專利名稱：制備多烷基化的低聚亞烷基多胺的方法
制備多烷基化的低聚亞烷基多胺的方法相關申請的交叉引用本申請根據35U.S.C. 119(e)要求2010年2月8日提交的名為〃制備多烷基化的低聚亞烷基多胺的方法"美國臨時申請61/302，408的優(yōu)先權，該臨時申請的全部公開內容在此通過引用納入本申請。政府權利聲明本發(fā)明是在美國能源部第DE-FG36-08G088160號資金的政府支持下作出的。美國政府在本發(fā)明中享有一定權利。
背景技術：
多烷基化的低聚亞烷基多胺在多種化學轉變中是有用的配體，例如在均質原子轉 移自由基聚合反應中作為金屬物質的配體，并且具有許多其它用途，例如作為抗磨潤滑添加劑。多烷基化的多胺配體，如N，N，N'，N"，N"-五乙基-二亞乙基三胺(〃PEDETA〃)或N，N，N' ,N’ -四乙基亞乙基二胺(〃TEED A〃)也可在由三氯硅烷制備十四氯環(huán)己硅烷二陰離子中用作配體。多烷基化的低聚亞烷基多胺一般通過多胺化合物(例如二亞烷基三胺)與烷基鹵反應來制備。然而，據說該反應的產率低和/或反應時間長。在許多情況下，遇到了包括反應實現(xiàn)完全烷基化的困難，導致產物混合物含有顯著量的部分烷基化的產物。之前嘗試用I-氯-正烷烴通過常規(guī)方法使亞烷基多胺烷基化，產生低取代產率，即使在長時間反應后仍如此。此類嘗試的反應中低的轉化率是由于烷基氯的低反應性。

發(fā)明內容
本申請涉及制備多烷基化的多胺的方法。該方法使得由低聚亞烷基多胺形成多烷基化的多胺。該方法包括，使低聚亞烷基多胺與試劑組合物接觸，該試劑組合物包含(a)烷基溴和/或烷基氯；(b)堿性試劑；(C)碘化物鹽；和任選的有機溶劑。烷基化反應可在極性、非質子有機溶劑中進行。在一些實施方式中，該反應可在包含低級醇的有機溶劑中進行?？捎糜诒景l(fā)明方法中的合適的多亞烷基多胺的實例包括二亞乙基三胺、二亞丙基三胺、亞乙基二胺、亞丙基二胺、亞丁基二胺、亞戊基二胺、亞己基二胺和三亞乙基四胺。期望的產物典型地為完全烷基化的多胺，如五烷基二亞烷基三胺、四烷基亞烷基二胺和六烷基三亞烷基四胺。例如，本發(fā)明的方法可用于制備五烷基二亞乙基三胺和四烷基亞乙基二胺，如N，N，K ,Ni -四乙基亞乙基二胺(TEEDA)和五乙基二亞乙基三胺(PEDETA)。
具體實施例方式本申請涉及由烷基鹵和低聚亞烷基多胺形成多烷基化的低聚亞烷基多胺的方法。反應包括，使低聚亞烷基多胺與試劑組合物接觸，該試劑組合物包含烷基齒、堿性試劑、和碘化物鹽。反應典型地在合適的有機溶劑存在下進行。在一些實施方式中，反應可在極性、非質子有機溶劑中進行。在其它實施方式中，反應可在包含低級醇的溶劑中進行。
在許多實施方式中，所述方法涉及由烷基鹵和亞烷基二胺、二亞烷基三胺或三亞烷基四胺形成多烷基化的低聚亞烷基多胺。例如，該低聚亞烷基多胺可為亞烷基二胺，如亞乙基二胺、亞丙基二胺、亞丁基二胺、亞戊基二胺或亞己基二胺。該低聚亞烷基多胺可為二亞烷基三胺，如二亞乙基三胺或二亞丙基三胺。該低聚亞烷基多胺可為三亞烷基四胺，如三亞乙基四胺或三亞丙基四胺。試劑組合物包含燒基漠和/或燒基氣。該燒基漠和/或燒基氣可包括C2-Cltl燒基，期望為C2-C6烷基，常用為乙基、正丙基或正丁基。用于本發(fā)明的方法合適的烷基鹵的實例包括乙基溴、正丙基溴、正丁基溴、正戊基溴、正己基溴、異丙基溴、仲丁基溴、正丙基氯、正丁基氯、正戊基氯、和正己基氯。試劑組合物包含堿性試劑。存在時反應可進行的合適的堿性試劑的實例為例如堿金屬或堿土金屬氫氧化物或堿性鹽，如鈉、鉀、鋰、鈣、鋇或鎂的氫氧化物、碳酸鹽、乙酸鹽等。堿金屬或堿土金屬的碳酸鹽(例如CaCO3)經常使用，其中堿金屬碳酸鹽如碳酸鈉(Na2CO3)和碳酸鉀(K2CO3)在許多實施方式中是特別合適的。