CN112218849A - 用于制备胺的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于制备特定胺的方法，其中在第一步中使相应的氨基醇与合适的羰基化合物反应，且随后在第二步中使在第一步中获得的中间体与合适的胺组分反应以产生所需的胺。

Description

用于制备胺的方法
发明背景
本发明涉及一种用于制备式(1)的胺的方法，
Figure BDA0002811841610000011
其中
m为1、2或3，其中
当m为1时
R1为包含至少一个环脂族或芳族环的脂族C1-60烃基或C4-60烃基，所述C1-60或C4-60烃基任选地包含一个或多个独立地选自氮(N)、氧(O)和硫(S)的杂原子，和
R2为氢(H)、C1-6烷基或苯基，
或者
R1、R2一起为-(CH2)j-Y-(CH2)k-，其中Y为亚甲基、氧(O)、硫(S)或NR3(其中R3为C1-4烷基)，且j和k独立地为1-4的整数，
当m为2或3时
R1为包含至少一个环脂族或芳族环的二价或三价C4-20烃基，所述烃基任选地包含一个或多个独立地选自氮(N)、氧(O)和硫(S)的杂原子，并且
R2为氢(H)、C1-6烷基或苯基，以及
R4和R5独立地为氢(H)或C1-16烷基，
R6和R7独立地为氢(H)或C1-4烷基。
现有技术
该类胺尤其用作制备生物活性物质中的中间体(Mokrov G.V.等，RussianChemical Bulletin，59(6)，1254-1266，210)。它们也用作聚氨酯泡沫中的交联剂(US 8552 078 B2)。制备该类胺的方法通常是已知的。
Mokrov G.V.等(Mokrov GV等，Russian Chemical Bulletin，59(6)，1254-1266，210)尤其描述了通过苯甲醛与3倍过量的1,2-乙二胺(1,2-EDA)的反应制备N-苄基-1,2-乙二胺。
Kurganov A.等(Liebigs Ann.Chem.1980，786-790)尤其描述了通过苯甲醛与1,2-丙二胺(1,2-PDA)的反应制备N1-苄基-1,2-丙二胺。
US 8 552 078 B2(Air Products and Chemicals，Inc.)描述了多胺与合适的醛和酮的反应，例如1,2-EDA与苯甲醛的反应以形成N-苄基-1,2-乙二胺。
WO 2016/023839 A1(Sika Technology AG)描述了1,2-PDA与适当的醛或酮的反应(例如与苯甲醛的反应以形成N1-苄基-1,2-丙二胺)。
WO 2017/037069 A1(Sika Technology AG)描述了1,2-EDA与合适的醛或酮的反应(例如与苯甲醛的反应以形成N-苄基-1,2-乙二胺)。主要副产物是多烷基化的1,2-EDA(例如N,N'-苄基-1,2-乙二胺)。
WO 2016/023837 A1(Sika Technology AG)描述了1,2-PDA与双或三官能羰基化合物的反应(例如与对苯二甲醛的反应以形成1,4-双(2-氨基丙基氨基甲基)苯)。
WO 2017/037070 A1(Sika Technology AG)描述了1,2-EDA与二或三官能羰基化合物的反应(例如与对苯二甲醛的反应以形成1,4-双(2-氨基乙基氨基甲基)苯)。
根据上述现有技术，适当烷基化胺可以通过使1,2-EDA或1,2-PDA与适当醛或酮反应来制备。这伴随着其中两个氮原子均被烷基化的不希望的副产物形成。当使1,2-EDA/1,2-PDA与等摩尔量的醛/酮反应时，选择性需要改进，因为相应的副产物并非以不显著量形成。该类副产物的形成可以通过使用过量的1,2-EDA或1,2-PDA降低。然而，这产生必须由反应混合物移除过量二胺的问题(这主要是通过蒸馏来实现的)。换言之，尽管可以通过使用过量二胺(原料)来提高选择性，但是由于蒸馏所需的能量，因此这伴随着该方法的运行成本的增加。
特别是当要生产相对少量的所需胺(例如仅几吨)时，产生另一问题。不能将通过蒸馏移除的二胺(原料)自由地再循环至反应中。这意指在生产所需量的胺之后，通常必须处理(例如焚烧)移除的二胺(原料)。这具有显著经济缺点，特别是在相对昂贵的原料如1,2-EDA或1,2-PDA的情况下。
因此，本发明的一个目的是改进制备式(1)的胺的现有方法的经济可行性，并解决一个或多个现有技术的缺点，特别是上述缺点。因此，应找到一种方法，其允许以高转化率、产率、时空产率(STY)和选择性制备式(1)的胺。该方法还应使得可以基于相应二胺(例如1,2-EDA或1,2-PDA)之外的原料来制备式(1)的胺。
[时空产率以'产物量/(催化剂体积·时间)'(kg/(lcat·h))和/或'产物量/(反应器体积·时间)'(kg/(l反应器·h))]表示。
令人惊讶地发现一种制备式(1)的胺的方法
Figure BDA0002811841610000031
其中
m为1、2或3，其中
当m为1时
R1为包含至少一个环脂族或芳族环的脂族C1-60烃基或C4-60烃基，所述C1-60或C4-60烃基任选地包含一个或多个独立地选自氮(N)、氧(O)和硫(S)的杂原子，和
R2为氢(H)、C1-6烷基或苯基，
或者
R1、R2一起为-(CH2)j-Y-(CH2)k-，其中Y为亚甲基、氧(O)、硫(S)或NR3(其中R3为C1-4烷基)且j和k独立地为1-4的整数，
当m为2或3时
R1为包含至少一个环脂族或芳族环的二价或三价C4-20烃基，所述烃基任选地包含一个或多个独立地选自氮(N)、氧(O)和硫(S)的杂原子，和
R2为氢(H)、C1-6烷基或苯基，以及
R4和R5独立地为氢(H)或C1-16烷基，
R6和R7独立地为氢(H)或C1-4烷基，
包括以下步骤：
1.使式(2)的氨基醇与式(3)的羰基化合物反应，
Figure BDA0002811841610000041
且随后使所得反应产物在非均相氢化催化剂上经氢气(H2)氢化以形成式(4)的中间体
Figure BDA0002811841610000042
2.使步骤1中获得的中间体在氢气(H2)和非均相氢化催化剂存在下与式(5)的胺组分反应以形成相应的式(1)的胺，
Figure BDA0002811841610000043
其中式(2)至(5)中的m和基团R1、R2、R4、R5、R6和R7如式(1)中所定义。
令人惊讶地发现使用本发明方法以高产率和选择性获得式(1)的胺。本领域技术人员原则上将预期在第一步和第二步中均发现产率的损失，其中总损失大于现有技术的一步法的损失。该预期的关键前提是第二步(步骤2)是醇胺化，其通常在比酮或醛胺化高的温度和压力下进行。为了首先将相应的醇基氧化(脱氢)为醛或酮，然后使其能够与胺组分反应，需要较高的温度和压力。然而，升高温度和升高压力通常伴随着不希望的副反应将在显著程度上发生的可能性增加。就此而言，与醇相比，本领域技术人员将倾向于醛或酮的胺化。特别地，本领域技术人员不会预期现有技术方法的选择性(一个步骤，醛或酮的胺化)低于本发明方法(两个步骤；步骤1：醛或酮的胺化，步骤2：醇的胺化)的选择性。
发明描述
本发明方法可用于以高产率和选择性制备式(1)的胺，其中所用原料是式(2)的氨基醇，例如1-氨基丙烷-2-醇(MIPOA)或单乙醇胺(MEOA)。与现有技术中使用的二胺如1,2-EDA或1,2-PDA相比，该类原料可以更容易且因此更经济地制备。
基团R1-R7的描述：
概述：
“脂族基团”是指既不含环脂族环也不含芳族环的基团。它可以是线性或支化的。根据本发明，线性或支化的碳主链还可包含相应的杂原子，即氮(N)、氧(O)和硫(S)。
