。作为示例而非限制的“取代基”意为优选具有1～4个碳原子的烷基、优选具有1～4个碳原子的烷氧基、羟基或卤素。
优选地，R1基团相同或不同，选自烷基、烯基、环烷基、芳基以及芳烷基，所述基团可具有一个或多个取代基。
更具体地，R1优选选自甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基、仲丁基、正戊基、异戊基、仲戊基、环戊基、正己基、异己基、仲己基、环己基、甲基环己基、2-乙基丁基、3-甲基戊基、正庚基、异庚基、仲庚基、3-甲基己基、4-甲基己基、1-乙基戊基、2-乙基戊基、3-乙基戊基、正辛基、异辛基、3-甲基庚基、正壬基、正癸基、十一烷基、正十二烷基、十三烷基、十四烷基以及十五烷基。
在特别有利的实施方式中，R1选自甲基和乙基。
最优选地，式(II)的二酯化合物是具有如上述所定义的R1的下述式(II.1)、(II.2)和(II.3)的二酯化合物的混合物：
R1OOC-CH(CH3)-CH2-CH2-COOR1(II.1)
R1OOC-CH(CH2-CH3)-CH2-COOR1(II.2)
R1OOC-CH2-CH2-CH2-CH2-COOR1(II.3)
式(II.1)、(II.2)和(II.3)的二酯化合物的混合物可具有下述组成：
75wt％～95wt％，优选85wt％～95wt％的式(II.1)的化合物，
3wt％～23wt％，优选4wt％～14wt％的式(II.2)的化合物，
0.1wt％～10wt％，优选0.1wt％～3wt％的式(II.3)的化合物，
更优选的是，对于上述式(II.1)、(II.2)和(II.3)的二酯化合物的混合物，R1基团是甲基。该混合物尤其可为由Rhodia以商品名IRIS销售的二酯混合物。
根据本发明有利的实施方式，二酯化合物(II)作为纯化合物被引入，即没有将其放入有机溶剂的溶液中。然而，可将该二酯化合物(II)放入有机溶剂的溶液中。根据本发明优选的实施方式，有机溶剂选自挥发性有机溶剂，尤其是醇和醚，优选选自甲醇、乙醇、四氢呋喃(THF)以及它们的混合物。更优选地，有机溶剂是甲醇。
式(III)的胺也参与到本发明的方法中，所述胺有利地具有下述特征。
优选地，在式(I)和(III)中，基团R2和R3相同或不同，是可具有一个或多个取代基的包括1～16个碳原子的烃基。作为示例而非限制的“取代基”意为优选具有1～4个碳原子的烷基、优选具有1～4个碳原子的烷氧基、羟基或卤素。
优选地，基团R2和R3相同或不同，选自烷基、烯基、环烷基、芳基以及芳烷基基团，所述基团可具有一个或多个取代基。
根据本发明的第一实施方式，R2和R3相同或不同，选自甲基、乙基、羟乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基、正戊基、异戊基、己基以及环己基。优选地，R2和R3选自甲基、乙基以及羟乙基。
根据本发明的第二实施方式，R2和R3一起形成包括它们所连接的氮原子的5个或6个原子的环，所述环的一个原子可为另一种杂原子，诸如氧原子。优选地，R2和R3一起形成选自吗啉、哌啶以及哌嗪的环。
将式(III)的胺溶解在有机溶剂中，或溶解在所述二酯化合物(II)中。
根据本发明优选的实施方式，所述有机溶剂选自挥发性有机溶剂，尤其是醇和醚，优选选自甲醇、乙醇、四氢呋喃(THF)，以及它们的混合物。更优选，所述有机溶剂是甲醇。
式(III)的胺以有利地在10％～100％之间，优选在30％～80％之间，并且更优选在40％～60％之间的有机溶剂中的重量浓度存在。该胺(III)以100％的浓度存在时的情况对应于将该胺溶解在所述二酯化合物(II)中并且没有额外的有机溶剂时的实施方式。
本发明的方法应用了碱性化合物。
优选地，所述碱性化合物是碱金属的醇盐或碱土金属的醇盐，优选选自甲醇钠、乙醇钠或乙醇钾、叔丁醇钾。所述碱性化合物还可选自碳酸盐，尤其是碳酸钾或碳酸钠；或者选自烷基钛酸酯，诸如丁基钛酸酯。所述碱性化合物也可以是几种上述化合物的混合物。优选地，所述碱性化合物是甲醇钠。
根据本发明，所述碱性化合物可以纯化合物使用或以具有例如与先前定义的溶剂，尤其是甲醇相同本质的有机溶剂中的溶液使用。一般地，所述碱性化合物以有利地在5％～80％之间，优选10％～50％之间，且更优选20％～30％之间的有机溶剂中的重量浓度存在于有机溶剂的溶液中。
