CN1190387A - 制备叔氨基碳酸酯和氨基醚的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及生产碳酸二(叔氨基烷基)酯的方法,包括让叔链烷醇胺与碳酸甲基烷基酯在酯基转移催化剂存在下反应形成碳酸叔氨基烷基烷基酯的步骤,其中一些叔链烷醇胺与碳酸叔氨基烷基烷基酯反应形成碳酸二(叔氨基烷基)酯。本发明还涉及生产碳酸二(叔氨基烷基)酯的方法,该方法包括步骤(i)让碳酸二甲酯与醇在酯基转移催化剂存在下反应形成碳酸甲基烷基酯和(ii)让叔链烷醇胺与步骤(i)中形成的碳酸甲基烷基酯在酯基转移催化剂存在下反应形成碳酸叔氨基烷基烷基酯,其中一些叔链烷醇胺与碳酸叔氨基烷基烷基酯反应形成碳酸二(叔氨基烷基)酯。

Description

制备叔氨基碳酸酯和氨基醚的方法
本发明的领域
本发明涉及制备叔氨基碳酸酯如碳酸双[2-(N，N-二甲氨基)烷基]酯的间歇方法。该叔氨基碳酸酯理想地用作制造药物的中间体，用作聚环氧化物的胺固化剂，用作生产减少了气味的聚氨酯和聚脲的催化剂，和用作制造叔氨基醚的中间体，该叔氨基醚本身用作生产聚氨酯、尤其微孔聚氨酯的催化剂。
本发明的背景
在本领域普遍接受的是，最容易的生产叔氨基碳酸酯的方法是在各种碱性催化剂存在下用合适的链烷醇胺对碳酸二乙基酯(DEC)进行酯基转移。该方法包括直接的加工和提供了比较好的产率(＞80％)。该方法会遇到以下诸多问题：DEC的高价格，有限的DEC资源，DEC未来市场的前景不明，和与副产物乙醇的处理有关的某些政府法规的约束。
尤其DEC几乎都是使用50年前的技术通过乙醇与光气反应制备的。光气是极具毒性和腐蚀性的化学试剂，必须非常小心地防止泄漏。虽然来自以光气为原料的碳酸二乙酯制备过程的副产物不象光气那样有毒，但仍然令人头痛的是它们需要潜在的十分麻烦的处理。由于这些环境方面的原因，被迫缩减光气在中间体制备中的使用。大多数光气制造商目前很忌讳建造新的装置，尤其专用装置如供碳酸二乙酯用。由于DEC在叔氨基碳酸酯的制备中的使用需要处理首先作为制备DEC的原料，然后作为来自叔氨基碳酸酯工艺的副产物的乙醇，所以导致有关处理乙醇的政府要求的附加成本。
通过在无水碳酸钾催化剂存在下用叔链烷醇胺使碳酸二乙酯发生酯基转移来制备碳酸双[(N，N-二烷基氨基)烷基]酯的方法已从US专利2,691,017中公知。如此生产的碳酸双[(N，N-二烷基氨基)烷基]酯进一步与各种无机和强有机酸反应，形成盐类，它们以治疗剂量施用不具毒性。但没有公开叔氨基碳酸酯的产率。
碳酸双(2-二甲基氨基-乙基)酯(DDC)在醇-异氰酸酯反应和在制备聚氨酯泡沫的水-异氰酸酯反应中都作为催化剂的使用已在Willeboordse等人，微孔塑料杂志(J.Cellular Plastics)1(1)76-84(1965年1月)中有讨论。然而，其中没有公开有关制备方法的细节。
专利申请DE4203908-A1描述了通式R1-OC(＝O)-OR2的二氨基碳酸酯化合物(其中R1和R2是带有甲基或C2-20烷基，苯基，或C1-20烷基取代苯基取代基的叔氨基)用作生产减少了气味的聚氨酯和聚脲的催化剂。在一个实施例中，DDC是通过在氢氧化钾催化剂存在下让1.26g-mol碳酸二甲酯和2.52g-mol二甲基乙醇胺反应来制备的。通过用环己烷进行共沸蒸馏从反应混合物中除去副产物甲醇。
US专利4,324,739指出，(二甲氨基烷基)羧酸酯尤其适合用作聚环氧化合物的胺固化剂，因为它们赋予更长的固化时间而导致良好的加工性能，尤其当混合物用作粘合剂时。在一个实施例中，通过使用氢氧化钾作为催化剂和通过80cm填充蒸馏柱从顶部蒸馏出副产物乙醇，由1g-mol碳酸二乙酯与2g-mol二甲基乙醇胺反应制得DDC。所获得的DDC量表明以起始DEC为基础计DDC产率为22％。
US专利5,214,142描述了在高温下使用合适的金属氧化物催化剂将相应的氨基碳酸酯脱羧来制备氨基醚的方法。在该专利中的许多实施例涉及DDC的脱羧以形成双(2-二甲氨基乙基)醚-一种可购买的聚氨酯催化剂，因其在催化水-异氰酸酯“发泡”反应中的选择性而具有高的价值。该专利描述了在反应烧瓶中通过使用2-二甲氨基乙醇钠作为催化剂让1mol碳酸二乙酯与6mol二甲基乙醇胺(三倍于化学计量用量)反应来制备DDC，该烧瓶装有适合于在将碳酸二乙酯保留在烧瓶中的同时除去乙醇副产物的蒸馏柱。该专利指出，DDC以98.2％的纯度和73.8％的按起始碳酸二乙酯计算的产率分离出来。碳酸二甲酯也用作起始原料，但所得氨基醚的产率较低。
已经发现，碳酸二甲酯(DMC)能够用来制造叔氨基碳酸酯，其方法是用合适的醇(ROH)将DMC部分地酯基转移而形成中间体碳酸酯MeOC(O)OR。这一中间体碳酸酯然后能够用于由合适的叔链烷醇胺加以酯基转移(TE)形成所需叔氨基碳酸酯的反应中。通过谨慎地使用加工助剂(如破坏甲醇/DMC共沸物的环己烷)并循环ROH，所获得的叔氨基碳酸酯的产率类似于使用DEC时得到的产率。
使用DMC而不是使用DEC来制备这些叔氨基碳酸酯是理想的，因为DMC有更高的供应选择性。DMC不仅从光气制备，而且也可通过如下方法制备：(1)液相氧化羧基化技术(US专利4,318,862)，目前EniChem Synthesis正在使用它，(2)气相氧化羧基化技术(EP专利425,197)，目前Ube Industries正在使用，和(3)具有乙二醇的伴生合成技术，通过在非均相催化剂(US4,691,041)或均相催化剂(US4,734,518)存在下由甲醇与碳酸亚乙基酯反应。这些技术不适合于制造DEC或这些技术的实施者没有建造适合制造DEC的装置的动机。
虽然氧化羧基化方法使用有毒一氧化碳作为反应物，但这些方法的毒害性显著低于与光气有关的那些方法。由于市场竞争不断提高，对于每年超过100吨的购买力来说1摩尔DMC的价格最近已是1摩尔DEC价格的大约一半。不幸的是DMC与叔胺反应得到相应的季铵盐，其中碳酸甲酯作为阴离子(EniChem Synthesis SpA，碳酸二甲酯产品简报，1992年，第9页)。对于DMEA，当在间歇设备中尝试进行酯基转移反应时这些物质分解形成不需要的副产物，并且获得DDC的产率典型地低于50％。DEC还在运输上比DMC更受损失，因为1摩尔DEC比1摩尔DMC重31％。
因此，出于经济上的理由，需要通过用碳酸二甲酯(DMC)进行酯基转移反应从合适的链烷醇胺制备叔氨基碳酸酯(如碳酸双[2-二甲氨基乙基]酯)。然而，由于副产物反应，通过用链烷醇胺使碳酸二乙酯(DEC)发生酯基转移反应已最成功地制备叔氨基碳酸酯。DEC使用起来良好，但其目前的成本按每摩尔计相当于DMC的约两倍。
然而，已经发现，通过在合适的催化剂存在下用合适的醇(ROH)将DMC部分地酯基转移化以形成中间体碳酸酯MeOC(O)OR，DMC能够用来在间歇式设备中制造叔氨基碳酸酯。该中间体碳酸酯然后能够用来在合适的催化剂存在下用合适的链烷醇胺加以酯基转移化，以形成所需要的叔氨基碳酸酯。通过谨慎地使用加工助剂(如破坏甲醇/DMC共沸物的环己烷)和循环ROH，所获得的叔氨基碳酸酯产率可与使用DEC时获得的产率相比。
本发明概述
所以，本发明的目的是提供通过使用碳酸二甲酯而不是碳酸二乙酯作为起始原料来制备羧基化氨基醚如叔氨基碳酸酯的方法和工艺。借助于本发明，羧基化氨基醚能够以足够高的产率制备，其中碳酸二甲酯而不是碳酸二乙酯用作起始原料。例如，主题方法能够通过使用容易购买到的化学加工设备，以约90％的产率和高于99％的纯度将DMC转化成二叔氨基碳酸酯。
