EA039504B1 - Способ получения дейтерированного этанола из d2o - Google Patents

Способ получения дейтерированного этанола из d2o Download PDF

Info

Publication number
EA039504B1
EA039504B1 EA201992202A EA201992202A EA039504B1 EA 039504 B1 EA039504 B1 EA 039504B1 EA 201992202 A EA201992202 A EA 201992202A EA 201992202 A EA201992202 A EA 201992202A EA 039504 B1 EA039504 B1 EA 039504B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
catalyst
formula
reaction
solvent
ethanol
Prior art date
Application number
EA201992202A
Other languages
English (en)
Other versions
EA201992202A1 (ru
Inventor
Лоран Лефор
Майк Шмиткамп
Original Assignee
Дьютерия Бевериджес, Ллс
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Дьютерия Бевериджес, Ллс filed Critical Дьютерия Бевериджес, Ллс
Publication of EA201992202A1 publication Critical patent/EA201992202A1/ru
Publication of EA039504B1 publication Critical patent/EA039504B1/ru

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07B—GENERAL METHODS OF ORGANIC CHEMISTRY; APPARATUS THEREFOR
    • C07B59/00—Introduction of isotopes of elements into organic compounds ; Labelled organic compounds per se
    • C07B59/001—Acyclic or carbocyclic compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C29/00—Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring
    • C07C29/74—Separation; Purification; Use of additives, e.g. for stabilisation
    • C07C29/94—Use of additives, e.g. for stabilisation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J31/00—Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds
    • B01J31/16—Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds containing coordination complexes
    • B01J31/18—Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds containing coordination complexes containing nitrogen, phosphorus, arsenic or antimony as complexing atoms, e.g. in pyridine ligands, or in resonance therewith, e.g. in isocyanide ligands C=N-R or as complexed central atoms
    • B01J31/1805—Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds containing coordination complexes containing nitrogen, phosphorus, arsenic or antimony as complexing atoms, e.g. in pyridine ligands, or in resonance therewith, e.g. in isocyanide ligands C=N-R or as complexed central atoms the ligands containing nitrogen
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J31/00—Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds
    • B01J31/16—Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds containing coordination complexes
    • B01J31/18—Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds containing coordination complexes containing nitrogen, phosphorus, arsenic or antimony as complexing atoms, e.g. in pyridine ligands, or in resonance therewith, e.g. in isocyanide ligands C=N-R or as complexed central atoms
    • B01J31/189—Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds containing coordination complexes containing nitrogen, phosphorus, arsenic or antimony as complexing atoms, e.g. in pyridine ligands, or in resonance therewith, e.g. in isocyanide ligands C=N-R or as complexed central atoms containing both nitrogen and phosphorus as complexing atoms, including e.g. phosphino moieties, in one at least bidentate or bridging ligand
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J31/00—Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds
    • B01J31/16—Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds containing coordination complexes
    • B01J31/20—Carbonyls
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J31/00—Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds
    • B01J31/16—Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds containing coordination complexes
    • B01J31/22—Organic complexes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J31/00—Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds
    • B01J31/16—Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds containing coordination complexes
    • B01J31/22—Organic complexes
    • B01J31/2204—Organic complexes the ligands containing oxygen or sulfur as complexing atoms
    • B01J31/2208—Oxygen, e.g. acetylacetonates
    • B01J31/2213—At least two complexing oxygen atoms present in an at least bidentate or bridging ligand
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J31/00—Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds
    • B01J31/16—Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds containing coordination complexes
    • B01J31/22—Organic complexes
    • B01J31/2204—Organic complexes the ligands containing oxygen or sulfur as complexing atoms
    • B01J31/2208—Oxygen, e.g. acetylacetonates
    • B01J31/2226—Anionic ligands, i.e. the overall ligand carries at least one formal negative charge
    • B01J31/223—At least two oxygen atoms present in one at least bidentate or bridging ligand
    • B01J31/2239—Bridging ligands, e.g. OAc in Cr2(OAc)4, Pt4(OAc)8 or dicarboxylate ligands
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J31/00—Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds
    • B01J31/16—Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds containing coordination complexes
    • B01J31/22—Organic complexes
    • B01J31/2282—Unsaturated compounds used as ligands
    • B01J31/2295—Cyclic compounds, e.g. cyclopentadienyls
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J31/00—Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds
    • B01J31/16—Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds containing coordination complexes
    • B01J31/24—Phosphines, i.e. phosphorus bonded to only carbon atoms, or to both carbon and hydrogen atoms, including e.g. sp2-hybridised phosphorus compounds such as phosphabenzene, phosphole or anionic phospholide ligands
    • B01J31/2404—Cyclic ligands, including e.g. non-condensed polycyclic ligands, the phosphine-P atom being a ring member or a substituent on the ring
    • B01J31/2409—Cyclic ligands, including e.g. non-condensed polycyclic ligands, the phosphine-P atom being a ring member or a substituent on the ring with more than one complexing phosphine-P atom
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J31/00—Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds
    • B01J31/16—Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds containing coordination complexes
    • B01J31/24—Phosphines, i.e. phosphorus bonded to only carbon atoms, or to both carbon and hydrogen atoms, including e.g. sp2-hybridised phosphorus compounds such as phosphabenzene, phosphole or anionic phospholide ligands
    • B01J31/2404—Cyclic ligands, including e.g. non-condensed polycyclic ligands, the phosphine-P atom being a ring member or a substituent on the ring
    • B01J31/2409—Cyclic ligands, including e.g. non-condensed polycyclic ligands, the phosphine-P atom being a ring member or a substituent on the ring with more than one complexing phosphine-P atom
    • B01J31/2414—Cyclic ligands, including e.g. non-condensed polycyclic ligands, the phosphine-P atom being a ring member or a substituent on the ring with more than one complexing phosphine-P atom comprising aliphatic or saturated rings
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C29/00—Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C29/00—Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring
    • C07C29/74—Separation; Purification; Use of additives, e.g. for stabilisation
    • C07C29/76—Separation; Purification; Use of additives, e.g. for stabilisation by physical treatment
    • C07C29/80—Separation; Purification; Use of additives, e.g. for stabilisation by physical treatment by distillation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C29/00—Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring
    • C07C29/74—Separation; Purification; Use of additives, e.g. for stabilisation
    • C07C29/88—Separation; Purification; Use of additives, e.g. for stabilisation by treatment giving rise to a chemical modification of at least one compound
    • C07C29/90—Separation; Purification; Use of additives, e.g. for stabilisation by treatment giving rise to a chemical modification of at least one compound using hydrogen only
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C31/00—Saturated compounds having hydroxy or O-metal groups bound to acyclic carbon atoms
    • C07C31/02—Monohydroxylic acyclic alcohols
    • C07C31/08—Ethanol
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K31/00—Medicinal preparations containing organic active ingredients
    • A61K31/045—Hydroxy compounds, e.g. alcohols; Salts thereof, e.g. alcoholates
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K9/00—Medicinal preparations characterised by special physical form
    • A61K9/0087—Galenical forms not covered by A61K9/02 - A61K9/7023
    • A61K9/0095—Drinks; Beverages; Syrups; Compositions for reconstitution thereof, e.g. powders or tablets to be dispersed in a glass of water; Veterinary drenches
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2231/00—Catalytic reactions performed with catalysts classified in B01J31/00
    • B01J2231/40—Substitution reactions at carbon centres, e.g. C-C or C-X, i.e. carbon-hetero atom, cross-coupling, C-H activation or ring-opening reactions
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2531/00—Additional information regarding catalytic systems classified in B01J31/00
    • B01J2531/80—Complexes comprising metals of Group VIII as the central metal
    • B01J2531/82—Metals of the platinum group
    • B01J2531/821—Ruthenium
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2531/00—Additional information regarding catalytic systems classified in B01J31/00
    • B01J2531/80—Complexes comprising metals of Group VIII as the central metal
    • B01J2531/82—Metals of the platinum group
    • B01J2531/827—Iridium
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J31/00—Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds
    • B01J31/16—Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds containing coordination complexes
    • B01J31/18—Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds containing coordination complexes containing nitrogen, phosphorus, arsenic or antimony as complexing atoms, e.g. in pyridine ligands, or in resonance therewith, e.g. in isocyanide ligands C=N-R or as complexed central atoms
    • B01J31/1805—Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds containing coordination complexes containing nitrogen, phosphorus, arsenic or antimony as complexing atoms, e.g. in pyridine ligands, or in resonance therewith, e.g. in isocyanide ligands C=N-R or as complexed central atoms the ligands containing nitrogen
    • B01J31/181—Cyclic ligands, including e.g. non-condensed polycyclic ligands, comprising at least one complexing nitrogen atom as ring member, e.g. pyridine
    • B01J31/1815—Cyclic ligands, including e.g. non-condensed polycyclic ligands, comprising at least one complexing nitrogen atom as ring member, e.g. pyridine with more than one complexing nitrogen atom, e.g. bipyridyl, 2-aminopyridine
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07B—GENERAL METHODS OF ORGANIC CHEMISTRY; APPARATUS THEREFOR
    • C07B2200/00—Indexing scheme relating to specific properties of organic compounds
    • C07B2200/05—Isotopically modified compounds, e.g. labelled
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07B—GENERAL METHODS OF ORGANIC CHEMISTRY; APPARATUS THEREFOR
    • C07B2200/00—Indexing scheme relating to specific properties of organic compounds
    • C07B2200/07—Optical isomers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12C—BEER; PREPARATION OF BEER BY FERMENTATION; PREPARATION OF MALT FOR MAKING BEER; PREPARATION OF HOPS FOR MAKING BEER
    • C12C12/00—Processes specially adapted for making special kinds of beer
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12G—WINE; PREPARATION THEREOF; ALCOHOLIC BEVERAGES; PREPARATION OF ALCOHOLIC BEVERAGES NOT PROVIDED FOR IN SUBCLASSES C12C OR C12H
    • C12G1/00—Preparation of wine or sparkling wine
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12G—WINE; PREPARATION THEREOF; ALCOHOLIC BEVERAGES; PREPARATION OF ALCOHOLIC BEVERAGES NOT PROVIDED FOR IN SUBCLASSES C12C OR C12H
    • C12G3/00—Preparation of other alcoholic beverages
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/50—Improvements relating to the production of bulk chemicals
    • Y02P20/582—Recycling of unreacted starting or intermediate materials

