Способ получения енаминов

Способ получения енаминов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Перекрестная ссылка на родственные заявки

Данная заявка заявляет приоритет предварительной заявки США 61/419300, поданной 3 декабря, 2010. Полное содержание предварительной заявки таким путем включено ссылкой в данную заявку.

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение, раскрытое в данном документе, относится к области способов получения енаминов.

Предшествующий уровень техники

Енамины являются очень полезными молекулами. Они использовались во множестве реакций, таких как, например, электрофильное замещение и присоединение, окисление и восстановление, и циклоприсоединение (J. Kang, Y.R. Cho and J.H. Lee, Bull. Korean Chem. Soc. Vol 13, № 2, 1992).

Старый способ получения енаминов включал конденсацию альдегидов и кетонов с вторичными аминами (C. Mannich and H. Davidsen, Ber. 69, 2106 (1936)). Mannich и Davidsen открыли, что реакция конденсации альдегида с вторичным амином могла быть проведена при температуре около 0°С в присутствии карбоната калия (К₂СО₃), но, однако, реакция конденсации кетона с вторичным амином требовала использования оксида кальция (СаО) и повышенных температур. Позднее Herr и Heyl открыли, что данный тип реакции конденсации мог быть усовершенствован удалением воды (Н₂О) во время азеотропной отгонки с бензолом (M.F. Herr and F.W. Heyl, J. Am. Chem. Soc., 74, 3627 (1952); M.F. Herr and F.W. Heyl, J. Am. Chem. Soc., 75, 1918 (1953); M.F. Herr and F.W. Heyl, J. Am. Chem. Soc., 75, 5927 (1953); M.F. Herr and F.W. Heyl, J. Am. Chem. Soc., 77, 488 (1955)). После данных публикаций были раскрыты различные модификации. Обычно данные модификации основаны на использовании реагентов для обезвоживания, таких как К₂СО₃, СаО, п-толуолсульфоновая кислота (TsOH), трифторид бора диэтилэтерат (BF₃-OEt₂), уксусная кислота (АсОН), сульфат магния (MgSo₄), гидрид кальция (СаН₂), тетрахлорид титана (TiCl₄) и молекулярные сита (см. выше J. Kang). Другие модификации касаются превращения воды химическим путем во что-то еще во время реакции конденсации (см. выше J. Kang). Расширенный обзор огромного числа способов для получения енаминов обсужден в “ENAMINES, Synthesis, Structure and Reactions”, 2^nd Edition, Edited by A.G. Cook, Chap. 2, (1988). Определенные примеры способов для получения енаминов можно найти в следующих источниках:

патент США 3074940, который раскрывает, что некоторые альдегиды образуют азеотропы с водой, которые можно использовать для удаления реакционной воды, образованной в течение некоторых реакций конденсации енаминов;

патент США 3530120, который раскрывает проведение некоторых реакций конденсации енаминов в инертной атмосфере с определенными молекулами арсина;

патент США 5247091, который раскрывает проведение некоторых реакций конденсации енаминов в водных средах;

S. Kaiser, S.P. Smidt, and A. Pfaltz, Angew. Int. Ed. 2006, 45, 5194-5197, см. с. 10-11 вспомогательной информации; и

WO 2009/007460 A2, см. с. 13, пример 1.а.

Енамины, такие как 1-(3-тиобут-1-енил)пирролидин, являются промежуточными продуктами и применимы для получения некоторых новых инсектицидов (см., например, патентные публикации США 2005/0228027 и 2007/0203191). Современные известные способы для получения таких тиоенаминов не являются эффективными для изготовления таких енаминов по многим причинам - существуют проблемы по предотвращению теплового разложения тиоенаминов, и хотя применение карбоната калия в качестве дессиканта является эффективным, фильтрование такого дессиканта представляет проблему при производстве, большем, чем лабораторное. Таким образом, требуется способ для удаления воды во время данных типов реакций конденсации без применения твердых дессикантов, или применение температурных условий, которые ускоряют тепловое разложение таких енаминов.

