CN1172905C - 生产氰基苄胺盐的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种生产氰基苄胺盐的方法，包括将氰基苄胺与酸进行反应。氰基苄胺盐工业上可容易制成且所得氰基苄胺盐具有高堆积密度。
Description
相关申请的相互参考
本申请是根据35 U.S.C.§111(a)提交的申请。根据35 U.S.C.§119(e)(1)享有根据35§111(b)于2000年11月8日提交的临时申请60/246,588的申请日。
技术领域
本发明涉及一种生产氰基苄胺盐的方法、以及通过该方法而得到的氰基苄胺盐。按照本发明得到的氰基苄胺盐在生产药物和农业化学品时用作有用的中间体。
背景技术
通常已知例如描述如下的采用对-氰基苄基溴作为起始原料来生产氰基苄胺盐的方法。
有机化学杂志，63(1998)，6715-6718公开了一种相关方法，包括，将对氰基苄基溴与六亚甲基四胺进行反应，随后将反应混合物与溶解在乙醇中的氯化氢进行反应。
美国化学学会杂志，81(1959)，4328公开了一种合成4-氨基丁腈盐酸盐的方法，包括将肼与合成自4-溴丁腈的N-(3-氰基丙基)邻苯二甲酰亚胺进行反应；将所得反应产物后处理；然后将该后处理产物在乙醚中与无水氯化氢进行反应。该参考文件公开，对-氰基苄胺盐酸盐通过一种类似于该方法的方法合成。
药物化学杂志，10(1967)，833-840公开了一种由α-邻苯二甲酰亚氨基-对-甲苯腈和肼来生产对-氰基苄胺的方法。该参考文件公开了对-氰基苄胺盐酸盐的合成，但没有公开该合成所用方法的细节。
日本国际申请国内出版物10-503477公开了一种合成对氰基苄胺盐酸盐的方法，包括将肼与由对氰基苄基溴和邻苯二甲酰亚胺化钾制备的N-(4-氰基苯基)甲基邻苯二甲酰亚胺进行反应；后处理所得反应产物；然后将该处理产物转化成盐酸盐。但没有详细描述将处理产物转化成盐酸盐的步骤。
日本国际申请国内出版物9-509937公开了一种合成对氰基苄胺盐酸盐的方法，包括将N-Boc-对-氨基甲基苄腈与氯化氢气体在乙酸乙酯中进行反应。
此外，Chem.Ber.，34(1901)，3368记载了对-氰基苄胺作为其盐酸盐的鉴定，但没有描述该鉴定方法。
由此可知，这些生产氰基苄胺盐的方法不是令人满意的工业生产方法，因为这些方法要求许多反应步骤且获得的生产产率不够高。
此外，前述参考文件没有公开在工业生产氰基苄胺盐酸盐时产生的特征缺陷。具体地说，没有确认在产品分配上的问题如储存所需的空间和输送的难易、以及在生产装置上的问题如具有所需容量的容器，而且尚未说明解决这些问题的方法。
就本发明人迄今所知，氰基苄胺盐酸盐是非常膨松的化合物，其堆积密度为0.2克/毫升或更低。高膨松度要求在工业生产和使用氰基苄胺盐酸盐时提供较大的储存区域。一般来说，合适的运输装置根据物质的重量而选择。但如果处理这种膨松的物质，运输装置的形式就由于其体积而受局限。这在分配成本方面是非常不利的。另外，如果氰基苄胺盐酸盐在生产装置中处理，由于该化合物的低堆积密度，需要放大该装置，这增加了装置成本并在操作时造成不便。
本发明公开
即，本发明的一个目的是提供一种适合以高产率和简单方式工业生产氰基苄胺盐的方法。另一目的是提供一种具有较低堆积密度的较不膨松的氰基苄胺盐。
