專利名稱：制備n,n′,n′′－三取代的異氰脲酸的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及制備N，N′，N″-三取代的異氰脲酸的方法，所述物質(zhì)通常用作吸附劑、各種反應(yīng)的催化劑或其前體和樹脂的中間體。
背景技術(shù)：
N，N′，N″-三羥基異氰脲酸已常規(guī)地用作二氧化硫的吸附劑(例如日本未審專利申請公開No.04-250819和PCT日本翻譯專利公開No.06-502349)和氧化催化劑(例如PCT國際公開No.WO 03/55600)。
作為N，N′，N″-三烷基異氰脲酸制備方法的例子，通常在堿存在下加熱從而使異氰酸酯三聚的方法是已知的，然而該方法本身不能應(yīng)用于制備N，N′，N″-三羥基異氰脲酸或N，N′，N″-三烷氧基異氰脲酸，因為原料羥基異氰酸酯或烷氧基異氰酸酯還沒有分離為產(chǎn)物。
某些方法作為通過三聚相當于羥基異氰脲酸酯的帶有羥基保護基團的烷氧基異氰脲酸酯衍生物制備N，N′，N″-三烷氧基異氰脲酸的方法是已知的。Angew.Chem.1961，73，657公開了通過使羰基二咪唑與O-芐基羥胺反應(yīng)并加熱反應(yīng)混合物至90℃制備N，N′，N″-三(芐氧基)異氰脲酸。PCT國際公開No.WO 03/55600公開了類似的方法，但N，N′，N″-三(芐氧基)異氰脲酸的收率乃低達19％。作為用于制備N，N′，N″-三烷氧基異氰脲酸的反應(yīng)，Croat.Chem.Acta 2000，73，569公開了使用苯并三唑、光氣和O-芐基羥胺的反應(yīng)；Canadian.J.Chem.1960，38，343公開了使光氣與O-烷基羥胺反應(yīng)，并用三乙胺處理反應(yīng)產(chǎn)物的方法；Tetrahedron Lett.1968，40，4315公開了通過疊氮甲酸甲鹽和光的作用的反應(yīng)；和J.Org.Chem.1965，30，1268公開了使用N-烷氧基氨基磷酸二乙基酯鈉和二氧化碳的反應(yīng)。
發(fā)明公開然而，這些方法并不總是令人滿意的，因為它們需要復(fù)雜的原料、以不夠的收率制備N，N′，N″-三烷氧基異氰脲酸或在反應(yīng)或后處理中具有差的操作性。
因此，本發(fā)明的目的是提供以高收率容易和方便地制備N，N′，N″-三取代的異氰脲酸的方法。
本發(fā)明的另一目的是提供以高收率制備高純度N，N′，N″-三取代的異氰脲酸的方法。
在努力研究以達到上述目的后，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)通過使用N-取代的氨基甲酸酯作為原料或在特定范圍的溫度下加熱特定的N-取代的氨基甲酸衍生物能夠容易和方便地以高收率制備N，N′，N″-三取代的異氰脲酸。基于這些發(fā)現(xiàn)完成了本發(fā)明。
具體地說，本發(fā)明提供制備N，N′，N″-三取代的異氰脲酸的方法，包括加熱由下式(1)表示的N-取代的氨基甲酸衍生物的步驟 其中R是羥基保護基團；Z是由下式(2)或(3)表示的基團 其中R′是烴基或在與相鄰氧原子的結(jié)合位上具有碳原子的雜環(huán)基團，其中在Z是由式(3)表示的基團時加熱步驟在95℃-145℃的溫度下進行，從而形成由下式(4)表示的N，N′，N″-三取代的異氰脲酸 其中R具有如上定義的相同含義。
在另一方面，本發(fā)明還提供了制備N，N′，N″-三取代的異氰脲酸的方法，包括加熱由下式(C)表示的O-取代的羥胺或其鹽RO-NH2(C)其中R是羥基保護基團，與(I)由下式(A)表示的化合物或由下式(B)表示的化合物
其中X是鹵素原子；Y是NH2或OR′，其中R′是烴基或在與相鄰氧原子的結(jié)合位上具有碳原子的雜環(huán)基團，或與(II)二甲基碳酸酯、脲或光氣和由下式(D)表示的羥基化合物的步驟R′OH (D)其中R′具有如上定義的相同含義，從而形成由下式(4)表示的N，N′，N″-三取代的異氰脲酸 其中R具有如上定義的相同含義。
在另一方面，本發(fā)明提供了制備N，N′，N″-三取代的異氰脲酸的方法，包括使由下式(5)表示的羰基二咪唑 與由下式(6)表示的O-取代的羥胺或其鹽反應(yīng)R-ONH2(6)其中R是羥基保護基團，再在95℃-145℃的溫度下加熱的步驟，從而形成由下式(4)表示的N，N′，N″-三取代的異氰脲酸 其中R具有如上定義的相同含義。
在每個制備方法中，反應(yīng)可在堿存在下進行。
上述R優(yōu)選是可被取代的芳基甲基，R′優(yōu)選是可被取代的芳香環(huán)基。
此外，本發(fā)明提供制備N，N′，N″-三取代的異氰脲酸的方法，包括用至少一個選自使用含醇溶劑的結(jié)晶、再制漿(repulping)和洗滌的純化方法純化由下式(4)表示的N，N′，N″-三取代的異氰脲酸的步驟
其中R是羥基保護基團。
