雙-2-乙基己酸2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇酯的製備方法

2023-04-30 01:44:06 2

專利名稱：雙-2-乙基己酸2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇酯的製備方法
雙-2-乙基己酸2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇酯的製備方法本發明涉及製備雙-2-乙基己酸2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇酯的方法，所述方法包括控制反應的含水量。
背景技術：
2-乙基己酸與雙-2-乙基己酸TMPD酯的酯化反應生成二酯雙_2_乙基己酸TMPD 酯和水(參見

圖1)。反應期間有中間體單酯(單-2-乙基己酸TMPD酯)生成，該單酯隨後轉化為二酯(如圖2所示)。為達到合理的產率，該反應在190°C-21(TC的溫度範圍內進行。在200°C，反應物完全轉化為產物需要約對小時。由於反應速率緩慢，因此可以說該反應是由體系的熱力學速率所控制，而非由任何傳質或傳熱限制所控制。對於該類型的酯化反應，通常通過過量加入其中一種反應物來加速反應。對於上述反應，向反應器中加入了 100%過量的2-乙基己酸。通過不斷地從體系中除去水，從而利用勒夏列原理朝正方向推進該反應，也可加速該反應。這通過將氮氣噴射通過反應器以從容器中吸收和除去水來進行。增加速率的第三種途徑為提高反應溫度。據發現，該反應伴隨降解機制，該機制產生大量的脫水單酯(如圖3所示)。此脫水單酯的生成顯示了數個問題。第一，存在收率損失問題，這使產生單位產物需要使用更多的反應物。第二，分離問題使在產物可出售前必須將該脫水單酯與該產物分離。第三，進一步發現該脫水單酯的生成速率比主反應對溫度更敏感。因此，必須使增加反應速率的關鍵變量之一適中以使降解收率損失最小化。本發明設法克服這些問題。發明概述本發明涉及雙-2-乙基己酸2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇酯的製備方法，所述方法包括使2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇與2_乙基己酸反應生成雙_2_乙基己酸2，2，4_三甲基-1，3-戊二醇酯，其中將水濃度維持在約0. 重量以上。附圖簡述圖1顯示酯化反應，其中2摩爾2-乙基己酸與1摩爾雙-2-乙基己酸TMPD酯反應生成1摩爾二酯(雙-2-乙基己酸TMPD酯)和2摩爾水；圖2顯示單酯2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇-2-乙基己酸酯；和圖3顯示脫水單酯2，2，4-三甲基戊-3-烯基_2_乙基己酸酯。發明詳述本發明涉及雙-2-乙基己酸2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇酯的製備方法，所述方法包括控制反應的含水量。此外，本發明設法通過將反應器中水濃度維持在約0.10%重量與約0. 50%重量之間，來克服2-乙基己酸與雙-乙基己酸TMPD酯的酯化反應的相關問題。 本發明的具體實施方案允許以非常好的總收率和極好的碳效率以及最少不需要的副產物來產生該產物。在一個實施方案中，本發明涉及以下過程，其中隨著初始惰性氣體噴射(例如乾燥氮氣)以一開始就分離反應中的水，使2，2，4_三甲基-1，3-戊二醇(TMPD)與過量的 2-乙基己酸反應。可使用其它除水機制，例如用低沸點溶劑或分餾柱除水。高於理論最小值(兩當量/當量TMPD)的過量2-乙基己酸的量，在約5%摩爾-約200%摩爾的範圍內。 噴射氣體流速維持在每升反應物體積約Occ/min-約400cc/min、約10CC/min-約200CC/ min或甚至約25CC/min-100CC/min。通常氮氣吹掃在反應初期較快以除去累積的水，但隨後隨水生成減少而減慢並接近阻抑脫水所需的最小流速。反應後期可停止該噴射以維持反應混合物中適當的水濃度。所需反應溫度在約195°C -約250°C、約220°C -約245°C或約230°C -約240°C的範圍內。使用較高的反應溫度時，反應速率和由此生產率可增加。此外，使用較高的溫度時，可使用較高的壓力和較低的氮氣吹掃速率以維持最佳的水水平。將反應介質中的水濃度維持在約0. 10%重量-約0. 50%重量的範圍內能夠使不需要的脫水反應減至最少，所述脫水反應導致生成不飽和單酯2，2，4-三乙基戊-3-烯基-2-乙基己酸酯。水濃度亦可維持在約0. 10%重量-約0. 40%重量或約0. 20%重量-約0. 30%重量的範圍內。