碳酸二甲酯的使用是尤其优选的，这不仅仅因为碳酸二甲酯的成本一般低于碳酸二乙酯的成本，而且所有在该方法中使用的原料和所消耗的加工助剂的成本能够相同或更低，尽管DMC形成季铵盐的效率低，从而消耗了链烷醇胺以及DMC。因此，该方法的另一好处是能够使用容易购买到的原料以低费用制造氨基碳酸酯。还有，本发明尤其适合用于以间歇方式操作的设备。
例如，本发明的一个实施方案涉及生产碳酸二(叔氨基烷基)酯的两步法，该方法包括以下步骤：
i)让碳酸二甲酯与醇在酯基转移催化剂存在下反应，形成碳酸甲基烷基酯和甲醇，和
ii)让叔链烷醇胺与步骤i)中形成的碳酸甲基烷基酯在酯基转移催化剂存在下反应，形成碳酸叔氨基烷基烷基酯和甲醇，其中一些叔链烷醇胺与碳酸叔氨基烷基烷基酯反应形成碳酸二(叔氨基烷基)酯和烷基醇，该反应的条件应使得甲醇和烷基醇连续地通过蒸馏被除去，这样步骤i)和ii)的反应向形成碳酸二(叔氨基烷基)酯的方向进行。
优选地，进行上述方法的步骤i)的条件应使得一些碳酸甲基烷基酯与醇反应形成碳酸二烷基酯。因此，优选的是进行上述方法的步骤ii)的条件应使得一些叔链烷醇胺也与步骤i)中形成的碳酸二烷基酯反应以形成更多的碳酸叔氨基烷基烷基酯。
本发明的另一目的是提供以足够高的产率制备包括叔氨基碳酸酯在内的羧基化氨基醚的方法和工艺，其中碳酸甲基烷基酯用作起始原料。例如，本发明的一个实施方案涉及生产碳酸二(叔氨基烷基)酯的一步法，包括在酯基转移催化剂存在下让叔链烷醇胺与碳酸甲基烷基酯进行反应形成碳酸叔氨基烷基烷基酯和甲醇的步骤，其中一些叔链烷醇胺与碳酸叔氨基烷基烷基酯反应形成碳酸二(叔氨基烷基)酯和烷基醇，反应条件应使得甲醇和烷基醇通过蒸馏被连续地除去，从而使反应向形成碳酸二(叔氨基烷基)酯的方向进行。
在优选的实施方案中，本发明涉及生产碳酸双[2-(N，N-二甲氨基)乙基]酯的两步法，包括以下步骤：
i)让碳酸二甲酯与异丙醇在酯基转移催化剂和共沸剂存在下反应形成碳酸甲基异丙基酯和甲醇，反应条件应使得碳酸甲基异丙基酯与异丙醇反应形成碳酸二异丙基酯，
ii)让2-(N，N-二甲氨基)乙醇与在步骤i)中形成的碳酸甲基异丙基酯在酯基转移催化剂存在下反应形成碳酸异丙基2-二甲氨基乙基酯和甲醇，该反应的条件应使得2-(N，N-二甲基氨基)乙醇也与步骤i)中形成的碳酸二异丙基酯反应形成更多的碳酸异丙基2-二甲氨基乙基酯，
其中2-(N，N-二甲基氨基)乙醇与以上步骤ii)中形成的碳酸异丙基2-二甲氨基乙基酯反应形成碳酸双[2-(N，N-二甲氨基)乙基]酯和异丙醇，
反应条件应使得甲醇和异丙醇通过蒸馏被连续除去，从而使步骤i)和步骤ii)的反应向形成碳酸双[2-(N，N-二甲氨基)乙基]酯的方向进行。
在另一个优选实施方案中，本发明涉及生产碳酸双[2-(N，N-二甲氨基)乙基]酯的一步法，包括在酯基转移催化剂存在下让2-(N，N-二甲氨基)乙醇与碳酸甲基异丙基酯反应形成碳酸异丙基2-二甲氨基乙基酯和甲醇的步骤，其中2-(N，N-二甲氨基)乙醇与碳酸异丙基2-二甲氨基乙基酯反应形成碳酸双[2-(N，N-二甲氨基)乙基]酯和异丙醇，
反应条件应使得甲醇和异丙醇通过蒸馏被连续地除去，从而使反应向形成碳酸双[2-(N，N-二甲氨基)乙基]酯的方向进行。
本发明还有一个目的是提供制备包括双[2-(N，N-二烷基氨基)烷基]醚(BDEE)在内的氨基醚的方法和工艺。在本发明的一个实施方案中，双[2-(N，N-二甲氨基)乙基]醚是通过包括以下步骤的方法制备的：
i)由上述方法中的一种方法生产碳酸双[2-(N，N-二甲氨基)乙基]酯；和
ii)让在步骤i)生产的碳酸双[2-(N，N-二甲氨基)乙基]酯与金属氧化物催化剂在有效生产双[2-(N，N-二甲氨基)乙基]醚的条件下进行接触。
生产氨基醚的上述方法进一步包括将由此生产的氨基醚精制的方法。更具体地说，精制方法包括通过真空蒸馏精制氨基醚的步骤。
本发明还有一个目的是提供制备四甲基乙二胺(TMEDA)的方法和工艺。在一个实施方案中，本发明涉及生产四甲基乙二胺的方法，包括以下步骤：
i)由上述方法中的一种方法生产碳酸双[2-(N，N-二甲氨基)乙基]酯；和
ii)在有效生产四甲基乙二胺的条件下让步骤i)中获得的碳酸双[2-(N，N-二甲氨基)乙基]酯与金属氧化物催化剂进行接触。
从本发明的下面详细叙述将会清楚地理解本发明的其它目的和实施方案。
附图的简述
图1是实验用蒸馏装置。
图2是精制步骤的简单流程图。
本发明的详细叙述
对于本发明的目的，使用下面的简写和定义：BDEE---双[2-(N，N-二甲氨基)乙基]醚DDC---碳酸双[2-(N，N-二甲氨基)乙基]酯DEC---碳酸二乙酯DiiPC---碳酸二异丙基酯DinPC---碳酸二正丙基酯DiReC---碳酸二烷基酯DMC---碳酸二甲酯DMEA---2-(N，N-二甲氨基)乙醇＝二甲基乙醇胺DMEAiPC---碳酸[2-(N，N-二甲氨基)乙基]异丙基酯EDC---碳酸乙基[2-(N，N-二甲氨基)乙基]酯GC---气相色谱或气相色谱分析法gm---克K2CO3---碳酸钾MDC---碳酸甲基[2-(N，N-二甲氨基)乙基]酯MiPC---碳酸甲基异丙基酯MReC---碳酸甲基烷基酯回流比---(从顶部返回柱中的ml/min)/(从顶部排出的ml/min)ReOH---适合于将DMC酯基转移化的醇ROH---醇TMEDA---四甲基乙二胺产率---(可使用的产物的摩尔数/产物的最大理论摩尔数)×100％％---重量百分数，对于按摩尔计的产率除外
本发明的方法包括生产羧基化氨基醚的一步酯基转移法和两步酯基转移法。
两步法要求在合适的催化剂存在下用合适的醇将碳酸二甲酯部分地酯基转移化，得到混合的碳酸甲基烷基酯，它随后用合适的叔链烷醇胺加以酯基转移化以获得所需要的叔氨基碳酸酯。
例如，生产碳酸二(叔氨基烷基)酯的两步法的一个实施方案包括以下步骤：
i)让碳酸二甲酯与醇在酯基转移催化剂存在下进行反应以形成碳酸甲基烷基酯和甲醇，和
ii)让叔链烷醇胺与步骤i)中形成的碳酸甲基烷基酯在有效量的酯基转移催化剂存在下进行反应形成碳酸叔氨基烷基烷基酯和甲醇，其中一些叔链烷醇胺与碳酸叔氨基烷基烷基酯反应形成碳酸二(叔氨基烷基)酯和烷基醇。步骤i)和ii)的方法所进行的条件应使得甲醇和烷基醇通过蒸馏连续地除去，从而使步骤i)和ii)的反应向形成碳酸二(叔氨基烷基)酯的方向进行。
在下表中给出的这些反应的平衡常数与其它酯基转移反应的常数具有可比性。此外，本技术领域中的熟练人员已经知道，例如通过除去副产物醇来推进酯基转移反应，抵制逆反应。
            酯基转移反应的平衡常数
R R′ 温  度(℃) 溶剂 K1 K2
Et- Me2NCH2CH2- 约85 DMEA 0.8 0.2
Me- iPr- 约103 环己烷 1.0 0.35
iPr- Me2NCH2CH2- 约85 DMEA 0.8 0.3
其中
Figure A9619540300141
优选地，起始原料是基本上干燥的，即含有不超过0.1wt％的水和优选不超过0.05wt％的水。在该反应中水的存在是不利的，因为它抑制或破坏催化剂。然而，即使在反应混合物中存在0.1wt％以上的水，步骤i)中的酯基转移催化剂的量能够适当地提高来抗衡水。
优选地，进行上述方法的步骤i)的条件应使得一些碳酸甲基烷基酯与醇反应形成碳酸二烷基酯。相应地，上述方法的步骤ii)的条件优选应使得一些叔链烷醇胺也与步骤i)中形成的碳酸二烷基酯反应以形成更多的碳酸叔氨基烷基烷基酯。