Подробное описание изобретения

В общем, способы, описанные в данном документе, можно проиллюстрировать, как показано на схеме 1:

Схема 1

В общем, данное изобретение представляет собой способ, включающий:

(А) взаимодействие амина и карбонила в зоне реакции, которая содержит растворитель, с образованием енамина и Н₂О,

(1) где указанный амин имеет следующую формулу

в которой каждый R4 и R5 независимо выбран из С₁-С₈алкила, С₃-С₈циклоалкила, С₂-С₈алкоксиалкила, С₇-С₁₂арилалкила, С₂-С₈алкиламиноалкила, арила и гетероарила, или R4 и R5, взятые вместе с N, представляют собой 5- или 6-членное насыщенное или ненасыщенное кольцо; и

(2) где указанный карбонил (т.е. альдегид или кетон) имеет следующую формулу

(а) в которой каждый R1 и R2 независимо выбран из С₁-С₈алкила, С₃-С₈циклоалкила, С₂-С₈алкоксиалкила, С₇-С₁₂арилалкила, С₂-С₈алкиламиноалкила, арила и гетероарила, каждый из которых независимо замещен одной или несколькими группами S-R6, где каждый R6 независимо выбран из С₁-С₈алкила, С₃-С₈циклоалкила, С₂-С₈алкоксиалкила, С₇-С₁₂арилалкила, С₂-С₈алкиламиноалкила, арила и гетероарила, и

(b) в которой R3 выбран из Н, С₁-С₈алкила, С₃-С₈циклоалкила, С₂-С₈алкоксиалкила, С₇-С₁₂арилалкила, С₂-С₈алкиламиноалкила, арила и гетероарила;

(3) где указанное взаимодействие в указанной реакционной зоне проводят в условиях дистилляции, включающих

(а) давление от приблизительно 100 паскалей (Па) до приблизительно 120000 Па, и

(b) температуру приблизительно ниже, но предпочтительно ниже температуры теплового разложения указанного енамина во время указанного взаимодействия; и

(4) где указанный растворитель на начальной стадии содержит неполярную жидкость с высокой температурой кипения, полярную жидкость с высокой температурой кипения, и затем дополнительно содержит Н₂О, полученную от конденсации указанного амина и указанного карбонила с получением указанного енамина; и

(В) удаление паровой фазы из указанной реакционной зоны, где указанная паровая фаза содержит Н₂О.

Можно применять приблизительно эквимолярные количества указанного амина и карбонила по данному способу, хотя можно использовать избыток одного или другого компонента. Молярное отношение амина к карбонилу может находиться в интервале от приблизительно 0,9 до приблизительно 1,2, однако предпочитают небольшой молярный избыток амина по отношению к карбонилу, а именно, например, молярное отношение больше чем 1, но меньше чем приблизительно 1,1.

Взаимодействие проводят в присутствии растворителя, который на начальной стадии содержит:

(1) неполярную жидкость с высокой температурой кипения, такую как жидкие углеводороды, наиболее предпочтительно ароматические жидкие углеводороды, такие как, например, бензол, толуол или ксилол. В настоящее время толуол является предпочтительной жидкостью;

(2) полярную жидкость с высокой температурой кипения, такую как ацетонитрил, этанол; и также

(3) дополнительно содержит Н₂О, полученную в результате конденсации указанного амина и указанного карбонила для того, чтобы получить указанный енамин.

В другом варианте осуществления данного изобретения указанное взаимодействие проводят в условиях дистилляции, включающих давление от приблизительно 1000 Па до приблизительно 60000 Па и температуру от приблизительно 10°С до приблизительно 80°С.

В другом варианте осуществления данного изобретения указанное взаимодействие проводят в условиях дистилляции, включающих давление от приблизительно 2500 Па до приблизительно 30000 Па и температуру от приблизительно 20°С до приблизительно 70°С.

