使用重氮化合物制备环丙烷化合物的方法技术

公开了在多级流动反应器中连续生产重氮化合物与底物的反应产物的方法。化合物与底物的反应产物的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】使用重氮化合物制备环丙烷化合物的方法
专利

[0001]本专利技术涉及用于生产和进一步转化重氮化合物的改进的方法和设备。
[0002]专利技术背景
[0003]重氮化合物重氮甲烷是一种高反应性气体，其在化学合成中具有广泛的用途。特别地，它已用于与烯烃的环加成反应中以形成环丙烷。令人遗憾地，重氮甲烷也是一种爆炸物，一种强力的致癌物，并且具有致敏性和毒性，而关于其安全处理问题的困难影响了其在大规模合成工业上有用的化合物中的广泛采用。
[0004]现有技术解决了与在合成有机化学中安全处理重氮化合物、例如重氮甲烷有关的问题。特别地，Poechlauer在US9,249,088中描述了重氮化合物的连续形成和连续反应的方法。更具体地，Poechlauer描述了一种流动方法，其中在碱存在下连续形成重氮甲烷的前体化合物(例如N-甲基-N-亚硝基脲)并连续地转化为重氮甲烷。从反应器中连续除去溶剂中的重氮甲烷，其中它通过疏水膜形成，并将其进料到第二流动反应室中。第二流动反应室包含与形成的重氮甲烷反应的底物，并且该底物与重氮甲烷反应以形成期望的反应产物。
[0005]根据Poechlauer，这种连续过程确保在流动反应器中仅形成相对低水平的重氮甲烷(及其前体化合物，它们也是有毒的)。这代表了对涉及形成高稳定浓度的重氮甲烷(及其前体化合物)的现有分批方法的改进。尽管如此，然而，Poechlauer方法的问题在于，它教导了在第一反应器中形成重氮甲烷以及其穿过膜转移到第二反应器中，其中其与为此提供的底物反应。换句话说，所述方法必然牵涉在膜的一侧上形成一定浓度的有害重氮甲烷，以及跨膜的重氮甲烷的大量转移，这并非能够瞬间完成，甚至更不要说跨膜通过由于任何原因而被阻塞或阻碍。
[0006]此外，在第一个反应器中形成的重氮甲烷(及其前体化合物)与期望在第二个反应器中与之反应的底物之间插入膜还会造成方法工程的复杂性，因为必须在重氮甲烷形成并穿过膜的速率以及一旦它穿过膜后它与底物反应的速率方面达到平衡，以便将其完全消耗而不是以未反应的形式从反应器中排出。
[0007]仍然需要提供一种改进的方法以连续形成重氮化合物，且特别是重氮甲烷，并使其与适合的底物例如烯烃进行连续反应，以确保重氮化合物的良好转化，以及伴随的期望的反应产物的极高收率。理想地，应对重氮化合物前体以及重氮化合物自身进行定量转化，以避免这些反应物污染期望的反应产物。还需要一种改进的方法，以通过如下方式确保安全处理重氮化合物及其前体化合物：确保在给定反应过程中产生的重氮化合物/前体总存量必定在危险等级之内的同时，在指定时间点或反应器的任何区域或阶段中，重氮化合物/前体化合物的浓度均确实不达到不安全和/或爆炸性水平。
[0008]专利技术概述
[0009]本申请人已经解决了现有技术中的缺陷，并且根据本专利技术提供了一种方法，由此连续形成重氮化合物，例如重氮甲烷，然后其被多级连续流动反应器中的底物消耗以产生重氮化合物与底物的反应产物，该产物可以从多级连续流动反应器中排出，而没有与重氮化合物的存在有关的任何危害，并且在该反应过程中在同一反应室内既形成重氮化合物，
其又进一步与底物反应，从而产生所述反应产物。
[0010]因此，本专利技术在第一方面提供了一种用于在多级连续流动反应器中连续生产重氮化合物与底物的反应产物(所谓的“重氮反应产物”)的方法，所述多级连续流动反应器包含至少两个彼此流体连通的连接的反应器(也称作反应室)，其中将在多级顺序的每个阶段形成的反应产物从它在其中形成的上游反应器(或上游反应室)中连续排出，并且作为连续流体物流进料到下游反应器(或下游反应室)，随后其可以经历进一步转化，所述方法的特征在于，在上游反应器(上游反应室)中连续形成的重氮化合物的前体化合物在有利于将其转化为重氮化合物的条件下从上游反应器(上游反应室)连续排放到下游反应器(下游反应室)中，并且其中所述下游反应器(下游反应室)包含底物，所述重氮化合物与所述底物反应以形成重氮反应产物。
[0011]此外，在另一个方面，本专利技术提供了一种适合于进行上文所述方法的设备，该设备为多级连续流动反应器。
[0012]专利技术详述
