專利名稱：一種腈催化還原為醛的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在水、酸、含鎳和鋁的催化劑以及氫存在下將取代的芐腈催化還原為取代的苯甲醛的方法。
取代的苯甲醛作為精細化學(xué)品和活性成分中間體具有很高的工業(yè)重要性。
取代的苯甲醛常常用羅森蒙德(Rosenmund)法通過相應(yīng)苯甲酸衍生物的選擇性還原而制得，該方法通常使用配位金屬氫化物或使用鈀催化劑。這些方法具有如下缺點它們使用昂貴的氫化物源或昂貴的催化劑。另外，所用的苯甲酸衍生物通常由相應(yīng)的芐腈通過水解制備，因此，直接將芐腈轉(zhuǎn)化為苯甲醛是有利的。
背景技術(shù)：
US 5124487指出，對三氟甲基苯甲醛可以由對三氟甲基芐腈在甲酸水溶液中在鎳/鋁催化劑存在下用氫催化還原制備。然而，該方法限于特殊的取代型式，特別是限于在對位存在強吸電子的三氟甲基。

發(fā)明內(nèi)容
另人吃驚地，現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)一種制備式(I)的苯甲醛的方法 其中R1、R2、R4和R5彼此相互獨立地是氫、氟、游離的或被保護的甲酰基、C1-C12烷基、C1-C12烷氧基、C1-C12鹵代烷基、C1-C12鹵代烷氧基、C4-C14芳基、C5-C15芳烷基、-PO-[(C1-C8)-烷基]2、-PO-[(C4-C14)-芳基]2、-PO-[(C1-C8)-烷基)(C4-C14)-芳基)]、三(C1-C8烷基)甲硅烷氧基、或式(II)的基團A-CO-B (II)其中，彼此相互獨立地，A不存在或是C1-C8亞烷基和B是R6、OR6、NHR7或N(R7)2，其中R6是C1-C8烷基、C5-C15芳烷基、C1-C8鹵代烷基或C4-C14芳基和在每種情況下R7獨立地是C1-C8烷基、C5-C15芳烷基或C5-C14芳基、或N(R7)2一起是環(huán)氨基，或式(IIIa-e)的基團A-E (IIIa)A-SO2-B (IIIb)A-SO2R6 (IIIc)A-SO3W (IIId)A-COW (IIIe)其中A、B和R6的定義與上面的相同和W是OH或NH2，和R3是氫、氟、氯或溴，其特征是式(IV)的化合物
其中R1、R2、R3、R4和R5的定義與式(I)中的相同，●與氫反應(yīng)●在水存在下和●在酸或酸式鹽存在下，在25℃基于水基體系(aqueous basissystem)，該酸或酸式鹽的pKA值為1-6，和●在含鎳和鋁的催化劑存在下。
在每種情況下烷基和烷氧基獨立地各自是直鏈、環(huán)狀、分枝或未分枝烷基和烷氧基。這同樣適用于芳烷基的非芳基部分。
C1-C4烷基是，例如，甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、仲丁基和叔丁基，C1-C8烷基還加上，例如，正戊基、1-甲基丁基、新戊基、環(huán)己基、環(huán)戊基、正己基、正庚基和正辛基，和C1-C12烷基還進一步加上，例如，正壬基、正癸基和正十二烷基。
C1-C4烷氧基是，例如，甲氧基、乙氧基、正丙氧基、異丙氧基、正丁氧基、仲丁氧基和叔丁氧基，C1-C8烷氧基還加上正戊氧基、環(huán)己氧基、環(huán)戊氧基、正己氧基和正辛氧基，和C1-C12烷氧基還進一步加上，例如，正癸氧基和正十二烷氧基。
在每種情況下鹵代烷基和鹵代烷氧基獨立地各自是直鏈、環(huán)狀、分枝或未分枝烷基和烷氧基，每個烷基和烷氧基被溴、氯和/或氟原子、優(yōu)選被氟原子，單個、多個或全部取代。
例如，在本文中，C1-C12鹵代烷基優(yōu)選是三氟甲基、2，2，2-三氟乙基、五氟乙基、九氟丁基、七氟異丙基、全氟辛基和全氟十二烷基。
例如，在本文中，C1-C12鹵代烷氧基優(yōu)選是三氟甲氧基、2，2，2-三氟乙氧基、七氟異丙氧基和五氟乙氧基。
在每種情況下芳基獨立地是具有4-14個骨架碳原子的雜芳基，其中每個環(huán)沒有、或有一個、兩個或三個骨架碳原子，但是在整個分子中至少有一個骨架碳原子，可以被選自氮、硫或氧的雜原子取代，但是優(yōu)選具有6-14個骨架碳原子的碳環(huán)芳基。
