專利名稱：通過液相色譜法分離不對稱二亞胺的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
含有極性基團的新型不對稱二亞胺和兩種對稱二亞胺的混合物得到了制備，并且所述二亞胺通過液相色譜法得到了分離。
背景技術(shù)：
各種類型的二亞胺都可以用作化學(xué)中間體，并且特別是用作屬于烯烴聚合催化劑系統(tǒng)的過渡金屬配合物的配體，例如參見美國專利5,955,555、6,103,658、6,200,925和6,579,823。在多數(shù)情況下這些二亞胺是對稱的，即通過單鍵連接到二亞胺中兩個亞氨基氮原子的有機基團是相同的。由于亞胺基通常主要通過羰基(酮或者醛)與伯胺反應(yīng)形成，在這樣的合成中，一種對稱二亞胺可以通過使與上述二亞胺相同的化合物中的兩個羰基進行反應(yīng)而得到合成。
基于種種原因，有時優(yōu)選不對稱的二亞胺，即通過單鍵連接在亞氨基氮原子上的各個基團彼此不同時形成的二亞胺。雖然這些化合物有時可以通過兩種不同的伯胺與二羰基化合物順序反應(yīng)形成，但是通常會形成對稱和不對稱二亞胺的混合物，它們難以分離。在有些情況下，在不對稱二亞胺中，通過單鍵連接在亞氨基氮原子上的有機基團可以合宜地含有極性基團，參見例如國際專利申請02/79276，其全文在此引入作為參考。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，如果兩種不同的伯胺同時或者順序與二羰基化合物反應(yīng)以形成不對稱二亞胺時，通常會產(chǎn)生對稱和不對稱二亞胺的混合物，但是這些二亞胺(一種是含有兩個極性基團的對稱二亞胺，一種是不含有極性基團的對稱二亞胺，和另一種是含有一個極性基團的不對稱二亞胺)可以通過應(yīng)用某種形式的液相色譜法輕易得到分離。由此，不對稱二亞胺可以以純形式得到分離，以及另外兩種對稱二亞胺可以隨后進行應(yīng)用或者循環(huán)以另外形成不對稱二亞胺。
發(fā)明概述本發(fā)明涉及制備不對稱二亞胺的方法，該方法包括形成不對稱二亞胺和兩種對稱二亞胺的混合物，然后使所述混合物經(jīng)過液相色譜法和分離所述不對稱二亞胺，條件是所述不對稱二亞胺具有連接在通過單鍵鍵接到亞氨基碳原子上的基團上的極性基團。
在此還公開了下式的不對稱二亞胺 其中R1各自獨立地為氫、雜原子連接的一價自由基、烴基或者取代烴基，Y為共價鍵或者二價橋接基團；R2為烴基或者取代烴基；和R3為含有極性基團的取代烴基；和條件是兩個R1可以連接起來形成環(huán)；和R2和R3不同。
發(fā)明詳述在此應(yīng)用了某些術(shù)語，其中一些定義如下“二亞胺”是指下式化合物 其中R1各自獨立地為氫、雜原子連接的一價自由基、烴基或者取代烴基，Y為共價鍵或者二價橋接基團；和R2和R3各自獨立地為烴基或者取代烴基；條件是兩個R1可以連接起來形成環(huán)。
“α-二亞胺”是指其中Y為共價鍵的式(I)化合物。
“不對稱二亞胺”是指其中R2和R3不同的式(I)二亞胺。
“含有極性基團的不對稱二亞胺”是指其中R2含有至少一個極性基團并且R3不含有極性基團或者一個或多個較低極性基團的二亞胺。
“液相色譜法”是指任何將含有兩種或者更多種不同化合物的溶質(zhì)溶解于液體中，和使所得溶液經(jīng)過分離兩種或者更多種溶質(zhì)化合物的吸附劑的方法。溶質(zhì)化合物一般通過用液體(溶劑)洗脫而從吸附劑上除去。這些方法是人們熟知的方法，參見例如P.Lembke，等人的Ullmann′s Encyclope-dia of Chemical Technology，第6版，Vol.19，Wiley-VCH，Weinheim，p.567-636，和C.F.Simpson，主編，Techniquesin Liquid Chromatography，John Wiley & Sons，Chichester，1982，它們的全部內(nèi)容在此引入作為參考。
