專利名稱：氯炔和炔基胺的改進制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及從叔炔基醇制備叔氯炔的一個改進方法，叔氯炔能被用來制備叔炔基胺，叔炔基胺用于制備生物活性物質(zhì)。
目前制備氯炔的方法包括在低溫下使用大大過量的氯化氫，但只能得到中等產(chǎn)率的所需產(chǎn)品，并且伴隨生成許多副產(chǎn)品。目前炔基胺的制備方法包括使用高壓或使用液氨。前者的方法不方便并且費用高，后者的方法產(chǎn)生大量的副產(chǎn)物醇，因此本發(fā)明的方法是更經(jīng)濟可行的方法，并且能夠以更經(jīng)濟的方式給市場提供后續(xù)的殺蟲劑產(chǎn)品。
本發(fā)明使用于鹽酸水溶液中的過量氯化鈣代替由炔醇制備氯炔通常使用的發(fā)煙鹽酸或亞硫酰氯溶液，這減少了反應的危害，也消除或大大減少了副產(chǎn)物的生成。另外本發(fā)明的方法不要求使用任何青銅粉作為催化劑，和以前的技術(shù)相比，可以大大減少氯化亞銅(Ⅰ)的用量。銅用量的減少消除了必須將該物質(zhì)循環(huán)使用，或者必須將其進處理以利于保護環(huán)境。對于氯炔轉(zhuǎn)化為炔基胺，只需要使用無水氨或胺，于堿存在下在低溫或中等壓力下，就能夠以高的產(chǎn)率得到產(chǎn)品，并且不形成副產(chǎn)物醇。
從炔醇形成氯炔的方法已經(jīng)由Kopka等人(J.Org.Chem.,45,4616(1980))和Hennion等人(J.Org.Chem.,26,725(1961))描述。氯炔的胺化方法已經(jīng)由Michelotti等人(US5,254,584),Hennion等人(J.Am.Chem.Soc.,75,1653(1953)),Kopka等人(J.Org.Chem.,45,4616(1980))和Yokoyama等人(日本公開特許SHO 50-121207)描述。但是沒有任何一個上述方法公開提出本發(fā)明方法所提出的經(jīng)濟和環(huán)境方面的全部優(yōu)點。
在本發(fā)明的一個實施方案中提供了一種制備氯炔的方法，該方法包括在無水氯化鈣或氯化鈣二水合物和銅催化劑存在下，使炔醇和濃鹽酸反應制備氯炔。
更具體地說，該實施方案提供了一種制備氯炔的方法，該方法包括在大約0.25-4當量的無水氯化鈣或氯化鈣二水合物和大約0.001-0.5當量的銅催化劑存在下，使下式的炔醇
和大約0.5-10當量的濃鹽酸反應，得到下式的氯炔
其中R是氫原子，烷基，環(huán)烷基，環(huán)烷烷基，或芳烷基，以及R1和R2每個獨立地是烷基，環(huán)烷基，環(huán)烷烷基，芳烷基，或者和它們連接的碳原子一起形成環(huán)烷基。
在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方案中，R是氫原子或低級烷基，R1和R2每個獨立地是低級烷基或和它們連接的碳原子一起形成環(huán)戊基或環(huán)己基；在大約0.5-2當量的無水氯化鈣或氯化鈣二水合物和大約0.005-0.1當量的銅催化劑存在下，使用大約2-4當量的濃鹽酸，在該優(yōu)選的實施方案中，銅催化劑是銅鹽(Ⅰ)或銅粉。