当m为1时，R1为一价基团；当m为2时，R1为二价基团；当m为3时，R1为三价基团。因此，R1的价态相应于m的数值。
R1优选是饱和的。在包含至少一个芳族环的烃基的情况下，应理解R1不含在形式上是芳族环的一部分的那些之外的CC双键。
当R1包含杂原子时，这些杂原子优选以下列方式并入烃基中：C-O-C、C-S-C、C-N＝C、C-N-CC，更优选C-O-C、C-S-C、C-N-CC，特别优选C-O-C、C-N-CC，或甚至是C-O-C(C-N-CC是指氮与所有三个碳原子键合)。
根据本发明的杂原子可以是环脂族或芳族环的一部分，或者它们可以位于环的外部。呋喃基是其中杂原子是芳族环的一部分的基团的一个实例。类似地，在2,5-四氢亚苯基中，杂原子是环脂族环的一部分。4-甲氧基苄基是其中杂原子位于芳族环外部的基团的一个实例。在所有情况下，氧构成C-O-C单元中的碳骨架的一部分。
烷氧基烷基是包含相应杂原子(氧(O))的脂族基团的一个实例。
在每种情况下，根据本发明的式中的虚线表示基团R1与相关的分子基团之间的键(即式(1)、(3)和(4)中方括号中所示的分子片段))。
m可以为1、2或3。优选地，m为1或2，特别优选1。
其中m为1的胺的制备：
在下文中首先更详细地就其中m为1的胺的制备描述本发明方法。在此优选制备其中基团R1-R7如下所定义的胺。
本发明方法特别适合于制备其中m为1且其中所选基团R1、R2、R6和R7不使得基团R6R7N-相应于基团-NHCH R1R2的式(1)的胺。例如，与R1为甲基且R2为氢(H)同时，R6不应为乙基且R7不应为氢(H)。
R1和R2：
R1优选为脂族C5-50烃基，更优选C6-40烃基，特别优选C7-30烃基，或甚至是C8-20烃基。
R1同样优选为C4-60烃基，更优选C5-50烃基，特别优选C6-40烃基，或甚至是C7-30烃基，所述基团包含至少一个环脂族或芳族环。
R1可例如为
-C3-50烷基(优选C4-40烷基，更优选C5-30烷基，特别优选C6-20烷基)，
-C3-50烷氧基烷基(优选C4-40烷氧基烷基，更优选C5-30烷氧基烷基，特别优选C6-20烷氧基烷基)，
-C4-12环烷基(优选C4-10环烷基，更优选C5-8环烷基，特别优选环己基)，
-C4-30烷氧基环烷基(优选C6-20烷氧基环烷基，更优选C7-15烷氧基环烷基，特别优选C8-12烷氧基环烷基)，
-C4-30烷基环烷基(优选C6-20烷基环烷基，更优选C7-15烷基环烷基，特别优选C8-12烷基环烷基)，或者
-式(A)、(B)或(C)的基团，
Figure BDA0002811841610000061
其中在式(A)、(B)和(C)中
X为选自C1-18烷基、C1-18烷氧基和C1-18二烷基氨基，优选C1-12烷基、C1-12烷氧基和C1-12二烷基氨基，更优选C1-4烷基、C1-4烷氧基和C1-4二烷基氨基，特别优选甲基、甲氧基或二甲基氨基的相同或不同的基团，
Z为氧(O)、硫(S)或NR9(其中R9为C1-4烷基，优选甲基或乙基，特别优选甲基)，优选氧(O)或硫(S)，更优选氧(O)，
n为0-3的整数，优选0或1或2，更优选0或1。
在本发明的上下文中，烷氧基环烷基或烷基环烷基应理解为是指具有至少一个烷氧基或烷基的环烷基。
R1特别优选为式(A)的基团，其中X、Z和n各自如上所定义。
当R1如上所定义时，则R2优选为氢(H)、甲基、乙基或苯基。
所用羰基化合物还可为环状酮(例如环己酮)。在该情况下，R1和R2一起形成相应的环。在该情况下，R1、R2一起优选为-(CH2)j-Y-(CH2)k-，其中
Y为亚甲基、氧(O)、硫(S)或NR3(其中R3为C1-4烷基，优选甲基或乙基，更优选甲基)，优选亚甲基、氧(O)或硫(S)，更优选亚甲基或氧(O)，特别优选亚甲基，和
j和k独立地为1-4，优选1-2，更优选二者均为2的整数。
R2尤其为氢(H)、甲基、乙基或苯基，更优选氢(H)、甲基或苯基，特别优选氢(H)或甲基，或甚至完全是氢(H)。
下列醛和酮优选用作羰基化合物：
-醛：
苯甲醛、2-甲基苯甲醛(邻甲苯甲醛)、3-甲基苯甲醛(间甲苯甲醛)、4-甲基苯甲醛(对甲苯甲醛)、2,5-二甲基苯甲醛、4-乙基苯甲醛、4-异丙基苯甲醛(对异丙基苯甲醛)、4-叔丁基苯甲醛、2-甲氧基苯甲醛(邻茴香醛)、3-甲氧基苯甲醛(间茴香醛)、4-甲氧基苯甲醛(茴香醛)、2,3-二甲氧基苯甲醛、2,4-二甲氧基苯甲醛、2,5-二甲氧基苯甲醛、3,4-二甲氧基苯甲醛(黎芦醛)、3,5-二甲氧基苯甲醛、2,4,6-三甲基苯甲醛、2,4,5-三甲氧基苯甲醛(细辛醛(asaronaldehyde))、2,4,6-三甲氧基苯甲醛、3,4,5-三甲氧基苯甲醛、4-二甲基氨基苯甲醛、呋喃-2-醛、呋喃-3-醛。
-酮：
甲基异戊酮、3-辛酮、丙酮、苯乙酮、二苯甲酮、2'-甲基苯乙酮、3'-甲基苯乙酮、4'-甲基苯乙酮、2'-甲氧基苯乙酮、3'-甲氧基苯乙酮、4'-甲氧基苯乙酮、2',4'-二甲基苯乙酮、2',5'-二甲基苯乙酮、3',4'-二甲基苯乙酮、3',5'-二甲基苯乙酮、2',4'-二甲氧基苯乙酮、2',5'-二甲氧基苯乙酮、3',4'-二甲氧基苯乙酮、3′,5′-二甲氧基苯乙酮、2′,4′,6′-三甲基苯乙酮、2′,4′,6′-三甲氧基苯乙酮或环己酮。
因此，优选
R1和R2均为甲基或均为苯基，R1为3-甲基丁基且R2为甲基，或R1为正戊基且R2为乙基，
或者
R1选自异丙基、苯基、2-甲基苯基、3-甲基苯基、4-甲基苯基、2,5-二甲基苯基、4-乙基苯基、4-异丙基苯基、4-叔丁基苯基、2-甲氧基苯基、3-甲氧基苯基、4-甲氧基苯基、2,3-二甲氧基苯基、2,4-二甲氧基苯基、2,5-二甲氧基苯基、3,4-二甲氧基苯基、3,5-二甲氧基苯基、2,4,5-三甲基苯基、2,4,6-三甲基苯基、2,4,5-三甲氧基苯基、2,4,6-三甲氧基苯基、3,4,5-三甲氧基苯基、2-二甲基氨基苯基、3-二甲基氨基苯基、4-二甲基氨基苯基、2-呋喃基和3-呋喃基，以及
R2为氢(H)或甲基；
或者
R1和R2一起为正亚戊基。
更优选
R1和R2均为苯基
或者
R1选自苯基、4-异丙基苯基、4-叔丁基苯基、4-甲氧基苯基、4-二甲基氨基苯基、2-呋喃基和3-呋喃基，
R2为氢(H)，
或者
R1选自苯基、4-甲基苯基、4-甲氧基苯基，
R2为甲基。
特别优选地，R1为苯基且R2为氢(H)。
除非另有明确说明，否则以下对基团R4、R5、R6和R7的说明适用于其中m为1的式(1)的胺和其中m为2或3的那些。
R4和R5：
R4和R5优选独立地为氢(H)或C1-10烷基，更优选氢(H)或C1-4烷基，特别是甲基。特别优选尤其是使用MEOA或1-氨基丙烷-2-醇(MIPOA)或其结构异构体2-氨基丙烷-1-醇(MIPOA′)作为氨基醇。因此，非常特别优选R4或R5为甲基且在每种情况下另一基团为氢(H)或R4和R5均为氢(H)。
所用MEOA可获自氧化乙烯(EO)与氨的反应。MIPOA可以通过使氧化丙烯(PO)与氨反应来生产。由于这些是有效且因此廉价的生产途径，因此优选通过使EO与氨或PO与氨反应来生产根据本发明使用的MEOA和MIPOA。由此产生的MIPOA通常包含少量MIPOA'。优选不将MIPOA和MIPOA'彼此分开，而是将MIPOA和MIPOA'的混合物在步骤1中反应。MIPOA和MIPOA'获自摩尔比为15:1-23:1，优选16:1-22:1，更优选17:1-21:1，特别优选18:1-20:1的PO与氨的反应。因此，通常以合适的摩尔比使用MIPOA和MIPOA'，即15:1-23:1，优选16:1-22:1，更优选17:1-21:1，特别优选18:1-20:1。