本发明人为了解决上述问题进行了深入研究，已经发现，氰基苄胺盐可通过将氰基苄胺与酸进行反应而以简单方式生产，而且，如果该酸以水溶液的形式使用，所得氰基苄胺盐具有与常规方法所得类似化合物相比明显较高的堆积密度。在这些发现的基础上，本发明人进一步发现，通过将氰基苄基盐应用于化学品的工业生产，可明显改进分配，包括储存和运输、以及在生产装置中的可操作性。本发明在上述发现的基础上完成。
因此，本发明提供了一种生产氰基苄胺盐的方法，包括将氰基苄胺与酸进行反应。
本发明还提供了一种堆积密度为0.4克/毫升或更高的氰基苄胺的盐。
实施本发明的最佳方式
一般在本发明中，氰基苄胺可有利地在搅拌下与酸，任选在溶剂中反应预定时间，这样形成氰基苄胺的盐的悬浮液。
可用于本发明的氰基苄胺可优选为具有以下结构式的化合物。
其中X1、X2、X3和X4分别独立地表示氢原子、具有1-3个碳原子的烷基或卤素原子，且-CH2NH2基团可位于-CN基团的邻、间或对位的任何位置上。
该化合物的具体例子可包括未取代的氰基苄胺如邻-氰基苄胺、间-氰基苄胺和对-氰基苄胺、和取代的氰基苄胺如2-烷基-4-氰基苄胺、2-氯-4-氰基苄胺、四氟氰基苄胺和四氯氰基苄胺。
氰基苄胺可通过任何已知的方法而生产。例如，间氰基苄胺和对-氰基苄胺可通过日本未审专利出版物(Kokai)9-40630所公开的方法而简单合成，其中分别将间苯二腈的一个腈基团和对苯二腈的一个腈基团进行还原。
氰基苄胺水合物也可通过任何的已知方法而生产。例如，间氰基苄胺水合物和对-氰基苄胺水合物可通过日本未审专利出版物(Kokai)40-10133所公开的方法，分别由间氰基苄胺和对-氰基苄胺而容易地合成。
在用于本发明方法的反应中可以无需溶剂。但可以使用溶剂来稀释氰基苄胺的盐，这便于处理悬浮液形式的盐。优选的有机溶剂的例子可包括甲苯、乙酸乙酯、和二氯甲烷，它们不与氰基苄胺或其盐反应，也不会在反应体系含有酸时导致副反应。这种有机溶剂的用量使得氰基苄胺盐可以悬浮液的形式处理。通常，该溶剂的用量是所用氰基苄胺的质量的0.1-10倍。
优选用于本发明方法的溶剂可以是水。如果使用水作为溶剂，可得到堆积密度为0.4克/毫升或更高的氰基苄胺的盐，尤其是盐酸盐。这种高堆积密度氰基苄胺盐有利地降低了分配成本，尤其是对于工业应用。
用作溶剂的水的用量可使得氰基苄胺盐能够以悬浮液形式处理。优选地，水的用量是所用氰基苄胺的质量的0.1-10倍。如果该量低于0.1倍质量，氰基苄胺的盐所形成的悬浮液将变得很粘稠，造成在反应时难以搅拌之类的问题，而如果该量是10倍质量或更高，所形成的氰基苄胺盐可溶解在水中，不利地降低了产率。
如果在本发明方法中使用水作为溶剂，难以通过蒸馏之类纯化方法而去除的包含在氰基苄胺中的杂质可容易去除。具体地说，杂质可通过利用氰基苄胺盐和杂质盐之间在水中溶解度的差异而去除。即，可得到高纯度的氰基苄胺盐。
更具体地说，如果对氰基苄胺通过还原对苯二腈的一个腈基团而合成(参见，日本未审专利出版物(Kokai)9-40630)，例如，除了所形成的对氰基苄胺，作为副产物还产生对苯二甲胺。对苯二甲胺的沸点为127.6℃/590Pa，而对氰基苄胺的沸点为132.4℃/550Pa。这两种化合物难以通过蒸馏而分离，因为它们相应沸点之间的差异小。按照本发明，如果包含对苯二甲胺作为杂质的对氰基苄胺与氯化氢在水中反应，可得到固体形式的高纯度对氰基苄胺盐酸盐，因为对氰基苄胺盐酸盐在水中的溶解度明显低于对苯二甲胺盐酸盐。
如果所用氰基苄胺包含来自氰基苄胺分解的沸点远高于氰基苄胺盐的物质，如焦油状物质。优选在本发明方法实施之前将高沸点物质通过蒸馏或类似方法而初步去除，这样可得到高结晶度和高纯度的氰基苄胺盐。
