異山梨醇二甲醚的合成方法

2023-12-03 08:17:21 1

專利名稱：異山梨醇二甲醚的合成方法
技術領域：
本發明涉及一種合成方法，具體涉及一種異山梨醇二曱醚的合成方法， 特別是在相轉移催化劑存在下，異山梨醇與氯曱烷醚化合成異山梨醇二曱醚 的方法。醚化反應在低分子量聚醚為介質的體系中完成。
背景技術：
異山梨醇二曱醚，又名二曱基異山梨醇(DMI), 1,4 : 3，6-二脫水-2,5-二-氧-曱基-D-葡糖醇，1，4 : 3,6-二脫水山梨醇2, 5-二甲醚，等。
異山梨醇二曱醚外》見為無色油性液體，在中性條件下;f艮穩定，有吸溼性，
可以與很多有機溶劑互溶，常作為溶劑使用。DMI可以促進活性組分滲透到 皮膚的表皮層，充分發揮活性組分的效用。主要應用於藥物和化妝品。
異山梨醇二曱醚是由異山梨醇經曱基化合成得到的。所用的曱基化試劑 有硫酸二曱酯(美國專利US4659846和US4322359 ),碳酸二曱酯(美國專 利US4700871 )，氯曱烷(美國專利US4435586和世界專利WO2007096511 )。
用硫酸二曱酯合成異山梨醇二甲醚時，收率可以達到70%以上，文獻報 道最高有83.5%。眾所周知，硫酸二曱酯是劇毒化學品，是致癌物質，對操 作人員健康有害。用碳酸二甲酯合成二曱基異山梨醇時，異山梨醇的轉化率 最高只有89%,而且產物中異山梨醇二曱醚與單曱醚的重量比為59:41。所 以，碳酸二曱酯不是合成二曱基異山梨醇的適宜的原料。
合成異山梨醇二甲醚時，用的溶劑有叔丁醇、丙酮、二曱亞碸等，這些溶劑存在沸點較低，易揮發，溶劑回收困難，造成環境汙染和使用成本較高
等缺點。Fuertes, Patrick在WO2007096511中對溶劑做了改進，用曱基化產 物異山梨醇二曱醚做溶劑，收率提高到95%。但是，用異山梨醇二曱醚做溶 劑，生產成本比較高。

發明內容
本發明的目的是提供一種改進的合成異山梨醇二曱醚的工藝，既能降低 生產成本，同時減少環境汙染。
完成上述發明任務的方案是 一種異山梨醇二曱醚的合成方法，步驟如
下
(1) .在反應容器中加入溶劑，異山梨醇，鹼和相轉移催化劑；
(2) .攪拌，升溫，減壓脫水；
(3) .通入氯曱烷，在一定壓力和溫度下完成醚化反應；
(4) .加酸中和；
(5) .過濾脫鹽；
(6) .減壓蒸餾，得到產品異山梨醇二曱醚並回收溶劑。 以上方法中，
所述的曱基化試劑採用氯曱烷； 所述的溶劑採用烷基封端的低分子量聚醚。 所述的低分子量聚醚的分子結構可以用下式表示
O—CH廠CH 夂
m
0—CH2—CH，R2 ^ n
式中R! 、 R2可以為氫原子或烷基，最好選用相同或不同的直鏈或支鏈烷基，所用的烷基含有1~15個碳原子，最好選用曱基。R3、 R4為氫原子 或曱基，或其它低級烷基。m + n為4~ 15的整數，m + n為4~ 10時比較好， m + n為6~8時更好。
以上方案，第(2)步驟中所述的升溫是指溫度為50。C 100。C， 一般選 用70°C ~ 90。C ，最好為80°C;減壓是指真空表壓為-0.090MPa至-0.096Mpa, 最好為-0.095Mpa。
第(3)步驟中通入氯曱烷時所述的一定壓力和溫度是指壓力為o.l MPa 1.0MPa ;溫度範圍為50°C ~90°C,本申請推薦的壓力和溫度是0.3 MPa 0.6MPa;溫度為80°C;當氯曱烷消耗完後，降溫至55。C 65。C;最好 是降溫至60°C。
第(6)步驟中所述的減壓蒸餾，真空度為2mmHg;收集92°C ~ 93。C餾分, 當氯曱烷消耗完後，降溫至55 65""C;
反應所用的鹼可以是石威金屬的氬氧化物或醇鹽，如氬氧化鈉，氬氧化鉀， 曱醇鈉等，但優選的是氫氧化鈉。
所述氯甲烷的用量與氫氧化鈉的摩爾數相等。