“烴基”是指僅僅含有碳和氫的一價基團。如果不另行說明，在此優(yōu)選烴基含有1～約30個碳原子。
在此“取代烴基”是指含有一個或多個取代基的烴基基團，所述取代基在含有這些基團的化合物所經(jīng)受的處理條件下是惰性的(例如，惰性官能團，參見下文)。所述取代基還基本上不會不利地妨礙聚合過程或者聚合催化劑系統(tǒng)的操作。如果不另行說明，優(yōu)選在此所述的取代烴基含有1～約30個碳原子。“取代”的含義包括含有一個或多個雜原子(比如氮、氧和/或硫)的鏈或者環(huán)，并且取代烴基的自由價可以在雜原子上。在取代烴基中，所有氫都可以如三氟甲基中一樣被取代。
在此“(惰性)基團”是指不是烴基或者取代烴基的基團，該基團在含有此基團的化合物所經(jīng)受的處理條件下是惰性的。所述官能團還基本上不會妨礙在此所述的含有它們的化合物可能參與的任何方法。所述官能團的實例包括鹵素(氟、氯、溴和碘)、醚(比如-OR25)、-CO2R22、-NO2和-NR222，其中R22各自獨立地為烴基或者取代烴基。在所述官能團可以接近過渡金屬原子的情形中，所述官能團與金屬原子的配位不能強于化合物中被表明與金屬原子配位的的基團，即這些官能團不能置換期望的配位基團。
“芳基”是指其中自由價在芳環(huán)碳原子上的一價芳基。芳基可以具有一個或者多個可以進行稠合、通過單鍵連接或者通過其它基團連接的芳環(huán)，比如9-蒽基或者1-萘基。除非另有說明，優(yōu)選芳基含有5～30個碳原子。
“取代芳基”是指如上“取代烴基”定義中所述被取代的一價芳基。適合的取代基包括烷基、芳基(比如苯基)、鹵素、烷氧基、酯、二烷基氨基和硝基。與芳基類似，取代芳基可以具有一個或多個可以稠合、通過單鍵連接或者通過其它基團連接的芳環(huán)；然而，當取代芳基具有雜芳環(huán)時，取代芳基中的自由價可以在雜芳環(huán)的雜原于(比如氮)上，而非在碳上。除非另作說明，取代芳基含有5～約30個碳原子。
“烷基”和“取代烷基”具有它們通常的含義(參見上述取代烴基的取代含義)。除非另作說明，優(yōu)選烷基和取代烷基具有1～約30個碳原子。
“雜原子連接的一價自由基”是指為通過雜原子(不是C和H的原子)的價鍵連接化合物其它部分的取代烴基，其為一價自由基或者一價基團。如果所述基團是通過橋接基團連接的環(huán)部分，那么它可以高于一價。
在含有式(I)不對稱二亞胺的二亞胺混合物的形成中，二羰基化合物(II)可以與兩種伯胺R2NH2(III)和R3NH2(IV)反應(yīng)，反應(yīng)如下 可以應(yīng)用由羰基化合物形成亞胺的一般方法，比如加熱、使用催化劑和除去副產(chǎn)物水從而推動反應(yīng)完成。一般的催化劑包括Bronsted酸，比如對甲苯磺酸和硫酸。水可以通過共沸蒸餾得到除去，或者通過與水反應(yīng)形成水合物，經(jīng)化學(xué)消除得到除去，例如與CaO反應(yīng)。通常得自于反應(yīng)方程式(I)中的三種二亞胺以反映二亞胺隨機統(tǒng)計形成的相對量存在。
在方程式(1)中，與(II)和(IV)進行的反應(yīng)可以同時進行或者以任何次序順序進行。如果順序進行反應(yīng)并且對稱二亞胺在第一步驟中優(yōu)先形成，那么第二步驟應(yīng)當在至少部分使R2和R3隨機連接在形成的二亞胺上的條件下進行。因為所有形成亞胺基團的反應(yīng)事實上都是平衡的，因此這通?？梢暂p易得到實現(xiàn)。
