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用于制備1,3-和1,4-烷基甲基吡咯烷酮的衣康酸或衣康酸衍生物與伯胺的混合物的制作方法

文檔序號:4952511閱讀:342來源:國知局
專利名稱:用于制備1,3-和1,4-烷基甲基吡咯烷酮的衣康酸或衣康酸衍生物與伯胺的混合物的制作方法
用于制備1,3_和1,4_烷基甲基吡咯烷酮的衣康酸或衣康酸衍生物與伯胺的混合物本發(fā)明涉及一種含有衣康酸或衣康酸衍生物與伯胺的混合物,并涉及它們作為原料用于制備1,3_和1,4_烷基甲基吡咯烷酮的用途。本發(fā)明還涉及一種制備1,3_和1,4_烷基甲基吡咯烷酮的方法,其中使本發(fā)明的混合物與氫氣在氫化催化劑的存在下反應(yīng)。本發(fā)明還提供含有1,3_烷基甲基吡咯烷酮和1,4_烷基甲基吡咯烷酮的混合物,以及這些混合物的用途。N-烷基吡咯烷酮是化學(xué)工業(yè)中的重要產(chǎn)品,它們用于許多應(yīng)用中。N-烷基吡咯烷酮是熱穩(wěn)定的,在化學(xué)上基本上是惰性的,無色的,具有低粘度,并且是具有廣泛用途的非質(zhì)子溶劑。例如,N-甲基吡咯烷酮(NMP)和N-乙基吡咯烷酮(NEP)以及高級同系物用做溶劑、稀釋劑、萃取劑、洗滌劑、脫脂劑、吸附劑和/或分散劑。NMP可以用于在石油化學(xué)加工中的純烴的萃取中,用于提純和除去氣體例如乙炔、1,3_ 丁二烯或異戊二烯,用于芳族化合物的萃取中,例如用于LURGI GmbH的Distapex工藝中,用于酸性氣體洗滌中,和用于潤滑油萃取中。另外,NMP可以用做聚合物分散體的溶劑,例如用于聚氨酯分散體。NMP也是許多聚合物的良溶劑,例如聚氯乙烯(PVC)、聚氨酯(PU)、丙烯酸酯或丁二烯-丙烯腈共聚物,并且用于它們的加工中。NMP也在油漆和涂料殘余物的去除中用做洗滌劑,并且作為酸浸劑和作為洗滌劑用于金屬、陶瓷、玻璃和塑料表面。NMP也用做在作物保護(hù)中用于形成活性成分的溶劑或助溶劑。NEP和其它N-烷基吡咯烷酮可以在許多應(yīng)用中代替NMP,并且在許多情況下另外顯示有利的性能(W0-A-2005/090447,BASF SE)。N-烷基吡咯烷酮的制備是已知的。N-烷基吡咯烷酮可以例如通過Y-丁內(nèi)酯 (Y-BL)與單烷基胺反應(yīng)以釋放1當(dāng)量的水來獲得,例如參見Ullmarm' sEncyclopedia of Industrial Chemistry,第 A22 卷,第 5 版,第 459 頁(1993),或參見 DE-A-19 626 123 (BASF SE)。也可以從馬來酸酐或其它二羧酸衍生物和單乙胺在氫氣和氫化催化劑的存在下制備 N-烷基吡咯烷酮,例如根據(jù) EP-A-745 598 (Bayer AG)或 W0-A-02/102773 (BASF SE)。除了 N-烷基吡咯烷酮之外,取代的N-烷基吡咯烷酮也是公知的。所述取代允許改進(jìn)N-烷基吡咯烷酮的施用和加工性能。這種改進(jìn)的一個例子是具有一個或多個與吡咯烷酮環(huán)的3位和4位連接的烷基取代基的N-烷基吡咯烷酮。被烷基取代的N-烷基吡咯烷酮可以例如根據(jù)EP-A1-0027022的內(nèi)容通過烷基胺和氫氣與被取代的環(huán)狀酸酐/酰亞胺在釕催化劑的存在下反應(yīng)制備。