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Pharmacology & Pharmacy (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Catalysts (AREA)
  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)

Abstract

Настоящее изобретение относится к способу получения дейтерированного этанола из этанола, D2O, рутениевого катализатора и сорастворителя.

Description

Настоящее изобретение относится к способу получения дейтерированного этанола из D2O.
Уровень техники
Дейтерий (D или 2Н) представляет собой стабильный нерадиоактивный изотоп водорода. Известны органические соединения, обогащенные дейтерием, такие как дейтерированный этанол. В патенте США № 8658236 приведено описание алкогольного напитка из воды и этанола, в котором по меньшей мере 5 мольных процентов этанола составляет дейтерированный этанол. Считается, что данный алкогольный напиток снижает отрицательные побочные эффекты, связанные с употреблением этанола.
Для получения алкогольного напитка, содержащего дейтерированный этанол, необходимо получение дейтерированного этанола эффективным, безопасным и малозатратным образом. Известный способ получения дейтерированного спирта (например, дейтерированного этанола) включает реакцию обмена H/D между недейтерированным спиртом и D2O. В зависимости от способа полученный дейтерированный спирт может содержать дейтерий в различных положениях. Примеры таких способов могут быть найдены в Chemistry Letters 34, No.2 (2005), p. 192-193 Ruthenium catalyzed deuterium labelling of α-carbon in primary alcohol and primary/secondary amine in D2O; Adv. Synth. Catal. 2008, 350, p. 2215 - 2218 A method for the regioselective deuteration of alcohols; Org. Lett. 2015, 17, p. 4794-4797 Ruthenium Catalyzed Selective α- and α,β-Deuteration of Alcohols Using D2O и Catalysis Communications 84 (2016) p. 67-70 Efficient deuterium labelling of alcohols in deuterated water catalyzed by ruthenium pincer complexes.
Другие пути получения дейтерированного спирта включают несколько последовательных реакций, требующих применения дорогостоящих и/или опасных материалов. Для каждого из данных преобразований необходимы очистка и выделение промежуточных соединений.
На основании вышеизложенного необходимо обеспечить синтез дейтерированного этанола эффективным, безопасным и малозатратным образом.
Также необходимо осуществлять синтез дейтерированного этанола с дейтерированием по существу только в заданном положении(ях).
Краткое описание изобретения
В одном из аспектов настоящего изобретения предложен способ получения дейтерированного этанола из этанола, D2O, рутениевого катализатора и сорастворителя.
Данные и иные аспекты, которые станут очевидны в ходе следующего подробного описания, были достигнуты благодаря тому, что авторы настоящего изобретения обнаружили новый способ получения дейтерированного этанола.
Подробное описание изобретения
В настоящем изобретении было неожиданно обнаружено, что комбинация D2O, рутениевого катализатора и сорастворителя обеспечивает эффективное и селективное дейтерирование этанола.
В источнике Catalysis Communications 2016, 84, 67-70 (CC) упоминается дейтерирование спирта, катализируемое Ru-MACHO®-BH и R+u-MACHO®, но в нем нет информации о применении сорастворителя. Ru-MACHO®-BH использовали только для дейтерирования 1-бутанола, а не этанола. Авторами настоящего изобретения было показано, что дейтерирования этанола не происходит при замене 1бутанола на этанол в системе, описанной в СС, если катализатором является Ru-MACHO®-BH.
В СС также упоминается дейтерирование этанола, катализируемое Ru-MACHO® с применением 20 мольн.% NaOH. Авторами настоящего изобретения было показано, что дейтерирование этанола невозможно, когда NaOH заменяют другим основанием в системе, описанной в СС, если катализатором является Ru-MACHO®. Однако было неожиданно обнаружено, что добавление сорастворителя для растворения катализатора приводит к эффективному дейтерированию этанола, в частности, в присутствии NaOH.
Таким образом, в одном из аспектов настоящего изобретения предложен новый способ получения дейтерированного этанола формулы (I)
CR^R^R^OD (I), включающий проведение реакции этанола с D2O в присутствии рутениевого катализатора формулы (II) и сорастворителя:
- 1 039504
(Π), где R1-R5 независимо представляют собой H или D, при условии, что распространенность (англ. abundance) D в R4 и R5 составляет по меньшей мере 70%;
каждый R6 независимо выбран из Н, Ci-ю алкильной группы, замещенной С1-10 алкильной группы, С6-18 ароматической группы и замещенной С6-18 ароматической группы; каждый Ar независимо выбран из С6-18 ароматической группы и замещенной С6-18 ароматической группы;
каждый n независимо представляет собой 1 или 2;
L представляет собой лиганд;
X представляет собой противоион;
указанный катализатор растворим в смеси этанола, D2O и сорастворителя. В другом аспекте способ осуществляют в отсутствие основания. В другом аспекте способ осуществляют в отсутствие NaOH. Распространенность D в R4 и R5 (положение CH2) и в R1, R2 и R3 (положение CH3) может быть определена с помощью 1Н ЯМР. 70%-ная распространенность D в R4 и R5 означает, что 70% от суммарно присутствующих R4 и R5 представляют собой D (в отличие от распространенности в природе, равной 0,01%).
В другом аспекте распространенность D в R4 и R5 составляет по меньшей мере 80%. Дополнительные примеры с избытком D в R4 и R5 включают по меньшей мере 90, 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98, 99 и 99,5%.
В другом аспекте включение D происходит преимущественно в R4 и R5 по отношению к R1-R3. В другом аспекте распространенность D в R1-R3 составляет самое большее 50%. Дополнительные примеры распространенности D в R1-R3 включают самое большее 45, 40, 35, 30, 25, 20, 15, 10, 5 и 1%. В другом аспекте распространенность D в R4 и R5 составляет по меньшей мере 90% и распространенность D в R1R3 составляет самое большее 5%. Дополнительные примеры включают (а) по меньшей мере 95% и самое большее 1% и (b) по меньшей мере 99% и самое большее 1%.