用氫氧化鈉做原料時，氫氧化鈉與異山梨醇的摩爾比可以從2: 1到6 :1，最好為3: l到5: 1。
所述的醚化反應是在相轉移催化條件下進行的，所用的相轉移催化劑可 以是季胺鹽類的相轉移催化劑，也可以用季磷鹽類相轉移催化劑，四丁基溴 化胺的催化性能較好。
所述四丁基溴化胺的用量，按異山梨醇的重量計，從0.5°/。~5%。
換言之，本發明推薦的方案為異山梨醇二甲醚的合成新工藝，以氯曱烷為曱基化試劑，以烷基封端的低分子量聚醚為溶劑，在鹼性條件下，用相
轉移催化醚化合成異山梨醇二曱醚。反應如下
r" ^^y^oh 相轉移催化劑 yC>qeh3
Hft、、、'S<f 了 + CH3CI +NaOH衡炒惟簡. 、、、,^^^ + NaCI
所述的低分子量聚醚，可以是聚環氧乙烷，可以是聚環氧丙烷，可以是 環氧乙烷和環氧丙烷的共聚物，也可以是前述三種結構低分子量聚醚的單或
雙烷基封端產物。聚合度可以從4 15,封端基團可以是含有1~15個碳原 子的直鏈或支鏈烷基，兩端基團可以相同或不同，最好是曱基。 所用的低分子量聚醚，其沸點高於二曱基異山梨醇。
低分子量聚醚的用量，與異山梨醇的重量比為l : l到2 : l。
四丁基溴化胺的用量為異山梨醇重量的1%~5%。 鹼的用量必須超過理論需要量，用氫氧化鈉反應時，理論上每摩爾異山 梨醇消耗兩摩爾氫氧化鈉，實際投料量為氫氧化鈉與異山梨醇與的摩爾比超
過2 : l, ^f旦不超過5 : i。
本發明與以前的異山梨醇二曱醚的合成方法相比，具有如下優點
1、 異山梨醇是雙環醚，與聚醚的相溶性很好。低分子量聚醚無毒，蒸 汽壓很低，無揮發性，對環境無汙染，而且可以回收利用，降低了生產成本。 再通過對鹽的回收利用，實現了三廢的零排放。所以，本工藝是一種綠色生 產工藝。
2、 合成異山梨醇二甲醚時，使用了相轉移催化劑，加快了反應速度， 縮短了反應時間，提高了生產效率。
具體實施例方式
實施例1，
在1L不鏽鋼高壓反應釜中，加入300g分子量為350的曱基封端的聚乙 二醇，200g (L37mo1)異山梨醇，164g (4.1mol)氫氧化鈉，2g四丁基溴 化胺，攪拌升溫到80。C,用水泵減壓脫水，真空表壓為-0.095MPa，水脫淨 後，通入氯曱烷，壓力控制在0.4MPa 0.5MPa，並計量氯曱烷的消庫毛量， 當208g氯曱烷消耗完後，降溫至60。C，用鹽酸中和至中性，過濾除去生成 的氯化鈉，濾液進4亍減壓蒸餾，收集92。C 93。C/2mmHg餾分，得到異山梨 醇二曱醚219g，收率92%。回收聚醚290g。
實施例2
在1L不鏽鋼高壓反應釜中，加入300g分子量為350的單曱氧基聚乙二 醇，200g (1.37mol)異山梨醇，216g ( 5.4mol)氫氧化鈉，2g四丁基溴化 胺，攪拌升溫到80。C,用水泵減壓脫水，真空表壓為-0.095MPa,水脫淨後， 通入氯曱烷，壓力控制在0.4MPa 0.5MPa，並計量氯曱烷的消耗量，當273g 氯曱烷消耗完後，降溫至60。C，用鹽酸中和至中性，過濾除去生成的氯化鈉， 濾液進行減壓蒸餾，收集92°C ~93°C/2mmHg餾分，得到異山梨醇二曱醚 216g,收率91%。回收聚醚298g。
實施例3
反應條件同實施例l，溶劑用回收聚醚250g，補加50g新鮮聚醚，得到 226.5g異山梨醇二曱醚，收率95%。 實施例4
在1L不鏽鋼高壓反應釜中，加入300g分子量為400的聚丙二醇，200g(1.37mol)異山梨醇，365g (9.1mol)氫氧化鈉，4g四丁基溴化胺，攪拌 升溫到80°C，用水泵減壓脫水，真空表壓為-0.095MPa，水脫淨後，通入氯 曱烷，壓力控制在0.4MPa-0.5MPa，並計量氯曱烷的消耗量，當460g氯曱 烷消耗完後，降溫至60。C,用鹽酸中和至中性，過濾除去生成的氯化鈉，濾 液進行減壓蒸餾，收集92°C 93""C々mmHg餾分，得到異山梨醇二曱醚212g, 收率89%。回收聚醚308g。 實施例5
