专利名称：苯并嗪的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种由酚^^、 ^f^^和^m^制备苯^l^f匕 ^^的新颖^^^"法。
背景技术：
苯賴嗪通常由酚^^物与醛和^tt^反应制备。已^i亥反应在无 溶剂条件下进行，或者^i^剂存在下进行，如曱苯、二碌,烷、醇或二乙醚。例如，美国专利NO. 5, 543，516(Ishida)提供了一种制备苯^l嗪 ^b^物的方法，其中包^i^^物、伯胺和醛的AJ^^^在无单独溶剂的情 况下制备；^^物处于A^物进行化学键合的温度^H^r在该温度下从而据 舰形絲辨喻^^。中国专利/zHfNO. CN 1451679(Gu)针对的是用于RTM应用的改'^^
^!。^M脂，并^^过去的苯^i"^t脂是利用有才;i^剂如曱苯、二嚙#二
曱苯(引用中国专利申请NO. ZL 94111852. 5)合成的。而在上述CN ， 679 中，甲笨在实施例中用作溶剂。苯并碌、唤目前可从几个商家购得，包括Huntsman Specialty Chemicals, Brewster, New York; Georgia-Pacific Resins, Inc.和Shikoku Chemicais Corporation, Chiba， Japan,其中;^^一个尤^y^供B-a、 B~m、 F-a、 C-a和F-a苯^#^#脂。认为这些可购买到的苯^l溱是用甲苯作溶剂制备 的。然而，这些已知合成方法和一些市售的苯^€絲铣泉。例如，合 成中用到的一些溶剂有毒，因it化工作场所希望a使用，而另外一些在升高 的温;l条件下可移除，引起一些苯^^^f^物的过早降解和/或聚合，导^ 用所ii^^^^l己制的可固^i且合物的性能受损。已知的合成方法通常需要相当长的时间，即需要至少;MH、时进行
预期的M和分离反应产物。最终产物的纯化经常需要额外的时间。另外，虽然苯^l溱的产率在一些实例中是令人满意的，妙如指出的，许多常用溶剂 有毒性，许多实例中需要通过昂贵的^^消除，如@漆昂贵的溶剂回收系统。因此需要有一种jygit些铣泉的合成方法。本发明提供了一种Ul了上述合成故^的解决方案。
更Jr^地，本发明提^-种制备苯^l溱的方法。本^发明的方法包 括以下步骤制备在絲酯溶剂中的^JS';^^，所iiA^'^^包^ft为反 应物的酚4^物、伯^{^物和醛^^; ^/斤i^应物到达所iiA^物进行 ^:学^:合的温度，并使它们在该温度下##足以形威苯^1唤的时间。用甲苯M^剂合絲^^溱，例如，受困于甲苯的高沸点，即4組
真空下也是如此。因此需要高温以^^^嗪产物中移除甲苯溶剂。然而，由 于苯^l嗪产物在这些高温条件下存在一定程度的挥发，不肯^不移除苯^€
唤产物的情况下将曱^^剂与苯^l溱产物完全分离，并JL^推动苯^I嗪 产物变化(advancing),因此降低了它的储存期J^急定性。根据图1和2所示， GC显示在甲苯溶剂中合成的苯并噁"秦产物仍包含残余甲苯，流变仪 (rheometrics)显示120匸时^>有不稳、定性。才Nt这个背景，以下的可^^剂A/斤希望的，它们具有包括以下的 性能与7jOf^膝；易于飾原材料、形成的^f可中间体产物、和苯，溱产 物；g压力下具有65匸到105。C的沸点和^r条性。以下更详细描述的所选择 的溶剂A^JJ旨，如乙酸乙酉旨。乙酸乙酯具有环^i力下76. 5°C-77. 5'C的沸点。 也可以4^]乙酸丙酯沐点为102X:)和乙酸异丙酯(沸点为85'C-91X:) 。^^她， 也可以使用非乙酸酯，曱酸丙酯(沛点为80°C-Src), ^v^于;i^S旨范围内。