具有6-14個骨架碳原子的碳環(huán)芳基的例子是，例如，苯基和萘基，具有4-14個骨架碳原子的雜芳基(其中每個環(huán)沒有、一個、兩個或三個骨架碳原子可以被選自氮、硫或氧的雜原子取代，但是在整個分子中至少有一個骨架碳原子)的例子是吡啶基、苯并呋喃基、二苯并呋喃基或喹啉基。
碳環(huán)芳基或雜芳基的每個環(huán)也可以被至多五個相同或不同的選自氯、氟、C1-C12烷基、C1-C12烷氧基、C1-C12鹵代烷基、C1-C12鹵代烷氧基、二(C1-C8烷基)氨基、COO(C1-C8烷基)、CON(C1-C8烷基)2、COO(C4-C14芳基)、CO(C1-C8烷基)、C5-C15芳烷基或三(C1-C6-烷基)甲硅烷氧基的取代基取代。
C4-C14芳基優(yōu)選的例子是苯基、鄰-、對-、間-甲苯基、鄰-、對-、間-茴香基、鄰-、對-、間-氟代苯基、鄰-、對-、間-氯代苯基、鄰-、對-、間-三氟甲基苯基、鄰-、對-、間-硝基苯基和2-、3-和4-吡啶基。
在每種情況下芳烷基獨立地是上述定義的直鏈、環(huán)狀、分枝或未分枝烷基，其可以單個、多個或全部被上述定義的芳基取代。
C5-C15芳烷基優(yōu)選的例子是芐基或(R)-或(S)-1-苯基-乙基。
被保護的甲?；菍⑼ㄟ^轉(zhuǎn)化為縮醛胺、乙縮醛或混合的縮醛胺乙縮醛而被保護的甲酰基，該縮醛胺、乙縮醛或混合的縮醛胺乙縮醛可以是無環(huán)或環(huán)狀的。
被保護的甲?；鶅?yōu)選的例子是1，1-(2，5-二氧)亞環(huán)戊基。
優(yōu)選的式(I)和(II)的化合物的取代的型式定義如下R1、R2、R4和R5彼此相互獨立地優(yōu)選是氫、氟、C1-C4烷基、C1-C4烷氧基、C1-C4鹵代烷基、C1-C4鹵代烷氧基或N(R7)2，其中在每種情況下R7獨立地是甲基和乙基，但是優(yōu)選是相同的。
R1、R2、R4和R5彼此相互獨立地更優(yōu)選是氫、氟、三氟甲基和五氟乙基，最優(yōu)選是氫或三氟甲基。
R3優(yōu)選是氫、氟或氯。
特別優(yōu)選的式(IV)的化合物是4-氯芐腈、3-三氟甲基芐腈、3，5-二(三氟甲基)芐腈和3，5-二氟芐腈。
本發(fā)明的方法在水存在下和在酸或酸式鹽存在下(在25℃基于水基體系，該酸或酸式鹽的pKA值為1-6)進行。酸和/或酸式鹽與水的重量比優(yōu)選為1∶10-10∶1，更優(yōu)選為1∶1-4∶1。
優(yōu)選的酸是羧酸，特別是甲酸、乙酸或丙酸，更優(yōu)選是甲酸和乙酸。
根據(jù)本發(fā)明的方法在含鎳和鋁的催化劑存在下進行。
鎳對鋁的重量比可以在，例如，1∶20-20∶1，優(yōu)選在1∶5-5∶1，更優(yōu)選在0.9∶1-1.1∶1之間。
含鎳和鋁的催化劑可以作為金屬混合物或以合金的形式使用，優(yōu)選作為合金使用。
優(yōu)選以微粒形式使用含鎳和鋁的催化劑，例如，以粉末或粉塵或片的形式。
含鎳和鋁的催化劑還可以包含一種或多種選自鉻、錸、鐵、鈷、鉬和銅的金屬。
基于所用的式(IV)的化合物，含鎳和鋁催化劑的量可以是，例如，0.5-50重量百分比、優(yōu)選3-30重量百分比、更優(yōu)選5-20重量百分比。更大量的催化劑是可能的但不經(jīng)濟。
根據(jù)本發(fā)明，式(IV)的化合物與氫進行反應(yīng)。
氫氣的壓力可以在，例如，0.2-100巴，優(yōu)選在1-20巴，更優(yōu)選在2-10巴之間。
反應(yīng)溫度可以在，例如，20℃-200℃，優(yōu)選在40-120℃，更優(yōu)選在60℃-90℃。
反應(yīng)時間可以在，例如，0.2小時-72小時，優(yōu)選1-36小時，最優(yōu)選2-10小時。
在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方案中，首先將酸或酸式鹽、水、催化劑和式(IV)的化合物放入反應(yīng)器，將反應(yīng)混合物置于氫氣壓力下，優(yōu)選置于約1巴的氫氣壓力下，例如在30分鐘-2小時內(nèi)將混合物加熱至反應(yīng)溫度。一旦達到反應(yīng)溫度，氫氣壓力被增加至需要的值。在一個更優(yōu)選的實施方案中，氫氣壓力保持不變直至完全轉(zhuǎn)化。
或者，式(IV)的化合物也可以通過泵送入到反應(yīng)混合物中。
