CN103906728B - 制备叔氨基醇化合物的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了制备叔氨基醇化合物的方法。所述方法包括在催化量的叔氨基醇化合物存在下，在羰基化合物和硝基烷之间的缩合步骤中使用过量的所述羰基化合物，并进行氢化/烷基化步骤以产生叔氨基醇。用于催化所述缩合步骤的叔氨基醇化合物优选是在所述氢化/烷基化步骤中产生的相同的叔氨基醇化合物。所述方法使用的步骤比常规方法少。
Description
技术领域
本发明涉及制备叔氨基醇化合物的改良方法。
背景技术
叔氨基醇化合物在各种商业和消费产品中起着重要作用。例如，它们可以作为中和剂用于油漆和涂料、工艺水应用和个人护理和化妆品制剂中，作为乳化剂，作为腐蚀抑制剂，例如在金属加工流体中，作为树脂增溶剂、泡沫催化剂、精加工稳定剂，和/或作为其他有用物质的化学合成的原材料。
在工业规模上，叔氨基醇化合物通常通过四步法从硝基烷制备。醛和硝基烷之间的缩合反应（Henry反应），形成硝基醇。催化还原（加氢）产生相应的氨基醇。纯化步骤（结晶或蒸馏）消除了携带杂质进入最终产物。最后，还原性烷基化（二次加氢）步骤产生了叔氨基醇。
如果开发出的新方法，其提供超越已知方法的优点，例如减少加工步骤的数量、增加收率、和/或降低生产成本，将是本技术领域的进步。这样的改进方法公开在2010年9月27日提交的美国序号61/386,664中，其公开内容以其全部通过引用并入本文。
本发明的再一个目的是提供这种其中所述方法的总体周期时间减少的方法。
本发明的另一个目的是提供这种包括使用用于Henry反应的催化剂的方法。
本发明的还一个目的是提供这种包括使用用于Henry反应的催化剂的方法，其中所述催化剂不必从反应产物中除去。
发明内容
本发明提供用于制备叔氨基醇化合物的方法，其中所述方法的总体周期时间减少。
本发明还提供这种包括使用用于Henry反应的催化剂的方法。
本发明还提供了这样的方法，其中不需要从反应产物中除去用于Henry反应的催化剂。
因此，本发明提供了制备式I的叔氨基醇化合物的方法：
其中
每个R2独立地是H或C1-C6烷基；
每个R5独立地是H、C1-C6烷基、或C3-C12环烷基，或者R2和R5与它们相连的碳一起形成C3-C12环烷基；
R3和R4的每个独立地是C1-C6烷基、C3-C12环烷基、或-C(OH)R2R5，或者R3和R4与它们相连的碳一起形成C3-C12环烷基。
除非另有说明，下式中的R、R1、R2、R3、R4和R5具有上面对于式I阐述的定义。
优选地，所有R2基团是相同的。优选地，所有R3基团是相同的。优选地，所有R4基团是相同的。并优选地，所有R5基团是相同的。
所述方法包括：
（a）在催化量的式I化合物存在下，将式IV的硝基烷化合物
其中R和R1独立地是H、C1-C6烷基、或C3-C12环烷基；
与摩尔过量（相对于硝基烷化合物的量）的式III的羰基化合物反应，
形成包含游离的式III羰基化合物和式II的硝基醇化合物的中间产物混合物
和
（b）在氢和加氢催化剂存在下氢化所述中间产物混合物，使得式II的硝基醇化合物和游离的式III的化合物在其中反应，形成式I的叔氨基醇化合物。
在另一个方面，本发明提供了制备式II的化合物的方法
所述方法包括在催化量的式I的叔氨基醇化合物存在下，
将式III的化合物
与式IV的硝基烷化合物反应，
其中R和R1独立地是H、C1-C6烷基、或C3-C12环烷基。
在又一个方面，本发明提供了制备式III羰基化合物的溶液的方法
所述方法包括提供从醛或酮单体形成的聚合物在包含醇的溶剂体系中的溶液；和
