KR101633298B1

KR101633298B1 - Ｎ,ｎ-디알킬 락트아미드의 제조 방법

Info

Publication number: KR101633298B1
Application number: KR1020117009720A
Authority: KR
Inventors: 크리컨 얀 판
Original assignee: 푸락 바이오켐 비.브이.
Priority date: 2008-10-01
Filing date: 2009-09-30
Publication date: 2016-06-24
Also published as: EP2346812A1; BRPI0920537A2; US8440860B2; KR20110066199A; ES2420882T3; CN102209706B; BRPI0920537B1; US20110178339A1; JP2012505828A; WO2010037776A1; EP2346812B1; JP5581324B2; CN102209706A

Abstract

본 발명은 락티드를 디메틸아민, 디에틸아민 및 메틸에틸아민 중의 하나 이상으로부터 선택된 디알킬아민과 반응시켜, N,N-디메틸 락트아미드, N,N-디에틸 락트아미드 및 N,N-메틸에틸 락트아미드로부터 선택되는 디알킬 락트아미드, N,N-디알킬 락토일 락트아미드 및 디알킬아민을 포함하는 반응 혼합물을 형성하는 단계, 상기 반응 혼합물을 분리 단계에 적용시켜, N,N-디알킬 락트아미드를 포함하는 생성물 스트림, 디알킬아민을 포함하는 제1 재순환 스트림, 및 N,N-디알킬 락토일 락트아미드를 포함하는 제2 재순환 스트림을 형성하는 단계, 상기 재순환 스트림들을 상기 반응 단계로 공급하는 단계, 및 상기 생성물 스트림을 분리하는 단계를 포함하는, 디알킬 락트아미드의 제조 방법에 관한 것이다. 본 방법은 N,N-디메틸 락트아미드, N,N-디에틸 락트아미드 및 N,N-메틸에틸 락트아미드를 상업적 규모로 제조하는 것을 허용한다.

Description

Ｎ,Ｎ-디알킬 락트아미드의 제조 방법 {Process for manufacturing N,N-dialkyl lactamide}

본 발명은 N,N-디알킬 락트아미드, 특히 디메틸 락트아미드, 디에틸 락트아미드 및 메틸에틸 락트아미드의 제조 방법에 관한 것이다.

N,N-디알킬 락트아미드는 당해 분야에 공지되어 있다. 이는, 예를 들면 용매 및 화학약품 중간체로서의 수많은 용도를 갖는다.

N,N-디알킬 락트아미드(예: 디메틸 락트아미드)의 다양한 합성 방법이 당해 분야에 기술되어 있다.

WO 2007/107745는, 예를 들면 농화학 제형에 존재하는 기타 화합물들의 독성을 감소시키기 위한 락트아미드 화합물의 용도를 기술하고 있다. 상기 화합물은 락테이트 에스테르(예: 에틸 락테이트) 또는 락티드와 디알킬아민을 반응시킴으로써 제조할 수 있다고 제시하고 있다. 이들 예는 모두 실험실 규모이며, 이들 중 많은 것이 긴 반응 시간을 나타낸다.

고바야시(Kobayashi)(참조: Y. Kobayashi, M. Takase, Y. Ito, S. Terashima, An improved synthetic method of (S)-2-alkoxypropanals from ethyl(S)lactate, Bull. Chem. Soc. Jpn., 62, 3038-3040 (1989) Vol. 62, No. 9)는 무수 디메틸아민을 에틸 락테이트와 70℃의 밀봉된 병에서 2일 동안 반응시킴으로써 실험실 규모로 디메틸 락트아미드를 제조하였다. 생성물은 증류에 의해 정제하였다. 93%의 수율이 보고되었다.