对于步骤i)，该醇所具有的沸点应该比叔链烷醇胺的沸点低至少5℃，并比甲醇的沸点(在1大气压下是64.7℃)至少高5℃。优选地，该醇所具有的沸点比叔链烷醇胺的沸点至少低10℃。最好用过量的醇进行步骤i)。优选醇的实例选自乙醇，异丙醇，正丙醇，正丁醇，仲丁醇，叔丁醇和戊醇的异构体。这些醇中最优选的是异丙醇，正丙醇，正丁醇和仲丁醇。
步骤i)的酯基转移催化剂选自醇钠，醇钾，醇锂，醇铯和碳酸钾。优选地，催化剂是碳酸钾、甲醇钠或甲醇钾中的一种。然而，本技术领域中的熟练人员会认识到，本技术领域中已知的其它催化剂也能够用于本发明的目的。
优选的是步骤i)的反应是在有效量的共沸剂存在下进行的。优选的是共沸剂选自苯，四氯化碳，氯仿，环己烷，正庚烷，庚烷的混合异构体，正己烷，己烷的混合异构体，甲苯和三氯乙烯。最优选的是环己烷。
在两步法的一个优选实施方案中，通过包括以下步骤的方法生产碳酸双[2-(N，N-二甲氨基)乙基]酯：
i)让碳酸二甲酯与异丙醇在有效量的酯基转移催化剂和有效量的共沸剂存在下进行反应以形成碳酸甲基异丙基酯和甲醇，该反应的条件应使得碳酸甲基异丙基酯与异丙醇反应形成碳酸二异丙基酯，
ii)在酯基转移催化剂存在下让2-(N，N-二甲基)乙醇与步骤i)中形成的碳酸甲基异丙基酯进行反应形成碳酸异丙基2-二甲氨基乙基酯和甲醇，该反应的条件应使得2-(N，N-二甲氨基)乙醇也与步骤i)中所形成的碳酸二异丙基酯反应形成更多的碳酸异丙基2-二甲氨基乙基酯，
其中2-(N，N-二甲氨基)乙醇与步骤i)中形成的碳酸异丙基2-二甲氨基乙基酯反应形成碳酸双[2-(N，N-二甲氨基)乙基]酯和异丙醇，
反应条件应使得通过蒸馏连续地除去甲醇和异丙醇，从而使步骤i)和ii)的反应向形成碳酸双[2-(N，N-二甲氨基)乙基]酯的方向进行。
在该优选的实施方案中，步骤i)中的酯基转移催化剂优选是甲醇钠或碳酸钾，步骤ii)中的酯基转移催化剂优选是碳酸钾，和共沸剂优选是环己烷。对于间歇操作，被推荐的碳酸钾的品级是ArmandProducts碳酸钾Extra Fine。
总的酯基转移反应能够以反应性分批蒸馏来进行，其中所有的反应是在釜中进行的。在顶部汽提甲醇和异丙醇对于驱使各反应趋向完全来说是重要的。以实验室实验为基础，对于每一次TE交换的3-15小时的反应时间获得约85％的DDC产率。这使得有适当宽的、可调节的蒸馏柱设计参数范围(包括回流比、再沸器/冷凝器负荷等等)以保持每一TE交换的时间在15小时以下。
为理解两TE交换重要的是反应和分离紧密相联：如果反应没有发生则不能进行蒸馏，以及如果不以足够快的速度除去副产物醇类则所需反应无法高效地进行。由于涉及到多种共沸物，TE交换进一步变复杂：如果TE反应没有合适地进行，则其它组分也会从顶部跑出。为了最大程度地提高效率，应该注意的是如果反应或分离操作没有按合适的速度进行，则整个操作将需要太长的时间并形成不可接受量的副产物。
步骤i)是在常压或超大气压的压力下进行的，而且顶部的温度受到用来冷凝环己烷-甲醇(bp＝54℃)的冷凝器冷却水温度的限制和在釜中受到在高温(＞约150℃)下分解之顾虑的限制。反应动力学是足够的快，这样每一批次的循环时间取决于系统的物理约束：即再沸器/冷凝器负荷，柱的尺寸和压降等等。
在第一反应中产生的甲醇与DMC形成二元共沸物(含有约30wt％DMC)，它在63.8℃下沸腾。添加环己烷的效果是双重的：(1)它抑制甲醇-DMC共沸物，从而减少顶部DMC损失和(2)它有利于通过形成低沸点(54℃)环己烷-甲醇共沸物除去甲醇。顶部DMC损失被减少至馏出液的约2wt％。
一般来说，回流比不影响DMC至DDC的总体转化率，因为牵涉到共沸组合物而且在较高回流比下不能实现进一步的分离。然而，实验室研究表明，较高的回流比(10∶1对3∶1)进一步将DMC损失量降低至1％以下，但增加的每批次时间和能量损失实际上抵消了潜在的可变成本的节约。
在步骤ii)中，反应釜温度和总反应时间应该最大程度地缩短，以减少反应釜中产生的杂质。这可通过在降低的压力(400-100mmHg)下除去异丙醇保持反应釜温度低于95℃和通过使用较低的回流比以减少保温时间(time-at-temperature)来实现。
对于较干燥的原料(＜0.1wt％水)，该方法的反应没有表现出传质或动力学限制，而是表现出平衡限制，并受到在第一反应中除去甲醇、在第二反应中除去异丙醇的速度的控制。这受冷凝器中除热速率的限制，它取决于冷凝器冷却剂温度和所需冷凝温度。
在再一实施方案中，本发明提供生产碳酸二(叔氨基烷基)酯的一步法。该方法包括让叔链烷醇胺与碳酸甲基烷基酯在酯基转移催化剂存在下进行反应以形成碳酸叔氨基烷基烷基酯和甲醇的步骤，其中一些叔链烷醇胺与碳酸叔氨基烷基烷基酯反应形成碳酸二(叔氨基烷基)酯和烷基醇，该反应的条件应使得甲醇和烷基醇通过蒸馏连续地除去，从而使反应向着形成碳酸二(叔氨基烷基)酯的方向进行。
碳酸甲基烷基酯可选自碳酸甲基 异丙基酯，碳酸甲基 正丙基酯，碳酸甲基 乙基酯，碳酸甲基 正丁基酯，碳酸甲基 仲丁基酯，碳酸甲基 叔丁基酯，和碳酸甲基 戊基酯的混合异构体。优选地，碳酸甲基 烷基酯是碳酸甲基 异丙基酯、碳酸甲基 正丙基酯、碳酸甲基 正丁基酯和碳酸甲基 仲丁基酯中的一种。
在某些条件下，优选的是叔链烷醇胺与碳酸甲基烷基酯在酯基转移催化剂存在下的反应是在共沸剂的存在下进行的。优选的是共沸剂选自苯，四氯化碳，氯仿，环己烷，正庚烷，庚烷的混合异构体，正己烷，己烷的混合异构体，甲苯和三氯乙烯。最优选的是环己烷。共沸剂在本发明中用来保持反应釜在较低温度和最大程度地减少副产物。
由本发明的方法选用的叔链烷醇胺的例子包括：2-(N，N-二甲氨基)乙醇，2-(N，N-二甲氨基)-1-甲基乙醇，3-(N，N-二甲氨基)丙醇，2-(N，N-二乙氨基)乙醇和4-(2-羟乙基)吗啉。这些列出的化合物不是限制性，本技术领域中的熟练人员会认识到，叔链烷醇胺的选择取决于所需产物碳酸二叔氨基烷基酯。
优选地，在叔链烷醇胺与碳酸甲基烷基酯的反应中的酯基转移催化剂选自醇钠，醇钾，醇锂，醇铯和碳酸钾。其中最优选的是碳酸钾。
优选地，在上述方法中的碳酸二叔氨基烷基酯选自碳酸双[2-(N，N-二甲氨基)乙基]酯，碳酸双[2-(N，N-二甲氨基)-1-甲基乙基]酯，碳酸双[3-(N，N-二甲氨基)丙基]酯，碳酸双[2-(N，N-二乙氨基)乙基]酯和碳酸双(2-N-吗啉代乙基)酯。
在一步法的优选实施方案中，碳酸双[2-(N，N-二甲氨基)乙基]酯是通过这样一种方法制得的，此方法包括在酯基转移催化剂存在下让2-(N，N-二甲氨基)乙醇与碳酸甲基异丙基酯反应来形成碳酸异丙基2-二甲氨基乙基酯和甲醇，其中2-(N，N-二甲氨基)乙醇与碳酸异丙基2-二甲氨基乙基酯反应形成碳酸双[2-(N，N-二甲氨基)乙基]酯和异丙醇，该反应的条件应使得通过蒸馏连续地除去甲醇和异丙醇，从而使反应向形成碳酸双[2-(N，N-二甲氨基)乙基]酯的方向进行。
在这一优选的实施方案中，酯基转移催化剂优选是碳酸钾。