堿(例如碳酸鉀)與低聚亞烷基多胺起始材料的摩爾比典型地為約2. 5-10摩爾堿每摩爾低聚亞烷基多胺。例如，反應 可利用約5-6摩爾K2CO3每摩爾DETA進行。堿性試劑的其它合適的實例包括pKa為至少約11的有機堿。例如，該有機堿可包括PKa為至少約11的叔胺，例如其中叔胺被三個烷基和/或芳烷基取代。例如，堿性試劑可包括N，N- 二異丙基烷基胺和/或N，N- 二異正丁基烷基胺，其中烷基為甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、仲丁基、和/或其它支化/直鏈烷基(期望為具有不超過6個碳原子)。叔胺也可被一個或多個芳烷基，如芐基和/或苯乙基取代。合適的叔胺的其它實例包括N，N，N'，N’ -四烷基-1，8-萘二胺(例如其中烷基期望為C1-C6烷基和優(yōu)選甲基)，如N，N，N' ,N'-四甲基-1，8-萘二胺和N，N，N' ,N'-四乙基_1，8-萘二胺。有機堿的其它實例包括含氮堿性雜環(huán)化合物和磷腈(也稱作氨基膦(aminophosphorane))。所述試劑組合物包含碘化物鹽。合適的碘化物鹽的實例包括堿金屬碘化物，例如碘化鉀和/或鈉碘化物。合適的碘化物鹽的其它實例包括四烷基碘化銨，例如四丁基碘化銨，和芐基三烷基碘化銨，例如芐基三甲基碘化銨。碘化物鹽催化劑(例如KI)的量典型地為O. 01-10摩爾％,更期望為約1-5摩爾％。十分常用為約2摩爾％碘化物鹽催化劑,基于所使用的低聚亞烷基多胺(約O. 4摩爾％，基于烷基鹵)。雖然反應可在沒有稀釋劑存在下進行，但本發(fā)明的烷基化反應典型地在有機溶劑存在下進行。有機溶劑或有機溶劑混合物選擇為不影響烷基鹵與多胺形成多烷基化的低聚亞烷基多胺的反應。當存在時，有機溶劑的體積典型地為多亞烷基多胺和烷基鹵的組合體積的O. 1-100倍和經常為1-10倍。本發(fā)明的正烷基化反應典型地在〃極性、非質子有機溶劑"，即包含至少一種非質子的極性溶劑的有機溶劑中進行。如本文所使用的，術語"極性"用于溶劑時是指特征在于具有可觀的永久偶極矩的溶劑。術語"非質子"用于溶劑時是指不能起到穩(wěn)定的質子給體或受體作用的溶劑(與"質子"溶劑相反，質子溶劑能夠起到穩(wěn)定的質子給體或受體作用)。期望地，烷基化反應在包含顯著量的一種或多種極性、非質子溶劑的有機溶劑，例如包含至少約50體積％極性、非質子溶劑的溶劑中進行。優(yōu)選地，烷基化反應在包含至少約80體積％、更期望為至少約90體積％、和經常為至少約95體積％的極性、非質子溶劑如N, N- 二甲基甲酰胺的溶劑中進行。通常，有機溶劑可包括極性、非質子溶劑。合適的極性、非質子溶劑的實例包括N，N-二甲基甲酰胺(也稱為二甲基甲酰胺或DMF)、1_甲基-2-吡咯烷酮(也稱為N-甲基-2-吡咯烷酮或NMP)、N, N- 二甲基乙酰胺(也稱為二甲基乙酰胺或DMAc)、二甲基砜(DMSO)、六甲基磷酰胺、和六甲基磷三酰胺。乙腈(CH3CN)是合適的極性、非質子溶劑的另一實例。極性、非質子溶劑如二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺和/或N-甲基-2-吡咯烷酮是特別合適的。通常，使用的有機溶劑是二甲基甲酰胺。在一些實施方式中，本發(fā)明的正烷基化反應可在包含低級醇的有機溶劑中進行?？捎米魅軇┑暮线m的低級醇的實例包括C1-C6醇，如C1-C4烷醇，例如乙醇、正丙醇、異丙醇、正丁醇或它們的混合物。本發(fā)明的方法優(yōu)選在基本上無水的條件下進行。這可以通過用干燥的惰性氣體如氮氣或氬氣吹掃反應器，然后在反應器中保持該惰性氣體的包圍來實現(xiàn)。