方程式1中的反應(yīng)通常在溶劑或者液體介質(zhì)中進行。在反應(yīng)結(jié)束時，可以將溶劑除去，例如通過蒸發(fā)將溶劑除去，或者可以對溶液(假定產(chǎn)品可溶于其中)直接應(yīng)用液相色譜法，假定所述溶劑適用于色譜法中。在開始進行色譜法之前，可以通過除去部分溶劑對二亞胺進行濃縮。如果溶劑得到了完全消除，則可以將二亞胺再溶解于另一溶劑中，所得溶液可以用來進行液相色譜法。
可用于本發(fā)明方法中的液相色譜法的形式包括柱色譜法、急驟層析法和高壓液相色譜法，優(yōu)選急驟層析法。一般而言，在液相色譜法中，溶質(zhì)被吸附到通常稱為固定相的吸附劑上，和溶質(zhì)組分由于它們較強烈或者較差吸附在固定相上而得到分離。溶劑用于在固定相上分離和“移動”所述多種溶質(zhì)化合物，并且最終將這些分離的溶質(zhì)化合物從固定相上洗脫下來。有時化合物由于它們具有不同的極性進行分離，在這些情形中，通過使用適當?shù)娜軇┖腿軇┗旌衔?，有時逐漸改變?nèi)軇┑臉O性，例如從較低的極性到較高的極性，化合物可以得到分離。優(yōu)選固定相為硅膠和氧化鋁。
如果我們假定在方程式(I)中，在化合物(V)、(VI)和(VII)中僅僅R2具有極性基團，那么(VI)是極性最高的二亞胺，(V)極性較差，和(VII)極性最低。因此，如果二亞胺按照最低極性到最高極性的順序進行洗脫，那么(VI)將首先得到洗脫，(V)其次得到洗脫，和(VII)第三得到洗脫。取決于固定相和溶劑以及進行色譜分離的二亞胺，可以不必總是遵循上述順序。然而，由于這三種類型的二亞胺的極性差異，雖然可能需要進行少量試驗，但是它們的分離通?？梢詫崿F(xiàn)。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，當這些二亞胺中不存在極性基團時，通過色譜法進行分離通常將更為困難。由于這些二亞胺可能會彼此平衡，因此上述分離會變得復(fù)雜，特別是如果存在水時。不論極性基團存在與否，都優(yōu)選避免使用有利于二亞胺再平衡的色譜條件，比如強酸性條件和/或高溫。
在(I)以及制備它的相應(yīng)伯胺和二羰基化合物中，優(yōu)選兩個R1都為烷基，更優(yōu)選為甲基，或者為連接起來可以形成環(huán)的雜原子連接的一價自由基，或者兩個R1連接在一起為 和/或Y為共價鍵或者-(CH2)n-，其中n為1、2或者3，更優(yōu)選其為共價鍵，或者 和/或R2是取代芳基；和/或R3為芳基或者取代芳基，優(yōu)選除了可以任選含有鹵紊之外不含有極性基團。
極性基團為與載體(或者連接到載體上的化合物)反應(yīng)的基團，或者為可以與第二種化合物反應(yīng)形成與載體反應(yīng)的第三種化合物的基團。為了說明多種極性基團和它們的補充活性基團，參見美國專利申請2002187892，其在此引入作為參考。優(yōu)選的極性基團類型是可以形成氫鍵的基團，比如羥基、氨基(特別是伯胺和仲胺)、硫醇和羧基。另外優(yōu)選的極性基團的類型是pKa(在水中)為約0～約15的酸，更優(yōu)選為約3～約13。
一種優(yōu)選的為R2一部分的極性基團是可以用來將過波金屬配合物鍵接(優(yōu)選共價連接)到載體上的基團，在過渡金屬配合物中不對稱二亞胺為配體。由此，含有過渡金屬配合物的不對稱二亞胺就成為了催化劑體系的組分，優(yōu)選催化劑體系為負載在載體上的聚合催化劑體系。這種體系通常為人們所熟知的體系，并且對于二亞胺而言明確已知，參見國際專利申請02/79276。上述優(yōu)選的極性基團包括羥基、氨基(特別是伯胺和仲胺)、硫醇和羧基，并且特別優(yōu)選羥基。形成上述過渡金屬配合物同樣是本領(lǐng)域所熟知的，參見例如美國專利5,955,555、6,103,658、6,200,925和6,579,823，它們都在此引入作為參考。