用于本說明書中的“羥基保護基團″包括除將被脫除形成羥基的基團外不想要離去或脫除的基團。
根據(jù)本發(fā)明的方法，N，N′，N″-三取代的異氰脲酸可以高收率容易和方便地制備，能夠以高收率制備高純度N，N′，N″-三取代的異氰脲酸。得到的N，N′，N″-三取代的異氰脲酸可在通常的作為吸附劑和用于各種反應(yīng)的催化劑的廣泛范圍內(nèi)使用。
實施本發(fā)明的最佳方式根據(jù)本發(fā)明，式(1)表示的N-取代的氨基甲酸衍生物用作原料。在式(1)中，R是羥基保護基團，Z是式(2)或(3)表示的基團。在式(2)中，R′是烴基或在與相鄰氧原子的結(jié)合位上具有碳原子的雜環(huán)基團。
常規(guī)用于有機合成領(lǐng)域的任何羥基保護基團均可用作R中的羥基保護基團，該保護基團的實例是含有1-30個碳原子(優(yōu)選1-20個碳原子)的烴基，例如烷基(例如甲基、乙基、丙基、異丙基、丁基、叔丁基和其它含有1-30個碳原子(優(yōu)選1-20個碳原子)的烷基)、烯基(例如烯丙基)、環(huán)烷基(例如環(huán)己基)、芳基(例如2，4-二硝基苯基和三甲基苯基)、芳烷基(例如可以被取代的芳基甲苯)和含有2-20個碳原子并可與羥基形成縮醛或半縮醛的基團，例如取代的甲基(例如甲氧基甲基、叔丁氧基甲基、甲硫基甲基、芐氧基甲基、2-甲氧基乙氧基甲基、2，2，2-三氯乙氧基甲基、雙(2-氯乙氧基)甲基和2-(三甲基甲硅烷基)乙氧基甲基)、取代的乙基(例如1-乙氧基乙基、1-甲基-1-甲氧基乙基、1-異丙氧基乙基、2，2，2-三氯乙基、2-甲氧基乙基和1-[甲氧基乙氧基]乙基)、四氫吡喃基、四氫呋喃基和1-羥基烷基(例如1-羥基乙基、1-羥基己基、1-羥基癸基、1-羥基十六烷基和1-羥基-1-苯基甲基)。
羥基保護基團的其它實例是?；?例如脂族飽和或不飽和?；ê?-20個碳原子的脂族?；缂柞；⒁阴；⒈；?、丁?；?、異丁?；?、戊?；?、新戊?；?、己酰基、庚?；?、辛酰基、壬酰基、癸?；⒃鹿瘐；⑷舛罐Ⅴ；⒆貦磅；陀仓；?；乙酰乙?；恢h(huán)族?；ōh(huán)烷基羰基，例如環(huán)戊烷羰基和環(huán)己烷羰基；和芳香?；绫郊柞；洼良柞；?、磺?；?例如甲磺?；?、乙磺酰基、三氟甲基磺酰基、苯磺?；妆交酋；洼粱酋；?、烷氧基羰基(例如C1-C4烷氧基羰基，例如甲氧基羰基、乙氧基羰基和叔丁氧基羰基)、芳烷氧基羰基(例如芐氧基羰基和對甲氧基芐氧基羰基)、取代或未取代氨基甲酰基(例如氨基甲?；?、甲基氨基甲酰基和苯基氨基甲?；?、除了除去OH基團外的相應(yīng)于無機酸(例如硫酸、硝酸、磷酸或硼酸)的基團、二烷基硫膦基(例如二甲基硫膦基)、二芳基硫膦基(例如二苯基硫膦基)、取代的甲硅烷基(例如三-(C1-C10烴基)-取代的甲硅烷基，例如三甲基甲硅烷基、三乙基甲硅烷基、叔丁基二甲基甲硅烷基、三芐基甲硅烷基和三苯基甲硅烷基)和雜環(huán)基。
R的優(yōu)選實例包括烴基；可與羥基形成縮醛或半縮醛的基團，例如取代的甲基、取代的乙基、四氫吡喃基和四氫呋喃基；酰基；芳烷氧基羰基；和取代的甲硅烷基。其中通常優(yōu)選使用烴基，例如可以被取代的芳基甲基。
可以被取代的芳基甲基的實例是由下式(a)表示的芳基甲基 其中Ra和Rb分別是H原子或烴基；Ar是芳基。
在Ra和Rb中烴基的實例是烷基，包括C1-C4烷基，例如甲基、乙基、異丙基和叔丁基；烯基包括C2-C4烯基，例如乙烯基和烯丙基；炔基；脂環(huán)烴基；和芳香烴基，例如苯基和萘基。在R中芳基的實例是芳香烴基，例如苯基、萘基、蒽基和菲基；和芳香雜環(huán)基，例如吡啶基。
每個Ra、Rb和Ar可以被取代。該取代基的實例是鹵素原子；烴基，例如烷基、芳基和環(huán)烷基；烷氧基，例如包括C1-C4烷氧基的烷氧基，例如甲氧基，和芳氧基，例如苯氧基；羧基；取代的氧羰基，例如包括C1-C4烷氧基羰基的烷氧基羰基，例如甲氧基羰基和乙氧基羰基；?；货Ｑ趸?，例如乙酰氧基；硝基；羥基；巰基；取代的硫基；取代或未取代氨基甲?；磺杌?；取代或未取代氨基，例如氨基和N，N-二-C1-C4烷基氨基，包括N，N-二甲基氨基；磺基；雜環(huán)基，和含有這些基團的相互結(jié)合的基團。
Ar取代基的至少兩個可與構(gòu)成Ar的碳原子一起結(jié)合形成芳香或非芳香環(huán)，該環(huán)的實例是5-12元芳香或非芳香環(huán)，尤其是含有約6-10元的烴環(huán)(包括稠合碳環(huán)和橋接碳環(huán))或雜環(huán)(包括稠合雜環(huán)和橋接雜環(huán))。這些環(huán)的每個可帶有一個或多個取代基。取代基的實例是烷基、鹵代烷基、羥基、烷氧基、羧基、取代的氧羰基、?；?、酰氧基、硝基、氰基、氨基和鹵素原子。
可以被取代的芳基甲基的典型實例是芐基；鹵代芐基，例如2，6-二氯芐基和3-溴芐基；硝基芐基，例如2-硝基芐基；二苯基甲基和三苯基甲基。優(yōu)選使用含有約7-約20個碳原子的芳基甲基。
