生物源的(即從可再生原料可制備的)平臺(tái)化學(xué)品具有高的經(jīng)濟(jì)意義，并且設(shè)想未來(lái)來(lái)自可再生原料的塑料的比例進(jìn)一步顯著增加。在最重要的生物平臺(tái)化學(xué)品中，山梨醇屬于重要的角色。山梨醇作為本體化學(xué)品生產(chǎn)，主要來(lái)自含糖和淀粉的植物。通過(guò)山梨醇的雙脫水，即水的裂解，可以獲得異山梨醇，一種具有作為生物源平臺(tái)化學(xué)品的巨大潛力的糖醇。除了從常規(guī)生產(chǎn)的山梨醇獲得異山梨醇之外，在一步反應(yīng)中直接從纖維素制備也是有可能的。異山梨醇是三種異己糖醇中最易得到的。異甘露醇可以以類(lèi)似于異山梨醇的方式從果糖開(kāi)始經(jīng)由甘露醇生產(chǎn)。異艾杜醇，它的前體化合物在自然界中僅以可忽略的少量存在，可以通過(guò)一步異構(gòu)化反應(yīng)從異山梨醇或異甘露醇獲得。

異山梨醇、異甘露醇和異艾杜醇及其多種雙官能衍生物具有高應(yīng)用潛力，例如在生物源聚合物、溶劑、燃料添加劑以及還有許多其他領(lǐng)域中。除了在聚合物中使用生物源二醇之外，使用可以由生物源醇制備的多官能胺越來(lái)越受關(guān)注，特別是使用生物源胺用于生產(chǎn)含氮塑料如聚酰胺和聚氨酯。異己糖醇，特別是雙官能糖醇，在相應(yīng)的聚合物中顯示出令人希望的作為生物源單體的特性。

基于二脫水己糖醇的異己糖醇胺的制備在原則上是已知的。然而，迄今為止還沒(méi)有已知的其中胺化足夠有效地用于工業(yè)生產(chǎn)異己糖醇胺的合成方法，例如用于新穎的基于生物質(zhì)的塑料領(lǐng)域?；蛘咝枰褂靡恍└叻磻?yīng)性或一些毒性中間體的非催化多階段合成，或者使用由于形成化學(xué)計(jì)算量的副產(chǎn)物被認(rèn)為不適合于按比例放大的實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的合成路線(xiàn)。因此，優(yōu)選的是將二脫水己糖醇直接催化轉(zhuǎn)化為其胺衍生物。

此外，雖然二脫水己糖醇的均相催化胺化是已知的，這些是基于分子催化劑，這些分子催化劑基于昂貴的貴金屬絡(luò)合物，這些絡(luò)合物使用也僅以最小量可獲得的復(fù)雜的附加的配體，例如具有多種膦配體的分子釕絡(luò)合物或鉗形絡(luò)合物。然而，均相催化的反應(yīng)具有明顯的缺點(diǎn)。這些絡(luò)合物必須費(fèi)力地合成并且因此制備昂貴。它們通常對(duì)空氣和水敏感，這使它們?cè)诖呋械氖褂脧?fù)雜化，因?yàn)樗鼈儽仨氈饕诙栊詺怏w氣氛下和在無(wú)水有機(jī)溶劑中操作。此外，從產(chǎn)物中除去催化劑是復(fù)雜的且能量密集的?？偟膩?lái)說(shuō)，這些反應(yīng)條件不適合于工業(yè)量的異己糖醇胺的按比例擴(kuò)大和生產(chǎn)。

因此，對(duì)于異己糖醇胺的替代合成方法存在需要。因此，本發(fā)明的目的是提供一種克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺點(diǎn)中的至少一個(gè)的方法。特別地，本發(fā)明的目的是提供一種可用于工業(yè)生產(chǎn)生物源異己糖醇胺的方法。

該目的是通過(guò)一種用于制備伯胺的方法實(shí)現(xiàn)的，該方法包括以下步驟：

a)提供至少一種二脫水己糖醇，并且

b)通過(guò)與氨反應(yīng)胺化該二脫水己糖醇，

其中該胺化是通過(guò)在氫氣存在下使用氫化催化劑的多相催化進(jìn)行的。

已經(jīng)出人意料地發(fā)現(xiàn)，根據(jù)本發(fā)明的方法允許使用固體催化劑在水溶液中并且在溫和的反應(yīng)條件下將異己糖醇轉(zhuǎn)化成伯胺和氨基醇。合適的固體催化劑是可商購(gòu)的并且能夠在水溶液中在相對(duì)溫和的反應(yīng)條件下以及還有在底物熔體中的無(wú)溶劑體系中進(jìn)行反應(yīng)。這些固體催化劑可以在反應(yīng)后通過(guò)簡(jiǎn)單過(guò)濾除去并且反應(yīng)混合物可以進(jìn)一步處理。因此，提供了一步驟并且經(jīng)濟(jì)的方法，該方法可以以特別有利的方式在水性介質(zhì)或無(wú)溶劑中多相催化進(jìn)行并且相對(duì)于胺選擇性地進(jìn)行。