本发明也设想了生产氨基醚如双[2-(N，N-二烷基氨基)烷基]醚的方法和工艺。本发明的工艺也用于制备取代的和未取代的氨基醚如由通式ROR4或ROR5包含的那些，式中R是含氮的有机化合物的残基，R4是氢，卤素，氨基，羟基或有机化合物的残基，和R5是氨基，羟基或有机化合物的残基。R和R4取代基一起和R和R5取代基一起可构成一个取代的或未取代的杂环烷基环。优选的氨基醚包括特征在于具有通式R1R2NR3OR3NR2R1的双[2-(N，N-二烷基氨基)烷基]醚，其中R1是甲基或乙基，R2是甲基或乙基，和R3是具有2-4个碳原子的二价亚烷基。其它优选的氨基醚的特征在于通式R1R2NR3OR4或R1R2NR3OR5，其中R1，R2，R3，R4，和R5如上所定义。由本发明的工艺制备的氨基醚例子包括，例如，双[2-(N，N-二甲氨基)乙基]醚，双[2-(N，N-二甲氨基)-1-甲基乙基]醚，双[3-(N，N-二甲氨基)-丙基]醚，双[2-(N，N-二乙氨基)乙基]醚，双[2-(N，N-二乙氨基)-1-甲基乙基]醚，双[2-(N，N-二乙氨基)丙基]醚，2，2-二吗啉代二乙基醚，(2-二甲氨基乙基-3-二甲氨基-丙基)醚，4-(2-甲氧基乙基)吗啉，N-甲基吗啉，N-乙基吗啉和类似物。优选的双[2-(N，N-二烷基氨基)烷基]醚是双[2-(N，N-二甲氨基)乙基]醚。可通过本发明的工艺制备的合适双[2-(N，N-二烷基基)烷基]醚的例子被描述在US专利Nos.3,330,782，3,400,157，3,426,072，3,480,675，3,957,875，4,177,212和4,247,482中，它们公开的内容被引入本文作为参考。
例如，在本发明的这一实施方案中，氨基醚是通过包括以下步骤的工艺制得的：
i)通过包括以下步骤的方法生产羧基化的氨基醚，如碳酸二(叔氨基烷基)酯：
在酯基转移催化剂(如上所述)存在下，让叔链烷醇胺与碳酸甲基烷基酯反应来形成碳酸叔氨基烷基烷基酯和甲醇，
其中一些叔链烷醇胺与碳酸叔氨基烷基烷基酯反应形成羧基化的氨基醚和烷基醇，
该反应的条件应使得通过蒸馏连续地除去甲醇和烷基醇，从而使反应向形成羧基化的氨基醚的方向进行；和
ii)在有效生产氨基醚的条件下，让在步骤i)中生产的羧基化氨基醚与金属氧化物催化剂接触。
金属氧化物催化剂选自镁，铝，钙，锶，镓，铍，钡，钪，钇，镧，铈，钆，铽，镝，钬，铒，铥，镥，镱，铌，钽，铬，钼，钨，钛，锆，铪，钒，铁，钴，镍，锌，银，镉，硼，铟，硅，锗，锡，铅，砷，锑和铋或其混合物的一种或多种氧化物。优选地，金属氧化物催化剂包括氧化镁和氧化铝，如镁：铝混合的金属氧化物。
例如，可通过包括下列步骤的工艺制备氨基醚如双[2-(N，N-二甲氨基)乙基]醚：
i)通过包括以下步骤的工艺生产碳酸双[2-(N，N-二甲氨基)乙基]酯：
在酯基转移催化剂(优选碳酸钾)存在下，让2-(N，N-二甲氨基)乙醇与碳酸甲基异丙基酯反应来形成碳酸异丙基2-二甲氨基乙基酯和甲醇，
其中2-(N，N-二甲氨基)乙醇与碳酸异丙基2-二甲氨基乙基酯反应形成碳酸双[2-(N，N-二甲氨基)乙基]酯和异丙醇，
该反应的条件应使得通过蒸馏连续地除去甲醇和异丙醇，从而使反应向形成碳酸双[2-(N，N-二甲氨基)乙基]酯的方向进行，和
ii)在有效生产双[2-(N，N-二甲氨基)乙基]醚的条件下，让在步骤i)中生产的碳酸双[2-(N，N-二甲氨基)乙基]酯与金属氧化物催化剂接触。后一步骤，步骤ii)，有时被认为是裂解步骤。
优选地，碳酸甲基烷基酯(例如，碳酸甲基异丙基酯)通过如下方法形成：让碳酸二甲酯与醇(如异丙醇)在酯基转移催化剂(优选甲醇钠)和共沸剂(优选环己烷)存在下进行反应来形成碳酸甲基烷基酯(如碳酸甲基异丙基酯)和甲醇。优选的是此反应是在使碳酸甲基烷基酯与醇反应形成碳酸二烷基酯的条件下进行的。类似地，优选该反应是在使叔链烷醇胺与碳酸二烷基酯反应形成更多的碳酸叔氨基烷基烷基酯的条件下进行的。
有效生产氨基醚(包括双[2-(N，N-二甲氨基)乙基]醚，如在本实施方案的步骤ii)所涉及的那样)的条件在现有技术中已被很好地理解。例如，这样的条件被描述在King的US专利5,214,142，该专利的全部内容被引入这里作为参考。金属氧化物催化剂的制备可通过现有技术中已知的方法来实现，如在King的US专利5,214,142中所描述的。
由上述工艺生产的粗氨基醚产物可通过蒸馏分离。因此，生产氨基醚的上述工艺可进一步包括精制所生产的氨基醚的工艺，该工艺包括通过真空蒸馏精制氨基醚的步骤。例如，粗的反应产物能够在常压或减压下通过填充蒸馏柱进行蒸馏-分离。
精制步骤的简单流程图示于图2。在酯基转移步骤生产的DDC在裂解步骤转化成BDEE，后一步骤在别处讨论。粗的BDEE液流含有BDEE，用作稀释剂的庚烷，一些未反应的DCC，一些DMEA(或来自裂解或从酯基转移步骤带来的副产物)，副产物TMEDA以及轻和重质副产物。
粗BDEE液流在分批蒸馏釜中进行精制。非常轻的物质(称作不可冷凝物)通过真空系统排出，在该系统中它们可被送至火炬烟囱(flare)，或用水洗涤以及若需要，用苛性苏打溶液处理，并送至废水处理厂。可冷凝的轻质物在顶部排出并加以燃烧。庚烷在顶部排出，然后回收用于裂解步骤。按需要收集TMEDA。DMEA能够加以回收，用于酯基转移步骤。BDEE在顶部作为主要产物排出。重质残留物从反应釜排泄出并与其它液体废物
在上述裂解反应的一个实施方案中，在约315℃的温度下让DDC以蒸汽形式在专门配制的水滑石催化剂上通过，将DDC转化成双(2-二甲氨基乙基)醚(BDEE)。为了避免露点问题，DDC蒸汽在被导入催化剂床之前与合适的载气(典型地为正庚烷)混合。所需要的载气的准确量能够由在反应器的入口处迫使混合物以所需速度通过的压力来决定。DDC将按下面反应所示那样在新鲜的催化剂上以高于65％的效率裂解。
Figure A9619540300211
BDEE(以及CO2)将在反应器中以蒸汽的形式存在。反应热经计算稍有放热(-1.5Kcal/gmol)和仅在工业绝热反应器中预计有轻微的升温。
最明显的副产物是归因于酯基转移步骤没有完全完成，结果一些碳酸异丙基二甲氨基乙基酯(DMEAiPC)留在裂解器的DDC原料中。DMEAiPC将类似于DDC的反应裂解。
DDC在当前一代的催化剂上大量分解，如以下反应所示形成四甲基乙二胺(TMEDA)，乙醛和二氧化碳：
在CO2之后，TMEDA是在裂解器排出料中见到的第二多的副产物。
举例来说，本发明的酯基转移方法能够按间歇蒸馏方法进行。例如，两步法包括通过在催化剂和合适的共沸剂存在下与合适的醇(ReOH)反应而将碳酸二甲酯转化成碳酸甲基烷基酯(MReC)：预计一些MReC与交换醇进一步反应形成碳酸二烷基酯(DiReC)：
Figure A9619540300222
但DiReC的形成除了需要较大量的交换醇以外对最终目的没有损害。该醇能够是沸点比选用的叔链烷醇胺低至少5℃和比甲醇的沸点至少高10℃的任何醇，如以下反应3所示。
优选地，共沸剂被加入到反应混合物中以防止碳酸二甲酯从顶部跑出并降低反应温度。当剩余大约1-3％的起始DMC时，停止DMC至MReC的转化。甲醇与共沸剂以共沸物的形式从蒸馏柱的顶部跑出。在一些情况下，共沸物料经冷却后发生相分离，成为富含甲醇的下层。上层主要是共沸剂与少量的甲醇和DMC，并适合于直接回用到该工艺的随后蒸馏批次中。下层适合用水处理以回收共沸剂(上层)，以回用到随后的蒸馏批次中。甲醇作为本工艺的副产物来处理。甲醇对回用的共沸剂的污染不会产生问题，因为甲醇在以后的批次中最终以副产物的形式从体系中跑出。
在此时向蒸馏釜中添加所需要的叔链烷醇胺和催化剂。这一酯基转移反应的优选催化剂是碳酸钾。碳酸钾催化剂对于涉及叔胺的反应来说是优选的，因为它不象甲醇钠和其它碱金属醇盐那样容易损失活性。起初，叔链烷醇胺与MReC反应得到甲醇，它与共沸剂一起从顶部跑出，并与预先收集的共沸物料合并，从而回收共沸剂以回用于随后的批次中。