올프(Wolf)(참조: G.R. Wolf, J.G. Miller, A.R. Day, Effect of structure on reactivity. X. Effect of α-hydroxy substituted amides on the ammonolysis and hydrolysis of methyl acetate, J. Am. Soc., Vol. 78, 1956, 4372-4373)는 무수 메탄올 중에서 에틸 락테이트를 디메틸 아민으로 아미노분해시킴으로써 디메틸 락트아미드를 제조하였다. 디메틸 락트아미드는 증류에 의해 정제하였다.

페인(Fein)(참조: Fein, M.L.; Filachione, E.M., N-Substituted lactamides, Journal of the American Chemical Society (1953), 75, 2097-9)은 디메틸 아민이 실온에서 메틸 락테이트와 용이하게 반응하는 반면에, 디부틸 아민은 반응하지 않는다고 보고하였다. 고급 디알킬 아민의 경우, 디알킬 암모늄 락테이트의 탈수 경로가 제시되었다.

래치포드(Ratchford)(참조: W.P. Ratchford, C.H. Fisher, Preparation of n-substituted lactamides by aminolysis of methyl lactate, J. Org. Chem., Vol. 15, 1950, 317-325)는 디메틸 아민이 35℃에서 디메틸 락트아미드에 대해 메틸 락테이트와 용이하게 반응하는 반면에, 디에틸 아민은 용이하게 반응하지 않는다고 제시하였다.

래치포드(참조: Ratchford, W.P.; Fisher, C.H., Preparation of N,N-dimethylacrylamide by pyrolysis of N,N-dimethyl-alpha-acetoxypropionamide, Journal of the American Chemical Society (1947), 69, 1911-14)는 촉매로서 황산을 사용하여 메틸 락테이트와 디메틸 아민으로부터 디메틸 락트아미드를 제조하였다. 상기 반응은 실온에서 3주에 걸쳐 증류 후 86%의 수율을 생성하였다.

US 2005/222458은 락트아미드 제조를 위한 가능한 피드스톡으로서 락트산, 락테이트 에스테르, 올리고락트산 및 락티드를 언급하고 있다. 상기 예는 실험실 규모이다(g 순서의 샘플).

라오(Rao)(참조: J.L. Rao, R.S. Balakrishna, M.M. Shirsalkar, Cathodically electrodepositable novel coating system from castor oil, Journal of Applied Polymer Science (1992), 44(11), 1873-81)는 락트산과 디에틸 아민으로부터 디에틸 락트아미드를 제조하였다. 반응 도중 형성된 물은 110℃에서 톨루엔과 공비 증류하여 제거하였다.

EP 628533은 물, 알콜 또는 아민과의 반응에 의한 찌꺼기(trash)로부터의 폴리락트산의 해중합을 기술하고 있다. 모든 종류의 1급 및 2급 아민과 디아민이 락트아미드를 생성하기 위해 사용되었다. 3시간 이하의 반응 시간 및 75 내지 170℃의 온도가 언급된다. 디메틸 아민 및 디에틸 아민이 75 내지 100℃의 온도 및 0.75 내지 1시간의 반응 시간과 함께, 예로 사용된다.

WO 2006/124899는 락티드 유도체의 제조 방법에 관한 것이다. 락트아미드는 제조되는 가능한 화합물들 중의 하나로서 언급된다.

브라인(Brine)(참조: G.A. Brine, K.G. Boldt, D. Prakash, D.J. Kotchmar, V.C. Bondeson, D.J. Bradley, P. Singh, F.I. Carroll, p-Hydroxymethadone: synthesis, crystal structure and CD properties, J. Chem. Soc., Perk. Trans. 1: Org. and Bio-Org. Chem. (1972-1999) (1991), (8), 1809-14)은 1L 파르(Parr) 플라스크(압력 반응기)에서 (S)-디락티드 및 디메틸 아민으로부터 디메틸 락트아미드를 제조하였다. 40℃에서 1시간 동안 반응시키고 밤새 냉각시킨 후에, 증류로 77.5% 수율의 디메틸 락트아미드를 무색 투명 액체로서 생성하였다.