W0-A1-2005051907公開了二羧酸或其衍生物與氫氣和胺在釕或鋨催化劑存在下的反應(yīng)。US4, 731,454描述了用鈷催化劑還原環(huán)狀酰亞胺以獲得相應(yīng)的N-烷基吡咯烷酮。飽和環(huán)狀碳酰亞胺或二羧酸的飽和銨鹽在碳負(fù)載的貴金屬催化劑存在下的反應(yīng)參見 WO 02/102772。DE-A1-1620191描述了烷基琥珀酸與伯胺和氫氣在氫化催化劑的存在下反應(yīng),得到相應(yīng)的α -吡咯烷酮的N-取代衍生物,其在3位和/或4位的碳原子上被烷基化。
上述參考文獻(xiàn)僅僅公開了使用飽和二羧酸和二羧酸衍生物,以及使用具有不飽和主鏈的二羧酸或二羧酸衍生物,例如馬來酸及其衍生物,作為合適的原料用于制備吡咯烷酮。這些文獻(xiàn)沒有說明具有不飽和側(cè)鏈的二羧酸或二羧酸衍生物或者甚至在側(cè)鏈中具有端雙鍵的二羧酸或二羧酸衍生物可以被轉(zhuǎn)化成相應(yīng)的吡咯烷酮。具有不飽和端側(cè)鏈的二羧酸的一個例子是衣康酸。已經(jīng)知道衣康酸與伯胺按照放熱反應(yīng)形成相應(yīng)的4-羧基吡咯烷酮或4-脲基吡咯烷酮,其通過在不飽和側(cè)鏈上加成伯胺形成(參見Imamura等, Chemical & Pharmaceutical Bulletin (2004), 52 (1), 63-73, Paytash Journal of the American Chemical Society (1950),72,1415—1416 禾口 Southwick 等,Journal of Organic Chemistry (1956), 21,1087-1095)。因此,沒有公開衣康酸與伯胺和氫氣的直接反應(yīng)得到相應(yīng)的吡咯烷酮,這是因為在氫化成所需的吡咯烷酮之前形成了 4-羧基吡咯烷酮或4-脲基吡咯烷酮。衣康酸的含氮衍生物,例如其酰胺或亞胺,也可以在氫化條件下反應(yīng),同時通過將氮加成到雙鍵上得到不需要的環(huán)狀副產(chǎn)物。由于這種反應(yīng)活性,衣康酸和其衍生物明顯與其結(jié)構(gòu)異構(gòu)體檸康酸和中康酸以及它們的衍生物不同,后者具有不飽和主鏈,所以可以通過上述文獻(xiàn)中描述的方法被轉(zhuǎn)化成烷基甲基吡咯烷酮。但是為了能使用衣康酸作為制備甲基取代的N-烷基吡咯烷酮的原料,根據(jù)DE-A1-162091的教導(dǎo),2-甲基琥珀酸可以與伯胺和氫氣在氫化催化劑的存在下反應(yīng)。2-甲基琥珀酸可以進(jìn)而通過衣康酸的氫化制備 (CN-A1-1609089)。但是,這意味著在2-甲基琥珀酸與伯胺反應(yīng)得到吡咯烷酮之前,必須在先前的反應(yīng)階段中獲得2-甲基琥珀酸原料。本發(fā)明的目的是提供一種制備1,3_和1,4_烷基甲基吡咯烷酮的方法,其中衣康酸或衣康酸衍生物可以與伯胺和氫氣以高的選擇性和產(chǎn)率反應(yīng)。更具體地說,能基本上避免形成不需要的副產(chǎn)物,尤其是4-羧基吡咯烷酮或4-脲基吡咯烷酮。尤其在制備1,3_ 二甲基吡咯烷酮和1,4_ 二甲基吡咯烷酮的情況下,要避免形成有毒性的N-甲基吡咯烷酮。 N-甲基吡咯烷酮可以例如通過其它反應(yīng)(脫羧基化/氫化)從4-羧基吡咯烷酮及其衍生物形成。