用于本发明的酸并不特别限定，只要它能够按照本发明方法得到氰基苄胺的盐。其具体例子包括氯化氢、硫酸、乙酸、三氟乙酸和丙酸。
如果使用氯化氢作为酸，它可以是气体或水溶液的形式。如果使用氯化氢气体，将任选用惰性气体稀释的该气体直接鼓入氰基苄胺的溶液中，或通过蒸气相氰基苄胺。氯化氢与惰性气体的比率并不特别限定。
如果使用氯化氢的水溶液，该溶液可滴加到氰基苄胺(或其溶液)中或可将氰基苄胺(或其溶液)滴加到氯化氢溶液中。并不特别限定氯化氢溶液的浓度，可以使用工业上易得到的氯化氢水溶液。优选地，该浓度为1-37％质量，更优选5-37％质量。如果浓度低，从水中过滤分离氰基苄胺盐酸盐时的滤液量增加，这增加了由于溶解而导致的产品的损失从而降低了产品产率。另外，难以得到37％或更高浓度的工业制造氯化氢水溶液。
如果所用酸是氯化氢之类的一元酸，因为该酸与氰基苄胺的氨基以等摩尔量反应，那么该酸的量理论上可以与氰基苄胺等摩尔。但酸氯化物实际优选以0.9-2.0摩尔/每摩尔氰基苄胺的量使用，因为氰基苄胺通常包含一定量的杂质。
如果所用的酸是硫酸之类的二元酸，氰基苄胺的一取代硫酸盐(primary sulfate)在硫酸用量为每摩尔氰基苄胺中氨基2/1摩尔时通过2摩尔氰基苄胺与1摩尔硫酸的反应而形成，而二取代硫酸盐(second sulfate)则在硫酸用量与氰基苄胺等摩尔时通过氰基苄胺与硫酸的等摩尔量反应而形成。
氰基苄胺和酸之间反应的温度并不特别限定，只要该温度不低于所用溶剂的熔点且不超过其沸点。考虑到可操作性等，反应温度优选为0-100℃。
如此形成的氰基苄胺盐粉末通过已知方法从悬浮液中分离并干燥。
本发明通过以下实施例进一步说明，但这些实施例不应理解为是对本发明的限定。
在以下实施例中，氰基苄胺和苯二甲胺通过高效液相色谱在以下条件下进行定量。
高效液相色谱分析条件
柱：Shodex NN-614(SHOWA DENKO K.K.的产品)
洗脱剂：包含无水磷酸一钠(7.2克)、水(700毫升)和乙腈(300毫升)的混合物
检测器：UV检测器
氯化氢在以下条件下通过阴离子色谱进行定量。
阴离子色谱分析条件
柱：IonPac AS12A 4毫米(DIONEX的产品)
洗脱剂：包含碳酸钠(2.7毫摩尔/升)+碳酸氢钠(0.3毫摩尔/升)的水溶液
堆积密度用PT-N型粉末测试仪(Hosokawa Micron的产品)来测定。
制备实施例1
粗对氰基苄胺的合成
粗对氰基苄胺按照日本未审专利出版物(Kokai)9-40630所公开的方法如下合成。
向100毫升高压釜中加入甲醇(30毫升)和海绵镍(R-2400，W.R.Grace & Co.的产品)(1.0g)，然后通过引入氢气将高压釜的内部压力升至1.0MPa。搅拌包含在高压釜中的混合物，同时在150℃下加热1小时。将对苯二腈(5.0克)和氢氧化钠(0.1克)加入反应器，然后在引入氢气的同时在环境温度下将内部压力升至0.5MPa。在监测氢气吸收量时，如果氢气压力降至0.1MPa，将压力再次升至0.5MPa。重复这种压力控制操作。如果氢气吸收量达到理论值的115％，停止反应。
由如此得到的反应混合物中，蒸馏去除甲醇。将所得混合物在高温减压下进一步蒸馏，这样去除粗对氰基苄胺。通过对馏出物的高效液相色谱分析，发现对氰基苄胺含量和对苯二甲胺含量分别为93％质量和7％质量。
制备实施例2
水合对氰基苄胺的合成