그러나, 상기 논의된 문헌들의 대부분은 단지 실험실 규모의 N,N-디알킬 락트아미드의 제조를 기술하고 있다. 실험실 규모에서, 에너지-효율 공정을 개발하고/하거나, 반응물의 최종 생성물로의 100% 전환을 성취하는 공정을 개발하는 것은 통상적으로 실현 가능하지 않다.

N,N-디알킬 락트아미드, 특히 N,N-디메틸 락트아미드, N,N-디에틸 락트아미드 및 N,N-메틸에틸 락트아미드의 제조를 위한 하기 요건에 부합되는 상용화 가능한 방법에 대한 필요성이 존재하며, 상기 방법은 신속하고 에너지 효율적이어야 한다. 상기 방법은 비교적 적은 부산물을 생성해야 한다. 상기 방법은 투자 비용을 상대적으로 낮추기 위해 비교적 간단해야 한다.

본 발명은 이들 요건에 부합되는 공정을 제공한다. 본 발명에 따르는 공정의 추가 이점은 추가 설명으로부터 확실해 질 것이다.

본 발명은,

락티드를 디메틸아민, 디에틸아민 및 메틸에틸아민 중의 하나 이상으로부터 선택된 디알킬아민과 반응시켜, N,N-디메틸 락트아미드, N,N-디에틸 락트아미드 및 N,N-메틸에틸 락트아미드로부터 선택되는 디알킬 락트아미드, N,N-디알킬 락토일 락트아미드 및 디알킬아민을 포함하는 반응 혼합물을 형성하는 단계,

상기 반응 혼합물을 분리 단계에 적용시켜, N,N-디알킬 락트아미드를 포함하는 생성물 스트림, 디알킬아민을 포함하는 제1 재순환 스트림, 및 N,N-디알킬 락토일 락트아미드를 포함하는 제2 재순환 스트림을 형성하는 단계,

상기 재순환 스트림들을 상기 반응 단계로 공급하는 단계, 및

상기 생성물 스트림을 분리하는 단계를 포함하는, 디알킬 락트아미드의 제조 방법을 제공한다.

상기 공정은 바람직하게는 연속해서 수행되며, 상기 분리 단계는 2개의 분리 유닛을 포함하는 분리 영역(separation section)에서 수행된다. 본 명세서에 기술한 바와 같은 연속 공정에서, 반응 영역에서 방출되는 임의의 열은 분리 영역에서 효율적으로 이용될 수 있고, 높은 에너지 효율을 허용한다. 또한, 재순환 스트림들의 최적의 배치가 가능하며, 반응물의 생성물로의 최대 전환, 심지어 100%(에 근접한) 전환률을 허용한다.

본 발명에 사용되는 디알킬아민은 디메틸아민, 디에틸아민 및 메틸에틸아민 중의 하나 이상으로부터 선택된다. 하기에서, 용어 디알킬아민은, 또 다른 의미가 상기 내용으로부터 명백하지 않는 한, 이들 성분 모두를 포함하기 위해 사용된다.

이들 특별한 아민은 가공하기 어려운 것으로 밝혀졌으며, 그 이유는, 아민, 락티드 출발 물질 및 생성물 N,N-디알킬 락트아미드 사이의 비점 차이 때문이다. 본 발명은 이 문제점에 대한 해결책을 제공한다.

본 발명에 사용되는 락티드는 D-락티드, 메소-락티드, L-락티드, 또는 이들의 혼합물 중의 어느 하나일 수 있다.

본 발명에 따르는 공정의 반응 단계에서, 디메틸아민, 디에틸아민 및 메틸에틸아민으로부터 선택되는 디알킬아민과 락티드가 반응하여, 중간체 N,N-디알킬 락토일 락트아미드 및 출발 디알킬아민과 함께, 생성물 N,N-디알킬 락트아미드를 포함하는 반응 혼합물을 형성한다. N,N-디알킬 락토일 락트아미드보다 소량으로, 고급 올리고머가 또한 형성될 수 있다.

