Beschreibung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Aminen (A) durch homogen-katalysierte Alkoholaminierung von Alkoholen (AI) mit einem Aminierungsmittel (Am) unter Wasserabspaltung. Bevorzugte Amine (A), die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt werden können, sind sekundäre oder tertiäre Amine. Sekundäre Amine (As) weisen mindestens eine sekundäre Aminogruppe (>NH) auf. Tertiäre Amine (At) weisen mindestens eine tertiäre Aminogruppe (>N-) auf. Amine (A) sind wertvolle Produkte mit einer Vielzahl unterschiedlicher Verwendungen, beispielsweise als Lösungsmittel oder Stabilisatoren, zur Synthese von Chelat- Bildnern, als Edukte zur Herstellung von Kunstharzen, Inhibitoren, grenzflächenaktiven Substanzen, als Zwischenprodukte bei der Herstellung von Kraftstoffadditiven, Tensiden, Arznei- und Pflanzenschutzmitteln, Härtern für Epoxidharze, Katalysatoren für Polyurethane, als Zwischenprodukte zur Herstellung quaternärer Ammoniumverbindungen, Weichmachern, Korrosionsinhibitoren, Kunstharzen, lonentauschern, Textilhilfsmitteln, Farbstoffen, Vulkanisationsbeschleunigern und/oder Emulgatoren. Die Herstellung von sekundären und tertiären Aminen ist beispielsweise in K. Fujita, Z. Li, N. Ozeki, R. Yamaguchi, Tetrahedron Lett. 2003, 44, 2687-2690 und K. Fujita, Y. Enoki, R. Yamaguchi, Tetrahedron 2008, 64, 1943-1954 beschrieben. Bei den dort beschriebenen Verfahren wird als Katalysator [Cp ^* lrCI ₂ ]2 in Gegenwart einer Base wie K ₂ C0 ₃ oder NaHC0 ₃ und Toluol als Lösungsmittel verwendet. Als Edukte zur Herstellung der sekundären oder tertiären Amine können primäre oder sekundäre Alkohole eingesetzt werden. Als Aminkomponenten werden primäre oder sekundäre Aminedukte eingesetzt, wobei primäre Aminedukte zu sekundären Aminen und sekundäre Aminedukte zu tertiären Aminen führen. Nachteilig an den vorstehend beschriebenen Verfahren ist, dass der Einsatz von Basen wie K ₂ C0 ₃ oder NaHC0 ₃ zwingend erforderlich ist. Die eingesetzten Basen müssen in einem zusätzlichen Verfahrensschritt abgetrennt werden. Zur Erzielung akzeptabler Ausbeuten sind zudem Temperaturen von deutlich über 100 °C erforderlich. Dies macht die vorstehend beschriebenen Verfahren energieaufwändig und zudem für thermisch labile Edukte ungeeignet.

O. Saidi, A. J. Blacker, M. M. Farah, S. P. Marsden, J. M. J. Williams Chem. Commun.

2010, 46, 1541 -1543 und R. Kawahara, K. Fujita, R. Yamaguchi, Adv. Synth. Catal.

201 1 , 353, 1 161 -1 168 beschreiben Verfahren zur Herstellung von sekundären oder tertiären Aminen. Als Katalysatoren werden dabei [Cp ^* lrl ₂ ]2 beziehungsweise [Cp ^* lr(NH ₃ ) ₃ ][X] ₂ eingesetzt, wobei„X" Cl, Br oder I bedeutet. Hierbei werden primäre oder sekundäre Alkohole mit primären oder sekundären Aminedukten umgesetzt. Die Umsetzung wird dabei in Wasser durchgeführt, wobei der Einsatz einer Base nicht zwingend erforderlich ist. Nachteilig an diesen Verfahren ist, dass zur Erreichung akzeptabler Ausbeuten ebenfalls Temperaturen von deutlich über 100 °C erforderlich sind. Somit sind auch diese Verfahren energieaufwändig und für die Umsetzung thermisch labiler Edukte nur bedingt geeignet. Obwohl im Stand der Technik die homogen-katalysierte Herstellung sekundärer und tertiärer Amine beschrieben ist, besteht dennoch ein großer Bedarf an alternativen Verfahren, die, auch bei Temperaturen unter 100 °C, gute Aktivitäten und Selektivitäten aufweisen. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es somit, ein Verfahren zur Herstellung von Aminen, insbesondere sekundären oder tertiären Aminen, bereitzustellen, das die Amine in guten Ausbeuten und Selektivitäten liefert, und bei dem die Bildung von unerwünschten Nebenprodukten weitestgehend vermieden wird. Darüber hinaus soll das Verfahren auch bei niedrigen Temperaturen durchführbar sein, bevorzugt bei Temperaturen, die unterhalb der Temperaturen der im Stand der Technik beschriebenen Verfahren liegen.

Gelöst wird die Aufgabe durch ein Verfahren zur Herstellung von Aminen (A) durch Alkoholaminierung von Alkoholen (AI) mit einem Aminierungsmittel (Am) unter Wasserabspaltung, wobei die Alkoholaminierung in Gegenwart eines Komplexkatalysators durchgeführt wird, der Iridium und eine Aminosäure enthält.

Überraschend wurde festgestellt, dass mit den im erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzten Komplexkatalysatoren, die Iridium und eine Aminosäure enthalten, sekundär oder tertiäre Amine gegenüber den im Stand der Technik beschriebenen Verfahren teilweise in deutlich verbesserten Ausbeuten und Selektivitäten erhalten werden. Der im erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzte Komplexkatalysator ermöglicht darüber hinaus die Herstellung von sekundären oder tertiären Aminen bei, gegenüber den im Stand der Technik beschriebenen Verfahren, niedrigeren Temperaturen. Darüber hinaus ist der Einsatz von Basen im erfindungsgemäßen Verfahren nicht zwingend erforderlich.

Bei der homogen-katalysierten Alkoholaminierung werden die Hydroxylgruppen (-OH) des eingesetzten Alkohols (AI) mit der Aminogruppe des eingesetzten Aminierungsmittels (Am) zu einer sekundären (>NH) oder tertiären Aminogruppe (>N-) umgesetzt, wobei je umgesetzter Hydroxylgruppe ein Molekül Wasser entsteht. Als Aminierungsmittel (Am) können primäre oder sekundäre Amine eingesetzt werden.

Edukte

Im erfindungsgemäßen Verfahren werden Alkohole (AI) und Aminierungsmittel (Am) als Edukte eingesetzt.

Als Alkohole (AI) sind Verbindungen geeignet, die mindestens eine Hydroxylgruppe (nachfolgend auch als OH-Gruppe bezeichnet) enthalten. Die OH-Gruppe kann dabei in Form einer primären Alkoholgruppe (-CH ₂ -OH) oder in Form einer sekundären Alkoholgruppe (>CH-OH) vorliegen. Als Edukte sind Alkohole (AI) bevorzugt, die mindestens eine primäre Alkoholgruppe aufweisen. Als Alkohole (AI) sind praktisch alle bekannten Alkohole geeignet, die die vorstehend genannten Voraussetzungen erfüllen. Die Alkohole können geradkettig, verzweigt oder zyklisch sein. Die Alkohole können darüber hinaus Substituenten tragen, die sich unter den Reaktionsbedingungen der Alkoholaminierung inert verhalten, beispielsweise Alkyloxy, Alkenyloxy, Dialkylamino und Halogene (F, Cl, Br, I). Als Alkohole (AI) werden bevorzugt Monoalkohole, Diole, Triole oder Polyole eingesetzt. Monoalkohole weisen eine OH-Gruppe auf. Diole weisen zwei OH-Gruppen auf. Triole weisen drei OH- Gruppen auf. Polyole weisen mehr als drei OH-Gruppen auf.