将所述聚合物与足以解聚所述聚合物的量的式I叔氨基醇化合物反应
在还另一个方面，本发明提供了包含以下物质在醇溶剂中的混合物的组合物：
式III的羰基化合物
式IV的硝基烷化合物
和一定量的式I的叔氨基醇化合物
式I的叔氨基醇化合物的量小于式III的羰基化合物或是式IV的硝基烷化合物的量，
所述组合物基本上不含式II的硝基醇化合物
在还另一个方面，本发明提供了包含以下物质的混合物的组合物：
溶剂，
式I的叔氨基醇化合物（优选以催化量）
和下列任何一种：
（a）式III的羰基化合物
或
（b）式IV的硝基烷化合物
所述组合物基本上不含式II的硝基醇化合物
在还另一个方面，本发明提供了制备式I的叔氨基醇化合物的方法，
所述方法包括（a）在醇溶剂中，用（1）催化量的式I的叔氨基醇化合物和（2）式IV的硝基烷化合物，
处理由式III的羰基单体形成的聚合物，
其中R和R1独立地是H、C1-C6烷基、或C3-C12环烷基，
从而产生中间产物混合物；和
（b）在氢和催化剂存在下氢化所述中间产物混合物。
具体实施方式
在一个方面，本发明提供了制备叔氨基醇化合物的方法。所述方法表现出超越常规方法的各种优点。具体地说，根据一些实施方式，本发明可以在不必分离和/或纯化中间化合物下进行，因此使得加工步骤较少。另外，在某些实施方式中，本发明的方法导致形成比常规体系收率更高的所期望的产物。此外，所述方法的某些实施方式除了因消除加工步骤的固定成本节约和因提高收率的节约以外，还产生额外的成本节约。此外，因为总体周期时间减少，所述方法更有效率。而且，本发明提供了不需要从反应产物中除去用于Henry反应的催化剂。
已经意外地发现，式I的叔氨基醇化合物在本发明的方法中可具有两种有利的功能。首先，这样的叔氨基醇化合物可充当Henry反应的催化剂，在所述反应中式III的羰基化合物与式IV的硝基烷反应以提供式II的硝基醇。此外，在式III的羰基化合物最初是聚合物的形式的情况下，催化量的式I的叔氨基醇化合物可用于促进所述聚合物的解聚，从而更加迅速地提供式III的含羰基单体的溶液。有利地，在这样的情况下，当添加式IV的硝基烷化合物以制备式II的硝基醇化合物时，在式III的羰基单体溶液中存在的式I的叔氨基醇化合物则在随后的Henry反应中充当催化剂，所述解聚催化剂不需要分离出来。在本发明的特别有利的方面，在Henry反应中、并优选在解聚反应和Henry反应二者中作为催化剂使用的式I的叔氨基醇化合物，是与式II的硝基醇的氢化/烷基化的所需反应产物相同的叔氨基醇化合物。
在所述方法的一种实施方式中，利用催化量的式I化合物促进由含羰基单体形成的聚合物的解聚，从而使得随后的反应更加容易获得所述羰基。然后，添加硝基烷化合物，形成含羰基化合物、催化量的式I化合物和所述硝基烷的混合物。当开始所述硝基烷的添加时，存在很少或不存在硝基醇。所述硝基烷随后与所述羰基化合物反应，消耗所述硝基烷，并形成包含硝基醇和游离的未反应的羰基化合物的中间产物混合物。式I的化合物，当用作解聚催化剂时，在随后的羰基化合物与硝基烷反应期间也存在，并且在这些反应中也同样起到催化剂的作用。所述混合物然后在氢和加氢催化剂存在下被氢化/烷基化，使得所述混合物中的氢、硝基醇化合物和剩余的游离羰基化合物反应，以形成期望的叔氨基醇化合物。在优选实施方式中，用作解聚催化剂和Henry反应催化剂的式I化合物是与期望作为所述氢化/烷基化反应的最终产物的相同化合物。
在某些实施方式中，可以使用不同于式I催化剂的一种或多种其他叔胺催化剂；这样的催化剂可能需要从最终产物混合物中除去。
所述方法的硝基烷是式IV的化合物：