В другом варианте осуществления данного изобретения указанное взаимодействие проводят в условиях дистилляции, включающих давление от приблизительно 5000 Па до приблизительно 15000 Па и температуру от приблизительно 25°С до приблизительно 65°С. В другом варианте осуществления данного изобретения при получении 1-(3-метилсульфанилбут-1-енил)порролидина предпочтительна температура приблизительно ниже температуры теплового разложения 1-(3-метилсульфанилбут-1-енил)порролидина во время указанного взаимодействия.

В таких способах предпочтительно удалять Н₂О при условиях азеотропной отгонки. Это также предпочтительно, если для удаления Н₂О не используются дессиканты.

В другом варианте осуществления данного изобретения, R1 и R2 независимо представляют собой С₁-С₈алкил, С₃-С₈циклоалкил, каждый из которых независимо замещен одной или несколькими группами S-R6, где каждый R6 независимо выбран из С₁-С₈алкила.

В другом варианте осуществления данного изобретения R3 представляет собой Н.

В другом варианте осуществления данного изобретения каждый R4 и R5 независимо выбран из С₁-С₈алкила и С₃-С₈циклоалкила. В другом варианте осуществления данного изобретения R4 и R5, взятые вместе с N, представляют собой 5- или 6-членное насыщенное или ненасыщенное кольцо.

В другом варианте осуществления данного изобретения указанный амин представляет собой пирролидин, и указанный карбонил представляет собой 1-(3-метилсульфанилбут-1-енил)пирролидин.

ПРИМЕРЫ

Примеры даются для иллюстративных целей и не должны рассматриваться как ограничивающие изобретение, описанное в данном документе, только вариантами осуществления, раскрытыми в данных примерах.

Сравнительный пример:

Получение 1-(3-метилтиобут-1-енил)пирролидина

Трехгорлую круглодонную колбу объемом 250 мл с дистилляционной насадкой короткого прогона присоединяли к колбе-приемнику, содержащей конденсатор с охлаждением смесью ацетон-сухой лед. В данный реакционный сосуд загружали 19,8 г (0,28 моль) пирролидина и затем 70 мл толуола. Смесь охлаждали на бане лед-вода до тех пор, пока температура внутримолекулярного взаимодействия в сосуде не становилась равной приблизительно 3°С. Затем для системы использовали вакуум (приблизительно 3300 Па), и затем в реакционную смесь непрерывно добавляли 94,4 г (0,14 моль) 3-метилтиобутаналя в виде 17,5% мас. раствора в толуоле с помощью шприца в течение одного часа. Температура внутримолекулярного взаимодействия поднималась от 3°С вплоть до 18°С во время добавления раствора альдегида. Дистиллят также собирали во время добавления альдегида. После окончания добавления раствора 3-метилтиобутаналя дистилляцию продолжали в течение дополнительных 50 минут (мин), пока температура внутримолекулярного взаимодействия в сосуде не достигала 26°С. В это время устанавливали вакуум до приблизительно 2400 Па, и дистилляцию продолжали в течение дополнительных 2,0 мин, пока температура внутримолекулярного взаимодействия в сосуде не достигала 24°С. Дистилляцию останавливали, и реакционный сосуд подпитывали азотом. Реакционно-способные дистилляционные отстои отделяли с получением 74,91 г 1-(3-метилтиобут-1-енил)пирролидина в виде 28% мас. желтого раствора в толуоле. Спектроскопический анализ растворенной смеси с помощью протонного (¹Н) ЯМР (при использовании бензилацетата в качестве внутреннего стандарта) показал выход в сосуде, равный 84%.