通過(guò)使用可商購(gòu)的多相催化劑，Ru/C，可以提供170℃和10巴氫的溫和反應(yīng)條件。這些參數(shù)首次允許將異己糖醇的胺化按比例放大到工業(yè)規(guī)模，并且還有與其連接的胺單體具有良好可用性，基于生物源胺的產(chǎn)物(特別是塑料)的進(jìn)一步開(kāi)發(fā)和商業(yè)化。所產(chǎn)生的胺具有巨大的市場(chǎng)潛力，特別是在聚酰胺和聚氨酯范圍內(nèi)的新型塑料的生產(chǎn)中，以及還有在化學(xué)最終產(chǎn)物如增塑劑、洗滌劑、藥物和農(nóng)用化學(xué)品的其他市場(chǎng)部分中。

術(shù)語(yǔ)“胺化”應(yīng)理解為是指其中將一個(gè)或多個(gè)胺基團(tuán)引入分子中的反應(yīng)。氨可用作胺化試劑。術(shù)語(yǔ)“多相催化”應(yīng)理解為是指其中催化劑和反應(yīng)化合物存在于不同相中的催化。術(shù)語(yǔ)“氫化催化劑”應(yīng)理解為是指催化氫化作用的催化劑。在根據(jù)本發(fā)明的方法中，多相氫化催化劑作為固體存在，而底物二脫水己糖醇以溶液或無(wú)溶劑熔體存在并且反應(yīng)配對(duì)體氨和氫以氣體和/或以溶解的形式存在。

在步驟a)中提供的二脫水己糖醇優(yōu)選選自包含異山梨醇、異甘露醇、異艾杜醇和/或其混合物的組。二脫水己糖醇，也稱(chēng)為“異己糖醇”，可以通過(guò)如上所述的已知方法合成或是可商購(gòu)的。

被稱(chēng)為“異己糖醇”的二脫水己糖醇是可以通過(guò)己糖醇(例如山梨醇)的雙脫水獲得的雜環(huán)化合物。異山梨醇由兩個(gè)具有兩個(gè)游離羥基的V形邊緣連接的四氫呋喃環(huán)組成。2-O羥基處于外構(gòu)型，而5-O羥基具有內(nèi)構(gòu)型。由于不同的構(gòu)型，這兩個(gè)基團(tuán)具有不同的反應(yīng)性和不相等的空間位阻可接近性。例如，5-O內(nèi)羥基與相對(duì)的醚氧原子形成分子內(nèi)氫鍵，這提高了OH基團(tuán)的親核性。相比之下，2-O外羥基是無(wú)空間位阻的并且傾向于形成分子間氫鍵。除異山梨醇外還存在兩種異構(gòu)體：異甘露醇(其中兩個(gè)羥基均為內(nèi)構(gòu)型)和異艾杜醇(其中兩個(gè)羥基均具有外構(gòu)型)，其特征在于更高的對(duì)稱(chēng)性，因?yàn)樵诿糠N情況中兩個(gè)羥基存在于相同配置中。在本發(fā)明的上下文中，術(shù)語(yǔ)“二脫水己糖醇”和“異己糖醇”同義使用。異山梨醇還稱(chēng)為1,4:3,6-二脫水山梨醇或1,4:3,6-二脫水葡萄糖醇，異甘露醇還稱(chēng)為1,4:3,6-二脫水甘露醇并且異艾杜醇還稱(chēng)為1,4:3,6-二脫水艾杜醇。異山梨醇的IUPAC名稱(chēng)為(3R,3aR,6S,6aR)-六氫呋喃并[3,2-b]呋喃-3,6-二醇，異艾杜醇的IUPAC名稱(chēng)為(3S,3aR,6S,6aR)-六氫呋喃并[3,2-b]呋喃-3,6-二醇并且異甘露醇的IUPAC名稱(chēng)為(3R,3aR,6R,6aR)-六氫呋喃并[3,2-b]呋喃-3,6-二醇。