当大部分的MReC消耗时，叔链烷醇胺与DiReC反应形成更多的碳酸叔氨基烷基烷基酯和交换醇，该交换醇首先在顶部与共沸剂一起以共沸物形式被蒸馏出来，然后当蒸馏釜中共沸剂耗净时以近于纯净的交换醇形式蒸馏出来。
Figure A9619540300231
在此时，顶部冷凝物能够以回用交换醇形式被收集，用于本工艺的以后批次中。甲醇对回用的交换醇的污染不造成问题，因为甲醇在以后的批次中最终以副产物的形式从体系中跑出。共沸剂对交换醇的污染也不造成问题，因为交换醇和共沸剂同时用于该工艺的以后批次的初始投料中。共沸剂和交换醇的相对浓度应该加以控制并按需要加以调节以确保以后批次的正确操作。随着反应的进行，更多的叔链烷醇胺与积聚的碳酸叔氨基烷基烷基酯反应，得到所需碳酸二(叔氨基烷基)酯。
当碳酸叔氨基烷基烷基酯的浓度下降到一种为所需碳酸二(叔氨基烷基)酯的预定用途所规定的可接受水平时，结束交换醇除去操作，通过蒸馏除去多余的叔链烷醇胺。叔链烷醇胺在顶部以高纯度排出并适合用于该工艺的以后批次中。将残留的所需碳酸二(叔氨基烷基)酯与催化剂固体分离，然后典型地在低压下从顶部蒸馏出来而与任何高沸点副产物或可能存在的残留催化剂分离。
下表1描述了该工艺的各组分的可接受的和优选的范围。
                   表1参数                 可接受范围 优选范围
DMC到MReC的转化
起始ReOH/DMC，mol 1-10 1.5-4
共沸剂/DMC，mol 1.5-4 2-3
反应压力，大气压  0.5-5  1-2
反应温度，℃  由压力决定
MReC到碳酸二(叔氨基烷基)酯的转化
起始叔链烷醇胺/DMC，mol  3-10  3.5-5
反应温度，℃  45-135  60-100
可用该工艺制造的碳酸二(叔氨基烷基)酯的例子示于表2中。
                  表2最终的碳酸二叔氨基烷基酯  对于3，4&5轮的所需链烷醇胺
Figure A9619540300241
Figure A9619540300251
以上列出的碳酸二叔氨基烷基酯仅仅作为例子给出，不是为了限制本发明的应用。
在优选的实施方案中，本发明涉及制备碳酸双[2-(N，N-二甲氨基)乙基]酯(DDC)的间歇蒸馏方法。该方法包括通过在碱金属催化剂和环己烷共沸剂存在下与异丙醇反应而将碳酸二甲酯转化成碳酸甲基异丙基酯(MiPC)：
Figure A9619540300252
一些MiPC预计进一步与异丙醇反应形成碳酸二异丙基酯(DiiPC)
但DiiPC的形成除了需要较大量的异丙醇以外对最终目的没有损害。
用于该反应的优选催化剂是甲醇钠。环己烷被加入到反应混合物中以防止碳酸二甲酯从顶部跑出并降低反应温度。当剩下大约1-3％的起始DMC时停止DMC到MiPC的转化。甲醇与环己烷一起以共沸物从蒸馏柱的顶部排出，经冷却后它们发生相分离，成为富含甲醇的下层。上层主要是环己烷，且含有少量甲醇和DMC，并适合于直接回用到该工艺的随后蒸馏批次中。下层能够用水处理回收环己烷，以回用到随后的蒸馏批次中。甲醇作为该工艺的副产物来处理。甲醇对回用的环己烷的污染不造成问题，因为甲醇在以后的批次中最终以副产物的形式从体系中跑出。
在本发明的优选实施方案中，在此时将DMEA和碳酸钾催化剂加入到蒸馏釜中。对于涉及到叔胺的反应来说碳酸钾催化剂是优选的，因为它不象甲醇钠和其它碱金属醇盐那样容易损失活性。起初，DMEA与MiPC反应得到甲醇，它与环己烷环己烷一起从顶部跑出，并与预先收集的共沸物料合并，从而回收环己烷以回用于随后的批次中。
当大部分的MiPC消耗时，DMEA与DiiPC反应形成更多的DMEAiPC和异丙醇，异丙醇首先与环己烷一起以共沸物形式从顶部蒸馏出来，然后当釜中环己烷耗尽时异丙醇以几乎纯净异丙醇形式蒸馏出来。当起始DMEA与DiiPC的摩尔比是4或更高时该反应似乎进行得最好。
Figure A9619540300262
在此时，顶部冷凝物能够以异丙醇被收集，回用于本工艺的以后批次中。甲醇对回用的异丙醇的污染不造成问题，因为甲醇在以后的批次中最终以副产物的形式从体系中跑出。环己烷对异丙醇的污染也不造成问题，因为异丙醇和环己烷同时用于该工艺的以后批次的初始投料中。唯一的要求是，环己烷和异丙醇的相对浓度应该加以控制并按需要加以调节以确保以后批次的正确操作。随着反应的进行，更多的DMEA与积聚的DMEAiPC反应，得到所需DDC。
Figure A9619540300263
当DMEAiPC的浓度下降到一种为DDC的预定用途所规定的可接受水平时，结束异丙醇除去操作，通过蒸馏除去多余的DMEA。DMEA在顶部以高纯度排出并适合用于该工艺的以后批次中。将残留的DDC与催化剂固体分离，然后典型地在低压下从顶部蒸馏出来而与任何高沸点副产物或可能存在的残留催化剂分离。
由该方法能够以约90％的产率和高于99％的纯度将DMC转化成二叔氨基碳酸酯。
本发明由下列非限制性实施例进一步说明。
                       实施例
实施例1
从碳酸二甲酯经过碳酸二正丙基酯(DMC+n-PrOH)制备碳酸双[2-(N，N-二甲氨基)乙基]酯
在图1中所示装置的反应釜中按给定的顺序依次混合20g TEFLON(聚四氟乙烯)沸腾片，500.0g碳酸二甲酯(DMC)，1000.0g环己烷，1001.0g正丙醇，和25.0g碳酸钾。该装置在750mmHg下用氮气置换为惰性，然后接通加热夹套的电源。柱回流比手工设定。经完全回流约45分钟后使柱平衡。该柱然后在0.3-4∶1回流比下进行操作，同时甲醇-环己烷共沸物从顶部蒸馏出来，其中携带大约1-3％的DMC。顶部蒸馏出的液体发生相分离，成为富含环己烷的上层和含有约60％甲醇的下层。
当釜和中间柱温度表明釜中甲醇的浓度较低时，回流比增至10∶1。当顶部温度达到74℃时，关上加热夹套并将釜冷却至25℃以下。与74℃顶部温度对应的顶部冷凝物不会发生相分离。釜的内容物的气相色谱分析表明含有低于0.1％的甲醇，约0.3％的碳酸甲基正丙基酯，没有DMC，大约25％环己烷，大约25％正丙醇，和大约50％碳酸二正丙基酯。
将反应釜上的加料装置取下，将1979g二甲基乙醇胺(DMEA)加入到釜内混合物中。换上加料装置，降低顶部压力，并接通加热夹套的电源。当试图在100mmHg的顶部压力下操作导致差的柱性能时，将顶部压力升高至200mmHg并在从顶部排出剩下的环己烷之前在完全回流下使柱平衡。
顶部压力然后经大约45分钟从200mmHg下降至50mmHg，同时在4∶1回流比下从顶部蒸馏出正丙醇。该柱在50mmHg和回流比4∶1下进行操作，直至顶部温度开始上升。回流比然后首先增至10∶1，最终增至30∶1，以最大程度地减少DMEA从顶部跑出。当在釜内碳酸[2-(N，N-二甲氨基)乙基]正丙基酯的浓度降低至0.2％以下时，顶部压力从50mmHg下降至2mmHg，所有的未反应DMEA以回流比2∶1-0.5∶1从顶部蒸馏出来。保留在釜内的液体经滗析后与固体物分离，并转移至旋转蒸发器，然后通过使用120℃的蒸发器浴温在0.6mmHg下从顶部蒸馏出碳酸双[2-(N，N-二甲氨基)乙基]酯(DDC)。
顶部物料的重量为875g并用气相色谱分析法测得含有99.8％DDC。总物料衡算是99.7％和DDC产率是77％，按起始DMC计算。
实施例2
从碳酸二甲酯经过碳酸二异丙基酯(DMC+i-PrOH)制备碳酸双[2-(N，N-二甲氨基)乙基]酯