Geeignete Alkohole (AI) sind beispielsweise solche der allgemeinen Formel (XX):

R ²⁰ — CH OH

R ²¹

(XX)

in der

R und R unabhängig voneinander ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus

Wasserstoff, unsubstituiertem oder zumindest monosubstituiertem CrC ₃₀ -

Alkyl, C ₅ -Ci ₀ -Cycloalkyl, C ₅ -Ci ₀ -Heterocyclyl, C ₅ -Ci ₄ -Aryl und C ₅ -Ci ₄ - Heteroaryl oder R ²⁰ und R ²¹ zusammen mit dem Kohlenstoffatom, an das sie gebunden sind, ein fünf- bis vierzehngliedriges unsubstituiertes oder zumindest monosubstituiertes Ringsystem ausbilden, wobei die Substituenten ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus F, Cl, Br, OH, OR ²² , CN, NH ₂ , NHR ²² , N(R ²² ) ₂ , COOH, COOR ²² , C(0)NH ₂ , C(0)NHR ²² , C(0)N(R ²² ) ₂ , d-do-Alkyl, C ₅ -Ci ₀ -Cycloalkyl, C ₅ -Ci ₀ - Heterocyclyl, C ₅ -Ci ₄ -Aryl und C ₅ -Ci ₄ -Heteroaryl, wobei R ²² ausgewählt ist aus CrCi ₀ -Alkyl und C ₅ -Ci ₀ -Aryl.

Für den Fall, dass R ²⁰ und R ²¹ zusammen mit dem Kohlenstoffatom, an das sie gebunden sind, ein Ringsystem ausbilden, ist das Ringsystem bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus unsubstituiertem oder zumindest monosubstituiertem C ₅ -Ci ₀ -Cycloalkyl, C ₅ -Ci ₀ -Heterocyclyl, C ₅ -Ci ₄ -Aryl und C ₅ -Ci ₄ -Heteroaryl, wobei die Substituenten die vorstehend genannten Bedeutungen aufweisen.

Besonders bevorzugte Ringsysteme sind ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus unsubstituiertem oder zumindest monosubstituiertem Cyclopentyl, Cyclohexyl, Cycloheptyl, Cyclooktyl, Phenyl, Naphtyl, Anthryl und Phenanthryl.

Geeignet sind beispielsweise die folgenden Monoalkohole: Methanol, Ethanol, n- Propanol, Isopropanol n-Butanol, 2-Butanol, iso-Butanol, n-Pentanol, Ethanolamin (Monoethanolamin), 2-Ethylhexanol, Cyclohexanol, Benzylalkohol, 2-Phenyl-ethanol, 2- (p-Methoxyphenyl)ethanol, Furfurylalkohol, 2-(3,4-Dimethoxyphenyl)ethanol, Hydroxymethylfurfural, Milchsäure, Serin und Fettalkohole wie 1 -Heptanol (önanthalkohol; C ₇ H ₁₆ 0), 1 -Octanol (Caprylalkohol; C ₈ H ₁₈ 0), 1 -Nonanol (Pelargonalkohol; C ₉ H ₂ oO), 1 -Decanol (Caprinalkohol; C ₁ 0H ₂₂ O), 1 -Undecanol (C11 H24O), 10-Undecen-1 -ol (C11H22O), 1 -Dodecanol (Laurylalkohol; Ci ₂ H ₂₆ 0), 1 - Tridecanol (C1 ₃ H2 ₈ O), 1 -Tetradecanol (Myristylalkohol; Ci ₄ H ₃₀ O), 1 -Pentadecanol (C1 ₅ H ₃ 2O), 1 -Hexadecanol (Cetylalkohol; Ci ₆ H ₃₄ 0), 1 Heptadecanol (Ci ₇ H ₃₆ 0), 1 - Octadecanol (Stearylalkohol; Ci ₈ H ₃₈ 0), 9-cis-Octadecen-1 -ol (Oleylalkohol; Ci ₈ H ₃₆ 0), 9-trans-Octadecen-1 -ol (Erucylalkohol; Ci ₈ H ₃₆ 0), all-cis-9,12-Octadecadien-1 -ol (Linoleylalkohol; Ci ₈ H ₃₄ 0), all-cis-9,12,15-Octadecatrien-1 -ol (Linolenylalkohol; Ci ₈ H ₃₂ 0), 1 -Nonadecanol (C1 ₉ H4 ₀ O), 1 -Eicosanol (Arachidylalkohol; C2 ₀ H42O), 9-cis- Eicosen-1 -ol (Gadoleylalkohol; C ₂ oH ₄₀ 0), 5,8,1 1 ,14-Eicosatetraen-1 -ol (C ₂ oH ₃₄ 0), 1 - Heneicosanol (C21 H44O), 1 -Docosanol (Behenylalkohol; C22H4 ₆ O), 1 -3cis-Docosen-1 -ol (Erucylalkohol; C22H44O) und 1 -3trans-Docosen-1 -ol (Brassidylalkohol; C22H44O).

Besonders bevorzugte Monoalkohole sind ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Methanol, Ethanol, n-Propanol, Isopropanol, Ethanolamin, 1 -Heptanol (Önanthalkohol; C ₇ H ₁₆ 0), 1 -Octanol (Caprylalkohol; C ₈ H ₁₈ 0), 1 -Nonanol (Pelargonalkohol; C ₉ H ₂ oO), 1 - Decanol (Caprinalkohol; C ₁ 0H ₂₂ O), 1 -Undecanol (CnH ₂₄ 0), 10-Undecen-1 -ol (C ₁₁ H ₂₂ O), 1 -Dodecanol (Laurylalkohol; Ci ₂ H ₂₆ 0), 1 -Tridecanol (Ci ₃ H ₂₈ 0), 1 -Tetradecanol (Myristylalkohol; Ci ₄ H ₃₀ O), 1 -Pentadecanol (Ci ₅ H ₃₂ 0), 1 -Hexadecanol (Cetylalkohol; Ci ₆ H ₃₄ 0), 1 Heptadecanol (Ci ₇ H ₃₆ 0), 1 -Octadecanol (Stearylalkohol; Ci ₈ H ₃₈ 0), 9-cis- Octadecen-1 -ol (Oleylalkohol; Ci ₈ H ₃₆ 0), 9-trans-Octadecen-1 -ol (Erucylalkohol; CisHseO), all-cis-9,12-Octadecadien-1 -ol (Linoleylalkohol; Ci ₈ H ₃ 40), all-cis-9,12,15- Octadecatrien-1 -ol (Linolenylalkohol; Ci ₈ H ₃₂ 0) und 1 -Nonadecanol (Ci ₉ H ₄₀ O).

Die vorstehend genannten Fettalkohole umfassen dabei sowohl die reinen Verbindungen, als auch Isomerengemische der primären Fettalkohole.

Ethanolamin kann sowohl als Alkohol (AI) als auch als Aminierungsmittel (Am) eingesetzt werden. Beispiele für Diole, die als Edukte in das erfindungsgemäße Verfahren eingesetzt werden können, sind 1 ,4-Butandiol (1 ,4-Butylenglykol), 1 ,5-Pentandiol, 1 ,6-Hexandiol, 1 ,7-Heptandiol, 1 ,8-Oktandiol, 1 ,9-Nonandiol, 9-cis-Octadecen-1 ,12-diol (Ricinolalkohol; Ci ₈ H ₃₆ 02), 2,4-Dimethyl-2,5-hexandiol, Hydroxypivalin- säureneopentylglykolester, Diethylenglykol, Triethylenglykol, 1 ,4-Bis-(2- hydroxyethyl)piperazin, Diisopropanolamin, N-Butyldiethanolamin, 1 ,10-Dekandiol, 1 ,12-Dodekandiol, 2,5-(Dimethanol)-furan, 1 ,4-Bis(hydroxymethyl)cyclohexan und Polyalkylenglykole, deren OH-Gruppen entweder primäre und/oder sekundäre Alkohole sein können. Als Edukte können alle bekannten Triole oder Polyole eingesetzt werden, die mindestens eine funktionelle Gruppe der Formel (-CH ₂ -OH) oder (>CH-OH) aufweisen. Beispiele für Triole oder Polyole, die als Edukte in das erfindungsgemäße Verfahren eingesetzt werden können, sind Glycerin, Trimethylolpropan, Triisopropanolamin, Triethanolamin, Polyvinylalkohol, Polyalkylenglykole, deren OH-Gruppen entweder primäre und/oder sekundäre Alkohole sein können, 2,2-Bis(hydroxymethyl)-1 ,3- propandiol (Pentaerythrit), Sorbit, Inositol, Kohlenhydrate, Zucker, Zuckeralkohole und -polymere: wie beispielsweise Glucose, Mannose, Fructose, Ribose, Desoxyribose, Galactose, N-Acetyl-Glucosamin, Fucose, Rhamnose, Saccharose, Lactose, Cellobiose, Maltose und Amylose, Cellulose, Stärke und Xanthan.