根據(jù)本發(fā)明的方法提供用于異己糖醇或二脫水己糖醇的胺化的多相催化方法以得到二氨基-二脫水-二脫氧己糖醇和單氨基-二脫水-單脫氧己糖醇。給予優(yōu)選的是基于選自釕、鉑、鈀和鎳的金屬的多相氫化催化劑。這些可以施用于載體，特別是含碳載體如碳、活性炭或炭黑，或氧化物如氧化鋁Al₂O₃。氫化催化劑也可以非負(fù)載使用，例如以納米顆?；蚨嗫捉饘偃缋啄徭嚨男问?。這些催化劑還可以以若干元素的摻雜或合金金屬的形式存在。

所用的氫化催化劑優(yōu)選為一種或多種選自由包含鉑、鈀、釕、銥、銠、鉻、鉬、鎢、釩、鎳、鈷、銅和/或鐵的組的氫化活性過(guò)渡金屬或貴金屬的負(fù)載的或非負(fù)載的金屬催化劑。在此，使用兩種或更多種過(guò)渡金屬或貴金屬尤其包括氫化活性化合物例如亞鉻酸銅和亞鉻酸鋅。在優(yōu)選的實(shí)施例中，所使用的氫化催化劑是選自包含釕、鉑、鈀和/或鎳的金屬的負(fù)載的或非負(fù)載的金屬催化劑。負(fù)載的釕、鉑和鈀催化劑是可商購(gòu)的，例如Ru/C、Ru/Al₂O₃、Pd/C、Pt/C，以及還有雷尼鎳。以有利的方式，這些金屬顯示出良好的對(duì)異己糖醇的胺化反應(yīng)的催化活性。鉑和釕特別顯示出良好的活性。通常稱(chēng)為Ru/C催化劑的負(fù)載在碳上的釕是特別可用的?？梢源_定，在由Ru/C催化的反應(yīng)中，以有利的方式形成約50％的胺衍生物。釕在作為載體材料的Al₂O₃上也是優(yōu)選使用的。Ru/Al₂O₃在所研究的反應(yīng)中同樣顯示出良好的活性。雷尼鎳還顯示出良好的產(chǎn)率，特別是在高溫下。相比之下，已經(jīng)確定沒(méi)有催化劑，在每種情況下僅形成少于百分之零點(diǎn)五的可忽略量的異己糖醇反應(yīng)物的異構(gòu)體。負(fù)載催化劑的負(fù)載量可以變化并且是，例如，約按重量計(jì)5％。特別地，使用相對(duì)于相應(yīng)底物的物質(zhì)的量的2mol％Ru/C、Ru/Al₂O₃、Pd/C或Pt/C的催化活性金屬物種的量實(shí)現(xiàn)了良好的結(jié)果。對(duì)于雷尼鎳，使用20mol％實(shí)現(xiàn)了良好的結(jié)果。

步驟b)優(yōu)選在相對(duì)于大氣壓的正壓下進(jìn)行。例如，該方法可以在諸如高壓釜的反應(yīng)器中進(jìn)行。在高壓釜中，可以將氫氣加壓至合適的壓力。在優(yōu)選的實(shí)施例中，在反應(yīng)器中將氫氣加壓至在從≥1巴至≤25巴的范圍內(nèi)、優(yōu)選在從≥5巴至≤25巴的范圍內(nèi)、優(yōu)選在從≥10巴至≤25巴的范圍內(nèi)的氫氣壓力。在此，在每種情況下壓力值對(duì)應(yīng)于在對(duì)應(yīng)于20℃±2℃的室溫下加壓的壓力。以有利的方式，5巴氫氣壓力已經(jīng)足以形成顯著量的單胺。類(lèi)似優(yōu)選的氫氣壓力是在從≥5巴至≤15巴的范圍內(nèi)，優(yōu)選在從≥10巴至≤15巴的范圍內(nèi)。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，相對(duì)于胺的產(chǎn)物組成在從10至25巴的范圍內(nèi)相當(dāng)恒定。推測(cè)異構(gòu)化反應(yīng)可在較高的氫氣壓力下充分進(jìn)行。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，相反，在所使用的條件下，胺化反應(yīng)沒(méi)有氫不進(jìn)行。

主要優(yōu)點(diǎn)是可以省去排除水和在保護(hù)氣體下操作，由此顯著降低合成的復(fù)雜性并且顯著簡(jiǎn)化條件。固體催化劑可以在反應(yīng)后容易地除去，例如通過(guò)簡(jiǎn)單過(guò)濾，并將反應(yīng)混合物進(jìn)一步處理。以有利的方式，可以提供在工業(yè)規(guī)模上更簡(jiǎn)單并且更可行的途徑，以產(chǎn)生以良好的產(chǎn)率和選擇性的異己糖醇胺。