在本發(fā)明的一個更優(yōu)選實施方案中，R是氫原子，R1和R2每個獨立地是甲基或乙基，銅催化劑是鹵化銅(Ⅰ)或氧化銅(Ⅰ)，在此更優(yōu)選的實施方中的，使用大約0.75-1.5當量的氯化鈣二水合物和大約0.01-0.075當量的鹵化銅(Ⅰ)或氧化銅(Ⅰ)。
在本發(fā)明的一個更優(yōu)選實施方案中，R1是甲基，R2是甲基或乙基，使用大約0.05當量的氯化銅(Ⅰ)作為銅催化劑。
在本發(fā)明的上述方案中，合適的反應溫度大約是-20℃到50℃，優(yōu)選大約-5℃到30℃。
本發(fā)明的第二個實施方案提供一種制備炔基胺的方法，該方法包括在無水氯化鈣或氯化鈣二水合物和銅催化劑存在下，使炔醇和濃鹽酸反應，第1步首先得到氯炔，隨后可以蒸餾氯炔提純到等于或大于98％，然后第2步在強堿存在下使氯炔和無水氨或胺反應。
更具體地說，上述實施方案提供了一種炔基胺的方法，包括(ⅰ)在大約0.25-4當量的無水氯化鈣或氯化鈣二水合物和大約0.001-0.5當量的銅催化劑存在下，使下式的炔醇
和大約0.5-10當量的濃鹽酸反應，得到下式的氯炔
隨后可以蒸餾氯炔達到純度等于或大于98％；(ⅱ)在大約1.0-1.5當量強堿(選自氫氧化鈉，氫氧化鉀，氨基鋰和氨基鈉)存在下使上述氯炔和大約1-20體積當量的下式無水氨或胺反應
HNR3R4得到下式的炔基胺
其中R是氫原子，烷基，環(huán)烷基，環(huán)烷烷基，或芳烷基，R1和R2每個獨立地是烷基，環(huán)烷基，環(huán)烷烷基，芳烷基，或者和它們連接的碳原子一起形成環(huán)烷基；以及R3和R4每個獨立地是氫原子，低級烷基或者和它們連接的氮原子一起形成吡咯烷基或哌啶基；在本發(fā)明第二個實施方案優(yōu)選模式中，R是氫原子或低級烷基，R1和R2每個獨立地是低級烷基或和它們連接的碳原子一起形成環(huán)戊基或環(huán)己基，R3和R4每個獨立地是氫原子或低級烷基；在大約0.5-2當量無水氯化鈣或氯化鈣二水合物和大約0.005-0.1當量銅催化劑存在下，使用大約2-4當量的濃鹽酸。在本發(fā)明第二個實施方案的上述優(yōu)選模式的第1步驟中，銅催化劑是銅鹽(Ⅰ)或銅粉。而且使用溫度大約是35℃到140℃，壓力大約2.6kPa-102kPa，將所得氯炔蒸餾到純度等于或大于98％是合適的。在本發(fā)明第二個實施方案的上述優(yōu)選模式的第2步驟中，在大約1-10體積當量的無水氨或胺存在下，使用大約1.0-1.25當量的氫氧化鈉，氫氧化鉀或氨基鋰。
在本發(fā)明第二個實施方案更優(yōu)選模式中，R是氫原子，R1和R2每個獨立地是甲基或乙基，銅催化劑是鹵化銅(Ⅰ)或氧化銅(Ⅰ)。在本發(fā)明第二個實施方案的上述優(yōu)選模式的第1步驟中，使用大約0.75-1.5當量的氯化鈣二水合物和大約0.01-0.075當量的鹵化銅(Ⅰ)或氧化銅(Ⅰ)，使用溫度大約40℃到80℃，壓力大約2.6kPa-27kPa將所得氯炔蒸餾。在本發(fā)明第二個實施方案的上述優(yōu)選模式的第2步驟中，R3和R4都是氫，于大約1-6體積當量的無水氨存在下，使用大約1.05當量的氫氧化鈉。
在本發(fā)明第二個實施方案更優(yōu)選模式中，R1是甲基，R2是甲基或乙基，銅催化劑是0.05當量的氯化銅(Ⅰ)。使用溫度大約45℃到75℃，壓力大約7.5kPa-21kPa將氯炔蒸餾。