当在步骤1中对于m＝1时，使该MIPOA和MIPOA′的混合物与式(3)的羰基化合物反应，这得到两种不同的中间体。对于由MIPOA产生的中间体，R4＝H且R5＝甲基。对于由MIPOA'产生的中间体，R4＝甲基且R5＝H。当根据步骤2将这两种中间体与式(5)的胺反应时，获得两种不同的式(1)的胺。反过来，对于由MIPOA产生的胺，R4＝H且R5＝甲基，对于由MIPOA'产生的胺，R4＝甲基且R5＝H。形成两种式(1)的胺的摩尔比在此取决于MIPOA与MIPOA'的摩尔比。
因此，使用本发明方法特别优选制备式(1)的胺，其中m为1并且其中R4为氢(H)且R5为甲基(式(1.1))或R4为甲基且R5为氢(H)(式(1.2))，
Figure BDA0002811841610000091
其中
-在步骤1中，使1-氨基丙-2-醇(MIPOA)和2-氨基丙-1-醇(MIPOA')与式(3)的羰基化合物反应以形成式(4.1)和(4.2)的相应中间体，
Figure BDA0002811841610000101
-在步骤2中，使步骤1中获得的中间体与式(5)的胺组分反应以形成相应的式(1.1)和(1.2)的胺。
因此同时(即并列)制备式(1.1)和式(1.2)的胺。由此获得的式(1.1)的胺和式(1.2)的胺的摩尔比基本上由MIPOA与MIPOA'的摩尔比确定。实验发现式(1.1)的胺与式(1.2)的胺的摩尔比小于MIPOA与MIPOA'的摩尔比。假设在步骤1中使MIPOA和MIPOA'的混合物(摩尔比为19:1)与苯甲醛反应，然后在步骤2中将所得中间体与氨反应。这得到N1-苄基-1,2-丙二胺和N2-苄基-1,2-丙二胺的混合物。相对于各自的胺，仲醇通常比伯醇反应更快。因此，取决于反应条件，N1-苄基-1,2-丙二胺与N2-苄基-1,2-丙二胺的摩尔比可能大于MIPOA与MIPOA'的摩尔比。
R6和R7：
R6和R7优选独立地为氢(H)或C1-2烷基。特别优选尤其是使用二甲胺(DMA)、甲胺或氨。因此，更优选R6和R7均为甲基或均为氢(H)，或R6或R7为甲基且另一基团在每种情况下为氢(H)。特别优选使用氨。因此，特别优选R6和R7为氢(H)。
本发明方法可优选用于制备其中m为1的式(1)的胺，其中
-R1和R2均为甲基或均为苯基，R1为3-甲基丁基且R2为甲基，或R1为正戊基且R2为乙基，
或者
R1选自异丙基、苯基、2-甲基苯基、3-甲基苯基、4-甲基苯基、2,5-二甲基苯基、4-乙基苯基、4-异丙基苯基、4-叔丁基苯基、2-甲氧基苯基、3-甲氧基苯基、4-甲氧基苯基、2,3-二甲氧基苯基、2,4-二甲氧基苯基、2,5-二甲氧基苯基、3,4-二甲氧基苯基、3,5-二甲氧基苯基、2,4,5-三甲基苯基、2,4,6-三甲基苯基、2,4,5-三甲氧基苯基、2,4,6-三甲氧基苯基、3,4,5-三甲氧基苯基、2-二甲基氨基苯基、3-二甲基氨基苯基、4-二甲基氨基苯基、2-呋喃基和3-呋喃基，并且
R2为氢(H)或甲基；
或者
R1和R2一起为正亚戊基，
-R4或R5为甲基且另一基团在每种情况下为氢(H)或两者均为氢(H)，
-R6和R7为氢(H)。
本发明方法可特别优选用于制备其中m为1的式(1)的胺，其中
-R1和R2均为苯基，
或者
R1选自苯基、4-异丙基苯基、4-叔丁基苯基、4-甲氧基苯基、4-二甲基氨基苯基、2-呋喃基和3-呋喃基，
R2为氢(H)，
或者
R1选自苯基、4-甲基苯基、4-甲氧基苯基，
R2为甲基，
-R4或R5为甲基且另一基团在每种情况下为氢(H)或两者均为氢(H)，
-R6和R7为氢(H)。
本发明方法同样可特别优选用于制备其中m为1的式(1)的胺，其中
-R1和R2均为苯基，
或者
R1选自苯基、4-异丙基苯基、4-叔丁基苯基、4-甲氧基苯基、4-二甲基氨基苯基、2-呋喃基和3-呋喃基，
R2为氢(H)，
或者
R1选自苯基、4-甲基苯基、4-甲氧基苯基，
R2为甲基，
-R4或R5为甲基且另一基团在每种情况下为氢(H)。
-R6和R7为氢(H)。
非常特别优选制备N1-苄基-1,2-丙二胺和N2-苄基-1,2-丙二胺，其中在步骤1中使1-氨基丙-2-醇(MIPOA)和2-氨基丙-1-醇(MIPOA')与苯甲醛反应且在步骤2中使所得中间体(N-苄基-1-氨基丙-2-醇和N-苄基-2-氨基丙-1-醇)与氨反应。
同样非常特别优选制备N-苄基-乙二胺，其中在步骤1中使2-氨基乙醇与苯甲醛反应且在步骤2中使所得中间体(N-苄基-2-氨基乙醇)与氨反应。
其中m为2或3的胺的制备
所用羰基化合物是相应的二醛和二酮(m＝2)或三醛和三酮(m＝3)。然而此外，还使用酮醛(例如2-乙酰基苯甲醛、3-乙酰基苯甲醛或4-乙酰基苯甲醛)。
R1优选为二价或三价的C4-20烃基，更优选C5-16烃基，特别优选C6-14烃基。
当m为3时，R1可以定义如下：
Figure BDA0002811841610000121
在此，R2优选为氢(H)或甲基。
m优选为2。因此，下述基团涉及其中m为2的式(1)的胺的制备。
R1优选为任选取代的亚苯基、亚环己基、二亚环庚基、三亚环十二烷基、五亚环戊基、呋喃二基、四氢呋喃二基、噻吩二基、四氢噻吩二基或N,N'-哌嗪-双(2,2-二甲基丙烷)二基。
R1特别优选为式(D)的亚苯基：
Figure BDA0002811841610000122
其中
o为0或1或2，并且
Q为选自在每种情况下具有1-4个碳原子的烷基和烷氧基的相同或不同的基团。
R1进一步特别优选为式(E)的亚环己基，其中o和Q如上所定义。
Figure BDA0002811841610000131
R1进一步特别优选为式(F)的呋喃基或噻吩基，其中Z为氧(O)或硫(S)。
Figure BDA0002811841610000132
R1进一步特别优选为式(G)的四氢呋喃基或四氢噻吩基，其中Z如上所定义。
Figure BDA0002811841610000133
优选地，R1尤其选自1,2-亚苯基、1,3-亚苯基、1,4-亚苯基、1,2-亚环己基、1,3-亚环己基、1,4-亚环己基、2(3),5(6)-双环[2.2.1]亚庚基、3(4),8(9)-三环[5.2.1.02,6]亚癸基、4(5),11(12)-五环[6.5.1.13'6.02'7.09'13]亚十五烷基、6,12-五环[9.2.1.15'8.04' 9.02'10]亚十五烷基、N,N'-双(2,2-二甲基-1,3-丙烯)哌嗪、2,5-亚呋喃基、2,5-亚噻吩基、2,5-四氢亚苯基，更优选选自1,2-亚苯基、1,3-亚苯基、1,4-亚苯基、1,2-亚环己基、1,3-亚环己基、1,4-亚环己基。
R2在此优选为氢(H)或甲基。
本发明方法可优选用于制备其中m为2的式(1)的胺，其中
-R1选自1,2-亚苯基、1,3-亚苯基、1,4-亚苯基、1,2-亚环己基、1,3-亚环己基、1,4-亚环己基、2(3),5(6)-双环[2.2.1]亚庚基、3(4),8(9)-三环[5.2.1.02,6]亚癸基、4(5),11(12)-五环[6.5.1.13'6.02'7.09'13]亚十五烷基、6,12-五环[9.2.1.15'8.04'9.02'10]亚十五烷基、N,N'-双(2,2-二甲基-1,3-亚丙基)哌嗪、2,5-亚呋喃基、2,5-亚噻吩基、2,5-四氢亚苯基，
R2为氢(H)，
或者
R1选自1,2-亚苯基、1,3-亚苯基、1,4-亚苯基、1,2-亚环己基、1,3-亚环己基、1,4-亚环己基，
R2为甲基。
-R4或R5为甲基且另一基团在每种情况下为氢(H)。
