新型N-叔丁基羥胺鹽制造技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開(kāi)了新的Ｎ－叔丁基羥胺與低級(jí)羧酸的鹽及其制備方法。該鹽具有使之在合成中有用的有利性質(zhì)。（*該技術(shù)在2019年保護(hù)過(guò)期，可自由使用*）

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
【國(guó)外來(lái)華專利技術(shù)】
本專利技術(shù)涉及N-叔丁基羥胺的新的鹽類及其制備方法。該鹽在有機(jī)合成中用作中間體。
技術(shù)介紹
N-烷基羥胺類，包括N-叔丁基羥胺是有機(jī)合成中重要的中間體，特別是在制備硝酮類、異羥肟酸和C-亞硝基化合物中(D.H.R.Barton中的J.S.Roberts和W.D.Ollis，綜合有機(jī)化學(xué)(ComprehensiveOrganic Chemistry)，第2卷，196-201頁(yè)，Pergamon Press,1979)。合成N-烷基羥胺類的方法是本領(lǐng)域已知的(D.H.R.Barton中的J.S.Roberts和W.D.Ollis，綜合有機(jī)化學(xué)(Comprehensive OrganieChemistry)，第2卷，185-194頁(yè)，Pergamon Press,1979)。合成這類化合物最普遍的方法涉及比羥胺本身具有更高氧化態(tài)的相應(yīng)含氮化合物的還原反應(yīng)。因此，硝基、亞硝基和肟衍生物的還原均被使用。W.D.Emmons(J.Amer.Chem.Soe.,1957,79,5739-5754)描述了通過(guò)相應(yīng)亞胺衍生物與過(guò)乙酸的氧化反應(yīng)制備各種氧雜氮丙啶類。這些氧雜氮丙啶類與含水酸的進(jìn)一步水解提供了有用的制備N-烷基羥胺類的替代途徑。在一相關(guān)方法中，諸如N-叔丁基羥胺的N-烷基羥胺類可通過(guò)亞氨醚與過(guò)酸的氧化反應(yīng)以及隨后所得的烷氧基氧雜氮丙啶的水解而制備(D.Thomas和D.H.Aue，四面體通迅Tetrahedron Letters,1973,1807-1810)。羥胺是堿性化合物，并與無(wú)機(jī)酸，例如氫氯酸和氫溴酸形成鹽。與強(qiáng)有機(jī)酸，例如草酸和三氟甲磺酸形成的鹽也是已知的。作為游離堿，通常N-烷基羥胺類不特別穩(wěn)定，例如易于發(fā)生大氣氧化。為此，制備這類化合物通常更穩(wěn)定的酸加成鹽是有利的。這些鹽作為貯存N-烷基羥胺類的手段是特別有利的。Bayer(DE 35 35 451；EP 0 217 269)描述了一種通過(guò)某些芳基醛亞胺與過(guò)丙酸反應(yīng)然后水解形成的氧雜氮丙啶來(lái)制備N-烷基取代的羥胺鹽酸鹽的方法。這種鹽酸鹽被認(rèn)為是特別有利的。因此，一般認(rèn)為除了鹽酸鹽之外的鹽類，例如相應(yīng)的硫酸鹽或硫酸氫鹽常常結(jié)晶較差或根本不結(jié)晶，這是使其制備、分離和處理非常復(fù)雜的因素。已經(jīng)令人驚訝地發(fā)現(xiàn)N-叔丁基羥胺與例如乙酸的低級(jí)羧酸形成穩(wěn)定的鹽。這種鹽顯示了有利的性質(zhì)，且是本專利技術(shù)的主題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
根據(jù)本專利技術(shù)提供了式(Ⅰ)所示的鹽(CH3)3CNHOH.RCO2H(Ⅰ)其中R代表氫或C1-4烷基。特別優(yōu)選R代表甲基，使式(Ⅰ)化合物成為N-叔丁基乙酸羥胺。除非另行說(shuō)明，此處術(shù)語(yǔ)“C1-4烷基”指含有1-4個(gè)碳原子的直鏈或支鏈烷基。這種基團(tuán)的例子包括甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、異丁基和叔丁基。根據(jù)本專利技術(shù)還提供了一種制備式(Ⅰ)所示的鹽的方法，包括N-叔丁基羥胺(CH3)3CNHOH與低級(jí)羧酸RCO2H反應(yīng)，其中R如上定義。在本專利技術(shù)的一個(gè)方面，或通過(guò)從諸如鹽酸化物的鹽中釋放游離堿形成，或直接通過(guò)合成形成N-叔丁基羥胺在合適的溶劑，如乙酸乙酯、乙酸異丙酯、乙酸正丁酯、二異丙醚或甲基叔丁基醚中的溶液，該溶液于合適的溫度下，用適量的諸如乙酸的低級(jí)羧酸處理。在一優(yōu)選方面，將乙酸乙酯和乙酸鈉加入到N-叔丁基羥胺鹽酸鹽的水溶液中。在另一優(yōu)選方面，將乙酸乙酯、乙酸和氫氧化鈉加入到N-叔丁基羥胺鹽酸鹽的水溶液中。在其它方面，乙酸N-叔丁基羥銨在原位產(chǎn)生，并可通過(guò)有機(jī)(乙酸乙酯)層的分離，然后蒸發(fā)而進(jìn)行分離。特別令人驚訝和有利地是，新型鹽乙酸N-叔丁基羥銨可從水相中分配到有機(jī)相中。式(Ⅰ)所示的新型鹽可以，如果需要的話，用本領(lǐng)域已知的技術(shù)純化。