락티드는, 입체화학 조성에 따라, 35 내지 97℃의 융점을 갖는다. 디메틸아민은 대기 비점이 약 7℃이고, 디에틸아민은 대기 비점이 약 56℃이다. 메틸에틸아민은 대기 비점이 약 37℃이다. 따라서, 2개 성분을 반응시키는데 특별한 조치가 요구된다. 보다 특히, 본 발명에 따르는 공정의 반응 단계는 일반적으로, 락티드, 디알킬아민 및 N,N-디알킬 락트아미드가 액체 상이 되도록 하는 온도 및 압력에서 수행된다. 이는 하기에서 보다 상세히 설명할 것이다.

디알킬아민과 락티드 사이의 반응 단계에서 전반적인 몰 비는 1.5:1 내지 10:1의 범위이다. 상기 반응은 락티드 중합체 또는 올리고머의 아미드의 형성을 방지하기 위해 다소 과량의 디알킬아민으로 수행되는 것이 바람직하다. 따라서, 한 가지 양태에서, 디알킬아민과 락티드 사이의 몰 비는 2.0:1 내지 4.0:1, 보다 특히 2.1:1 내지 2.5:1의 범위이다.

본 발명의 한 가지 양태에서, 상기 공정은 연속적으로 수행되며, 상기 반응 단계는 2개의 반응기를 포함하는 반응 영역에서 수행되고, 상기 분리 단계는 2개의 분리 유닛을 포함하는 분리 영역에서 수행된다.

상기 양태는 이러한 특정 양태에서 한정되지 않고 도 1을 참조로 설명될 것이다.

도 1에서, 디알킬아민 공급물(1)은 재순환 스트림으로부터의 디알킬아민(9)과 배합되어 합한 디알킬아민 스트림(3)을 형성하고, 이는 락티드 공급물(2)과 함께, 제1 반응기(4)로 공급되며, 이때 디알킬아민은 락티드와 반응하여 N,N-디알킬 락토일 락트아미드 및 일부 N,N-디알킬 락트아미드를 형성한다. N,N-디알킬 락트아미드, N,N-디알킬 락토일 락트아미드 및 디알킬아민을 포함하는 유출액 스트림(5)은 제2 반응기(6)로 공급되며, 여기서 N,N-디알킬 락토일 락트아미드는 N,N-디알킬 락트아미드로 전환된다. N,N-디알킬 락트아미드, N,N-디알킬 락토일 락트아미드 및 디알킬아민을 포함하는 유출액 스트림(7)은 제1 분리 유닛(8)으로 공급한다. 이 유닛에서, 상기 혼합물을 분리하여, 디알킬아민을 포함하는 상부 스트림(9)을 형성하며, 이는 다시 제1 반응기로 재순환된다. N,N-디알킬 락토일 락트아미드 및 N,N-디알킬 락트아미드를 포함하는 기저 스트림(10)을 제2 분리 유닛(11)으로 공급하고, 여기서 이는 분리되어 N,N-디알킬 락트아미드를 포함하는 생성물 스트림(13) 및 N,N-디알킬 락토일 락트아미드를 포함하는 기저 재순환 스트림(12)을 형성한다. 기저 재순환 스트림(12)로부터, 소량의 착색 성분의 퍼지 스트림(15)이 제거되며, 나머지 기저 스트림(14)는 다시 제2 반응기로 재순환된다.