在優(yōu)選的實(shí)施例中，胺化是在從≥100℃至≤250℃的范圍內(nèi)的溫度下，優(yōu)選在從≥120℃至≤230℃的范圍內(nèi)，優(yōu)選在從≥150℃至≤200℃的范圍內(nèi)的溫度下進(jìn)行的。即使在從≥100℃至≤150℃的范圍內(nèi)的溫度下，胺化也以良好的產(chǎn)率進(jìn)行，但是溫度的升高可以導(dǎo)致更快的反應(yīng)過(guò)程以及還有特別是更大比例的胺產(chǎn)物。特別地，在從≥150℃至≤200℃的范圍內(nèi)的溫度，例如170℃，可以導(dǎo)致產(chǎn)物溶液中的胺衍生物的比例超過(guò)80％。在從≥150℃至≤200℃的范圍內(nèi)的溫度下的反應(yīng)也僅需要幾個(gè)小時(shí)。從250℃的溫度，副產(chǎn)物的比例可能增加。

已經(jīng)確定，除了所使用的氫氣壓力和異己糖醇與氨的比率，溫度因素顯示出對(duì)異己糖醇的胺化反應(yīng)的最大影響。已經(jīng)研究的其他參數(shù)是反應(yīng)時(shí)間和所使用的攪拌速度。在從≥24h至≤48h的范圍內(nèi)的反應(yīng)時(shí)間被證明是有利的，特別是相對(duì)于反應(yīng)的效率和成本效益。已經(jīng)確定，將反應(yīng)時(shí)間從24h加倍至48h產(chǎn)生更大比例的胺產(chǎn)物。此外，已經(jīng)證明在從≥500rpm至≤1000rpm的范圍內(nèi)的攪拌速度是有利的。已經(jīng)確定，更快速的攪拌速度對(duì)產(chǎn)品分布沒(méi)有影響。

對(duì)于生物源胺的工業(yè)生產(chǎn)特別有利的是，根據(jù)本發(fā)明的方法可以在水性介質(zhì)中或在底物熔體中無(wú)溶劑地進(jìn)行。優(yōu)選地，水可用作溶劑。這可以提供省略加工或昂貴的有機(jī)溶劑處理的優(yōu)點(diǎn)。然而，有機(jī)溶劑還可以是合適的，例如叔戊醇。然而，主要的優(yōu)點(diǎn)是可以省去有機(jī)溶劑。還已經(jīng)確定，使用有機(jī)溶劑對(duì)產(chǎn)物分布沒(méi)有影響。

在優(yōu)選的實(shí)施例中，胺化是在水溶液或無(wú)溶劑進(jìn)行。特別地，能夠顯示異己糖醇的胺化在不存在溶劑的情況下也是有可能的。胺化可以在二脫水己糖醇的熔體中無(wú)溶劑地進(jìn)行。異己糖醇在60℃至70℃的范圍內(nèi)的溫度下熔融并且因此在優(yōu)選的反應(yīng)溫度下作為熔體存在。氨可以以液體形式引入至例如反應(yīng)物的熔體中。

在水溶液或無(wú)溶劑中進(jìn)行胺化允許提供異己糖醇和添加氨的各種可能性。在優(yōu)選的實(shí)施例中，在步驟a)中的二脫水己糖醇初始以固體形式或以水溶液加入。在進(jìn)一步優(yōu)選的實(shí)施例中，氨以氣體或液體的形式或作為銨水溶液加入。以有利的方式，它們的組合是有可能的。氨可以以氣體或液體的形式，例如借助于計(jì)量泵引入高壓釜中。

舉例而言，雙脫水己糖醇可以初始以固體形式加入并且氨可以以氣體或液體的形式加入。同樣優(yōu)選地，可以使用氨水溶液。異己糖醇可以溶解在后者中。給予特別優(yōu)選的是在氨水溶液中進(jìn)行異己糖醇的胺化，因?yàn)楹笳卟粌H可以用作氨源而且可以用作溶劑。異己糖醇還可以溶解在水中，并且氨可以以氣體或液體的形式或還以水溶液的形式加入。例如，水可以用作異己糖醇的溶劑，并且氨可以以氣體或液體的形式加入。已經(jīng)表明，與其中初始在氨水溶液中加入異己糖醇的實(shí)驗(yàn)相比，在水中進(jìn)行并且氨單獨(dú)加入的實(shí)驗(yàn)僅在產(chǎn)物分布上具有小的差異。