В способе согласно настоящему изобретению конверсия этанола в дейтерированный этанол может быть определена с помощью 1Н ЯМР. Конверсия представляет собой мольное отношение образующегося дейтерированного этанола к начальному количеству исходного этанола (необогащенного этанола). В одном из аспектов процент конверсии (мольное отношениех100) составляет по меньшей мере 90%. Дополнительные примеры процента конверсии включают по меньшей мере 95%, по меньшей мере 98% и по меньшей мере 99%.
Сорастворитель образует смесь с этанолом и D2O, которая солюбилизирует катализатор. Примеры сорастворителей включают тетрагидрофуран (ТГФ), 2-метилтетрагидрофуран, метил-трет-бутиловый эфир (МТБЭ), диизопропиловый эфир, 1,2-диметоксиэтан, толуол (tol), бензол, ксилолы, 1,4-диоксан, диглим (диэтиловый эфир диэтиленгликоля), циклопентилметиловый эфир (СРМЕ), этилацетат, 1,2дихлорэтан, диметилацетамид, диметилформамид и диметилсульфоксид.
Сорастворитель также может быть дейтерирован, то есть один или более атомов H сорастворителя заменены D. Примеры дейтерированных сорастворителей включают d8-тетрагидрофуран, d8-толуол и d81,4-диоксан.
Реакционная смесь может быть однофазная или двухфазная. Например, в случае если растворитель представляет собой толуол или циклопентилметиловый эфир, смесь является двухфазной.
Для повышения загрузки реактора и, следовательно, продуктивности количество сорастворителя, как правило, не является очень большим. Таким образом, в другом аспекте объемное отношение D2O к сорастворителю на стадии реакции превышает 0,5. Дополнительные примеры объемного отношения включают 1-30. Другие примеры объемного отношения включают по меньшей мере 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, до 30. Верхний предел объемного отношения, как правило, составляет примерно 30.
В другом аспекте мольное отношение D2O к этанолу на стадии реакции составляет по меньшей мере 3. Дополнительные примеры мольного отношения включают 3-10, 3-75 и 3-100. Другие примеры
- 2 039504 мольного отношения включают по меньшей мере 3, 4, 5, 6, 7, 8,9 , 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20,
21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, до 30. Это обеспечивает большее включение D в указанном положении.
Верхний предел мольного отношения, как правило, составляет или 75, или 100.
Известны рутениевые катализаторы формулы (II) (см. US 8,003,838, US 2013/0303774 и US
2016/0039853, которые включены в настоящее описание посредством ссылки).
Лиганд L представляет собой любой лиганд, подходящий для обогащения этанола дейтерием в соответствии с заявленным изобретением. В другом аспекте лиганд выбран из монодентатного лиганда. Примеры монодентатных лигандов включают фосфин (например, трифенилфосфин), монооксид углерода, олефин, воду, ацетонитрил, диметилсульфоксид.
В другом аспекте лиганд L представляет собой монооксид углерода (CO).
В другом аспекте противоион X выбран из пентаметилциклопентадиенила, хлорида, бромида, иодида, гидрида, трифлата и BH4.
В другом аспекте один из противоионов X представляет собой гидрид.
В другом аспекте в формуле (II) два вицинальных R6 (кроме атомов водорода) могут образовывать циклическую структуру посредством ковалентной связи атомов углерода через атом азота, атом кислорода или атом серы или без них.
В другом аспекте в формуле (II) каждый Ar представляет собой фенил.
В другом аспекте n равен 1 (в комплексе Ru каждый p связан с N через линкер с 2 углеродами).
В другом аспекте n равен 2 (в комплексе Ru каждый p связан с N через линкер с 3 углеродами).
В другом аспекте n=1 и все R12=водород.
В другом аспекте L представляет собой монооксид углерода и один из X представляет собой гидрид.
В другом аспекте катализатор представляет собой комплекс Ru формулы (III) (который коммерчески доступен как Ru-MACHO®)({бис[2-(дифенилфосфино)этил]амин}карбонилхлоргидридорутений(II)):
| ^PPh2
I Η (III), где Ph=фенил.
В другом аспекте катализатор представляет собой соединение формулы (III), и реакцию проводят в присутствии борогидрида щелочного металла. Примеры борогидридов щелочных металлов включают LiBH4, NaBH4 и KBH4.
В другом аспекте катализатор представляет собой соединение формулы (III), и реакцию проводят в присутствии NaBH4.
В другом аспекте катализатор представляет собой соединение формулы (III), и реакцию проводят в присутствии борогидрида щелочного металла и в отсутствие NaOH.
В другом аспекте катализатор представляет собой соединение формулы (III), и реакцию проводят в присутствии NaBH4 и в отсутствие NaOH. Было показано, что комбинация подходящего сорастворителя и борогидрида щелочного металла с применением соединения (III) обеспечивает высокую селективность включения D в R4-R5 по отношению к R1-R3. В другом аспекте катализатор представляет собой комплекс Ru формулы (IV) (который коммерчески доступен как Ru-MACHO®-BH) (карбонилгидридо(тетрагидроборато)[бис(2-дифенилфосфиноэтил)амино]рутений(I))):
ВН3
Ph2 н
I .....со
Ru
Н< I
I
Η (IV), где Ph=фенил.
В другом аспекте катализатор представляет собой соединение формулы (IV), и реакцию проводят в отсутствие основания.
Было показано, что комбинация катализатора формулы IV и подходящего сорастворителя обеспечивает высокую селективность включения D в R4-R5 по отношению к R1-R3.
Дейтерированный этанол (I) может быть получен путем реакции всего количества D2O с этанолом за одну стадию (как описано выше) или реакции D2O с множеством стадий, где между стадий смешивания осуществляют стадию дистилляции (как описано далее). Таким образом, в другом аспекте стадия проведения реакции включает:
- 3 039504
а) проведение реакции первой части D2O с этанолом;
b) сбор дистиллята из прореагировавшей смес; и
c) добавление к дистилляту второй порции D2O для проведения дополнительной реакции непрореагировавшего этанола с D2O.