특정 이론으로 제한시키고자 함이 없이, 본 발명자는 디알킬아민의 락티드와의 반응이 2-단계 반응을 통해 이루어짐을 인식하였다. 제1 단계에서, 1mol의 락티드를 1mol의 디알킬아민과 반응시켜 N,N-디알킬 락토일 락트아미드를 형성한다. 이 반응은 발열 반응이고 높은 반응 속도로 일어난다. 제2 단계에서, N,N-디알킬 락토일 락트아미드를 추가의 디알킬아민과 반응시켜 N,N-디알킬 락트아미드를 형성한다. 제2 반응도 또한 발열 반응이지만 더 낮은 반응 속도로 일어난다. 본 양태에서, 본 발명은, 상기 반응의 제1 단계인 제1 반응기에서의 N,N-디알킬 락토일 락트아미드의 형성을 위한 락티드와 디알킬아민의 반응, 및 제2 단계인 주로 제2 반응기에서의 N,N-디알킬 락트아미드의 형성을 위한 N,N-디알킬 락토일 락트아미드와 추가의 디알킬아민과의 반응을 수행되는 것이다.

제1 반응기는 일반적으로 1 내지 20bar의 압력 및 0 내지 200℃의 온도에서 작동된다. 보다 특히, 압력은 5 내지 15bar의 범위일 수 있다. 온도를 40 내지 200℃, 특히 100 내지 175℃의 값으로 유지하는 것이 바람직할 수 있다. 100 내지 150℃의 반응 온도에 있어서, 바람직한 압력 범위는 5 내지 15bar이다. 예를 들면 1 내지 2bar의 범위인 낮은 압력에서 작동될 수 있으며, 이때 반응 온도는 낮게, 예를 들면 50℃ 미만으로 유지된다.

제2 반응기는 일반적으로 1 내지 10bar의 압력에서 작동된다. 제2 반응기의 온도는 일반적으로 반응 속도를 충분히 높게 유지하기 위해 50 내지 200℃, 특히 100 내지 150℃의 값으로 유지된다.

제1 반응기에서의 체류 시간은 일반적으로 5초 내지 15분, 보다 특히 30초 내지 10분이며, 보다 더 특히 30초 내지 5분이다. 제2 반응기에서의 체류 시간은 일반적으로 15 내지 600분, 보다 특히 15 내지 300분, 보다 더 특히 30 내지 120분이다.

제1 반응기의 용적은 제2 반응기의 용적보다 훨씬 적은데, 이는 제2 반응기에서의 체류 시간보다 제1 반응기에서의 체류 시간이 더 짧다는 것 때문이다. 한 가지 양태에서, 제2 반응기의 용적에 대한 제1 반응기의 용적 사이의 비는 적어도 1:2, 보다 특히 적어도 1:5이다. 상기 비는 일반적으로 최대 1:500이다.

상기 반응기의 특성은 일반적으로 본 발명에 대해 엄격하지 않다. 제1 반응기는, 예를 들면, 정지 혼합기(static mixer)일 수 있다. 제2 반응기는, 예를 들면, 교반 탱크 반응기 또는 플러그 유동(plug flow) 반응기일 수 있다.

체류 시간, 전환률 및 반응 속도와 같은 공정 파라미터에 따라, 제1 반응기의 용적은 매년 0.5 내지 25ℓ/ktonne, 예를 들면, 0.5 내지 10ℓ/ktonne 생성물의 범위일 수 있다. 제2 반응기의 용적은 매년 200 내지 1000ℓ/ktonne 생성물의 범위일 수 있다.

이 양태에서, 분리 영역은 2개의 분리 유닛을 포함하며, 제1 분리 유닛에서 디알킬아민을 분리하고, 제2 분리 유닛에서 N,N-디알킬 락토일 락트아미드를 N,N-디알킬 락트아미드로부터 분리한다.

이 양태에서, 제1 분리 유닛은 임의의 통상적인 분리 유닛, 예를 들면, 플래시 드럼 또는 증류 유닛일 수 있다. 적절한 압력을 측정하는 것이 숙련가의 범위 내에 속한다. 적절한 압력은 일반적으로 0.02 내지 3bar, 예를 들면, 0.1 내지 3bar의 범위일 수 있다. 제1 분리 유닛은 일반적으로 1 내지 2개의 이론 단(theoretical tray)을 갖는다.