可用的氨水溶液可以具有可變濃度的氨，例如基于溶液的總重量，在從按重量計(jì)≥10％至按重量計(jì)≤50％的范圍內(nèi)，優(yōu)選在從按重量計(jì)≥20％至按重量計(jì)≤30％的范圍內(nèi)的氨。已經(jīng)證明25％(m/m)的溶液是特別有利的。

還有可能使用在根據(jù)本發(fā)明的反應(yīng)條件下在溶劑中通過(guò)分解釋放氨的銨鹽。給予優(yōu)選的是銨鹽，例如碳酸銨、硫酸銨、氯化銨或硝酸銨。

基于二脫水己糖醇的羥基，氨可以以化學(xué)計(jì)算量或過(guò)量使用?；诋惣禾谴迹笨梢栽趶摹?當(dāng)量(eq.)至≤20當(dāng)量(eq.)的范圍內(nèi)存在。在優(yōu)選的實(shí)施例中，步驟b)中的氨基于異己糖醇在從≥5eq.至≤20eq.的范圍內(nèi)，優(yōu)選在從≥10eq.至≤16eq.的范圍內(nèi)，優(yōu)選在≥11eq.至≤13eq.的范圍內(nèi)存在。在大于四當(dāng)量的過(guò)量時(shí)，可以獲得較好產(chǎn)率的胺衍生物，特別是二胺。在更大過(guò)量的氨時(shí)，例如27當(dāng)量，產(chǎn)物分布沒(méi)有被影響朝向更大的胺產(chǎn)率?；诋惣禾谴?，特別是在從≥10eq.至≤16eq.的范圍內(nèi)，優(yōu)選在≥11eq.至≤13eq.的范圍內(nèi)，可以獲得良好的結(jié)果。相對(duì)于異山梨醇11當(dāng)量(eq.)的氨在這種情況下對(duì)應(yīng)于基于一個(gè)羥基的約5當(dāng)量。

推測(cè)異己糖醇胺的制備是在兩個(gè)反應(yīng)步驟中進(jìn)行，其中首先形成氨基醇，也稱(chēng)為單胺，其隨后可以進(jìn)一步反應(yīng)成二胺。進(jìn)一步推測(cè)二脫水己糖醇的催化胺化是在三個(gè)步驟中進(jìn)行，其中在醇至酮的金屬催化脫水之后，發(fā)生亞胺的形成，其未催化地進(jìn)行，并且隨后將亞胺催化氫化以得到二胺產(chǎn)品。該亞胺形成前手性中心。因此，可以形成胺官能團(tuán)的兩種可能的構(gòu)型(內(nèi)/外)，獨(dú)立于相應(yīng)的羥基先前具有的構(gòu)型。由于這個(gè)原因和可以形成二取代和單取代的胺衍生物二者的事實(shí)，產(chǎn)物范圍可以包括四種氨基醇，也稱(chēng)為單胺，和三種具有不同立體化學(xué)的二胺。此外，作為中間體的酮具有前手性中心，并且還可以進(jìn)一步氫化，使得獨(dú)立于起始材料，可以形成所有三種異己糖醇異構(gòu)體。

在4當(dāng)量的低過(guò)量的氨時(shí)，可以建立專(zhuān)門(mén)的單胺的產(chǎn)率，而在11當(dāng)量的過(guò)量時(shí)，建立胺衍生物(特別是二胺)的更好的產(chǎn)率。

此外，取決于底物通過(guò)選擇異己糖醇反應(yīng)物可以影響產(chǎn)物分布。在步驟a)中提供的二脫水己糖醇優(yōu)選選自包含異山梨醇、異甘露醇、異艾杜醇和/或其混合物的組。能夠確定，從異甘露醇作為起始材料開(kāi)始，比使用異山梨醇時(shí)形成稍微更多的胺衍生物。此外，從異甘露醇開(kāi)始形成顯著更大量的二胺。

總體上，可以提供一種方法，該方法允許使用可商購(gòu)的多相催化劑和工業(yè)規(guī)模的條件胺化異己糖醇。Ru/C是特別優(yōu)選的并且優(yōu)選的溫和反應(yīng)條件是170℃和10巴氫氣壓力。此外，已經(jīng)證明在氨水溶液中的過(guò)程和基于異己糖醇11eq.的過(guò)量是特別有利的。在這種情況下，反應(yīng)可以在24小時(shí)內(nèi)以良好的產(chǎn)率進(jìn)行。這些參數(shù)首次允許將該反應(yīng)按比例放大到工業(yè)規(guī)模，并且具有與胺單體有關(guān)的良好可用性，產(chǎn)品的進(jìn)一步開(kāi)發(fā)和商業(yè)化。