在图1中所示装置的反应釜中按给定的顺序依次混合20g TEFLON(聚四氟乙烯)沸腾片，500.0g碳酸二甲酯(DMC)，1000.5g环己烷，1000.2g异丙醇，和25.0g碳酸钾(K2CO3)。该装置在750mmHg下用氮气置换为惰性，然后接通加热夹套的电源。经完全回流约4小时后使柱平衡，显然碳酸钾催化剂在这些条件下没有足够的活性来催化酯基转移反应在合理的速率下进行，因而需要将20ml甲醇钠溶液(5g NaOMe在甲醇中)加入到釜中。
该柱然后在最小回流比10∶1下进行操作，同时甲醇-环己烷共沸物从顶部蒸馏出来，其中携带约1-1.5％的DMC。在此时如果蒸馏柱中间温度超过66℃，回流控制被设定在自动进行至无限回流。顶部蒸馏出的液体发生相分离，成为富含环己烷的上层和含有约55％甲醇的下层。
当釜和中间柱温度表明釜中甲醇的浓度较低时，回流比增至30∶1，向釜中加入另外10ml甲醇钠溶液(2.5g NaOMe在甲醇中)。在此时顶部冷凝物不会发生相分离。在30∶1的回流比下继续进行操作，直至釜内碳酸甲基异丙基酯(MiPC)的浓度下降至1％以下。然后在5∶1的回流比下继续进行操作，以环己烷-异丙醇共沸物的形式除去剩下的环己烷。
当顶部温度达到81.5℃时，关上加热夹套并将釜冷却至25℃以下。釜的内容物的气相色谱分析表明含有低于0.1％的甲醇，约0.4％的碳酸甲基异丙基酯，没有DMC，低于0.4％的环己烷，大约14％异丙醇，和大约85％碳酸二异丙基酯(DiiPC)。
将反应釜上的加料装置取下，将2110g二甲基乙醇胺(DMEA)加入到釜内混合物中。换上加料装置，降低顶部压力，并接通加热夹套的电源。将顶部压力降低至100mmHg并在从顶部以回流比10∶1排出异丙醇之前在完全回流下使柱平衡。
当在釜内碳酸[2-(N，N-二甲氨基)乙基]异丙基酯的浓度降低至0.1％以下时，顶部压力从100mmHg下降至2mmHg，所有的未反应DMEA以回流比2∶1从顶部蒸馏出来。保留在釜内的液体经滗析后与固体物分离，并转移至旋转蒸发器，然后通过使用120℃的蒸发器浴温在0.5mmHg下从顶部蒸馏出碳酸双[2-(N，N-二甲氨基)乙基]酯(DDC)。
顶部物料的重量为952g并用气相色谱分析法测得含有99.9％DDC。总物料衡算是99.7％和DDC产率是84％，按起始DMC计算。
实施例3
从碳酸二甲酯经过碳酸甲基异丙基酯(DMC+i-PrOH，添加2.6％MiPC和DMEA)制备碳酸双[2-(N，N-二甲氨基)乙基]酯
在图1中所示装置的反应釜中按给定的顺序依次混合20g TEFLON(聚四氟乙烯)沸腾片，1001.1g异丙醇，999.9g环己烷，501.1g碳酸二甲酯(DMC)和31.9g甲醇钠溶液(8g NaOMe在甲醇中)。该装置在750mmHg下用氮气置换为惰性，然后接通加热夹套的电源。
在顶部温度表明馏出物到达顶部冷凝器后，经完全回流约45分钟后使柱平衡。该柱然后在10∶1回流比下进行操作，同时甲醇-环己烷共沸物从顶部蒸馏出来，其中携带大约2.7％的DMC。顶部蒸馏出的液体发生相分离，成为富含环己烷的上层和含有约48％甲醇的下层。当釜和中间柱温度表明釜中甲醇的浓度较低时，回流比降至5∶1，从顶部蒸馏出环己烷-异丙醇共沸物。顶部冷凝物在此时不会发生相分离。
当顶部温度达到80℃时，关上加热夹套并将釜冷却至25℃以下。釜的内容物的气相色谱分析表明含有约0.1％的甲醇，约2.6％的碳酸甲基异丙基酯，没有DMC，低于1％的环己烷，大约14％异丙醇，和大约83％碳酸二异丙基酯(DiiPC)。
将反应釜上的加料装置取下，将25.1g碳酸钾和1975.6g二甲基乙醇胺(DMEA)加入到釜内混合物中。换上加料装置，降低顶部压力，并接通加热夹套的电源。将顶部压力降低至200mmHg并在从顶部以5∶1的回流比排出异丙醇之前在完全回流下使柱平衡。
当釜温度达到84℃时，顶部压力经45分钟直线降低至100mmHg。经70分钟的时间从顶部排出异丙醇，直至达到48℃的顶部温度，表明绝大部分的异丙醇已从釜中排出。顶部压力然后从100mmHg下降至2mmHg，所有未反应的DMEA以2∶1的回流比从顶部蒸馏出来。保留在釜内的液体经滗析后与固体物分离，并转移至旋转蒸发器，然后通过使用120℃的蒸发器浴温在0.6mmHg下从顶部蒸馏出碳酸双[2-(N，N-二甲氨基)乙基]酯(DDC)。
顶部物料的重量为974g并用气相色谱分析法测得含有99.8％DDC。总物料衡算是99.1％和DDC产率是86％，按起始DMC计算。
实施例4
从碳酸二甲酯经过碳酸甲基异丙基酯(DMC+i-PrOH，在添加DMEA时加入3.0％MiPC)制备碳酸双[2-(N，N-二甲氨基)乙基]酯
在图1中所示装置的反应釜中按给定的顺序依次混合20g TEFLON(聚四氟乙烯)沸腾片，2000.0g异丙醇，20000.0g环己烷，1000.1g碳酸二甲酯(DMC)和63.8g甲醇钠溶液(16g NaOMe在甲醇中)。该装置在750mmHg下用氮气置换为惰性，然后接通加热夹套的电源。在顶部温度表明馏出物到达顶部冷凝器后，经完全回流约10分钟后使柱平衡。该柱然后在3∶1回流比下进行操作，同时甲醇-环己烷共沸物从顶部蒸馏出来，其中携带大约3.8％的DMC。
在此时如果蒸馏柱中间温度超过60℃，回流控制被设定在自动进行至无限回流。顶部蒸馏出的液体发生相分离，成为富含环己烷的上层和含有约55％甲醇的下层。当釜中样品的GC分析和中间柱温度表明釜中甲醇的浓度较低时，回流比固定在3∶1，环己烷-异丙醇共沸物从顶部蒸馏出来。在此时顶部冷凝物不会发生相分离。
当釜内样品的GC分析表明釜内MiPC(碳酸甲基异丙基酯)的浓度下降至约3％时，关上加热夹套并将釜冷却至47℃以下。釜的内容物的气相色谱分析表明含有约0.2％的甲醇，3.1％MiPC，没有DMC，约1％的环己烷，约16％异丙醇，和约79％碳酸二异丙基酯(DiiPC)。
将反应釜上的加料装置取下，将3949.8g二甲基乙醇胺(DMEA)和50.0g碳酸钾加入到釜内混合物中。换上加料装置，顶部压力降低至200mmHg，并接通加热夹套的电源。在经大约1小时从顶部以回流比3∶1蒸馏出异丙醇之前在完全回流下使柱平衡，然后关闭装置一夜。
第二天早上，再启动装置并继续除去异丙醇。当釜内温度达到85℃时，顶部压力经20分钟直线降低至100mmHg。异丙醇经70分钟从顶部蒸馏出来，直至达到48℃的顶部温度，表明绝大部分的异丙醇已从釜内除去。
顶部压力从100mmHg下降至52mmHg和未反应DMEA以回流比2∶1从顶部蒸馏出来，直至釜内温度达到80℃为止。然后关闭装置，通过降低夹套来冷却该釜，然后引导压缩空气在釜表面上通过。
保留在釜内的液体重量为3091.2g并用气相色谱分析法测得含有65％DDC和35％的DMEA。总物料衡算是99.7％和DDC产率是88.7％，按起始DMC计算。碳酸酯可计量性(accountability)是97.7％。
对比实施例1
从碳酸二乙酯(DEC+DMEA)制备碳酸双[2-(N，N-二甲氨基)乙基]酯
在图1中所示装置的反应釜中按给定的顺序依次混合40.0g沸腾石，1500.1g二甲基乙醇胺(DMEA)，505.0g碳酸二乙酯(DEC)和20.3g碳酸钾。该装置在750mmHg下用氮气置换为惰性，然后接通加热夹套的电源，顶部压力经10分钟时间降低至约200mmHg。在顶部温度表明馏出物已到达顶部冷凝器后，经完全回流约15分钟后使柱平衡。该柱然后在5∶1回流比下进行操作，同时乙醇从顶部蒸馏出来，其中携带大约4％的DEC和1％DMEA。在这一部分的蒸馏过程中顶部温度是48-49℃。在从顶部蒸馏出大约380g物质后，快速上升至74℃的顶部温度表明绝大部分的乙醇已被除去。