在R′中烴基的實例是每個含有1-30個碳原子的烴基，優(yōu)選含有1-20個碳原子的烴基。其具體實例是包括C1-C4烷基的烷基，例如甲基、乙基、異丙基和叔丁基；包括C1-C4烯基的烯基，例如乙烯基和烯丙基；炔基；脂環(huán)族烴基，例如環(huán)己基；芳香烴基，例如苯基、萘基、蒽基和菲基；和含有相互結(jié)合的多個這些基團的基團，包括芳烷基，例如芳基和苯乙基。
構(gòu)成在與相鄰氧原子的結(jié)合位置上帶有碳原子的雜環(huán)基團的雜環(huán)包括芳香雜環(huán)和非芳香雜環(huán)。該芳香雜環(huán)的實例是含有氧原子作為雜原子的雜環(huán)，包括5元環(huán)，例如呋喃、四氫呋喃、唑和異唑、6元環(huán)，例如4-氧代-4H-吡喃、四氫吡喃和嗎啉、稠環(huán)，例如苯并呋喃、異苯并呋喃、4-氧代-4H-色烯、色滿和異色滿；含有硫原子作為雜原子的雜環(huán)，包括5元環(huán)，例如噻吩、噻唑、異噻唑和噻二唑、6元環(huán)，例如4-氧代-4H-噻喃和稠環(huán)，例如苯并噻吩；含有氮原子作為雜原子的雜環(huán)，包括5元環(huán)，例如吡咯、吡咯烷、吡唑、咪唑和三唑、6元環(huán)，例如吡啶、噠嗪、嘧啶、吡嗪、哌啶和哌嗪，和稠環(huán)，例如吲哚、二氫吲哚、喹啉、吖啶、萘啶、喹唑啉和嘌呤。
每個帶有在與相鄰氧原子的結(jié)合位置上的碳原子的烴基和雜環(huán)基團可以被取代。取代基的實例是與式(a)中的Ra和其它基團所帶有的取代基類似的基團。其具體實例包括鹵素原子、烴基、烷氧基、羧基、取代的氧羰基、酰基、酰氧基、硝基、羥基、巰基、取代的硫基、取代或未取代的氨基甲酰基、氰基、取代或未取代的氨基、磺基、雜環(huán)基和含有這些基團彼此結(jié)合的基團。這些取代基的至少兩個可與構(gòu)成烴基或雜環(huán)基的原子結(jié)合形成環(huán)。環(huán)的實例是可形成Ar取代基的芳香或非芳香雜環(huán)。
R′的優(yōu)選實例是可以被取代的芳香烴基、可以被取代的芳香雜環(huán)基，即可以被取代的芳香環(huán)基，以易于通過加熱和較高反應(yīng)速率脫除-OR′?？梢员蝗〈脑摲枷悱h(huán)基的典型實例是苯基、氯苯基、甲苯基、二甲苯基、甲氧基苯基、硝基苯基、萘基、2-呋喃基和4-吡啶基。其中，優(yōu)選使用各含有約6-約20個碳原子的芳香環(huán)基。
用于制備其中Z是式(2)表示的基團的式(1)表示的N-取代的氨基甲酸衍生物(N-取代的氨基甲酸酯)的反應(yīng)的實例是(i)式(A)表示的化合物，例如鹵代甲酸酯或鹵代甲酰胺或式(B)表示的化合物，例如碳酸酯、脲或氨基甲酸酯與式(C)RO-NH2表示的O-取代的羥胺或其鹽的反應(yīng)；(ii)碳酸二甲酯、脲或光氣與式(D)R′OH表示的羥基化合物和式(C)RO-NH2表示的O-取代的羥胺或其鹽的反應(yīng)；和(iii)由下式(E)表示的氨基甲酸酯 其中R′具有如上定義的相同含義，與式(F)RX表示的烷基鹵化物，其中X是鹵素原子和R具有如上定義的相同含義，或帶有雙鍵的化合物，例如相應(yīng)于R的烯烴的反應(yīng)，其中式(E)的氨基甲酸酯通過式(A)表示的化合物，例如鹵代甲酸酯或鹵代甲酰胺或式(B)表示的化合物，例如碳酸酯、脲或氨基甲酸酯與式(C)RO-NH2表示的O-取代的羥胺或其鹽反應(yīng)形成。例如N-芐氧基氨基甲酸酯，例如N-芐氧基氨基甲酸苯基酯可由鹵代甲酸酯，例如氯代甲酸苯基酯與O-芐基羥胺鹽酸鹽通過采用反應(yīng)(i)形成。
如果需要，反應(yīng)(i)、(ii)和(iii)可在堿或催化劑，例如酯基轉(zhuǎn)移催化劑存在下進行。堿的實例是隨后舉例的堿，例如乙酸鈉、吡啶和乙醇鈉。堿的數(shù)量可合適地設(shè)定在不會不利地影響反應(yīng)的范圍內(nèi)，相對于O-取代的羥胺或其鹽，通常為約0-約10當量，優(yōu)選約0-約5當量，更優(yōu)選約0-約2當量。
反應(yīng)可在溶劑存在下進行。本文的溶劑可以是對反應(yīng)惰性的任何溶劑，包括在隨后舉例的溶劑。
反應(yīng)溫度是例如-20℃-100℃，優(yōu)選0℃-60℃，更優(yōu)選0℃-40℃。反應(yīng)可以在常壓、減壓或壓力下(在負載情況下)進行，通常在常壓下進行。反應(yīng)根據(jù)任何過程，例如間歇過程、半間歇過程或連續(xù)過程進行。
如果需要，在反應(yīng)完成后的反應(yīng)產(chǎn)物可通過分離方法，例如過濾、濃縮、蒸餾、萃取、結(jié)晶、重結(jié)晶或柱色譜法或包含這些方法結(jié)合的分離方法分離和純化。
作為反應(yīng)(i)、(ii)或(iii)的結(jié)果，制備相應(yīng)的N-取代的氨基甲酸酯。用作本發(fā)明原料的N-取代的氨基甲酸酯可以用不限制于上述制備方法的任何合適方法制備。