其中R和R1独立地是H、C1-C6烷基、或C3-C12环烷基。在一些实施方式中，R和R1二者都是H。在一些实施方式中，R是H和R1是C1-C6烷基，或者C1-C3烷基、或乙基、或甲基。在一些实施方式中，R和R1二者独立地是C1-C6烷基。在一些实施方式中，二者都是正丙基、或乙基、或甲基。在一个具体的实施方式中，R和R1二者都是甲基。在一些实施方式中，R和R1与它们相连的碳一起形成C3-C12环烷基、或C4-C7环烷基、或环己基。在一些实施方式中，所述硝基烷化合物是硝基甲烷、硝基乙烷、1-硝基丙烷、2-硝基丙烷、或硝基环己烷。
所述方法的起始羰基化合物是式III的物质：
其中R2是H或C1-C6烷基；并且R5是H、C1-C6烷基、或C3-C12环烷基，或R2和R5与它们相连的碳一起形成C3-C12环烷基。在一些实施方式中，R2和R5二者都是H。在一些实施方式中，R2是H而R5是C1-C6烷基、或C1-C3烷基、或乙基、或甲基。在一些实施方式中，R2和R5二者独立地是C1-C6烷基，或者它们独立地是C1-C3烷基。在一些实施方式中，R2是H而R5是C3-C12环烷基、或C4-C7环烷基、或环己基。在一些实施方式中，R2和R5与它们相连的碳一起形成C3-C12环烷基、或C4-C7环烷基、或环己基。在一些实施方式中，所述化合物是甲醛，即R2和R5二者都是H。在本发明的一个优选实施方式中，如下所述，用于所述反应中的甲醛通过在合适的溶剂、优选醇溶剂中在催化量的式I化合物存在下解聚低聚甲醛而由低聚甲醛获得。最优选地，所述醇溶剂是甲醇。
在本发明的方法中，式III的羰基化合物和式IV的硝基烷经历由催化量的式I化合物催化的缩合反应，在本发明的一个方面，所述式I化合物可存在于通过所述催化解聚步骤产生的式III化合物的溶液中。式III的羰基化合物在催化量的式I化合物存在下与式IV的硝基烷反应，以产生硝基醇化合物，在本发明的某些实施方式中，所述硝基醇化合物作为中间产物混合物的组分。
本发明人已经意外发现，在起始反应混合物中存在催化量的式I化合物（其优选是期望的最终产物）促进了式III化合物与式IV化合物之间的反应。此外，在得到的式III羰基化合物是聚合物、例如低聚甲醛的情况下，式I的化合物促进了式III化合物的解聚和溶解，特别是在醇溶剂的存在下，从而增加了随后与式IV化合物反应的式III羰基化合物的可利用性。在一个特别优选的例子中，其中低聚甲醛是式III的羰基化合物的来源并且溶剂是甲醇，催化量的式I化合物的存在促进了所述低聚甲醛在甲醇溶剂中的解聚，从而促进了随后式III化合物与式IV化合物的反应。因为当存在催化量的式I化合物时，低聚甲醛在甲醇中能够溶解得比没有这种化合物时快多达八倍，这也显著减少了所述反应的周期时间。
本发明的另一个优点是，当催化量的式I化合物用于促进所述解聚以产生式III化合物时，式I化合物在通常的条件下将保留在所述反应混合物中并可用来催化随后的Henry反应。
作为用低聚甲醛起始的典型方法的例子，含羰基单体的聚合物在式I化合物存在下溶解。在一个例子中，所述聚合物化合物可以是低聚甲醛，式I的化合物可以是2-二甲基氨基-2-甲基-1-丙醇（“DMAMP”），它可作为80%水溶液添加，并且所述溶剂可以是甲醇。所述聚合物和所述溶剂可以以重量计为约1:1至约2:1的比率存在。式I化合物的存在量可以是所述聚合物化合物重量的约0.1%-15%，优选约0.5-12%，并更优选约1-10%。
经处理式III的羰基单体发生的解聚可以在约45℃–65℃、或约50℃–60℃、优选约55℃的温度下进行约十五分钟至约两小时的时间，这取决于所述温度和使用的催化剂的量。一旦达到解聚，由此产生的未聚合的羰基化合物可以与所述硝基烷反应。当然，当起始羰基化合物基本上是单体时，解聚是不必要的。