在本發(fā)明第二個實施方案第1步驟中，合適的反應溫度大約是-20℃到50℃，優(yōu)選大約0℃到30℃。在第2步驟中，反應適合在大約-33℃到50℃，于壓力大約2.6-102kPa進行，優(yōu)選在大約-33℃到10℃，于壓力大約2.6-27kPa下進行。
在本發(fā)明中，烷基是直鏈或支鏈(C1-C8)烷基，例如包括甲基，乙基，正丙基，異丙基，正丁基，異丁基，仲丁基，叔丁基，正戊基，異戊基，正己基和正辛基；低級烷基是直鏈或支鏈(C1-C4)烷基。
環(huán)烷基例如包括環(huán)戊基或環(huán)己基。
環(huán)烷烷基例如包括環(huán)戊基甲基，環(huán)己基乙基，3-環(huán)戊基丙基，4-環(huán)己基丁基等。
芳烷基的芳基部分定義為苯基或有1-2個取代基的苯基，取代基獨立地選自鹵素和烷基，烷基部分定義為直鏈(C1-C4)烷基。芳烷基的實例包括芐基，苯乙基，4-氯芐基，4-甲基芐基和2-氯苯乙基。
體積當量定義為等于相同數(shù)量的體積，例如如果有15ml的氯炔，1體積當量的無水氨將是15ml,2體積當量將是30ml。
第一個實施方案的反應通常是將銅催化劑加入到濃鹽酸(大約37％HCl)水溶液中進行，更稀的鹽酸會降低所需氯炔的產(chǎn)率和純度，將所得反應混合物冷卻到所需反應溫度，加入無水氯化鈣或氯化鈣二水合物，混合時在合適的時間加入炔醇，將混合物攪拌直到醇轉(zhuǎn)化為氯炔。
第二個實施方案的第1步驟按照第一實施方案進行，通常氯炔在第2步驟前如上述被蒸餾，在第2步驟中將氯炔加入到液體的無水氨中，隨后加入強堿。但是因為溶液固化，很難將氯炔加入到強堿和氨溶液中。溫熱反應混合物，隨后使氨蒸發(fā)，將足量的水加入到反應體系中，剛好使形成的副產(chǎn)物氯化鈉溶解。最簡單的產(chǎn)品后處理方式是進行相分離，有機相既是炔基胺產(chǎn)品，但是進一步通過蒸餾提純?nèi)不窌r，優(yōu)選加入水溶解副產(chǎn)品氯化鈉，然后萃取炔基胺。合適的萃取劑包括，但是不限于脂肪族(C5-C8)烴，例如戊烷，己烷或庚烷，芳香烴例如苯或甲苯，1或2個氯取代的脂肪烴，例如二氯甲烷及氯苯。該萃取操作得到更高產(chǎn)率的所需炔基胺。另外，隨后進行蒸餾產(chǎn)生很高純度的炔基胺的操作被大大簡化了，因為除了所需產(chǎn)品回流以外，水和大量雜質(zhì)于88-90℃共沸。
表1中的下述化合物用來進一步說明本發(fā)明，但不用來限制權(quán)利要求書所規(guī)定的范圍。表1中所列的氯炔使用以下實施例1和2的方法制備。實施例1從炔醇合成氯炔的方法于帶有加料漏斗，熱電偶，攪拌器和外冷卻夾套的1L樹脂反應鍋中的375ml(449g,4.56mol)濃鹽酸中加入7.52g(76mmol)氯化銅(Ⅰ)，將反應冷卻到10℃，加入168g(1.14mol)氯化鈣二水合物，繼續(xù)冷卻到0℃，在3小時內(nèi)通過浸入的導管加入炔醇(1.52mol)，繼續(xù)攪拌1小時，溫熱反應到15℃，分層，有機層用水和飽和碳酸氫鈉洗滌后，用飽和氯化鈉干燥，得到產(chǎn)品氯炔，產(chǎn)率和純度列于表1，產(chǎn)品和權(quán)威的標準產(chǎn)品比較進行鑒定。實施例2從氯炔制備炔基胺的方法于-33℃往大約40ml無水氨中加入100mmol的氯炔，隨后于5分鐘內(nèi)滴加105mmol 50％氫氧化鈉，反應溫度加熱到室溫使氨蒸發(fā)，足量的水加入到反應中使剛好溶解形成的氯化鈉，分層，有機層即是產(chǎn)品炔基胺，產(chǎn)率和純度列于表1，產(chǎn)品和權(quán)威的標準產(chǎn)品比較進行鑒定。