其中Z是式(3)表示的基團的式(1)表示的N-取代的氨基甲酸衍生物可以例如通過(iv)式(5)表示的羰基二咪唑與式(6)表示的O-取代的羥胺或其鹽的反應(yīng)制備。O-取代的羥胺鹽的實例是鹽酸鹽、磷酸鹽、硫酸鹽、硝酸鹽和草酸鹽。在反應(yīng)中羰基二咪唑的數(shù)量沒有具體限制，但相對于O-取代的羥胺或其鹽通常為約0.01-約10當量，優(yōu)選約0.1-約5當量，更優(yōu)選約0.5-約2當量。
反應(yīng)可在堿的共存下進行。尤其是當O-取代的羥胺的鹽用作原料時優(yōu)選使用堿。隨后提到的堿可用作堿。這些堿可單獨或混合使用。
堿的數(shù)量可設(shè)定在不會不利地影響反應(yīng)的范圍內(nèi)，相對于O-取代的羥胺或其鹽，通常為約0-約10當量，優(yōu)選約0-約5當量，更優(yōu)選約0-約2當量。
反應(yīng)可在溶劑存在下進行。溶劑可以是對反應(yīng)惰性的任何溶劑，包括隨后舉例的溶劑。溶劑的數(shù)量可合適地設(shè)定在不會不利地影響反應(yīng)的范圍內(nèi)，但相對于100重量份O-取代的羥胺或其鹽，通常為約100-約10000重量份，優(yōu)選約200-約8000重量份，更優(yōu)選約300-約5000重量份。
反應(yīng)溫度是例如-20℃-100℃，優(yōu)選0℃-60℃，更優(yōu)選0℃-40℃。反應(yīng)可以在常壓、減壓或壓力下(在負載情況下)進行，通常在常壓下進行。反應(yīng)根據(jù)任何過程，例如間歇過程、半間歇過程或連續(xù)過程進行。
如果需要，在反應(yīng)完成后的反應(yīng)產(chǎn)物可通過分離方法，例如過濾、濃縮、蒸餾、提取、結(jié)晶、重結(jié)晶或柱色譜法或包含這些方法結(jié)合的分離方法分離和純化。
通過上述方法由羰基二咪唑和O-取代的羥胺或其鹽制備相應(yīng)的N-取代的氨基甲酸衍生物。用作本發(fā)明原料的N-取代的氨基甲酸衍生物[其中Z是式(3)表示的基團的化合物]可通過不限制于上述制備方法的任何方法制備。
根據(jù)本發(fā)明，當Z是式(3)表示的基團時，式(4)表示的N，N′，N″-三取代的異氰脲酸通過加熱式(1)表示的N-取代的氨基甲酸衍生物形成，其中加熱在95℃-145℃的溫度下進行[下文稱為“制備方法1″]。N-取代的氨基甲酸衍生物可以是分離和純化的產(chǎn)物、含有N-取代的氨基甲酸衍生物的反應(yīng)混合物或其濃縮物。例如式(4)表示的N，N′，N″-三取代的異氰脲酸可通過在95℃-145℃加熱由式(5)表示的羰基二咪唑與式(6)表示的O-取代的羥胺或其鹽反應(yīng)得到的反應(yīng)混合物形成。
在本發(fā)明的制備方法1中，反應(yīng)優(yōu)選在堿存在下進行。堿的加入可增加反應(yīng)速率。堿的實例是無機堿和有機堿，包括叔胺，例如三乙胺、4-二甲基氨基吡啶(DMAP)、1，8-二氮雜雙環(huán)[5.4.0]-7-十一碳烯(DBU)、三亞乙基二胺(1，4-二氮雜雙環(huán)[2.2.2]辛烷，DABCO)、1，5-二氮雜雙環(huán)[4.3.0]-5-壬烯(DBN)、六亞甲基四胺、四甲基乙二胺、三辛胺、二甲基苯胺、N-甲基吡咯烷、N-甲基哌啶和4-甲基嗎啉；含氮芳香雜環(huán)化合物，例如吡啶、二甲基吡啶、甲基吡啶和咪唑；堿金屬氫氧化物，例如氫氧化鈉和氫氧化鉀；堿土金屬氫氧化物，例如氫氧化鈣和氫氧化鎂；堿金屬或堿土金屬氧化物，例如氧化鎂和氧化鈣；堿金屬或堿土金屬碳酸鹽，例如碳酸氫鉀、碳酸氫鈉、碳酸鉀和碳酸鈉；堿金屬或堿土金屬羧酸鹽，例如乙酸鈉和乙酸鉀；和堿金屬或堿土金屬醇鹽，例如甲醇鈉、甲醇鉀、乙醇鈉、乙醇鉀、叔丁醇鈉和叔丁醇鉀。每種堿可單獨或結(jié)合使用。其中優(yōu)選的實例是叔胺，例如三乙胺和4-二甲基氨基吡啶；和含氮芳香雜環(huán)化合物，例如二甲基吡啶和甲基吡啶。堿可以是由作用物(反應(yīng)原料)衍生的一種。
堿的數(shù)量可合適地設(shè)定在不會不利地影響反應(yīng)的范圍內(nèi)，但相對于N-取代的氨基甲酸衍生物，通常為約0-約10當量(例如約0.01-約10當量)，優(yōu)選約0-約5當量(例如約0.1-5當量)，更優(yōu)選約0-約2當量(例如約0.5-2當量。
反應(yīng)可在溶劑存在下進行。溶劑可以是對原料惰性的任何溶劑。其實例是有機溶劑，包括可以被取代的芳香烴，例如苯、甲苯、二甲苯、硝基苯和氯苯；脂族烴，例如戊烷、己烷和庚烷；可以被取代的脂環(huán)族烴，例如環(huán)己烷和甲基環(huán)己烷；酯，例如乙酸乙酯和乙酸丁酯；醚，例如乙醚、二烷、四氫呋喃(THF)和二苯基醚；鹵代烴，例如四氯化碳、氯仿和二氯甲烷；腈，例如乙腈和芐腈；和N，N-二甲基甲酰胺，和這些有機溶劑的混合物。溶劑的數(shù)量可合適地設(shè)定在不會不利地影響反應(yīng)的范圍內(nèi)，但相對于100重量份N-取代的氨基甲酸衍生物，通常為約0-約10000重量份(例如約0-約8000重量份)，優(yōu)選約0-約5000重量份，尤其在N-取代的氨基甲酸衍生物是N-取代的氨基甲酸酯時，更優(yōu)選約0-約1000重量份，通常優(yōu)選約0-約300重量份。