因而，在解聚之后，所述混合物的温度可以提高到约65℃，并可以以约1摩尔当量的硝基烷比3摩尔当量的所述单体（羰基化合物）的量，添加所述硝基烷。2摩尔当量过量的所述单体（羰基化合物）对于制备式I化合物例如DMAMP是必要的，因此虽然可以使用更大的过量，但更多的羰基化合物不是优选的。一种合适的硝基烷是2-硝基丙烷。
所述硝基烷可以缓慢地、即用1-4小时时间添加，从而保持反应混合物的温度。
除了式I的化合物之外，各种其他碱催化剂可以用于所述缩合反应。这些包括，例如，无机碱（例如氢氧化钠、氢氧化钙）或其它有机叔胺例如三乙胺。基于所述硝基烷的重量，其他碱性催化剂的浓度可以在例如0.1至2.0重量%的范围内。
所述Henry或缩聚反应中可以使用溶剂。合适的溶剂是基本不妨碍期望产物的形成的溶剂。例子包括，例如，低级醇如甲醇、乙醇、正丙醇和异丙醇，及其混合物。
当得到的羰基化合物是未聚合的形式时，用于Henry反应的条件和比率通常相同。然而，步骤（a）中式I化合物的催化量可以在式III化合物的量的约0.01–10.0wt%的范围内。更优选地，步骤（a）中式I化合物的催化量是式III化合物总量的约3-7wt%。
所述硝基烷与所述羰基化合物之间的缩合反应中形成的硝基醇可以由下式II表示：
其中R2和R5同上面的定义（包括其各种实施方式），并且R3和R4独立地是C1-C6烷基、C3-C12环烷基、或-C(OH)R2R5，或R3和R4与它们相连的碳一起形成C3-C12环烷基。
在一些实施方式中，式II化合物中的R3和R4各自独立地都是C1-C6烷基，或者它们独立地是C1-C3烷基。在一些实施方式中，两个都是正丙基、或乙基、或甲基。在一些实施方式中，R3和R4与它们相连的碳一起形成C3-C12环烷基、或C4-C7环烷基、或环己基。
在一些实施方式中，式II化合物中的R3是-C(OH)R2R5，并且R2和R5都是H。在一些实施方式中，R3是-C(OH)R2R5，R2是H且R5是C1-C6烷基、或C1-C3烷基、或乙基、或甲基。在一些实施方式中，R3是-C(OH)R2R5，R2是H且R5是C3-C12环烷基、或C4-C7环烷基、或环己基。在一些实施方式中，R3是-C(OH)R2R5，并且R2和R5二者独立地都是C1-C6烷基，或者它们独立地是C1-C3烷基。在一些实施方式中，R3是-C(OH)R2R5，并且R2和R5与它们相连的碳一起形成C3-C12环烷基、或C4-C7环烷基、或环己基。
在一些实施方式中，式II化合物中的R3是-C(OH)R2R5，并且R4是C1-C6烷基、或C1-C3烷基、或乙基、或甲基。本发明方法的重要方面是含有式II硝基醇的中间产物混合物还含有游离的式III的羰基化合物。在所述方法的氢化/烷基化步骤中，游离的羰基化合物起着与硝基醇反应的作用，以形成期望的叔氨基醇。
根据本发明，为了提供含有游离羰基化合物的中间产物混合物，使用的羰基化合物的量要超过完成上述缩合反应所需要的量。因此，在中间产物混合物中仍存在未反应的式III羰基化合物，并因此可用于氢化/烷基化步骤。
为了达到合理的收率和减少不想要的副产物的形成，优选在缩合反应步骤中使用足量的式III羰基化合物，使得在该反应完成之后，中间产物混合物含有至少2摩尔的游离的式III羰基化合物/摩尔中间产物混合物中的式II硝基醇。
