[发明专利]氢化方法

说明书

本发明公开了一种用于制备杂环季铵盐或氢氧化物的方法。所述方法包括：连续氢化步骤，在此步骤中，不饱和杂环胺与氢气反应以形成饱和杂环胺；第一连续N‑烷基化步骤，在此步骤中，所述饱和杂环胺被烷基化以产生与所述饱和杂环胺相比取代度有所增大的中间体饱和杂环胺；以及一个或多个另外的N‑烷基化步骤，在此步骤中，所述中间体饱和杂环胺被N‑烷基化为所述杂环季铵盐或氢氧化物。本发明还公开了一种制备饱和杂环胺的方法。所述方法包括在不超过70巴的压力和150℃至350℃范围内的温度下，使不饱和杂环胺与氢气在汽相反应中反应。本发明还公开了一种将饱和杂环胺N‑烷基化的方法。所述方法包括在至少2℃的温度下，在汽相反应中将所述饱和杂环胺N‑烷基化。

技术领域

本发明涉及不饱和杂环胺的氢化以制备饱和杂环胺。具体地但并非排他性地，本发明涉及3,5-卢剔啶的氢化以制备3,5-二甲基哌啶。本发明还涉及饱和杂环胺的N-烷基化。具体地但并非排他性地，本发明涉及3,5-二甲基哌啶的N-烷基化以制备1,3,5-三甲基哌啶。本发明还涉及杂环季铵盐或氢氧化物的制备。具体地，本发明还涉及1,1,3,5-四甲基哌啶鎓盐或氢氧化物的制备。

背景技术

不饱和杂环胺氢化产生饱和杂环胺是一个重要的化学过程，那些饱和杂环胺的后续N-烷基化也是如此。例如，氢化和N-烷基化可为制备化合物诸如杂环季铵盐或氢氧化物中的步骤，这些化合物用作制备沸石中的模板剂。显然，沸石的制备是一个重要的商业过程，并且降低模板剂的制备成本可降低制备沸石的总成本。饱和杂环胺(诸如哌啶或吡咯烷以及它们的衍生物)也可用于其他领域，诸如药物、农用化学品以及工业和个人/消费者护理产品。因此，用于高性价比地制备此类化合物的方法将是有利的。

一个示例是AEI沸石的制备，其使用1,1,3,5-四甲基哌啶鎓氢氧化物作为模板剂。用于1,1,3,5-四甲基哌啶鎓氢氧化物的制备的一条途径涉及3,5-二甲基哌啶的双烷基化，3,5-二甲基哌啶可通过3,5-卢剔啶的氢化产生。

氢化通常在液相中进行，并且可能遭遇催化剂失活的问题，如例如JohnR.Anderson和Michel Boudart在Catalysis:Science and Technology，第112-113页中阐释的。处理失活增加了氢化的成本，并因此增加了1,1,3,5-四甲基哌啶鎓氢氧化物的制备的总成本。3,5-卢剔啶氢化为3,5-二甲基哌啶在CN106916097A、CN100424075C、CN101104146B、CN102091638B和WO2016149234A1中有所描述。

N-烷基化分两步进行，第一步N-烷基化将3,5-二甲基哌啶转化成1,3,5-三甲基哌啶，并且第二步将1,3,5-三甲基哌啶转化成1,1,3,5-四甲基哌啶鎓盐。两个N-烷基化步骤通常在液相中进行，通常作为分批方法。第一N-烷基化可例如作为原位液相反应与3,5-卢剔啶液相氢化为3,5-二甲基哌啶同时进行。虽然以此类方式组合这些步骤可能看起来有吸引力，但在实施过程中液相氢化可能遭遇如上所阐释的催化剂失活的问题。N-烷基化也可在独立的液相分批反应中进行，例如使用烷基化试剂诸如硫酸二甲酯或碳酸二甲酯。也可使用碘甲烷和甲醇与促进剂(通常为卤素诸如碘)。然而，此类体系的反应时间通常为数小时，并且试剂可能具有显著的缺点。例如，硫酸二甲酯是有毒的且致癌的，并且碳酸二甲酯虽然更加温和，但可产生大量的副产物。3,5-二甲基哌啶的N-烷基化在CN106883165A中有所描述。

处理现有技术氢化和N-烷基化方法相关问题增加了1,1,3,5-四甲基哌啶鎓氢氧化物制备的总成本，这继而提高了AEI沸石的成本。类似的成本考虑因素适用于其他类似模板剂的制造。因此，仍然需要将不饱和杂环胺诸如3,5-卢剔啶氢化为饱和杂环胺诸如3,5-二甲基哌啶的高性价比方法，以及将饱和杂环胺烷基化诸如将3,5-二甲基哌啶烷基化为1,3,5-三甲基哌啶以及将1,3,5-三甲基哌啶烷基化为1,1,3,5-四甲基哌啶鎓盐的高性价比方法。