反應(yīng)溫度是例如20℃-200℃，優(yōu)選40℃-160℃，更優(yōu)選60℃-140℃。在任何情況下，過低的反應(yīng)溫度會引起轉(zhuǎn)化率降低，過高的反應(yīng)溫度會引起產(chǎn)物分解，從而引起收率降低。然而，當原料是其中Z是式(3)表示的基團的式(1)化合物時，反應(yīng)溫度應(yīng)在95℃-145℃的范圍內(nèi)。在此情況下，反應(yīng)溫度低于95℃導(dǎo)致反應(yīng)速率(反應(yīng)速度)降低，溫度超過145℃引起產(chǎn)物N，N′，N″-三取代的異氰脲酸分解，從而導(dǎo)致收率降低，在此情況下，反應(yīng)溫度優(yōu)選是約100℃-約140℃。
反應(yīng)可以在常壓、減壓或壓力下(在負載情況下)進行，通常在常壓下進行。反應(yīng)可根據(jù)任何過程，例如間歇過程、半間歇過程或連續(xù)過程進行。
根據(jù)上述方法，式(1)表示的N-取代的氨基甲酸衍生物三聚形成式(4)表示的N，N′，N″-三取代的異氰脲酸。當式(1)表示的N-取代的氨基甲酸衍生物是其中Z是式(2)表示的基團的N-取代的氨基甲酸酯時，通過加熱醇或酚脫除-OR′基團從而形成三聚物。
其中R是羥基保護基團的式(4)的N，N′，N″-三烷氧基異氰脲酸可通過脫除R中的羥基保護基團轉(zhuǎn)化成其中R是H原子的式(4)的N，N′，N″-三羥基異氰脲酸。例如，N，N′，N″-三羥基異氰脲酸可通過使N，N′，N″-三(芐氧基)異氰脲酸與氫化分解催化劑，例如鈀催化劑和氫反應(yīng)形成。N，N′，N″-三羥基異氰脲酸還可通過水解其中R是例如烷基、取代的甲基、取代的乙基、?；蛉〈募坠柰榛腘，N′，N″-三取代的異氰脲酸制備。
根據(jù)本發(fā)明，式(4)表示的N，N′，N″-三取代的異氰脲酸還可通過加熱式(C)RO-NH2表示的O-取代的羥胺或其鹽和(I)式(A)表示的化合物或式(B)表示的化合物或(II)碳酸二甲酯、脲或光氣和式(D)R′OH表示的羥基化合物制備(下文稱為“制備方法2″)。O-取代的羥胺的鹽的實例是如上所述的那些。式(A)表示的化合物的實例是鹵代甲酸酯或鹵代甲酸酰胺(鹵代甲酰胺)，式(B)表示的化合物的實例是碳酸酯、脲和氨基甲酸酯。
反應(yīng)優(yōu)選在堿存在下進行，和可以在溶劑存在下進行。如果需要，可將催化劑，例如酯轉(zhuǎn)移催化劑加入反應(yīng)體系中。反應(yīng)條件，例如堿的類型和數(shù)量、溶劑的類型和數(shù)量和溫度可以是在制備方法1中舉例的那些。反應(yīng)可以在常壓、減壓或壓力下(在負載情況下)進行。當碳酸酯用作原料時，同時蒸餾出副產(chǎn)物醇或酚的常壓或減進行的反應(yīng)通常會導(dǎo)致較高的收率。反應(yīng)可根據(jù)任何過程，例如間歇過程、半間歇過程或連續(xù)過程進行。
根據(jù)上述方法，式(4)表示的N，N′，N″-三取代的異氰脲酸由式(C)表示的O-取代的羥胺和式(A)表示的化合物或式(B)表示的化合物制備。N，N′，N″-三取代的異氰脲酸還由式(C)表示的O-取代的羥胺、碳酸二甲酯或脲和式(D)表示的羥基化合物制備。根據(jù)制備方法2，目標N，N′，N″-三取代的異氰脲酸可以由例如碳酸酯和O-取代的羥胺在一個步驟中制備。
在反應(yīng)完成后反應(yīng)產(chǎn)物可通常通過分離方法，例如過濾、濃縮、蒸餾、提取、結(jié)晶、重結(jié)晶或柱色譜法或包含這些方法結(jié)合的分離方法分離和純化。
本發(fā)明的另一種制備方法包括通過至少一種選自使用含醇溶劑的結(jié)晶、再制漿和洗滌的純化方法純化式(4)表示的N，N′，N″-三取代的異氰脲酸的步驟。結(jié)晶、再制漿和洗滌可單獨或結(jié)合用作分離方法。
所純化的粗N，N′，N″-三取代的異氰脲酸的實例是反應(yīng)產(chǎn)物，例如通過加熱式(1)表示的N-取代的氨基甲酸衍生物形成的反應(yīng)混合物或其處理的產(chǎn)物。在R是可以被取代的芳基甲基的情況下通常使用該純化方法。
含醇溶劑優(yōu)選是在其中未反應(yīng)的原料，例如式(1)表示的N-取代的氨基甲酸衍生物(和其原料)和R′OH、副產(chǎn)物，例如咪唑和R′OH和堿(如果加入的話)是高度溶解的和式(4)表示的產(chǎn)物N，N′，N″-三取代的異氰脲酸幾乎不溶解的溶劑。例如優(yōu)選含有1-6個碳原子的低級醇的溶劑，通常是甲醇。通過使用該溶劑，可避免在純化步驟中由于反應(yīng)產(chǎn)物N，N′，N″-三取代的異氰脲酸在溶劑中的溶解而引起的損失。在含醇溶劑中醇的濃度是例如按重量計30％或以上，優(yōu)選按重量計50％或以上，更優(yōu)選按重量計80％或以上。