本领域技术人员可以容易地计算出在缩合步骤中用来提供这样的过量的羰基化合物量，并将主要取决于可用于缩合反应的硝基烷化合物中的氢的数量。以举例的方式，2-硝基丙烷在缩合反应中一般将与1摩尔羰基化合物反应。因此，为了提供含有至少2摩尔游离羰基化合物/摩尔硝基醇的中间产物混合物，在缩合反应中可以使用至少3摩尔羰基化合物/摩尔硝基烷。类似地，对于硝基甲烷而言，每当量的硝基烷可以使用至少五当量的羰基化合物。对于硝基乙烷和1-硝基丙烷而言，可以使用至少四当量的羰基化合物。
通过在氢和加氢催化剂存在下将中间产物混合物氢化/烷基化，使得式II的硝基醇化合物、游离的式III羰基化合物和氢反应，产生叔氨基醇，来实现期望的叔氨基醇的形成。
氢化/烷基化反应在氢气以及加氢催化剂例如雷尼镍（Raney nickel）或者铂或钯基催化剂（以单质形式或作为氧化物的Pt或Pd，有或者没有载体例如碳）存在下进行。优选雷尼镍。
本领域技术人员可以容易地确定氢化/烷基化条件。举例来说，可以使用约30-170℃、或者约100-120℃的温度范围，和约100-1000psi（690kPa-6900kPa）的压力。催化剂的浓度可以改变，并且基于硝基醇，通常在约1重量%和25重量%之间。可以使用溶剂，例如甲醇。继续加氢反应，直到形成期望量的产物，优选至完成，这通常是1到12个小时。
任选地，在氢化/烷基化之后，本发明的方法可以进一步包括最后的醛/酮调整（trim）步骤。在这个任选的步骤中，将另外的式III的羰基化合物缓慢进料到氢化/烷基化产物混合物中，并将所生成的混合物在温度下保持额外的时间，例如1-3小时。所述调整步骤可以帮助进一步增加至期望产物的烷基化，因此潜在地增加总产物收率。
优选地，在氢化/烷基化反应（例如步骤b）之后，中间产物混合物含有至少0.5重量%、或至少5重量%、或至少10重量%、或至少20重量%的期望的叔氨基醇。叔氨基醇可以被过滤，以将其与氢化/烷基化催化剂分离。可以进行其他的后处理，例如真空除去过量溶剂、和/或蒸馏叔氨基醇。
根据本发明制备的叔氨基醇是式I的化合物：
其中R2是H或C1-C6烷基；R5是H、C1-C6烷基、或C3-C12环烷基，或R2和R5与它们相连的碳一起形成C3-C12环烷基；R3和R4独立地是C1-C6烷基、C3-C12环烷基、或-C(OH)R2R5，或R3和R4与它们相连的碳一起形成C3-C12环烷基。
在本发明的一些实施方式中，式I化合物中的R2和R5都是H。在一些实施方式中，R2是H且R5是C1-C6烷基、或C1-C3烷基、或乙基、或甲基。在一些实施方式中，R2和R5二者独立地都是C1-C6烷基，或者它们独立地是C1-C3烷基。在一些实施方式中，R2是H且R5是C3-C12环烷基、或C4-C7环烷基、或环己基。在一些实施方式中，R2和R5与它们相连的碳一起形成C3-C12环烷基、或C4-C7环烷基、或环己基。
在一些实施方式中，式I化合物中的R3和R4二者各自独立地是C1-C6烷基，或它们独立地是C1-C3烷基。在一些实施方式中，两个都是正丙基、或乙基、或甲基。在一些实施方式中，R3和R4与它们相连的碳一起形成C3-C12环烷基、或C4-C7环烷基、或环己基。在其它实施方式中，R3和R4各自是-C(OH)R2R5。
在一些实施方式中，式I化合物中的R3是-C(OH)R2R5，并且R2和R5都是H。在一些实施方式中，R3是-C(OH)R2R5，R2是H且R5是C1-C6烷基、或C1-C3烷基、或乙基、或甲基。在一些实施方式中，R3是-C(OH)R2R5，R2是H且R5是C3-C12环烷基、或C4-C7环烷基、或环己基。在一些实施方式中，R3是-C(OH)R2R5，并且R2和R5二者独立地是C1-C6烷基，或者它们独立地是C1-C3烷基。在一些实施方式中，R3是-C(OH)R2R5，并且R2和R5与它们相连的碳一起形成C3-C12环烷基、或C4-C7环烷基、或环己基。
