專利名稱：富含對映體的2－丁醇的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及富含對映體的2-丁醇的制備方法及其應(yīng)用。
背景技術(shù)：
手性對映異構(gòu)的純醇在合成高附加值產(chǎn)品如精細化學(xué)試劑或醫(yī)藥中間體時是重要的構(gòu)造嵌段。原理上，合成手性對映異構(gòu)的純醇可以通過多步化學(xué)轉(zhuǎn)換來進行。
例如，在T.Ohkuma和R.Noyori的Hydrogenation of Carbonyl groups(發(fā)表于Comprehensive Asymmetric Catalysis，1999，Eds.E.N.Jacobsen，APfaltz，H.Yamamoto，Springer Verlag，Berlin，Herdelberg，New York(第199-247頁)中)公開了酮和手性釕催化劑的對映體選擇氫化反應(yīng)。
此外，在S.Itsuno的Hydrogenation of Carbonyl groups(發(fā)表于Comprehensive Asymmetric Catalysis，1999，Eds.E.N.Jacobsen，A Pfaltz，H.Yamamoto，Springer Verlag，Berlin，Herdelberg，New York(第290-315頁)中)公開了酮和手性硼烷反應(yīng)試劑的不對稱還原反應(yīng)。
但是只有當(dāng)羰基上的兩個取代基存在很不同的空間要求時，上述任一方法才可以實現(xiàn)令人滿意的對映體過量。
一種可行的備選方案是分離外消旋的2-醇。但是，現(xiàn)有的化學(xué)方法總是通過和手性助劑共價結(jié)合來進行，通過完全分離，上述手性助劑再次從分子中除去，由此使得整個方法不經(jīng)濟。而且，當(dāng)取代基的空間性質(zhì)僅存在一些差異，尤其對2-丁醇而言時，這種分離方法僅呈現(xiàn)低對映體選擇性。
例如，可以通過區(qū)域選擇性氫化末端環(huán)氧化物來制得外消旋2-烷醇(H.Sajiki，K.Hattori和K.Hirota，Chem.Comm.1999，1041-1042)。