如上所述，通常將得到不對稱二亞胺和兩種對稱二亞胺的混合物。在將它們分離之后，所得對稱二亞胺可以用于其它應(yīng)用。然而，在一些情形中，優(yōu)選對其進行回收和將其進一步轉(zhuǎn)化為期望的不對稱二亞胺。這可以通過以下方法實現(xiàn)，將兩種對稱二亞胺(優(yōu)選等摩爾量)置入相同反應(yīng)中，并且通過例如加熱、加入催化劑和加入一些水使它們再平衡。這將再次形成不對稱二亞胺和對稱二亞胺的混合物，通過液相色譜法可以將它們分離。
這種再平衡也可以在以下反應(yīng)中進行，其中對稱二亞胺被加入到兩種不同的伯胺與二羰基化合物的混合物中。如果只將這兩種對稱二亞胺中的一種加入到該反應(yīng)中，那么就應(yīng)當對該反應(yīng)的化學(xué)計量進行調(diào)節(jié)，使得加入的兩種“伯胺”(為伯胺或者二亞胺的一部分)的量大約等摩爾。
以下說明了總體上稍微不同的合成不對稱二亞胺的方法?？梢苑謩e制備兩種適當?shù)膶ΨQ二亞胺[通過與方程式(1)中反應(yīng)類似的方法制備]，其中一種帶有適當?shù)臉O性基團而另外一種未帶有極性基團，然后使其平衡，從而形成兩種對稱二亞胺和不對稱二亞胺的混合物。其中不對稱二亞胺可以通過應(yīng)用液相色譜法得到純化。
由此，如果兩種對稱二亞胺中的一種或者全部都沒有其它用途，可以將它們循環(huán)在該工藝中以形成不對稱二亞胺。當二羰基化合物和/或兩種伯胺中的一種或者兩種價格特別昂貴時，上述工藝是特別有價值的。
實施例1 向1.00g苊醌(acenaphtenequinone)(5.48mmol/1當量)的50ml甲苯懸浮液中加入0.83g 2-(4-氨基苯基)乙醇(6.02mmol/1.1當量)、1.94g 2，4，6-三苯基苯胺(6.02mmol/1.1當量)和0.06g對甲苯磺酸一水合物(0.06mol％)。將上述反應(yīng)混合物回流7天。通過共沸蒸餾將水除去。隨后在二氧化硅上，使用Whatman 250μm層，TLC撓性板，PE SIL G/UV(Whatman plc，Kent ME16 OLS，UK)對該反應(yīng)進行薄層色譜分析，以確保反應(yīng)完成。不對稱二亞胺通過急驟層析法(乙酸乙酯∶己烷/1∶1體積)進行純化，以30％的產(chǎn)率(1.0g)分離得到為深紅色固體的產(chǎn)品。急驟層析法在標準條件下，使用W.C.Still等人，J.Org.Chem.，vol.43，p.2923-2925(1978)中所述的程序進行，該文獻在此引入作為參考。其中使用長36cm×直徑4.5cm的柱，并且該柱填充有約2/3的硅膠(Scientific Adsorbents #2826-25，粒徑22～63μm，孔徑60埃，Scientific Adsorbents，Inc.，Atlanta，GA 30340，USA)。通過急驟層析法對兩種產(chǎn)物-不含有羥基的對稱二亞胺1(Rf＝0.83)和含有一個羥基的不對稱二亞胺2(Rf＝0.36)進行分離。在真空下將溶劑除去。由此得到了為深紅色固體的二亞胺1和2，相應(yīng)的產(chǎn)率為8.5％(0.37g)和30％(1g)。含有兩個羥基的二亞胺3顯然仍然吸附在柱上，可能可以通過使用極性更高的溶劑(混合物)得到洗脫。
1H NMR(300MHz，CDCl3，25℃)2.93(m，2H，CH2)，4.14(m，2H，OCH2)，6.68，6.78，6.87，6.98，7.26，7.39，7.53，7.63，7.77(數(shù)個m，∑27H，Ar).