В другом аспекте после стадии с) способ дополнительно включает: повторение стадий b) и с) один или более раз до достижения желаемого уровня включения D. Соответственно, в другом аспекте стадия проведения реакции включает:
a) проведение реакции первой части D2O с этанолом;
b) сбор дистиллята из прореагировавшей смеси;
c) добавление второй части D2O к дистилляту для проведения дополнительной реакции с непрореагировавшим этанолом;
d) сбор дистиллята из прореагировавшей смеси; и
e) добавление третьей части D2O к дистилляту для проведения дополнительной реакции с непрореагировавшим этанолом.
В другом аспекте стадия проведения реакции включает:
a) проведение реакции первой части D2O с этанолом;
b) сбор дистиллята из прореагировавшей смеси;
c) добавление к дистилляту второй части D2O для осуществления дополнительной реакции с непрореагировавшим этанолом;
d) сбор дистиллята из прореагировавшей смеси;
e) добавление к дистилляту третьей части D2O для осуществления дополнительной реакции с непрореагировавшим этанолом;
f) сбор дистиллята из реакционной смеси; и
g) добавление четвертой части D2O к дистилляту для осуществления дополнительной реакции с непрореагировавшим этанолом.
Когда проводят несколько стадий, количество D2O, необходимое для достижения желаемой степени включения D в этанол, снижено по сравнению со случаем, когда все количество D2O смешивают с этанолом в одну стадию, и это является преимуществом. На стадии а) проводят реакцию первой части D2O с этанолом с получением частично прореагировавшей смеси с некоторой степенью включения D в этанол. Эта частично прореагировавшая смесь также содержит H2O, полученную в качестве побочного продукта включения D в этанол, которая подавляет дальнейшее включение D в этанол. На стадии b) указанную частично прореагировавшую смесь подвергают дистилляции для сбора дистиллята, который в основном содержит дейтерированный и недейтерированный этанол. Дистиллят содержит очень маленькое количество H2O. К дистилляту добавляют вторую часть D2O, что обеспечивает дальнейшее включение D.
В другом аспекте мольное отношение D2O к этанолу, смешиваемых на стадии проведения реакции, на каждой из подстадий (а/с, а/с/е, a/c/e/g и т. д.) выбрано из 1, 2, 3, 4 и 5.
В другом аспекте температура проведения реакции составляет самое большее 200°С. Примеры температуры проведения реакции включают от 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95, 100, 105, 110, 115, 12θ, 125, 130, 135, 140, 145, 150, 155, 160, 165, 170, 175 до 180°С. Дополнительные примеры включают температуру 50-160°С. Другие примеры включают температуру от 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95, 100, 105, 110, 115, 120, 125, 130, 135, 140, 145, 150, 155 до 160°С.
В другом аспекте реакцию проводят в течение периода времени 0,5, 1, 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95 до 100 ч. Примеры времени, в течение которого проводят реакцию, включают от 1, 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20, 22, 24, 26, 28, 30, 32, 34, 36, 38, 40, 42, 44, 46, 48, 50, 52, 54, 56, 58, 60, 62, 64, 66, 68, 70 до 72 ч.
В другом аспекте соединение (I) может быть выделено из продукта реакции посредством любой стандартной последующей обработки при органическом синтезе. Дополнительно неочищенный продукт может быть очищен до высокой степени чистоты, в случае необходимости, стандартным способом, включая обработку активированным углем, фракционную перегонку, рекристаллизацию и колоночную хроматографию. Удобным может быть непосредственное проведение операции рекуперации раствора по завершении реакции.
В случае когда реакцию проводят в присутствии основания, целевое соединение с относительно высокой кислотностью стремится образовывать соль или комплекс с применяемым основанием и остается в кубовом остатке в ходе операции извлечения посредством дистилляции. В таком случае целевое соединение может быть получено с высоким выходом путем изначальной нейтрализации раствора по завершении реакции органической кислотой (например, муравьиной кислотой, уксусной кислотой, лимонной кислотой, щавелевой кислотой, бензойной кислотой, метансульфоновой кислотой или паратолуолсульфоновой кислотой) или неорганической кислотой (например, HCl, HBr, HNO3, H2SO4) и последующего проведения операции извлечения нейтрализованного раствора по завершению реакции путем дистилляции (включая извлечение путем отмывки кубового остатка органическим растворителем, таким как диизопропиловый эфир).
Следует отметить, что настоящее изобретение относится ко всем возможным комбинациям призна- 4 039504 ков, приведенных в настоящем описании. В связи с этим должно быть ясно, что в настоящем документе описаны все комбинации признаков, относящихся к композиции согласно настоящему изобретению, все комбинации признаков, относящихся к способу согласно настоящему изобретению, и все комбинации признаков, относящихся к композиции согласно настоящему изобретению, и признакам, относящимся к способу согласно настоящему изобретению.
Следует понимать, что описание продукта/композиции, содержащих определенные компоненты, раскрывает также продукт/композицию, содержащие данные компоненты. Продукт/композиция, состоящая из данных компонентов, может обладать преимуществом в том, что для них предложен более простой, более экономичный способ получения продукта/композиции. Подобным образом следует понимать, что описание способа, содержащего определенные стадии, раскрывает также способ, состоящий из указанных стадий. Способ, содержащий указанные стадии, может обладать тем преимуществом, что он является более простым и более экономичным.
Определения
Примеры, приведенные в определениях, представленных в данной заявке, являются неограничивающими, если не указано иначе. Они включают изложенные примеры, но не ограничены ими.
Следует понимать, что в случае если для параметра приведены значения нижнего предела и верхнего предела, то раскрыты также диапазоны, образуемые комбинацией значений нижнего предела и значений верхнего предела.