發(fā)明內(nèi)容
要求提供一種可以簡單高效的方式制備富含對映體的2-丁醇的方法。
目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了一種制備富含對映體的2-丁醇的方法，其特征在于，在鈀和/或鈀化合物以及連位二胺存在下，用氫還原富含對映體的1，2-環(huán)氧丁烷。
在本發(fā)明中，術(shù)語“富含對映體的2-丁醇”是指具體(R)和(S)對映體的混合物；相比其它的對映體，其中一種對映體以對映體過量的形式存在，下文中表示為ee。ee值較好為90-100％，更好是98-100％，最好是99-100％，術(shù)語“對映體純的”也用于表示在后的范圍。
本發(fā)明的方法較好用于從(R)-1，2-環(huán)氧丁烷制備(S)-2-丁醇。
在本發(fā)明中，若需要的話，可以組合上述及下文所列所有自由基定義、參數(shù)和圖例，它們?nèi)缤ǔＫ龌蛘咴趦?yōu)選的范圍內(nèi)，即具體的范圍和優(yōu)選范圍。
在鈀和/或鈀化合物存在下進行本發(fā)明的方法。例如，適于此目的的有元素鈀，如鈀黑或施加到載體上的鈀。合適的載體例如有活性炭、石墨、硅藻土、硅膠、尖晶石、氧化鋁、碳酸鈣、氧化鎂、硫酸鋇或者其它有機載體材料。
那些基本上不溶于有機溶劑中的鈀化合物也是合適的，例如，那些通過反應(yīng)鈀(0)或較好是鈀(II)化合物和氫氧化物制得的。
優(yōu)選的鈀(II)化合物是通式(Ia)和(Ib)所示的化合物M2[Pd(Hal)4] (Ia)Pd(Hal)2(Ib)其中，M是鋰、鈉、鉀、銨或有機銨，Hal是氯、溴或碘。
所用氫氧化物較好是堿金屬或堿土金屬氫氧化物，較好是堿金屬氫氧化物，如氫氧化鈉或氫氧化鉀。
所述鈀化合物可以如此使用或者施加到載體上。合適的載體是上述的材料。在本發(fā)明使用前，任選地進行例如和肼的還原反應(yīng)。
所用催化劑較好是施加到載體上的鈀或者施加到載體上的鈀化合物(通過使通式(Ia)和/或(Ib)所示化合物和氫氧化物反應(yīng)來制得)。優(yōu)選的載體是粉狀的活性碳。
載體上催化劑的鈀含量并不重要，它可以在大范圍內(nèi)變化。通常，使用其鈀含量在0.1-20重量％，較好是0.5-15重量％的載體上催化劑。
所述鈀和/或鈀化合物的用量也可以在相對較寬的范圍內(nèi)。通常，選擇鈀和/或鈀化合物的量，使所用鈀和1，2-環(huán)氧丁烷的摩爾比為1∶100到1∶100000，較好是1∶5到1∶1000，更好是1∶10到1∶10000。
也可以在連位二胺的存在下進行本發(fā)明的方法。優(yōu)選的連位二胺是通式(II)所示的那些H2N-CR1-CR2-NH2(II)式中，R1和R2各自為氫、烷基或芳基；整個CR1-CR2是5-7元亞環(huán)烷基。
烷基例如是非支鏈、支鏈、環(huán)狀或脂肪族C1-C12烷基(可以是未取代或至少部分被氟、氯取代的)、或者未取代或取代芳基。烷基更好是支鏈、環(huán)狀或脂肪族C1-C12烷基(沒有進一步取代)。
芳基例如是具有6-18個主鏈碳原子的碳環(huán)芳族基團或者具有5-18個主鏈碳原子的雜芳基；所述雜芳基每個環(huán)上沒有碳原子或者具有1、2、或三個主鏈碳原子，但在其整個分子中至少有一個主鏈碳原子，所述雜芳基可以被選自氮、硫和氧的雜原子取代。所述碳環(huán)芳族基團或雜芳基每個環(huán)上也可以被最多5個相同或不同取代基取代，取代基選自游離羥基或保護羥基、碘、溴、氯、氟、氰基、C1-C12烷基(例如，甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、叔丁基、環(huán)己基、正己基、正辛基或異辛基)、C6-C12芳基(例如，苯基)或C1-C6烷氧基。
芳基較好是具有6-18個主鏈碳原子的碳環(huán)芳族基團，它沒有進一步取代。
R1和R2較好各自同為氫、甲基或苯基；或整個CR1-CR2是環(huán)己二烯基或環(huán)戊二烯基。
尤其優(yōu)選的連位二胺是乙二胺。
連位二胺的量可以是例如每摩爾鈀或鈀化合物0.05-100摩爾，較好是0.1-20摩爾，最好是0.1-2.5摩爾。
更多的連位二胺也是可行的，但是不經(jīng)濟。
在本發(fā)明方法的一個實施方式中，在加入反應(yīng)之前，載體上的鈀和指定量的連位二胺混合至少30分鐘，較好是30分鐘-12小時，并且在用于本發(fā)明方法之前干燥所得改性催化劑。
在本發(fā)明的替換實施方式中，通式(Ia)或(Ib)所示化合物和氫氧化物反應(yīng)，所得產(chǎn)物在任選進行洗滌和還原(例如和肼)之后，和指定量連位二胺混合，然后和載體混合至少30分鐘，較好30-12小時，在用于本發(fā)明方法之前干燥所得改性催化劑。
在本發(fā)明又一替換實施方式中，通式(Ia)或(Ib)所示化合物在載體存在下和氫氧化物反應(yīng)，所得產(chǎn)物在任選進行洗滌和還原(例如和肼)之后，和指定量連位二胺混合，然后和載體混合至少30分鐘，較好30-12小時，在用于本發(fā)明方法之前干燥所得改性催化劑。