權(quán)利要求
1.一種制備不對稱二亞胺的方法，包括形成不對稱二亞胺和兩種對稱二亞胺的混合物，然后對所述混合物進行液相色譜分離，從而分離所述不對稱二亞胺，條件是所述不對稱二亞胺具有連接在通過單鍵鍵接到亞氨基碳原子上的基團上的極性基團。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述不對稱二亞胺具有下式 其中R1各自獨立地為氫、雜原子連接的一價自由基、烴基或者取代烴基，Y為共價鍵或者二價橋接基團；R2為烴基或者取代烴基；和R3為含有極性基團的取代烴基；和條件是兩個R1可以連接起來形成環(huán)；和R2和R3不同。
3.如權(quán)利要求1或者2所述的方法，其中R1各自為甲基或者兩個R1連接起來形成
4.如權(quán)利要求1、2或者3所述的方法，其中Y為共價鍵、-(CH2)n-或者 其中n為1、2或者3。
5.如權(quán)利要求1～4任一項所述的方法，其中R2為取代芳基，和R3為芳基或者取代芳基。
6.如權(quán)利要求1～5任一項所述的方法，其中所述極性基團選自羥基、氨基、硫醇和羧基。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其中所述極性基團為羥基。
8.如權(quán)利要求1～7任一項所述的方法，其中所述固定相為硅膠或者氧化鋁。
9.下式的不對稱二亞胺 其中R1各自獨立地為氫、雜原子連接的一價自由基、烴基或者取代烴基，Y為共價鍵或者二價橋接基團；R2為烴基或者取代烴基；和R3為含有極性基團的取代烴基；和條件是兩個R1可以連接起來形成環(huán)；和R2和R3不同。
10.如權(quán)利要求9所述的不對稱二亞胺，其中R1各自為甲基或者兩個R1連接起來形成
11.如權(quán)利要求9或者10所述的不對稱二亞胺，其中Y為共價鍵、-(CH2)n-或者 其中n為1、2或者3。
12.如權(quán)利要求9、10或者11所述的不對稱二亞胺，其中R2為取代芳基，和R3為芳基或者取代芳基。
13.如權(quán)利要求9～12任一項所述的不對稱二亞胺，其中所述極性基團選自羥基、氨基、硫醇和羧基。
14.如權(quán)利要求13所述的不對稱二亞胺，其中所述極性基團為羥基。
全文摘要
含有極性基團的新型不對稱二亞胺通過制備不對稱二亞胺和兩種對稱二亞胺的混合物得到形成，例如通過使二羰基化合物與兩種伯胺反應(yīng)形成。然后，所述不對稱二亞胺通過液相色譜法得到純化。所述不對稱二亞胺可以用作烯烴聚合催化劑的配體。
文檔編號C07C249/02GK1942433SQ200580011872
公開日2007年4月4日 申請日期2005年4月27日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月27日
發(fā)明者M·S·布魯哈特, V·科托夫 申請人:北卡羅來納查佩爾山大學(xué)