表1氯炔和炔基胺的產(chǎn)率和純度
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實施例3蒸餾提純氯炔的方法總量342g純度84％的氯炔粗產(chǎn)品加入到500ml三頸瓶中，三頸瓶帶有溫度計，5板1英寸Oldershaw柱，后者連接帶有回流分餾器的冷凝器。將體系抽真空，使壓力緩慢降低到16kPa，反應器溫度升至55℃，回流以后分餾比固定在3∶1，柱頂溫度40-48℃時收集第一鎦份，然后將壓力緩慢降低到12.7kPa，于柱頂溫度45℃收集產(chǎn)品。收集到總量240g，純度97％的產(chǎn)品，回收了85％的氯炔，隨后還可以使氯炔回收率達到90％。實施例4蒸餾提純?nèi)不返姆椒ㄈ鐚嵤├?加水溶解氯化鈉以后，體系用己烷萃取(0.56ml己烷/g粗產(chǎn)品)，分層，分層以前水相用2/3的原己烷體積再萃取一次，將己烷萃取液結(jié)合并，產(chǎn)品的己烷溶液使用Dean Stark分水器共沸干燥，在大氣壓下使用10板1英寸真空夾套Oldershaw柱進行蒸餾，至80℃蒸出己烷，前鎦分80-103℃，于104-106℃收集產(chǎn)品(化合物2)，從出醇開始的總產(chǎn)率為75％，純度99.3％(使用粗的氯化物)。
應該指出，本說明書只是用于說明本發(fā)明，不是對本發(fā)明的限制，在不離開如其后權(quán)利要求書規(guī)定的本發(fā)明的精神和范圍的情況下，對本發(fā)明可以作出各種改進和變化。
權(quán)利要求
1．一種制備氯炔的方法，該方法包括在無水氯化鈣或氯化鈣二水合物和銅催化劑存在下使炔醇和濃鹽酸反應得到氯炔。
2．按照權(quán)利要求1的制備氯炔的方法，包括在大約0.25-4當量的無水氯化鈣或氯化鈣二水合物和大約0.001-0.5當量的銅催化劑存在下，使下式的炔醇
和大約0.5-10當量的濃鹽酸反應，得到下式的氯炔
其中R是氫原子，烷基，環(huán)烷基，環(huán)烷烷基，或芳烷基，以及R1和R2每個獨立地是烷基，環(huán)烷基，環(huán)烷烷基，芳烷基，或者和它們連接的碳原子一起形成環(huán)烷基。
3．按照權(quán)利要求2的方法，其中R是氫原子或低級烷基，R1和R2每個獨立地是低級烷基或和它們連接的碳原子一起形成環(huán)戊基或環(huán)己基；在大約0.5-2當量的無水氯化鈣或氯化鈣二水合物和大約0.005-0.1當量的銅催化劑存在下，使用大約2-4當量的濃鹽酸。
4．按照權(quán)利要求3的方法，其中銅催化劑是銅鹽(Ⅰ)或銅粉。
5．按照權(quán)利要求3的方法，其中R是氫原子，R1和R2每個獨立地是甲基或乙基，銅催化劑是鹵化銅(Ⅰ)或氧化銅(Ⅰ)，使用大約0.75-1.5當量的氯化鈣二水合物和大約0.01-0.075當量的銅催化劑。
6．按照權(quán)利要求5的方法，其中R1是甲基，R2是甲基或乙基，銅催化劑是氯化銅(Ⅰ)。
7．按照權(quán)利要求6的方法，其中使用0.05當量的氯化銅(Ⅰ)。
8．一種制備炔基胺的方法，該方法包括在無水氯化鈣或氯化鈣二水合物和銅催化劑存在下，使炔醇和濃鹽酸反應，第1步首先得到氯炔，隨后可以蒸餾氯炔提純到等于或大于98％，然后第2步在強堿存在下使氯炔和無水氨或胺反應。