反應還可期望地利用基本上無水的溶劑例如通過與干燥劑如無水硫酸鈉(Na2SO4)接觸而干燥的溶劑(如DMF和/或DMAc)進行。 在本發(fā)明的方法中，反應可在適合于使含有低聚亞烷基多胺以及其它反應物的異質混合物反應的任何標準反應器中進行。反應器可以為，例如，連續(xù)攪拌間歇型反應器、半間歇型反應器、或連續(xù)型反應器。例如，反應可在可以配有頂置式攪拌器和冷卻裝備的間歇型反應器中進行。這樣的反應器可具有或任選能夠配有蒸餾頭，從而使組分從初始粗反應產物混合物直接蒸餾。在本發(fā)明的方法中，反應可在完全加入烷基鹵后適當?shù)剡M行，反應時間為約2小時-12小時，典型地為3-4小時。雖然對于O. 05-0. I摩爾規(guī)模的反應，該反應可能不需要超過約3小時，但發(fā)現(xiàn)4倍大的規(guī)模也需要類似的反應時間，但是烷基鹵(例如溴乙烷)的添加和其回流可能需要較長時間。本發(fā)明的烷基化反應可適當?shù)卦?°C _120°C的溫度進行。可采用較高的溫度，通常在升高的壓力下。典型地，烷基鹵最初與多亞烷基多胺在相對低的溫度例如在低于所使用的烷基鹵的沸點的反應溫度下接觸。例如，可期望初始階段的反應在低于所使用的烷基鹵的沸點至少約20°C的反應溫度下進行。對于涉及可用于本發(fā)明的烷基化反應的許多烷基鹵的反應，其可為約-10°C至50°C的溫度。所選擇的具體溫度將取決于烷基鹵反應物的特性，例如采用溴乙烷作為烷基鹵的反應將典型地在低于室溫例如低于約20°C的初始溫度進行，而涉及較高分子量的烷基溴(例如正丙基溴、正丙基氯、正丁基溴、正丁基氯、正戊基溴、正戊基氯、正己基溴和/或正己基氯)的反應可在較高的初始溫度下進行。多烷基化的低聚亞烷基多胺產物可通過常規(guī)技術從反應產物混合物收取。例如，在一些情況中，粗反應產物混合物可只進行真空蒸餾，首先除去溶劑和未反應的烷基鹵，然后接著將含有高百分比的完全烷基化的多胺(期望為至少約95wt.%和優(yōu)選含有至少約98wt. %完全烷基化的多胺的產物料流)的純化的產物料流分離。在一些實施方式中，粗反應產物混合物可進行蒸餾以除去溶劑和未反應的烷基鹵。然后，所得殘留物，包含烷基化多胺和作為主要組分的無機鹽的混合物，可通過水相和有機相之間的分層來分離，例如通過在水和乙酸乙酯相之間分層。有機(乙酸乙酯)相的分離和干燥后，可從回收的材料除去溶劑，并且剩余的多胺級分可例如通過真空蒸餾純化。
給出以下實施例以展示本發(fā)明和幫助本領域技術人員實施和利用本發(fā)明。該實施例不以任何方式意圖限制本發(fā)明的范圍。除非另有說明，所有百分比以重量計。實施例I-五乙基二亞乙基三胺(PEDETA)的合成將配有Friedrich’s冷凝器和頂置式機械攪拌器的三頸圓底燒瓶(3L)置于冷卻浴中。向該燒瓶加入二甲基甲酰胺(DMF，600mL)、碳酸鉀(348g)、和碘化鉀(23g)。攪拌混合物直到碘化鉀溶解(得到淡黃色色調)并且碳酸鉀基本均勻。然后加入二亞乙基三胺(52g)。在有效的機械攪拌下從等壓滴液漏斗將溴乙烷(300g)滴加到所得反應混合物。在溴乙烷的回流下進行放熱反應(冷凍機溫度約5°C)。在所有溴乙烷已加入和放熱平靜下來后，用加熱套或油浴代替冷卻浴。然后將反應混合物在有效的攪拌下回流(約40°C反應溫度；約60°C的浴溫度)?；亓鬟^夜后，反應設定為真空蒸餾改型，并除去大部分DMF (約450mL)。殘留在反應燒瓶中的膏狀固體在分液漏斗中在水和乙酸乙酯之間分層以將產物PEDETA從無機鹽中萃取。將含水溶液萃取三次，并且合并的乙酸乙酯溶液用水和鹽水溶液洗滌。乙酸乙酯萃取物用硫酸鈉干燥，過濾和使用旋轉蒸 發(fā)器濃縮。獲得的油狀殘留物在減壓下蒸餾以分離出純的PEDETA的級分^l_82g)。