-R6和R7为氢(H)。
催化剂：
以下关于可能的催化剂的描述涉及根据本发明的所有可能的式(1)的胺的制备。因此，除非另有说明，否则以下说明既涉及其中m为1的胺，又涉及其中m为2或3的胺。
在本发明方法中使用的非均相氢化催化剂在下文中也可以称为“催化剂”。
在本发明方法中，步骤1和2中使用的非均相氢化催化剂优选为包含一种或多种来自元素周期表的VIIIB族和/或IB族的金属的催化剂。
该类元素的实例是Cu、Co、Ni和/或Fe，以及贵金属如Ru、Pt、Pd和Re。催化剂可以掺有例如Ag、Zn、In、Mn、碱金属(Li、Na、K、Rb、Cs)和/或Mo。
元素周期表中族的指定符合CAS(Chemical Abstracts Service)的命名法。
元素周期表的VIIIB族的优选金属为Fe、Co、Ni、Ru、Rh、Pd、Os、Ir、Pt。元素周期表的IB族的优选元素为Cu、Ag和Au。
催化剂优选具有载体材料。所用载体材料特别是氧化铝(γ、δ、θ、α、κ、χ或其混合物)、二氧化硅、二氧化锆(优选单斜晶、四方或立方晶型)、沸石、硅铝酸盐及所述载体或活性碳的混合物。特别优选二氧化锆和/或氧化铝，非常特别优选氧化铝，特别是γ-氧化铝。
在本发明方法中使用的催化剂优选包含Cu和/或Ni和/或Co，优选Cu和Ni和/或Co，更优选Cu和Ni和Co。
此外，所用催化剂还可包含Cu和/或Ni和/或Co和/或Ru，优选Cu、Ni、Co和Ru。
在本发明方法中，当催化剂以成型体的形式使用时，催化剂优选以仅由催化活性物质和任选地成型助剂(例如石墨或硬脂酸)组成的催化剂形式使用，即不含任何其他催化活性物质。
就此而言，载体材料，因此特别是氧化铝(Al2O3)、二氧化锆(ZrO2)被认为是催化活性物质的一部分。
催化剂以使得将磨成粉末的催化活性物质引入反应容器中，或者在磨碎、与成型助剂混合、成型和热处理后使催化活性物质以催化剂成型体如片、珠粒、环、挤出物(例如线料)形式置于反应器中的方式使用。
所述催化剂组分的浓度(以重量％计)在每种情况下(除非另有说明)基于成品催化剂在最后热处理其之后和氢气还原其之前的催化活性物质量。
因此，在本发明方法中，优选使用包含铜和镍的负载催化剂，更优选使用包含铜、镍和钴的负载催化剂。
非常特别优选使用包含铜、镍和钴的负载催化剂，其中在经氢气还原催化剂之前，该催化剂的催化活性物质包含铝、铜、镍和钴的含氧化合物以及0.2-0.5重量％，优选0.6-3.0重量％，或甚至0.7-2.5重量％的锡的含氧化合物(以SnO计)。
同样非常特别优选使用包含铜和镍的负载催化剂，其中在经氢气还原催化剂之前，该催化剂的催化活性物质包含锆、铜和镍的含氧化合物以及0-5重量％，优选0.1-3重量％的钼的含氧化合物(以MoO3计)。
在最后热处理催化剂之后和在经氢气还原催化剂之前，催化剂的催化活性物质定义为催化活性组分和上述催化剂载体材料物质之和，并且优选基本上包含以下组分：载体材料(因此优选氧化铝(Al2O3)和/或二氧化锆(ZrO2))以及铜和/或镍和/或钴以及任选地锡或钼的含氧化合物。
催化活性物质的上述组分的总和通常为70-100重量％，优选80-100重量％，更优选90-100重量％，特别是＞95重量％，非常特别是>98重量％，尤其是>99重量％，例如特别优选100重量％。
根据本发明的催化剂以及用于本发明方法的那些的催化活性物质可以进一步包含一种或多种选自周期表的IA至VIA和IB至VIIB和VIIIB族的元素(氧化态0)或其无机或有机化合物。
该类元素及其化合物的实例包括：
过渡金属，例如Mn或MnO2，Mo或MoO3，W或钨氧化物，Ta或钽氧化物，Nb或铌氧化物或草酸铌，V或钒氧化物或焦磷酸氧钒；镧系元素，例如Ce或CeO2或Pr或Pr2O3；碱土金属氧化物，例如SrO；碱土金属碳酸盐，例如MgCO3、CaCO3和BaCO3；碱金属氧化物，例如Na2O、K2O；碱金属碳酸盐，例如Li2CO3、Na2CO3和K2CO3；氧化硼(B2O3)。
在本发明方法中使用的催化剂的催化活性物质优选不含任何铼、任何钌、任何铁和/或任何锌，在每种情况下呈金属形式(氧化态＝0)或离子形式(氧化态≠0)，特别是氧化形式。
在本发明方法中使用的催化剂的催化活性物质优选不含任何银和/或任何钼，在每种情况下呈金属形式(氧化态＝0)或离子形式(氧化态≠0)，特别是氧化形式。
催化剂可以通过已知的方法制备，例如通过沉淀、沉积、浸渍。
优选的催化剂在经氢气处理之前在其催化活性物质中包含
20-85重量％，优选20-65重量％，更优选22-40重量％锆的含氧化合物(以ZrO2计)，
1-30重量％，特别优选2-25重量％铜的含氧化合物(以CuO计)，
14-70重量％，优选15-50重量％，更优选21-45重量％镍的含氧化合物(以NiO计)，其中镍与铜的摩尔比优选大于1，特别是大于1.2，非常特别是1.8-8.5，以及
0-5重量％，特别是0.1-3重量％钼的含氧化合物(以MoO3计)。
在另一变体中，这些优选的催化剂在经氢气处理之前在其催化活性物质中额外包含15-50重量％，特别是21-45重量％钴的含氧化合物(以CoO计)。
在优选的催化剂中，铜、镍和任选地钴的含氧化合物分别以CuO、NiO和CoO计通常以15-80重量％，优选35-80重量％，更优选60-78重量％的总含量存在于催化活性物质(在经氢气处理之前)中，其中镍与铜的摩尔比特别优选大于1。
特别优选的催化剂在经氢气处理之前在其催化活性物质中包含20-90重量％，优选40-85重量％，更优选60-80重量％铝的含氧化合物(以Al2O3计)，
1-30重量％，优选2-25重量％，更优选3-20重量％铜的含氧化合物(以CuO计)，
1-40重量％，优选3-30重量％，更优选5-20重量％镍的含氧化合物(以NiO计)，其中镍与铜的摩尔比特别优选大于1，优选大于1.2，更优选1.8-8.5，和
1-40重量％，优选3-30重量％，更优选5-20重量％钴的含氧化合物(以CoO计)。
镍、钴和铜的含氧化合物分别以NiO、CoO和CuO计优选以10-80重量％，更优选15-60重量％，特别优选20-40重量％的总含量存在于催化活性物质中(经氢气处理之前)，其中镍与铜的摩尔比特别优选大于1。
在WO2012/000952A1(BASF SE)和WO2014/184039A1(BASF SE)中举例描述了上述催化剂的生产。
非常特别优选的催化剂在经氢气处理之前在其催化活性物质中包含15-80重量％，优选30-70重量％，更优选35-65重量％铝的含氧化合物(以Al2O3计)，
1-20重量％，优选2-18％，更优选5-15重量％铜的含氧化合物(以CuO计)，5-35重量％，优选10-30重量％，更优选12-28重量％，特别优选15-25重量％镍的含氧化合物(以NiO计)，
5.0-35重量％，优选10-30重量％，更优选12-28重量％，特别优选15-25重量％钴的含氧化合物(以CoO计)，和
0.2-5.0重量％，优选0.4-4.0重量％，更优选0.6-3.0重量％，特别优选0.7-2.5重量％锡的含氧化合物(以SnO计)。
镍与铜的摩尔比优选大于1，更优选大于1.2，特别优选1.8-8.5。
在WO2011/067199A1中举例描述了这种非常特别优选的催化剂的生产。
上述催化剂可以在步骤1和步骤2中使用。在步骤1和2中使用的催化剂可以分别相同或不同。
还可能的是
-在步骤1中
使用为蛋壳催化剂的非均相氢化催化剂，其在氧化载体上包含至少一种选自元素周期表的VIIIB族的金属作为氢化金属和额外地促进剂，其中至少80％选自元素周期表的VIIIB族的金属存在于催化剂表面和渗透深度之间的层中，该渗透深度相应于由催化剂表面计不大于催化剂半径的80％，或者