Пример 1

Получение 1-(3-метилтиобут-1-енил)пирролидина

В 3-литровую трехгорлую круглодонную колбу, снабженную механической мешалкой, дистилляционной насадкой короткого прогона и подпиткой азотом, загружали 61 г (0,86 моль) пирролидина, затем 100 мл толуола и 200 мл ацетонитрила (33% толуол в ацетонитриле, об./об.). Смесь охлаждали на бане лед-вода, и затем в реакционную смесь непрерывно добавляли 558 г (0,78 моль) 3-метилтиобутаналя в виде 16,5% мас. раствора в толуоле с помощью воронки в течение 130 мин. Температуру внутримолекулярного взаимодействия устанавливали ниже 7°С во время добавления альдегида. Ледяную баню удаляли, и для системы использовали давление в приблизительно 6600 Па. Реакционную смесь нагревали вплоть до 15°С (температура в сосуде), при которой начинал собираться верхний погон. Температуру внутримолекулярного взаимодействия поднимали до тех пор, пока температура в сосуде не достигала 33°С. Общее время для дистилляции составляло приблизительно 1 час. Реакционную смесь затем пропитывали азотом и затем охлаждали до температуры окружающей среды. Собирали общий дистиллятный погон, равный 282,4 г. Реакционно-способные дистилляционные отстои собирали с получением приблизительно 25,0% мас. 1-(3-метилтиобут-1-енил)пирролидина в виде раствора в толуоле (выход, выраженный приблизительно, равен 89% в расчете на спектроскопию ¹Н ЯМР при использовании бензилацетата в качестве внутреннего стандарта).

1. Способ, включающий:(А) взаимодействие амина и карбонильного соединения в зоне реакции, которая содержит растворитель, с образованием енамина и H₂O, (1) где указанный амин имеет следующую формулу: в которой каждый из R4 и R5 независимо выбран из С₁-С₈алкила, С₃-С₈циклоалкила, С₂-С₈алкоксиалкила, С₇-С₁₂арилалкила, С₂-С₈алкиламиноалкила, арила и гетероарила, или R4 и R5, взятые вместе с N, представляют собой 5- или 6-членное насыщенное или ненасыщенное кольцо; и(2) где указанное карбонильное соединение представляет собой альдегид или кетон и имеет следующую формулу: (а) в которой каждый R1 и R2 независимо выбран из С₁-С₈алкила, С₃-С₈циклоалкила, С₂-С₈алкоксиалкила, С₇-С₁₂арилалкила, С₂-С₈алкиламиноалкила, арила и гетероарила, каждый из которых независимо замещен одной или несколькими группами S-R6, где каждый R6 независимо выбран из С₁-С₈алкила, С₃-С₈циклоалкила,С₂-С₈алкоксиалкила, С₇-С₁₂арилалкила, С₂-С₈алкиламиноалкила, арила и гетероарила, и(b) в которой R3 выбран из Н, С₁-С₈алкила, С₃-С₈циклоалкила, С₂-С₈алкоксиалкила, С₇-С₁₂арилалкила, С₂-С₈алкиламиноалкила, арила и гетероарила,или где указанное карбонильное соединение представляет собой 3-метилсульфанил-бутиральдегид;(3) где указанное взаимодействие, в указанной реакционной зоне, проводят в условиях азеотропной дистилляции, включающих(a) давление от 100 паскалей (Па) до 120000 Па, и(b) температуру ниже температуры теплового разложения указанного енамина во время указанного взаимодействия; и(4) где указанный растворитель на начальной стадии содержит неполярную жидкость с высокой температурой кипения, полярную жидкость с высокой температурой кипения, а в дальнейшем дополнительно содержит H₂O, полученную в результате конденсации указанного амина и указанного карбонильного соединения для образования указанного енамина; и(В) удаление паровой фазы из указанной реакционной зоны, где указанная паровая фаза содержит H₂O.

2. Способ по п. 1, где в способе можно использовать приблизительно эквимолярные количества указанного амина и указанного карбонильного соединения.

3. Способ по п. 1, в котором молярное отношение амина к карбонильному соединению равно от 0,9 до 1,2.