另一個目的是提供一種制備1,3_和1,4_烷基甲基吡咯烷酮的簡化方法,此方法是基于衣康酸,但是不是必須將衣康酸單獨地氫化成相應(yīng)的2-甲基琥珀酸。因此應(yīng)當(dāng)提供具有高的工藝經(jīng)濟(jì)性的方法,其另外能通過技術(shù)手段簡單地實現(xiàn)。本發(fā)明的另一個目的是使用衣康酸或衣康酸衍生物制備1,3_和1,4_烷基甲基吡咯烷酮,所述衣康酸或衣康酸衍生物能在可更新原料的基礎(chǔ)上制備。采用可更新原料,可以保護(hù)有限資源和能具有可持續(xù)性經(jīng)濟(jì)活性做出貢獻(xiàn)。此目的通過提供一種混合物實現(xiàn),此混合物含有衣康酸或衣康酸衍生物與式(I) 的伯胺R-NH2 (I)其中伯胺與衣康酸或衣康酸衍生物之間的摩爾比是在0.5 1至20 1的范圍內(nèi),其中此混合物含有50摩爾%或更少的式(11)4-羧基吡咯烷酮、式(11)4-羧基吡咯烷酮的衍生物和式(III)的4-脲基吡咯烷酮,基于所用的衣康酸或所用的衣康酸衍生物計
權(quán)利要求
1. 一種混合物,其含有衣康酸或衣康酸衍生物與式(I)的伯胺 R-NH2 (I)其中伯胺與衣康酸或衣康酸衍生物之間的摩爾比是在0.5 1至20 1的范圍內(nèi),其中此混合物含有50摩爾%或更少的式(II) 4-羧基吡咯烷酮、式(II) 4-羧基吡咯烷酮的衍生物和式(III)的4-脲基吡咯烷酮,基于所用的衣康酸或所用的衣康酸衍生物計
2.權(quán)利要求1的混合物,其中此混合物含有具有通式[A2—] [B+] [C+]的鹽,其中[A2—]是式(IV)的陰離子
3.權(quán)利要求1的混合物,其中所用的衣康酸衍生物是衣康酸酯、衣康酰胺、衣康酸鹽或衣康酰亞胺。
4.權(quán)利要求1-3中至少一項的混合物,其中所用的伯胺是甲胺。
5.權(quán)利要求1-4中至少一項的混合物,其中伯胺與衣康酸之間的摩爾比是在2 1至 8 1的范圍內(nèi)。
6.權(quán)利要求1-5中至少一項的混合物,其中此混合物含有溶劑。
7.權(quán)利要求6的混合物,其中溶劑是水。
8.權(quán)利要求1-7中至少一項的混合物,其中衣康酸或衣康酸衍生物是在可更新原料的基礎(chǔ)上制備的。
9.權(quán)利要求1-8中至少一項的混合物,其是通過伯胺與衣康酸或衣康酸衍生物接觸獲得的,在接觸期間的溫度是100°c或更低。
10.如權(quán)利要求1-9中至少一項所述的混合物用于制備通式(VI)的1,3-烷基甲基吡咯烷酮和/或通式(VII)的1,4_烷基甲基吡咯烷酮的用途[B+]是式(V)的陽離子 \ /2
11.一種制備包含如權(quán)利要求1-9中至少一項所述的混合物的方法,包括使伯胺與衣康酸或衣康酸衍生物接觸,在接觸期間的溫度是100°C或更低。
12.—種制備通式(VI)的1,3-烷基甲基吡咯烷酮和/或通式(VII)的1,4_烷基甲基吡咯烷酮的方法,
13.權(quán)利要求12的制備烷基甲基吡咯烷酮的方法,其中所述混合物含有50摩爾%或更少的式(11)4-羧基吡咯烷酮、式(11)4-羧基吡咯烷酮的衍生物和式(III)的4-脲基吡咯烷酮,基于衣康酸或衣康酸衍生物計
14.權(quán)利要求12或13的制備烷基甲基吡咯烷酮的方法,其中溫度是在100-300°C范圍內(nèi),壓力是在50-300巴范圍內(nèi)。
15.權(quán)利要求12-14中至少一項的制備烷基甲基吡咯烷酮的方法,其中氫化催化劑含有銠、釕或鈷。