Als Aminierungsmittel (Am) können praktisch alle bekannten Amine eingesetzt werden, die mindestens eine primäre oder sekundäre Aminogruppe aufweisen.

Als Aminierungsmittel (Am) geeignete primäre Amine sind beispielsweise solche der allgemeinen Formel (XXI):

R NH ₂

(XXI), in der ,30 ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus unsubstituiertem oder zumindest monosubstituiertem CrC ₃ o-Alkyl, C ₅ -Ci ₀ -Cycloalkyl, C ₅ -Ci ₀ - Heterocyclyl, C ₅ -Ci ₄ -Aryl und C ₅ -Ci ₄ -Heteroaryl, wobei die Substituenten ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus F, Cl, Br, OH, OR ²² , CN, NH ₂ , NHR ²² , N(R ²² ) ₂ , COOH, COOR ²² , C(0)NH ₂ , C(0)NHR ²² , C(0)N(R ²² ) ₂ , d-do-Alkyl, C ₅ -Ci ₀ -Cycloalkyl, C ₅ -Ci ₀ - Heterocyclyl, C ₅ -Ci ₄ -Aryl und C ₅ -Ci ₄ -Heteroaryl, wobei R ausgewählt ist aus CrCi ₀ -Alkyl und C ₅ -Ci ₀ -Aryl.

Als Aminierungsmittel (Am) sind beispielsweise die folgenden primären Amine geeignet: Methylamin, Ethylamin, n-Propylamin, iso-Propylamin, n-Butylamin, Butan-2- amin, iso-Butylamin, tert-Butylamin, n-Pentylamin, n-Hexylamin, 2-Ethylhexylamin, Anilin, Cyclohexylamin, Benzylamin, 2-Phenylethylamin, 1 -Adamantylamin, 2- Adamantylamin und Fettamine wie 1 -Heptanamin, 1 -Octanamin, 1 -Nonanamin, 1 - Decanamin, 1 -Undecanamin, 10-Undecen-1 -amin, 1 -Dodecanamin, 1 -Tridecanamin, 1 - Tetradecanamin, 1 -Pentadecanamin, 1 -Hexadecanamin, 1 Heptadecanamin, 1 - Octadecanamin, 9-cis-Octadecen-1 -amin, 9-trans-Octadecen-1 -amin, 9-cis-Octadecen- 1 ,12-diamin, all-cis-9,12-Octadecadien-1 -amin; all-cis-9,12,15-Octadecatrien-1 -amin, 1 -Nonadecanamin, 1 -Eicosanamin, 9-cis-Eicosen-1 -amin, 5,8,1 1 ,14-Eicosatetraen-1 - amin, 1 -Heneicosanamin, 1 -Docosanamin, 1 -3cis-Docosen-1 -amin und 1 -3trans- Docosen-1 -amin. Die vorstehend genannten Fettamine umfassen dabei die reinen Verbindungen, als auch Isomerengemische der primären Fettamine.

Als Aminierungsmittel (Am) besonders bevorzugte primäre Amine sind ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Monomethylamin, 1 -Ethylamin, 1 -Propylamin, Isopropylamin, Anilin, Ethanolamin und tert-Butylamin.

Als Aminierungsmittel (Am) geeignete sekundäre Amine sind beispielsweise solche der allgemeinen Formel (XXII):

(XXII), in der

32

R und R unabhängig voneinander ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus unsubstituiertem oder zumindest monosubstituiertem CrC ₃ o-Alkyl, C ₅ -Ci ₀ -Cycloalkyl, C5-C10- Heterocyclyl, C ₅ -Ci ₄ -Aryl und C ₅ -Ci ₄ -Heteroaryl oder R ³¹ und R ³² zusammen mit dem Stickstoffatom, an das sie gebunden sind, ein fünf- bis vierzehengliedriges unsubstituiertes oder zumindest monosubstituiertes Ringsystem ausbilden, wobei die Substituenten ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus F, Cl, Br, OH, OR ²² , CN, NH ₂ , NHR ²² , N(R ²² ) ₂ , COOH, COOR ²² , C(0)NH ₂ , C(0)NHR ²² , C(0)N(R ²² ) ₂ , C Ci ₀ -Alkyl, C ₅ -Ci ₀ -Cycloalkyl, C ₅ -Ci ₀ -Heterocyclyl, C ₅ -Ci ₄ -Aryl und C ₅ -Ci ₄ - Heteroaryl.

wobei R ²² ausgewählt ist aus CrCi ₀ -Alkyl und C ₅ -Ci ₀ -Aryl.

Für den Fall, dass R ³¹ und R ³² zusammen mit dem Stickstoffatom, an das sie gebunden sind, ein Ringsystem ausbilden, ist das Ringsystem bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus unsubstituiertem oder zumindest monosubstituiertem Pyrrolidinyl, Pyrrolyl, Piperidinyl, wobei die Substituenten die vorstehend genannten Bedeutungen aufweisen.

Als Aminierungsmittel (Am) geeignete sekundäre Amine sind beispielsweise Dimethylamin, Diethylamin, Diisopropylamin, Di-n-propylamin, Di-n-butylamin, Dihexylamin, Ditridecylamin, Di-(2-ethylhexyl)amine, Methylethylamin, Piperidin, Pyrrolidin, Morpholin, N-Methylanilin, Dibenzylamin, Tetrahydroquinolin.

Besonders bevorzugte sekundäre Amine sind ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Dimethylamin und Dibutylamin.

Komplexkatalysator

Im erfindungsgemäßen Verfahren wird mindestens ein Komplexkatalysator eingesetzt, der Iridium als Metallkomponente und mindestens eine Aminosäure als Liganden enthält. Bevorzugt enthält der Komplexkatalysator eine α-Aminosäure als Liganden. Das erfindungsgemäße Verfahren wird bevorzugt homogen-katalysiert durchgeführt.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird das erfindungsgemäße Verfahren homogen-katalysiert in Gegenwart eines Komplexkatalysators der allgemeinen Formel (I) durchgeführt:

(i). in der

R ¹ und R ² unabhängig voneinander Wasserstoff, unsubstituiertes oder zumindest monosubstituiertes d-Cio-Alkyl, C ₅ -Ci ₀ -Cycloalkyl, C ₅ - Cio-Heterocyclyl, C ₅ -Ci ₀ -Aryl oder C ₅ -Ci ₀ -Heteroaryl sind oder

R ¹ und R ² zusammen mit den Atomen, an die sie gebunden sind ein unsubstituiertes oder zumindest monosubstituiertes fünf bis zehngliedriges Ringsystem bilden, wobei die Substituenten ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus NR ⁸ R ⁹ , OR ¹⁰ , SR ¹¹ , C(0)OR ¹² , C(0)NR ¹³ R ¹⁴ , NHC(NH ₂ )2 ⁺ und unsubstituiertem oder zumindest monosubstituiertem C ₅ -Ci ₀ -Aryl und C ₅ -Ci ₀ -Heteroaryl, wobei die Substituenten ausgewählt sind aus OH und NH ₂ ;

X Fluorid, Chlorid, Bromid oder lodid ist;

R ³ , R ⁴ , R ⁵ , R ⁶ und R ⁷ unabhängig voneinander Wasserstoff, Methyl, Ethyl, n- Propyl, iso-Propyl oder Phenyl sind;

R ⁸ , R ⁹ , R ¹⁰ , R ¹¹ , R ¹² , R ¹³ und R ¹⁴ unabhängig voneinander Wasserstoff oder C

Ce-Alkyl sind. Der Komplexkatalysator kann neutral, einfach oder zweifach positiv geladen sein. Bevorzugt ist der Komplexkatalysator neutral. Der Substituent NHC(NH ₂ )2 ⁺ stellt vorliegend einen Substituenten der nachstehenden Strukturformel dar, wobei der Substituent über die gestrichelte Bindung gebunden ist. Besonders bevorzugt sind Komplexkatalysatoren (I), in denen R ³ , R ⁴ , R ⁵ , R ⁶ und R ⁷ Methyl sind und X Chlorid ist.