제2 분리 유닛에서, N,N-디알킬 락토일 락트아미드를 N,N-디알킬 락트아미드로부터 분리한다. 이 분리 단계는 증류 유닛에서 편리하게 수행되며, 여기서, N,N-디알킬 락트아미드를 상부 생성물로서 회수한다. 이들 화합물의 대기 비점(예: 디메틸 락트아미드의 경우 222℃)에서, 예를 들면, 5 내지 100mbar 범위의 감압에서 증류를 수행되는 것이 바람직할 수 있다. 제2 분리 유닛은 일반적으로 1 내지 6개의 이론 단, 보다 특히 3 내지 5개의 이론 단을 갖는다.

상기 공정은 디알킬아민 재순환 스트림 및 N,N-디알킬 락토일 락트아미드 재순환 스트림을 생성하며, 이들은 둘 다 반응 영역으로 재순환된다.

디알킬아민은 제1 반응기, 제2 반응기 또는 이들 둘 다로 재순환될 수 있다. 제1 반응기로의 재순환은 종종 공정 효율의 이유로 매력적일 수 있다. N,N-디알킬 락토일 락트아미드를 포함하는 재순환 스트림은 제2 반응기로 재순환된다.

상기 반응 영역에서, 특히 제1 반응기에서 생성되는 열은 추가 공정에, 예를 들면 제1 분리 유닛에 효율적으로 이용할 수 있다.

본 발명의 또 다른 양태에서, 상기 공정은 연속적으로 수행되며, 반응 단계는 1개의 반응기를 포함하는 반응 영역에서 수행되고, 분리 단계는 2개의 분리 유닛을 포함하는 분리 영역에서 수행된다.

이 양태에서, 락티드 및 디알킬아민은, 디알킬아민, N,N-디알킬 락트아미드 및 N,N-디알킬 락토일 락트아미드를 포함하는 반응 혼합물을 액체 상태로 이미 함유하는 반응기로 계속해서 첨가된다.

이 양태는 이것으로 또는 이로 인한 제한 없이 도 2를 참조하면서 설명할 것이다.

도 2에서, 디알킬아민 공급물(1) 및 락티드 공급물(2)을 반응기(6)로 공급한다. N,N-디알킬 락트아미드, N,N-디알킬 락토일 락트아미드 및 디알킬아민을 포함하는 유출액 스트림(7)을 제1 분리 유닛(8)으로 공급한다. 이 유닛에서, 상기 혼합물을 분리하여, 디알킬아민을 포함하는 상부 스트림(9)을 형성하며, 이는 다시 상기 반응기로 재순환된다. N,N-디알킬 락토일 락트아미드 및 N,N-디알킬 락트아미드를 포함하는 기저 스트림(10)을 제2 분리 유닛(11)으로 공급되며, 여기서 이를 분리시켜, N,N-디알킬 락트아미드를 포함하는 생성물 스트림(13) 및 N,N-디알킬 락토일 락트아미드를 포함하는 기저 재순환 스트림(12)를 형성한다. 기저 재순환 스트림(12)으로부터, 소량의 착색 성분의 퍼지 스트림(15)을 제거하고, 나머지 기저 스트림(14)은 상기 반응기로 다시 재순환된다.

한 가지 양태에서, 상기 반응기는 1 내지 10bar의 압력에서 작동된다. 이 양태에서, 상기 반응기의 온도는 일반적으로, 반응 속도를 충분히 높게 유지하기 위해 100 내지 200℃, 특히 100 내지 150℃의 값으로 유지된다. 상기 반응기에서의 체류 시간은 일반적으로 15 내지 300분, 보다 특히 15 내지 200분, 보다 더욱 특히 30초 내지 90분이다. 상기 반응기는, 예를 들면, 교반 탱크 반응기 또는 플러그 유동 반응기일 수 있다.

체류 시간, 전환률 및 반응 속도와 같은 공정 파라미터에 따라, 상기 반응기의 용적은 매년 200 내지 1000ℓ/ktonne 생성물의 범위일 수 있다.

