CN115605457A - 化合物及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
一种甲基加成化合物的制造方法，其包括：将下述式(1)所示的二腈化合物在碳酸钾和碳酸二甲酯的存在下甲基化，得到下述式(2)所示的甲基加成化合物的工序，式(2)中，R1～R4各自独立地为氢或甲基，R1～R4的1～3个为甲基。
Description
技术领域
本发明涉及化合物及其制造方法。
背景技术
对苯二乙胺的苄基位进行甲基化而成的化合物，作为聚酰胺等树脂的原料是有用的。作为前述甲基加成化合物的制造方法，已知将苯二乙腈进行甲基化、接着进行氢化的方法。例如专利文献1公开了使用碘甲烷作为甲基化剂、使用硼烷络合物作为还原剂。另外，非专利文献1也公开了使用碘甲烷作为甲基化剂。而非专利文献2公开了基质使用苯基乙腈的情况下、使用碳酸二甲酯作为甲基化剂。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特表2004-503527号公报
非专利文献
非专利文献1：Tetrahedron,Vol.32,pp.487-491(1976)
非专利文献2：Organic Syntheses,Coll.Vol.10,p.640(2004),Vol.76,p.169(1999)
发明内容
发明要解决的问题
专利文献1及非专利文献1中，使用碘甲烷作为甲基化剂，但是碘甲烷对于人体具有毒性。另外，使用碘甲烷的情况下，容易过量导入甲基，难以控制甲基数(也就是说、选择性地甲基化)。因此，需要在低温且短时间的条件下进行反应，在工业上不合适。
专利文献1中，使用硼烷络合物作为还原催化剂，但是硼烷络合物昂贵且难以再利用，在工业上不合适。
本发明的目的在于，提供与使用碘甲烷作为甲基化剂的情况相比、将苯二乙腈选择性地进行甲基化的方法。
用于解决问题的方案
本发明人等深入研究，结果发现，通过将碳酸钾和碳酸二甲酯组合来使用，可以将苯二乙腈选择性地进行甲基化，为面向工业的制法，从而完成了本发明。
本发明包含以下的实施方式。
[1]一种甲基加成化合物的制造方法，其包括：将下述式(1)所示的二腈化合物在碳酸钾和碳酸二甲酯的存在下甲基化，得到下述式(2)所示的甲基加成化合物的工序，
式(2)中，R1～R4各自独立地为氢或甲基，
R1～R4的1～3个为甲基。
[1-1]根据[1]所述的制造方法，其中，R1～R4的2个为甲基。
[1-2]根据[1]或[1-1]所述的制造方法，其中，R1及R2中的任意一者和R3及R4中的任意一者为甲基。
[2]根据[1]～[1-2]中任一项所述的制造方法，其中，前述式(1)为下述式(1A)，前述式(2)为下述式(2A)，
式(2A)中，R1～R4如前文所述。
[3]根据[1]～[2]中任一项所述的制造方法，其中，前述碳酸钾相对于前述二腈化合物的摩尔比为2.0～3.5。
[3-1]根据[1]～[3]中任一项所述的制造方法，其中，前述碳酸钾相对于前述二腈化合物的摩尔比为2.0～3.0。
[3-2]根据[1]～[3-1]中任一项所述的制造方法，其中，前述碳酸钾相对于前述二腈化合物的摩尔比为2.0～2.5。
[3-1A]根据[1]～[3-2]中任一项所述的制造方法，其中，前述碳酸二甲酯相对于前述二腈化合物的摩尔比为3.0～18.0。
[3-2A]根据[1]～[3-1A]中任一项所述的制造方法，其中，前述碳酸二甲酯相对于前述二腈化合物的摩尔比为5.0～14.0。
[3-3A]根据[1]～[3-2A]中任一项所述的制造方法，其中，前述碳酸二甲酯相对于前述二腈化合物的摩尔比为7.0～10.0。