Der Komplexkatalysator der allgemeinen Formel (I) weist am Iridiumzentralatom ein Stereozentrum auf. Die allgemeine Formel (I) umfasst erfindungsgemäß sämtliche Stereoisomere (in Formel (I) durch die gewellten Bindungen dargestellt) und ist nicht auf die in Formel (I) dargestellte Konfiguration beschränkt. Die Formel (I) umfasst somit auch die Stereoisomeren (laa) und (Ibb).

laa Ibb

Gleiches gilt für die im Komplexkatalysator (I) als Liganden enthaltenen Aminosäuren. Für den Fall, dass die Aminosäuren ein oder mehrere Stereozentren enthalten, umfasst der Komplexkatalysator (I) ebenfalls sämtliche Stereoisomere. Erfindungsgemäß sind vom Komplexkatalysator (I) auch Derivate umfasst, die aus dem Komplexkatalysator durch Protonierung oder Deprotonierung erhältlich sind.

R. Krämer, K Polborn, H. Wanjek, I. Zahn, W. Beck, Chem. Ber. 1990, 123, 767 beschreiben die Herstellung und NMR-spetroskopische Untersuchung verschiedener Iridiumkomplexe, die Cp ^* (Pentamethylcyclopentadienyl) und α-Aminosäuren als Liganden tragen.

Die erfindungsgemäß eingesetzten Komplexkatalysatoren (I) lassen sich aus einer iridiumhaltigen Katalysatorvorstufe durch Umsetzung mit einer Aminosäure in Gegenwart eines Lösungsmittels und einer Base herstellen. Als iridiumhaltige Katalysatorvorstufe sind beispielsweise [Cp ^* lrF ₂ ]2, [Cp ^* lrCI ₂ ]2, [Cp ^* lrBr ₂ ]2, [Cp ^* lrl ₂ ]2 geeignet, wobei [Cp ^* lrCI ₂ ]2 bevorzugt ist. Als Lösungsmittel zur Herstellung des erfindungsgemäßen Komplexkatalysators sind beispielsweise aprotische polare Lösungsmittel geeignet, wobei Acetonitril besonders bevorzugt ist. Als Base sind Alkali- oder Erdalkalicarbonate geeignet, wobei Kaliumcarbonat (K ₂ C0 ₃ ) bevorzugt ist. Die Reaktion wird bevorzugt unter Schutzgasatmosphäre, wie beispielsweise Stickstoff oder Argon, durchgeführt. Die Reaktionstemperatur beträgt im Allgemeinen 0 bis 100 °C, bevorzugt 10 bis 40 °C und besonders bevorzugt 15 bis 25 °C. Die Herstellung des Komplexkatalysators (I) wird bevorzugt bei Normaldruck, das heißt dem Umgebungsdruck, durchgeführt.

Die als Ligand eingesetzte Aminosäure wird bevorzugt in äquimolaren Mengen bezogen auf das in der iridiumhaltigen Katalysatorvorstufe enthaltene Iridium eingesetzt.

Die Reaktionsdauer liegt im Bereich von 5 Minuten bis 100 Stunden, bevorzugt im Bereich von 5 bis 50 Stunden, bevorzugt im Bereich von 15 bis 30 Stunden.

Zur Isolierung des erfindungsgemäßen Komplexkatalysators (I) wird im Allgemeinen die eingesetzte Base, bevorzugt Kaliumcarbonat, abfiltriert. Anschließend wird das Lösungsmittel, bevorzugt Acetonitril, destillativ, gegebenenfalls unter vermindertem Druck, entfernt. Der so erhaltene Komplexkatalysator (I) kann, gegebenenfalls nach weiterer Aufarbeitung, als Komplexkatalysator in die Alkoholaminierung eingesetzt werden.

Als Aminosäuren sind α-Aminosäuren bevorzugt. Die Aminosäuren können sowohl als L-a-Aminosäure als auch als D-a-Aminosäure eingesetzt werden. Darüber hinaus ist es möglich, Mischungen der vorgenannten Konfigurationsisomere einzusetzen, so genannte D-L-a-Aminosäuren.

Als Aminosäuren können sowohl natürlich vorkommende Aminosäuren als auch ausschließlich synthetisch zugängliche Aminosäuren eingesetzt werden.

Bevorzugte Aminosäuren sind ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Alanin, Valin, Leucin, iso-Leucin, Prolin, Tryptophan, Phenylalanin, Methonin, Glycin, Serin, Tyrosin, Threonin, Cystein, Asparagin, Glutamin, Aspartat, Glutamat, Lysin, Arginin, Histidin, Citrullin, Homocystein, Homoserin, (4R)-4-Hydroxy-Prolin, (5R)-5-Hydroxy- Lysin, Ornithin und Sarkosin. Die vorstehend genannten Aminosäuren können sowohl als L-a-Aminosäuren als auch als D-a-Aminosäuren eingesetzt werden. Darüber hinaus können auch Mischungen aus L-o und D-a-Aminosäuren der vorstehend genannten Aminosäuren eingesetzt werden Besonders bevorzugte Aminosäuren sind ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Glycin, Valin, Prolin und Sarkosin. Insbesondere bevorzugte Aminosäuren sind ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Prolin und Sarkosin.

Die vorstehenden Ausführungen und Bevorzugungen zu den Aminosäuren gelten für den Komplexkatalysator (I), der die Aminosäure enthält, entsprechend. Für die Liganden des Komplexkatalysators (I) gelten somit die vorstehenden Ausführungen und Bevorzugungen zu den Aminosäuren ebenfalls entsprechend.

Bevorzugt sind somit Komplexkatalysatoren (I), die Iridium als Metallkomponente, Cp ^* (1 ,2,3,4, 5-Pentamethylcyclopentadienylanion), Chlorid und eine Aminosäure ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Alanin, Valin, Leucin, iso-Leucin, Prolin, Tryptophan, Phenylalanin, Methonin, Glycin, Serin, Tyrosin, Threonin, Cystein, Asparagin, Glutamin, Aspartat, Glutamat, Lysin, Arginin, Histidin, Citrullin, Homocystein, Homoserin, (4R)-4-Hydroxy-Prolin, (5R)-5-Hydroxy-Lysin, Ornithin und Sarkosin enthalten.

Besonders bevorzugt sind Komplexkatalysatoren (I), die Iridium als Metallkomponente, Cp ^* (1 ,2,3,4, 5-Pentamethylcyclopentadienylanion), Chlorid und eine Aminosäure ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Glycin, Valin, Prolin und Sarkosin enthalten.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung werden unter CrC ₃₀ bzw. Ci-Ci ₀ -Alkyl bzw. d- C ₆ -Alkyl verzweigte, unverzweigte, gesättigte und ungesättigte Gruppen verstanden. Bevorzugt sind Alkylgruppen mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen (CrC ₆ -Alkyl). Mehr bevorzugt sind Alkylgruppen mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen (CrC ₄ -Alkyl).

Beispiele für gesättigte Alkylgruppen sind Methyl, Ethyl, n-Propyl, Isopropyl, n-Butyl, Isobutyl, sec.-Butyl, tert.-Butyl, Amyl und Hexyl.

Beispiele für ungesättigte Alkylgruppen (Alkenyl, Alkinyl) sind Vinyl, Allyl, Butenyl, Ethinyl und Propinyl. Die CrCio-Alkylgruppe kann unsubstituiert oder, mit einem oder mehreren Substituenten ausgewählt aus der Gruppe F, Cl, Br, Hydroxy (OH), d-Cio-Alkoxy, C ₅ - Cio-Aryloxy, C ₅ -Cio-Alkylaryloxy, C ₅ -Ci ₀ -Heteroaryloxy enthaltend mindestens ein Heteroatom ausgewählt aus N, O, S, Oxo, C ₃ -Ci ₀ -Cycloalkyl, Phenyl, C ₅ -Ci ₀ -Heteroaryl enthaltend mindestens ein Heteroatom ausgewählt aus N, O, S, C ₅ -Ci ₀ -Heterocyclyl enthaltend mindestens ein Heteroatom ausgewählt aus N, O, S, Naphthyl, Amino, C Cio-Alkylamino, C ₅ -Cio-Arylamino, C ₅ -Ci ₀ -Heteroarylamino enthaltend mindestens ein Heteroatom ausgewählt aus N, O, S, Ci-Ci ₀ -Dialkylamino, Cio-Ci2-Diarylamino, C10- C2oAlkylarylamino, d-Cio-Acyl, d-Cio-Acyloxy, N0 ₂ , CrCio-Carboxy, Carbamoyl, Carboxamid, Cyano, Sulfonyl, Sulfonylamino, Sulfinyl, Sulfinylamino, Thiol, C1-C1 ₀ - Alkylthiol, C ₅ -Cio-Arylthiol oder Ci-Ci ₀ -Alkylsulfonyl substituiert sein.