4. Способ по п. 1, в котором молярное отношение амина к карбонильному соединению больше чем 1, но меньше чем 1,1.

5. Способ по п. 1, в котором взаимодействие проводят в присутствии растворителя, который на начальной стадии содержит указанную неполярную жидкость с высокой температурой кипения, где указанная жидкость представляет собой бензол.

6. Способ по п. 1, в котором взаимодействие проводят в присутствии растворителя, который на начальной стадии содержит указанную неполярную жидкость с высокой температурой кипения, где указанная жидкость представляет собой толуол.

7. Способ по п. 1, в котором взаимодействие проводят в присутствии растворителя, который на начальной стадии содержит указанную неполярную жидкость с высокой температурой кипения, где указанная жидкость представляет собой ксилол.

8. Способ по п. 1, в котором взаимодействие проводят в присутствии растворителя, который на начальной стадии содержит указанную полярную жидкость с высокой температурой кипения, где указанная жидкость представляет собой ацетонитрил.

9. Способ по п. 1, в котором взаимодействие проводят в присутствии растворителя, который на начальной стадии содержит указанную полярную жидкость с высокой температурой кипения, где указанная жидкость представляет собой этанол.

10. Способ по п. 1, в котором указанное взаимодействие проводят в условиях дистилляции, включающих давление от 1000 Па до 60000 Па и температуру от 10°С до 80°С

11. Способ по п. 1, в котором указанное взаимодействие проводят в условиях дистилляции, включающих давление от 2500 Па до 30000 Па и температуру от 20°С до 70°С.

12. Способ по п. 1, в котором указанное взаимодействие проводят в условиях дистилляции, включающих давление от 5000 Па до 15000 Па и температуру от 25°С до 65°С.

13. Способ по п. 1, в котором 1-(3-метилсульфанилбут-1-енил)пирролидин получают при температуре приблизительно ниже температуры теплового разложения 1-(3-метилсульфанилбут-1-енил)пирролидина.

14. Способ по п. 1, в котором указанную H₂O удаляют в азеотропных условиях.

15. Способ по п. 1, в котором для удаления H₂O не используются дессиканты.

16. Способ по п. 1, в котором указанные R1 и R2 независимо представляют собой C₁-С₈алкил, С₃-С₈циклоалкил, каждый из которых независимо замещен одной или несколькими группами S-R6, где каждый R6 независимо выбран из С₁-С₈алкила.

17. Способ по п. 1, в котором R3 представляет собой Н.

18. Способ по п. 1, в котором каждый R4 и R5 независимо выбраны из С₁-С₈алкила и С₃-С₈циклоалкила.

19. Способ по п. 1, в котором R4 и R5, взятые вместе с N, представляют собой 5- или 6-членное насыщенное или ненасыщенное кольцо.

20. Способ по п. 1, в котором указанный амин представляет собой пирролидин, и указанное карбонильное соединение представляет собой 3-метилсульфанилбутиральдегид.

21. Способ по п. 1, в котором указанный енамин представляет собой 1-(3-метилсульфанилбут-1-енил)пирролидин.

22. Способ по п. 1, включающий:(А) взаимодействие пирролидина и 3-метилсульфанилбутиральдегида в реакционной зоне, которая содержит растворитель, с получением 1-(3-метилсульфанилбут-1-енил)пирролидина и H₂O, где указанное взаимодействие в указанной реакционной зоне проводят в условиях азеотропной дистилляции, включающих:(1) давление от 5000 паскалей (Па) до 15000 Па, и(2) температуру от 25°С до 65°С; игде указанный растворитель на начальной стадии содержит толуол и ацетонитрил, а в дальнейшем дополнительно содержит воду, полученную от конденсации указанного пирролидина и указанного 3-метилсульфанилбутиральдегида с получением указанного 1-(3-метилсульфанилбут-1-енил)пирролидина; и(В) удаление паровой фазы из указанной реакционной зоны, где указанная паровая фаза содержит H₂O.