進行結(jié)晶的物料的實例是含有通過加熱式(1)表示的N-取代的氨基甲酸衍生物形成的產(chǎn)物的混合物，和含有通過加熱式(5)表示的羰基二咪唑和式(6)表示的O-取代的羥胺或其鹽之間的反應(yīng)產(chǎn)物形成的含產(chǎn)物的混合物(下文這些混合物稱為“加熱后的反應(yīng)混合物″)。結(jié)晶通常通過在加熱下將N，N′，N″-三取代的異氰脲酸溶解在含醇溶劑中，隨后冷卻溶液進行，或通過混合含有N，N′，N″-三取代的異氰脲酸的溶液與含醇溶劑進行。
進行再制漿的物料的實例是加熱后的反應(yīng)混合物和被重結(jié)晶的N，N′，N″-三取代的異氰脲酸。后者的實例是結(jié)晶和通常經(jīng)傾析或過濾除去溶劑后的N，N′，N″-三取代的異氰脲酸。用于再制漿的溶劑的數(shù)量是例如N，N′，N″-三取代的異氰脲酸的按重量計約1-約200倍，優(yōu)選按重量計約5-約100倍，更優(yōu)選按重量計約10-約50倍。再制漿通常在約0℃-100℃，優(yōu)選約10℃-約60℃的溫度下進行。再制漿過程在合適的容器中進行，再制漿過程可進行超過一次。再制漿后的液體(再制漿的液體)通常經(jīng)傾析除去。
進行洗滌的物料的實例是加熱后的反應(yīng)混合物、結(jié)晶后的N，N′，N″-三取代的異氰脲酸，例如重結(jié)晶后并通常經(jīng)傾析或過濾除去溶劑的N，N′，N″-三取代的異氰脲酸和再制漿后的N，N′，N″-三取代的異氰脲酸，例如在再制漿和通常經(jīng)傾析除去溶劑后的N，N′，N″-三取代的異氰脲酸。用于洗滌的溶劑的數(shù)量是例如N，N′，N″-三取代的異氰脲酸的按重量計約1-約100倍，優(yōu)選按重量計約2-約20倍。洗滌通常在約0℃-100℃，優(yōu)選約10℃-約60℃的溫度下進行。洗滌過程在合適的容器中進行，洗滌過程可進行超過一次。洗滌后的液體(洗液)通常經(jīng)傾析或過濾除去。
通過結(jié)晶、再制漿或洗滌制備得到的N，N′，N″-三取代的異氰脲酸可進一步進行例如洗滌，隨后可干燥。
由于純化步驟的結(jié)果，未反應(yīng)的原料和副產(chǎn)物，例如附著于反應(yīng)產(chǎn)物的咪唑和加入的堿和其它組分可有效地除去從而得到高純度的N，N′，N″-三取代的異氰脲酸。純化的N，N′，N″-三取代的異氰脲酸具有例如95％或以上的純度。
實施例本發(fā)明將參考如下若干實施例更詳細地說明，實施例不用來限制發(fā)明的范圍。
制備實施例1N-芐氧基氨基甲酸苯酯的制備向燒瓶中加入3.19g(20mmol)O-芐基羥胺鹽酸鹽、3.16g(40mmol)吡啶和40ml乙腈，隨后在氮氣氣氛下在0℃攪拌。通過滴液漏斗滴加總共3.13g(20mmol)氯甲酸苯酯，同時保持反應(yīng)混合物溫度為0℃-2℃，隨后在25℃下攪拌2小時。濃縮得到的反應(yīng)混合物，與50ml乙酸乙酯混合，過濾除去沉淀。在用30ml乙酸乙酯洗滌沉淀后，濾液依次用40ml 0.5N鹽酸水溶液、20ml水和20ml氯化鈉飽和水溶液洗滌。有機層用硫酸鎂干燥并濃縮，隨后用真空泵除去溶劑。殘余物與20ml己烷混合、研磨成粉、過濾和用10ml己烷洗滌，隨后抽吸干燥1小時。隨后在80℃減壓加熱和干燥12小時得到4.56g(收率94％)N-芐氧基氨基甲酸苯酯淺黃色結(jié)晶。
1H-NMR(CDCl3，500MHz)d4.96(s，2H，CH2)，7.10-7.16(m，2H，ArH)，7.20-7.26(m，1H，ArH)，7.32-7.46(m，7H，ArH)，7.63(brs，1H，NH)13C-NMR(DMSO-d6，125MHz)d155.3，150.3，135.1，129.4，129.3，128.8，128.6，125.8，121.3，78.8實施例1將總共1.60g(10mmol)O-芐基羥胺鹽酸鹽與1.58g(20mmol)吡啶和20ml乙腈混合，隨后在氮氣氣氛下在0℃攪拌。在保持反應(yīng)混合物溫度為0℃-2℃下滴加1.57g(10mmol)氯甲酸苯酯后，混合物在25℃攪拌2小時。將反應(yīng)混合物濃縮，與乙酸乙酯混合，過濾出沉淀，濃縮含有N-芐氧基氨基甲酸苯酯的濾液。向濃縮殘余物中加入總共1.22g(10mmol)4-二甲基氨基吡啶(DMAP)，隨后在120℃的浴中加熱20分鐘。在冷卻后，加入10ml甲醇，隨后攪拌30分鐘。過濾出沉淀，用10ml甲醇洗滌，抽吸干燥1小時。隨后在80℃減壓下加熱和干燥12小時得到1.22g(收率82％)N，N′，N″-三(芐氧基)異氰脲酸白色結(jié)晶。
