二羟基乙基哌嗪的制备
【技术领域】
[0001] 本发明总体上涉及二羟基乙基哌嗪及其合成方法。更具体地，本发明涉及在催化 条件下从羟基乙基噁唑烷酮合成二羟基乙基哌嗪的方法，并导致选择性形成二羟基乙基哌 嗪。
【背景技术】
[0002] 哌嗪化合物具有许多实际应用，包括生产塑料、树脂和其它工业工作产品。哌嗪类 还可以用于各种最终用途，如杀虫剂、车用流体和医药品。
[0003] 哌嗪化合物的一种明确的应用是吸收常见存在于石油和天然气流中的各种污染 物。具体地，哌嗪化合物及其衍生物，例如N-烷基-N-羟基乙基哌嗪，N-羟基乙基哌嗪和 N，N-二（2-羟基乙基）哌嗪（本文称为二羟基乙基哌嗪或DiHEP)，由于其用于吸收硫化合 物的亲和性以及其用于再利用于吸收过程中的易于回收性（参见美国专利号5, 098, 681)， 被认为是有用的。
[0004] 通常，二羟基乙基哌嗪通过如下方法可以商购，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 醇胺在氢气气氛和氢化脱氢催化剂存在下的还原烷基化和环化反应（参见美国专利号 4, 338, 443)。
[0005] 此外，Rooney，美国专利号5, 491，263还公开了一种通过使噁唑烷酮与仲胺或烷 基芳基胺反应生产取代的乙烯二胺的方法。
[0006] 这些方法的顾虑是，它们通常产生哌嗪化合物和二羟基乙基哌嗪的混合物。乙氧 基化方法产生哌嗪、羟基乙基哌嗪、和二羟基乙基哌嗪的混合物以及其他化合物并非罕见。 这已被其它文献所记载，Trejbaletal，KineticsofEthylenediamineandPiperazine Ethoxylation，ReactionKineticsandCatalysisLetters(2004)，82(2)在 339-346 页 讨论了乙烯二胺和哌嗪的乙氧基化。
[0007] 此外，上述方法的选择性很差。因此，由这些方法所产生的副产物必须作为混合物 可用，或必须应用添加大量的处理步骤以纯化二羟基乙基哌嗪。
[0008] 即便如此，在很多实例中优选二羟基乙基哌嗪，由于其比哌嗪化合物的混合物更 加有用。因此，需要一种方法以及所得的组合物，所述方法以有效、商业上可行的方式、以高 纯度水平生产二羟基乙基哌嗪。
[0009] 发明概沐
[0010] 根据本发明的第一个方面，提供了一种通过使N-(2-羟基乙基）噁唑烷酮与酸催 化剂反应来选择性制备二羟基乙基哌嗪的方法，其中N-(2-羟基乙基）噁唑烷酮到二羟基 乙基哌嗪的选择性为至少55%的纯度。
[0011] 根据本发明的另一个方面，提供了由催化反应产生的合成二羟基乙基哌嗪，所述 催化剂包括三氟甲磺酸盐化合物，其中存在于混合物中的所述二羟基乙基哌嗪具有至少约 55重量％的纯度。
[0012] 本发明是一种用于生产二羟基乙基哌嗪的方法和所得产物。本发明的方法包括 N-(2-羟基乙基）噁唑烷酮（HE0)选择性转化为二羟基乙基哌嗪（DiHEP)。该方法利用酸 催化剂来实施。
[0013] 虽然仅在理论上，但据信在酸催化剂的存在下，N-(2_羟基乙基）噁唑烷酮作 为N-(2-羟基乙基）噁唑烷酮、二乙醇胺和二氧化碳的平衡混合物存在。二乙醇胺将与 N-(2-羟基乙基）噁唑烷酮反应以形成三羟基乙基乙二胺，其经历酸催化脱水以形成二羟 基乙基哌嗪。