Алкил включает в себя определенное число атомов углерода в линейной, разветвленной и циклической (если алкильная группа содержит 3 или более атомов углерода) конфигурации. Алкил включает низшие алкильные группы (C1, С2, С3, С4, С5 и С6 или 1-6 атомов углерода). Алкил также включает высшие алкильные группы (>C6 или 7 или более атомов углерода).
Если в конце группы присутствует ен, то это указывает на то, что группа присоединена к двум другим группам. Например, метилен относится к фрагменту -СН2-.
Алкенил включает в себя определенное число атомов углерода либо в неразветвленной, либо в разветвленной конфигурации с одной или более ненасыщенными углерод-углеродными связями, которые могут быть образованы в любом стабильном положении на указанной цепи, примерами являются этенил и пропенил. С2_6 алкенил включает в себя С2, С3, С4, С5 и С6 алкенильные группы. Алкинил включает в себя определенное число атомов углерода либо в неразветвленной, либо в разветвленной конфигурации с одной или более тройными углерод-углеродными связями, которые могут быть образованы в любом стабильном положении на указанной цепи, примерами являются этинил и пропинил. С2_6 алкинил включает в себя С2, С3, С4, С5 и С6 алкинильные группы. Замещенный алкил представляет собой алкильную группу, в которой один или более атомов водорода заменены на другую химическую группу (заместитель). Заместители включают: галоген, OH, OR (где R представляет собой низшую алкильную группу) CF3, OCF3, NH2, NHR (где R представляет собой низшую алкильную группу), NRxRy (где Rx и Ry независимо представляют собой низшие алкильные группы), СО2Н, CO2R (где R представляет собой низшую алкильную группу), C(O)NH2, C(O)NHR (где R представляет собой низшую алкильную группу), C(O)NRxRy (где Rx и Ry независимо представляют собой низшие алкильные группы), CN, С2_6 алкенил, С2_6 алкинил, С6_12 ароматическую группу, замещенную С6_12 ароматическую группу, 5-12членную ароматическую гетероциклическую группу и замещенную 5-12-членную ароматическую гетероциклическую группу.
Примеры ароматической группы представляют собой ароматические углеводородные группы, типичным представителем которых служит фенил, нафтил и антрил.
Примеры ароматической гетероциклической группы представляют собой ароматические углеводородные группы, содержащие гетероатомы, например, такие как азот, кислород или серу, типичным представителем которых служат пирролил (включая азотзащищенные формы), пиридил, фурил, тиенил, индолил (включая азотзащищенные формы), хинолил, бензофурил и бензотиенил. Замещенная ароматическая группа или замещенная ароматическая гетероциклическая группа относится к ароматической/ароматической гетероциклической группе, в которой по меньшей мере один из атомов водорода заменен на иную химическую группу. Примеры таких других химических групп включают: галоген, ОН, OCH3, CF3, OCF3, NH2, NHR (где R представляет собой низшую алкильную группу), NRxRy (где Rx и Ry независимо представляют собой низшие алкильные группы), СО2Н, CO2R (где R представляет собой низшую алкильную группу), C(O)NH2, C(O)NHR (где R представляет собой низшую алкильную группу), C(O)NRxRy (где Rx и Ry независимо представляют собой низшие алкильные группы), CN, низший алкил, арил и гетероарил. Галоген относится к Cl, F, Br или I.
Другие признаки настоящего изобретения станут очевидны в ходе последующего описания иллюстративных вариантов реализации, которые приведены с целью описания настоящего изобретения, и не подразумевают ограничения вышеуказанного.
Примеры
Структуры исследуемого катализатора (II) представлены ниже:
- 5 039504
Ru(Acac)3
Ru Ноери
Ru(H)(CI)(PPh3)3
Су=циклогексил.
OTf:=трифлат (трифторметилсульфонат).
Эксперименты проводили путем помещения катализатора (и основания при необходимости) во флакон вместимостью 5 мл в атмосфере N2. Добавляли смесь этанола и D2O, после чего добавляли сорастворитель в случае, если его использовали. Флакон закрывали крышкой и повышали температуру до необходимой температуры проведения реакции при перемешивании со скоростью 500 об/мин с помощью магнитной мешалки. Через 16 ч реакционную смесь охлаждали. Проводили продувку N2, после чего автоклав открывали и проводили анализ реакционной смеси с помощью 1H ЯМР для определения включения D. Распространенность D в положении CH2 определяли по количеству остаточного H в положении CH2. Остаточный H в положении CH2 определяли по нормализованному отношению площади сигнала CH2 в этаноле, разделенной на площадь сигнала CH2 в этаноле. Величина при вычитании данного количества из 100 составляет распространенность D в положении CH2.
Группа экспериментов 1
Ru-MACHO®-BH исследовали без (эксперимент 1) и с различными сорастворителями (эксперименты 2-10). Основание не использовали. Результаты представлены в табл. 1.
- 6 039504
Таблица 1
Эксп. Кат. количество (ммоль) Реакционная смесь Отн. 1 (ммоль) Объем реакционной смеси (мл) Отн. 2 Т(°С) Время (ч) Включение D в СН2
1 0,0053 - 2,21:15 0,5 400 по 16 0
2 0,0206 а8-тгФ 5,45:34 2 250 80 16 82
3 0,0089 d8-Tol 4,1:71 2,2 462 80 21 92
4 0,0155 СРМЕ 5,45:34 2 350 80 16 84
5 0,0162 Диоксан 5,45:34 2 350 80 16 >98
6 0,0165 Диглим 5,45:34 2 350 80 16 >98
7 0,0082 02-ДХМ 4,1:71 2,2 501 80 21 0
8 0,0082 d3-CH3CN 4,1:71 2,2 501 80 21 0
9 0,0087 de-ацетон 4,1:71 2,2 471 80 21 0
10 0,0157 tBuOH 5,45:34 2 350 80 16 < 5
И 0,0148 NMP 5,45:34 2 350 80 16 <5
Реакционная смесь: все реакционные смеси содержали EtOH:D2O и указанный сорастворитель. Во всех случаях объем сорастворителя составлял 1 мл.
Отн. 1=отношение EtOH:D2O.
Отн. 2=отношение по миллимолям EtOH:катализатор.
ДХМ=дихлорметан.
NMP= N-метил-2-пирролидон.
Эксперимент 1: если сорастворитель не использовали, включения D в желаемом положении CH2 не было.
Эксперименты 2-6: если использовали сорастворитель ТГФ (тетрагидрофуран), толуол, СРМЕ (циклопентилметиловый эфир), диоксан или диглим, катализатор растворяли в смеси этанола, D2O и сорастворителя, и в желаемом положении включение CH2 имело место включение D.