根据本发明，式(II)的二酯化合物与式(III)的胺在碱性化合物存在下以下文中定义的比例发生反应。
根据本发明的特征，相对于所述二酯化合物(II)，胺(III)以0.01％～50％范围内的摩尔过量存在。优选地，相对于所述二酯化合物(II)，该胺以1％～30％范围内的摩尔过量存在，并且更优选以5％～20％范围内的摩尔过量存在。用于得到式(I)的酰胺酯化合物的化学计量是每摩尔式(II)的二酯化合物为1摩尔式(III)的胺，“摩尔过量”在本文中意为：基于该化学计算量，本发明的方法包括胺的摩尔过量在0.01％～50％范围内。
相对于二酯，所述碱性化合物以0.01％～20％之间的摩尔浓度，优选以3％～10％之间的摩尔浓度优选引入。
根据本发明的另一特征，反应在大于或等于30℃的温度下进行。优选地，反应在大于或等于50℃的温度下进行。有利地，反应在30～130℃之间，优选在40～90℃之间，甚至更优选在45～65℃之间的温度下进行。用于控制该温度所需的卡路里由反应自身或由外部装置提供，例如通过加热或冷却。
有利地，反应在1～10巴绝压，优选在1～5巴绝压，甚至更优选在1～3巴绝压的压力下进行。
优选地，反应在无水条件下进行，即可容许最多0.2wt％的水，优选最多0.05wt％的水。
根据优选的实施方式，反应在惰性条件下进行，例如通过用惰性气体，尤其是氮气进行吹扫。
根据本发明，加入到包括胺(III)的反应混合物中的(二酯或碱性)化合物可一次性、连续地或分批地加入。
根据本发明，在反应结束时，得到式(I)的酰胺酯化合物。在反应结束时，反应混合物不需要对酰胺酯化合物进行任何难控制的纯化处理，以从二酰胺化合物中将酰胺酯化合物分离出来。可仅除去诸如未反应的胺及溶剂的挥发性化合物，尤其是蒸发除去，例如通过在减压下蒸馏除去。介质可以可选地用本领域技术人员已知的传统操作来处理，尤其是中和、过滤和清洗步骤以除去反应过程中形成的盐。因而，得到的式(I)的酰胺酯化合物具有高的纯度并且可直接使用在预期应用中，例如作为溶剂，尤其是作为在植物保护应用中的溶剂。
根据本发明的方法可以是连续或不连续的过程。
根据本发明的方法具有很多优点。当在相对于二酯混合物以摩尔过量的胺(III)存在下，并且在30℃以上的温度下，应用于符合式(II.1)、(II.2)和(II.3)的二酯化合物的混合物，例如IRIS时，根据本发明的方法最特别有利。
首先，它对酰胺酯具有高的选择性，即酰胺酯的选择性大于90％，甚至大于95％。出人意料地，尽管胺过量且反应温度大于或等于30℃，但形成小于5％的二酰胺。与在较低温度下并且无过量的胺的反应相比，反应也非常快。而且，没有观察到明显的介质颜色，并且在反应结束时的反应混合物不需要对主产物进行任何难控制的纯化处理，这显著地简化了方法并且提高了生产率。
具体实施方式
以下实施例示例本发明，但不限制本发明。
实施例
实施例1(比较)：二甲胺(气体)加入到 IRIS/甲醇钠的混合 物中-T＝20℃
将甲醇中的甲醇钠溶液(50wt％的溶液，重量18.8g)和304g的由Rhodia以商品名IRIS销售的2-甲基-戊二酸二酯、2-乙基-琥珀酸二酯和己二酸二酯的混合物加入设置有机械搅拌且预先干燥过的充分搅拌的1升的双夹套反应器中。
看到反应介质具有橘黄色。
将该反应混合物的温度稳定在设定值+20℃，并且将二甲胺气体鼓入包括甲醇钠和二酯混合物的反应介质中两小时(加入82g二甲胺，相对于二酯为5％的摩尔过量)。
在整个鼓入期间，反应介质的温度保持恒定。
反应介质的温度保持在+20℃直到已经消耗96％的起始加入的二酯(完成时间：20小时)。
在20℃～50℃之间的温度下，在减压下(约200mbars)蒸馏轻微过量的二甲胺。然后通过加入足够量的85％的磷酸来中和反应介质。过滤所形成的盐。用甲醇清洗所形成的固体，并且然后真空下蒸馏挥发性化合物(甲醇和未反应的二酯)。
然后通过气相色谱法分析产物。
下表1集合了该比较例1C的条件和结果。
表1
(a)完成反应所需的持续时间
(b)在这种情况下，在处理结束时提及的组成
(c)Di/EA＝最终的二酰胺/酰胺酯的浓度比
可以看出，该反应缓慢，并且得到的产物有颜色。
实施例2甲醇钠加入到 IRIS/二甲胺混合物中-温度的影响