以下指定了用于說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)例和附圖。

這里示出：

圖1用異山梨醇作為實(shí)例在兩個(gè)反應(yīng)步驟中制備異己糖醇胺

圖1顯示，通過(guò)使異山梨醇或1,4:3,6-二脫水山梨醇1與NH₃反應(yīng)，初始形成氨基醇2(也稱(chēng)為單胺)，其隨后通過(guò)與NH₃反應(yīng)而進(jìn)一步反應(yīng)還產(chǎn)生二胺3。

根據(jù)本發(fā)明的異山梨醇1的胺化通過(guò)在氫氣的存在下使用氫化催化劑的多相催化發(fā)生。

胺化的通用程序：

實(shí)驗(yàn)在45mL高壓釜中進(jìn)行。在5mL有機(jī)溶劑或水中的實(shí)驗(yàn)用1g(6.8mmol)異己糖醇和相對(duì)于催化活性金屬物種的2mol％催化劑(0.137mmol金屬物種)進(jìn)行。用雷尼鎳的實(shí)驗(yàn)是例外，其中使用20mol％。在沒(méi)有溶劑的實(shí)驗(yàn)中，使用5g異己糖醇(34.2mmol)并相應(yīng)地調(diào)節(jié)催化劑的量。氨是純的并且借助于計(jì)量泵以液體形式引入高壓釜中，或者使用同時(shí)用作溶劑的25％(m/m)氨水溶液。

在每個(gè)實(shí)驗(yàn)中，在將氫氣加壓之后，其中壓力值在每種情況下對(duì)應(yīng)于室溫(20℃±2℃)下的加壓壓力，將高壓釜加熱至合適的溫度，并且在包括加熱階段的24至48h后停止反應(yīng)。從反應(yīng)溶液中濾出催化劑，并且將樣品在衍生化后通過(guò)氣相色譜法(GC)研究。

氣相色譜法：

通過(guò)氣相色譜法分析產(chǎn)物溶液。為此目的，首先使用氯三甲基硅烷衍生化樣品。通過(guò)氣相色譜法分離單獨(dú)的產(chǎn)物。單胺和二胺借助于與質(zhì)譜法聯(lián)用的氣相色譜法(GC-MS)進(jìn)一步區(qū)分。為了評(píng)價(jià)，確定單獨(dú)的組分的面積并歸一化為100％。

實(shí)例1

使用不同的催化劑的異山梨醇的胺化

使用不同的催化劑胺化異山梨醇的實(shí)驗(yàn)如在通用程序中所描述的進(jìn)行，其中使用5mL的25％(m/m)氨水溶液。后者用作氨源和對(duì)于1g的異山梨醇(6.8mmol，阿法埃莎公司(Alfa Aesar)，98％)的溶劑。所使用的5mL的25％溶液對(duì)應(yīng)于相對(duì)于異山梨醇11當(dāng)量(eq.)的氨或基于一個(gè)羥基的5當(dāng)量的氨。在每種情況下，加入277mg的Ru/C(西格瑪奧德里奇公司(Sigma-Aldrich))、277mg的Ru/Al₂O₃、292mg的Pd/C、535mg的Pt/C和180mg的雷尼鎳漿料。這在每種情況下對(duì)應(yīng)于相對(duì)于負(fù)載催化劑的催化活性金屬物種的2mol％催化劑(0.137mmol)。在每種情況下負(fù)載催化劑的負(fù)載量為按重量計(jì)5％。在使用雷尼鎳的實(shí)驗(yàn)中，使用20mol％。進(jìn)行無(wú)催化劑的空白實(shí)驗(yàn)作為對(duì)照。實(shí)驗(yàn)在170℃的溫度下，11eq.的NH₃，10巴氫氣壓力，500rpm攪拌速度和24小時(shí)反應(yīng)時(shí)間進(jìn)行。

示出了鉑和釕顯示出中等至良好的活性。在由Ru/C催化的反應(yīng)中，形成約50％的胺衍生物。分別對(duì)于鉑和釕，獲得1％或1％的二胺二氨基異山梨醇、二氨基異甘露醇和二氨基異艾杜醇的混合物，和18％或49％的四種單胺。Pd/C顯示出在胺化反應(yīng)中稍低的活性，并且相比之下雷尼鎳的活性也較低。雷尼鎳主要催化糖醇的異構(gòu)化。在沒(méi)有催化劑的對(duì)比實(shí)驗(yàn)中，在每種情況下僅獲得可忽略量的小于百分之零點(diǎn)五的異山梨醇的異構(gòu)體。