在本發(fā)明尤其優(yōu)選的實施方式中，通式(Ia)或(Ib)所示化合物在載體存在下和氫氧化物反應(yīng)，所得產(chǎn)物在任選進行洗滌和還原(例如和肼，或施加到載體上的鈀)之后，直接用于本發(fā)明的方法，并且連位二胺加入所述反應(yīng)混合物中。
所述反應(yīng)較好在沒有有機溶劑或者也可任選在有機溶劑中進行。
進行本發(fā)明方法的合適溶劑尤其是有機溶劑。合適有機溶劑例如是任選鹵化的脂族、脂環(huán)族或芳族烴，例如，各種汽油、苯、甲苯、二甲苯、氯苯、二氯苯、各種石油醚、己烷、環(huán)己烷、二氯甲烷、氯仿、四氯化碳、醇如甲醇、乙醇、正丙醇或異丙醇，或者這些有機溶劑的混合物。
所述反應(yīng)溫度可以是例如0-150℃，較好是10-100℃，更好是20-50℃。
所述氫氣分壓可以是例如0.8-200巴，較好是5-100巴，更好是10-50巴。
在優(yōu)選實施方式中，本發(fā)明的方法回收并重新使用所述催化劑。例如可以通過沉降和傾析或者過濾來進行回收。觀察到活性并沒有顯著損失。
本發(fā)明制得的富含對映體的2-丁醇尤其適于制備精細化學(xué)試劑，活性醫(yī)藥成分或中間體。優(yōu)選是(S)-2-丁醇。
本發(fā)明的優(yōu)點是本發(fā)明所述方法提供高區(qū)域選擇性環(huán)氧化物開環(huán)，由此提供合成富含對映體2-丁醇的最佳路線，上述開環(huán)在最輕微外消旋作用都沒有的條件下進行。
實施例在所有實施例中，(R)-或(S)-2-丁醇的光學(xué)純度通過在手性柱狀材料上進行氣相色譜分析來確定，并通過ee值記錄。術(shù)語“比例”描述了2-丁醇和2-丁醇(來自1，2-環(huán)氧丁烷氫化反應(yīng)的兩種可能產(chǎn)物)之間的比例。
實施例1制備催化劑A將50.0g(0.047mol)鈀(在碳上，10重量％)和93ml包含5.65g(0.094mol)1，2-二氨基乙烷和87ml水的溶液攪拌成漿液，并在50℃和200毫巴的壓力下干燥2小時。制得53g催化劑A。
實施例2制備催化劑B用水將33.3g Na2PdCl4水溶液(0.047mol)稀釋成300ml。之后，加入150ml 1N氫氧化鈉溶液。用10升水以潷析的方式洗滌所述沉積固體，并通過抽濾將固體過濾。在攪拌條件下將所述固體和5.65g(0.094mol)1，2-二氨基乙烷混合，并用水將形成的溶液稀釋成84ml。在2小時后，加入45g活性炭，并在50℃和200毫巴的壓力下干燥。制得59g催化劑B。
實施例3制備催化劑C用水將30.0g Na2PdCl4水溶液(0.042mol)稀釋成300ml。之后，加入135ml 1N氫氧化鈉溶液。用10升水以潷析的方式洗滌所述沉積固體，并通過抽濾將固體過濾。在攪拌條件下將所述固體和5.09g(0.085mol)1，2-二氨基乙烷混合，并用水將形成的溶液稀釋成120ml。在2小時后，將干燥的催化劑和這種溶液攪拌成漿液，并在50℃和200毫巴的壓力下干燥。制得61.1g催化劑C。
實施例4制備催化劑D將45.0g活性炭懸浮在300ml水中。將所述漿液和50ml包含3.33g Na2PdCl4水溶液(0.5g鈀)及47g水的溶液混合。1小時后，使用10％的氫氧化鈉溶液將pH設(shè)定為8-9。2小時后，在抽濾過濾器上洗滌所述催化劑，使之不含氯化物，并調(diào)至中性。然后，在110℃和200毫巴的壓力下干燥。
將所述催化劑和120ml包含5.65g(0.094mol)1，2-二氨基乙烷和115ml水的溶液攪拌成漿液，并在50℃和200毫巴的壓力下干燥。制得59.5g催化劑D。
實施例5制備催化劑E將45.0g活性炭懸浮在300ml水中。將所述漿液和50ml包含3.33g Na2PdCl4水溶液(0.5g鈀)及17g水的溶液混合。1小時后，使用10％的氫氧化鈉溶液將pH設(shè)定為8-9。2小時后，用33ml水合肼還原所述懸浮物。在抽濾過濾器上洗滌所述催化劑，使之不含氯化物，并調(diào)至中性。然后，在110℃和200毫巴的壓力下干燥。
將所述催化劑和120ml包含5.65g(0.094mol)1，2-二氨基乙烷和115ml水的溶液攪拌成漿液，并在50℃和200毫巴的壓力下干燥。制得57.3g催化劑E。
實施例6-12氫化(R)-1，2-環(huán)氧丁烷的一般步驟將1當(dāng)量(R)-1，2-環(huán)氧丁烷溶解在指定量的有機溶劑中，并加入合適的高壓釜中。加入10重量％(以基質(zhì)計)所用的鈀催化劑。將所述高壓釜密封，并設(shè)定所需的氫氣壓力。在指定溫度下氫化所述反應(yīng)混合物。
在反應(yīng)結(jié)束之后，將所述高壓釜減壓，使用硅藻土過濾催化劑。通過氣相色譜確定所得過濾物的化學(xué)純度和光學(xué)純度，并確定轉(zhuǎn)化率。
實施例6用催化劑A氫化