Эксперименты 7-11: если использовали сорастворитель ДХМ (дихлорметан), CH3CN, ацетон, tBuOH или NMP (N-метил-2-пирролидон), наблюдалось небольшое включение D в желаемом положении или его отсутствие СН2.
Указанные результаты не зависели от того, был ли сорастворитель дейтерирован или нет.
Группа экспериментов 2
Ru-MACHO® исследовали без (Эксперимент 12) и с различными сорастворителями (эксперименты 13-19). Результаты представлены в табл. 2.
Таблица 2
Эксп. Каталитическая добавка Кат. кол-во (ммоль) Реакц. смесь Отн. 1 (ммоль) Реакц. объем (мл) Отн. 2 Т(°С) Время (ч) Включ. D в СН2
12 - 0,0071 2,21:15 0,5 300 110 16 0
13 HCO2Na (55 экв./Ru) 0,0069 4,42:30 1 650 80 16 0
14 NaHCO3 (50 экв./Ru) 0,0102 4,42:30 1 450 80 16 0
15 NaBH4 (14 экв./Ru) 0,0160 5,45:34 1 350 80 16 0
16 - 0,0064 Tol (0,5 мл) 2,21:15 1 350 110 16 0
17 NaBH4 (9 экв./Ru) 0,0058 Tol (0,5 мл) 2,21:15 1 400 110 16 85
18 NaBH4 (5 экв./Ru) 0,0160 d8-Tol (1 мл) 5,45:34 2 350 80 16 80
19 NaBH4 (7 экв./Ru) 0,0160 Диоксан (1 мл) 5,45:34 2 350 80 16 75
Реакц. смесь (реакционная смесь): все реакционные смеси содержали EtOH:D2O и указанный сорастворитель.
Отн. 1=отношение EtOH:D2O.
Отн. 2=отношение по миллимолям EtOH:катализатор.
Эксперименты 12-15: если сорастворитель не использовали, включения D в желаемом положении CH2 не было вне зависимости от типа основания или присутствия NaBH4.
Эксперимент 16: если не использовали NaBH4, включения D в желаемом положении CH2 не было вне зависимости от типа сорастворителя.
Эксперимент 17-19: комбинация сорастворителя и NaBH4 обеспечивала включение D в желаемом положении CH2.
- 7 039504
Группа экспериментов 3
Различные типы катализаторов исследовали в отсутствие сорастворителя или в присутствии толуола. Результаты представлены в табл. 3.
Таблица 3
Эксп. Катализатор Кат. кол-во (ммоль) Реакц. смесь Отн. 1 (ммоль) Реакц. объем (мл) Отн. 2 Т(°С) Время (ч) Включ. Db СН2
20 Ru-MACHO-Cy 0,0054 2,21:15 0,5 400 110 16 0
21 Ru-MACHO-Cy + NaBH4 (14 экв./Ru) 0,0125 5,45:34 1 450 80 16 0
22 RuCl2(PPh3)3 2,57:71 150 150 30 мин 0
60 мин 0
23 Ru(PPh3)3Cl2 + NaBH4 (18 экв./Ru) 0,0091 5,45:34 1 600 80 16 0
24 Ru(PPh3)3Cl2 0,0108 5,45:34 1 500 80 16 0
25 Ru(PPh3)3Cl2 + AgOTf (5 экв./Ru) 0,0094 5,45:34 1 600 80 16 0
26 Ru(Acac)3 + TriPhos 1,7:118 104 150 10 мин 0
27 Ru(H)(BH4)(dppp)(dpen) 0,0109 4,42:30 1 400 80 16 0
28 Ru(H)(BH4)(dppp)(dpen) 0,0100 Tol 4,42:30 2 450 80 16 0
(1 мл)
29 Cp*Ir(BiPy)(OTf)2 0,0103 5,45:34 1 550 80 16 0
30 Cp*Ir(BiPy)(OTf)2 0,0100 Tol 5,45:34 2 550 80 16 0
(1 мл)
31 ГСр*1гС12]2 0,0095 5,45:34 1 600 80 16 0
32 [Cp*IrCl2]2 +NaBH4 (19 экв./Ir) 0,0080 5,45:34 1 700 80 16 0
33 [Cp*IrCl2]2 + AgOTf (3 экв./Ru) 0,0099 5,45:34 1 550 80 16 0
34 NaBH4 0,1900 5,45:34 1 30 80 16 12
Реакц. смесь (реакционная смесь): все реакционные смеси содержали EtOH:D2O и указанный сорастворитель.
Отн. 1=отношение EtOH:D2O.
Отн. 2=отношение по миллимолям EtOH:катализатор.
Эксперименты 20-27, 29 и 31-34: если сорастворитель не использовали, включения D в желаемом положении CH2 не было или почти не было вне зависимости от типа катализатора.
Эксперименты 28 и 30: когда катализатор представлял собой Ru(H)(BH4)(dppp)(dpen) или Cp*Ir(BiPy)(OTf)2, включения D в желаемом положении CH2 не было даже в присутствии сорастворителя.
Группа экспериментов 4
Различные типы катализаторов исследовали в присутствии недейтерированного толуола и ТГФ. Результаты представлены в табл. 4.
Таблица 4
Эксп. Катализатор Кат. колво (ммоль) Реакц. смесь Отн. 2 Включ. Db СН2
35 Ru-MACHO®-BH 0,0107 Tol 400 89
36 Ru-MACHO*-BH 0,0121 ТГФ 350 83
37 Ru-MACHO-Cy + 20 экв. NaBH4 0,0114 Tol 350 52
38 Ru-MACHO-Cy + 15 экв. NaBH4 0,0125 ТГФ 350 19
39 Ru-Firmenich + 25 экв. NaBH4 0,0116 Tol 350 8
40 Ru-Firmenich + 20 экв. NaBH4 0,0117 ТГФ 350 12
41 Ru-Ноёри + 10 экв. NaBH4 0,0182 Tol 200 6
42 Ru-Ноёри + 15 экв. NaBH4 0,0137 ТГФ 300 5
43 Ru(Cl)(H)(PPh3)3.Tol 0,0087 Tol 500 9
44 Ru(Cl)(H)(PPh3)3.Tol 0,0082 ТГФ 500 14
Реакц. смесь (реакционная смесь): все реакционные смеси содержали EtOH:D2O и указанный сорастворитель.
Отн. 2=отношение по миллимолям EtOH:катализатор.
Отношение (ммоль) EtOH:D2O = 4,1:37,9
Реакционный объем = 2 мл (1 мл D2O:EtOH, 1 мл сорастворителя)
- 8 039504
Эксперименты 35-36: применение недейтерированного сорастворителя в комбинации с RuMACHO®-BH обеспечивало включение D в необходимое положение CH2.
Эксперименты 37-44: применение сорастворителя с другими катализаторами обеспечивало незначительное включение D в желаемом положении CH2.
Группа экспериментов 5
Исследовали влияние мольного отношения D2O к EtOH и количества сорастворителя на степень включения D. В следующих экспериментах мольное отношение D2O к EtOH составляло 46 по сравнению с отношением примерно 5-20 в группе экспериментов 1. Результаты представлены в табл. 5.
Таблица 5
Эксп. Катализатор Кат. кОЛ-ВО (ммоль) Реакц. смесь Tol (об.) Отн. 2 Включ. Db сн2
45 Ru-MACHO®-BH 0,0107 Tol 1 95 97
46 Ru-MACHO®-BH 0,0121 Tol 0,5 84 97
47 Ru-MACHO®-BH 0,0114 Tol 0,25 89 97
48 Ru-MACHO®-BH 0,0125 Tol 0,125 82 97
Реакц. смесь (реакционная смесь): все реакционные смеси содержали EtOH:D2O и указанный сорастворитель.
Отношение 2=отношение по миллимолям EtOH:катализатор.
Отношение EtOH:D2O (ммоль) = 1:46
Реакционный объем = 1мл D2O:EtOH + различные объемы Tol
Высокое мольное отношение D2O к EtOH обеспечивало очень высокую степень включения D, составляющую 97%. Тот же уровень включения D получали во всех экспериментах, даже если использовали только 12% об./об. толуола. Это может быть предпочтительным для увеличения загрузки реактора и, следовательно, продуктивности.
В свете представленных выше концепций возможны многочисленные модификации и вариации настоящего изобретения. Таким образом, следует понимать, что в рамках объема прилагаемой формулы изобретения настоящее изобретение может быть осуществлено на практике не так, как конкретно описано в настоящем документе.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Claims (24)

