專利名稱：：一種被取代的2-氰基肉桂酸酯的制造方法一種被取代的2-氰基肉桂酸酯的制造方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及一種用于制造被取代的2-氰基肉桂酸酯的改進方法。由這種新型的經(jīng)濟方法獲得純度較高、產(chǎn)率較高的產(chǎn)物。被取代的2-氰基肉桂酸酯(諸如2-氰基-3,3-二芳基丙烯酸酯)是一種高效的UV吸收劑，其例如被用作塑料中的光穩(wěn)定劑或被用作化妝品中的遮光劑。被取代的2-氰基肉桂酸酯可以通過如例如在EP430023、US2623060、US4178303或JP1293982中所公開的使氰基乙酸酯與羰基化合物進行Knoevenagel縮合來制備。催化劑優(yōu)選為冰醋酸和乙酸銨的混合物，所形成的反應水以與諸如環(huán)己垸、己垸、庚垸、苯、甲苯或二甲苯的有機溶劑的共沸混合物形式被除去。然而，為了實現(xiàn)高產(chǎn)率，現(xiàn)有技術的方法需要很長的反應時間，這對不希望副產(chǎn)物的形成有利。US5451694公開了在存在銨離子、而不含有機溶劑的情況下，使用CVC6—元羧酸以將反應時間縮短至約5小時，同時實現(xiàn)良好的產(chǎn)率。然而，根據(jù)所用氰基乙酸酯與羰基化合物的摩爾比，這個方法使得基于羰基化合物的轉化率較低或者基于氰基乙酸酯的轉化率較低。因此，本發(fā)明的目的在于提供一種用于制造被取代的2-氰基肉桂酸酯的經(jīng)濟方法，該方法盡管使用有機溶劑但反應時間與現(xiàn)有技術相比縮短了并且基于羰基化合物以及氰基乙酸酯的產(chǎn)率良好?，F(xiàn)在令人驚訝地發(fā)現(xiàn)，通過如下可以實現(xiàn)這個目的在存在銨離子和有機溶劑的情況下，采用CVC6—元羧酸使具有特定摩爾比的氰基乙酸酯與羰基化合物進行反應。而且，發(fā)現(xiàn)催化劑(即銨離子)的用量對轉化率至關重要。因此，在第一實施方式中，本發(fā)明涉及一種用于制造式I的被取代2-氰基肉桂酸酯的方法式I中，R!是fi、C廣C4焼基、C1-C4焼氧基；W是氫、Q-Q垸基或苯基；并且R是Ci畫Ci2焼基，所述方法中，在(i)有機溶劑、(ii)Q-C6—元羧酸、和(iii)銨化合物的存在下，使式n的氰基乙酸酯與式m的羰基化合物進行反應，RNC^"COOR3iini'、附加條件是，所述式II的氰基乙酸酯與所述式III的羰基化合物的摩爾比在約0.65至0.9的范圍內(nèi)，優(yōu)選在0.7至0.8的范圍內(nèi)，甚至更優(yōu)選為約0.7。在進一步的實施方式中，本發(fā)明涉及如上所述的方法，其中，所述銨化合物與所述羰基化合物的摩爾比被選定在約0.6至1.5的范圍內(nèi)，優(yōu)選在約0.7至1.3的范圍內(nèi)，甚至更優(yōu)選在約0.7至1.2的范圍內(nèi)，諸如在0.7至0.85的范圍內(nèi)(一次性添加)或在約1.0至1.2的范圍內(nèi)(分步添加)。在特別優(yōu)選的實施方式中，本發(fā)明涉及一種用于制備2-氰基-3,3-二苯基丙烯酸2-乙基己酯(INCI:奧克立林octocrylene)的方法，所述方法中，在(i)有機溶劑、(ii)CrC6—元羧酸、和(iii)銨化合物的存在下，使氰基乙酸2-乙基己酯與二苯甲酮進行反應，附加條件是，所述氰基乙酸2-乙基己酯與所述二苯甲酮的摩爾比在約0.65至0.9的范圍內(nèi)，優(yōu)選在0.7至0.8的范圍內(nèi)，甚至更優(yōu)選為約0.7。5在甚至更優(yōu)選的實施方式中，所述銨化合物與所述羰基化合物的摩爾比被選定在約0.6至1.5的范圍內(nèi)，優(yōu)選在約0.7至1.3的范圍內(nèi)，甚至更優(yōu)選在約0.7至1.2的范圍內(nèi)，諸如在0.7至0.85的范圍內(nèi)(一次性添加)或在約1.0至1.2的范圍內(nèi)(分步添加)。