使用作为负载催化剂的非均相氢化催化剂，其包含Pd和/或Pt作为催化活性金属以及活性炭或氧化铝作为载体，和
-在步骤2中
使用包含Cu和/或Ni和/或Co的催化剂。
在步骤2中，可以使用以上作为优选、更优选和特别优选所说明的任何包含Cu和/或Ni和/或Co的催化剂。
蛋壳催化剂和负载的Pd/Pt催化剂在下文中更详细地描述。步骤1可以使用在正文的其他部分中作为优选、更优选和特别优选所说明的任何催化剂进行。
蛋壳催化剂：
元素周期表的VIIIB族的金属优选以基本上均匀的分散体存在于所定义的壳中。
促进剂优选以基本上均匀的分散体存在于整个催化剂的横截面上。
在一个优选实施方案中，催化剂的直径为1.5-10mm，其中至少80％元素周期表的VIIIB族的金属存在于催化剂表面与由催化剂表面计不超过1000μm的渗透深度之间的层中。
在这种催化剂中，元素周期表的VIIIB族的金属形成催化剂中的壳结构。
根据本发明可使用的催化剂的直径优选为1.5-9mm。在特别优选的实施方案中，根据本发明可使用的催化剂的直径为2.0-5mm，特别是2.5-3.5mm。
在根据本发明可使用的催化剂中，优选至少80％，更优选至少90％，特别优选至少95％，特别是至少98％，特别是100％的元素周期表的VIIIB族的金属存在于催化剂表面和由催化剂表面计不超过1000μm的渗透深度之间的层中。
根据本发明可使用的催化剂包含元素周期表的VIIIB族的金属(Fe、Ru、Os、Co、Rh、Ir、Ni、Pd、Pt)。在本发明的一个优选实施方案中，该金属是钯。
根据本发明可使用的催化剂额外包含至少一种促进剂。例如，这可以是元素周期表的VIIIB、IB和IIB族的其他金属(Cu、Ag、Au、Zn、Cd、Hg)。在一个优选实施方案中，除元素周期表的VIIIB族金属之外，根据本发明可使用的催化剂还包含至少一种选自元素周期表的IB族的金属。在此特别优选银。
在一个特别优选的实施方案中，根据本发明可使用的催化剂包含钯和银。
根据本发明可使用的催化剂可以具有任何期望的形状，例如挤出物、中空挤出物、片、环、球形颗粒或球形。优选挤出物形式的催化剂。
金属可以是纯金属形式，或它们可以是化合物形式，例如金属氧化物形式。在步骤2的操作条件下，它们通常为金属形式。在将催化剂用于氢化方法之前，可以以本领域技术人员已知的方式将任何氧化物转化为金属；这可以在氢化反应器内部或外部进行，例如通过事先还原，以及(如果有必要或有利地使用预先还原的催化剂进行操作)随后表面钝化。
周期表的VIIIB族的金属，特别是钯在催化剂中的含量优选不小于0.01重量％，更优选不小于0.1重量％，特别是不小于0.15重量％。该含量优选不大于5重量％，更优选不大于1重量％，特别是不大于0.6重量％。尽管较低和较高的含量是可能的，但由于活性过低或原材料成本过高，它们通常在经济上不令人满意。在一个特别优选的实施方案中，仅使用一种氢化金属，特别是钯。
元素周期表的VIIIB族的氢化金属与添加剂或掺杂剂的量的比值是在每种单独情况下要优化的参数。元素周期表的VIIIB族的金属原子(特别优选钯)与促进剂(特别优选银)的比值优选为0.1-10，更优选2-7，特别是2.5-6。
根据本发明可使用的催化剂的氧化载体优选为氧化铝，更优选为δ-、θ-和α-氧化铝的混合物。除了不可避免的杂质外，载体在一定程度上还可以包含其他添加剂。例如，其可以包含其他无机氧化物，例如元素周期表的IIA、IIIB、IVB、IIIA和IVA族的金属的氧化物，特别是二氧化硅、二氧化钛、二氧化锆、氧化锌、氧化镁、氧化钠和/或氧化钙。氧化铝以外的该类氧化物载体中的最大含量取决于实际存在的氧化物，但由于结构变化伴随着X射线衍射图的显著变化，在单独情况下可以基于氢化催化剂的X射线衍射图确定。通常，除氧化铝之外的该类氧化物的含量低于50重量％，优选低于30重量％，更优选低于10重量％。氧化铝的纯度优选高于99％。
在WO2007/107477A1(BASF AG)中，特别是在第5-10页中描述了这种蛋壳催化剂(包括其氧化载体)的生产。
Pd/Pt催化剂：
根据本发明的优选过渡金属催化剂是包含一种或多种选自金属Pd和Pt的金属作为活性组分的那些。特别优选金属Pd作为至少一种，特别是唯一的活性组分。(活性组分＝催化活性组分)。
根据本发明要使用的催化剂的载体材料优选为活性炭或氧化铝，更优选活性炭。
在本发明的上下文中特别优选的催化剂是活性炭上的钯(Pd/C)。
有利的是提及的催化剂的Pd和/或Pt含量为0.1-25重量％，优选0.5-15重量％，更优选4-11重量％[在每种情况下基于成品催化剂的还原金属(氧化态0)且基于干燥催化剂的总重量]。
该类催化剂可市购，并且例如可以以名称Degussa E1002、Degussa E101、DegussaE105、Degussa E106、Engelhard C3630、Heraeus K201、Heraeus K202、Heraeus K203、Heraeus K204、Heraeus K219获得。
该催化剂尤其可具有1-150重量％，更特别是3-10重量％的水含量(在每种情况下基于干燥催化剂的重量)。
反应程序：
以下关于可能的反应器、反应程序、反应条件等的描述涉及根据本发明的所有可能的式(1)的胺的制备。因此，除非另有说明，否则以下说明既涉及其中m为1的胺又涉及其中m为2或3的胺。
步骤1和2通常在液相中进行。反应物可以任选地用合适溶剂如四氢呋喃、二
Figure BDA0002811841610000211
烷、N-甲基吡咯烷酮、乙二醇二甲醚、甲苯或二甲苯稀释。在步骤1中，还可使用醇(例如甲醇或异丙醇)。取决于所选的反应条件，一定比例的反应物和溶剂将根据它们的分压呈气态。
本发明方法可以连续或间歇进行。
适用于步骤1和2的反应器的实例是高压釜、搅拌釜反应器或固定床反应器，例如管壳式或竖式反应器(其中竖式反应器是固定床反应器的优选类型)。
步骤1：
根据本发明的步骤1中形成的反应产物通常是亚胺或席夫碱。
在步骤1中，可将由氨基醇与羰基化合物的反应形成的反应产物原位氢化为中间体(原位反应程序)。在此使氨基醇和羰基化合物在氢气(H2)和非均相氢化催化剂的存在下反应。同样可以根据本发明首先使氨基醇和羰基化合物反应，然后使所得反应产物氢化(任选地在进一步纯化之后)。在此氨基醇和羰基化合物的反应不在氢气(H2)和非均相氢化催化剂的存在下进行。
在原位反应程序中，步骤1中的反应温度优选为20-250℃，更优选40-200℃，特别优选60-180℃。本发明方法的步骤1优选在10-200巴，更优选30-150巴绝对压力(＝反应压力)下，特别优选在50-120巴下进行。反应压力由所有反应物、存在的任何溶剂、产物、任何副产物和其他污染物的分压组成。
如果反应不原位进行，则氨基醇和羰基化合物反应得到根据本发明的反应产物的反应优选在0-250℃的温度下进行。绝对压力优选为1-200巴。上面关于分压所述的相应地适用。根据本发明的反应产物与中间体的反应优选在上文对原位反应程序所提及的压力和温度的范围内进行。
步骤1优选以完全转化操作。这意指基于氨基醇或羰基化合物的转化率为约100％，取决于这些化合物中的何种缺乏。特别地，转化率为70-95％，80-98％，或甚至90-100％。缺乏存在的化合物是理论上可以完全转化的化合物(优选过量使用氨基醇和缺乏使用羰基化合物；见下文)。例如可以通过由反应器取出少量样品并分析其组成，通过例如气相色谱法分析其组成来测定转化率。转化率(Conv)根据下式计算：
Figure BDA0002811841610000221