實施例7用催化劑B氫化

實施例8用催化劑C氫化

實施例9用催化劑D氫化

實施例10用催化劑E氫化

實施例11用鈀(在碳上，10重量％)進行氫化

實施例10用鈀(在碳上，10重量％)進行氫化，同時在沒有溶劑的氫化反應(yīng)中加入1，2-二氨基乙烷

權(quán)利要求
1.一種制備富含對映體2-丁醇的方法，其特征在于，在鈀和/或鈀化合物以及連位二胺存在下用氫還原富含對映體的1，2-環(huán)氧丁烷。
2.權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，(R)-1，2-環(huán)氧丁烷還原成(S)-2-丁醇。
3.權(quán)利要求1和2任一項所述的方法，其特征在于，所用鈀和/或鈀化合物是金屬鈀或施加到載體上的鈀，或者通過反應(yīng)鈀(0)或較好是鈀(II)化合物和氫氧化物反應(yīng)制得的那些。
4.權(quán)利要求1-3任一項所述的方法，其特征在于，所用鈀和1，2-環(huán)氧丁烷的摩爾比為1∶1至1∶100000。
5.權(quán)利要求1-4任一項所述的方法，其特征在于，所用連位二胺是以下通式所示的那些H2N-CR1-CR2-NH2(II)式中，R1和R2各自為氫、烷基或芳基；或整個CR1-CR2是5-7元亞環(huán)烷基。
6.權(quán)利要求1-5任一項所述的方法，其特征在于，所述方法通過在載體存在下使以下通式(Ia)和(Ib)所示的化合物和氫氧化物反應(yīng)，所得產(chǎn)物在任選進行洗滌并用例如肼進行還原之后，和連位二胺一起直接加入所述反應(yīng)混合物中M2[Pd(Hal)4] (Ia)Pd(Hal)2(Ib)其中，M是鋰、鈉、鉀、銨或有機銨，Hal是氯、溴或碘。
7.權(quán)利要求1-6任一項所述的方法，其特征在于，所述氫氣分壓為0.8-200毫巴。
8.權(quán)利要求1-7任一項所述的方法，其特征在于，本發(fā)明所述方法回收所述鈀和/或鈀化合物，并重新用于本發(fā)明方法。
9.富含對映體的2-丁醇在制備精細化學(xué)試劑、活性醫(yī)藥成分或中間體中的應(yīng)用，所述富含對映體的2-丁醇按照權(quán)利要求1-8任一項所述方法制得。
全文摘要
本發(fā)明涉及富含對映體的2－丁醇的制備方法，在鈀和/或鈀化合物以及連位二胺存在下用氫還原富含對映體的1，2－環(huán)氧丁烷；本發(fā)明還涉及富含對映體的2－丁醇的應(yīng)用。
文檔編號C07C31/12GK1616385SQ200410079129
公開日2005年5月18日 申請日期2004年9月8日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月8日
發(fā)明者B·舒默, M·斯托曼 申請人:拜爾化學(xué)公司