在1L不鏽鋼高壓反應釜中，加入300g分子量為600的環氧丙烷環氧乙 烷摩爾比為1: 1的無規共聚物，200g (L37mo1)異山梨醇，224g ( 5.6mol) 氫氧化鈉，2g四丁基溴化胺，攪拌升溫到80°C,用水泵減壓脫水，真空表 壓為-0.095MPa，水脫淨後，通入氯甲烷，壓力控制在0.4MPa-0.5MPa，並 計量氯曱烷的消耗量，當283g氯曱烷消耗完後，降溫至60。C，用鹽酸中和 至中性，過濾除去生成的氯化鈉，濾液進行減壓蒸餾，收集92°C ~ 93。C々mmHg餾分，得到異山梨醇二曱醚206g，收率87%。回收聚醚303g。
實施例6
與實施例1基本相同，但有以下改變 第(2)步驟中是升溫到100°C;
第(3)步驟中通入氯曱烷時的壓力為0.1 MPa ;溫度為50°C,當氯曱烷 消耗完後，降溫至55。C;
反應所用的鹼為氫氧化鉀；與異山梨醇的摩爾比3 : 1; 所述四丁基溴化胺的用量，按異山梨醇的重量計為3%。 收率90.1%，回收聚醚289g。實施例7
與實施例l基本相同，但有以下改變
第(3)步驟中通入氯曱烷時的壓力為1.0 MPa ;溫度為90°C,當氯曱烷 消耗完後，降溫至65。C;
反應所用的鹼為曱醇鈉；與異山梨醇的摩爾比為6: 1; 所述低分子量聚醚式中Ri 、 R2為正丁基；R3、 R4為曱基；m + n為15; 所述的相轉移催化劑是十六烷基三苯基氯化膦季磷鹽類相轉移催化劑， 收率89.5%，回收聚醚290g。 實施例8
與實施例l基本相同，但有以下改變 第(3)步驟中通入氯曱烷時的壓力為0.3 MPa;溫度為80°C; 所述低分子量聚醚，式中Ri為甲基，R2為正辛基；R3為曱基，乂為 氫原子；m + n為4;收率88.0%，回收聚醚290g。 實施例9
與實施例l基本相同，但有以下改變
所述低分子量聚醚，式中Ri為氫原子，R2為曱基；m + n為15; 所述的低分子量聚醚的結構式中，R3 、 R4為曱基； 所述的氫氧化鈉用量為188g;
所述四丁基溴化胺的用量，按異山梨醇的重量計為0.5%。 收率82.5%,回收聚醚292g。 實施例10
與實施例1基本相同，但有以下改變所述低分子量聚聚乙二醇，式中R!為仲辛基，R2為曱基；m + n為10; 所述四丁基溴化胺的用量，按異山梨醇的重量計為5%。 反應所用的鹼採用氫氧化鈉；氫氧化鈉與異山梨醇的摩爾比為3 : 1。收 率90.2°/。，回收聚醚291g。 實施例11
與實施例l基本相同，但有以下改變
反應所用的鹼採用氫氧化鈉；氫氧化鈉與異山梨醇的摩爾比為5 : 1。收 率92.0%，回收聚醚290g。
實施例12，與實施例l基本相同，但有以下改變 所述的異山梨醇加量為100g;
所述的低分子量聚醚採用聚環氧乙烷，平均分子量為400;
所述的氫氧化鈉用量125g。
收率88.0%，回收聚醚286g。
實施例13，與實施例l基本相同，但有以下改變
反應所用的鹼為曱醇鈉；
所述低分子量聚醚式中m + n為6。
實施例14,與實施例l基本相同，^f旦有以下改變
所述低分子量聚醚式中m + n為8。
權利要求
1、一種異山梨醇二甲醚的合成方法，其特徵在於，步驟如下(1). 在反應容器中加入溶劑，異山梨醇，鹼和相轉移催化劑；(2). 攪拌，升溫，減壓脫水；(3). 通入氯甲烷，在一定壓力和溫度下完成醚化反應；(4). 加酸中和；(5). 過濾脫鹽；(6). 減壓蒸餾，得到產品異山梨醇二甲醚並回收溶劑。
