[发明专利]含氮化合物转氨基为高分子量聚亚烷基胺

说明书

技术领域

本发明涉及利用转氨基从包含含氮起始化合物的反应物制备高分子量、主要为无环胺的产物混合物的方法。所述起始化合物的摩尔含量可以调节，以针对期望的最终用途而定制产物组成。

背景技术

转氨基技术可用于从较低分子量的胺制备胺化合物和胺化合物混合物。转氨基可以提供无环和/或环状的胺产物。

英国专利No.1508460公开了乙二胺(EDA)的转氨基。美国专利No.4,568746和7,053,247也公开了EDA的转氨基。英国专利No.1551127公开了1，3-二氨基丙烷(1，3-DAP)的转氨基。美国专利No.6,465,601公开了通过取代的酚类化合物(曼尼希碱)与另一种胺转氨基来制备混合胺。所述混合胺可用作可固化环氧树脂和聚氨酯体系的促凝剂(accelerator)。US 2008/0132725A1公开了通过1，3-丙二胺在多相催化剂存在下在反应塔中连续反应来制备二(3-氨丙基)胺(二亚丙基三胺，DPTA)。这些公布都没有公开较高分子量多胺的制备。事实上，它们总体教导的方法中没有制造这样的材料，或者即使制造了，这样的材料也可以在所采用的反应条件下再度分解为二聚体和三聚体。

虽然已经证明了转氨基本身作为工业规模制造胺的可行方式，但仍有几个问题。首先，针对期望的最终用途定制产物混合物的能力可能有限。另外，一些方法产生的混合物的内容物促进形成环状多胺并阻止形成较高分子量的无环多胺。虽然环状物质是一些应用所期望的，但是较高分子量的无环物质也是很多其他应用所期望的。例如，较高分子量的无环直链物质可用于各种应用，例如造纸、水处理调节、电镀、浴剂、分散剂、沥青添加剂、腐蚀抑制剂、环氧固化剂、燃料和润滑剂添加剂、矿物加工助剂、木材处理等等。虽然有许多方法能形成较高分子量的多胺，但它们一般只形成少量的这些胺和/或产生不期望的副产物。具有一种从容易获得的起始材料开始，可以最小化环胺形成并促进较高分子量胺形成的方法，将是所希望的。

美国专利公布2009/0018040公开了较高分子量的多胺对于一些目的是所期望的。它描述了形成较高分子量的聚乙烯胺的方法，其中通过使用双官能连接基团例如表卤代醇、马来酸酯、α-卤代酸和丙二酸酯，将较低分子量的亚乙基胺连接起来。使用这样的连接基团来增长分子量不是成本有效的，并且能够引入其他不期望的官能团。

较高分子量的多胺，例如较高分子量的亚乙基胺(即含有4个或更多N原子的胺)可以从二氯化烯和氨产生。这种方法，有时称为EDC方法，产生各种直链、环状和支链产物的复杂混合物，数均分子量为250-300g/mol。这种方法产生显著量的环状和支链胺。

发明概述

本发明提供了利用转氨基技术制备较高分子量的无环多胺产物混合物的改进方案。这种较高分子量的无环多胺产物混合物是无环、优选直链多胺的混合物，它仅包含少量(如果有的话)的环状胺。

本发明部分基于利用反应混合物进行转氨基，所述反应混合物包括含有至少第一有机含氮化合物的第一组分，所述第一有机含氮化合物包含至少两个通过三元或更多碳原子间距相互隔开的非叔胺基，而且所述反应混合物可以转氨基形成较高分子量的无环多胺的混合物，同时最小化环状多胺的形成。任选地，在反应混合物中也可以使用包含第二含氮化合物的第二组分。任选的第二组分包含至少两个通过第二碳原子间距相互隔开的含氮基团。所述第二碳原子间距可以与第一组分的碳原子间距相同或不同。有用的第二含氮化合物的实例包括二腈、氨基腈和多胺。

在本文中使用时，术语多胺是指包含至少两个胺基的化合物。对于包含多胺的含氮化合物而言，所述化合物的至少两个胺基是非叔胺基。因此，多胺反应物的至少两个胺基可以是伯胺基、仲胺基、或其组合。只要多胺化合物包括至少两个非叔胺基，所述化合物还可以任选包括叔胺基。

在本文中使用时，术语“碳原子间距”是指所述第一和任选的第二组分的含氮官能团之间的碳原子数量。例如，术语三元间距是指将第一和第二组分的含氮基团例如胺或其他含氮基团通过三个碳原子的主链间距隔开的主链或其部分，术语四元间距意思是指含氮基团被四个碳原子的主链间距隔开。

在本文中使用时，术语高分子量是指从本发明的实践产生的多胺产物的分子量。这些多胺通常包含4个或更多个N原子，但是在本发明的环境下，可能少至三个N原子。因此，高分子量包括至少约130、优选至少约180的平均分子量。所述平均分子量的上限对于本发明不是关键的。在本发明的一个方面，所述平均分子量的上限是大约1000，优选大约800。