确定下列溶剂家族不适合于苯^^溱的商业合成，原因如下
^l溶剂(如苯、甲絲二曱苯)不适合于本发明的实践，或者因为
它们的毒践者因为它们的沸点太高，或两^r。絲(如甲醇、乙醇或叔丁醇)溶剂不适合于本发明的实践，或者因 为它们可与水混溶，或者因为它们的沸点太高，或两a有。醚类(如乙醚、二丙醚或THF)溶剂不适合于本发明的实践，因为它 们的毒性。酮类(如丙酮或MEK)溶剂不适合于本发明的实践，因为它们与^物存在潜在的^性。在^氐于0. lMPa的真空下，乙酸乙酯的沸点比甲苯的沸点低20。C 以上。因jt傳^^溱可在7(TC干燥，而没有产物变4咏因il:bit加了它的粘度(导 致受损的储存期PMI定性)的风险。^f目色谱/质镨(猛示；相对于图l)表明在 乙酸乙酯中制备的苯^^噢无溶剂，而ibf目对于在甲苯中制备的苯并潘嗪(J^图 2， A和B)通过rheometric粘度测财法显示在120。C具有储存期卩財惑定性。
图1示出了在曱苯中制备的苯^l嗪的^目色谱/质"ifi普图。图2分两部^:出了^^透色镨，在曱苯(A)中制备的苯^ln秦 与在乙酸乙酯(B)中制备的苯^l唤的^^透色^ii行对比。图3示出了在甲苯中制备的苯^^秦(上曲銜与在乙酸乙酯中制备 的苯并，港嗪(下曲銜的rheometric粘度随时间测试的语图。
发明详述如前所述，目前，苯^l。辆脂由酚、醛和伯胺在溶剂(如曱苯、 二碌、錄醇)中或在iLi^剂体系中合成。典型地，由于合^^下来的溶剂移除 所需的时间，完威苯^l。^ft^合成的反应需要几个小时以上。如果需要对 产物纯化，还需要额外的时间。尽管利用使用溶剂的技术的苯并港溱的产率和 M量分布是令人满意的，但l是由于毒1"生、高沸点、与7jc的';^i^沐与反应物、 中间体和/或苯^^嗪产物的^1#^#^^剂是希望的。
〖0024]尽管生成如前所述产物的A^不需^^化剂，^fe lL如果需要，如为 了^A^';f^物中形成的产物的组成，可以使用酸催化剂如HC1、或碱性催化 剂如NaOH。合成中可以^^]树不同的醛，例如曱醛溶液(械尔马林)、多聚 甲醛、聚甲醛，以及具有通式RCHO的醛，其中R为脂族基团，包括上,的混 ^ 。许多种酚同样可用于合成中。可以使用，例如，单官f,口，、 曱酚、2-溴-4-甲_|^、 2-烯丙^i^、 1, 4-^J^SHU^以物。适合的双官 能酚包練酞、鄉、4一4、一亚曱^i^、 4一4、一U^苯甲酮、； ^A、1，8—^基蒽醌、1，6-4絲、2，2、-U^f禺絲、间^Li^、芴i^J^类 似物。适合的三官脅嫩包括1， 3， 5-三羟J^N^f以物。多种伯胺可用于苯^^嗪的合成。适合的^^包括单官育,嚇、 曱M、乙M、丙M、 丁，、异丙員、十A^^、环己胺、m 1-絲蒽、4-^J^甲醛、4-^i^苯甲酮、>#^^、 2-^^-5-溴p比咬、D~3-^J^-e-己内,、2-^t^—2， 6-二曱基派咬、3—^J^-9-乙基"t^、 4-(2-氨乙 _^吗啉、2->#^药酮、2-^J^药、1-^JJf己亚胺(l-aminohomopiperidine)、 9一^J^、 l-M芘、4-溴，、^N^f以物。适合的双官育嫉包括2-M 千胺(benxylamine)、 1, 3-J^^丙烷、1， 4->^#^丁烷、1， 10-JitJ^癸烷、 2，7-_^#^芴、1,4-^MJf、己烷、9，10-J^tJ^、 1,4-JltJ^底唤、亚曱基 二錄、1，4—^tJ^苯甲酮、4，4-^i^苯M、芴1、 4，4、-_n#J^ 苯J^m、 4， 4 、-M^^N^以物。适合的三官育嫩包括三聚，，四官能 胺包括芴四胺、四胺二苯U^勒以物。另夕卜还有，胺官能化聚二甲1^IU^^絲聚物，胺官能化聚丁二 烯和絲聚物、絲丙_4^刻以物。对于a条阵，如^予^X的时间，^可在差不多室温的^ 下ii4亍，或者A^温JL可控制在约150匸。该^^i^可在大气压力下进行i^財居需^"在高至约100psi的压 力下进行。反应时间将絲于反应物特性与A^条件。"-^的，然而，使用的 反应时间为约15到30分钟，正如所指出的，反应时间也可少于或多于上迷时 间，il^:于^^的^^。所需反应物的相对数量取决于它们的化学棒性，如^反应的M
