[发明专利]用于从N-甲基葡糖胺出发制备N,N-二甲基葡糖胺的催化方法

说明书

本发明的主题为一种用于制备N,N‑二甲基葡糖胺水溶液的方法，其特征在于，首先在水中在介于15℃与40℃之间的温度由N‑甲基葡糖胺和甲醛制备加合物，并且随后将其在金属催化剂存在下在氢气压力下在20‑68℃反应成N,N‑二甲基葡糖胺，其中在20‑68℃完全吸收氢气之后接着在70‑120bar和在70‑110℃进行另外的后氢化。

技术领域

本文描述的N,N-二甲基葡糖胺(D-葡萄糖醇，1-脱氧-1-(二甲氨基)-)是适合于许多商业应用的有价值的化合物。其中包括例如用作润湿剂、清洁剂、增塑剂、增滑剂和润滑剂等中的添加剂。较新的应用领域还有着色剂和漆制备、植物保护、药物和化妆品。基于再生型原料的产品还可以用作温和的中和剂或以质子化形式作为亲水性阳离子使用。对于这种广泛的应用范围而言，必须符合许多的质量要求，这些质量要求在已知的用于制备N,N-二甲基葡糖胺的方法中没有描述。

本文描述的方法能够实现在特别温和的条件下借助于改进的两步式方法在没有复杂的纯化的情况下从容易商购的N-甲基葡糖胺直接制备更少着色的N,N-二甲基葡糖胺溶液。

背景技术

为了制备N,N-二甲基葡糖胺，在文献中描述了若干方法，然而这些方法都有一种或更多种不利之处。

EP-0614881描述了N-单烷基多羟基化合物与醛类以1:0.9-1.5或1:1.1-1.03的比例反应，随后通过金属氢化催化剂(例如兰尼(Raney)镍)氢化成二烷基多羟基叔胺。这要求10至150bar的氢气压力和70至150℃的温度。尤其在两个反应步骤中进行反应，其中

a)首先将N-单烷基多羟基仲胺(例如N-甲基葡糖胺)与醛(例如甲醛)以1:0.90-1.5，优选1:1.03-1.1的摩尔比在作为溶剂的水中在15至60℃，优选20至40℃的温度以及大气压力下反应成N-单烷基多羟基胺/醛加合物，以及

b)将在步骤a)中获得的反应产物(基本上由所形成的加合物和水组成)在金属氢化催化剂存在下用氢气在10至150bar，优选30至100bar的压力和70至150℃，优选80至130℃的温度氢化成二烷基多羟基叔胺(例如N,N-二甲基葡糖胺)。

EP-0614881描述了用这种方法可以实现高的产率，然而并没有描述用于纯化反应粗反应溶液的其它信息。该专利文件描述了在水溶液中进行反应，然而除了熔点之外没有找到关于二甲基葡糖胺的品质参数的信息。这意味着，必须进行从反应水溶液中的结晶，结晶产生了产物的良好产率。然而这对于二甲基葡糖胺的商业应用是不利的，因为作为固体的二甲基葡糖胺比液体更难处理，并且可能有利的是找到在没有纯化步骤的情况下直接产生二甲基葡糖胺在含水介质中的溶液的合成条件。在这种情况下，除了未结晶的二甲基葡糖胺的产率和熔点之外，其它的品质参数也是相关的，例如反应溶液的颜色和起始化合物(如N-甲基葡糖胺、甲醛)或副产物(如酸)的含量，它们在没有重结晶的情况下留在产物中并且因此必须对其进行限制。

其它方法描述了一步式方法，但是例如DE-2118283要求使用Ag-Pd催化剂并且同样要求100℃至250℃的高温。使用昂贵的催化剂导致更高的生产成本。

另外已知的是，在从仲胺与甲醛和氢气制备叔胺时，只能实现低于90％的差的产率。EP-0142868B1描述了当使用包含在活性炭上的最多10重量％的Ni、Co、Ru、Rh、Pd或Pt的负载催化剂时可以实现更好的结果。常见且价格低廉的氢化催化剂如兰尼镍或兰尼钴导致较差的产品品质。在这种方法中也仅确定了气相色谱纯度。

为了即使在这种情况下仍然使用常见的催化剂，例如在GB-908203中建议，从1,3,4,6-四乙酰基-D-葡糖胺出发开始反应或者使用脱水物质如沸石、MgSO₄或CaCl₂(US-4190601)。