1H-NMR(DMSO-d6，500MHz)d5.11(s，6H，CH2)，7.4-7.5(m，9H，ArH)，7.5-7.6(m，6H，ArH)13C-NMR(DMSO-d6，125MHz)d145.0，133.6，129.7，129.2，128.5，78.6實施例2向配備冷凝器管、溫度計和滴液漏斗的500-ml四頸燒瓶中加入16.0g(100mmol)O-芐基羥胺鹽酸鹽、15.8g(20mmol)吡啶和200ml乙腈，隨后在氮氣氣氛下在0℃攪拌。在保持反應(yīng)混合物的溫度為0℃-20℃下由滴液漏斗滴加15.7g(100mmol)氯甲酸苯酯后，移去冰浴，隨后攪拌2小時。將反應(yīng)混合物濃縮，與500ml乙酸乙酯混合，過濾出沉淀。在用300ml乙酸乙酯洗滌沉淀后，濃縮含有N-芐氧基氨基甲酸苯酯的濾液。濃縮的殘余物與12.2g(100mmol)4-二甲基氨基吡啶(DMAP)混合，隨后在浴中在90℃攪拌，當反應(yīng)溫度達到最高(96℃)時，將浴溫升高到120℃，混合物加熱共20分鐘。在冷卻后，將反應(yīng)混合物與100ml甲醇混合，隨后攪拌20分鐘。過濾出沉淀，用100ml甲醇洗滌，隨后抽吸干燥1小時。隨后在80℃減壓加熱和干燥12小時得到11.2g(收率75％)N，N′，N″-三(芐氧基)異氰脲酸白色結(jié)晶。
實施例3將總共0.61g(5mmol)4-二甲基氨基吡啶(DMAP)加入實施例1制備的1.22g(5mmol)N-芐氧基氨基甲酸苯酯中，隨后在浴中在120℃加熱20分鐘。冷卻后，加入6ml甲醇，隨后攪拌20分鐘。過濾出沉淀，用6ml甲醇洗滌，隨后經(jīng)抽吸干燥1小時。隨后在80℃減壓加熱和干燥12小時得到0.61g(收率81％)N，N′，N″-三(芐氧基)異氰脲酸白色結(jié)晶。
實施例4重復(fù)實施例1的方法，只是用10mmol三乙胺(TEA)作為堿代替DMAP，得到1.04g(收率70％)N，N′，N″-三(芐氧基)異氰脲酸白色結(jié)晶。
實施例5重復(fù)實施例1的方法，只是用10mmol三亞乙基二胺(TEDA)作為堿代替DMAP，得到0.67g(收率45％)N，N′，N″-三(芐氧基)異氰脲酸白色結(jié)晶。
實施例6重復(fù)實施例1的方法，只是用10mmol咪唑作為堿代替DMAP，得到0.63g(收率42％)N，N′，N″-三(芐氧基)異氰脲酸白色結(jié)晶。
實施例7重復(fù)實施例1的方法，只是用10mmol二甲基吡啶作為堿代替DMAP，得到0.46g(收率31％)N，N′，N″-三(芐氧基)異氰脲酸白色結(jié)晶。
實施例8
重復(fù)實施例1的方法，只是用10mmol 1，8-二氮雜雙環(huán)[5.4.0]十一碳烯(DBU)作為堿代替DMAP和在90℃而不是在120℃加熱30分鐘，得到0.42g(收率28％)N，N′，N″-三(芐氧基)異氰脲酸白色結(jié)晶。
實施例9重復(fù)實施例1的方法，只是用15mmol DMAP作為堿，得到0.94g(收率63％)N，N′，N″-三(芐氧基)異氰脲酸白色結(jié)晶。
實施例10重復(fù)實施例1的方法，只是用5mmol DMAP作為堿，得到0.65g(收率44％)N，N′，N″-三(芐氧基)異氰脲酸白色結(jié)晶。
實施例11重復(fù)實施例1的方法，只是在140℃而不是在120℃加熱10分鐘，得到0.99g(收率66％)N，N′，N″-三(芐氧基)異氰脲酸白色結(jié)晶。
實施例12重復(fù)實施例1的方法，只是在90℃而不是在120℃加熱30分鐘，得到0.99g(收率66％)N，N′，N″-三(芐氧基)異氰脲酸白色結(jié)晶。
實施例13重復(fù)實施例1的方法，只是在160℃而不是在120℃加熱，得到0.34g(收率23％)N，N′，N″-三(芐氧基)異氰脲酸白色結(jié)晶。
實施例14將總共2.14g(10mmol)碳酸二苯酯與1.21g(10mmol)O-芐基羥胺和1.22g(10mmol)4-二甲基氨基吡啶(DMAP)混合，隨后在浴中在120℃加熱20分鐘。冷卻后，加入10ml甲醇，隨后攪拌30分鐘。過濾出沉淀，用10ml甲醇洗滌，隨后經(jīng)抽吸干燥1小時。隨后在80℃減壓下加熱和干燥12小時得到0.39g(收率26％)N，N′，N″-三(芐氧基)異氰脲酸白色結(jié)晶。
實施例15重復(fù)實施例14的方法，只是反應(yīng)在100mmHg的減壓下進行，得到0.69g(收率46％)N，N′，N″-三(芐氧基)異氰脲酸白色結(jié)晶。
實施例16將總共21.4g(100mmol)碳酸二苯酯與16.0g(100mmol)O-芐基羥胺鹽酸鹽和24.4g(200mmol)4-二甲基氨基吡啶(DMAP)混合，隨后在浴中在120℃加熱30分鐘。冷卻后，加入100ml甲醇，隨后攪拌30分鐘。過濾出沉淀，用100ml甲醇洗滌，隨后經(jīng)抽吸干燥1小時。隨后在80℃減壓下加熱和干燥12小時得到10.2g(收率69％)N，N′，N″-三(芐氧基)異氰脲酸白色結(jié)晶。