在设置有机械搅拌且预先干燥过的充分搅拌的1升的双夹套反应器中，将二甲胺(纯DMA，83g，相对于二酯为5％的摩尔过量)引入并溶解在304g的由Rhodia以商品名IRIS销售的2-甲基戊二酸二酯、2-乙基琥珀酸二酯和己二酸二酯的混合物中。
将反应介质的温度稳定在所需的设定值(参考下表2)，并且在限定的一段时间内，将甲醇中的甲醇钠溶液(50wt％的溶液，重量18.8g)倒入包括二甲胺和二酯的混合物的反应混合物中。
一旦完成倒入，将反应介质的温度保持恒定，直到已经消耗超过96％的加入的二酯负载。
在20℃～50℃之间的温度下，在减压下(约200mbars)蒸馏过量的二甲胺。然后通过加入足够量的85％的磷酸来中和反应介质。过滤所形成的盐。用甲醇清洗残留的固体，并且然后真空下蒸馏挥发性化合物。
然后通过气相色谱法分析产物。
下表2集合了实施的两个实验(实验2C：比较；以及实验2：根据本发明)的条件和结果。
表2
(a)完成反应所需的持续时间
(b)在这种情况下，在处理结束时提及的组成
(c)Di/EA＝最终的二酰胺/酰胺酯的浓度比
可以看出，比较例2C的反应缓慢，而根据本发明的实施例2反应非常快，在实施例2中，尽管温度值上升至50℃，但仍保持选择性。
实施例3 IRIS加入到甲醇钠/二甲胺混合物中-温度的影响-过 量DMA的影响。
将在甲醇中的二甲胺(50wt％溶液，重量188g)和在甲醇中的甲醇钠(50wt％溶液，重量18.8g)引入设置有机械搅拌且预先干燥过的充分搅拌的1升的双夹套反应器中。
将反应介质的温度稳定在所需的所述值，并且在限定的一段时间内，将304g的由Rhodia以商品名IRIS销售的2-甲基戊二酸二酯、2-乙基琥珀酸二酯和己二酸二酯的混合物倒入包括二甲胺和甲醇钠的反应混合物中。
一旦完成倒入，将反应介质的温度保持恒定，直到已经消耗超过96％的加入的二酯负载。
在20℃～50℃之间的温度下，在减压下(约200mbars)蒸馏过量的二甲胺。然后通过加入足够量的85％的磷酸来中和反应介质。过滤所形成的盐。用甲醇清洗残留的固体，并且然后真空下蒸馏挥发性化合物。
然后通过气相色谱法分析产物。
下表3和表4集合了实施的不同实验(C对应于比较实验)的条件和结果。
温度的影响
二酯/DMA/甲醇钠＝1mol/1.2mol/0.05mol-在甲醇中50wt％的DMA。
表3
(a)完成反应所需的持续时间
(b)在这种情况下，在处理结束时提及的组成
(c)Di/EA＝最终的二酰胺/酰胺酯的浓度比
可以看出，反应速率从40℃向前显著降低，尽管保持了酯酰胺的选择性。
DME化学计量的影响
二酯/甲醇钠＝1mol/0.05mol-在甲醇中50wt％的DMA。
表4
(a)完成反应所需的持续时间
(b)在这种情况下，在处理结束时提及的组成
(c)相对于二酯，DMA的摩尔过量(mol％)
(d)Di/EA＝最终的二酰胺/酰胺酯的浓度比
可以看出，没有过量的DMA，反应很慢。在50℃温度下，过量的DMA出奇地提供保持酯酰胺选择性的可能性，该50℃温度进一步促进反应的动力学。

Claims (24)

1.一种用于制备下述式(I)的酰胺酯化合物的方法：
R1OOC-A-CONR2R3(I)
所述方法包括在碱性化合物的存在下使下述式(II)的二酯化合物与下述式(III)的胺进行反应的步骤：
R1OOC-A-COOR1(II)
HNR2R3(III)
其中：
A是共价键，或含有1～12的碳原子数的直链或支链的二价亚烷基，
R1是含有1～36个碳原子的烃基，
R2和R3相同或不同，是选自氢以及含有1～36个碳原子的烃基中的基团，
R2和R3可一起形成包括与R2和R3连接的氮原子的环，且
R2和R3不同时为氢原子，
其特征在于：
将所述胺(III)溶解在有机溶剂中，或溶解在所述二酯化合物(II)中，
当所述胺(III)溶解在有机溶剂中时，将所述二酯化合物(II)加入到包含所述胺(III)和所述碱性化合物的反应混合物中，
当所述胺(III)溶解在所述二酯化合物(II)中时，将所述碱性化合物加入到包括所述胺(III)和所述二酯化合物(II)的反应混合物中，
所述反应在30℃～90℃的温度下进行，
