[發明專利]由THF-二醇合成二酸、二醛、或二胺

在審

• 申請號: 201480051841.3
• 申請日: 2014-09-25
• 公開（公告）號: CN105555773A
• 公開（公告）日: 2016-05-04
• 發明（設計）人: 肯尼斯·斯滕斯魯德
• 申請（專利權）人: 阿徹丹尼爾斯米德蘭德公司
• 主分類號: C07D307/08
• 分類號: C07D307/08;C07C45/44;C07C253/14
• 代理公司: 北京安信方達知識產權代理有限公司 11262
• 代理人: 高瑜;鄭霞

優先權要求

本申請要求于2013年10月17日提交的美國臨時申請號61/891,928的優先權。

發明領域

本申請的技術領域涉及作為單體在聚合物合成中并且一般作為中間體有用的環 狀雙官能材料，并且涉及制備此類材料所用的方法。特別地，本發明涉及由可再生的生物質 資源合成腈類、羧酸類、醛類、和胺類。

背景

近年來，隨著石油資源變得越來越稀缺并且昂貴，對于已經由基于石油或化石的 烴常規地制備的環狀雙官能材料的基于可再生資源的替代品的興趣已經增加。作為豐富的 生物基或可再生資源，碳水化合物代表一種用于生產此類材料的可行的替代原料。生物質 含有可以由可再生的烴源轉化為增值產品的碳水化合物或糖(即，己糖和戊糖)。

近年來，研究人員已經將其努力指向發現用于將生物質轉化為用于各種通用的有 機化學平臺的可持續原料的有效方法。當考慮到可能的下游化學處理技術時，糖轉化為增 值化學品是非常重要的。近來，因為實現可持續能源供應和化學品生產的可能性，所以從糖 生產呋喃衍生物在化學中已經變得激動人心。

作為一種易于由碳水化合物制備的重要的中間體物質，化合物5-(羥甲基)-呋喃- 2-甲醛(HMF)例示了一種多層面的基質。HMF是一種用于形成各種呋喃環衍生物的合適的起 始材料，這些衍生物是用于化學合成的中間體，并且作為通常從石油資源獲得的基于苯的 環化合物的潛在替代物。在大規模制造工藝中的最新發展已經容許HMF成為更可商購的。此 進展提供了制造各種次級或衍生物產品的機會，這可以增加增值化合物的潛能而不帶來過 度的成本。HMF，然而，除了作為一種制備衍生物的來源，自身作為化學品具有有限的用途。 此外，HMF本身相當不穩定，并且隨著長時間的儲存傾向于聚合和或氧化。由于HMF本身的不 穩定性和有限的應用，研究已經拓寬到包括多種HMF衍生物的合成和純化。

HMFA的催化完全還原(氫化)，如在方案1中所描繪的，在溫和的條件下產生呈90: 10順式：反式非對映異構混合物的THF-二醇，也以其IUPAC名稱熟知：((2R,5S)-四氫呋喃- 2,5-二基)二甲醇B和((2S,5S)-四氫呋喃-2,5-二基)二甲醇C(共同地視為2,5-雙羥甲基- 四氫呋喃(在此又稱為bHMTHF))。

方案1.來自HMF的還原的bHMTHFB和C。

bHMTHF是當被改性時可以充當各種各樣的結構類似分子的替代物的通用分子，這 些結構類似分子已經常規地源自于基于石油的來源。

迄今為止，對于使用bHMTHF的化學衍生物的研究已經部分地由于這些化合物的很 大成本和相對缺乏(例如，商業上每克約$200)而受到有限的關注。最近，對于發掘bHMTHF以 及它們的衍生化合物的潛能的方式出現一種需要，因為這些化學實體作為用于制備聚合 物、溶劑、添加劑、潤滑劑、以及增塑劑等的有價值的乙醇酸前體已經受到關注。此外， bHMTHF的固有的、不變的手性使得這些化合物作為用于藥物應用的潛在物種或在不對稱有 機合成的新興手性助劑領域中的候選物是有用的。鑒于這些潛在用途，可以從bHMTHF合成 衍生物的一種有成本效益的且簡單的方法作為更好地利用生物質衍生的碳資源的方式同 樣將受到工業和專用化學品兩者的制造商歡迎。

發明內容

本披露部分地描述了一種用于合成環狀雙官能分子的氧化產物例如酸和醛、或其 他衍生物產物例如胺和腈的簡單且簡潔的化學方法，這些環狀雙官能分子由可再生的、生 物基來源如HMF和/或其還原產物2,5-雙(羥甲基)-四氫呋喃(bHMTHF)制成。總體上，該方法 包括：a)使用一種磺酸酯將bHMTHF衍生化以便產生四氫呋喃-2,5-二基-雙(亞甲基)-雙(磺 酸酯)；b)用一種親核體從該四氫呋喃-2,5-二基-雙(亞甲基)-雙(磺酸酯)取代至少磺酸酯 離去基團；并且c)用一種具有≤0的pKa的強的布朗斯特酸完全水解以便產生二酸，或者d) 部分還原以便產生二醛，或者e)完全還原以便產生二胺。

在另一方面，本發明的概念還包括不同的順式和反式異構的前體或中間體，以及 本發明的方法的產品：

當該磺酸酯離去基團的親核取代中使用氰化物時，產生THF-2,5-二乙腈：2,2'- ((2R,5S)-四氫呋喃-2,5-二基)二乙腈A和2,2'-((2S,5S)-四氫呋喃-2,5-二基)二乙腈B：