羰基化相应的叔胺来制备仲酰胺的方法技术

本发明专利技术涉及一种高选择性制备仲酰胺的方法，所述方法通过在金属催化剂和含卤素的助催化剂的存在下，用一氧化碳在反应混合物中羰基化相应的叔胺。所述金属催化剂包含钯。钯比价格更高的铑具有相同或更佳的催化活性，尤其是使用低浓度的钯时。而且，具有很好的选择性。

【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种制备仲酰胺的方法，即在金属催化剂和含卤素的助催化剂的存在下，在反应混合物中用 一氧化碳羰基化相应的叔胺。 酰胺代表一大类包含弱碱性氮的有机化合物，其大量的应用，例如作为溶剂和单 体，也可以少量的用作更复杂的分子，例如作为药品、肽等。通常地，N-烷基酰胺是通过合 适的伯或仲酰胺和合适的羧酸衍生物例如羧酸或酯，酰氯或酸酐的常规有机化学反应制备 的。然而，这些方法有时受到合适的和易得的原料的限制，以及低原子效率的影响。 同时，近年来对于各种酰胺的催化有机金属路线得到了长足发展。这些路线中，氨 基羰基化受到了很大的关注，因为一氧化碳作为一种便宜、易得的生成酰胺的有效试剂。这 种方法包括伯或仲酰胺与芳基或烷基卤化物和一氧化碳的反应。在催化循环的第一步骤， 金属被插入烷基或芳基卤化物的碳、卤素键中(氧化加成)。然后，一分子一氧化碳从金属 中心转移到烷基或芳基基团(C0插入)。最后，新形成的羰基受到胺的进攻，最终的酰胺产 物从金属中心释放，并释放一当量的HX，其与反应混合物中的其他胺分子反应形成铵盐。 由于HX和胺间的酸、碱反应，至少需要向反应混合物中加入2当量的胺。由于所 述方法的低原子效率和卤化原料的高价，该方法只被商业用于复杂分子(例如药品中的活 性成分)。 对于二甲基乙酰胺(DMAc)的生产，同样已知的是由相应的叔胺，即由三甲基胺 (TMA)开始来制备这种酰胺。TMA是一种便宜和易得的物质。其同时生产甲基和二甲基胺， 和使应用受到限制。因此，TMA必须被再循环到反应器中，这使得工厂的规模和能源消耗增 加。因此，由TMA制备DMAc的生产能够为TMA提供一个适宜的产出，并对上一级的胺产品 单元提供重要的能量和空间/时间的节约。 由TMA制备DMAc的方法已在大量专利中有所描述。DE948056报道由TMA和C0/ H2与作为催化剂的(NMe4)2CoBr2I2合成DMAc。实施例6报道在20(TC和680巴条件下反应 7小时，TMA完全转化得到的DMAc只有90%的收率。虽然使用高压，该方法中使用的催化 剂却只有弱的催化活性。实施例6方法所达到的转化率(TOF表示为转化产品(TMA)的摩 尔数/摩尔催化金属/小时)只有5摩尔产品/摩尔催化金属/小时。然而，长的反应时 间和很高的压力限制了该方法的工业应用。此外，还产生了不期望的副产品。DE948056的 实施例l，使用活性更高的二甲基或二乙基苯胺代替TMA，催化剂的活性略有提高，但是如 实施例5，方法在200巴的较低压下进行，需要很高的压力，否则催化活性会很低。 已报道的几种转化TMA到DMAc的方法均基于熟知的羰基化催化剂Co2(CO)8。然 而，由于该羰基配合物对空气和适度加热不稳定，因此很难被运用。在分解和在该金属的催 化循环期间，形成了高毒性和挥发性的金属物质。然而，根据US3407231， CoJC0)8可以在 较低的CO压力下应用在225t:和138巴下能够获得95%的TMA转化率。根据该专利的 描述，反应不需要另外的助催化剂。在移除挥发性化合物后，DMAc从反应混合物中以99X 的纯度回收。但是，需要16小时不合实际的反应时间。该方法中催化剂的TOF很低，即仅 为大约0. 7摩尔TMA/摩尔催化剂/小时。EP0185823报道使用水作为助催化剂和Co2 (C0)8 一同使用仅5小时就可获得92%的TMA转化率。该方法在250°C的温度下和172巴的相对较高压力下进行。但是催化活性仍然相当低，即大约在5摩尔TMA/摩尔催化剂/小时。而 且，在DMAc后形成匿F(lX )。值得注意的是，对于这些基于钴方法报道为相对高的催化剂 负载，可以解释为钴催化剂相对低的活性。 以其他金属为催化剂的结果很少。