KR19990088298A - 하이드록시알킬아미드의연속제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 출발 물질의 반응이 강한 혼합에 의해 압출기 또는 강력 혼합기 내에서 수행되고 열을 제공하는 신속한 반응을 수행함과 동시에, 형성된 알콜을 제거하고 이어서 최종 생성물을 분리하는, 카복실산 에스테르 및 알칸올아민으로부터 하이드록시알킬아미드의 연속 제조 방법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 카복실산 에스테르 및 하이드록시알킬아민으로부터 하이드록실아미드의 연속 제조 방법에 관한 것이다.
제DE-A 25 09 237호에서는 하이드록시알킬아미드의 제조 방법을 기술하였다. 이 방법에서, 에스테르 및 하이드록시알킬아민을 용매의 존재 또는 부재하에 배치식으로 반응시켜 최종 생성물을 수득한다. 반응에는 수 시간이 걸린다.
이 방법은 제EP-A-0 473 380호에서 개선된다. 결정 슬러리가 반응동안 형성되도록 온도를 선택한다. 부분 결정화로 인해, 하이드록시알킬아민의 제거와 관련된 목적 분자의 바람직하지 않은 이량체의 형성이 억제되므로 개선점을 수득한다. 여기서도 또한 반응은 배치식으로 수행된다. 반응 시간은 수 시간이다.
지금까지 수행된 이러한 합성 방법은 다양한 단점이 있다: 반응이 용매내에서 수행되는 경우, 용매를 이후에 다시 제거하여야 한다. 통상의 방법은 하이드록시알킬아민을 천천히 적가할 필요가 있다. 결정 슬러리에서의 작업 기술은 점도 및 온도에 관해 정확할 필요가 있는데, 이는 과량의 결정 형성이 수율을 감소시키기 때문이다. 또한, 반응기로 부터 결정 슬러리의 제거와 물질의 연속 배합이 복잡하다.
그러므로, 본 발명의 목적은 상기 단점이 없는 하이드록시알킬아미드를 제조하는 복잡하지 않고 단순한 연속 제조 방법을 제공하는 것이다.
놀랍게도, 하이드록시알킬아미드의 제조는 압출기 또는 강력 혼합기 내에서 연속적으로 수행될 수 있음을 발견하였다.
본 발명은 출발 물질의 반응이 강한 혼합에 의해 압출기 또는 강력 혼합기 내에서 수행되고 열을 제공하는 짧은 반응을 수행함과 동시에, 형성된 알콜을 제거하고 이어서 최종 생성물을 분리하는, 카복실산 에스테르 및 알칸올아민으로부터 하이드록시알킬아미드의 연속 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 방법은 원칙적으로 하이드록시알킬아미드의 연속 제조를 위한 출발 물질로서 특정 카복실산 에스테르 및 알칸올아민에 제한하지 않는다.
원칙적으로 방법은 출발 물질을, 예를 들면 강력 혼련기, 일축 또는 다축 압출기, 유성형(planetary) 기어 압출기, 특히 이축 압출기 내에서 고온까지 연속적으로 짧게 가열하면서, 상응 알콜을 감압하에서 제거하거나 기체에 의해 제거하여 목적하는 생성물을 연속적으로 분리하는 것이다. 분리는 바람직하게는 연이은 신속 냉각에 의해 수행된다.
놀랍게도, 배치식 방법에서 수 시간을 필요로하는 반응이 단 시간 내에 높은 전환도로 수행된다. 선행 기술분야에서 어려운 조절 단계인 특정 점도의 결정 슬러리의 형성이 여기서는 필요치 않다. 적합한 파라미터가 조정되는 경우, 이량체를 형성시키는 고온이 방법의 초기에 사용될지라도, 이량체의 형성은 실질적으로 완전히 억제된다.
그러나, 또한 합성의 목적에 따라 단량체 뿐 아니라 추가의 이량체를 포함하는 생성물을 제조할 수 있다. 주요 생성물로서 이량체를 제조하는 것도 가능하다.
본 발명의 주요 국면은 반응의 초기에 압출기 또는 강력 혼합기 내에서의 짧은 가열이 매우 실질적으로 반응물을 반응시키기에 적합하다는 사실이다.
일반적으로 100℃ 이상, 바람직하게는 150℃의 초기 온도가 필요하다.
본 방법의 바람직한 양태에서, 반응은 서로서로 독립적으로 고온으로 조절될 수 있는 다수의 동일하거나 상이한 배럴 부를 갖는 압출기 또는 강력 혼합기 내에서 수행된다.
이는 혼합 챔버가 적합하게 장착되거나 기하학적 축에 의해, 및 또한 강한 열 교환과 동시에 강력하고 신속한 혼합에 의해 가능하다. 이로써 매우 균일한 체류 시간을 갖는 종 방향으로의 균일한 유동을 수득한다. 열교환은 각 배럴 부 또는 기구 영역에서의 상이한 온도 조절에 의해 성취된다. 각 배럴 부에서의 온도는 반응 초기에 100 내지 250℃이고 이로부터 계속 강하된다.