[4]根据[1]～[3-3A]中任一项所述的制造方法，其中，前述甲基化在180～230℃下实施。
[4-1]根据[1]～[4]中任一项所述的制造方法，其中，前述甲基化在190～220℃下实施。
[4-2]根据[1]～[4-1]中任一项所述的制造方法，其中，前述甲基化在200～210℃下实施。
[5]一种二氨基化合物的制造方法，其包括：对利用[1]～[4-2]中任一项所述的制造方法制造的甲基加成化合物进行氢化，得到下述式(3)所示的二氨基化合物的工序，
式(3)中，R1～R4如前文所述。
[6]根据[5]所述的制造方法，其中，前述式(3)为下述式(3A)，
式(3A)中，R1～R4如前文所述。
[7]根据[5]或[6]所述的制造方法，其中，前述氢化在固体的氢化催化剂的存在下实施。
[7-1]根据[5]～[7]中任一项所述的制造方法，其中，前述氢化在阮内催化剂的存在下实施。
[7-2]根据[5]～[7-1]中任一项所述的制造方法，其中，前述氢化在阮内钴的存在下实施。
[8]选自由下述式(3-1)～(3-7)所示的二氨基化合物组成的组中的化合物，
[9]选自由下述式(2-1)和(2-2)所示的甲基加成化合物组成的组中的化合物，
发明的效果
根据本发明，可以提供将苯二乙腈选择性地进行甲基化的方法。
具体实施方式
以下对本发明的实施方式进行具体说明，但是本发明不被它们限定，在不会脱离其主旨的范围内能够进行各种变形。
＜化合物的制造方法＞
(甲基化反应)
本发明的一实施方式涉及一种甲基加成化合物的制造方法，其包括：将下述式(1)所示的二腈化合物在碳酸钾和碳酸二甲酯的存在下甲基化，得到下述式(2)所示的甲基加成化合物的工序。
[式中，R1～R4各自独立地为氢或甲基，
R1～R4的1～3个为甲基。]
本实施方式的制造方法中，通过将碳酸钾和碳酸二甲酯组合来使用，能够将式(1)所示的二腈化合物选择性地进行甲基化。本说明书中，“选择性地进行甲基化”指的是控制所导入的甲基数。
R1～R4的1～3个为甲基、优选R1～R4的2个为甲基、进一步优选R1及R2中的任意一者和R3及R4中的任意一者为甲基。
虽然没有特别限定，但是式(1)及式(2)分别优选为下述式(1A)及下述式(2A)。
[式中，R1～R4如前文所述]
碳酸钾相对于二腈化合物的摩尔比优选为2.0～3.5、更优选2.0～3.0、进一步优选2.0～2.5。通过处于前述范围内，可以选择性地得到R1及R2中的任意一者和R3及R4中的任意一者为甲基的化合物。
碳酸二甲酯相对于二腈化合物的摩尔比优选为3.0～18.0、更优选5.0～14.0、进一步优选7.0～10.0。通过前述摩尔比设为3.0以上，反应变快，通过前述摩尔比设为18.0以下，可以提高经济性。
甲基化反应的反应温度优选为180～230℃、更优选190～220℃、进一步优选200～210℃。通过处于前述范围内，可以选择性地得到R1及R2中的任意一者和R3及R4中的任意一者为甲基的化合物。
甲基化反应若实施至反应完成即可，作为反应时间，可列举出例如2～16小时、4～12小时、或6～8小时。
(氢化反应)
本实施方式的制造方法可以还包括将利用前述甲基化反应得到的甲基加成化合物进行氢化、而得到下述式(3)所示的二氨基化合物的工序。
[式中，R1～R4如前文所述]
虽然没有特别限定，但是式(3)优选为下述式(3A)。
[式中，R1～R4如前文所述]
氢化反应优选在氢化催化剂的存在下、氢气氛下实施。作为氢化催化剂，也可以采用通常的腈氢化反应中使用的催化剂，具体而言，可以使用含有Ni和/或Co的催化剂。通常，合适地使用将Ni和/或Co利用沉淀法负载于Al2O3、SiO2、硅藻土、SiO2-Al2O3、和ZrO2而成的催化剂、阮内镍或阮内钴等阮内催化剂。固体催化剂由于可以反复使用，因此在工业的制造上是合适的。它们之中，从更有效且切实地进行反应的观点考虑，优选为阮内钴催化剂和阮内镍催化剂。催化剂单独使用1种或组合2种以上来使用。