實(shí)例2

使用變化的氫氣壓力的異山梨醇的胺化

為了研究氫氣壓力的影響，在5巴、10巴、15巴和25巴以及還有沒(méi)有氫氣下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。如在一般實(shí)驗(yàn)程序中描述的進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，其中5mL的25％(m/m)氨水溶液用作氨源和對(duì)于1g的異山梨醇(6.8mmol)的溶劑。這里，相對(duì)于催化活性金屬物種使用2mol％Ru/C作為催化劑(0.137mmol)。實(shí)驗(yàn)用Ru/C作為催化劑，11eq.的NH₃，在170℃的溫度下，500rpm的攪拌速度，24小時(shí)的反應(yīng)時(shí)間和在每種情況下5巴、10巴、15巴或25巴的氫氣壓力以及還有沒(méi)有氫氣下進(jìn)行。

顯示了反應(yīng)在沒(méi)有氫氣使用的條件下不進(jìn)行。證明5巴的氫氣壓力已經(jīng)足夠使得形成顯著量的44％的單胺。在10、15和25巴的實(shí)驗(yàn)結(jié)果之間可以觀察到相對(duì)于胺的產(chǎn)物組成沒(méi)有顯著差異。分別獲得了50％、49％或47％的單胺混合物，以及還有在每種情況下<3％的二胺混合物。

進(jìn)一步表明隨著壓力的增加形成了更大量的異艾杜醇。推測(cè)在更高的氫氣壓力下充分進(jìn)行了產(chǎn)生異艾杜醇的異構(gòu)化反應(yīng)。

實(shí)例3

使用變化的多種參數(shù)的異山梨醇的胺化

實(shí)驗(yàn)是如在一般實(shí)驗(yàn)程序中描述的進(jìn)行。使用對(duì)應(yīng)于11eq.的NH₃的5mL的25％(m/m)氨水溶液，1g的異山梨醇(6.8mmol)，2mol％Ru/C作為催化劑(0.137mmol)，170℃的溫度，500rpm攪拌速度，24小時(shí)反應(yīng)時(shí)間和10巴氫氣壓力的實(shí)驗(yàn)方法設(shè)置為標(biāo)準(zhǔn)。研究了在其中在每種情況下改變一個(gè)參數(shù)的五個(gè)實(shí)驗(yàn)中的差異，其中200℃的溫度，48小時(shí)的反應(yīng)時(shí)間，1000rpm的攪拌速度，使用2mol％的Ru/Al₂O₃作為催化劑，16當(dāng)量的NH₃。

顯示稍大于16當(dāng)量的過(guò)量的氨和更快的攪拌速度對(duì)產(chǎn)物分布沒(méi)有影響。反應(yīng)時(shí)間的加倍產(chǎn)生更大比例的胺產(chǎn)物，溫度的升高是同樣的。后者甚至導(dǎo)致產(chǎn)物溶液中胺衍生物的比例超過(guò)80％。獲得了79％的單胺和3.4％的二胺。進(jìn)一步表明Al₂O₃作為釕的載體材料也顯示出良好的結(jié)果并且因此Ru/Al₂O₃在研究的反應(yīng)中同樣顯示出良好的活性。

實(shí)例4

異甘露醇的胺化

異甘露醇的胺化是如在一般實(shí)驗(yàn)程序中所描述的進(jìn)行的，其中設(shè)置1g異甘露醇(6.8mmol，西格瑪奧德里奇公司，95％)作為反應(yīng)物在對(duì)應(yīng)于11eq.的NH₃的5mL的25％(m/m)氨水溶液中并使用2mol％Ru/C作為催化劑(0.137mmol)，在170℃的溫度下，500rpm的攪拌速度，24小時(shí)的反應(yīng)時(shí)間和10巴的氫氣壓力。為了對(duì)比，在其他相同條件下使1g的異山梨醇作為反應(yīng)物反應(yīng)。

從異甘露醇作為起始材料開(kāi)始，與異山梨醇相比，形成稍多的胺衍生物，59％對(duì)比50％。此外，優(yōu)選形成兩種其他單胺。從異甘露醇開(kāi)始，獲得比當(dāng)使用異山梨醇時(shí)獲得的<1％顯著更多的二胺，其中比例為產(chǎn)物混合物的16％。