JP46043527报道在Hgl2催化剂上，TMA和CO 在26(TC下反应得到中等收率的DMAc。只有一种贵金属用作叔胺羰基化的催化剂。JP3 275 656A报道在270。C下以RhCl3为催化剂和碘甲烷为助催化齐U，在72X TMA转化时，DMAc 的收率是56%。 DMF和N-甲基乙酰胺分别以1和4X的收率作为副产物形成。铑催化剂 的催化活性比上述钴催化剂的活性更高。以铑为催化剂获得的TOF实际上为大约19摩尔 TMA/摩尔催化剂/小时。尽管高的活性，但是潜在的工业设备的投资费用却仍然很高，因 为铑是一种十分昂贵的物质。因此其作为催化剂的应用限制了方法的经济吸引力。目前， CN101003491A报道了一种在非常相似的条件下，Rh卤化物和少量或等量的Ir卤化物的组 合用于催化转化TMA到DMAc的用途。 本专利技术的目的是提供一种羰基化叔胺的方法，其中使用一种和铑等同或更好的催化剂，所述催化剂比铑更便宜以及和铑相比能够实现相同或更高的TON。 根据本专利技术通过使用包含钯的催化剂来实现这一 目的。因此本专利技术涉及一种制备具有下式的仲酰胺的方法， oR2R1 、NR3 其中，R1是芳基或者包含至少一个碳原子的和任意取代的直链或支链的脂肪碳 链； R2和R3分别独立地是芳基或者包含至少一个碳原子的和任意取代的直链或支链 的脂肪碳链，或者R2和R3形成包含酰胺氮的环， 所述方法包括在包含钯的催化剂和含卤素的助催化剂存在下，在反应混合物中用一氧化碳羰基化下式的叔胺的步骤。 <formula>formula see original document page 5</formula> 已发现钯作为一种相对便宜的贵金属，能够将三甲基胺羰基化为二甲基乙酰胺， 且比昂贵的贵金属如Rh或Ir具有相等或更好的反应速率和选择性。钯与铑相比，可以获 得相等或更佳的催化活性(TOF)。并且，以Pd为催化剂，高级叔胺和芳叔胺也可以以好的收 率和选择性被羰基化成为相应的仲酰胺。在上述所有的反应中利用了合适的只要求等摩尔 量的含卤素的助催化剂。因此，本专利技术描述了从相应的叔胺到仲酰胺的完全原子有效合成。 在本专利技术的一个优选实施方案中，反应混合物包含少于5000ppm，优选少于 3000卯m，更优选少于1500卯m和最优选少于750卯m的分散或溶解于反应介质的钯。 令人十分惊奇地发现，所述钯催化剂的催化活性随着其浓度的降低而显著升高， 更特别的是甚至当降低反应混合物中催化剂的量，可以获得类似或者稍低的反应速率。这 是一个非常重要的发现，因为较小量的催化剂可以降低成本，并且减少在循环使用和回收 催化剂上的努力。本专利技术方法中钯在10ppm或更低的浓度下证明具有活性。这在早前的其 他贵金属如Rh或Ir没有报道过，且有利于基于Pd的羰基化方法的经济性。钯优选以至少 lppm的浓度，更优选至少lOppm的浓度加入。 钯可以以无机盐的形式加入，举例但不限于PdCl2、 PdBr2、 Pdl2、 Pd(OAc)2、 PdS04、 (NH4)2 、 (NH4)2 、 PdC204、 Pd(acac)2 ;以氧化物的形式加入，以沉积在例如碳、 氧化铝、二氧化硅、沸石、粘土、多孔聚合物和混杂聚合物等的载体上的金属的形式加入， 或以带有机配体的Pd(O)配合物的形式加入，列举但不限于Pd(PPh^。预先形成的金属 配合物，例如PdCl2(CH3CN)2、二本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备具有下式结构的仲酰胺的方法，　　＊＊＊　　其中，Ｒ↑［１］是芳基或者包含至少一个碳原子的和任意取代的直链或支链的脂肪碳链，Ｒ↑［２］和Ｒ↑［３］分别独立地是芳基或者包含至少一个碳原子的和任意取代的直链或支链的脂肪碳链，或者Ｒ↑［２］和Ｒ↑［３］形成含有酰胺氮的环，　　所述方法包括在含钯的催化剂和含卤素的助催化剂存在下，在反应混合物中用一氧化碳羰基化具有下式的叔胺的步骤

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：M斯拉斯拉，P雅各布斯，B塞尔斯，MCJ提伦，K蒙娜恩，P卢斯，I范登安德，
申请(专利权)人：塔明克公司，
类型：发明
国别省市：BE[比利时]