  1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
    1. Способ получения дейтерированного этанола формулы (I) CR1R2R3CR4R5OD (I), включающий проведение реакции этанола с D2O в присутствии рутениевого катализатора формулы (III) и (IV) и сорастворителя, при условии, что, если катализатор имеет формулу (III), реакцию проводят в присутствии борогидрида щелочного металла:
    ВН3
    Ph2 Cl Ρ|η2 Н
    I ..со г рх I со
    Г RuL
    HNCl>Ph2 HNQ>ph2
    IΗ
    Η (III)(IV), где R1-R5 независимо представляют собой H или D, при условии, что распространенность D в R4 и R5 составляет по меньшей мере 70% и распространенность D в R1-R3 составляет самое большее 50%; и сорастворитель выбран из тетрагидрофурана, толуола, 1,4-диоксана, диглима и циклопентилметилового эфира.
  2. 2. Способ по п.1, в котором распространенность D в R4 и R5 составляет по меньшей мере 80%.
  3. 3. Способ по п.1, в котором распространенность D в R4 и R5 составляет по меньшей мере 90% и распространенность D в R1-R3 составляет самое большее 5%.
  4. 4. Способ по п.1, в котором катализатор имеет формулу (III).
  5. 5. Способ по п.1, в котором борогидрид щелочного металла представляет собой NaBH4.
  6. 6. Способ по п.1, в котором катализатор имеет формулу (III) и реакцию проводят в отсутствие NaOH.
  7. 7. Способ по п.6, в котором борогидрид щелочного металла представляет собой NaBH4.
  8. 8. Способ по п.1, в котором катализатор имеет формулу (IV).
  9. 9. Способ по п.1, в котором катализатор имеет формулу (IV) и реакцию проводят в отсутствие основания.
    - 9 039504
  10. 10. Способ по п.1, в котором стадия проведения реакции включает:
    а) проведение реакции первой части D2O с этанолом с получением прореагировавшей смеси;
    Ь) дистилляцию прореагировавшей смеси и сбор ее дистиллята; и
    с) добавление второй части D2O к дистилляту для проведения дополнительной реакции непрореагировавшего этанола с D2O.
  11. 11. Способ по п.10, в котором мольное отношение D2O к этанолу, смешиваемых на каждой из подстадий реакции а) и с) независимо составляет 1-5.
  12. 12. Способ по п.1, в котором стадия проведения реакции включает:
    а) проведение реакции первой части D2O с этанолом с получением первой прореагировавшей смеси;
    Ь) дистилляцию первой прореагировавшей смеси и сбор первого ее дистиллята;
    с) добавление второй части D2O к первому дистилляту для проведения дополнительной реакции с непрореагировавшим этанолом с получением второй прореагировавшей смеси;
    d) дистилляцию второй прореагировавшей смеси и сбор второго ее дистиллята; и
    е) добавление третьей части D2O ко второму дистилляту для проведения дополнительной реакции с непрореагировавшим этанолом.
  13. 13. Способ по п.12, в котором мольное отношение D2O к этанолу, смешиваемых на каждой из подстадий реакции а), с) и е) независимо составляет 1-5.
  14. 14. Способ по п.1, в котором распространенность D в R4 и R5 составляет по меньшей мере 95% и распространенность D в R'-R3 составляет самое большее 1%.
  15. 15. Способ по п.1, в котором распространенность D в R4 и R5 составляет по меньшей мере 99% и распространенность D в R'-R3 составляет самое большее 1%.
  16. 16. Способ по п.1, в котором катализатор имеет формулу (IV) и сорастворитель представляет собой тетрагидрофуран.
  17. 17. Способ по п.1, в котором катализатор имеет формулу (IV) и сорастворитель представляет собой толуол.
  18. 18. Способ по п.1, в котором катализатор имеет формулу (IV) и сорастворитель представляет собой 1,4-диоксан.
  19. 19. Способ по п.1, в котором катализатор имеет формулу (IV) и сорастворитель представляет собой диглим.
  20. 20. Способ по п.1, в котором катализатор имеет формулу (IV) и сорастворитель представляет собой циклопентилметиловый эфир.
  21. 21. Способ по п.1, в котором катализатор имеет формулу (III), борогидрид щелочного металла представляет собой КаВНд и сорастворитель представляет собой толуол.
  22. 22. Способ по п.1, в котором катализатор имеет формулу (III), борогидрид щелочного металла представляет собой КаВНд и сорастворитель представляет собой 1,4-диоксан.
  23. 23. Способ по п.1, в котором катализатор имеет формулу (III), борогидрид щелочного металла представляет собой NaBH4 и сорастворитель представляет собой диглим.
  24. 24. Способ по п.1, в котором катализатор имеет формулу (III), борогидрид щелочного металла представляет собой NaBH4 и сорастворитель представляет собой циклопентилметиловый эфир.
    Евразийская патентная организация, ЕАПВ
EA201992202A 2017-04-27 2018-04-26 Способ получения дейтерированного этанола из d2o EA039504B1 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201762491185P 2017-04-27 2017-04-27
PCT/US2018/029658 WO2018200881A1 (en) 2017-04-27 2018-04-26 Process for the preparation of deuterated ethanol from d2o

