二羥基乙基哌嗪的制備
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明總體上涉及二羥基乙基哌嗪及其合成方法。更具體地，本發(fā)明涉及在催化 條件下從羥基乙基噁唑烷酮合成二羥基乙基哌嗪的方法，并導(dǎo)致選擇性形成二羥基乙基哌 嗪。
【背景技術(shù)】
[0002] 哌嗪化合物具有許多實(shí)際應(yīng)用，包括生產(chǎn)塑料、樹(shù)脂和其它工業(yè)工作產(chǎn)品。哌嗪類 還可以用于各種最終用途，如殺蟲(chóng)劑、車用流體和醫(yī)藥品。
[0003] 哌嗪化合物的一種明確的應(yīng)用是吸收常見(jiàn)存在于石油和天然氣流中的各種污染 物。具體地，哌嗪化合物及其衍生物，例如N-烷基-N-羥基乙基哌嗪，N-羥基乙基哌嗪和 N，N-二（2-羥基乙基）哌嗪（本文稱為二羥基乙基哌嗪或DiHEP)，由于其用于吸收硫化合 物的親和性以及其用于再利用于吸收過(guò)程中的易于回收性（參見(jiàn)美國(guó)專利號(hào)5, 098, 681)， 被認(rèn)為是有用的。
[0004] 通常，二羥基乙基哌嗪通過(guò)如下方法可以商購(gòu)，所述方法例如，哌嗪的乙氧基化 (Gold-Aubert，Phet.al.HelveticaChimicaActa1959,42,1156 ;Trejbal，Jiri，et.al. ReactionKineticsandCatalysisLetters2004,82 (2)，339)，以及氨基乙醇胺和二乙 醇胺在氫氣氣氛和氫化脫氫催化劑存在下的還原烷基化和環(huán)化反應(yīng)（參見(jiàn)美國(guó)專利號(hào) 4, 338, 443)。
[0005] 此外，Rooney，美國(guó)專利號(hào)5, 491，263還公開(kāi)了一種通過(guò)使噁唑烷酮與仲胺或烷 基芳基胺反應(yīng)生產(chǎn)取代的乙烯二胺的方法。
[0006] 這些方法的顧慮是，它們通常產(chǎn)生哌嗪化合物和二羥基乙基哌嗪的混合物。乙氧 基化方法產(chǎn)生哌嗪、羥基乙基哌嗪、和二羥基乙基哌嗪的混合物以及其他化合物并非罕見(jiàn)。 這已被其它文獻(xiàn)所記載，Trejbaletal，KineticsofEthylenediamineandPiperazine Ethoxylation，ReactionKineticsandCatalysisLetters(2004)，82(2)在 339-346 頁(yè) 討論了乙烯二胺和哌嗪的乙氧基化。
[0007] 此外，上述方法的選擇性很差。因此，由這些方法所產(chǎn)生的副產(chǎn)物必須作為混合物 可用，或必須應(yīng)用添加大量的處理步驟以純化二羥基乙基哌嗪。
[0008] 即便如此，在很多實(shí)例中優(yōu)選二羥基乙基哌嗪，由于其比哌嗪化合物的混合物更 加有用。因此，需要一種方法以及所得的組合物，所述方法以有效、商業(yè)上可行的方式、以高 純度水平生產(chǎn)二羥基乙基哌嗪。
[0009] 發(fā)明概沐
[0010] 根據(jù)本發(fā)明的第一個(gè)方面，提供了一種通過(guò)使N-(2-羥基乙基）噁唑烷酮與酸催 化劑反應(yīng)來(lái)選擇性制備二羥基乙基哌嗪的方法，其中N-(2-羥基乙基）噁唑烷酮到二羥基 乙基哌嗪的選擇性為至少55%的純度。
[0011] 根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了由催化反應(yīng)產(chǎn)生的合成二羥基乙基哌嗪，所述 催化劑包括三氟甲磺酸鹽化合物，其中存在于混合物中的所述二羥基乙基哌嗪具有至少約 55重量％的純度。
[0012] 本發(fā)明是一種用于生產(chǎn)二羥基乙基哌嗪的方法和所得產(chǎn)物。本發(fā)明的方法包括 N-(2-羥基乙基）噁唑烷酮（HE0)選擇性轉(zhuǎn)化為二羥基乙基哌嗪（DiHEP)。該方法利用酸 催化劑來(lái)實(shí)施。
[0013] 雖然僅在理論上，但據(jù)信在酸催化劑的存在下，N-(2_羥基乙基）噁唑烷酮作 為N-(2-羥基乙基）噁唑烷酮、二乙醇胺和二氧化碳的平衡混合物存在。二乙醇胺將與 N-(2-羥基乙基）噁唑烷酮反應(yīng)以形成三羥基乙基乙二胺，其經(jīng)歷酸催化脫水以形成二羥 基乙基哌嗪。
