[发明专利]羰基化相应的叔胺来制备仲酰胺的方法

说明书

本发明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(CO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CO/H₂与作为催化剂的(NMe₄)₂CoBr₂I₂合成DMAc。实施例6报道在200℃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1，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，Co₂(CO)₈可以在较低的CO压力下应用：在225℃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99％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(CO)₈一同使用仅5小时就可获得92％的TMA转化率。该方法在250℃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DMF(1％)。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。