2、 根據權利要求1所述的異山梨醇二曱醚的合成方法，其特徵在於， 第(2)步驟中所述的升溫是指升溫到80°C~100°C;減壓是指真空表壓為-0.095Mpa;第(3)步驟中通入氯曱烷時所述的一定壓力和溫度是指壓力為0.1 MPa 1.0MPa;溫度範圍為50°C ~90°C,當氯曱烷消耗完後，降溫至55 。C 65。C;同時，第(3)步驟所述的醚化反應是在相轉移催化條件下進行的； 第(6)步驟中所述的減壓蒸餾，壓力為2mmHg;收集92°C ~ 93。C餾分。 所述的溶劑採用烷基封端的低分子量聚醚，該低分子量聚醚的結構式為formula see original document page 2式中& 、 R2為氫原子或烷基；所用的烷基含有1 ~ 15個碳原子；R3R4為氫原子或曱基，或其它低級烷基；m + n為4 15的整數。
3、 根據權利要求2所述的異山梨醇二曱醚的合成方法，其特徵在於， 第(3)步驟中通入氯曱烷時所述的在一定壓力是指0.3 MPa 0.6MPa;溫度為80。C;當氯曱烷消耗完後，降溫至60。C;所述的相轉移催化劑是季胺鹽類的相轉移催化劑，或是季磷鹽類相轉移 催化劑；反應所用的鹼是鹼金屬的氫氧化物或醇鹽；所述的低分子量聚醚的結構式中，、 R2是選用相同或不同的直鏈或 支鏈烷基；所述的m + n為4 10。
4、 根據權利要求3所述的異山梨醇二曱醚的合成方法，其特徵在於， 所述的低分子量聚醚的結構式中，Ri 、 R2選用曱基；所述的m + n為6 8。
5、 根據權利要求1所述的異山梨醇二曱醚的合成方法，其特徵在於， 反應所用的鹼選自氫氧化鈉，氫氧化鉀，曱醇鈉； 所述的相轉移催化劑是四丁基溴化胺；所述四丁基溴化胺的用量，按異山梨醇的重量計為0.5% ~ 5%。
6、 根據權利要求5所述的異山梨醇二曱醚的合成方法，其特徵在於， 反應所用的鹼採用氫氧化鈉；氫氧化鈉與異山梨醇的摩爾比從2 : 1到6所述氯曱烷的用量與氫氧化鈉的摩爾數相等。
7、 根據權利要求6所述的異山梨醇二曱醚的合成方法，其特徵在於， 所述氫氧化鈉與異山梨醇的摩爾比3 : 1到5 : 1。
8、 根據權利要求2~7之一所述的異山梨醇二曱醚的合成方法，其特徵在於，所述的低分子量聚醚選自聚環氧乙烷，聚環氧丙烷，環氧乙烷和環氧 丙烷的共聚物，或是前述三種結構低分子量聚醚的單或雙烷基封端產物；聚 合度為4~ 10,封端基團是含有1 ~ 15個碳原子的直鏈或支鏈烷基，兩端基 團相同或不同；所用的低分子量聚醚，其沸點高於二曱基異山梨醇。
9、根據權利要求8所述的異山梨醇二曱醚的合成方法，其特徵在於，所述的低分子量聚醚兩端基團是甲基；所述低分子量聚醚的用量，與異山梨醇的重量比為1 : 1到2 : 1; 四丁基溴化胺的用量為異山梨醇重量的1%~3%; 鹼的用量與異山梨醇的摩爾比超過2 : 1，但不超過3 : 1。
全文摘要
異山梨醇二甲醚的合成方法(1)在反應容器中加入溶劑，異山梨醇，鹼和相轉移催化劑；(2)攪拌，升溫到80℃～100℃；減壓到表壓-0.095MPa，脫水；(3)在相轉移催化條件下，通入氯甲烷，在壓力0.1MPa～1.0MPa；溫度50℃～90℃下完成醚化反應；(4)加酸中和；(5)過濾脫鹽；(6)減壓蒸餾，收集92℃～93℃餾分，得到產品異山梨醇二甲醚並回收溶劑。所述的溶劑採用烷基封端的低分子量聚醚，式中R1、R2為氫原子或烷基；所用的烷基含有1～15個碳原子；R3、R4為氫原子或甲基，或其它低級烷基；m+n為4～15的整數。本發明實現了零排放，且降低了成本；提高了生產效率。
文檔編號C07D493/00GK101445508SQ20081023410
公開日2009年6月3日 申請日期2008年11月21日 優先權日2008年11月21日
發明者周霞娟, 沈德淵, 賈建國, 高正松 申請人:南京威爾化工有限公司