實施例2-四丁基亞乙基二胺的合成將配有Friedrich’s冷凝器和頂置式機械攪拌器的三頸圓底燒瓶(3L)置于冷卻浴中。向該燒瓶加入二甲基甲酰胺(DMF，500mL)、碳酸鉀(2. Imol)、和碘化鉀(O. Imol)。攪拌混合物直到碘化鉀溶解(得到淡黃色色調)并且碳酸鉀基本均勻。然后將乙二胺(O. 5mol)加入反應混合物。在有效的機械攪拌下從等壓滴液漏斗將I-氯丁烷(2. 2mol)滴加到所得反應混合物。在烷基鹵的加入期間，可能進行的放熱反應通過用冷卻浴冷卻該圓底燒瓶浴來控制，從而保持反應溫度低于室溫(例如使用溫度約5°C冷凍機)。在所有溴乙烷已加入和放熱平靜下來后，用加熱套或油浴代替冷卻浴。然后在有效攪拌下加熱反應混合物(約50V反應溫度;約70-80°C浴溫度)。加熱過夜后，反應設定為真空蒸餾和未反應的烷基鹵改型，并除去大部分DMF (約400-450mL)。所得反應燒瓶中殘余混合物在分液漏斗中在水和乙酸乙酯之間分層從而將多烷基化的產物從無機鹽分離。含水級分用乙酸乙酯萃取三次，接著用水和鹽水溶液洗滌合并的乙酸乙酯溶液。乙酸乙酯萃取物用硫酸鈉干燥，過濾和使用旋轉蒸發(fā)器濃縮。所得油狀殘留物可以在減壓下蒸餾，從而分離出四丁基乙基二胺的純化級分。實施例3-五丙基二亞丙基三胺的合成將配有Friedrich’s冷凝器和頂置式機械攪拌器的三頸圓底燒瓶(3L)置于冷卻浴。向該燒瓶加入二甲基甲酰胺(DMF，500mL)、碳酸鉀(2. 6mol)、和碘化鉀(O. Imol)。攪拌混合物直到碘化鉀溶解(得到淡黃色色調)并且碳酸鉀基本均勻。然后將二亞丙基三胺(0.5mol)加入反應混合物。在有效的機械攪拌下從等壓滴液漏斗將I-溴丙烷(2. 7mol)滴加到所得反應混合物。在烷基鹵的加入期間，可能進行的放熱反應通過用冷卻浴冷卻該圓底燒瓶浴來控制，從而保持反應溫度低于室溫(例如使用冷凍機溫度約5°C )。在所有溴乙烷已加入和放熱平靜下來后，用加熱套或油浴代替冷卻浴。然后加熱反應混合物(約40V反應溫度;約60°C浴溫度)在有效攪拌下。加熱過夜后，反應設定為真空蒸餾和未反應的烷基鹵改型，并除去大部分DMF (約400-450mL)。反應燒瓶中殘余混合物在分液漏斗中在水和乙酸乙酯之間分層從而將多烷基化的產物從無機鹽分離。含水級分用乙酸乙酯萃取三次，接著用水和鹽水溶液洗滌合并的乙酸乙酯溶液。乙酸乙酯萃取物用硫酸鈉干燥，過濾和使用旋轉蒸發(fā)器濃縮。所得油狀殘留物可以在減壓下蒸餾，從而分離出五丙基二亞丙基三胺的純化級分。實施例4-六乙基三亞乙基四胺的合成將配有Friedrich’s冷凝器和頂置式機械攪拌器的三頸圓底燒瓶(3L)置于冷卻浴。向該燒瓶加入二甲基乙酰胺(DMAc，500mL)、碳酸鉀(3. Imol)、和碘化鉀(O. 15mol)。攪拌混合物直到碘化鉀溶解(得到淡黃色色調)并且碳酸鉀基本均勻。然后將三亞乙基四胺(0.5mol)加入反應混合物。在有效的機械攪拌下從等壓滴液漏斗將I-溴乙烷(3.25mol)滴加到所得反應混合物。在烷基鹵的加入期間，可能進行的放熱反應通過用冷卻浴冷卻該圓底燒瓶浴來控制，從而保持反應溫度低于室溫(例如使 用冷凍機溫度約5°C )。在所有溴乙烷已加入和放熱平靜下來后，用加熱套或油浴代替冷卻浴。然后加熱反應混合物(約40°C反應溫度；約601浴溫度)在有效攪拌下。加熱過夜后，反應設置為真空蒸餾和未反應的烷基鹵改型，并且除去大部分DMAc (約400-450mL)。反應燒瓶中殘余混合物在分液漏斗中在水和乙酸乙酯之間分層從而將多烷基化的產物從無機鹽分離。含水級分用乙酸乙酯萃取三次和合并的乙酸乙酯溶液接著用水和鹽水溶液洗滌。乙酸乙酯萃取物用硫酸鈉干燥，過濾和使用旋轉蒸發(fā)器濃縮。所得油狀殘留物可以在減壓下蒸餾，從而分離出六乙基三亞乙基四胺的純化級分。