其中n＝未反应的氨基醇/羰基化合物的摩尔量
n0＝最初使用的氨基醇/羰基化合物的摩尔量
式(2)的氨基醇的用量优选基于式(3)的羰基化合物中的羰基的摩尔量为0.8-1.9倍，更优选0.9-1.5倍，特别优选1.1-1.3倍，或甚至1.1-1.2倍摩尔量。
当根据上述范围轻微过量使用氨基醇(摩尔量最大为1.9倍)时，可获得特别的优点。则不必由粗中间体中分离出氨基醇，因为它不会在步骤2中产生干扰。可在进行步骤2之后通过蒸馏移除过量氨基醇。由此移除的氨基醇可以任选地在步骤1中重复使用(例如通过连续过程再循环)。由于仅以轻微过量使用氨基醇，因此能源和设备成本较低。如果仅产生少量的胺，则氨基醇不能在步骤1中自由再循环，而是必须处理掉(例如通过焚烧)。这代表相对于现有技术的改进，在现有技术中，通常以大于1.9倍的过量使用1,2-EDA或1,2-PDA，因为在本发明方法中待处理的反应物与产生的产品的比值较低。所用氨基醇的过量越小，该效果越大。就此而言，该实施方案中的本发明方法特别适合于制备较少量的本发明的胺。因此，本发明方法优选间歇操作。它还可连续操作，其中步骤1和2各自在固定床反应器(相同或不同)中进行。
氢气(H2)的用量优选基于式(3)的羰基化合物中的羰基的摩尔量为1-10倍，更优选2-5倍，特别优选3-4倍的摩尔量。
步骤1可以在高压釜或搅拌釜反应器中进行。这些反应器特别适合于间歇操作。使用搅拌釜反应器，还可半间歇操作(供入反应物或反应物溶液)。
在间歇操作中，通常首先向反应器(例如高压釜或搅拌釜反应器)中加入氨基醇和羰基化合物以及非均相氢化催化剂(催化剂)(优选以悬浮催化剂的形式)。期望的反应压力可以例如通过经氢气(H2)加压来设定。同样可使氨基醇和羰基化合物在合适反应器中一起反应，然后使所得反应产物(任选地在进一步后处理之后)在氢气(H2)和非均相氢化催化剂存在下在相同或不同反应器中反应。
在半间歇操作中，首先向搅拌釜反应器中加入氨基醇和催化剂(优选以悬浮催化剂的形式)，然后经氢气使反应器加压直至设定期望的反应压力。然后在反应温度和反应压力下加入羰基化合物。该添加可以是间歇或连续的。继续添加直至达到期望的转化率(见上文)。同样可将氨基醇加入首先加入的羰基化合物中。在该情况下，氨基醇和羰基化合物的反应的反应产物的氢化原位进行。
还可使氨基醇和羰基化合物在合适反应器中反应(首先加入氨基醇或羰基化合物，且向其中加入其他化合物)，然后使所得反应产物(任选地在进一步后处理之后)在氢气(H2)和非均相氢化催化剂存在下在相同或不同反应器中氢化。
在间歇和半间歇操作中，有利的是所选催化剂的用量应使得催化剂量(以无水形式计)基于式(2)的氨基醇的用量为0.1-30.0重量％，特别是1.0-15.0重量％。
在连续反应程序中，通常使用固定床反应器(见上文)。如上所述，由氨基醇与羰基化合物反应得到的反应产物的氢化在此原位进行。在此，催化剂空速通常为0.01-2，特别是0.1-1kg的式(3)的羰基化合物/(lcat·h)，(lcat＝催化剂体积)。该程序可以经再循环或不经再循环操作。如果进行再循环，则将离开反应器的部分产物流再循环回反应器中。通常使再循环的产物料流冷却以在反应器的整个长度上实现更均匀的温度分布。
使用连续反应程序，可使气态反应物(特别是氢气(H2))循环。循环气体的流速优选为40-1500m3(在操作压力下)/[m3催化剂(床体积)·h]，特别是100-700m3(在操作压力下)/[m3催化剂(床体积)·h]。循环气体优选包含至少10体积％，特别是50-100体积％，更特别是80-100体积％的氢气(H2)。
合适反应器和反应程序的选择基本上取决于所需量的要生产的胺。如果该量相对小，则优选在间歇操作中使用高压釜或搅拌釜反应器。如果要生产较大量(例如数吨)的胺，则半间歇操作或甚至连续反应程序是有利的。
可由所形成的粗中间体移除步骤1中形成的反应水。
步骤2：
与步骤1相反，在步骤2中，中间体与胺组分的反应根据定义在氢气和合适催化剂存在下进行。
步骤2中的反应温度优选为150-250℃，更优选170-230℃，特别优选180-220℃。本发明方法的步骤2优选在50-250巴，更优选70-220巴，特别优选100-200巴的绝对压力(＝反应压力)下进行。反应压力由所有反应物、存在的任何溶剂、产物、任何副产物和其他污染物的分压组成。
式(5)的胺组分的用量优选基于式(4)的中间体中的醇基的摩尔量为1.5-100倍，更优选1.5-30倍，特别优选2-25倍或甚至2.5-20倍的摩尔量。
氢气(H2)的用量优选基于式(4)的中间体中的醇基的摩尔量为0.1-10倍，更优选1-5倍，特别优选2-4倍的摩尔量。
通常可以转化约95％的步骤1中获得的中间体。基于中间体的转化率优选为20-100％，更优选50-97％，特别优选70-95％。转化率(Conv)根据下式计算：
Figure BDA0002811841610000241
其中n＝未反应中间体的摩尔量
n0＝最初使用的中间体的摩尔量
正如在步骤1中，反应器和反应程序的选择基本上取决于所需的要制备的式(1)的胺的量。
当中间体以间歇操作生产时，其在步骤1中的进一步反应通常同样以间歇操作进行。步骤1中形成的中间体可以保留在反应器(例如搅拌釜反应器)中，然后在步骤2中进行反应(在相同搅拌釜反应器中)。
步骤2可例如在高压釜或搅拌釜反应器中进行。这些反应器特别适合于间歇操作。
如步骤1中，步骤2还可在固定床反应器中连续进行。对于步骤1所述的关于可能的反应器、再循环、循环气体和循环气体量的说明相应地适用于步骤2。
在间歇操作中，有利的是所选择的催化剂的用量使得催化剂量(以无水形式计)基于式(4)的中间体的用量为0.1-30.0重量％，特别是1-25.0重量％。
在固定床反应器中使用连续反应程序，催化剂空速通常为0.01-2，特别是0.3-0.6kg式(4)的中间体化合物/(lcat·h)，(lcat＝催化剂体积)。
使用连续反应程序，步骤1和2可在不同反应器中进行，其中
-将氨基醇、氢气(H2)和羰基化合物连续供入第一反应器中，其中进行步骤1中的反应以形成中间体，和
-将离开第一反应器的中间体、氢气(H2)和胺组分连续供入第二反应器中，其中进行步骤2中的反应以形成式(1)的胺。
还可使两个反应器配备有相同非均相氢化催化剂或不同非均相氢化催化剂。优选将步骤1中产生的中间体通过一个或多个压力分离器(例如高压分离器和任选地中压分离器)供入，但否则不经进一步纯化将其供入第二反应器中并在步骤2中在其中反应。如上所述，可以选择适合于步骤1和步骤2的反应条件。同样适用于可能的反应器。
在连续反应程序中，步骤1和2优选在相同反应器中在相同非均相氢化催化剂上连续进行，其中
-将氨基醇、氢气(H2)和羰基化合物连续供入反应器中，其中进行步骤1的反应以形成中间体，
-离开反应器的中间体暂时储存在合适的容器中且一旦产生所需量的中间体，
-就将来自容器的中间体、氢气(H2)和胺组分连续供入反应器中，其中进行步骤2中的反应以形成式(1)的胺。
通常，首先生产所需量的本发明的中间体，并将其暂时储存在容器(例如罐)中。在此使由反应器离开的料流通常通过一个或多个压力分离器(例如高压分离器和任选地中压分离器)。然后将所述中间体与氢气和式(4)的胺一起通回至反应器中。如上所述，可以选择步骤1和2的合适反应条件。同样适用于可能的反应器。
此外，同样可以在相同反应器中在相同非均相氢化催化剂上同时进行步骤1和2。为此，首先将所有反应物装入反应器中，然后在其中进行反应。在该情况下，中间体原位形成并在步骤2中转化为本发明的胺。反应可以连续地和间歇地操作。然而，中间体原位形成并随后反应，即如上所述一个接一个的实施步骤1和2是不优选的。