Unter C ₅ -Ci ₀ -Cycloalkyl werden vorliegend gesättigte, ungesättigte monozyklische und polyzyklische Gruppen verstanden. Beispiele für C ₅ -Ci ₀ -Cycloalkyl sind Cyclopentyl, Cyclohexyl oder Cycloheptyl. Die Cycloalkylgruppen können unsubstituiert oder substituiert sein mit einem oder mehreren Substituenten, wie sie vorstehend zu der Gruppe Ci-Cio-Alkyl definiert wurde.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird unter C ₅ -Ci ₄ -Aryl bzw. C ₅ -Ci ₀ -Aryl ein aromatisches Ringsystem mit 5 bis 14 bzw. 5 bis 10 Kohlenstoffen verstanden. Das aromatische Ringsystem kann monozyklisch oder bizyklisch sein. Beispiele für Arylgruppen sind Phenyl, Naphthyl wie 1 -Naphthyl und 2-Naphthyl. Die Arylgruppe kann unsubstituiert oder substituiert sein, mit einem oder mehreren Substituenten wie vorstehend unter Ci-Ci ₀ -Alkyl definiert.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird unter C ₅ -Ci ₄ -Heteroaryl bzw. C5-C1 ₀ - Heteroaryl ein heteroaromatisches System verstanden, das mindestens ein Heteroatom, ausgewählt aus der Gruppe N, O und S, enthält. Die Heteroarylgruppen können monozyklisch oder bizyklisch sein. Für den Fall, dass Stickstoff ein Ringatom ist, umfasst die vorliegende Erfindung auch N-Oxide der stickstoffenthaltenden Heteroaryle. Beispiele für Heteroaryle sind Thienyl, Benzothienyl, 1 -Naphthothienyl, Thianthrenyl, Furyl, Benzofuryl, Pyrrolyl, Imidazolyl, Pyrazolyl, Pyridyl, Pyrazinyl, Pyrimidinyl, Pyridazinyl, Indolyl, Isoindolyl, Indazolyl, Purinyl, Isoquinolinyl, Quinolinyl, Acridinyl, Naphthyridinyl, Quinoxalinyl, Quinazolinyl, Cinnolinyl, Piperidinyl, Carbolinyl, Thiazolyl, Oxazolyl, Isothiazolyl, Isoxazolyl. Die Heteroarylgruppen können unsubstituiert oder substituiert sein, mit einem oder mehreren Substituenten, die vorstehend unter Ci-Ci ₀ -Alkyl definiert wurden.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung werden unter C ₅ -Ci ₀ -Heterocyclyl fünf- bis zehngliedrige Ringsysteme verstanden, die mindestens ein Heteroatom aus der Gruppe N, O und S enthalten. Die Ringsysteme können mono- oder bizyklisch sein. Beispiele für geeignete heterozyklische Ringsysteme sind Piperidinyl, Pyrrolidinyl, Pyrrolinyl, Pyrazolinyl, Pyrazolidinyl, Morpholinyl, Thiomorpholinyl, Pyranyl, Thiopyranyl, Piperazinyl, Indolinyl, Dihydrofuranyl, Tetra hydrofuranyl, Dihydrothiophenyl, Tetrahydrothiophenyl, Dihydropyranyl und Tetra hydropyranyl.

Alkoholaminierung Der erfindungsgemäße Komplexkatalysator (I) wird bevorzugt direkt in seiner aktiven Form eingesetzt. Der Komplexkatalysator wird dazu, wie vorstehend beschreiben in einem der eigentlichen Alkoholaminierung vorgelagerten Verfahrensschritt hergestellt. Die Alkoholaminierung wird bevorzugt homogen-katalysiert durchgeführt.

Unter homogen-katalysiert wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung verstanden, dass der katalytisch-aktive Teil des Komplexkatalysators (I) zumindest teilweise im flüssigen Reaktionsmedium gelöst vorliegt. In einer bevorzugten Ausführungsform liegen mindestens 90 % des im Verfahren eingesetzten Komplexkatalysators im flüssigen Reaktionsmedium gelöst vor, mehr bevorzugt mindestens 95 %, insbesondere bevorzugt mehr als 99 %, am meisten bevorzugt liegt der Komplexkatalysator vollständig gelöst in flüssigen Reaktionsmedium vor (100 %), jeweils bezogen auf die Gesamtmenge im flüssigen Reaktionsmedium. Der Komplexkatalysator wird in Mengen im Bereich von 0,01 bis 20 Mol%, bevorzugt im Bereich von 0,1 bis 10 Mol% und besonders bevorzugt im Bereich von 0,2 bis 6 Mol% pro Mol OH-Gruppe, die im Edukt der Alkoholaminierung enthalten ist, eingesetzt. Die Reaktion erfolgt in der Flüssigphase im Allgemeinen bei einer Temperatur von 20 bis 250°C. Bevorzugt wird das erfindungsgemäße Verfahren bei Temperaturen im Bereich von 50 °C bis 150 °C, besonders bevorzugt im Bereich von 50 bis 130°C und insbesondere im Bereich von 70 bis 99°C durchgeführt. Die Flüssigphase kann von den Edukten, d.h. dem Alkohol (AI) oder dem Aminierungsmittel (Am) und/oder einem Lösungsmittel gebildet werden.

Die Reaktion kann im Allgemeinen bei einem Gesamtdruck von 1 bis 100 bar absolut, der sowohl der Eigendruck des Lösungsmittels bei der Reaktionstemperatur als auch der Druck eines Gases wie Stickstoff, Argon oder Wasserstoff sein kann, durchgeführt werden. Bevorzugt wird das erfindungsgemäße Verfahren bei einem Gesamtdruck im Bereich von1 bis 30 bar absolut, insbesondere bevorzugt bei einem Gesamtdruck im Bereich von 1 bis 5 bar absolut durchgeführt. In einer bevorzugten Ausführungsform wird das erfindungsgemäße Verfahren in Abwesenheit von Wassersstoff durchgeführt. Unter Abwesenheit von Wasserstoff wird erfindungsgemäß verstanden, dass der Reaktion kein zusätzlicher Wasserstoff zugeführt wird. Gegebenenfalls über andere Gase zugeführte Spuren von Wasserstoff sowie bei der Reaktion gebildete Spuren von Wasserstoff gelten als in Abwesenheit von Wasserstoff gemäß der vorliegenden Erfindung. Die mittlere Reaktionszeit beträgt im Allgemeinen 15 Minuten bis 100 Stunden, bevorzugt 5 Stunden bis 30 Stunden.

Das Aminierungsmittel (Am) kann bezüglich der zu aminierenden Hydroxylgruppen im Alkohol (AI) in stöchiometrischen, unterstöchiometrischen oder überstöchiometrischen Mengen eingesetzt werden. Bevorzugt wird das Aminierungsmittel (Am) in stöchiometrischen Mengen eingesetzt.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann sowohl in Gegenwart eines Lösungsmittels als auch ohne Lösungsmittel durchgeführt werden. Bevorzugt wird das erfindungsgemäße Verfahren in Gegenwart eines Lösungsmittels durchgeführt. Als Lösungsmittel eignen sich polare und unpolare Lösungsmittel, die in Reinform oder in Mischungen eingesetzt werden können. Beispielsweise kann im erfindungsgemäßen Verfahren nur ein unpolares oder nur ein polares Lösungsmittel eingesetzt werden. Es ist auch möglich, Mischungen von zwei oder mehr polaren Lösungsmitteln oder Mischungen von zwei oder mehr unpolaren Lösungsmitteln oder Mischungen aus einem oder mehr polaren mit einem oder mehr unpolaren Lösungsmitteln einzusetzen.