實施例5-1，I, 4，7，7_五乙基二亞乙基三胺(PEDETA)的合成以下是對實施本發(fā)明的方法來制備PEDETA的示例方法的說明。該方法能有效地生產期望的產物，并且很少或沒有形成部分烷基化的三胺副產物，例如1，1，7，7-四乙基二亞乙基-三胺(Et2N- (CH2) 2-NH- (CH2) 2-NEt2, TEDETA)。以下方案描述了在本實施例中實施的反應H2N- (CH2) 2-NH- (CH2) 2-NH2+CH3-CH2_Br->(DETA) Et2N- (CH2) 2-NEt- (CH2) 2_NEt2+K2C03+KI(PEDETA)向配有機械攪拌器Friedrich’s和冷凝器的500mL三頸圓底燒瓶加入DETA(8. 2mL ；0. 076mol)和120mL DMF溶劑。DETA期望為透明和無色的級別。DMF的總量可作為單一小份加入，或者該溶劑可以分成較小的量，并從沖洗漏斗、管線等進入反應混合物是有利的時分級加入反應混合物。機械攪拌所得混合物，并加入KI (O. 252g ；0. 0015mol ；2mol%，基于DETA)，其優(yōu)選在加入前研磨成細粉末。使K I緩慢溶于混合物中。當溶解接近完成時，使用滴液漏斗通過第三頸在攪拌下加入溴乙烷(35mL ；0. 46mol)。該加入的速率使得放熱可察并且反應混合物隨著白色晶體形成而變得不透明。如需要，冰水浴可用于控制放熱。如果沒有觀察到放熱(由于過度冷卻-降低了反應的活化)或沒有受到控制導致溴乙烷蒸發(fā)，則會出現(xiàn)產率損失。在所有溴乙烷加入后，白色晶體溶解，并且反應溶液的顏色變成黃/橙色。過一些時候，滴液漏斗用粉末漏斗替換，并將堿性的K2CO3 (63. 5g ；0. 46mol)作為單一批次在攪拌下快速加入反應混合物，并將該漏斗用帶油的塞子替換。K2CO3優(yōu)選作為細粉末加入，而不是較粗的原始市售形式。然后將反應混合物加熱到約60°C (浴/套溫度)。在開始時注意到了混合物的回流，但在約2小時后停止。對于較大規(guī)模的反應，該時間周期可略長。然后反應混合物在有效攪拌下連續(xù)加熱再一小時。將小份的反應混合物(約O. 5mL)從反應混合物取出，并在具有醚(約O. 5-lmL)和水(約3-5mL)的小玻璃瓶中分層。將醚級分分離并將醚蒸發(fā)。將所得油狀殘留物溶解在適當?shù)娜軇┲幸赃M行氣相色譜(二氯甲烷)和1H-NMR(⑶Cl3)質譜分析。發(fā)現(xiàn)粗反應混合物含有期望的作為主要組分的PEDETA以及少量DMF和萃取溶劑。這次數(shù)據中沒有發(fā)現(xiàn)部分烷基化產物TEDETA。在所采用的氣相色譜分析的條件下，PEDETA峰在12分鐘的延遲時間下處，而TEDETA的峰如存在的話將出現(xiàn)在11分鐘的延遲時間處。然后將大批的反應混合物過濾以除去無機鹽，并用乙酸乙酯洗滌。合并的濾液在水和乙酸乙酯之間分層。乙酸乙酯和醚都可用作溶劑；乙酸乙酯典型地從水相萃取更多的產物，但其還萃取更多的DMF到有機相中。雖然醚萃取較少的DMF，它也趨于將一些PEDETA產物留在水層中。該有機溶液用無水硫酸鈉干燥，然后通過二氧化硅凝膠塞。將干燥的濾液使用旋轉蒸發(fā)器蒸發(fā)以提供透明和幾乎無色的油狀粗產物。該粗產物在減壓下蒸餾 (70-73 O/50-100 毫托)。1H-NMR 數(shù)據(CDCl3, δ ppm) : I. 02 (m, 15H), 2. 54 (ml8H) ；MS m/z :86 (100%)，100，157。此規(guī)模下的多次嘗試的收率為50_68%，其中此規(guī)模下約55%PEDETA的收率是經常提供的。