在本發(fā)明的所有實施方式中，優(yōu)選的氰基乙酸酯II包括例如氰基乙酸甲酯、氰基乙酸乙酯、氰基乙酸異戊酯和氰基乙酸2-乙基己酯，尤其是氰基乙酸2-乙基己酯。在本發(fā)明的所有實施方式中，優(yōu)選的羰基化合物m包括例如苯甲醛、茴香醛和二苯甲酮，尤其是二苯甲酮。在本發(fā)明的所有實施方式中，優(yōu)選的CVC6—元羧酸包括例如丙酸、正丁酸、異丁酸、正戊酸、異戊酸和正己酸，尤其是正丙酸。一元羧酸的用量并不重要，其相對于每摩爾氰基乙酸酯II可以在0.1至10mol之間變化，優(yōu)選在0.5至3.5mol之間變化。在本發(fā)明的所有實施方式中，銨化合物包括能夠形成銨離子的化合物，諸如氨和銨鹽。優(yōu)選地，在本發(fā)明的方法中使用一元羧酸的銨鹽諸如乙酸銨、苯甲酸銨、甲酸銨，最優(yōu)選乙酸銨和苯甲酸銨，尤其是乙酸銨。在氨被用于產(chǎn)生銨離子的情況下，可以例如以水溶液形式使用氨，或者可以通過將氣態(tài)氨加入反應的溶劑/酸介質(zhì)中來引入氨，或者可以通過使氨的水溶液在溶劑/酸介質(zhì)中脫水來引入氨。因而，本發(fā)明還涉及根據(jù)如下發(fā)明的方法，其中銨鹽通過將氨加入反應中使用的相應CrC6—元羧酸中而形成。在本發(fā)明的所有實施方式中，有機溶劑優(yōu)選選自脂族溶劑、芳族溶劑或其混合物，最優(yōu)選選自脂族溶劑。術語"脂族溶劑"包括可以是線性的或支化的并且/或者是可選被取代的脂族烴溶劑或脂環(huán)族烴溶劑，諸如為戊烷、己烷、環(huán)己垸、庚烷、辛烷、異辛垸、甲基環(huán)己烷、十氫化萘或其混合物。術語"芳族溶劑"包括諸如苯、甲苯、二甲苯、四氫化萘或其混合物的溶劑。在本發(fā)明的所有實施方式中，優(yōu)選使用脂族溶劑(或其混合物)，甚至更優(yōu)選使用己烷、環(huán)己垸、庚烷、異辛烷、甲基環(huán)己烷或其混合物，具體使用庚垸、環(huán)己垸或其混合物。在根據(jù)本發(fā)明用于制備被取代的2-氰基肉桂酸酯的所有方法中，反應溫度可以在約7(TC至約13(TC之間變化。優(yōu)選地，反應溫度在約9(TC至12(TC的范圍內(nèi)。優(yōu)選地，溫度被選定為使反應保持回流。該反應可以在高于環(huán)境壓力下進行或者為了實現(xiàn)所需反應條件在部分真空下進行?？梢栽诃h(huán)境壓力下或者在減壓(例如約20至400mbar)下例如使用Dean-Stark分水器蒸餾除去一元羧酸/溶劑/水的混合物。只要不再分離出水，就可以認為反應終止了。這通常需要約3至8小時。通過如下常規(guī)方式對反應產(chǎn)物進行后處理分離有機相和水相、可選洗滌、最終蒸餾以進一步純化?？梢酝ㄟ^諸如蒸餾或結晶的常規(guī)方法回收未轉化的原料，諸如羰基化合物和/或氰基乙酸酯以及溶劑和CVC6—元羧酸。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選方法包括回收未反應的原料。令人驚訝地發(fā)現(xiàn)，將溫度保持在低于IO(TC，尤其是保持在約95°C(同時通過調(diào)節(jié)壓力使反應保持回流)會明顯減少相應的2-氰基-3，3-二苯基-2-丙烯酰胺衍生物的形成。這點很重要，因為酰胺衍生物與被取代的2-氰基肉桂酸酯相比具有類似的沸點，因而不易通過蒸餾除去。因此，在根據(jù)本發(fā)明用于制造被取代的2-氰基肉桂酸酯的所有方法中，優(yōu)選將反應溫度保持在IO(TC以下，其中為了使該反應保持回流施加部分真空。因而，本發(fā)明還涉及一種根據(jù)本發(fā)明用于制造被取代的2-氰基肉桂酸酯的方法，其中，反應溫度被選定在約90-10(TC的范圍內(nèi)，尤其是約95"C，壓力被選定為足以保持該反應回流。而且，還發(fā)現(xiàn)如果溫度被保持在IO(TC以下，那么優(yōu)選將氨化合物分步加入反應中，而不是將其一次性加入反應中。