在處后理中，首先濾掉催化劑，隨后用一種有機溶劑例如甲苯萃取反應(yīng)溶液是有利的。萃取液脫去溶劑，殘余物通過蒸餾或重結(jié)晶進行純化。
式(I)的化合物按照本發(fā)明的方式得到。
根據(jù)本發(fā)明的方法特別適合制備3-三氟甲基苯甲醛、3，5-二(三氟甲基)苯甲醛、4-氯苯甲醛和3，5-二氟苯甲醛。
根據(jù)本發(fā)明制得的式(I)的化合物，優(yōu)選不進行中間體分離，在催化劑存在下用氫還原為式(V)的化合物， 其中，在式(V)中，每個R1、R2、R3、R4和R5和式(I)中定義的相同，包括優(yōu)選指定的范圍。
例如，在根據(jù)本發(fā)明制備式(IV)的化合物之后，通過將阮內(nèi)鎳加入到反應(yīng)液并在氫氣壓力為5-200巴、優(yōu)選為20-100巴下進行還原；或者首先萃取根據(jù)本發(fā)明制得的苯甲醛并隨后還原有機相例如通過加入一種上面描述的阮內(nèi)鎳催化劑，可完成上述反應(yīng)。
根據(jù)本發(fā)明可制得的式(IV)和(V)的化合物特別適合在制備農(nóng)用化學(xué)品和藥物的方法中使用。
根據(jù)本發(fā)明方法的優(yōu)點在于易操作，和與從芐腈制備苯甲醛的典型方法相比，本發(fā)明方法節(jié)省化學(xué)工藝步驟。
具體實施例方式
實施例實施例1先將10.8克在70克80％的甲酸中的3，5-二(三氟甲基)-芐腈和0.9克Ni-Al-50/50合金放入高壓釜中。用15巴的氮氣加壓高壓釜并將其加熱至70℃。一旦達到反應(yīng)溫度，氫氣壓力增至3巴并保持恒定10小時。隨后，將混合物冷卻并過濾，溶液用甲苯萃取，隨后在減壓下進行分餾，得到8.8克3，5-二(三氟甲基)-苯甲醛(理論值的80％)。
實施例2先將7.7克在70克70％的甲酸中的3-三氟甲基芐腈和0.9克Ni-Al-50/50合金放入高壓釜中。用15巴的氮氣加壓高壓釜并將其加熱至80℃。一旦達到反應(yīng)溫度，氫氣壓力增至10巴并保持恒定7小時。隨后，將混合物冷卻并過濾，溶液用甲苯萃取，隨后在減壓下進行分餾，得到6.5克3-三氟甲基苯甲醛(理論值的85％)。
實施例3先將7.7克在50克75％的甲酸中的3-三氟甲基芐腈和1克NiFeCrAl預(yù)制合金放入高壓釜中。用15巴的氮氣加壓高壓釜并將其加熱至80℃。一旦達到反應(yīng)溫度，氫氣壓力增至6巴并保持恒定10小時。隨后，將混合物冷卻并過濾，溶液用甲苯萃取，隨后在減壓下進行分餾，得到7.0克3-三氟甲基苯甲醛(理論值的89％)。
實施例4先將6.3克在50克75％的甲酸中的3，5-二氟芐腈和0.7克Ni-Al-50/50合金放入高壓釜中。用15巴的氮氣加壓高壓釜并將其加熱至70℃。一旦達到反應(yīng)溫度，氫氣壓力增至3巴并保持恒定10小時。隨后，將混合物冷卻并過濾，溶液用甲苯萃取，隨后在減壓下進行分餾，得到3.9克3，5-二氟苯甲醛(理論值的61％)。
實施例5先將16.5克在139克75％的甲酸中的4-氯芐腈和1.4克Ni-Al-50/50合金放入高壓釜中。用15巴的氮氣加壓高壓釜并將其加熱至70℃。一旦達到反應(yīng)溫度，氫氣壓力增至3巴并保持恒定10小時。隨后，將混合物冷卻并過濾，溶液用甲苯萃取，隨后在減壓下進行分餾，得到15.1克4-氯苯甲醛(理論值的89％)。
實施例6先將14.5克在122克75％的甲酸中的2-氟芐腈和1.2克Ni-Al-50/50合金放入高壓釜中。用15巴的氮氣加壓高壓釜并將其加熱至70℃。一旦達到反應(yīng)溫度，氫氣壓力增至3巴并保持恒定10小時。隨后，將混合物冷卻并過濾，溶液用甲苯萃取，隨后在減壓下進行分餾，得到12.0克2-氟苯甲醛(理論值的80％)。
權(quán)利要求