當反應在較大規(guī)模下運行時，有利的是將逐步的方法進行如下改型在加熱反應混合物所需時間后，將反應燒瓶冷卻到室溫，并將醚和/或乙酸乙酯加入混合物以稀釋DMF和促進多數(shù)無機物的沉淀。然后將稀釋的混合物過濾，并將濾液通過具有適當尺寸的二氧化硅凝膠塞子。將如此收集的濾液在旋轉蒸發(fā)器上濃縮以除去醚/乙酸乙酯，并將DMF中剩余的產物溶液在減壓下分餾。由此，DMF首先在約25-30°C在500毫托被蒸除，然后產物PEDETA在75-80°C在約200毫托(或在65_70°C在約80-100毫托)回收。這樣的方式可以簡化逐步的方法和幫助避免在水溶液中的產物收率損失。示例實施方式以下參考本文所述主題的示例實施方式。以下實施方式僅展示了一些有選擇的實施方式，它們可包括如本文所述的本發(fā)明主題的各種特征、特性和/或優(yōu)點。因此，以下實施方式不應解釋為對所有可行實施方式的包容。根據一種實施方式，多烷基化的低聚亞烷基多胺通過以下方法制備，該方法包括使低聚亞烷基多胺與試劑組合物接觸，該試劑組合物包含 (a)燒基漠和/或燒基氣；(b)堿性試劑；和(C)碘化物鹽。低聚亞烷基多胺可與試劑組合物在溶劑如極性、非質子有機溶劑的存在下接觸。極性、非質子有機溶劑可包括二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺和/或N-甲基-2-吡咯烷酮。合適的極性、非質子有機溶劑的實例包括含至少約90體積％二甲基甲酰胺或至少約90體積％ 二甲基乙酰胺的極性、非質子溶劑。在一些情形中，該溶劑可包括低級醇，如C1-C4烷醇，例如乙醇、正丙醇、異丙醇和/或正丁醇。在一些實施方式中，烷基溴和/或烷基氯中的烷基可為C2-Cltl烷基，期望為C2-C6燒基，常用為乙基或正丙基。
在一些實施方式中，堿性試劑包含碳酸鹽。例如，堿性試劑可包括碳酸鉀、碳酸鈉和/或碳酸鈣。在一些實施方式中，堿性試劑可包括堿金屬碳酸鹽，例如碳酸鈉和/或碳酸鉀。堿性試劑包含PKa為至少約11的有機堿。在一些實施方式中，堿性試劑可包括有機堿，如空間位阻胺，例如N，N- 二異丙基乙胺。在一些實施方式中，碘化物鹽可包括堿金屬碘化物、碘化鈉和/或碘化鉀。在一些實施方式中，堿性試劑包含碳酸鉀；碘化物鹽包含碘化鉀；并且試劑組合物包含烷基溴，其中烷基為C2-C4E烷基。在其它實施方式中，堿性試劑包含碳酸鉀；碘化物鹽包含碘化鉀；并且試劑組合物包含烷基氯，其中烷基為C3-C6正烷基。在一些實施方式中，低聚亞烷基多胺為亞烷基二胺、二亞烷基三胺或三亞烷基四胺。亞烷基二胺可為亞乙基二胺、亞丙基二胺、亞丁基二胺、亞戊基二胺或亞己基二胺。二亞烷基三胺可為二亞乙基三胺或二亞丙基三胺。三亞烷基四胺可為三亞乙基四胺或三亞丙基四胺。在一些實施方式中，反應中形成的多烷基化的低聚亞烷基多胺可為五烷基二亞烷基三胺，例如五烷基二亞乙基三胺或五烷基二亞丙基三胺。在其它實施方式中，反應中形成的多烷基化的低聚亞烷基多胺可為四烷基亞烷基二胺，例如四烷基亞乙基二胺(例如N，N，N' ,N'-四乙基亞乙基二胺(TEEDA))或四烷基亞丙基二胺。在其它實施方式中，反應中形成的多烷基化的低聚亞烷基多胺可為五(正烷基)_二亞乙基三胺和/或四(正烷基)-亞乙基二胺，例如N，N，N'，N"，N"-五乙基二亞乙基三胺(PEDETA)。在其它實施方式中，反應中形成的多烷基化的低聚亞烷基多胺可為五(正烷基)_ 二亞丙基三胺或四(正烷基)_亞丙基二胺。在一些實施方式中，多烷基化的低聚亞烷基多胺通過以下方法制備，該方法包括(a)形成包含低聚亞烷基多胺；堿性試劑，碘化物鹽，和極性、非質子有機溶劑的第一混合物；(b)將烷基溴和/或烷基氯加入該第一混合物以形成第二混合物；和(c)加熱該第二混合物若干小時(例如2-24小時，期望為至少約5-10小時)以形成粗反應產物混合物。烷基溴和/或烷基氯可以滴加方式加入第一混合物以形成第二混合物。