根据本发明生产的式(1)的粗胺可以经进一步纯化。例如，可以对其进行一个或多个蒸馏步骤。通常可首先将步骤1和步骤2中形成的过量胺组分(例如氨)、任何过量氨基醇和反应水蒸馏掉。高沸物可以通过随后的蒸馏步骤分离。
应指出本发明方法不限于其中恰好产生一种式(1)的胺的那些实施方案。
本发明的胺还可使用本发明方法同时(即并列)制备，例如通过-在步骤1中，使超过一种氨基醇和/或超过一种羰基化合物反应，然后使所得中间体与一种胺组分或任选地多种胺组分反应，或-在步骤2中使步骤1中获得的中间体与超过一种胺组分反应。
例如，可以通过在步骤1中使MEOA与苯甲醛和4-甲氧基苯甲醛反应，然后在步骤2中使所得中间体与氨反应，来制备N-苄基-1,2-乙二胺和N-(4-甲氧基苄基)-1,2-乙二胺的混合物。同样，例如可使用氨基醇(例如MIPOA和MIPOA')的混合物。上面已经描述了该类实施方案。
如上所述，根据本发明，其中m为2或3的胺还可并列制备。例如，在步骤1中，可使对苯二甲醛和1-4-环己烷二甲醛与MIPOA一起反应，且在步骤2中使所得中间体与氨反应。这得到1,4-双(2-氨基丙基氨基甲基)苯和1,4-双(2-氨基丙基氨基甲基)环己烷的混合物，其各自为式(1)的胺。
当在制备其中m为2或3的胺中使用多种氨基醇和/或多种胺组分时，式(1)中的分子片段[R6R7NCHR5CHR4NHCHR2]-可彼此不同。同样适用于式(4)的中间体中的分子片段。例如，如果使对苯二甲醛同时与MIPOA和MIPOA'反应，然后使所得中间体与氨反应，则这导致不仅形成1,2-双(2-氨基丙基氨基甲基)苯和1,2-双(1-氨基-2-甲基乙基氨基甲基)苯，而且形成1,2-(2-氨基丙基氨基甲基)(2-氨基-1-甲基乙基氨基甲基)苯。在后一种化合物中，在一个分子片段中R4为氢(H)且R5为甲基，而在另一分子片段中，R4为甲基且R5为氢(H)。
取决于所需的最终用途，可直接使用前述段落中描述的混合物。同样可以分离相应的胺(例如通过蒸馏)。
为了避免任何疑问，应指出在同时产生多种式(1)的胺，即使用多种反应物的情况下，相应的上述优选、更优选和特别优选的摩尔比基于相应反应物的摩尔量之和。这尤其意指以下内容。以上述基于式(3)的羰基化合物中羰基的摩尔量的摩尔量使用式(2)的氨基醇。以上述基于式(3)的羰基化合物中的羰基的摩尔量的摩尔量使经氢气(H2)。以上述基于式(4)的中间体中的醇基的摩尔量的摩尔量使用式(5)的胺组分。优选以上述基于式(4)的中间体中的醇基的摩尔量的摩尔量使经氢气(H2)。
例如，如果使0.5mol苯甲醛和0.5mol 2-甲基苯甲醛与1.3倍摩尔量的MIPOA和MIPOA'(摩尔比为19:1)反应，则这意指必须使用1.235mol MIPOA和0.065mol MIPOA'。
以下实施例用于阐明本发明而不以任何方式限制本发明。
实施例
气相色谱法(对于本发明实施例)：RTX5胺柱，长30m，直径0.32mm，膜厚1.5μm。温度程序：60℃的起始温度，以4℃/min至280℃，保持15分钟。
本发明：
步骤1：
在具有氮气保护、温度计和回流冷凝器的玻璃烧瓶中装入82.6g(1.1mol)单异丙醇胺(MIPOA和MIPOA'，摩尔比为95:5，下文统称为“单异丙醇胺”)，将烧瓶浸入冰浴中，然后在30分钟内滴加苯甲醛(106.1g，1.0mol)。由于反应热放出，混合物变得温热。在反应热停止时，席夫碱和过量单异丙醇胺的混合物固化。然后向其中加入足够的THF，使得混合物在35℃下形成澄清溶液。将整个反应混合物分配在4个高压釜中，各自容量为160ml，并配有斜叶搅拌器、催化剂笼、氢气入口和热电偶。各高压釜装有电加热装置。各催化剂笼中在氧化铝载体上装有6g Pd/Ag催化剂(0.3％Pd，0.1％Ag，挤出物，直径为2.8mm，根据WO2007/107477A1(BASF AG)，第19页及随后各页的实施例)。关闭高压釜并使其惰性化，用20巴的氢气加压，然后将内容物加热至100℃。在达到反应温度时，将氢气压力提高至80巴，并将内容物搅拌12小时。补充消耗的氢气。通过气相色谱分析样品。
表1显示了停留时间、指认(assignment)和GC面积％值的分析结果。减去THF。THF浓度为约63％。指认通过气相色谱质谱联用(GC-MS)进行。就N-苄基-单异丙醇胺(N-苄基-MIPOA和N-苄基-MIPOA')而言的选择性为95.6％。
表1：单异丙醇胺的苄基化分析结果
Figure BDA0002811841610000281
步骤2：
向所得混合物中加入三甘醇二甲醚(TEGDME)，以允许评估随后反应中挥发性化合物或高沸物的形成。所用反应混合物的GC包含7.5％的TEGDME(GC面积％)。然后将50g混合物(约0.19mol的N-苄基单异丙醇胺)转移至0.3L配有盘式充气搅拌器、热电偶、电加热装置、氢气入口和液体入口(用于氨)的高压高压釜中，在其中预先在催化剂笼中引入10g经还原钝化的胺化催化剂(在Al2O3上包含Ni、Co、Cu、Sn，并根据WO2011/067199A1(BASF AG)，实施例5获得)。然后加入65g(3.8mol)氨，相应于约20:1的摩尔比。然后将高压釜在室温下用30巴H2加压，并在搅拌下加热至180℃。在达到该温度时，通过经氢气再加压将压力提高至200巴。在压力降至190巴后，将高压釜经氢气再加压至200巴(由于催化剂的还原而消耗氢气)。然后在这些条件下继续搅拌10小时。然后将反应混合物过滤以移除催化剂。使用与上述相同的方法通过气相色谱法分析混合物。减去THF和TEGDME。检测出TEGDME的含量为7.5％，相应于反应混合物中的相对量。由此得出既未形成挥发性副产物，也未形成未通过GC的高沸物。结果示于表2。
表2：N-苄基单异丙醇胺的胺化分析结果
Figure BDA0002811841610000291
在选择性的计算中，GC面积％等于重量％。
N-苄基单异丙醇胺的摩尔转化率为93％，目标产物N-苄基丙二胺(N-苄基-PDA)的两个异构体N1-苄基-PDA和N2-苄基-PDA的总和的选择性为78％。形成1,2-丙二胺和苄胺作为其他有价值的产物。考虑到所确定的由苯甲醛形成的产物的摩尔质量，苯甲醛向N-苄基-PDA(N1-苄基丙二胺和N2-苄基丙二胺)转化的摩尔选择性为77％。考虑到N-苄基-单异丙醇胺(中间体)向N-苄基-PDA的部分转化，选择性实际上为83％。
对比实施例(非本发明)：
将6.2g(0.08mol)1,2-丙二胺(1,2-PDA)和35.6g异丙醇置于配有回流冷凝器、氮气保护、温度计和搅拌器的玻璃烧瓶中，且向其中滴加8.9g(0.08mol)苯甲醛。将内容物搅拌2小时，然后转移至含有装有20ml(10.7g)上述钯催化剂的催化剂笼的高压釜中(根据WO2007/107477A1(BASF AG)，第19页及随后各页的实施例)。将高压釜在室温下用20巴H2加压并搅拌。然后将混合物加热至90℃，并在达到该温度时，将氢气压力提高至90巴，并在这些条件下继续搅拌4h。通过加压以补偿消耗的氢气，使氢气压力大致保持恒定。然后通过气相色谱分析样品。方法如下：柱DB1，长30m，直径0.32mm；层厚3μm；温度程序：起始温度为80℃，10℃/min至280℃，在280℃保持50分钟。
表3显示出停留时间、指认和GC面积％值的分析结果。减去异丙醇。
表3：用1,2-PDA还原胺化苯甲醛的分析结果
Figure BDA0002811841610000301
苯甲醛的转化率为100％，且1,2-PDA的转化率为90.5％。考虑到摩尔质量，允许计算出将苯甲醛转化为N-苄基丙烷二胺的选择性。这是25％。