甲基加成化合物相对于氢化催化剂的质量比优选为2～30、更优选5～20、进一步优选8～10。通过甲基加成化合物相对于氢化催化剂的质量比处于前述范围内，存在可以提高所得到的二胺化合物的收率和选择率的倾向。
氢化反应也可以采用通常的氢化反应中使用的溶剂，具体而言，可列举出液体氨、氨水、甲醇、乙醇、1-丙醇、2-丙醇、1-丁醇、2-丁醇和叔丁醇等醇、间二甲苯、均三甲苯和假枯烯等芳香族烃。溶剂单独使用1种或组合2种以上来使用。
氨相对于甲基加成化合物的摩尔比优选为10～150、更优选25～100、进一步优选40～50。通过前述摩尔比设为10以上，存在二聚体等高沸化合物减少而成果改善的倾向，通过前述摩尔比设为150以下，此后的液体氨去除所花费的时间缩短，生产效率改善。
氢化反应的反应温度优选为40～160℃、更优选60～140℃、进一步优选80～120℃。通过氢化反应的反应温度设为40℃以上，反应性改善，通过氢化反应的反应温度设为160℃以下，存在二聚体等高沸化合物减少的倾向。
氢化反应的压力优选为1～20MPa、更优选4～16MPa、进一步优选8～12MPa。通过氢化反应的压力处于前述范围内，存在可以提高所得到的二胺化合物的收率和选择率的倾向。
氢化反应若实施至反应完成即可，作为反应时间，可列举出例如0.5～8小时、1～6小时、或2～4小时。
＜化合物＞
本发明的一实施方式涉及下述式(3-1)～(3-7)所示的二氨基化合物。
涉及下述式(2-1)及(2-2)所示的甲基加成化合物。
实施例
以下使用实施例对本发明进行更详细说明，但是本发明的技术的范围不限于此。
[实施例1]
(1.甲基化)
在300mL的SUS316制耐压容器内投入1,4-苯二乙腈25.2g、碳酸二甲酯125g、和作为碱的碳酸钾50.5g，进行氮气置换后将容器内加热至成为210℃，进行甲基化反应6.8小时。
反应结束后，自然冷却至室温，释放所生成的二氧化碳。加入水200mL、二乙基醚溶剂200mL进行分液，将有机溶剂层回收，使用旋转蒸发器将溶剂蒸馏去除。对所得到的晶体利用气相色谱进行分析。其结果，作为2甲基加成体(2甲基化体)的2,2’-(1,4-亚苯基)二丙腈的反应收率为90.3％。
实施例中谈及的气相色谱的详细内容如以下所述。需要说明的是，反应收率均通过利用气相色谱检出的成分的面积百分率算出。
型号名“GC2010PLUS”、岛津制作所社制
色谱柱：产品名“HP-1ms”、Agilent Technologies公司制、长度30m×内径0.25mm、膜厚0.25μm
条件：载气、He(恒压(constant pressure)：73.9kPa)
注入口温度：300℃
检测器：FID
检测器温度：300℃
色谱柱烘箱温度：在50℃下开始、以5℃/分钟升温至175℃、以20℃/分钟升温至320℃后、在320℃下保持30分钟
(2.氢化)
在300mL的SUS316制耐压容器内投入如前文所述合成的2,2’-(1,4-亚苯基)二丙腈29.0g、作为溶剂的液态的氨105g、和作为催化剂的阮内钴(グレース社制)2.99g后，向该容器内导入氢气至成为4MPa的反应压力。接着将容器内加热至100℃的反应温度，达到规定的温度后，边向容器内进一步以氢气恒定地保持10MPa的反应压力的方式继续供给氢气，边对容器内利用电磁式搅拌叶片以750rpm进行搅拌，进行通过氢化进行的氨基化反应(腈氢化反应)180分钟。反应结束后，将液体氨蒸馏去除，在甲醇中溶解反应产物、将催化剂去除后，利用气相色谱进行分析。其结果，作为2甲基加成体(2甲基化体)的2,2’-(1,4-亚苯基)双(丙烷-1-胺)的反应收率为92.5％。1加成体的反应收率为0.5％、3加成体的反应收率为0.7％。
