[发明专利]制备1,4-双羟乙基哌嗪的方法

说明书

发明描述

本专利申请要求于2010年10月29日提交的未决美国临时专利申请序列号61/407,936的权益，将其全部内容在此引入作为参考。

本发明涉及一种制备式I的1,4-双羟乙基哌嗪(BHEPIP)的方法：

1,4-双(2-羟乙基)哌嗪I可用于制备药物(参见例如DE2706826A)、表面活性剂，作为用于生产聚氨酯的催化剂(参见例如JP62145076A，Kao Corp.)，以及作为用于制备二氮杂双环[2.2.2]辛烷(DABCO)的起始化合物(参见例如US3,166,558(1965)，Air Products and Chem.)。

1,4-双羟乙基哌嗪I通过使哌嗪(PIP)与2-氯乙醇反应而首次制备(J.Chem.Soc.93，第1802页(1908))，后来还由哌嗪和环氧乙烷制备(DE1954546A(1971)，BASF AG)。

后来的研究表明，BHEPIP(I)可不仅由哌嗪而且由二乙醇胺(DEOA)而制备。二乙醇胺在由环氧乙烷与氨制备乙醇胺中以副产物形成。

因此，BHEPIP(I)可通过将二乙醇胺在单羧酸或二羧酸存在下加热而获得(DE917784(1954)，Henkel&Cie GmbH)。在DE917784的实施例1中，将二乙醇胺和冰醋酸的混合物(摩尔比=1:0.1)在200℃下加热20小时，同时搅拌该混合物且对其通入氮气以及使反应水冷凝。I的产率为70%。

从J.Am.Chem.Soc.61，532(1939)已知可将二乙醇胺在二烷中的溶液在亚铬酸铜催化剂存在下在250-275℃下进行热处理。然而，在加氢条件下实现的BHEPIP(I)产率不高于50%(参见DE941909(1956)，Henkel&Cie GmbH；第2页，第1栏第26行至第2栏第1行)。

使用亚铬酸铜时BHEPIP(I)的低产率可以通过使用包含48%的氧化铜、47%的氧化铬、2.5%的氧化锰(IV)和2.5%的氧化钡的催化剂增加至68%(JP62145076A，(1987)，Kao Corp)(其中的实施例1)。所述催化剂在悬浮液中在溶剂存在下使用。

使用所提及的铜催化剂的缺点是催化剂成分铬的毒性。因此，在分离、再生和/或处置这些催化剂时必须采取高水平的安全预防措施。

2010年6月15日的号为10166017.3和2010年10月14日的号为10187557.3的较早欧洲申请(均为BASF SE)涉及制备式I的环状叔胺的方法：

其中A为C₄亚烷基、C₅亚烷基或-(CH₂)₂-B-(CH₂)₂-基团，其中B为氧(O)或N-R¹基团，R¹为C₁-C₅烷基、芳基或C₅-C₇环烷基，以及基团R²为甲基或线性或支化的C₂-C₁₆烷基、C₅-C₇环烷基或C₇-C₂₀芳烷基。

本发明的目的是弥补现有技术的缺点并发现一种制备环状叔胺的改进的经济方法。特别是，所述方法应该允许高产率、时空产率(STY)和选择性且不含催化剂成分铬。

[时空产率以“产物的量/(催化剂体积●时间)”(kg/(l_催化剂●小时))和/或“产物的量/(反应器体积●时间)”(kg/(l_反应器●小时)来报道]。

因此，我们发现了一种制备式I的1,4-双羟乙基哌嗪(BHEPIP)的方法：

其中在130-300℃的温度下使式II的二乙醇胺(DEOA)在反应器中在含铜且无铬的非均相催化剂存在下在液相中反应：

可通过下式描述本发明的二聚：

本发明方法使得可以在一个反应步骤中进行BHEPIP(I)的合成。此处，使氨基醇II以高转化率和产率转化成环状叔胺I。因此，将不完全烷基化或环化的中间体再循环一般是不必要的。然而，这是可以的。

用于制备BHEPIP(I)的反应温度为130-300℃，优选150-250℃，特别优选170-230℃。