基于所述二酯化合物(II)，所述胺(III)以1～50％范围内的摩尔过量存在。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，A是含有2～12的碳原子数的支链的二价亚烷基。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，R1基团为含有1～16个碳原子的烃基。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，R1基团选自烷基、烯基、芳基以及芳烷基。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述烷基是环烷基。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，R1选自甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基、仲丁基、正戊基、异戊基、仲戊基、环戊基、正己基、异己基、仲己基、环己基、甲基环己基、2-乙基丁基、3-甲基戊基、正庚基、异庚基、仲庚基、3-甲基己基、4-甲基己基、1-乙基戊基、2-乙基戊基、3-乙基戊基、正辛基、异辛基、3-甲基庚基、正壬基、正癸基、十一烷基、正十二烷基、十三烷基、十四烷基以及十五烷基。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，式(II)的所述二酯化合物是具有权利要求1所定义的R1的下述式(II.1)、(II.2)和(II.3)的二酯化合物的混合物：
R1OOC-CH(CH3)-CH2-CH2-COOR1(II.1)
R1OOC-CH(CH2-CH3)-CH2-COOR1(II.2)
R1OOC-CH2-CH2-CH2-CH2-COOR1(II.3)。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，式(II.1)、(II.2)和(II.3)的二酯化合物的混合物具有下述组成：
75～95wt％的式(II.1)的化合物，
3～23wt％的式(II.2)的化合物，
0.1～10wt％的式(II.3)的化合物。
9.根据权利要求7或8所述的方法，其中，R1基团是甲基。
10.根据权利要求1所述的方法，其中，R2基团和R3基团相同或不同，选自烷基、烯基、芳基以及芳烷基。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述烷基是环烷基。
12.根据权利要求10所述的方法，其中，R2和R3相同或不同，选自甲基、乙基、羟乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基、正戊基、异戊基以及己基。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述己基是环己基。
14.根据权利要求1所述的方法，其中，R2和R3一起形成包括与R2和R3连接的氮原子的5个或6个原子的环，所述环的一个原子为另一种杂原子。
15.根据权利要求1所述的方法，其中，R2和R3一起形成选自吗啉、哌啶以及哌嗪的环。
16.根据权利要求1所述的方法，其中，将式(III)的所述胺溶解在有机溶剂中。
17.根据权利要求16所述的方法，其中，所述有机溶剂选自醇、醚以及它们的混合物。
18.根据权利要求1所述的方法，其中，所述碱性化合物是碱金属的醇盐或碱土金属的醇盐、碳酸钾或碳酸钠、烷基钛酸酯以及它们的混合物。
19.根据权利要求1所述的方法，其中，所述碱性化合物相对于所述二酯化合物以0.01～20％的摩尔浓度加入。
20.根据权利要求1所述的方法，其中，所述反应在30℃～65℃之间的温度下进行。
21.根据权利要求1所述的方法，其中，所述反应在45℃～65℃之间的温度下进行。
22.根据权利要求1所述的方法，其中，基于所述二酯化合物(II)，所述胺(III)以5～50％范围内的摩尔过量存在。
23.根据权利要求1所述的方法，其中，基于所述二酯化合物(II)，所述胺(III)以5～30％范围内的摩尔过量存在。
24.根据权利要求1所述的方法，其中，基于所述二酯化合物(II)，所述胺(III)以5～20％范围内的摩尔过量存在。
CN201180031774.5A 2010-06-09 2011-06-09 用于制备酰胺酯化合物的方法 Active CN103201256B (zh)

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