[实施例2]
在300mL的SUS316制耐压容器内投入1,4-苯二乙腈5.0g、碳酸二甲酯56.1g、和作为碱的碳酸钾18.9g，进行氮气置换，将容器内加热至成为205℃，进行甲基化反应6.7小时。
反应结束后，自然冷却至室温，释放所生成的二氧化碳。加入水200mL、二乙基醚溶剂200mL进行分液，将有机溶剂层回收，使用旋转蒸发器将溶剂蒸馏去除。对所得到的晶体利用气相色谱进行分析。其结果，作为2甲基加成体(2甲基化体)的2,2’-(1,4-亚苯基)二丙腈的反应收率为70.0％。
[实施例3]
在300mL的SUS316制耐压容器内投入1,4-苯二乙腈5.0g、碳酸二甲酯55.3g、和作为碱的碳酸钾18.8g，进行氮气置换，将容器内加热至成为170℃，进行甲基化反应6.7小时。
反应结束后，自然冷却至室温，释放所生成的二氧化碳。加入水200mL、二乙基醚溶剂200mL进行分液，将有机溶剂层回收，使用旋转蒸发器将溶剂蒸馏去除。对所得到的晶体利用气相色谱进行分析。其结果，作为2甲基加成体(2甲基化体)的2,2’-(1,4-亚苯基)二丙腈的反应收率为30.7％。
[实施例4]
在300mL的SUS316制耐压容器内投入1,4-苯二乙腈5.0g、碳酸二甲酯54.8g、和作为碱的碳酸钾18.7g，进行氮气置换，将容器内加热至成为245℃，进行甲基化反应6.7小时。
反应结束后，自然冷却至室温，释放所生成的二氧化碳。加入水200mL、二乙基醚溶剂200mL进行分液，将有机溶剂层回收，使用旋转蒸发器将溶剂蒸馏去除。对所得到的晶体利用气相色谱进行分析。其结果，作为2甲基加成体(2甲基化体)的2,2’-(1,4-亚苯基)二丙腈的反应收率为1.3％。
实施例1～4的结果如表1所示。
[表1]
表1
本申请基于日本专利申请2021-073893(2021年4月26日申请)主张优先权。前述日本专利申请的全部内容通过参照而被引入到本说明书。
Claims (9)
1.一种甲基加成化合物的制造方法，其包括：将下述式(1)所示的二腈化合物在碳酸钾和碳酸二甲酯的存在下甲基化，得到下述式(2)所示的甲基加成化合物的工序，
式(2)中，R1～R4各自独立地为氢或甲基，
R1～R4的1～3个为甲基。
2.根据权利要求1所述的制造方法，其中，所述式(1)为下述式(1A)，所述式(2)为下述式(2A)，
式(2A)中，R1～R4如前文所述。
3.根据权利要求1或2所述的制造方法，其中，所述碳酸钾相对于所述二腈化合物的摩尔比为2.0～2.5。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的制造方法，其中，所述甲基化在180～230℃下实施。
5.一种二氨基化合物的制造方法，其包括：对利用权利要求1～4中任一项所述的制造方法制造的甲基加成化合物进行氢化，得到下述式(3)所示的二氨基化合物的工序，
式(3)中，R1～R4如前文所述。
6.根据权利要求5所述的制造方法，其中，所述式(3)为下述式(3A)，
式(3A)中，R1～R4如前文所述。
7.根据权利要求5或6所述的制造方法，其中，所述氢化在固体的氢化催化剂的存在下实施。
8.选自由下述式(3-1)～(3-7)所示的二氨基化合物组成的组中的化合物，
9.选自由下述式(2-1)和(2-2)所示的甲基加成化合物组成的组中的化合物，
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