水合对氰基苄胺按照日本未审专利出版物(Kokai)40-10133所公开的方法如下合成。
将制备实施例1中得到的粗对氰基苄胺(32克)在室温下滴加到水(100克)中，这样形成包含水合对氰基苄胺的淤浆。将该淤浆进行过滤，并将分离的固体用水洗涤。得到水合对氰基苄胺(30克)。通过对如此得到的水合对氰基苄胺的高效液相色谱分析，发现对氰基苄胺含量和对苯二甲胺含量分别为78.5％质量和0.4％质量。通过KarlFischer法测定的水含量结果为21.0％质量。水合对氰基苄胺的产率为80％，以包含在粗对氰基苄胺中的对氰基苄胺为基准。
制备实施例3
对氰基苄胺的蒸馏
将制备实施例2中得到的水合对氰基苄胺(30克)进行蒸馏，这样得到18克对氰基苄胺。通过对如此得到的对氰基苄胺的高效液相色谱分析，发现对氰基苄胺含量和对苯二甲胺含量分别为99.5％质量和0.4％质量。通过Karl Fischer法测定的水含量结果为0.1％质量。
实施例1
在配有搅拌器、温度计、气体导管和回流冷凝器的200毫升4颈烧瓶中，将制备实施例3中得到的对氰基苄胺(10.0克)溶解在乙酸乙酯(90.0克)中。在将反应器于水浴中冷却的同时，将氯化氢气体在搅拌下加入反应器的蒸气相中。在引入氯化氢之后立即产生热，并沉淀出白色固体。在反应混合物冷却至室温之后，将白色固体过滤分离并在真空下在干燥器中干燥，这样得到12.6克对氰基苄胺盐酸盐(基于对氰基苄胺的产率：99％)。
通过对如此得到的对氰基苄胺盐酸盐的高效液相色谱分析，发现盐酸盐中的对氰基苄胺含量为77质量％。此外，通过阴离子色谱分析，发现对氰基苄胺盐酸盐中的氯化氢含量为23质量％。
如此得到的对氰基苄胺盐酸盐的堆积密度为0.3克/毫升。
实施例2
在配有搅拌器、温度计、和滴液漏斗的100毫升三颈烧瓶中，将制备实施例3中得到的对氰基苄胺(6.61克)溶解在乙酸乙酯(60毫升)中。在将反应器于冰浴中冷却的同时，滴加硫酸(5.1克)。随即就观察到放热，并沉淀出白色固体。在反应混合物冷却至室温之后，将白色固体过滤分离，用乙酸乙酯洗涤并在常压下在40℃下干燥。这样得到11.4克对氰基苄胺的二取代硫酸盐。
通过对如此得到的对氰基苄胺的二取代硫酸盐的高效液相色谱分析，发现硫酸盐中的对氰基苄胺含量为57％质量。此外，通过阴离子色谱分析，发现在硫酸盐中的硫酸根离子含量为43％质量。
实施例3
在配有搅拌器、温度计、和滴液漏斗的200毫升三颈烧瓶中，加入在制备实施例2中得到的水合对氰基苄胺(32.5克)和水(20.2克)。在搅拌下通过滴液漏斗向该混合物中滴加浓盐酸(氯化氢的35％质量水溶液，以下采用相同的溶液)(20.5克)，这样形成一种白色固体。将白色固体过滤分离，并在真空下在干燥器中干燥，这样得到24.5克对氰基苄胺盐酸盐(基于水合对氰基苄胺的产率：75％)。
实施例4
采用类似于实施例3中使用的反应器，将浓盐酸(20.5克)滴加到包含在制备实施例2中所得水合对氰基苄胺(32.8克)和在实施例3中过滤分离白色固体时所得滤液(39.4克)的混合物中。形成一种白色固体，然后将固体过滤分离，并在真空下在干燥器中干燥，这样得到31.0克对氰基苄胺盐酸盐。
实施例5
采用类似于实施例3中使用的反应器，将浓盐酸(20.6克)滴加到包含在制备实施例2中所得水合对氰基苄胺(32.5克)和在实施例4中过滤分离白色固体时所得滤液(52.0克)的混合物中。形成一种白色固体，然后将固体过滤分离，并在真空下在干燥器中干燥，这样得到28.0克对氰基苄胺盐酸盐。