분리 및 재순환 단계의 보다 상세한 설명을 위해, 2개의 반응기를 갖되, 단지 차이는 본 경우에는 디알킬아민 및 N,N-디알킬 락토일 락트아민이 모두 1개의 반응기로 재순환되는 양태에 대해 상기 언급한 것을 참조한다.

본 발명의 한 양태에서, N,N-디알킬 락트아미드는 디메틸 락트아미드이고 디알킬아민은 디메틸아민이다. 2개의 반응기를 갖는 양태의 사용이 특히 바람직한데, 그 이유는, 반응 과정에서 형성된 열의 처리를 보다 용이하게 할 수 있기 때문이다.

본 발명의 또 다른 양태에서, N,N-디알킬 락트아미드는 N,N-디에틸 락트아미드이고 디알킬아민은 디에틸아민이거나, N,N-디알킬 락트아미드는 N,N-메틸에틸 락트아미드이고 디알킬아민은 메틸에틸아민이다. 디메틸아민과 비교시, 디에틸아민은 실질적으로 더 높은 대기 비점을 갖는다. 이는 일반적으로, 모든 성분을 액체 상으로 유지하는데 필요한 압력이, 디메틸아민을 사용하는 경우보다 낮음을 의미한다.

본 발명은 이것으로 또는 이에 의한 제한없이, 하기 실시예에 의해 설명된다.

실시예 1: N,N-디메틸 락토일 락트아미드를 형성하기 위한 디메틸아민 및 락티드의 반응

본 실시예는 본 발명에 따르는 공정의 제1 단계를 예시한다. 250㎖ 환저 플라스크에 환류 컨덴서를 장착하고, 이를 -60℃로 냉각시켰다. 상기 플라스크에 고체 L-락티드 100g 및 작은 자기 교반 에그를 충전시켰다. 14분 이내에, 자기적으로 교반하면서, 무수 디메틸 아민 73g(2.3당량)을 첨가하였다. 상기 반응 혼합물을 20 내지 30℃의 온도에서 유지하였다. 너무 높은 온도 증가를 피하기 위해, 상기 플라스크를 빙욕에 의해 냉각시켰다. 디메틸아민을 모두 부가한 직후, 락티드를 완전히 용해/반응시켰다.

GLC에 의한 분석은 락티드의 N,N-디메틸 락토일 락트아미드(70%) 및 소량의 N,N-디메틸 락트아미드(7%)로의 완전한 전환을 나타내었다. 나머지는 주로 반응하지 않은 디메틸아민이었다.

실시예 2: N,N-디메틸 락트아미드를 형성하기 위한 디메틸아민 및 락티드의 반응

실시예 1과 유사하게, L-락티드 25g 및 디메틸아민 18g으로부터 반응 혼합물을 제조하였다. 본 발명의 공정의 제2 반응 단계를 예시하기 위해, 생성된 생성물은 N,N-디메틸 락토일 락트아미드, 반응하지 않은 디메틸아민 및 소량의 N,N-디메틸 락트아미드(7%)를 함유하였다. 2㎖ 작은 샘플 플라스크에 반응 혼합물을 충전하고, 조심스럽게 밀폐한 다음, 76℃에서 온도 조절하였다. 제때에, 플라스크를 냉각시키고 GLC로 분석하였다. 결과가 표 1에 제시되어 있다.

실시예 3

실시예 2와 유사하게, 보다 동적인 실험을 50℃ 및 103℃의 온도에서 유사한 출발 조성물을 사용하여 수행하였다. 반응 혼합물의 GLC 분석 결과가 표 2에 제시되어 있다.

이들 데이터로부터, 제2 반응의 동적 파라미터(활성화 에너지 및 전지수(pre-exponential) 인자)는 Aspen®으로 피팅시킴으로써 결정하였다. 이들 데이터를 사용하여, 동적 모델을 Aspen®으로 제조하였다. 이러한 동적 모델을 공정 모델에 포함시키고, 도 1의 공정은 공업적 규모로 시뮬레이트하였다.