典型地，烷基溴和/或烷基氯以將反應溫度保持在約50-100°C的速率加入第一混合物。某些實施方式可進一步包括使粗反應產物混合物進行蒸餾以除去至少一部分未反應的烷基鹵和/或極性、非質子有機溶劑，從而形成蒸餾殘留物。某些實施方式可進一步包括使蒸餾殘留物進行真空蒸餾以提供純化的多烷基化的低聚亞烷基多胺級分。在一些實施方式中，粗反應產物混合物可冷卻到室溫(約25°C )，然后用第二溶劑稀釋以促進存在的大部分無機組分的沉淀。該第二溶劑可合適地為脂族醚或酯，例如二烷基醚、環(huán)醚和/或乙酸烷基酯，如二乙醚、四氫呋喃和/或乙酸乙酯。然后稀釋的反應產物混合物可過濾以提供產物濾液。如需要，該產物濾液可以進一步純化，例如通過如上所述的通過真空蒸餾。某些實施方式可進一步包括在含水料流和有機(例如非氯化溶劑，如乙酸乙酯和/或二乙醚)料流之間分離蒸餾殘留物。某些實施方式可進一步包括從該有機料流除去溶劑以提供富含多胺的殘留物。某些實施方式可進一步包括蒸餾該富含多胺的殘留物以提供、純化的多烷基化的低聚亞烷基多胺級分。對于本領域技術人員來說明顯的是，可對本文披露的方法和組合物進行各種替代和改型而不出離本發(fā)明的范圍和主旨。所使用的術語和表述是說明性而非限制性的術語，不意圖使用排除所示、所述的任何等價特征或其一部分的術語和表述，但是認識到各種改型在本發(fā)明的范圍內是可行的。因此，應理解，雖然本發(fā)明已通過具體的實施方式和任選的特征進行了說明，本文披露的原理的改型和/或變型可由本領域技術人員采用，這樣的改型和變型視為本發(fā)明的范圍內。此外，當本發(fā)明的特征或方面描述為馬庫什類別或備選方案的組時，本領域技術 人員將意識到該馬庫什類別或備選方案的組的任何單獨成員或子成員。
權利要求
1.制備多烷基化的低聚亞烷基多胺的方法，包括 使低聚亞烷基多胺與試劑組合物接觸，該試劑組合物包含 (a)燒基漠和/或燒基氣； (b)堿性試劑；和 (c)碘化物鹽。
2.根據權利要求I所述的方法，其中低聚亞烷基多胺與試劑組合物的接觸在溶劑的存在下進行。
3.根據權利要求2所述的方法，其中該溶劑是極性、非質子有機溶劑。
4.根據權利要求3所述的方法，其中該極性、非質子有機溶劑包含二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺和/或N-甲基-2-吡咯烷酮。
5.根據權利要求3所述的方法，其中該極性、非質子有機溶劑包含至少約90體積％的二甲基甲酰胺。
6.根據權利要求3所述的方法，其中該極性、非質子有機溶劑包含至少約90體積％的二甲基乙酰胺。
7.根據權利要求I所述的方法，其中該烷基溴和/或烷基氯中的烷基為C2-Cltl烷基，期望為C2-C6烷基，常用為乙基或正丙基。
8.根據權利要求I所述的方法，其中該堿性試劑包括碳酸鹽。
9.根據權利要求8所述的方法，其中該堿性試劑包括碳酸鉀、碳酸鈉和/或碳酸鈣。
10.根據權利要求8所述的方法，其中該堿性試劑包括堿金屬碳酸鹽。
11.根據權利要求I所述的方法，其中該碘化物鹽包括堿金屬碘化物。
12.根據權利要求I所述的方法，其中該堿性試劑包括碳酸鉀；該碘化物鹽包括碘化鉀；并且該試劑組合物包含烷基溴，其中該烷基為C2-C4正烷基。
13.根據權利要求12所述的方法，其中該低聚亞烷基多胺與試劑組合物的接觸在包含二甲基甲酰胺的極性、非質子有機溶劑的存在下進行。
14.根據權利要求I所述的方法，其中該堿性試劑包括碳酸鉀；該碘化物鹽包括碘化鉀；并且該試劑組合物包含烷基氯，其中該烷基為C3-C6正烷基。
15.根據權利要求14所述的方法，其中該低聚亞烷基多胺與試劑組合物的接觸在包含二甲基甲酰胺的極性、非質子有機溶劑的存在下進行。