[0014] 根據(jù)本發(fā)明，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，胺化合物中叔氮原子的存在尤其可用于吸收酸性氣體，如 C02、S02、H2S等許多常見(jiàn)于衍生自天然來(lái)源的氣體的污染物。
[0015] 優(yōu)詵實(shí)施方案的詳細(xì)說(shuō)明
[0016] 根據(jù)一個(gè)方面，本發(fā)明是一種通過(guò)使N-(2-羥基乙基）噁唑烷酮與酸催化劑反應(yīng) 來(lái)選擇性制備二羥基乙基哌嗪的方法，其中N-(2-羥基乙基）噁唑烷酮到二羥基乙基哌嗪 的選擇性為優(yōu)選至少55%純。
[0017] 本發(fā)明是一種通過(guò)合成方法制備二羥基乙基哌嗪的方法。通常二羥基乙基哌嗪具 有下式：
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 通過(guò)使N-(2-羥基乙基）噁唑烷酮與酸催化劑反應(yīng)來(lái)選擇性制備二羥基乙基哌嗪的 方法，其中N-(2-羥基乙基）噁唑烷酮到二羥基乙基哌嗪的選擇性為至少55%。
2. 二羥基乙基哌嗪的合成方法，所述方法包括以下步驟：通過(guò)暴露于酸催化劑，將 N-(2-羥基乙基）噁唑烷酮轉(zhuǎn)化為二羥基乙基哌嗪。
3. 權(quán)利要求1或2的方法，其中所述酸催化劑包括路易斯酸。
4. 權(quán)利要求3的方法，其中所述酸催化劑包括三氟甲磺酸鹽化合物。
5. 權(quán)利要求4的方法，其中所述三氟甲磺酸鹽化合物選自三氟甲磺酸釔、三氟甲磺酸 鋅、三氟甲磺酸鋁、三氟甲磺酸鑭、以及它們的混合物。
6. 權(quán)利要求4的方法，其中所述催化劑包括三氟甲磺酸釔。
7. 權(quán)利要求1的方法，其中所述催化劑包括布朗斯臺(tái)德酸。
8. 權(quán)利要求7的方法，其中所述催化劑包括對(duì)甲苯磺酸。
9. 權(quán)利要求1的方法，其中所述酸催化劑結(jié)合到載體上。
10. 權(quán)利要求1的方法，其中所述N-(2-羥基乙基）噁唑烷酮通過(guò)在最高約120°C的溫 度、最長(zhǎng)約48小時(shí)的時(shí)間下暴露于三氟甲磺酸鹽催化劑，來(lái)轉(zhuǎn)化為所述二羥基乙基哌嗪。
11. 權(quán)利要求1的方法，其中所述胺化合物包括N-(2-羥基乙基）噁唑烷酮，所述催化 劑包括三氟甲磺酸釔，所述胺化合物在最高250°C的溫度、最長(zhǎng)約8個(gè)小時(shí)下暴露于所述催 化劑。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法所得的產(chǎn)物。
13. 根據(jù)權(quán)利要求11的方法所得的產(chǎn)物，其中所述二羥基乙基哌嗪的純度為60重量％ 或更高。
14. 權(quán)利要求11的產(chǎn)物，其中所述二羥基乙基哌嗪具有80重量％或更高的純度。
15. 權(quán)利要求11的產(chǎn)物，其中所述二羥基乙基哌嗪具有約90重量％或更高的純度。
16. 通過(guò)催化反應(yīng)產(chǎn)生的合成二羥基乙基哌嗪，所述催化劑包括三氟甲磺酸鹽化合物， 其中存在于混合物中的所述二羥基乙基哌嗪具有至少約60重量％的純度。
17. 權(quán)利要求16所述的合成二羥基乙基哌嗪，存在于混合物中的二羥基乙基哌嗪具有 至少約80重量％的純度。
18. 權(quán)利要求16所述的合成二羥基乙基哌嗪，存在于混合物中的二羥基乙基哌嗪具有 至少約90重量％的純度。
【專利摘要】一種通過(guò)使羥基乙基噁唑烷酮與酸催化劑反應(yīng)來(lái)選擇性制備二羥基乙基哌嗪的方法，其中羥基乙基噁唑烷酮到二羥基乙基哌嗪的選擇性為至少55％。
【IPC分類】C07D295-04, C07D241-04
【公開(kāi)號(hào)】CN104755466
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201380046259
【發(fā)明人】T·阿羅伍德, J·麥克唐納
【申請(qǐng)人】陶氏環(huán)球技術(shù)有限責(zé)任公司
【公開(kāi)日】2015年7月1日
【申請(qǐng)日】2013年9月4日
【公告號(hào)】CA2881689A1, EP2892883A1, US20150274682, WO2014039551A1