Als unpolare Lösungsmittel eignen sich beispielsweise gesättigte und ungesättigte Kohlenwasserstoffe wie Hexan, Heptan, Oktan, Cyclohexan, Benzol, Toluol, Xylol (o- Xylol, m-Xylol, p-Xylol) und Mesitylen, und lineare und zyklische Ether wie Diethylether, 1 ,4-Dioxan, MTBE (tert-Butylmethylether), Diglyme und 1 ,2-Dimethoxyethan. Bevorzugt werden Toluol, Xylole oder Mesitylen eingesetzt. Besonders bevorzugt ist Toluol.

Als polare Lösungsmittel eignen sich beispielsweise Wasser, Dimethylformamid, Formamid, tert-Amylalkohol und Acetonitril. Bevorzugt wird Wasser eingesetzt. Wasser kann sowohl vor der Reaktion zugesetzt werden, bei der Reaktion als Reaktionswasser entstehen oder auch nach der Reaktion zusätzlich zum Reaktionswasser zugesetzt werden.

Der Zusatz von Basen kann einen positiven Effekt auf die Produktbildung haben. Als geeignete Basen seien hier Alkalihydroxide, Erdalkalihydroxide, Alkalialkoholate, Erdalkalialkoholate, Alkalicarbonate, Erdalkalicarbonate, Alkalihydrogencarbonate und Erdalkalihydrogencarbonate genannt, von welchen 0,01 bis 100 molare Äquivalente in Bezug auf den verwendeten Metallkatalysator eingesetzt werden können. Der Einsatz von Basen ist beim erfindungsgemäßen Verfahren jedoch nicht zwingend erforderlich. In einer bevorzugten Ausführungsform wird das erfindungsgemäße Verfahren ohne den Zusatz der vorstehend genannten Basen durchgeführt. Für die Umsetzung in der Flüssigphase werden das Aminierungsmittel (Am), der Alkohol, bevorzugt zusammen mit einem Lösungsmitteln, und dem Komplexkatalysator (I) in einen Reaktor eingeleitet. Die Zuleitung des Aminierungsmittels (Am), des Alkohols (AI), des Lösungsmittels und des Komplexkatalysator (I) kann dabei simultan oder getrennt voneinander erfolgen. Die Reaktion kann dabei kontinuierlich, in semibatch-Fahrweise, in batch-Fahrweise, rückvermischt in Produkt als Lösungsmittel oder im geraden Durchgang nicht rückvermischt durchgeführt werden.

Für das erfindungsgemäße Verfahren können prinzipiell alle Reaktoren eingesetzt werden, welche für flüssig-Reaktionen unter der gegebenen Temperatur und dem gegebenen Druck grundsätzlich geeignet sind. Geeignete Standardreaktoren für gas/flüssig- und für flüssig/flüssig-Reaktionssysteme sind beispielsweise in K.D. Henkel, "Reactor Types and Their Industrial Applications", in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 2005, Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, DOI: 10.1002/14356007. b04_087, Kapitel 3.3 "Reactors for gas-liquid reactions" angegeben. Als Beispiele seien genannt Rührkesselreaktoren, Rohrreaktoren oder Blasensäulenreaktoren.

Bei der Aminierungsreaktion wird mindestens eine primäre oder sekundäre Hydroxylgruppe des Alkohols (AI) mit der Aminogruppe des Aminierungsmittels (Am) zu einem sekundären oder tertiären Amin umgesetzt, wobei sich jeweils ein Mol Reaktionswasser pro Mol umgesetzter Hydroxylgruppe bildet.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren sind sekundäre oder tertiäre Amine zugänglich.

Sekundäre Amine (As) werden erhalten, wenn als Alkohol (AI) ein primärer oder sekundärer Monoalkohol und als Aminierungsmittel (Am) ein primäres Amin eingesetzt wird. Bevorzugt wird als Alkohol (AI) ein primärer Alkohol eingesetzt (R ²⁰ oder R ²¹ in Formel (XX) ist Wasserstoff). Die Bildung sekundärer Amine ist exemplarisch durch die nachfolgende Reaktionsgleichung (1 ) dargestellt.

_R 20 _{CH OH + R} 30 NH ₂ ► R ²⁰ CH NH R ³⁰

| -H ₂ O |

R ²¹ R ²¹

(XX) (XXI) (As)

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist somit auch ein Verfahren zu Herstellung sekundärer Amine (As), durch Alkoholaminierung von Alkoholen (AI), bei dem als Alkohol ein primärer oder sekundärer Monoalkohol und als Aminierungsmittel (Am) ein primäres Amin eingesetzt wird.

Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren, bei dem als Alkohol (AI) ein primärer oder sekundärer Monoalkohol und als Aminierungsmittel (Am) ein primäres Amin eingesetzt wird und als Amin (A) ein sekundäres Amin (As) erhalten wird.

Tertiäre Amine (At) werden erhalten, wenn als Alkohol (AI) ein primärer oder sekundärer Monoalkohol und als Aminierungsmittel (Am) ein sekundäres Amin eingesetzt wird. Bevorzugt wird als Alkohol (AI) ein primärer Alkohol eingesetzt. Die Bildung tertiärer Amine ist exemplarisch durch nachfolgende Reaktionsgleichung (2) dargestellt.

(XX) (XXII) (At)

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist somit auch ein Verfahren zu Herstellung tertiärer Amine (At), durch Alkoholaminierung von Alkoholen (AI), bei dem als Alkohol ein primärer oder sekundärer Monoalkohol und als Aminierungsmittel (Am) ein sekundäres Amin eingesetzt wird. Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren, bei dem als Alkohol (AI) ein primärer oder sekundärer Monoalkohol und als Aminierungsmittel (Am) ein sekundäres Amin eingesetzt wird, und als Amin (A) ein tertiäres Amin (At) erhalten wird. Tertiäre Amine (At) können darüber hinaus erhalten werden, wenn als Alkohol (AI) ein primärer oder sekundärer Monoalkohol im Überschuss, vorzugsweise mindestens doppeltmolar, und als Aminierungsmittel (Am) ein primäres Amin eingesetzt wird. Bevorzugt wird als Alkohol (AI) ein primärer Alkohol eingesetzt. Die Bildung tertiärer Amine (At) ist exemplarisch durch nachfolgende Reaktionsgleichung (3) dargestellt.

(XX) (XXI) (At)

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist somit auch ein Verfahren zu Herstellung tertiärer Amine (At), durch Alkoholaminierung von Alkoholen (AI), bei dem als Alkohol ein primärer oder sekundärer Monoalkohol im Überschuss, vorzugsweise mindestens doppeltmolar, und als Aminierungsmittel (Am) ein primäres Amin eingesetzt wird.

Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren, bei dem als Alkohol (AI) ein primärer oder sekundärer Monoalkohol im Überschuss, vorzugsweise mindestens doppeltmolar, und als Aminierungsmittel (Am) ein sekundäres Amin eingesetzt wird und als Amin (A) ein tertiäres Amin (At) erhalten wird.

Tertiäre Amine (At) können darüber hinaus erhalten werden, wenn als Alkohol (AI) ein Diol mit primären oder sekundären Hydroxylgruppen und als Aminierungsmittel (Am) ein primäres Amin eingesetzt wird. Bevorzugt wird als Alkohol (AI) ein Diol (XXa) eingesetzt, das zwei primäre Hydroxylgruppen enthält. Die Bildung tertiärer Amine ist exemplarisch durch nachfolgende Reaktionsgleichung (4) dargestellt.

HO— (Alkylen)— OH + R ³⁰ NH ₂

(XXa) (XXI) (At) Unter„Alkylen" werden vorliegend unsubstituierte oder zumindest monosubstituierte bivalente Radikale verstanden. Bevorzugt sind unsubstituierte bivalente Radikale ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Ethylen, Trimethylen, Tetramethylen, Pentamethylen, Hexamethylen, Heptamethylen und Oktamethylen. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist somit auch ein Verfahren zu Herstellung tertiärer Amine (At), durch Alkoholaminierung von Alkoholen (AI), bei dem als Alkohol ein Diol mit zwei primären Hydroxylgruppen und als Aminierungsmittel (Am) ein primäres Amin eingesetzt wird. Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren, bei dem als Alkohol (AI) ein Diol mit zwei primären Hydroxylgruppen und als Aminierungsmittel (Am) ein primäres Amin eingesetzt wird und als Amin (A) ein tertiäres Amin (At) erhalten wird.