16.權(quán)利要求12-15中至少一項的制備烷基甲基吡咯烷酮的方法,其中產(chǎn)物混合物含有小于的N-甲基吡咯烷酮作為副產(chǎn)物。
17.權(quán)利要求12-16中至少一項的制備烷基甲基吡咯烷酮的方法,其中基于所用衣康酸或所用衣康酸衍生物計的轉(zhuǎn)化率是99%和更高。
18.一種含有通式(VI) 1,3-烷基甲基吡咯烷酮和通式(VII) 1,4_烷基甲基吡咯烷酮的混合物其中1,3_烷基甲基吡咯烷酮與1,4_烷基甲基吡咯烷酮之間的摩爾比是在1 1至 10 1的范圍內(nèi),R如權(quán)利要求1中所定義。
19. 一種含有通式(VI) 1,3-烷基甲基吡咯烷酮和/或通式(VII) 1,4-烷基甲基吡咯烷酮和通式(VIII) 1,3-烷基甲基吡咯烷的混合物
20.一種通過權(quán)利要求12-17中至少一項所述方法制備如權(quán)利要求19所述的混合物的方法,其中氫化達(dá)到99%和更高的轉(zhuǎn)化率,基于所用衣康酸或所用衣康酸衍生物計。
21.權(quán)利要求18或19的混合物的以下用途用做有機溶劑、稀釋劑、萃取劑、洗滌劑、 脫脂劑、吸附劑和/或分散劑,用于在石油化學(xué)加工中的純烴的萃取中,用于提純和除去氣體,用于芳族化合物的萃取中,用于酸性氣體洗滌中,和用于潤滑油萃取中,用做聚合物的溶劑,在油漆和涂料殘余物的去除中用做洗滌劑,作為酸浸劑和作為洗滌劑用于金屬、陶瓷、玻璃和塑料表面,用做在作物保護(hù)中用于形成活性成分的溶劑或助溶劑,以及用做NMP 的替代品。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種混合物,其含有衣康酸或衣康酸衍生物與式(I)的伯胺,其中伯胺與衣康酸或衣康酸衍生物之間的摩爾比是在0.5∶1至20∶1的范圍內(nèi),其特征在于此混合物含有50摩爾%或更少的式(II)4-羧基吡咯烷酮、式(II)4-羧基吡咯烷酮的衍生物和式(III)的4-脲基吡咯烷酮,基于所用的衣康酸或所用的衣康酸衍生物計;并且其中R是具有1-24個碳原子的直鏈或支化的飽和脂族基團(tuán)或具有3-24個碳原子的飽和脂環(huán)族基團(tuán)。本發(fā)明還涉及本發(fā)明混合物用于制備1,3-烷基甲基吡咯烷酮和/或1,4-烷基甲基吡咯烷酮的用途,涉及一種制備1,3-烷基甲基吡咯烷酮和/或1,4-烷基甲基吡咯烷酮的方法。本發(fā)明還涉及含有1,3-烷基甲基吡咯烷酮和/或1,4-烷基甲基吡咯烷酮和1,3-烷基甲基吡咯烷的混合物,其中1,3-烷基甲基吡咯烷的比例在10-10,000ppm的范圍內(nèi),涉及含有1,3-烷基甲基吡咯烷酮和1,4-烷基甲基吡咯烷酮的混合物,其特征在于1,3-烷基甲基吡咯烷酮和1,4-烷基甲基吡咯烷酮之間的摩爾比在1∶1至10∶1的范圍內(nèi)。R-NH2(I)
文檔編號B01D53/14GK102307854SQ200980156012
公開日2012年1月4日 申請日期2009年11月24日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月4日
發(fā)明者K·奧特, K·拉姆, R·平科斯, T·瓦布尼茲 申請人:巴斯夫歐洲公司
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