断掉加热夹套的电源，顶部压力经约30分钟时间从200mmHg下降至20mmHg。在将压力稳定在20mmHg下5分钟后，再次接通夹套的电源。在10分钟内顶部温度达到41℃，然后再经50分钟以回流比2∶1从顶部蒸馏出DMEA。在这段时间的大部分时间中顶部温度是45-48℃。
当顶部温度达到52℃(对应于反应釜温度118℃)时，回流比增至5∶1。在这些条件下35分钟后，反应釜温度上升至137℃(顶部温度为113℃)并结束蒸馏。
在此时釜内的粗DDC的气相色谱分析表明含有0.3％的DMEA，99％的DDC，和0.04％的碳酸乙基[2-(N，N-二甲氨基)乙基]酯，其余部分是未确认的副产物。将一部分的该粗DDC滗析与固体物分离，转移至旋转蒸发器，然后通过使用111℃的蒸发器浴温在低于1mmHg下从顶部蒸馏出碳酸双[2-(N，N-二甲氨基)乙基]酯(DDC)。
顶部物料用气相色谱分析法测得含有99.2％DDC，占加入到旋转蒸发器中的粗DDC的99.4％。来自旋转蒸发器的残留物表明在粗DDC中非挥发分含量为0.42％。总物料衡算是98.8％和DDC产率是90.5％，按起始DEC计算。碳酸酯可计量性是94％。
对比实施例2
从碳酸二甲酯(DMC+DMEA)直接制备碳酸双[2-(N，N-二甲氨基)乙基]酯
在图1中所示装置的反应釜中按给定的顺序依次混合20g TEFLON沸腾片，1000.2g环己烷，501.0g碳酸二甲酯(DMC)，1976.0g二甲基乙醇胺(DMEA)和25.1g碳酸钾。该装置在745mmHg下用氮气置换为惰性，然后接通加热夹套的电源。在顶部温度表明馏出物已到达顶部冷凝器后，经完全回流约15分钟后使柱平衡。
该柱然后在10∶1回流比下进行操作，同时甲醇-环己烷共沸物从顶部蒸馏出来，其中携带大约2.1％的DMC。顶部蒸馏出的液体发生相分离，成为富含环己烷的上层和含有约54％甲醇的下层。在从顶部蒸馏出大约953g之后，断掉加热夹套的电源并从釜上取下夹套，釜在约20分钟内从104℃冷却至89℃以下，装置静置放置到周末。
在下星期一早上对釜内物料的气相色谱分析表明含有17％环己烷，0.3％甲醇，0.06％DMC，58％DMEA，19％DDC和5％未确认的副产物。
一天后再次启动装置，顶部压力为745mmHg和回流比为10∶1。当釜内温度达到120℃时，回流比降低至5∶1。在此时67℃的顶部温度表明顶部馏出物不再是甲醇-环己烷共沸物，而主要是DMEA-环己烷共沸物。这与顶部冷凝物不发生相分离一致。
在这些条件下经另外45分钟从顶部蒸馏出物料，在此时釜内温度上升至133℃，顶部温度达到70℃。将釜冷却至25℃以下，然后静置大约40小时。
当再恢复操作时，在2∶1回流比下从顶部蒸馏出268.5g物质之前将顶部压力在完全回流下降低至100mmHg。顶部蒸馏出的物料的气相色谱分析表明，含有约50％环己烷，0.3％甲醇，0.3％DMC，23％DMEA，和26％的各种未确认的副产物。
当釜内温度达到89℃时，蒸馏柱装置的顶部压力经35分钟下降至4mmHg，和在2∶1回流比下从顶部蒸馏出1347g未反应的DMEA(98％纯度)。保留在釜内的液体重量为291.2g，由气相色谱分析含有0.34％DDC，3％MDC，70.5％DMEA，和26％未确认副产物。总物料衡算是94.4％和DDC产率是0.09％，按起始DMC计算。
对比实施例3
从碳酸二甲酯(DMC+DMEA)直接制备碳酸双[2-(N，N-二甲氨基)乙基]酯
在图1中所示装置的反应釜中按给定的顺序依次混合20g TEFLON沸腾片，1000.0g环己烷，1975.9g二甲基乙醇胺(DMEA)，501.0g碳酸二甲酯(DMC)，和25.1g碳酸钾。该装置在745mmHg下用氮气置换为惰性，然后接通加热夹套的电源。在顶部温度表明馏出物已到达顶部冷凝器后，经完全回流约30分钟后使柱平衡。在此时，回流控制被设定为在最低回流比2∶1下操作，除非中间温度超过57℃，在这种情况下蒸馏柱自动切换到无限回流。
在这些条件下35分钟后，经30分钟的时间顶部压力直线下降至500mmHg。对于随后的3小时，回流控制被设定为在最低回流比2∶1下操作，除非中间温度超过48℃，在这种情况下蒸馏柱自动切换为无限回流。在此时釜内物料的气相色谱分析表明，它的组成为约16％环己烷，0.2％甲醇，没有DMC，52％DMEA，1.2％MDC(碳酸甲基[2-(N，N-二甲氨基)乙基]酯)，25.5％DDC，和5％未确认的副产物。
在这些条件下经另外35分钟蒸馏出物料，在此时得到875g第一批蒸馏馏分。在室温下静置后，这一馏分发生相分离成为富含环己烷的上层(384.4g)和富含甲醇的下层(490.6)。上层相将适合回用到工业方法的随后批次中，而下层很可能被抛弃掉。上下两层的气相色谱分析表明，再组成的第一馏分平均含有5％DMC和2.2％DMEA。
在收集第一馏分之后，回流比设定为5∶1，经大约45分钟的时间顶部压力从500mmHg直线下降至200mmHg。在此时，结束第二馏分的收集(494.9g)。这一蒸馏馏分也发生相分离，但底部相仅占总馏分的6.7％。釜内物料的气相色谱分析表明含有约64％DMEA，28％DDC，和8％未确认的副产物。
在第二馏分之后将回流比保持在5∶1，而同时经大约35分钟时间顶部压力从200mmHg直线下降至20mmHg。当顶部压力达到70mmHg时将回流比调节至2∶1。
在顶部压力稳定在20mmHg下之后，经另外40分钟的时间从顶部蒸馏出物料。在此时结束蒸馏馏分3(1164.6)，在用压缩空气流冷却釜之前，通过断掉电源和调低加热夹套来关闭装置。第三馏分没有发生相分离，由GC分析测得DMEA纯度为95％。
保留在釜内的液体经滗析后与固体物分离，并转移至旋转蒸发器，然后通过使用120℃的蒸发器浴温在2mmHg的压力下从顶部蒸馏出碳酸双[2-(N，N-二甲氨基)乙基]酯(DDC)。
顶部蒸馏出的物料重量为714.2g，并由气相色谱分析表明含有81.3％DDC，15％DMEA，和3.4％未确认副产物。总物料衡算是97.8％和DDC产率是51.6％，按起始DMC计算。
虽然已经通过前面的实施例详细地描述了本发明，但不应限制本发明的范围。本技术领域中的熟练人员将会认识到，这些实施例仅用于说明目的，且本发明覆盖了这里所描述的一般范围。在没有背离本发明的精神和范围的前提下能够对这些实施例进行各种改进和实施方案变化。
以上所列举的文献的全部内容被引入本文供参考。

Claims (44)

1、一种生产碳酸二(叔氨基烷基)酯的方法，该方法包括以下步骤：
i)让碳酸二甲酯与醇在酯基转移催化剂存在下反应，形成碳酸甲基烷基酯和甲醇，
ii)让叔链烷醇胺与步骤i)中形成的碳酸甲基烷基酯在酯基转移催化剂存在下反应，形成碳酸叔氨基烷基烷基酯和甲醇，
其中一些叔链烷醇胺与碳酸叔氨基烷基烷基酯反应形成碳酸二(叔氨基烷基)酯和烷基醇，
该反应的条件应使得甲醇和烷基醇连续地通过蒸馏被除去，这样步骤i)和ii)的反应向形成碳酸二(叔氨基烷基)酯的方向进行。
2、权利要求1的方法，它在不超过0.1wt％的水存在下进行。
3、权利要求1的方法，其中步骤i)发生的条件应使得一些碳酸甲基烷基酯与该醇反应形成碳酸二烷基酯。
4、权利要求1的方法，其中步骤ii)发生的条件应使得一些叔链烷醇胺也与步骤i)中所形成的碳酸二烷基酯反应以形成更多的碳酸叔氨基烷基烷基酯。