Der bei der Umsetzung entstehende Reaktionsaustrag enthält im Allgemeinen das entsprechenden Aminierungsprodukt (d.h. ein sekundäres oder tertiäres Amin), gegebenenfalls das Lösungsmittel, den Komplexkatalysator (I), gegebenenfalls nicht umgesetzte Edukte sowie das entstandene Reaktionswasser. Beispiele

Herstellung des Komplexkatalysators (I)

[Cp ^* lrCI ₂ ] ₂ (79,6 mg, 0,1 mmol), Aminosäure (0,2 mmol) und K ₂ C0 ₃ (31 ,5 mg, 0,3 mmol) wurden in 15 ml trockenem Acetonitril (CH ₃ CN) unter Argonatmosphäre suspendiert. Nachfolgend wurde die Mischung entgast, indem Argon durch eine Spritzenkanüle für 10 Minuten durch die Mischung geleitet wurde. Anschließend wurde für 24 Stunden bei Raumtemperatur gerührt. Die so erhaltene Mischung wurde unter Vakuum aufkonzentriert und der Rückstand wurde in trockenem Dichlormethan (CH ₂ CI ₂ ; 10 ml) aufgenommen. Die Suspension wurde durch Celite filtriert und der Filterkuchen wurde mehrmals mit Dichlormethan (Gesamtmenge 50 ml) gewaschen. Die vereinten gelben Filtrate wurden auf ein Volumen von 5 ml aufkonzentriert und mit einem Überschuss an trockenem Pentan (30 ml) überschichtet. Nach 48 Stunden wurde das Lösungsmittelgemisch dekantiert und die Kristalle wurden mit trockenem Pentan gewaschen. Der so erhaltene Komplexkatalysator (I) wurde unter Vakuum getrocknet unter Erhalt eines gelben oder orangenen Feststoffs. Die Bildung des Komplexkatalysators ist durch die nachfolgende Reaktionsgleichung (5) wiedergegeben

K ₂ CQ ₃

[Cp*lrCI ₂ ] ₂ + Aminosäure (AA) Cp*lr(AA)CI

[CH ₃ CN], rt

Es wurden die Komplexkatalysatoren la, Ib, Ic und Id synthetisiert,„Gly" bedeutet L- Glycin.„Val" bedeutet L-Valin.„Sar" bedeutet L-Sarkosin und„Pro" bedeutet L-Prolin. „d.r" gibt das Diastereomerenverhältnis an,„rt" bedeutet Raumtemperatur.

la Ib Ic Id

Cp*lr(Gly)CI Cp ^* lr(Val)CI Cp*lr(Sar)CI Cp*lr(Pro)CI

79% 78% 74% 71 % d.r. = 1 : 0 d.r. = 1 : 1 d.r. = 1 : 0 d.r. = 6 : 1

Die analytische Charakterisierung der Komplexkatalysatoren la, Ib, Ic und Id ist nachfolgend angegeben. Cp ^* lr(Glv)CI (la):

¹ H-NMR (MeOD, 500 MHz): δ = 1 ,70 (s, 15 H, 5xCH ₃ ), 3,40 (dd, 2H, CH ₂ , J = 15,6 Hz, J = 15,3 Hz),

¹³ C-NMR (MeOD, 125,7 MHz): δ = 9,1 (5*CH ₃ ), 45,9 (CH ₂ ), 85,6 (5xC _q ), 186,9 (C _q ). MS (FAB): m/z = 438,6.

Elementaranalyse: ber. C 32,98%, H 4,38%, N 3,21 %; gef. C 31 ,49%, H 4,32%, N 2,97%.

Cp ^* lr(Val)CI (Ib):

¹ H-NMR (MeOD, 500 MHz): δ = 0,91 (dd, 3H, CH ₃ , J = 6,8 Hz, J = 25,1 Hz), 1 ,07 (m, 3H, CH ₃ ), 1 ,71 (s, 15 H, 5xCH ₃ ), 2,29 (m, 1 H, CH), 3,25 (m, 1 H, CH),

¹³ C-NMR (MeOD, 125,7 MHz): δ = 9,1 (5xCH ₃ ), 17,0 (CH ₃ ), 19,3 (CH ₃ ), 32,4 (CH), 61 ,8 (CH), 86,5 (5xC _q ), 184,4 (C _q ).

MS (FAB): m/z = 480,2.

Elementaranalyse: ber. C 37,61 %, H 5,26%, N 2,92%; gef. 37,05%, H 5,40%, N 2,88%.

Cp ^* lr(Sar)CI (Ic):

¹ H-NMR (MeOD, 500 MHz): δ = 1 ,67 (s, 15 H, 5xCH ₃ ), 2,78 (s, 3H, CH ₃ ), 3,39 (dd, 2H, CH ₂ , J = 14,8 Hz, J = 61 ,8 Hz),

1 ³ C-NMR (MeOD, 125,7 MHz): δ = 9,3 (5xCH ₃ ), 40,8 (CH ₂ ), 57,0 (CH ₃ ), 86,2 (5xC _q ), 185,7 (C _q ).

MS (FAB): m/z = 452,1 .

Elementaranalyse: ber. C 34,62%, H 4,69%, N 3,1 1 %; gef. C 33,50%, H 4,50%, N 2,92%.

Cp ^* lr(Pro)CI (Id): ¹ H-NMR (MeOD, 500 MHz): δ = 1 ,70 (s, 15 H, 5*CH ₃ ), 1 ,78 - 1 ,97 (m, 4H, 2*CH ₂ ), 2,19 (m, 2H, CH ₂ ), 2,89 (m, 1 H, CH ₂ ), 3,64 (m, 1 H, CH ₂ ), 3,92 (m, 1 H, CH),

1 ³ C-NMR (MeOD, 125,7 MHz): δ = 9,4 (5*CH ₃ ), 27,9 (CH ₂ ), 30,2 (CH ₂ ), 56,3 (CH ₂ ), 64,0 (CH), 85,8 (5xC _q ), 188,4 (C _q ).

MS (FAB): m/z = 478,2.

Elementaranalyse: ber. C 37,77%, H 4,86%, N 2,94%; gef. C 38,52%, H 5,15%, N 2,83%.

Alkoholaminierung von 1 -Octylamin (1 ) mit 1 -Hexanol (2) In einem ACE-Druckrohr wurden 1 -Hexanol (1 ,0 mmol, 102,2 mg), 1 -Octylamin (1 ,0 mmol, 128,2 mg) und der jeweilige Komplexkatalysator (2 mol-%) in 0,5 ml trockenem Toluol (wurde die Reaktion in Wasser durchgeführt, wurden 0,1 mL Wasser anstatt des Toluols verwendet - siehe Tabelle 7) unter Argonatmosphäre aufgelöst. Das Reaktionsgefäß wurde mit einem Teflonstopfen verschlossen und unter Rühren auf die angegebene Temperatur für 24 Stunden erhitzt. Nachfolgend wurde die Mischung auf Raumtemperatur abgekühlt und mit Wasser (10 ml) verdünnt. Das Rohprodukt wurde mit Dichlormethan (2 x 10 ml) extrahiert. Die vereinigten organischen Phasen wurden mit einer gesättigten Natriumhydrogencarbonatlösung und einer gesättigten Kochsalzlösung gewaschen und über Natriumsulfat (Na ₂ S0 ₄ ) getrocknet. Nach Filtration wurde das Lösungsmittel unter Vakuum destilliert und das erhaltene Produkt der Alkoholaminierung wurde durch Säulenchromatographie über Florisil (Magnesiumsilikat) mit einer Mischung aus Dichlormethan und Methanol im Verhältnis 30:1 bis 10:1 gereinigt. Nach Entfernung des Lösungsmittels wurde eine farblose Flüssigkeit erhalten.. Die Umsetzung folgt der Reaktionsgleichung (6) (nicht stöchiometrische Darstellung)

Cp*lrCI(AA) (2 mol%)

^NH ₂ ⁺ J& 3 4

:iOH

toi., 24 h

Die Ergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle 1 wiedergegeben. Tabelle 1

Selektivität

BeiTemp. Umsatz

Komplexkatalysator 3 4 5 6

spiel [°C] (%)

(%) (%) (%) (%)

