CS253632B1 - Způsob výroby 2-hydroxyetylesteru kyseliny metylmetakrylové a zařízení k provádění tohoto způsobu - Google Patents

Abstract

Způsob výroby 2-hydroxyetylesteru kyseliny metylmetakrylové reesterifikací metyl- nebo etylesteru kyseliny metylmetakrylové etylenglykolem za katalytického působení alkoholátů alkalických kovů nebo kvarterních amonných baží spočívající v tom, že se k reakční směsi přidává azeotropické činidlo, s výhodou alifatické uhlovodíky s 5ti až 8mi uhlíky nebo jejich směsi, které s jedním z reakčnich produktů tvoří azeotropickou směs a ta se oddestilovává z reakční nádoby a destilát se jímá v děličce, ve které se dělí na dvě nemísitelné kapalné fáze, přičemž se jedna z fází obsahující převážnou část alkoholu odvádí a druhá fáze se vrací zpět do reaktoru.

Description

Vynález se týká způsobu výroby 2-hydroxyetylesteru kyseliny metylmetakrylové (HEMA) vzorce ch₂=c-cooc₂h₄oh

CH, (I)/ který po následné polymeraci přechází v hydrofilni polymer a dále zařízení k prováděni tohoto způsobu·

Uvedený polymer se užívá v lékařské protetice například k výrobě kontaktních čoček, náhrad tělních tkání, ale i k technickým účelům jako je náplň ohromatografických kolon a příprava diafragmy.

Jsou známy dva hlavní způsoby výroby 2-hydroxyetylesteru kyseliny metylmetakrylové. Jeden spočívá v syntéze metylmetakrylové kyseliny s etylenoxidem s využitím heterogenní katalýzy chromítých solí. Nevýhodou tohoto postupu je zbytková nezreagovaná kyselina metakrylová.

Jiný způsob přípravy spočívá v reesterifikaci metylmetakrylátu etylenglykolem za přítomnosti homogenního básického katalyzátoru. Tento způsob se provádí při teplotách v rozmezí 50 až 70°C, nejčastěji při 60°C. Celá reakční směs je homogenní a tímto postupem se dosahuje asi 28 %ni konverze vztaženo na metylmetakrylát·

Nevýhodou tohoto způsobu je nízká konverze metylmetakrylátu, která snižuje ekonomický efekt a při regeneraci způsobuje nemalé obtíže, protože snadno polymeruje. V neposlední řadě působí negativně na ekologii a pracovní prostředí.

Uvedené nedostatky do značné míry odstraňuje nový způsob výroby využívající výhod azeotropického oddestilování reakč- 2 253 832 ního produktu z reakční směsi· Tento způsob výroby 2-hydroxyetylesteru kyseliny metylmetakrylové byl experimentálně ověřen a prokázalo se, že lze tímto postupem zvýšit konverzi metylmetakrylátu na více než 80 %. Důležitým faktorem je pak výběr vhodného azeotropického Činidla. Bylo ověřeno, že vhodnými činidly jsou alifatické uhlovodíky s rozmezím bodů varů 50 až 100°C nebo jejich různé směsi např· petroléter.

Princip azeotropického oddestilování spočívá v tom, že přidaná látka tvoři azeotropiokou směs s jednou nebo více reakční mi komponenty s minimem bodu varu. Tato azeotropická směs se pak odebírá jako destilát z reakčního prostoru. Tímto postupem lze významnou měrou ovlivňovat výtěžek dané rovnovážné reakce ve prospěch žádaného produktu, a to s výhodou, kdy přidaná látka tvoří s jedním z reakčních produktů azeotropiokou směs, která je po kondenzaci heterogenní. Jestliže tomu tak není, pak dochází k velkým ztrátám azeotropického činidla.

Bylo prokázáno, že přidáváním alifatických uhlovodíků s pěti až osmi uhlíky s výhodou hexanu nebo heptanu jako azeotropického činidla k reakční směsi lze zvýšit konverzi reakčních produktů.