在一些实施方式中，式I化合物中的R3是-C(OH)R2R5，并且R4是C1-C6烷基、或C1-C3烷基、或乙基、或甲基。
优选的式I化合物包括：2-(二甲基氨基)-2-甲基-1-丙醇，N,N-二甲基三(羟甲基)氨基甲烷，2-(二甲基氨基)-2-乙基丙烷-1,3-二醇，2-(二甲氨基)-2-甲基丙烷-1,3-二醇，或1-(二甲氨基)环己基-甲醇。
根据本发明制备的叔氨基醇可以用于各种应用中。例如，它们可以作为中和剂用于油漆和涂料、工艺水应用和个人护理和化妆品制剂中，作为乳化剂，作为腐蚀抑制剂，例如在金属加工流体中，作为树脂增溶剂、泡沫催化剂、精加工稳定剂，和/或作为其他有用物质的化学合成的原材料。
在本说明书中使用时，“烷基”包括具有指示的碳原子数的直链和支链脂族基团。如果没有指示数值(例如芳基-烷基-)，那么考虑1-6烷基碳。优选的烷基包括但不限于甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、戊基和己基。除非另外指出，所述烷基任选地用1、2或3个、优选1或2个、更优选1个与本文中描述的合成相容的取代基取代。这样的取代基包括但是不限于硝基、卤素、羧酸(例如C0-C6-COOH)、和C2-C6烯烃。除非另外指出，前述取代基本身没有被进一步取代。
术语“环烷基”是指具有指示的环碳原子数的饱和与部分不饱和的环烃基。如果没有指示数值，那么考虑3到12个碳，优选3到8个碳，更优选3到7个碳。优选的环烷基包括但不限于环丙基、环丁基、环戊基、环戊烯基、环己基、环己烯基、环庚基和环辛基。除非另外指出，所述环烷基任选地用1、2或3个、优选1或2个、更优选1个与本文中描述的合成相容的取代基取代。这样的取代基包括但是不限于C1-C6烷基、硝基、卤素、羧酸(例如C0-C6-COOH)、和C2-C6烯烃。优选的取代基是C1-C6烷基。除非另外指出，前述取代基本身没有被进一步取代。
以下实施例说明本发明，但是不打算限制它的范围。除非另外指出，在本文中使用的比率、百分比、份数等都按重量计。
实施例
实施例1
2-(二甲基氨基)-2-甲基-1-丙醇（DMAMP）的制备
2-硝基丙烷（2-NP）转化为2-硝基-2-甲基-1-丙醇（NMP）.
将3当量甲醛之甲醇溶液（methyl formcel）装入反应烧瓶。反应用添加到所述甲醛中的0.65摩尔%三乙胺（TEA）催化。将甲醛之甲醇溶液/TEA混合物加热到85℃，并在大约2小时内逐渐添加2-NP。该反应之后，在85℃保持一小时时间，以完成转化。在60℃下需要2小时保持时间来完成转化。
NMP转化成DMAMP.通过用氢逐步还原以形成2-氨基-2-甲基-1-丙醇（AMP），来将NMP转化成DMAMP。没有分离AMP，而是原位与过量的甲醛（来自步骤1）反应，使得在加氢期间始终持续形成DMAMP。在完成后，并根据NMP进料期间的温度，提高温度以促进甲基化。过程中样品的GC扫描显示出多个峰。这些各种各样的化合物不是杂质，而是中间体，包括AMP的单噁唑烷、单甲基化的AMP和MMAMP的单噁唑烷。在升高的温度下1小时之后，向压热器缓慢进料甲醛之甲醇溶液调整。甲醛之甲醇溶液调整之后，反应器在该温度下再保持一小时，以完成甲基化。
为了较高的收率和产物纯度，优选在最低实践温度下进行NMP进料。为了简化该过程，所有的压热步骤在100℃下进行。为了进一步简化该过程，可以在65℃下进料NMP，而在不同的时点关闭冷却水，以在甲醛之甲醇溶液调整之前，让反应放热来增加温度（为了完成甲基化）。
实施例2
低聚甲醛解聚为甲醛