[0014] 根据本发明，已经发现，胺化合物中叔氮原子的存在尤其可用于吸收酸性气体，如 C02、S02、H2S等许多常见于衍生自天然来源的气体的污染物。
[0015] 优诜实施方案的详细说明
[0016] 根据一个方面，本发明是一种通过使N-(2-羟基乙基）噁唑烷酮与酸催化剂反应 来选择性制备二羟基乙基哌嗪的方法，其中N-(2-羟基乙基）噁唑烷酮到二羟基乙基哌嗪 的选择性为优选至少55%纯。
[0017] 本发明是一种通过合成方法制备二羟基乙基哌嗪的方法。通常二羟基乙基哌嗪具 有下式：
【主权项】
1. 通过使N-(2-羟基乙基）噁唑烷酮与酸催化剂反应来选择性制备二羟基乙基哌嗪的 方法，其中N-(2-羟基乙基）噁唑烷酮到二羟基乙基哌嗪的选择性为至少55%。
2. 二羟基乙基哌嗪的合成方法，所述方法包括以下步骤：通过暴露于酸催化剂，将 N-(2-羟基乙基）噁唑烷酮转化为二羟基乙基哌嗪。
3. 权利要求1或2的方法，其中所述酸催化剂包括路易斯酸。
4. 权利要求3的方法，其中所述酸催化剂包括三氟甲磺酸盐化合物。
5. 权利要求4的方法，其中所述三氟甲磺酸盐化合物选自三氟甲磺酸钇、三氟甲磺酸 锌、三氟甲磺酸铝、三氟甲磺酸镧、以及它们的混合物。
6. 权利要求4的方法，其中所述催化剂包括三氟甲磺酸钇。
7. 权利要求1的方法，其中所述催化剂包括布朗斯台德酸。
8. 权利要求7的方法，其中所述催化剂包括对甲苯磺酸。
9. 权利要求1的方法，其中所述酸催化剂结合到载体上。
10. 权利要求1的方法，其中所述N-(2-羟基乙基）噁唑烷酮通过在最高约120°C的温 度、最长约48小时的时间下暴露于三氟甲磺酸盐催化剂，来转化为所述二羟基乙基哌嗪。
11. 权利要求1的方法，其中所述胺化合物包括N-(2-羟基乙基）噁唑烷酮，所述催化 剂包括三氟甲磺酸钇，所述胺化合物在最高250°C的温度、最长约8个小时下暴露于所述催 化剂。
12. 根据权利要求1的方法所得的产物。
13. 根据权利要求11的方法所得的产物，其中所述二羟基乙基哌嗪的纯度为60重量％ 或更高。
14. 权利要求11的产物，其中所述二羟基乙基哌嗪具有80重量％或更高的纯度。
15. 权利要求11的产物，其中所述二羟基乙基哌嗪具有约90重量％或更高的纯度。
16. 通过催化反应产生的合成二羟基乙基哌嗪，所述催化剂包括三氟甲磺酸盐化合物， 其中存在于混合物中的所述二羟基乙基哌嗪具有至少约60重量％的纯度。
17. 权利要求16所述的合成二羟基乙基哌嗪，存在于混合物中的二羟基乙基哌嗪具有 至少约80重量％的纯度。
18. 权利要求16所述的合成二羟基乙基哌嗪，存在于混合物中的二羟基乙基哌嗪具有 至少约90重量％的纯度。
【专利摘要】一种通过使羟基乙基噁唑烷酮与酸催化剂反应来选择性制备二羟基乙基哌嗪的方法，其中羟基乙基噁唑烷酮到二羟基乙基哌嗪的选择性为至少55％。
【IPC分类】C07D295-04, C07D241-04
【公开号】CN104755466
【申请号】CN201380046259
【发明人】T·阿罗伍德, J·麦克唐纳
【申请人】陶氏环球技术有限责任公司
【公开日】2015年7月1日
【申请日】2013年9月4日
【公告号】CA2881689A1, EP2892883A1, US20150274682, WO2014039551A1