進(jìn)一步確定，從異甘露醇開(kāi)始，形成在從異山梨醇開(kāi)始的反應(yīng)中不形成的具有立體化學(xué)的單胺。推測(cè)這可能是由于羥基的不同構(gòu)型或反應(yīng)性。具有內(nèi)構(gòu)型的羥基似乎優(yōu)選脫水并因此還被胺化。由于在異甘露醇中，兩個(gè)羥基均具有內(nèi)構(gòu)型，兩個(gè)氨基醇中的剩余羥基也應(yīng)具有內(nèi)構(gòu)型。在異山梨醇中，存在內(nèi)構(gòu)型和外構(gòu)型的羥基，并且由于所提及的原因，來(lái)自異山梨醇的氨基醇中的剩余羥基應(yīng)相應(yīng)地具有外構(gòu)型。因此，推測(cè)從異甘露醇開(kāi)始形成顯著更大量的二胺。

實(shí)例5

使用變化的多種參數(shù)的異甘露醇的胺化

實(shí)驗(yàn)是如在一般實(shí)驗(yàn)程序中描述的進(jìn)行。使用對(duì)應(yīng)于11eq.的NH₃的5mL的25％(m/m)氨水溶液，1g的異甘露醇(6.8mmol)，2mol％Ru/C作為催化劑(0.137mmol)，170℃的溫度，500rpm攪拌速度，24小時(shí)反應(yīng)時(shí)間和10巴氫氣壓力的實(shí)驗(yàn)方法設(shè)置為標(biāo)準(zhǔn)。在六個(gè)實(shí)驗(yàn)的每一個(gè)中通過(guò)由其的差異改變一個(gè)參數(shù)。首先，分兩批研究200℃的溫度和48小時(shí)的反應(yīng)時(shí)間。

此外，在水或叔戊醇作為溶劑中以及還有不含溶劑進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。為此，將純液氨計(jì)量加入高壓釜中。初始加入兩批在5mL水中的1g的異甘露醇，并且借助于計(jì)量泵將以13或27當(dāng)量的比率的呈液體形式的氨引入高壓釜中。在另一批次中，首先加入在5mL的叔戊醇中的1g的異甘露醇，并將呈液體形式的氨以13當(dāng)量的比率引入高壓釜中。在沒(méi)有溶劑的一個(gè)批次中，使用5g的異甘露醇(34.2mmol)并且相應(yīng)地調(diào)節(jié)催化劑的量。借助于計(jì)量泵將以4當(dāng)量的比率的還呈液體形式的氨引入高壓釜中。

已確定，當(dāng)使用異甘露醇作為反應(yīng)物用較長(zhǎng)的反應(yīng)時(shí)間和較高的溫度時(shí)，胺衍生物的比例也增加。因此，在170℃的溫度和24小時(shí)反應(yīng)時(shí)間的批次中，獲得59％的胺衍生物，而在200℃獲得90％，并且在48小時(shí)的反應(yīng)時(shí)間獲得71％。如在用異山梨醇的反應(yīng)中，溫度因素顯示出最大的影響。

其中使用水作為溶劑并單獨(dú)加入氨的實(shí)驗(yàn)與使用氨水溶液相比僅有微小的差異。在后者中類(lèi)似的11至13當(dāng)量的氨過(guò)量時(shí)，胺衍生物的比例稍微更低。還確定這些單胺中的兩種沒(méi)有形成。還有與11eq.相比更大過(guò)量的27eq.的氨對(duì)產(chǎn)品分布沒(méi)有顯著影響。還顯示，轉(zhuǎn)換為有機(jī)溶劑，叔戊醇對(duì)產(chǎn)物分布沒(méi)有顯著影響。

此外，沒(méi)有溶劑的異甘露醇的胺化同樣顯示出胺衍生物的形成。這表明異甘露醇的無(wú)溶劑胺化也是有可能的。這里，只有少量過(guò)量的氨(其在本實(shí)驗(yàn)中在約4eq.)是顯著低于用作對(duì)比的11eq.，產(chǎn)生較低產(chǎn)率的胺衍生物，其僅為單胺。

總的來(lái)說(shuō)，實(shí)例顯示生物源醇異山梨醇和異甘露醇向其胺衍生物的轉(zhuǎn)化可以通過(guò)使用氫化催化劑的多相催化在氫氣的存在下在水溶液中并且甚至不含溶劑來(lái)實(shí)現(xiàn)。使用可商購(gòu)的多相催化劑Ru/C，可以實(shí)現(xiàn)170℃和10巴氫氣的溫和反應(yīng)條件，這首次允許將該反應(yīng)按比例放大到工業(yè)規(guī)模。