a.（比较）50克甲醇与50克低聚甲醛在55℃并且没有2-(二甲基氨基)-2-甲基-1-丙醇下混合。120分钟之后，所述混合物仍然是白色悬液。
b.50克甲醇与50克55℃的低聚甲醛和5克80%的2-(二甲基氨基)-2-甲基-1-丙醇水溶液混合。仅15分钟之后，反应混合物中剩余几个晶体，并且在75分钟之后，所述晶体消失并且所述混合物只有轻度混浊。
c.50克甲醇与50克55℃的低聚甲醛和0.1克80%的2-(二甲基氨基)-2-甲基-1-丙醇水溶液混合。60分钟之后，反应混合物中的大部分晶体已经溶解，并且在120分钟之后，所述晶体消失并且所述混合物只有轻度混浊。
实施例3
2-硝基-2-甲基-1-丙醇的制备
配备热水浴、磁性搅拌器、添加漏斗和温度计的500ml3-颈圆底烧瓶在搅拌下装入184克甲醛之甲醇溶液（55重量%甲醛的甲醇溶液）和10.1克80%的2-(二甲基氨基)-2-甲基-1-丙醇水溶液。使所述烧瓶和它的内容物达到65℃并稳定。在5分钟时间内向所述烧瓶缓慢添加100g的2-硝基丙烷，所述烧瓶内容物的温度利用水浴保持在65℃和71℃之间。在完成添加所述2-硝基丙烷之后立即取烧瓶内容物的样品，然后在初始样品之后的1小时、2小时和3小时取样。样品通过气相色谱分析。所述初始样品显示反应约97%完成，剩下2%的2-硝基丙烷。其它样品显示完全反应。
用3当量甲醛进行Henry反应。这样，上面立即制备的2-硝基-2-甲基-1-丙醇中间产物混合物可以在不添加更多的甲醛下，通过如下继续产生2-(二甲基氨基)-2-甲基-1-丙醇：在氢和加氢催化剂存在下氢化/烷基化所述中间产物混合物，使得所述2-硝基-2-甲基-1-丙醇、剩余的甲醛和氢反应以产生2-(二甲基氨基)-2-甲基-1-丙醇，如上面实施例1所证明。
在一些实施方式中，在反应之前在本文中公开的方法的各个阶段中提供所述反应物的混合物可能是有效的。因此，在本发明的一种实施方式中，组合物包含以下物质在醇溶剂中的混合物
式III的化合物
式IV的化合物
和催化量的式I化合物
，式I化合物的量小于式III的化合物或是式IV化合物的量，所述组合物基本上不含式II的化合物。所述混合物在直到式III化合物与式IV化合物之间反应之前，将基本上不含式II的化合物，所述反应由式I的化合物催化，在升高的温度下开始。
在本发明的另一个方面，组合物包含以下物质的混合物
溶剂，
式I的化合物
和以下任何一种
（a）式III的化合物
或
（b）式IV的化合物
所述组合物基本上不含式II的化合物。
如果总反应按以下顺序进行的话，可以存在如此的式I和式IV组合物，在所述顺序中式I和式IV化合物首先混合在一起，然后添加所述含羰基聚合物，使得几乎同时在同一容器中发生形成式III化合物的解聚反应和与式IV化合物形成式II化合物的后续缩合反应。
虽然本发明已经在上面按照它的优选实施方式进行了描述，但它能够在该公开内容的精神与范围内进行修改。本申请因此旨在涵盖利用在此公开的一般原理而对本发明的任何变化、应用、或改进。此外，本申请旨在涵盖仍在本发明所属技术领域的已知或惯常实践范围内并落于以下权利要求的限制内的对本公开的这类背离。
Claims (14)
1.用于制备式I化合物的方法：
其中
R2是H或C1-C6烷基；
R5是H、C1-C6烷基、或C3-C12环烷基，或者R2和R5与它们相连的碳一起形成C3-C12环烷基；
R3和R4独立地是C1-C6烷基、C3-C12环烷基、或-C(OH)R2R5，或者R3和R4与它们相连的碳一起形成C3-C12环烷基；
所述方法包括：
(a)在催化量的式I化合物存在下，将式III的化合物
与式IV的化合物反应