優(yōu)選地，將初始劑量的氨化合物(用量是后續(xù)劑量的2-3倍，以克計)加入反應中，然后在一段時間內(nèi)添加若干份(例如1、2、3、4、5、6、7、8、9或10份)后續(xù)劑量，諸如每小時添加一次，添加5次。如果分步添加銨化合物，那么銨化合物與羰基化合物的摩爾比優(yōu)選被選定在約0.9至1.3的范圍內(nèi)，更優(yōu)選在約1.0至1.2的范圍內(nèi)，諸如約l.l。在另一實施方式中，本發(fā)明涉及一種組合物，所述組合物含有式I的被取代2-氰基肉桂酸酯和約0.01至0.5wt%、優(yōu)選約0.05至0.4wt%、尤其是約0.1至0.38wt。/。的相應2-氰基-3,3-二苯基-2-丙烯酰胺衍生物，W是氫、CVC4垸基、CrQ烷氧基；R"是氫、CVC4垸基或苯基；并且R3是C廠Ci2燒基o式I的被取代2-氰基肉桂酸酯在本發(fā)明的組合物中的用量優(yōu)選在約97至99.99\￥1%的范圍內(nèi)，更優(yōu)選在約99至99.50wtn/。的范圍內(nèi)。具體地，本發(fā)明涉及根據(jù)如下發(fā)明的組合物，其中式I的被取代2-氰基肉桂酸酯是2-氰基-3,3-二苯基丙烯酸2-乙基己酯(INCI:奧克立林)，2-氰基-3，3-二苯基-2-丙烯酰胺衍生物是2-氰基-3，3-二苯基-2-丙烯酰胺[731-48-6]。氰基乙酸酯通常在甲磺酸作為催化劑的存在下采用固態(tài)氰基乙酸制備(如美國專利6271410中公開的)。令人驚訝地，現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)以上定義的氰基乙酸酯還可以通過使用氰基乙酸的水溶液(含有約70至85wt。/。的氰基乙酸)來制備，同時獲得類似的產(chǎn)率和品質(zhì)。從成本效益觀點出發(fā)，這種方法是非常有益的，因為這種溶液容易獲得。而且，發(fā)現(xiàn)還可以使用腐蝕性更低且廉價的對甲苯磺酸作為催化劑。因此，在進一步的實施方式中，本發(fā)明涉及一種根據(jù)本發(fā)明制備被取代的2-氰基肉桂酸酯的方法，其中，氰基乙酸酯經(jīng)由包含如下的方法制備使氰基乙酸的70至85wt。/。的水溶液與Q-d2醇在對甲苯磺酸催化劑的存在下進行反應。優(yōu)選地，該方法中未使用額外的溶劑。在進一步的實施方式中，氰基乙酸與Q-d2醇的摩爾比被選定在約0.5至0.8的范圍內(nèi)，具體在約0.6至0.7的范圍內(nèi)。在另一實施方式中，對甲苯磺酸的用量基于氰基乙酸[mol]被額外選定在0.2至0.3molX的濃度范圍內(nèi)。在具體的實施方式中，氰基乙酸Crd2醇對甲苯磺酸的摩爾比在約1:1.5:0.0028的范圍內(nèi)。在本發(fā)明的所有實施方式中，適當?shù)腃rd2醇例如為甲醇、乙醇、丙醇、異丙醇、丁醇、異丁醇、戊醇、己醇和2-乙基己醇，尤其是2-乙基己醇。術語"對甲苯磺酸"指，純對甲苯磺酸及其一水合物。在根據(jù)本發(fā)明用于制造氰基乙酸酯的方法中，反應溫度可以在約70°C至13(TC之間變化。優(yōu)選地，反應溫度在約9(TC至12(TC的范圍內(nèi)，甚至更優(yōu)選在約IO(TC至12(TC的范圍內(nèi)。該反應可以在高于環(huán)境壓力下進行或者為了實現(xiàn)所需反應條件可以在部分真空下進行。可以在環(huán)境壓力下或者在減壓(例如約20至400mbar)下例如使用Dean-Stark分水器蒸餾除去d-d2醇/水的混合物。只要不再分離出水，就可以認為反應終止了。這通常需要約3至8小時。通過如下常規(guī)方式對反應產(chǎn)物進行后處理分離有機相和水相、可選洗滌、最終蒸餾以進一步純化?？梢酝ㄟ^諸如蒸餾或結晶的常規(guī)方法回收未轉化的原料，諸如Q-d2醇。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選方法包括回收未反應的原料。提供如下實施例以進一步闡述本發(fā)明的方法。