持續反應直至產生目標濃度的所需雙-2-乙基己酸2，2，4_三甲基-1，3-戊二醇酯(雙-2-乙基己酸TMPD酯)。不飽和單酯的生成量足夠低使得TMPD的中間體單酯可通過蒸餾分離並返回該過程的下一循環。該過程可以間歇模式或連續模式來實施。連續模式中，需要分階段的系列反應器以更完全地轉化為二酯產物。該過程可在大氣壓或減壓下操作。上述過程可在約200託到約760託、約300託到約600託或甚至約400託到約500 託的壓力下操作。若含水量接近上述最大值，可增大壓力以阻抑剩餘水的進一步蒸發。從反應的角度而言，除了有助於水去除之外，不同壓力下的操作不具有任何固有優勢。根據本發明的一個實施方案，該過程可反應持續從約5. O小時到約17小時、從約7. O小時到約14 小時或甚至從約9. O小時到約11. O小時。為了使TMPD達到諸如90%、95%或甚至98%或更高等的高轉化水平，反應時間將根據操作溫度、壓力和吹掃速率而變化。通常在不含其它溶劑的情況下進行該反應。然而，可視需要向體系中加入任何低粘度的惰性溶劑。
實施例通過下述具體的實施例進一步詳細說明本發明。應當理解的是，這些實施例為說明性的實施方案而非意圖限制本發明，但要在所附權利要求的範圍和內容內進行廣泛地理解。除另作說明外，實施例中所有的份數和百分數均以重量百分數為基礎。實施例1中的描述給出如何通過TMPD 二醇和2-乙基己酸的反應產生雙-2-乙基己酸2，2，4-三甲基-1， 3-戊二醇酯(雙-2-乙基己酸TMPD酯)的典型間歇程序。實施例1中，採用在270mmHg 的真空度下操作和高速噴射氮氣OOOcc/min)通過體系的措施，以從體系除去儘可能多的水。實施例2和3中，按照類似的程序但改變了壓力和氮氣噴射速率。表1給出了條件的概括，以及典型試驗中反應器的水濃度範圍和各試驗結束時脫水單酯的生成量。表1 用於實施例1、2和3中的試驗的試驗條件
權利要求
1.一種製備雙-2-乙基己酸2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇酯的方法，所述方法包括 使2，2，4_三甲基-1，3-戊二醇與2-乙基己酸反應生成雙-2-乙基己酸2，2，4_三甲基-1，3-戊二醇酯，以製備雙-2-乙基己酸2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇酯， 其中水濃度維持在約0. 重量以上。
2.權利要求1的方法，其中所述水濃度維持在約0.10%重量-約0. 40%重量。
3.權利要求2的方法，其中所述水濃度維持在約0.20%重量-0. 30%重量。
4.權利要求1的方法，其中通過噴射惰性氣體維持水濃度。
5.權利要求4的方法，其中所述噴射氣體為氮氣。
6.權利要求4的方法，其中所述噴射氣體的流速維持在每升反應物體積約Occ/mm到約 400cc/mm的速率。
7.權利要求6的方法，其中所述噴射氣體的流速維持在每升約lOCC/min到約200CC/ min的速率，或者。
8.權利要求7的方法，其中所述噴射氣體的流速維持在每升約25CC/min到約IOOcc/ min的速率。
9.權利要求1的方法，其中所述反應處於約195°C到約250°C的溫度下。
10.權利要求9的方法，其中所述溫度為約220°C到約245°C。
11.權利要求10的方法，其中所述溫度為約230°C到約240°C。
12.權利要求1的方法，其中所述反應處於約200託到約760託的壓力下。
13.權利要求12的方法，其中所述反應處於約300託到約600託的壓力下。
14.權利要求13的方法，其中所述反應處於約400託到約500託的壓力下。
15.權利要求1的方法，其中所述方法可為間歇式方法或連續式方法。
全文摘要
本發明公開了一種方法，所述方法用於使來自2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇(TMPD二醇)與2-乙基己酸經由中間體化合物2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇-2-乙基己酸酯(單-2-乙基己酸TMPD酯)的反應的雙-2-乙基己酸2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇酯(雙-2-乙基己酸TMPD酯)的收率最大化。該方法包括維持反應器中的水水平為至少0.10％重量，優選高於0.20％重量，由此減少不需要的副產物2，2，4-三甲基戊-3-烯基-2-乙基己酸酯的生成。
文檔編號C07C69/24GK102245558SQ200980151596
公開日2011年11月16日 申請日期2009年12月3日 優先權日2008年12月15日
發明者E·M·貝利二世, P·W·特納, R·S·奧米赫拉, S·L·庫克 申請人:伊士曼化工公司