16.根據權利要求1-15中任一項所述的方法，其中該低聚亞烷基多胺為亞烷基二胺、二亞烷基三胺或三亞烷基四胺。
17.根據權利要求16所述的方法，其中該亞烷基二胺為亞乙基二胺、亞丙基二胺、亞丁基二胺、亞戊基二胺或亞己基二胺。
18.根據權利要求16所述的方法，其中該二亞烷基三胺為二亞乙基三胺或二亞丙基三胺。
19.根據權利要求16所述的方法，其中該三亞烷基四胺為三亞乙基四胺或三亞丙基四胺。
20.根據權利要求I所述的方法，其中該多烷基化的低聚亞烷基多胺為五烷基二亞烷基三胺，例如五烷基二亞乙基三胺或五烷基二亞丙基三胺。
21.根據權利要求I所述的方法，其中該多烷基化的低聚亞烷基多胺為四烷基亞烷基二胺，例如四烷基亞乙基二胺或四烷基亞丙基二胺。
22.根據權利要求I所述的方法，其中該多烷基化的低聚亞烷基多胺為五(正烷基)-二亞乙基三胺和/或四(正烷基)_亞乙基二胺。
23.根據權利要求I所述的方法，其中該多烷基化的低聚亞烷基多胺為N，N，N’N"，N"-五乙基二亞乙基三胺(PEDETA)。
24.根據權利要求I所述的方法，其中該多烷基化的低聚亞烷基多胺為N，N， -四乙基亞乙基二胺(TEEDA)。
25.根據權利要求I所述的方法，其中該多烷基化的低聚亞烷基多胺為五(正烷基)_ 二亞丙基三胺和/或四(正烷基)_亞丙基二胺。
26.根據權利要求2所述的方法，其中該溶劑包含低級醇。
27.根據權利要求I所述的方法，其中該堿性試劑包括PKa為至少約11的有機堿。
28.根據權利要求27所述的方法，其中該有機堿包括空間位阻胺。
29.根據權利要求27所述的方法，其中該有機堿包含N，N-二異丙基乙胺。
30.制備多烷基化的低聚亞烷基多胺的方法，包括 (a)形成包含低聚亞烷基多胺，堿性試劑，碘化物鹽，和極性、非質子有機溶劑的第一混合物； (b)將烷基溴和/或烷基氯加入該第一混合物以形成第二混合物；和 (C)加熱該第二混合物以形成粗反應產物混合物。
31.根據權利要求30所述的方法，進一步包括使該粗反應產物混合物進行蒸餾以除去至少一部分未反應的烷基鹵和/或極性、非質子有機溶劑，從而形成蒸餾殘留物。
32.根據權利要求31所述的方法，進一步包括在含水料流和有機(例如乙酸乙酯)料流之間分離該蒸餾殘留物。
33.根據權利要求32所述的方法，進一步包括從該有機料流除去溶劑以提供富含多胺的殘留物。
34.根據權利要求33所述的方法，進一步包括蒸餾該富含多胺的殘留物以提供純化的多烷基化的低聚亞烷基多胺級分。
35.根據權利要求30所述的方法，進一步包括使該蒸餾殘留物進行真空蒸餾以提供純化的多烷基化的低聚亞烷基多胺級分。
36.根據權利要求30所述的方法，其中將該烷基溴和/或烷基氯以滴加方式加入該第一混合物以形成第二混合物。
37.根據權利要求30所述的方法，其中該烷基溴和/或烷基氯以將反應溫度保持在約50-100°C的速率加入該第一混合物。
38.根據權利要求30所述的方法，其中在加熱步驟期間，該第二混合物保持在約50-100。。。
39.根據權利要求30所述的方法，進一步包括冷卻該粗反應產物混合物；用第二溶劑稀釋冷卻的粗反應產物；和過濾該稀釋的粗反應產物以除去無機組分。
40.根據權利要求39所述的方法，其中該第二溶劑包括二乙醚、四氫呋喃、乙酸乙酯或它們的混合物。
全文摘要
提供了制備多烷基化的低聚亞烷基多胺的方法。該方法包括，使低聚亞烷基多胺與試劑組合物接觸，該試劑組合物包含(a)烷基溴和/或烷基氯；(b)堿性試劑；和(c)碘化物鹽。烷基化反應可在極性、非質子有機溶劑中進行。
文檔編號C07C215/00GK102753517SQ201180008201
公開日2012年10月24日 申請日期2011年2月4日 優(yōu)先權日2010年2月8日
發(fā)明者A·伊蘭戈萬 申請人:北達科他州立大學研究基金會