這些實施例僅僅起到說明目的，并非意欲以任何方式限制本發(fā)明的范圍。實施例l:氰基乙酸的酯化向安裝有機械攪拌器、溫度計、DeanStark裝置和水冷凝器的1000ml四口燒瓶中添加237.5g(以純物質(zhì)計為2.23mo1)的80wt。/。氰基乙酸的水溶液、440g(3.38mol)的2-乙基己醇和1.2g(6.3mmol)的對甲苯磺酸一水合物。此后，將混合物在環(huán)境壓力下加熱回流(ll(TC)1小時，并且利用DeanStark裝置共沸蒸餾除水(初始添加的和形成的)，其中將上部有機層返回反應器中。1小時后，在13(TC的溫度下采用分水器(waterrespirator)逐步施加400mbar的真空。保持共沸蒸餾額外6小時，同時將真空度從400mbar逐漸增加至30mbar以保持B(TC的溫度，直到?jīng)]有額外的水被除去。釋放真空后，將反應混合物冷卻至90°C。添加約100ml的水(被預熱至9(TC)后，將混合物在85-90。C下攪拌IO分鐘，然后分離各相。將上層有機層轉移到安裝有機械攪拌、溫度計、填料塔(ID=30mm、H=1200mm，裝填D=7mm的金屬拉西環(huán))、水冷凝器和蒸餾瓶的1000ml四口燒瓶中。在130-14CTC、10-30mbar的真空下蒸餾除去過量的2-乙基己醇。完成后，將真空度增加至1.5mbar并在130-140。C下蒸餾出氰基乙酸2-乙基己酯。得到無色液體狀的氰基乙酸2-乙基己酯。反應產(chǎn)率為92%(基于氰基乙酸)。實施例2:確定氰基乙酸2-乙基己酯與二苯甲酮的最佳摩爾比向安裝有機械攪拌器、溫度計和冷凝器的500ml四口圓底燒瓶中添加62.2g(0.32mol)的氰基乙酸2-乙基己酯(EHCA)、81.0g(0.45mol)的二苯甲酮(BP)(EHCA:BP的摩爾比=0.71:1)、27.7g(0.36mol)的乙酸銨、81.0g(l.lmol)的丙酸和81.0g的庚垸。將混合物在攪拌的同時進行加熱。當溫度達到IICTC時，在常壓下蒸餾除去丙酸、水、庚烷的混合物，耗時5小時。使庚烷相重新返回燒瓶中。然后，將反應物冷卻至90°C，并將100ml熱水加入反應混合物中。將混合物保持在85°C下IO分鐘，然后轉移到分液漏斗中。向安裝有柱子的燒瓶中添加256.0g的粗制2-氰基-3，3-二苯基丙烯酸2-乙基己酯溶液。在1mbar下進行精餾。在21CTC(蒸汽)下蒸餾出2-氰基-3,3-二苯基丙烯酸2-乙基己酯。蒸餾后，得到淺黃色2-氰基-3，3-二苯基丙烯酸2-乙基己酯。反應產(chǎn)率列在表1中，并且回收未反應的二苯甲酮和2-EHCA。重復實驗，其中為了得到下表1中所列舉的摩爾比調(diào)節(jié)2-EHCA的用<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>由上表可以看出，2-EHCA與BP的最佳比率在約0.7:l的范圍內(nèi)。實施例3:確定銨化合物與二苯甲酮的最佳摩爾比將20.6g氰基乙酸甲酯(MCA，0.2mol)、18.2g二苯甲酮(BP，0.1mol)、6.2g乙酸銨(0.08mol)、40g丙酸和40g庚烷混合在一起并加熱到10(TC。在常壓下蒸餾除去水/庚烷/丙酸的混合物，耗時5小時。然后，在100-200mbar真空下蒸餾出庚烷和丙酸。在130°C、50mbar下蒸餾出大部分未反應的MCA。使殘余物冷卻下來，然后沉淀并過濾2-氰基-3，3-二苯基丙烯酸甲酯(MCDA)和部分未反應的BP。所得固體用100ml的水洗滌兩次。然后，得到粗制MCDA并使其干燥。重復實驗，其中為了得到下表2中所列舉的催化劑與BP的摩爾比調(diào)節(jié)乙酸銨催化劑的用量。表2<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>實施例4:2-氰基-3,3-二苯基丙烯酸2-乙基己酯(其中2-氰基-3,3-二苯基-2-丙烯酰胺的含量較低)的制備方法向2000ml的反應器中添加311g的氰基乙酸2-乙基己酯、70g的乙酸銨、404g的二苯甲酮、405g的丙酸和405g的正庚垸。