9．按照權(quán)利8制備炔基胺的方法，包括(ⅰ)在大約0.25-4當量的無水氯化鈣或氯化鈣二水合物和大約0.001-0.5當量的銅催化劑存在下，使下式的炔醇
和大約0.5-10當量的濃鹽酸反應，得到下式的氯炔
隨后可以蒸餾氯炔達到純度等于或大于98％；(ⅱ)在大約1.0-1.5當量選自氫氧化鈉，氫氧化鉀，氨基鋰和氨基鈉的強堿存在下使上述氯炔和大約1-20體積當量的下式無水氨或胺反應HNR3R4得到下式的炔基胺
其中R是氫原子，烷基，環(huán)烷基，環(huán)烷烷基，或芳烷基，以及R1和R2每個獨立地是烷基，環(huán)烷基，環(huán)烷烷基，芳烷基，或者和它們連接的碳原子一起形成環(huán)烷基；以及R3和R4每個獨立地是氫原子，低級烷基或者和它們連接的氮原子一起形成吡咯烷基或哌啶基。
10．按照權(quán)利要求9的方法，其中R是氫原子或低級烷基，R1和R2每個獨立地是低級烷基或和它們連接的碳原子一起形成環(huán)戊基或環(huán)己基，R3和R4每個獨立地是氫原子或低級烷基；在步驟(ⅰ)中，在大約0.5-2當量無水氯化鈣或氯化鈣二水合物和大約0.005-0.1當量銅催化劑存在下，使用大約2-4當量的濃鹽酸；隨后使用溫度大約35℃到140℃，壓力大約2.6kPa-102kPa，將所得氯炔蒸餾到純度等于或大于98％；在步驟(ⅱ)中，在大約1-10體積當量的無水氨或胺存在下，使用大約1.0-1.25當量的氫氧化鈉，氫氧化鉀或氨基鋰。
11．按照權(quán)利要求10的方法，其中的銅催化劑是銅鹽(Ⅰ)或銅粉。
12．按照權(quán)利要求10的方法，其中R是氫原子，R1和R2每個獨立地是甲基或乙基，R3和R4都是氫，銅催化劑是鹵化銅(Ⅰ)或氧化銅(Ⅰ)；在步驟(ⅰ)中，使用大約0.75-1.5當量的氯化鈣二水合物和大約0.01-0.075當量的鹵化銅(Ⅰ)或氧化銅(Ⅰ)，隨后使用溫度大約40℃到80℃，壓力大約2.6kPa-27kPa將所得氯炔蒸餾；在步驟(ⅱ)中，于大約1-6體積當量的無水氨存在下，使用大約1.05當量的氫氧化鈉。
13．按照權(quán)利要求12的方法，其中R1是甲基，R2是甲基或乙基，銅催化劑是氯化銅(Ⅰ)。
14．按照權(quán)利要求13的方法，其中使用大約0.05當量的氯化銅(Ⅰ)。
15．按照權(quán)利要求8-14中的任何一項的方法，進一步包括在步驟(ⅱ)中于加入水溶解副產(chǎn)品氯化鈉鹽以后，使用萃取劑萃取炔基胺，萃取劑選自脂肪族(C5-C8)烴，芳香烴，1或2個氯取代的脂肪烴以及氯苯。
16．按照權(quán)利要求15的方法，其中萃取劑是戊烷，己烷，庚烷，苯，甲苯，二氯甲烷或氯苯。
17．按照權(quán)利要求15的方法，其中還包括蒸餾炔基胺以后進行萃取。
全文摘要
本發(fā)明提供一種從炔基醇制備氯炔的改進方法,氯炔能被用來制備炔基胺,炔基胺用來制備很有用的生物活性物質(zhì),本發(fā)明減少了氯化反應的危害性,消除或大大減少了副產(chǎn)物的生成,提供了環(huán)境方面的益處。
文檔編號C07C211/25GK1234381SQ9910296
公開日1999年11月10日 申請日期1999年3月11日 優(yōu)先權(quán)日1998年3月16日
發(fā)明者雷內(nèi)·卡羅琳·羅默爾, 安德魯·威廉姆·格羅斯, 戴維·韋恩·莫斯利 申請人:羅姆和哈斯公司