[发明专利]用于合成3-羟基戊二腈的方法

说明书

本专利申请要求享有2007年12月12日提交的美国临时申请60/874,401的优先权，将所述文献全文引入作为本文的一部分，以用于各种目的。

技术领域

本发明涉及制备3-羟基戊二腈，它是化学合成中有用的中间体。

背景技术

化合物3-羟基戊二腈(“3-HGN”)是多种可用物质，诸如药物活性化合物、毛发着色中使用的二胺、以及用于高强度纤维的单体的前体。它通常可通过用无机氰化物的水溶液处理环氧氯丙烷(“ECH”)，制备作为中间体的4-氯-3-羟基丁腈(还被称为“氯乙醇”)来合成，如F.Johnson等人的“J.Org.Chem.”(1962，27，第2241至2243页)中所示：

此方法的不利之处在于生产效率低并且生成副产物。例如，Johnson等人报导，在10至11℃下反应约54小时，并且用乙酸乙酯连续萃取48小时后，收率是60％。显著的副产物(18％)包括中间体4-氯-3-羟基丁腈和4-羟基巴豆腈。

因此，仍需要一种以高生产效率和高选择性来合成3-羟基戊二腈的方法。

发明概述

本文所公开的发明包括制备3-羟基戊二腈的方法、制备由3-羟基戊二腈转化而来的产物的方法、以及由此类方法获得的和可获得的产物。

因此，本发明提供了通过在水和离子液体的存在下，使表卤代醇或4-卤代-3-羟基丁腈或与这些原料相类似的化合物(其中离去基团不是卤素)分别与氰化物(CN-)反应，以高收率和高生产效率制备3-羟基戊二腈的方法。使用离子液体与水一起用作共溶剂，可致使生产效率和选择性增加。

本文方法的一个实施方案提供了制备3-羟基戊二腈的方法，所述方法是(a)提供CN-源的水溶液；(b)将所述溶液的pH调节至约8至10；(c)向所述溶液中加入由通式(I)代表的化合物

其中X是离去基团；(d)向所述溶液中加入离子液体以及任选的相转移催化剂；以及(e)在在使所述溶液的pH保持小于约12的速率下连续加入或以一个以上的不连续部分非连续地加入额外的CN-。

本文方法的另一个实施方案提供了制备3-羟基戊二腈的方法，所述方法是：

a.提供水和离子液体的两相混合物；

b.向所述混合物中加入由通式(II)代表的化合物：

其中X是离去基团；

c.向所述混合物中加入CN-源以及任选的相转移催化剂；以及

d.在使所述溶液pH保持小于约12的速率下连续加入或以一个以上的不连续部分非连续地加入额外的CN-。

发明详述

本发明的一个实施方案提供了制备3-羟基戊二腈(“3-HGN”)的方法，所述方法依次包括以下步骤：

a.提供CN-源的水溶液；

b.将所述溶液的pH调节至约8至约10；

c.向所述溶液中加入(i)表卤代醇(I)：

其中X是离去基团，诸如Cl、Br或I，或(ii)与所述表卤代醇相类似的化合物，其中X是不同于卤素的离去基团；

d.向所述溶液中加入离子液体以及任选的相转移催化剂；

e.在使所述反应混合物pH保持小于约12的速率下连续加入或以一个以上的不连续部分非连续地加入额外的CN-。

如果需要，可分离并且回收3-HGN产物，或可使3-HGN产物直接经历其它步骤以将其转变成另一种产物，诸如另一种化合物或单体，或由其形成的低聚物或聚合物。

所述方法可由以下图表示：

离子液体共溶剂的使用可通过缩短反应时间来增加方法的生产效率，而不会对收率有不利的影响。在使所述反应混合物pH保持pH小于约12、或小于约11、或在约9.5至约10.5范围内的速率下连续加入氰化物；或以一个以上的不连续部分非连续地加入氰化物。高pH可降低或减少3-羟基丁腈中间体在反应混合物中的含量。避免高pH的便利方法是分批加入氰化物。因此当分批加入氰化物时，除了避免高pH以外，不需要在反应期间严格控制pH。已发现，所述部分是诸如十分之一、八分之一或六分之一是适宜的，但是各部分无需等量。各部分加入的间隔可以是约10至约80分钟，或约15至约60分钟，或约15至约30分钟范围内的时间量；但是所述间隔无需时长相等。