1.制備式(I)的化合物的方法 其中R1、R2、R4和R5彼此相互獨立地是氫、氟、游離的或被保護的甲?；?、C1-C12烷基、C1-C12烷氧基、C1-C12鹵代烷基、C1-C12鹵代烷氧基、C4-C14芳基、C5-C15芳烷基、-PO-[(C1-C8)-烷基]2、-PO-[(C4-C14)-芳基]2、-PO-[(C1-C8)-烷基)(C4-C14)-芳基)]、三(C1-C8烷基)甲硅烷氧基、或式(II)的基團A-CO-B (II)其中，彼此相互獨立地，A不存在或是C1-C8亞烷基和B是R6、OR6、NHR7或N(R7)2，其中R6是C1-C8烷基、C5-C15芳烷基、C1-C8鹵代烷基或C4-C14芳基和在每種情況下R7獨立地是C1-C8烷基、C5-C15芳烷基或C5-C14芳基、或N(R7)2一起是環(huán)氨基，或式(IIIa-e)的基團A-E (IIIa)A-SO2-B (IIIb)A-SO2R6 (IIIc)A-SO3W(IIId)A-COW (IIIe)其中A、B和R6與上面的定義相同和W是OH或NH2，和R3是氫、氟、氯或溴，該方法的特征是式(IV)的化合物 其中R1、R2、R3、R4和R5的定義與式(I)中的相同，●與氫反應(yīng)●在水存在下和●在酸或酸式鹽存在下，在25℃基于水基體系，該酸或酸式鹽的pKA值為1-6，和●在含鎳和鋁的催化劑存在下。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征是R1、R2、R4和R5彼此相互獨立地是氫、氟、C1-C4烷基、C1-C4烷氧基、C1-C4鹵代烷基、C1-C4鹵代烷氧基或N(R7)2，其中在每種情況下R7獨立地是甲基或乙基，但是優(yōu)選是相同的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的方法，其特征是使用的式(IV)的化合物為4-氯芐腈、3-三氟甲基芐腈、3，5-二(三氟甲基)芐腈或3，5-二氟芐腈。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3的任一種方法，其特征是酸和/或酸式鹽與水的重量比為1∶10-10∶1。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4的任一種方法，其特征是所用的酸是羧酸。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5的任一種方法，其特征是所用的含鎳和鋁催化劑為金屬混合物或以合金的形式使用。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6的任一種方法，其特征是含鎳和鋁的催化劑包含一種或多種選自鉻、錸、鐵、鈷、鉬和銅的金屬。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7的任一種方法，其特征是基于所用的式(IV)化合物，含鎳和鋁的催化劑的量是0.5-50重量百分比。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8的任一種方法，其特征是氫氣壓力為0.2-100巴。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-9的任一種方法，其特征是反應(yīng)溫度為20℃-200℃。
11.根據(jù)權(quán)利要求1-10的任一種方法，其特征是在氫氣壓力增加至需要的值之前，首先將酸或酸式鹽、水、催化劑和式(IV)的化合物加入，然后將反應(yīng)混合物置于氫氣壓力下并加熱至反應(yīng)溫度。
12.根據(jù)權(quán)利要求1-11的任一種方法，其特征是在隨后的步驟中在催化劑存在下式(I)的化合物用氫還原為式(V)的化合物， 其中在式(V)中每個R1、R2、R4和R5同式(I)中的定義相同。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的方法，其特征是還原為式(V)的化合物不必分離中間體。
14.根據(jù)權(quán)利要求1-13的任一種方法制得的化合物在制備農(nóng)用化學(xué)品和藥物的方法中的用途。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種在甲酸水溶液、含鎳和鋁的催化劑和氫存在下將取代的芐腈催化還原為取代的苯甲醛的方法。
文檔編號C07C47/55GK1483712SQ0312789
公開日2004年3月24日 申請日期2003年8月14日 優(yōu)先權(quán)日2002年8月14日
發(fā)明者M·?？藸柼? F·迪爾霍爾茨, M ?？藸柼? 舳 申請人:拜爾公司