结果讨论：
实施例表明，用本发明方法可实现的选择性(选择性为77％)显著高于通过用1,2-PDA胺化苯甲醛所实现的选择性(选择性为25％)。对于本领域技术人员而言，特别令人惊讶的是在步骤2中没有明显形成甲苯。本领域技术人员将知晓在有机化学中，苄基被用作所谓氨基的保护基。这意指苄基在其作为保护基起作用时，防止氨基在复杂的多步化学合成过程中经受任何不希望的反应。在合成结束时，保护基再次被裂解。这通常在步骤2的反应条件下并使用所用非均相氢化催化剂进行。因此，本领域技术人员将期望在步骤2中形成甲苯，即氨基的再次解保护以显著程度进行使得仅非常少量地形成N-苄基丙烷二胺。

Claims (17)

1.一种用于制备式(1)的胺的方法，
Figure FDA0002811841600000011
其中
m为1、2或3，其中
当m为1时
R1为包含至少一个环脂族或芳族环的脂族C1-60烃基或C4-60烃基，所述C1-60或C4-60烃基任选地包含一个或多个独立地选自氮(N)、氧(O)和硫(S)的杂原子，和
R2为氢(H)、C1-6烷基或苯基，
或者
R1、R2一起为-(CH2)j-Y-(CH2)k-，其中Y为亚甲基、氧(O)、硫(S)或NR3(其中R3为C1-4烷基)，且j和k独立地为1-4的整数，
当m为2或3时
R1为包含至少一个环脂族或芳族环的二价或三价C4-20烃基，所述烃基任选地包含一个或多个独立地选自氮(N)、氧(O)和硫(S)的杂原子，和
R2为氢(H)、C1-6烷基或苯基，以及
R4和R5独立地为氢(H)或C1-16烷基，
R6和R7独立地为氢(H)或C1-4烷基，
包括以下步骤
1.使式(2)的氨基醇与式(3)的羰基化合物反应
Figure FDA0002811841600000012
Figure FDA0002811841600000021
且随后将所得反应产物在非均相氢化催化剂上经氢气(H2)氢化以形成式(4)的中间体
Figure FDA0002811841600000022
2.使步骤1中获得的中间体在氢气(H2)和非均相氢化催化剂的存在下与式(5)的胺组分反应以形成相应的式(1)的胺，
Figure FDA0002811841600000023
其中式(2)-(5)中的m和基团R1、R2、R4、R5、R6和R7如式(1)中所定义。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于在步骤1中，式(2)的氨基醇的用量为基于式(3)的羰基化合物中的羰基摩尔量0.8-1.9倍的摩尔量。
3.根据前述权利要求中任一项的方法，其特征在于在步骤2中，式(5)的胺组分的用量为基于式(4)的中间体中的醇基的摩尔量1.5-10倍的量。
4.根据前述权利要求中任一项的方法，其用于制备其中m为2的式(1)的胺，其中
R1为任选取代的亚苯基、亚环己基、二亚环庚基、三亚环十二烷基、五亚环戊基、呋喃二基、四氢呋喃二基、噻吩二基、四氢噻吩二基或N,N'-哌嗪双(2,2-二甲基丙烷)二基，和
R2为氢(H2)、甲基或苯基。
5.根据前述权利要求中任一项的方法，其用于制备其中m为1的式(1)的胺，其中
R1为C3-50烷基、C3-50烷氧基烷基、C4-12环烷基、C4-30烷氧基环烷基、C4-30烷基环烷基或式(A)、(B)或(C)的基团，
Figure FDA0002811841600000031
其中在式(A)、(B)和(C)中
X为选自C1-18烷基、C1-18烷氧基和C1-18二烷基氨基的相同或不同基团，
Z为氧(O)、硫(S)或NR9(其中R9是C1-4烷基)，
n为0-3的整数，和
R2为氢(H)、甲基、乙基或苯基，
或者
R1和R2一起为-(CH2)j-Y-(CH2)k-，其中Y为亚甲基或氧(O)，j和k独立地为1-2的整数。
6.根据前述权利要求中任一项的方法，其用于制备其中m为1的式(1)的胺，其中
R1和R2均为甲基或均为苯基，R1为3-甲基丁基且R2为甲基，或R1为正戊基且R2为乙基，
或者
R1选自异丙基、苯基、2-甲基苯基、3-甲基苯基、4-甲基苯基、2,5-二甲基苯基、4-乙基苯基、4-异丙基苯基、4-叔丁基苯基、2-甲氧基苯基、3-甲氧基苯基、4-甲氧基苯基、2,3-二甲氧基苯基、2,4-二甲氧基苯基、2,5-二甲氧基苯基、3,4-二甲氧基苯基、3,5-二甲氧基苯基、2,4,5-三甲基苯基、2,4,6-三甲基苯基、2,4,5-三甲氧基苯基、2,4,6-三甲氧基苯基、3,4,5-三甲氧基苯基、2-二甲基氨基苯基、3-二甲基氨基苯基、4-二甲基氨基苯基、2-呋喃基和3-呋喃基，和
R2为氢(H)或甲基；
或者
R1和R2一起为正亚戊基。
7.根据前述权利要求中任一项的方法，其用于制备其中m为1的式(1)的胺，其中R1为苯基且R2为氢。
8.根据前述权利要求中任一项的方法，其特征在于R6和R7为氢(H)。
9.根据前述权利要求中任一项的方法，其特征在于R4或R5为甲基，并且另一基团在每种情况下为氢(H)，或者R4和R5均为氢(H)。
10.根据前述权利要求中任一项的方法，其用于制备式(1)的胺，其中m为1，并且其中R4为氢(H)且R5为甲基(式(1.1))，或者R4为甲基且R5为氢(H)(式(1.2))
Figure FDA0002811841600000041
其中
-在步骤1中，使1-氨基丙-2-醇(MIPOA)和2-氨基丙-1-醇(MIPOA')与式(3)的羰基化合物反应，以形成式(4.1)和(4.2)的相应中间体，
Figure FDA0002811841600000042
-在步骤2中，使在步骤1中获得的中间体与式(5)的胺组分反应以形成式(1.1)和(1.2)的相应胺。
11.根据前一项权利要求的方法，其用于制备N1-苄基-1,2-丙二胺和N2-苄基-1,2-丙二胺，其中使1-氨基丙-2-醇(MIPOA)和2-氨基丙-1-醇(MIPOA′)在步骤1中与苯甲醛反应，且在步骤2中使所得中间体(N-苄基-1-氨基丙-2-醇和N-苄基-2-氨基丙-1-醇)与氨反应。
12.根据前两项权利要求中任一项的方法，其特征在于1-氨基丙-2-醇(MIPOA)和2-氨基丙-1-醇(MIPOA')以15:1-23:1的MIPOA与MIPOA'的摩尔比使用。
13.根据前述权利要求中任一项的方法，其特征在于步骤1和2中使用的非均相氢化催化剂是包含一种或多种来自元素周期表的VIII B族和/或IB族的金属的催化剂。
14.根据前一项权利要求的方法，其特征在于催化剂具有载体材料。
15.根据前两项权利要求中任一项的方法，其特征在于所用非均相氢化催化剂是包含Cu和/或Ni和/或Co的催化剂。
16.根据前一项权利要求的方法，其特征在于所用非均相氢化催化剂是包含铜、镍和钴的负载催化剂，其中在经氢气还原其之前，催化剂的催化活性物质包含铝、铜、镍和钴的含氧化合物以及以SnO计为0.2-0.5重量％的锡的含氧化合物。
17.根据权利要求13的方法，其特征在于，
-在步骤1中
使用为蛋壳催化剂的非均相氢化催化剂，其在氧化载体上包含至少一种元素周期表的VIIIB族的金属作为氢化金属和额外地促进剂，其中至少80％来自元素周期表的VIIIB族的金属存在于催化剂表面与渗透深度之间的层中，该渗透深度相应于由催化剂表面计不大于催化剂半径的80％，或者
使用作为负载催化剂的非均相氢化催化剂，其包含Pd和/或Pt作为催化活性金属并具有活性碳或氧化铝作为载体，
-在步骤2中，使用根据权利要求13-17中任一项的催化剂。
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