實施例17將總共2.14g(10mmol)碳酸二苯酯與1.60g(10mmol)O-芐基羥胺鹽酸鹽和2.02g(20mmol)三乙胺混合，隨后在浴中在100℃加熱20分鐘。冷卻后，加入10ml甲醇，隨后攪拌30分鐘。過濾出沉淀，用10ml甲醇洗滌，隨后經(jīng)抽吸干燥1小時。隨后在80℃減壓下加熱和干燥12小時得到0.77g(收率52％)N，N′，N″-三(芐氧基)異氰脲酸白色結(jié)晶。
實施例18在用氮氣吹洗配備冷凝器管、溫度計、隔膜和攪拌器(rotor)的500-ml四頸燒瓶后加入23.9g(150mmol)O-芐基羥胺鹽酸鹽、26.8g(165mmol)羰基二咪唑和250ml四氫呋喃(THF)，隨后在氮氣氣氛下在10℃攪拌6小時，從而得到1-(N-芐氧基氨基甲?；?咪唑。過濾出沉淀的結(jié)晶，濃縮含有1-(N-芐氧基氨基甲?；?咪唑的濾液，得到的濃縮物在120℃反應(yīng)20分鐘。在冷卻后，向其中加入100ml甲醇，隨后攪拌0.5小時。過濾出結(jié)晶，用100ml甲醇洗滌，隨后抽吸干燥1小時。隨后在80℃減壓下加熱和干燥12小時得到12.3g(收率55％)純度98％的N，N′，N″-三(芐氧基)異氰脲酸白色結(jié)晶。
1H-NMR(DMSO-d6，500MHz)d5.11(s，6H，CH2)，7.4-7.5(m，9H，ArH)，7.5-7.6(m，6H，ArH)
13C-NMR(DMSO-d6，125MHz)d145.0，133.6，129.7，129.2，128.5，78.5MS(FAB+)m/z 448((M+H)+，21)，371(16)，181(22)，129(12)，91(100)，57(11)比較實施例1重復(fù)實施例18的方法，只是濃縮物的反應(yīng)(加熱)在150℃而不是120℃下進行，得到1.0g(收率4.5％)純度96％的N，N′，N″-三(芐氧基)異氰脲酸白色結(jié)晶。
權(quán)利要求
1.制備N，N′，N″-三取代的異氰脲酸的方法，包括加熱由下式(1)表示的N-取代的氨基甲酸衍生物的步驟 其中R是羥基保護基團；Z是由下式(2)或(3)表示的基團-O-R′(2) 其中R′是烴基或在與相鄰氧原子的結(jié)合位上具有碳原子的雜環(huán)基團，其中在Z是由式(3)表示的基團時加熱步驟在95℃-145℃的溫度下進行，從而形成由下式(4)表示的N，N′，N″-三取代的異氰脲酸 其中R具有如上定義的相同含義。
2.制備N，N′，N″-三取代的異氰脲酸的方法，包括加熱由下式(C)表示的O-取代的羥胺或其鹽RO-NH2(C)其中R是羥基保護基團，與(I)由下式(A)表示的化合物或由下式(B)表示的化合物 其中X是鹵素原子；Y是NH2或OR′，其中R′是烴基或在與相鄰氧原子的結(jié)合位上具有碳原子的雜環(huán)基團，或與(II)二甲基碳酸酯、脲或光氣和由下式(D)表示的羥基化合物的步驟R′OH (D)其中R′具有如上定義的相同含義，從而形成由下式(4)表示的N，N′，N″-三取代的異氰脲酸 其中R具有如上定義的相同含義。
3.制備N，N′，N″-三取代的異氰脲酸的方法，包括使由下式(5)表示的羰基二咪唑 與由下式(6)表示的O-取代的羥胺或其鹽反應(yīng)R-ONH2(6)其中R是羥基保護基團，再在95℃-145℃的溫度下加熱的步驟，從而形成由下式(4)表示的N，N′，N″-三取代的異氰脲酸 其中R具有如上定義的相同含義。
4.權(quán)利要求1-3中任一項的制備N，N′，N″-三取代的異氰脲酸的方法，其中反應(yīng)在堿存在下進行。
5.權(quán)利要求1-4中任一項的制備N，N′，N″-三取代的異氰脲酸的方法，其中R是可以被取代的芳基甲基。
6.權(quán)利要求1或2的制備N，N′，N″-三取代的異氰脲酸的方法，其中R′是可以被取代的芳香環(huán)基。
7.制備N，N′，N″-三取代的異氰脲酸的方法，包括用至少一個選自使用含醇溶劑的結(jié)晶、再制漿和洗滌的純化方法純化由下式(4)表示的N，N′，N″-三取代的異氰脲酸的步驟 其中R是羥基保護基團。
全文摘要
制備N，N′，N″－三取代的異氰脲酸的方法，包括加熱通式(1)表示的N－取代的氨基甲酸衍生物，其中R是羥基保護基團，Z是由通式(2)或(3)表示的基團，其中R′是烴基或在與相鄰氧原子的結(jié)合位上具有碳原子的雜環(huán)基團，其中在Z是由式(3)表示的基團時加熱在95℃－145℃的溫度下進行，得到通式(4)表示的N，N，N－三取代的異氰脲酸。該方法以高收率容易和方便地制備N，N′，N″－三取代的異氰脲酸。
文檔編號C07D251/34GK1845910SQ200480025249
公開日2006年10月11日 申請日期2004年8月12日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月2日
發(fā)明者平井成尚 申請人:大賽璐化學工業(yè)株式會社