5、权利要求1的方法，其中步骤i)的反应是在共沸剂存在下进行的。
6、权利要求1的方法，其中步骤ii)的反应是共沸剂存在下进行的。
7、权利要求1的方法，其中该醇所具有的沸点比叔链烷醇胺的沸点低至少5℃，并比甲醇的沸点至少高10℃。
8、权利要求7的方法，其中醇选自乙醇，异丙醇，正丙醇，正丁醇，仲丁醇，叔丁醇，和戊醇的异构体。
9、权利要求1的方法，其中步骤i)的酯基转移催化剂选自醇钠，醇钾，醇锂，醇铯和碳酸钾。
10、权利要求5的方法，其中共沸剂选自苯，四氯化碳，氯仿，环己烷，正庚烷，庚烷的混合异构体，正己烷，己烷的混合异构体，甲苯和三氯乙烯。
11、权利要求1的方法，其中叔链烷醇胺选自2-(N，N-二甲氨基)乙醇，2-(N，N-二甲氨基)-1-甲基乙醇，3-(N，N-二甲氨基)丙醇，2-(N，N-二乙氨基)乙醇和4-(2-羟乙基)吗啉。
12、权利要求1的方法，其中步骤ii)的酯基转移催化剂选自醇钠，醇钾，醇锂，醇铯和碳酸钾。
13、权利要求1的方法，其中碳酸二叔氨基烷基酯选自碳酸双[2-(N，N-二甲氨基)乙基]酯，碳酸取[2-(N，N-二甲氨基)-1-甲基乙基]酯，碳酸双[3-(N，N-二甲氨基)丙基]酯，碳酸双[2-(N，N-二乙氨基)乙基]酯和碳酸双(2-N-吗啉代乙基)酯。
14、权利要求1的方法，其中所生产的碳酸二叔氨基烷基酯是碳酸双[2-(N，N-二甲氨基)乙基]酯，且该方法包括以下步骤：
i)让碳酸二甲酯与异丙醇在酯基转移催化剂和共沸剂存在下反应形成碳酸甲基异丙基酯和甲醇，反应条件应使得碳酸甲基异丙基酯与异丙醇反应形成碳酸二异丙基酯，
ii)让2-(N，N-二甲氨基)乙醇与在步骤i)中形成的碳酸甲基异丙基酯在酯基转移催化剂存在下反应形成碳酸异丙基2-二甲氨基乙基酯和甲醇，该反应的条件应使得2-(N，N-二甲基氨基)乙醇也与步骤i)中形成的碳酸二异丙基酯反应形成更多的碳酸异丙基2-二甲氨基乙基酯，
其中2-(N，N-二甲基氨基)乙醇与以上步骤ii)中形成的碳酸异丙基2-二甲氨基乙基酯反应形成碳酸双[2-(N，N-二甲氨基)乙基]酯和异丙醇，
反应条件应使得甲醇和异丙醇通过蒸馏被连续除去，从而使步骤i)和步骤ii)的反应向形成碳酸双[2-(N，N-二甲氨基)乙基]酯的方向进行。
15、权利要求14的方法，其中步骤i)中的酯基转移催化剂是甲醇钠或碳酸钾。
16、权利要求14的方法，其中共沸剂是环己烷。
17、权利要求14的方法，其中步骤ii)中的酯基转移催化剂是碳酸钾。
18、一种生产碳酸二(叔氨基烷基)酯的方法，包括在酯基转移催化剂存在下让叔链烷醇胺与碳酸甲基烷基酯反应形成碳酸叔氨基烷基烷基酯和甲醇的步骤，
其中一些叔链烷醇胺与碳酸叔氨基烷基烷基酯反应形成碳酸二(叔氨基烷基)酯和烷基醇，
反应条件应使得甲醇和烷基醇通过蒸馏被连续地除去，从而使反应向形成碳酸二(叔氨基烷基)酯的方向进行。
19、权利要求18的方法，其中碳酸甲基烷基酯选自碳酸甲基正丙基酯，碳酸甲基乙基酯，碳酸甲基正丁基酯，碳酸甲基仲丁基酯，碳酸甲基叔丁基酯，和碳酸甲基戊基酯的混合异构体。
20、权利要求18的方法，其中叔链烷醇胺与碳酸甲基烷基酯的反应步骤是在共沸剂存在下进行的。
21、权利要求20的方法，其中共沸剂选自苯，四氯化碳，氯仿，环己烷，正庚烷，庚烷的混合异构体，正己烷，己烷的混合异构体，甲苯和三氯乙烯。
22、权利要求18的方法，其中叔链烷醇胺选自2-(N，N-二甲氨基)乙醇，2-(N，N-二甲氨基)-1-甲基乙醇，3-(N，N-二甲氨基)丙醇，2-(N，N-二乙氨基)乙醇和4-(2-羟乙基)吗啉。
23、权利要求18的方法，其中酯基转移催化剂选自醇钠，醇钾，醇锂，醇铯和碳酸钾。
24、权利要求18的方法，其中碳酸二叔氨基烷基酯选自碳酸双[2-(N，N-二甲氨基)乙基]酯，碳酸双[2-(N，N-二甲氨基)-1-甲基乙基]酯，碳酸双[3-(N，N-二甲氨基)丙基]酯，碳酸双[2-(N，N-二乙氨基)乙基]酯和碳酸双(2-N-吗啉代乙基)酯。
25、权利要求18的方法，其中碳酸二(叔氨基烷基)酯是碳酸双[2-(N，N-二甲氨基)乙基]酯，且该方法包括在酯基转移催化剂存在下让2-(N，N-二甲氨基)乙醇与碳酸甲基异丙基酯反应形成碳酸异丙基2-二甲氨基乙基酯和甲醇的步骤，
其中一些2-(N，N-二甲氨基)乙醇与碳酸异丙基2-二甲氨基乙基酯反应形成碳酸双[2-(N，N-二甲氨基)乙基]酯和异丙醇，
反应条件应使得甲醇和异丙醇通过蒸馏被连续地除去，从而使反应向形成碳酸双[2-(N，N-二甲氨基)乙基]酯的方向进行。
26、权利要求25的方法，其中酯基转移催化剂是碳酸钾。
27、权利要求18的方法，它包括通过让碳酸二(叔氨基烷基)酯与金属氧化物催化剂在有效生产氨基醚的条件下进行接触来生产氨基醚的附加步骤。
28、权利要求27的方法，其中碳酸甲基烷基酯是通过在酯基转移催化剂和共沸剂的存在下让碳酸二甲酯与醇反应形成碳酸甲基烷基酯和甲醇而形成的。
29、权利要求28的方法，该方法发生的条件应使得碳酸甲基烷基酯与醇反应形成碳酸二烷基酯。
30、权利要求29的方法，该方法发生的条件应使得叔链烷醇胺与碳酸二烷基酯反应形成更多的碳酸叔氨基烷基烷基酯。
31、权利要求27的方法，其中氨基醚选自双[2-(N，N-二甲氨基)乙基]醚，2，2-二吗啉代二乙基醚，4-(2-甲氧基乙基)吗啉，(2-二甲氨基乙基-3-二甲氨基丙基)醚，N-甲基吗啉，和N-乙基吗啉。
32、权利要求25的方法，它进一步包括通过让碳酸双[2-(N，N-二甲氨基)乙基]酯与金属氧化物催化剂在有效生产双[2-(N，N-二甲氨基)乙基]醚的条件下进行接触来生产双[2-(N，N-二甲氨基)乙基]醚的步骤。
33、权利要求32的方法，其中碳酸甲基异丙基酯是通过在酯基转移催化剂和共沸剂的存在下让碳酸二甲酯与异丙醇反应形成碳酸甲基异丙基酯和甲醇而形成的。
34、权利要求33的方法，该方法发生的条件应使得碳酸甲基异丙基酯与异丙醇反应形成碳酸二异丙基酯。
35、权利要求34的方法，该方法发生的条件应使得2-(N，N-二甲氨基)乙醇与碳酸二异丙基酯反应形成碳酸异丙基2-二甲氨基乙基酯。
36、权利要求33的方法，其中酯基转移催化剂是甲醇钠。
37、权利要求33的方法，其中共沸剂是环己烷。
38、权利要求32的方法，其中酯基转移催化剂是碳酸钾。
39、权利要求32的方法，其中金属氧化物催化剂选自镁，铝，钙，锶，镓，铍，钡，钪，钇，镧，铈，钆，铽，镝，钬，铒，铥，镥，镱，铌，钽，铬，钼，钨，钛，锆，铪，钒，铁，钴，镍，锌，银，镉，硼，铟，硅，锗，锡，铅，砷，锑和铋或其混合物的一种或多种氧化物。
40、权利要求27的方法，进一步包括通过真空蒸馏精制氨基醚的步骤。
41、权利要求32的方法，进一步包括通过真空蒸馏精制双[2-(N，N-二甲氨基)乙基]醚的步骤。
42、权利要求25的方法，进一步包括通过让碳酸双[2-(N，N-二甲氨基)乙基]酯与金属氧化物催化剂在有效生产四甲基乙二胺的条件下进行接触来生产四甲基乙二胺的步骤。
43、权利要求42的方法，其中碳酸甲基异丙基酯是通过在酯基转移催化剂和共沸剂存在下让碳酸二甲酯和异丙醇反应形成碳酸甲基异丙基酯和甲醇而形成的。
44、权利要求6的方法，其中共沸剂选自苯，四氯化碳，氯仿，环己烷，正庚烷，庚烷的混合异构体，正己烷，己烷的混合异构体，甲苯和三氯乙烯。
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