1 Cp ^* lr(Gly)CI (la) 125 100 53 12 21 14

2 Cp ^* lr(Val)CI (Ib) 125 100 59 12 14 15

3 Cp ^* lr(Sar)CI (Ic) 125 100 44 20 14 22

4 Cp ^* lr(Pro)CI (Id) 125 100 40 15 16 29

5 Cp ^* lr(Gly)CI (la) 105 100 82 12 2 4

6 Cp ^* lr(Val)CI (Ib) 105 100 95 5 0 0

7 Cp ^* lr(Sar)CI (Ic) 105 100 89 1 1 0 0

8 Cp ^* lr(Pro)CI (Id) 105 100 50 13 17 20

9 Cp ^* lr(Gly)CI (la) 95 100 94 3 3 0

10 Cp ^* lr(Val)CI (Ib) 95 93 94 6 0 0

1 1 Cp ^* lr(Sar)CI (Ic) 95 100 97 3 <1 0

12 Cp ^* lr(Pro)CI (Id) 95 100 86 8 6 0

13 Glycin 95 0 0 0 0 0

14 [Cp ^* lrCI ₂ ] ₂ 95 29 19 0 0 0

Alle getesteten Komplexkatalysatoren la, Ib, Ic und Id zeigen bei Temperaturen von 125 °C und 105 °C eine gute katalytische Aktivität. Bei diesen Temperaturen wurde in allen Fällen ein Vollumsatz der eingesetzten Edukte erreicht. Allerdings wurde neben der Bildung des gewünschten Zielprodukts /V-Hexyloctylamin (3) auch die Bildung des sekundären Amins (4) und der tertiären Amine (5 und 6) beobachtet. Eine Absenkung der Temperatur auf 95 °C verbesserte die Selektivität der Bildung des gewünschten Zielprodukts (3) signifikant (siehe Beispiele 9 bis 12 in Tabelle 1 ).

Beim Einsatz von einer Aminosäure (Glycin; siehe Beispiel 13 in Tabelle 1 ) wurde kein Umsatz beobachtet. In Beispiel 15 in Tabelle 1 wurde die Reaktion in Gegenwart von [Cp ^* lrCI ₂ ]2 bei 95 °C durchgeführt. Hierbei wurden nur sehr geringe Umsätze der Edukte und eine unzufriedenstellende Selektivität in Bezug auf das Zielprodukt N- Hexyloctylamin (3) erreicht.

Das erhaltene Zielprodukt /V-Hexyloctylamin (3) wurde analytisch charakterisiert. Die Ergebnisse sind nachfolgend angegeben.

¹ H-NMR (CDCIs, 200 MHz): δ = 0,86 (t, 6H, 2*CH ₃ , J = 6,1 Hz), 1 ,26 (m, 16H, 8*CH ₂ ), 1 ,60 (m, 4H, 2*CH ₂ ), 2,66 (t, 4H, 2*CH ₂ , J = 7,4 Hz), 4,07 (bs, 1 H, NH), ¹³ C-NMR (CDCI ₃ , 50,3 MHz): δ = 14,0 (CH ₃ ), 14,0 (CH ₃ ), 22,5 (CH ₂ ), 22,6 (CH ₂ ), 26,9 (CH ₂ ), 27,3 (CH ₂ ), 28,9 (CH ₂ ), 29,0 (CH ₂ ), 29,2 (CH ₂ ), 29,4 (CH ₂ ), 31 ,6 (CH ₂ ), 31 ,8 (CH ₂ ), 49,5 (2xCH ₂ ).

MS (El): m/z (%): 213 (9), 142 (98), 1 14 (100), 100 (3), 84 (4), 70 (7), 57 (12).

HR-MS: berechnet: 213,2457 gefunden: 213,2438.

Zur Untersuchung der Reaktivität der Komplexkatalysatoren la, Ic und Id wurde die Alkoholaminierung bei 95 °C durchgeführt und nach 6-stündiger Reaktionsdauer abgebrochen. Bei dieser Reaktionsführung wurde ein Reaktionsgemisch erhalten, das durch die nachfolgende Reaktionsgleichung (7) wiedergegeben ist.

Die Ergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle 2 wiedergegeben.

Tabelle 2

Selektivität

Temp. Umsatz

Beispiel Komplexkatalysator 3a 3 4 5

[°C] (%)

(%) (%) (%) (%)

15 Cp ^* lr(Gly)CI (la) 95 34 19 79 2 <1

16 Cp ^* lr(Sar)CI (Ic) 95 65 9 90 0 1

17 Cp ^* lr(Pro)CI (Id) 95 90 8 82 7 3

Nach 6 Stunden konnte das Zwischenprodukt (3a) detektiert werden. Bei 6-stündiger Reaktionszeit wurden Umsätze zwischen 34 und 90% erreicht. Die Selektivität im Bezug auf das Zielprodukt (3) lag im Bereich von 79 bis 90%.

Herstellung sekundärer Amine (As) aus Anilinderivaten als Aminierungsmittel (Am)

Die in Tabelle 3 aufgeführten Anilinderivate wurden mit 1 -Hexanol umgesetzt. Die Umsetzung erfolgte dabei gemäß der vorstehend beschriebenen Vorschrift. Als Lösungsmittel wurde Toluol eingesetzt, als Katalysator wurde Cp ^* lr(Pro)CI (2 mol-%) eingesetzt. Die Reaktion wurde in Toluol bei 95 °C für 24 Stunden durchgeführt. Die Umsetzung folgt dabei der allgemeinen Reaktionsgleichung (8).

18-22

Tabelle 3

Beispiel R Ausbeute (%)

18 H 98

19 p-OMe 99

20 p-CI 85

21 o,p-Me 83

22 p-C0 ₂ Me 86

Die gewünschten Zielprodukte (18 bis 22) wurden in guten Ausbeuten erhalten. Die Bildung von /V-dialkylierten Anilinderivaten wurde nicht beobachtet.

Analog zu der zuvor beschriebenen Reaktion wurden Anilinderivate mit Benzylalkohol umgesetzt. Die Umsetzung erfolgte dabei gemäß der nachfolgenden Reaktionsgleichung (9)

23-27 Die Ergebnisse sind in Tabelle (4) wiedergegeben. Auch hier wurden gute Ausbeuten der Zielprodukte (23 bis 27) erhalten.

Tabelle 4

Beispiel R Ausbeute (%)

23 H 97

24 p-OMe 100

25 p-CI 95

26 o,p-Me 81

27 p-C0 ₂ Me 82 Darüber hinaus wurde Anilin mit verschiedenen Benzylalkoholderivaten umgesetzt. Die Umsetzung folgt dabei der nachfolgenden Reaktionsgleichung (10)

28-30

Die Ergebnisse sind in Tabelle 5 wiedergegeben. Tabelle 5

Beispiel R Ausbeute (%)

28 OMe 93

29 Cl 90

30 C0 ₂ Me 96

Die Umsetzung wurde hier bei 100 °C durchgeführt. Die sekundären Amine (As) wurden in Ausbeuten von > 90% erhalten.

Die Umsetzung weiterer Alkohole (AI) mit weiteren Aminierungsmitteln (Am) ist in der nachfolgenden Tabelle (6) wiedergegeben. Die Umsetzung erfolgte in Toluol als Lösungsmittel in Gegenwart von 2 mol-% Cp ^* lr(Pro)CI als Katalysator. Die Reaktionsbedingungen und Ausbeuten sind in der nachfolgenden Tabelle (6) angegeben.

Tabelle 6

Die Ergebnisse der Alkoholaminierung in Wasser als Lösungsmittel sind in Tabelle 7 angegeben.

Tabelle 7

Selektivitäten und Ausbeuten wurden entweder durch Isolation des Produktes bestimmt oder mittels GC unter Verwendung des internen Standards Biphenyl.

Die Analysen der Reaktionsmischungen per GC-MS wurden an einem Agilent 19091 S- 433 modularen GC mit einem Kapillarinjektionssystem im Split-Modus und einem Flammenionisationsdetektor durchgeführt. Es wurde eine Standard HP-5 Kapillarsäule (Agilent 19091 S-433, 5% Phenylmethylsiloxan, Kapillare 30 m ^χ 250 μηι ^χ 0.25 m) verwendet (Fluss Helium 1 .0 mL/min, Temperaturprogramm: initial 50 °C für 2 min, 10 °C/min bis 280 °C, 280 °C für 2 min).