因此，它們可從合適的溶劑，如甲苯或乙酸乙酯，或從合適的溶劑混合物中重結(jié)晶。但是，最令人驚訝和有利地是，新型鹽乙酸N-叔丁基羥銨還可在減壓下蒸餾而純化。N-叔丁基羥胺(CH3)3CNHOH在文獻(xiàn)中是已知的，并可通過(guò)本身已知的方法制備。因此，N-叔丁基羥胺可通過(guò)2-甲基-2-硝基丙烷(CH3)3CNO2與例如鋅或鋁汞合金的還原來(lái)制備(J.March，高等有機(jī)化學(xué)AdvancedOrganic Chemistry,1985(第3版)，1103-1104頁(yè)；有機(jī)合成OrganicSyntheses,52卷，77-82)。對(duì)于工藝規(guī)模，這種方法的缺點(diǎn)在于所需的原料2-甲基-2-硝基丙烷本身制備昂貴，且特別是還原方法需要仔細(xì)控制因?yàn)槠錆撛诘膭×曳艧嵝再|(zhì)。N-叔丁基羥胺還可通過(guò)Emmons(參見(jiàn)下文)在方案1中概括描述的常用方法適宜地制備，其中R1可代表氫，但也可代表一種或多種其它的合適基團(tuán)。根據(jù)該方案，N-叔丁基胺(2)與苯甲醛(3)反應(yīng)得到亞胺(4)，亞胺再被過(guò)酸氧化得到氧雜氮丙啶(5)。然后該氧雜氮丙啶(5)可直接用含水酸水解或可首先重排為硝酮(6)，然后硝酮本身被水解。在任一種情況下，水解產(chǎn)生了作為鹽的N-叔丁基羥胺(7)和可容易地分離的苯甲醛(3)的混合物。該方法的優(yōu)點(diǎn)是原料(2)和(3)都相對(duì)便宜。此外，苯甲醛(3)在最終水解期間再生，并可便利地分離和循環(huán)。另外，如果諸如間氯過(guò)苯甲酸的過(guò)酸用于亞胺的氧化反應(yīng)，從中產(chǎn)生的間氯苯甲酸也可被回收然后再氧化。方案1 通常式(1)所示的新的鹽為結(jié)晶化合物，其與相應(yīng)的游離堿N-叔丁基羥胺不同，在貯存期間顯示了良好的穩(wěn)定性，特別是對(duì)于大氣氧化。如果需要的話，N-叔丁基羥胺可簡(jiǎn)單地通過(guò)用堿處理從式(Ⅰ)所示的鹽中釋放出來(lái)。當(dāng)與氯化N-叔丁基羥銨相比時(shí)，式(Ⅰ)所示的新的鹽的特別優(yōu)點(diǎn)在于其擁有令人驚訝的對(duì)于熱的更大穩(wěn)定性。因此，采用示差掃描量熱法對(duì)氯化N-叔丁基羥銨的調(diào)查顯示該鹽在起始溫度為+136℃時(shí)，進(jìn)行了劇烈的放熱過(guò)程(ΔH=-1312J/g)。相反，在相同條件下處理時(shí)，乙酸N-叔丁基羥銨沒(méi)有顯著的放熱過(guò)程。此外，氯化N-叔丁基羥銨是相當(dāng)吸濕的，易于從環(huán)境中吸水。這種缺點(diǎn)對(duì)于乙酸N-叔丁基羥銨不是明顯的。通過(guò)下列非限制性實(shí)施例闡述本專利技術(shù)。在Bruker儀器上記錄NMR譜，在200MHz記錄1H譜，50MHz記錄13C譜。在四甲基硅烷(TMS)的低場(chǎng)中以ppm給出化學(xué)位移數(shù)據(jù)。實(shí)施例1乙酸N-叔丁基羥銨 N-叔丁基羥胺鹽酸鹽(56g,0.43mol,97％)溶解在水(226g)中，并在氬氣下裝入1L三頸玻璃瓶。加入乙酸乙酯(246g)和碳酸鉀(79g,0.57mol,1.3當(dāng)量)，混合物在+20℃劇烈攪拌1h。兩相虹吸至分液漏斗中。分出水相，并用乙酸乙酯(100ml)萃取多次。合并有機(jī)相并加入乙酸(28.1g,0.47mol,1.09當(dāng)量)。蒸除溶劑，得到的澄清的黃綠色油狀物用另外的乙酸乙酯(203g)處理，并再次濃縮。將該瓶放在冰箱中，2h后，產(chǎn)物變?yōu)榫w。該物質(zhì)易于粉碎得到淡黃色粉末(63.4g,90％)。該物質(zhì)用甲苯或乙酸乙酯作為溶劑進(jìn)行重結(jié)晶。示差掃描量熱法顯示吸熱熔點(diǎn)為+67.7℃。粉末X-射線衍射分析顯示高結(jié)晶度。1H NMR(d3-乙腈)δ8.33(s,2H),1.92(s,3H)和1.21(s,9H).13C NMR(d3-乙腈)δ177.5,57.0,23.1和21.3. 實(shí)施例2乙酸N-叔丁基羥銨在+20℃，將N-叔丁基羥胺鹽酸鹽(19.7g,9本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
式（Ⅰ）所示的鹽（ＣＨ↓［３］）↓［３］ＣＮＨＯＨ．ＲＣＯ↓［２］Ｈ （Ⅰ）其中Ｒ代表氫或Ｃ１－４烷基。

【技術(shù)特征摘要】
【國(guó)外來(lái)華專利技術(shù)】...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：J布利克斯特，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：阿斯特拉曾尼卡有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：SE[瑞典]