[0013]本专利技术的优点在于使用基本上用作淬灭介质的底物，其包含在其中形成重氮化合物的同一反应室内。以这种方式，确保基本上在重氮化合物形成后立即被底物消耗以形成重氮反应产物。这确保了尽管在连续反应的整个过程中会形成大量的重氮化合物，但是在任何指定的时间点以及在反应室或多级连续流动反应器中的任何位置都不会存在有害浓度的重氮化合物。
[0014]用于本专利技术的重氮化合物可以为具有两个连接的氮原子作为末端官能团的任何化合物。这些化合物的简单形式包括重氮甲烷、重氮乙烷或重氮乙酸酯，它们均可用作本专利技术的试剂，特别有用的为重氮甲烷。
[0015]用于与重氮化合物反应并形成期望的重氮反应产物的适合的底物包括烯烃，醛，酮，环酮，羧酸等。作为本专利技术中的底物特别关注的为烯烃，且更具体地为二烯烃或聚烯烃，其优选具有至少一个末端(单取代的)双键。特别有用的烯烃描述在US9,718,741中，其通过引用并入本文，并且更具体地包括聚戊二烯型烯烃，例如异戊二烯、月桂烯、金合欢烯和β-春烯(β-springene)(一种金合欢烯的二萜类似物)，特别是金合欢烯。
[0016]重氮化合物前体在本领域中是众所周知的，并且典型地包括N-烷基-N-亚硝基化合物。烷基典型地为甲基，但是可以包括乙基类似物乃至高级烷基类似物，例如丙基、丁基等，它们可以是直链或支链的并且可以被取代或未被取代。特别有用的前体化合物包括、但不限于N-甲基-N-亚硝基脲(MNU)、N-甲基-N-亚硝基-对甲苯磺酰胺(Diazald)、甲基(亚硝基)氨基甲酸甲酯、甲基(亚硝基)氨基甲酸乙酯和N-甲基-N-(2-甲基-4-氧代戊-2-基)亚硝基酰胺(Liquizald)，其中Liquizald代表特别优选的前体化合物。
[0017]上述涉及的N-烷基-N-亚硝基前体化合物典型地当相应的N-烷基化合物、例如烷基胺或烷基胺的衍生物、例如甲基脲，通过亚硝酸根离子水溶液例如亚硝酸钠和有机酸或无机酸的作用转化为亚硝基衍生物时形成。
[0018]N-烷基化合物或其衍生物的实例为可商购的或可以由可商购的原料制备。具体的N-烷基化合物包括、但不限于N-甲基脲、N-甲基-甲苯磺酰胺、甲基氨基甲酸乙酯和4-甲基-4-(甲基氨基)戊-2-酮，特别是4-甲基-4-(甲基氨基)戊-2-酮。
[0019]本专利技术的方法为连续方法，这意味着所述方法牵涉通过管道将一种或多种包含试
剂、反应物、溶剂等的连续流体物流进料到反应器(或反应室)中，使得其中所述流体物流彼此接触可以发生化学反应，并且形成的反应产物可以以流体物流的形式连续排出，任选地使其进入进一步连接的反应器(或反应室)中。这与分批式反应相反，在分批式反应中，大量反应混合物或反应产物保留在反应容器中，直到在选择的时刻可以将反应混合物或反应产物排出为止。
[0020]此外，本本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.用于在多级连续流动反应器中连续生产重氮化合物与底物的反应产物的方法，所述多级连续流动反应器包含至少两个彼此流体连通的连接的反应器，其中将在多级顺序的每个阶段形成的反应产物从它在其中形成的上游反应器中连续排出，并且作为连续流体物流进料到下游反应器中，随后它可以经历进一步转化，所述方法的特征在于，将在上游反应器中连续形成的重氮化合物的前体化合物在有利于将其转化为重氮化合物的条件下连续排放到下游反应器中，并且其中所述下游反应器包含底物，所述重氮化合物与所述底物反应以形成重氮化合物与底物的反应产物。2.权利要求1的方法，其中所述重氮化合物选自重氮烷和重氮羧酸酯，更具体地选自重氮甲烷、重氮乙烷和重氮乙酸酯。3.权利要求1或权利要求2的方法，其中所述底物选自烯烃、醛、酮、环酮、羧酸和酰氯。4.权利要求3的方法，其中所述底物为烯烃，其选自二-或聚烯烃，且更具体地选自具有至少一个末端(单-取代的)双键的那些。5.权利要求3或4的方法，其中所述烯烃选自异戊二烯、月桂烯、金合欢烯和β-春烯。6.上述权利要求中任一项的方法，其中所述重氮化合物前体为N-烷基-N-亚硝基化合物，其选自N-甲基-N-亚硝基脲(MNU)、N-甲基-N-亚硝基-对-甲苯磺酰胺(Diazald)、N-甲基-N-亚硝基氨基甲酸甲酯、N-甲基-N-亚硝基氨基甲酸乙酯和N-甲基-N-(2-甲基-4-氧代戊-2-基)亚硝基酰胺(Liquizald)。7.上述权利要求中任一项的方法，其中所述重氮化合物为重氮甲烷，所述底物为烯烃，且它们的反应产物为环丙烷化的化合物。8.权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：F，
申请(专利权)人：奇华顿股份有限公司，
类型：发明
国别省市：