实施例6
采用类似于实施例3中使用的反应器，将浓盐酸(20.6克)滴加到包含在制备实施例2中所得水合对氰基苄胺(32.6克)和在实施例5中过滤分离白色固体时所得滤液(68.7克)的混合物中。形成一种白色固体，然后将固体过滤分离，并在真空下在干燥器中干燥，这样得到32.1克对氰基苄胺盐酸盐。
用于实施例3-6的水合对氰基苄胺的总量为130.5克，且所得对氰基苄胺盐酸盐的总量为115.6克。因此，基于对氰基苄胺和所含的水合对氰基苄胺，对氰基苄胺盐酸盐产率为89％。
通过分析分别在实施例3-6中得到的对氰基苄胺盐酸盐，发现对氰基苄胺含量为78％质量，且发现氯化氢含量为22％质量。没有检测到对苯二甲胺。水含量发现为0.1％质量或更低，且堆积密度计算为0.5克/毫升。
实施例7
采用类似于实施例3中使用的反应器，将浓盐酸(33.4克)滴加到包含在制备实施例1中所得粗对氰基苄胺(41.3克)和水(25.8克)的混合物中。将所得混合物冷却至室温，这样形成一种白色固体。将该白色固体在室温下过滤分离；用水(10克×2)洗涤二次；然后真空干燥，得到35.2克对氰基苄胺盐酸盐(还原为对氰基苄胺的产率：70％)。通过分析如此所得对氰基苄胺盐酸盐，发现对氰基苄胺含量和对苯二甲胺含量分别为77％质量和0.6％质量；且发现氯化氢含量为22％质量。发现水含量为0.3％质量，且堆积密度计算为0.5克/毫升。
对比例
对氰基苄胺盐酸盐按照日本国际申请国内出版物9-509937中所述的方法如下合成。
利用类似于在实施例1中使用的反应器，将N-Boc-对氨基苄腈(5克)溶解在乙酸乙酯(100克)中。在将反应器于水浴中冷却的同时，将氯化氢气体在搅拌下加料到反应器的蒸气相，这样沉淀出白色固体。在去除溶剂之后，将反应混合物冷却至室温并在乙醚中悬浮。过滤分离该白色固体并在真空下在干燥器中干燥，这样得到3克对氰基苄胺盐酸盐。
通过分析如此所得对氰基苄胺盐酸盐，发现对氰基苄胺含量和氯化氢含量分别为77％质量和23％质量。堆积密度计算为0.2克/毫升，小于在本发明实施例中得到的结果。
按照本发明，氰基苄胺盐酸盐可通过一种简单方法以良好的可操作性而工业生产。在本发明中生产的堆积密度大于常规生产盐酸盐的氰基苄胺盐酸盐在分配和处理方面是有益的。
Claims (9)
1.一种生产氰基苄胺的盐的方法，包括将下式的氰基苄胺或其水合物与酸进行反应：
其中X1、X2、X3和X4分别独立地表示氢原子、具有1-3个碳原子的烷基或卤素原子，以及-CH2NH2基团可位于-CN基团的邻、间或对位的任何位置上，
其中所述酸选自氯化氢、硫酸、乙酸、三氟乙酸和丙酸，
其中所述酸以水溶液形式使用。
2.根据权利要求1的方法，其中所述酸为氯化氢。
3.根据权利要求1或2的方法，其中使用包含可溶于所述酸的水溶液的杂质的氰基苄胺。
4.根据权利要求3的方法，其中可溶于所述酸的水溶液的杂质是苯二甲胺，且氰基苄胺的盐是氰基苄胺盐酸盐。
5.根据权利要求1或2的方法，其中所述起始原料氰基苄胺在蒸馏之后用于所述反应。
6.根据权利要求1或2的方法，其中所述氰基苄胺是邻-、间-或对-氰基苄胺。
7.根据权利要求6的方法，其中所述氰基苄胺是对-氰基苄胺。
8.根据权利要求1的方法所得到的盐，它是对氰基苄胺的盐。
9.根据权利要求8的盐，它是对氰基苄胺盐酸盐。
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