一种氢胺甲基化制备胺的方法与流程

本发明涉及一种胺的合成方法。具体说，是涉及在rh/膦配体和分子筛共催化剂的作用下，底物烯烃、胺和co/h2加热一锅法制备胺反应的应用，属于有机化学。

背景技术：

0、技术背景

1、氢胺甲基化反应(hydroaminomethylation，ham)是指烯烃、胺和合成气(co/h2)在催化剂的作用下一步合成胺的过程。该反应具有原子经济性高和原料便宜易得等优势。该反应经历了烯烃的氢甲酰化反应、醛和胺的缩合反应和烯胺的氢化反应三个过程。另外，该反应还涉及到烯烃异构化、直链胺和支链胺的选择性和醛的羟醛缩合反应等副反应。因此，该类反应具有较大的挑战性。目前用于该类反应的催化剂主要以铑基催化剂为主。但是仍然面临着催化剂活性偏低、反应温度高、合成气压力大等问题。所以，发展具有高活性和高选择性的催化体系具有重要的学术和应用价值。在实现高活性的铑催化体系的反应中，通过添加酸可以实现活性和选择性的提高。但仍然存在一定得问题：(1)主要通过添加大量的强酸(如hbf4，硫酸)提高反应活性；(2)ton值仍然局限于10000之内。这些缺点都限制了该类合成方法工业化应用。

2、另外，虽然目前基于rh/sulfoxantphos磺酸钠盐催化体系的氢胺甲基化反应已有报道(adv.synth.catal.2008,350,332–342；adv.synth.catal.2018,360,1473–1482；acscatal.2020,10,6463-6472；catalysts 2022,12,773；chem.ing.tech.2022,94,no.5,760–765；acs sustainable chem.eng.2021,9,273-283等)，但是产物胺的收率(83％)、选择性(直链胺：支链胺＝11.8)和ton值(7346)仍然不佳。本专利通过使用具有酸性基团(-so3h)的sulfoxantphos双膦配体和分子筛，实现了在保证高选择性的前体下，大大提高了铑催化剂的活性。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术中氢胺甲基化反应制备胺存在产率、选择性和催化效率低下的缺陷，通过使用具有酸性基团(-so3h)的sulfoxantphos双膦配体和分子筛，实现了在保证高选择性的前体下，大大提高了铑催化剂的活性。

2、根据本发明提供的一种氢胺甲基化制备胺的合成方法，所述的方法为：以甲苯和有机醇为混合溶剂，在铑盐/sulfoxantphos络合物和分子筛共催化剂的作用下，式1所示的烯烃、式2所示的有机胺和h2/co加热反应；反应完全后，经柱层析得到式3所示的胺类化合物；反应式如下：

3、

4、上述反应式中，r选自c1-20烷基、c1-20烷氧基、c1-20烷氧基-c1-20烷基、c3-20环烷基、c6-20芳基-c1-20烷基、取代或未取代的c6-20芳基；

5、r’选自氢、c1-20烷基；

6、和/或，r和r’彼此连接以形成含或不含o、n和/或s杂原子的c3-8元环状烯烃。

7、r1,r2彼此独立地选自氢、c1-20烷基、取代或未取代的c6-20芳基；和/或，r1,r2彼此连接以形成含或不含另外的o、n和/或s杂原子的c3-8元环状有机胺；条件是r1,r2不同时为氢。

8、所述取代或未取代的c6-20芳基中的取代基选自卤素、氰基、硝基、-oh、-sh、-no2、c1-10烷基、c1-10烷氧基、c1-10烷氧羰基、c1-10酰基、c1-10卤代烷基、c1-10卤代烷氧基中的一种或几种。

9、优选地，上述反应式中，r选自c1-10烷基、c3-8环烷基、c6-12芳基-c1-6烷基、取代或未取代的c6-12芳基；

10、r’选自氢、c1-10烷基；

11、和/或，r和r’彼此连接以形成c5-8元环状烯烃。

12、r1,r2彼此独立地选自氢、c1-10烷基、取代或未取代的c6-12芳基；和/或，r1,r2彼此连接以形成含或不含另外的o、n和/或s杂原子的c4-8元环状有机胺；条件是r1,r2不同时为氢。

13、所述取代或未取代的c6-20芳基中的取代基选自卤素(氟、氯、溴或碘)、氰基、硝基、-oh、-sh、-no2、甲基、乙基、丙基、正丁基、异丁基、叔丁基、甲氧基、乙氧基、叔丁氧基、甲氧羰基、乙氧羰基、乙酰基、三氟甲基、三氟甲氧基中的一种或几种。

14、进一步优选地，r选自正丙基、正丁基、正戊基、正己基、正庚基、正癸基、正辛基、正壬基、苯基、苄基、苯乙基、苯丙基；r’选自氢；和/或，r和r’彼此连接以形成环己烯。

15、r1,r2彼此独立地选自氢、正丙基、正丁基、正戊基、正己基、正庚基、正癸基、正辛基、正壬基、苯基、取代的苯基；和/或，r1,r2彼此连接以形成吗啉、哌啶、四氢吡咯或哌嗪。

16、根据本发明前述的合成方法，sulfoxantphos结构式为：

17、

18、根据本发明前述的合成方法，所述分子筛分别选自mcm-41、zsm-5、β-zeolite、zsm-35、kit-6、sba-15、mcm-22、ssz-13、β-分子筛、mor、钛硅分子筛一种或几种；优选为mcm-41、zsm-5、β-分子筛中的一种或几种；更优选为zsm-5。式1所示的烯烃和式2所示的有机胺的质量之和与分子筛投料量的质量比例为1～20：1，优选为3～4：1。

19、根据本发明前述的合成方法，所述铑盐分别选自rh盐为rh(acac)(co)2、[rh(c2h4)2cl]2、[rh(cod)cl]2、[rh(nbd)cl]2、[rh(nbd)2]bf4、[rh(cod)2]bf4、[rh(co)2cl]2、rh(pph3)cl和rh(co)2cl2中的一种或几种；优选为rh(acac)(co)2。

20、根据本发明前述的合成方法，所述有机醇选自甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇和丁醇中的一种；优选为甲醇或乙醇；更优选为乙醇。混合溶剂中甲苯和有机醇的体积比为1：5～5：1，优选为1：1。

21、根据本发明前述的合成方法，式1所示的烯烃、式2所示的有机胺、铑盐和sulfoxantphos的投料摩尔比为(50000～5000):(50000～5000):1:(2～10)；优选地为(30000～5000):(30000～5000):1:4。

22、根据本发明前述的合成方法，反应温度为60～150℃；优选为90-100℃，更优选为100℃。

23、根据本发明前述的合成方法，h2/co的压力为5/5bar～20/10bar；优选为15/10bar。

24、与现有技术相比，本发明具有如下显著效果：

25、1.本发明提供的rh/sulfoxantphos和分子筛共催化剂用于烯烃的氢胺甲基化反应，具有高催化速率(ton高达23760)、高区域选择性和广泛的底物适用性。其中，sulfoxantphos的酸性的so3h能与rh盐形成离子型的rh物种，有助于中间体烯胺的氢化反应速率。该过程是氢胺甲基化反应的绝速步骤。另外，该催化剂的分子筛一方面能吸附底物胺，减少胺与铑的配体，提高氢甲酰化生成醛的区域选择性；另一方面分子筛能催化烯胺中间体形成具有更高氢化活性的亚胺中间体。因此，该催化剂进一步提高反应的选择性和活性。

26、2.本发明提供的催化剂容易制备、分子筛可以循环使用和反应条件温和的优点。