하기 공정 모델의 세팅을 적용하였다:

칼럼 1의 시뮬레이션으로부터 생성된 온도는 110℃(상부) 및 130℃(기저)이며, 칼럼 2에서는 105℃(상부) 및 130℃(기저)이었다. 체류 시간은 반응기 1에서 0.14시간이며, 반응기 2에서는 3.5시간이었다.

이러한 시뮬레이션은 2600㎏/hr의 생산 능력 및 100%의 DML 수율을 생성하였다.

Claims

락티드를 디메틸아민, 디에틸아민 및 메틸에틸아민 중의 하나 이상으로부터 선택된 디알킬아민과 반응시켜, N,N-디메틸 락트아미드, N,N-디에틸 락트아미드 및 N,N-메틸에틸 락트아미드로부터 선택되는 디알킬 락트아미드, N,N-디알킬 락토일 락트아미드 및 디알킬아민을 포함하는 반응 혼합물을 형성하는 단계,
상기 반응 혼합물을 분리 단계에 적용시켜, N,N-디알킬 락트아미드를 포함하는 생성물 스트림, 디알킬아민을 포함하는 제1 재순환 스트림, 및 N,N-디알킬 락토일 락트아미드를 포함하는 제2 재순환 스트림을 형성하는 단계,
상기 재순환 스트림들을 상기 반응 단계로 공급하는 단계, 및
상기 생성물 스트림을 분리하는 단계를 포함하고,
이때, 상기 반응 단계는, 상기 락티드, 상기 디알킬아민 및 상기 N,N-디알킬 락트아미드가 액체 상으로 존재하도록 하는 온도 및 압력에서 수행되는, 디알킬 락트아미드의 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 반응 단계에서, 디알킬아민과 락티드 사이의 몰 비가 1.5:1 내지 10:1의 범위인, 디알킬 락트아미드의 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 N,N-디알킬 락트아미드가 디메틸 락트아미드이고 상기 디알킬아민이 디메틸아민인, 디알킬 락트아미드의 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 N,N-디알킬 락트아미드가 N,N-디에틸 락트아미드이고 상기 디알킬아민이 디에틸아민이거나, 상기 N,N-디알킬 락트아미드가 N,N-메틸에틸 락트아미드이고 상기 디알킬아민이 메틸에틸아민인, 디알킬 락트아미드의 제조 방법.
제1항 내지 제4항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 방법이 연속적으로 수행되며, 상기 분리 단계가 2개의 분리 유닛을 포함하는 분리 영역(separation section)에서 수행되는, 디알킬 락트아미드의 제조 방법.
제5항에 있어서, 상기 반응 단계가 2개의 반응기를 포함하는 반응 영역에서 수행되는, 디알킬 락트아미드의 제조 방법.
제6항에 있어서, 상기 제1 반응기에서의 체류 시간이 상기 제2 반응기에서의 체류 시간보다 짧고, 상기 제1 반응기의 반응기 용적이 상기 제2 반응기의 반응기 용적보다 작은, 디알킬 락트아미드의 제조 방법.
제5항에 있어서, N,N-디알킬 락토일 락트아미드를 포함하는 상기 제2 재순환 스트림을 상기 제2 반응기로 공급하고, 디알킬아민을 포함하는 상기 제1 재순환 스트림을 상기 제1 반응기로 공급하는, 디알킬 락트아미드의 제조 방법.
제5항에 있어서, 상기 반응 단계가 1개의 반응기를 포함하는 반응 영역에서 수행되는, 디알킬 락트아미드의 제조 방법.
제5항에 있어서, 상기 제1 분리 유닛에서 디알킬아민이 분리되고, 상기 제2 분리 유닛에서 N,N-디알킬 락토일 락트아미드가 N,N-디알킬 락트아미드로부터 분리되는, 디알킬 락트아미드의 제조 방법.
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