Zařízeni k prováděni popsaného způsobu je znázorněno na obrázku a skládá se z duplikátorového kotle 1, opatřeného míchadlem £ a rektifikačni kolonou Pro kondenzaci parního podílu z rektifikačni kolony £ je připojen chladič 4 β děličem % destilátu a refluxu, dále s chlazenou děličkou 6. Horní část chlazení děličky 6 je propojena potrubím £ s duplikátorovým kotlem 1· Spodní část chlazení děličky £ slouží k odběru alkoholové fáze potrubím 8. Regulace teploty v duplikátorovém kotli 1 se provádí tlakem přiváděným tlakovým potrubím £ na hlavě rektifikačni kolony £·

Blíže tento způsob a zařízeni k přípravě HEMA objasňuje následující příklady, které je ale nijak neomezuji·

Příklad 1

Do dvoulitrové skleněné trojhrdlé banky opatřené turbínovým míchadlem se předloží 5θθ g etylenglykolu, stejné množství metylmxmetakrylátu, inhibováného 100 ppm hydrochinonu, katalyzátor (4 N roztok metanolátu sodného) a přidá se 500 ml hexanu. Reakční směs se za stálého mícháni uvede k varu. Teplota varu

- 3 253 632 se řídí vakuem na 60°C. Reaktor je opatřen rektifikační kolonou a chladičem respektive deflegmátorem. Vzniklý kondensát se dělí na zpětný tok a destilát v děliči refluxu. Destilát se vede do chlazené děličky, kde se po ochlazeni na teplotu 15°C dělí na dvě kapalné fáze, přičemž horní fáze odchází potrubím zpět do reaktoru a dolní fáze pak obsahuje především metanol jako jeden z reakčních komponent. Doba reakce činí 80 min. a bylo dosaženo 92 ^ní konverze metylmetakrylátu při 78 %ni selektivitě na požadovaný produkt - 2-hydroxyetylester kyseliny metylmetakrylové·

Příklad 2

Do stejného zařízení popsaného v příkladě 1, se nadávkuje 500 g metylmetakrylátu a stejné množství etylenglykolu. Reakce je katalyzována tetrametylamonium hydroxidem v množství 0,1 g.

K reakční směsi se přidá 500 ml 2,2-dimetylpentanu. Reakční směs se za stálého míchání uvede k varu. Teplota varu byla 55°C a udržovala se odpovídajícím vakuem. Těžká fáze z děličky obsahovala 92 % hm. metanolu, 7,2 % 2,2-dimetylpentanu a 0,8 hm. % metylmetakrylátu. Doba reakce činila 110 min. a bylo dosaženo 95 %ní konverze metylmetakrylátu při selektivitě 80 % na požadovaný produkt - 2-hydroxyetylester kyseliny metylmetakrylové.

Příklad 5

V zařízení popsaném v příkladu 1 se při shodné násadě reakčních komponent provádí reesterifikace za katalýzy glykolátu sodného. Jako azeotropické činidlo byl použit petroléter v množství 400 ml. Reakční směs byla za stálého mícháni zahřívána k bodu varu směsi· Teplota varu byla udržována vakuem na hodnotě 65°C. Reesterifikace byla prováděna při reflttxním poměru 5 po dobu 60 min. Těžká fáze z děličky obsahovala 84 % hm. metanolu, 15 % hm. petroléteru a 1 % hm. metylmetakrylátu. Bylo dosaženo 89 %ní konverze metylmetakrylátu při 76 % selektivitě reakoe na požadovaný produkt - 2-hydroxyetylester kyseliny metylmetakrylové ♦

Claims (3)

PŘEDMĚT VYNÁLEZU 2S3 632

1. Způsob výroby 2-hydroxyetylesteru kyseliny metylmetakrylové reesterifikací metyl- nebo etylesteru kyseliny metylmetakrylové etylenglykolem za katalytiokého působení alkoholátů alkalických kovů nebo kvarterníeh amonných baží, vyznačený tím, že se k reakční směsi přidává azeotropické činidlo, β výhodou alifatické uhlovodíky s 5ti až 8mi uhlíky nebo jejich směsi, které s jedním z reakčních produktů tvoří azeo tropickou směs, a ta se oddestilovává z reakční nádoby a destilát se jímá v děličce, ve které se dělí na dvě nemíeitelné kapalné fáze, přičemž se jedna z fází obsahující převážnou část alkoholu odvádí a druhá fáze se vrací zpět do reaktoru·

2· Způsob podle bodu 1,vyznačený tím, že se teplota varu reakční směsi v reaktoru řídí tlakem, který se udržuje v hlavě kolony, resp· v kondensátoru·

3· Zařízení k provádění způsobu podle bodů 1 a 2_fvyznačený tím, že sestává z duplikátorového kotle (1) opatřeného míchadlem (2) a rektifikační kolonou (3) s chladičem (4) a děličem refluxu (5) a dále z chlazené děličky (6) pro oddělování lehké fáze vracející se potrubím (7) zpět do duplikátorového kotle (1) a těžké fáze (8), která je odebírána.