攪拌的同時，將混合物在減壓(為了保持反應回流為約700mbar)下加熱至約95X:。當溫度達到95。C時，共沸蒸餾出庚烷、水和丙酸的混合物，耗時6小時，其中將有機相返回到反應器中。該時間段內(nèi)，每小時分批添加25g的額外乙酸銨(5批次，每小時一次)。反應完成后，在減壓真空(真空度高達20mbar同時保持溫度低于約95°C)下蒸餾出庚烷和丙酸。當觀察到不再出現(xiàn)蒸餾物時，添加500g水，然后將混合物在75"C下攪袢10分鐘。添加340g正庚烷以后，收集有機相，然后重復洗滌過程。在減壓(溫度被保持在低于95°C)下蒸發(fā)溶劑以后，收集粗產(chǎn)物(含有約0.04%的2-氰基-3,3-二苯基-2-丙烯酰胺)，接著采用刮膜薄膜蒸發(fā)器進行蒸餾。第二次蒸餾得到388g的淺黃色奧克立林，其中包含約0.38%的2-氰基-3,3-二苯基-2-丙烯酰胺(通過HPLC測定)。在常壓、約ll(TC的溫度(回流溫度)下重復該反應，2-氰基-3,3-二苯基-2-丙烯酰胺的含量在純化后為0.7%。權利要求1.一種用于制造式I化合物的方法式I中，R1是氫、C1-C4烷基、C1-C4烷氧基；R2是氫、C1-C4烷基或苯基；并且R3是C1-C12烷基，在所述方法中，在(i)有機溶劑、(ii)C3-C6一元羧酸和(iii)銨化合物的存在下，使式II的氰基乙酸酯與式III的羰基化合物進行反應，附加條件是，所述式II的氰基乙酸酯與所述式III的羰基化合物的摩爾比在約0.65至0.9的范圍內(nèi)。2.如權利要求l所述的方法，其中，所述式II的氰基乙酸酯與所述式III的羰基化合物的摩爾比在約0.7至0.8的范圍內(nèi)。3.如權利要求1或2所述的方法，其中，所述有機溶劑是脂族溶劑。4.如權利要求3所述的方法，其中，所述脂族溶劑選自己垸、環(huán)己垸、庚烷、異辛烷、辛烷、甲基環(huán)己烷或其混合物。5.如權利要求3所述的方法，其中，所述脂族溶劑是庚垸、環(huán)己烷或其混合物。6.如權利要求1至5中任意一項所述的方法，其中，所述銨化合物與所述式III羰基化合物的摩爾比在0.6至1.5的范圍內(nèi)。7.如權利要求1至6中任意一項所述的方法，其中，所述C3-Q—元羧酸是丙酸、丁酸、異丁酸、戊酸、異戊酸。8.如權利要求1至7中任意一項所述的方法，其中，所述銨化合物是乙酸銨、苯甲酸銨或通過將氨加入在所述反應中使用的相應的所述C3-C6一元羧酸所形成的銨鹽。9.如權利要求1至8中任意一項所述的方法，其中，所述氰基乙酸酯是氰基乙酸2-乙基己酯，所述羰基化合物是二苯甲酮。10.如權利要求1至9中任意一項所述的方法，其中，反應溫度在90至IO(TC的范圍內(nèi)，壓力被選定為足以保持所述反應處于回流狀態(tài)。11.如權利要求1至10中任意一項所述的方法，其中，所述氰基乙酸酯經(jīng)由包含如下步驟的方法制成使氰基乙酸的70至85wt。/。的水溶液與CrC12醇在對甲苯磺酸催化劑的存在下進行反應。12.—種組合物，所述組合物包含式I的被取代2-氰基肉桂酸酯和約0.01至0.5wt。/。的相應2-氰基-3,3-二苯基-2-丙烯酰胺衍生物，<formula>formulaseeoriginaldocumentpage3</formula>式I中，Rt是氫、CrC4烷基、d-C4烷氧基；W是氫、d-Q烷基或苯基；并且RS是Crd2烷基。全文摘要本發(fā)明涉及一種用于制造被取代的2-氰基肉桂酸酯的改進方法。由這種新型的經(jīng)濟方法獲得純度較高、產(chǎn)率較高的產(chǎn)物。文檔編號C07C255/41GK101589020SQ200880003245公開日2009年11月25日申請日期2008年1月18日優(yōu)先權日2007年1月26日發(fā)明者拉爾夫·普拉徹,荊淑萍,里恩哈德·卡治,璟黃申請人:帝斯曼知識產(chǎn)權資產(chǎn)管理有限公司