性基团的数目。化学计量学在熟悉^^域的技#员的技倉&内，所需a物
的相对数量4膝易选择，这M于^性^^的官負暖。
^^€^#可以下*构表示其中o为1-4， X选自直激(当o为2时)、絲(当o为1时)、亚絲(当 o为2-4时)、絲(当o为2时)、石辦(当o为1时)、斩縱(当o为2时)、 ^(当o为2时)和贿(当o为2时)，R!选自氬、錄、烯基、和芳基， 和R4选自氬、卣素、^Mtt。更特别的，在结构式I范围内，苯^l溱可以下述结构表示
<formula>formula see original document page 7</formula>
其中X选自直皿、CH2、 C(CH3)2、 00、 S、 3=0和0=3=0， 1^和112相同或不 同并腿自氬，^i^如甲基、乙基、丙缺丁基，烯基如烯丙#芳基，和R4 相同或不同并M自IU戈烯基如烯丙基。结构式II范围内，^^性的苯^l溱包括
<formula>formula see original document page 7</formula>
其中Rh R2和IU与上i^^U目同。
可选的，苯^HI嗪以下舰构表示:
<formula>formula see original document page 8</formula>
其中p为2， Y选自^l基(当p为2时)、二苯基曱烷(当p为2时)、二苯 基异丙烷(当p为2时)、二苯J^雄(当p为2时)、二苯纽砜(当p为2时)、 二苯扭(当p为2时)和二苯JJ同(当p为2时)，和R4选自氢、卣素、iti^ 烯基。虽然不在结构式I或VII范围内，另外的苯并港嗪以下述结构表示<formula>formula see original document page 9</formula>其中H、 R2和R4与上ii^50f目同，和R3如R!、 R2或R4定义。
这些苯，溱的特别实例包拾
<formula>formula see original document page 9</formula><formula>formula see original document page 10</formula>
XVIII所*^1。秦组分可以包括多官肯fe^^l。秦和单官能苯^^溱的结 合物，或可以是一种或多种多官能苯M嗪或一种或多种单官能苯 溱的结^;。单官^^并，港溱的实例可以下g构表示
10<formula>formula see original document page 11</formula>XIX其中R为^^如甲基、乙基、丙#丁基，或在可利用的可取代位点的一 个、 一些或4^上具有或者不具有取代的芳基，和R^选自氢、卤素、^i^烯 基。
例如，单官育沐^^'"秦以下述结构表示<formula>formula see original document page 11</formula>XX其中4^匕情况下R选自烷基、烯基，其中的^HMii^^皮取^^被一个 或多个0、 N、 S、 C=0、 COO和NIKM)间断，和芳基m为0-4;和R「Rs独iJ^ 选自氢、烷基、烯基，其中的^^Nii^W皮取^^被一个或多个0、 N、 S、 C=0、 COOH和NHC《间断，和芳基。