其中R和R1独立地是H、C1-C6烷基、或C3-C12环烷基，
以产生包含游离的式III化合物和式II的硝基醇化合物的中间产物混合物
和
(b)在氢和催化剂存在下氢化所述中间产物混合物。
2.权利要求1的方法，其中步骤(a)的中间产物混合物包含至少两摩尔游离的式的III羰基化合物/摩尔式II的硝基醇化合物。
3.权利要求1-2任一项的方法，其中在步骤(b)之后添加补加的式III的羰基化合物。
4.权利要求1-3任一项的方法，其中R3和R4各自独立地是C1-C3烷基。
5.权利要求1-3任一项的方法，其中R3和R4各自是-C(OH)R2R5。
6.权利要求1-3任一项的方法，其中R3是-C(OH)R2R5并且R4是C1-C6烷基。
7.权利要求1-3任一项的方法，其中R3和R4与它们相连的碳一起形成C3-C12环烷基。
8.权利要求1-7任一项的方法，其中R2和R5是H。
9.权利要求1的方法，其还包括解聚低聚甲醛以产生至少一部分所述式III的羰基化合物。
10.权利要求9的方法，其中所述解聚由式I的化合物催化。
11.权利要求1的方法，其还包括制备式III化合物
其中R2是H或C1-C6烷基；
R5是H、C1-C6烷基、或C3-C12环烷基，或者R2和R5与它们相连的碳一起形成C3-C12环烷基；
所述方法包括：
提供从醛或酮单体形成的聚合物在包含醇的溶剂体系中的溶液；和
将所述聚合物与足以解聚所述聚合物的量的式I化合物反应
其中R2和R5如上所述并且R3和R4独立地是C1-C6烷基、C3-C12环烷基、或-C(OH)R2R5，或者R3和R4与它们相连的碳一起形成C3-C12环烷基。
12.一种组合物，其包含以下物质在醇溶剂中的混合物：
式III的化合物
式IV的化合物
和催化量的式I化合物
式I化合物的催化量小于式III化合物或式IV化合物的量，
所述组合物基本上不含式II的化合物，
其中R和R1独立地是C1-C6烷基或C3-C12环烷基；
R2是H或C1-C6烷基；
R5是H、C1-C6烷基、或C3-C12环烷基，或者R2和R5与它们相连的碳一起形成C3-C12环烷基；
R3和R4独立地是C1-C6烷基、C3-C12环烷基，或者R3和R4与它们相连的碳一起形成C3-C12环烷基。
13.一种组合物，其由以下物质的混合物组成
溶剂，
式I的化合物
和以下任一种
(a)式III的化合物
或
(b)式IV的化合物
所述组合物基本上不含式II的化合物，
其中
R和R1独立地是C1-C6烷基或C3-C12环烷基；
每个R2独立地是H或C1-C6烷基；
每个R5独立地是H、C1-C6烷基、或C3-C12环烷基，或者R2和R5与它们相连的碳一起形成C3-C12环烷基；
R3和R4独立地是C1-C6烷基、C3-C12环烷基，或者R3和R4与它们相连的碳一起形成C3-C12环烷基。
14.制备式I的化合物的方法：
其中
R2是H或C1-C6烷基；
R5是H、C1-C6烷基、或C3-C12环烷基，或者R2和R5与它们相连的碳一起形成C3-C12环烷基；
R3和R4独立地是C1-C6烷基、C3-C12环烷基、或-C(OH)R2R5，或者R3和R4与它们相连的碳一起形成C3-C12环烷基，
所述方法包括：
(a)在醇溶剂中，用(1)催化量的式I化合物和(2)式IV的化合物
处理由式III的单体形成的聚合物，
其中R和R1独立地是H、C1-C6烷基、或C3-C12环烷基，
以产生中间产物混合物；和
(b)在氢和催化剂存在下氢化所述中间产物混合物。
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