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EA201992202A1 EA201992202A1 (ru) 2020-04-16
EA039504B1 true EA039504B1 (ru) 2022-02-03

Family

ID=63915547

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EA201992202A EA039504B1 (ru) 2017-04-27 2018-04-26 Способ получения дейтерированного этанола из d2o

Country Status (11)

Country Link
US (2) US10494316B2 (ru)
EP (1) EP3615204A4 (ru)
JP (1) JP7064507B2 (ru)
KR (1) KR20190140470A (ru)
CN (1) CN110545912B (ru)
AU (1) AU2018260727B2 (ru)
BR (1) BR112019022276A2 (ru)
CA (1) CA3059585A1 (ru)
EA (1) EA039504B1 (ru)
IL (1) IL270178B (ru)
WO (1) WO2018200881A1 (ru)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114773226B (zh) * 2022-05-27 2022-10-21 安徽贵朋功能材料科技有限公司 一种用光电一体催化制备氘代乙腈的方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080234488A1 (en) * 2004-01-23 2008-09-25 Wako Pure Chemical Industries, Ltd. Method of Deuteration Using Mixed Catalyst
US20110237814A1 (en) * 2009-10-23 2011-09-29 Takasago International Corporation Novel ruthenium carbonyl complex having tridentate ligand, its production method and use
US20140081019A1 (en) * 2011-05-23 2014-03-20 Sanofi Process for the preparation of deuterated compounds containing n-alkyl groups

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4421865A (en) * 1981-06-08 1983-12-20 Standard Oil Company (Sohio) Selective hydrogen-deuterium interchange using ion exchange resins
US20080145303A1 (en) 2005-01-28 2008-06-19 Wako Pure Chemical Indussries, Ltd. Method for Producing Deuterium Gas and Catalytic Deuteration Method Using Deuterium Gas Obtained Thereby
BRPI0811413B1 (pt) 2007-04-03 2017-02-14 Firmenich & Cie 1,4-hidrogenação de dienos com complexos de ru
WO2009005069A1 (ja) * 2007-07-05 2009-01-08 Wako Pure Chemical Industries, Ltd. ルテニウム触媒を用いた重水素化方法
US8658236B2 (en) 2009-08-21 2014-02-25 Deuteria Beverages, Llc Alcoholic compositions having a lowered risk of acetaldehydemia
CN102020522A (zh) * 2009-09-21 2011-04-20 陈松源 氘代药物的制备方法和应用
JP5849710B2 (ja) 2011-02-03 2016-02-03 セントラル硝子株式会社 β−フルオロアルコール類の製造方法
JP6419096B2 (ja) 2013-03-15 2018-11-07 フイルメニツヒ ソシエテ アノニムＦｉｒｍｅｎｉｃｈ Ｓａ Ｒｕ／二座配位子錯体を用いたアルデヒドの選択水素化
US9505667B2 (en) * 2014-11-06 2016-11-29 E I Du Pont De Nemours And Company Method for preparing deuterated aromatic compounds
JP7109471B2 (ja) 2017-04-27 2022-07-29 デューテリア ビバレッジズ、エルエルシー Ｄ２からの重水素化エタノールの調製方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080234488A1 (en) * 2004-01-23 2008-09-25 Wako Pure Chemical Industries, Ltd. Method of Deuteration Using Mixed Catalyst
US20110237814A1 (en) * 2009-10-23 2011-09-29 Takasago International Corporation Novel ruthenium carbonyl complex having tridentate ligand, its production method and use
US20140081019A1 (en) * 2011-05-23 2014-03-20 Sanofi Process for the preparation of deuterated compounds containing n-alkyl groups

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Chatterjee et al. The ruthenium-catalysed selective synthesis of mono-deuterated terminal alkynes', Chemical Communication, 03 March 2016 (03.03.2016), Vol.52, pages 4509-4512; p. 4511 *
Chatterjee et al., 'Ruthenium Catalyzed Selective - and ,-Deuteration of Alcohols Using D2O', Organic Letters, 18 September 2015 (18.09.2015), Vol.17, pages 4794-4797; Abstract, p. 4794, p. 4795 *
Zhang et al., 'Efficient deuterium labelling of alcohols in deuterated water catalyzed by ruthenium pincer complexes', Catalysis Communications, 07 June 2016 (07.06.2016), Vol.84, pages 67-70; p. 68, p. 69 *

Also Published As

Publication number Publication date
EP3615204A4 (en) 2020-12-09
CN110545912B (zh) 2022-10-04
US10494316B2 (en) 2019-12-03
WO2018200881A1 (en) 2018-11-01
CA3059585A1 (en) 2018-11-01
JP2020518576A (ja) 2020-06-25
AU2018260727B2 (en) 2022-07-21
EP3615204A1 (en) 2020-03-04
US20200165175A1 (en) 2020-05-28
US10947170B2 (en) 2021-03-16
KR20190140470A (ko) 2019-12-19
AU2018260727A1 (en) 2019-10-31
BR112019022276A2 (pt) 2020-05-19
JP7064507B2 (ja) 2022-05-10
US20180312450A1 (en) 2018-11-01
EA201992202A1 (ru) 2020-04-16
CN110545912A (zh) 2019-12-06
IL270178B (en) 2021-10-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10899681B2 (en) Process for the preparation of deuterated ethanol from D2
Hoque et al. Catalyst engineering through heterobidentate (N–X-Type) ligand design for iridium-catalyzed borylation
EA039504B1 (ru) Способ получения дейтерированного этанола из d2o
JP2017530956A (ja) ニトロピラゾールアミド化合物の不斉触媒合成方法
EP2311846A1 (en) Chiral iridium aqua complex and method for producing optically active hydroxy compound using the same
Pąchalska et al. Borohydride Ionic Liquids as Reductants of CO2 in the Selective N‐formylation of Amines
CN103748065B (zh) 2－烯基胺化合物的制造方法
Lefort et al. Process for the preparation of deuterated ethanol from D 2 O
Westhues Development of molecular transition-metal catalysts for the reverse water-gas shift reaction and the selective transformation of carbon dioxide and hydrogen to formic acid esters and methanol
CN108440344A (zh) 一种高效的机械力促进的脂肪胺制备方法
Anderson et al. Homogeneous catalysts of hydrogen-deuterium exchange reactions involving cyclopentadienyl complexes of palladium and platinum
Blanton Borohydride-polyethylene glycol monomethyl ether derivatives: chemo-and stereoselectivity studies under phase transfer conditions
Sarker Reactivities of cyclonickelated complexes in the context of C− H functionalization chemistry
Bahri et al. Photoinduced Carbon− Heteroatom Cross‐Coupling Catalyzed by Nickel Naphthyridine Complexes
KR20210034362A (ko) 촉매 화합물, 및 이를 이용한 포름산염 화합물 및 젖산 화합물 제조 방법
DePasquale Synthesis of Organometallic Catalysts that Oxidize Water and Hydrogenate Substrates: Elucidation of Structure/Function Relationships
JP2016537421A (ja) エステルの合成方法