这种单官能苯并港。秦的M实例为<formula>formula see original document page 11</formula>XXI其中R如上定义；或
下述实施例帮助阐述本发明。实施例
进行两个^， 一个在曱苯中，和另一个在乙酸乙酯中。第一个反 应中，将135g的37。/鴻尔马;H^l液和44, 6g的亚甲^i^J^^加AS'J 70. 5g的，和27. 9g的 中。69g的甲苯用作溶剂。使^';^^在室温下W^加热至 80°C。 j吏;^^在约8(TC的回流J显;1下继续反应5小时。
第二个反应中，将同样数量的反应物混和，除了在此情况中用 71.95g的乙酸乙酉旨代替69g的甲苯。此时，^gjl';^^在室温下辦，接着 加热至回^i显度，在约65。C时开始，稳定在78。C或更低。然后^^Jl》'^^在 回流j显度下继续A^！ 5小时。
每一反应完成时，用氬氧^4内7Kii^液洗3次，水洗2次。接着将洗 过的^JI》'^^减压干;^浓缩，对于第一个^I温度为80X:到93'C，第二个 ^JS为高至70。C。
如图2所示，两个反应中每个苯^HI溱产物的主峰为317为双官 能苯^I^W，和102为单官負沐^^^W。其它的峰为杂质原材料、 中间絲^^物。两个^JS所得苯^I溱产物是相同的，虽糾W图2， M^到A在15. 5-18分钟时显示具有较高量的材料。这种材^f"具有高分子量的 ^^物材^"与在干^ii程中用于除去甲^^H狄的较高温度相关。认为这种高 分子量的低聚物材料导致由甲苯溶剂所制备的最终苯并嚙唤产物中的不稳定 性。
如图3所示，显示120"C时rheometric粘度测量随时间的镨图，曱 苯中制备的苯并嚙嗪(上曲线)与乙酸乙酯中制备的苯并嚙嗪(下曲线)进行比 较。相对扁平的下曲綠示在粘度增大(它意味着通itg^引起的苯^l唤产 物的变化(advancement))方面的稳定性，而上曲线中的增"^示了相反的结果。
如前IS^斤述，在120。C随时间由反应引起苯^I溱产物变化，才 图3，这可以解释为，在除去曱苯的产物干燥的过程中，温度高至93。C， 热老^M吏得^^^"^开环。
权利要求
1、制备苯并噁嗪的方法，包括(a)制备在乙酸烷基酯溶剂中的反应混合物，所述反应混合物包含作为反应物的酚组分、伯胺组分和醛组分；和(b)使所述反应物和所述溶剂到达所述反应物进行化学键合的温度，并使它们在该温度下保持足以形成苯并噁嗪的时间。
2、 才娥权矛J^求1的方法，其中所i^iJ^溶剂选自乙酸乙酯、乙酸 丙酯、乙酸异丙酯和甲酸丙酯。
3、 ^^权矛]J^求1的方法，进一步包括用减^X^液洗^^骤(b)的所
4、 #^权矛]#求1的方法，进一步包括用水洗'^^骤(b)的所iiX应混 ^ 。
5、 #^权矛漆求1的方法，其中所#^1溱以约为90。/。或更高的产率 形成。
6、 ^^权禾'j^求1的方法，其中所述步骤(b)的温度约为65'C或更高。
7、 才 权矛]^求1的方法，其中所i^Ml在5小时的时间内进行。
8、 #^权禾，漆求1的方法，其中在升高的温度下移除所iii^剂。
9、 4娥^U'J^求8的方法，其中所必显度约为7(TC。
全文摘要
本发明涉及一种在非甲苯的溶剂中，由酚组分、醛组分和胺组分制备苯并噁嗪组分的新颖方法。
文档编号C07D265/00GK101646661SQ200780043970
公开日2010年2月10日 申请日期2007年11月28日 优先权日2006年11月29日
发明者A·C·翁, A·J·塔登, E·A·帕克尔, 刘圃伟 申请人:汉高公司;汉高股份及两合公司