출발 물질은 일반적으로 분리 스트림에서 계량되나 이의 일부는 함께 공급될 수도 있다. 그러나, 또한 모든 출발 물질을 함유하는 하나의 출발 물질 스트림만으로 계량할 수 있다. 하이드록시알킬아민 또는 다양한 하이드록시알킬아민의 혼합물 및/또는 카복실산 에스테르 및/또는 촉매, 및/또는 유동제 및 안정화제와 같은 첨가제는 하나의 출발 물질 스트림으로 합해질 수 있고; 카복실산 에스테르, 에스테르의 혼합물 및 또한 상기 언급한 첨가제 및 촉매도 이와 마찬가지이다.
물질 스트림은 또한 분류되어 압출기 또는 강력 혼합기에 다양한 지점에서 상이한 비율로 공급될 수 있다. 이는 반응의 완벽도에 기여할 수 있는 목적하는 농도 구배를 형성시킨다.
서열로서 출발 물질 스트림의 유입 시점은 다양하고 시간마다 분할될 수 있다.
반응의 완벽도는 아미드화에서 형성된 알콜을 제거함으로써 확인된다. 이 제거는 바람직하게는 압출기 또는 강력 혼합기의 배럴에서 개구를 통해 감압하 알콜을 제거하고/하거나 강력하게 혼합된 반응 혼합물에 대한 기체 스트림을 통과시킴으로써 수행되고, 이 경우 다수의 휘발성 알콜은 기체 스트림에 의해 수행된다.
반응은 촉매에 의해 가속화될 수 있다. 적합한 촉매는 알칼리 금속의 수산화물 및/또는 알콕사이드, 예를 들면 나트륨 또는 칼륨 수산화물, 나트륨 또는 칼륨 에톡사이드, 4급 암모늄 하이드록사이드, 알콕사이드 및/또는 기타 강 염기이다. 농도는 사용된 카복실산 에스테르에 대해 0.01 내지 5%, 바람직하게는 0.1 내지 1%이다.
진공 돔 또는 기체 통과 지점은 다양한 방법으로 배열되고, 출발 물질의 유형 또는 형성된 알콜에 따라 죄우된다. 실제 반응부의 잔류 알콜 다운스트림을 제거하기 위한 추가의 지점도 가능하다.
바람직하게는 신속한 반응 후 수행되는 신속하고 강력한 냉각은 압출기 또는 콘테나(Conterna) 기계의 경우와 같이 다 영역 양태 형성에서 반응 부로 통합될 수 있다. 또한 쉘 및 관형 열 교환기, 파이프 루프, 냉각 로울러, 공기 콘베이어 및 금속 콘베이어 벨트를 사용할 수 있다.
이의 점도에 따라, 최종 생성물은 먼저 적합한, 상기 언급한 기구를 사용하여 추가 냉각시킴으로써 적합한 온도로 만들고 이어서 분쇄 롤, 핀 롤, 해머 분쇄기, 플레이킹 롤 등을 사용하여 목적하는 입도로 펠렛화시키거나 분쇄한다.
본 발명의 바람직한 양태는 카복실산 에스테르 및 알칸올아민으로부터 화학식 1의 하이드록시알킬아미드의 연속 제조 방법이다.
상기식에서,
X는 결합, m=0인 경우 수소, 탄소수 1 내지 24의 알킬, 아릴, 알케닐, 알콕시카보닐 또는 카복시알케닐 라디칼 또는 이들의 헤테로원자-치환 라디칼이고,
R1은 수소, 탄소수 1 내지 24의 알킬, 알케닐, 아릴 또는 아르알킬 라디칼, 이들의 헤테로원자-치환 라디칼 또는이고,
R2는 서로 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 24의 알킬, 아릴, 아르알킬 및 알케닐 라디칼로 이루어진 그룹으로부터 선택된 동일하거나 상이한 라디칼 및 이들의 헤테로원자-치환 라디칼이고.
n은 1 내지 10의 정수이고,
m은 0 내지 2의 정수이다.
방법은 특히
를 제조하기에 적합하다.
일반적 제조 방법
카복실산 에스테르를 25 내지 220℃의 온도에서 이축 압출기의 공급 영역으로 공급하고 하이드록시알킬아민을 25 내지 200℃의 온도로 동시에 계량하여 가한다. 두종의 스트림중 하나는 용해된 촉매를 포함한다. 경우에 따라(불충분한 전환), 두종의 스트림중 하나는 분리될 수 있다. 이 스트림은 주요 부(50% 이상)가 공급 영역으로 계량 도입되고 최소 스트림이 다음 영역중 하나로 공급되어 후-반응이 가능하도록 공급 영역으로 계량 도입된다.
사용된 압출기는 일반적으로 반 이상이 고온으로 조절될 수 있는 상이한 배럴 부로 이루어진다.
8 영역을 갖는 압출기의 경우, 온도는 하기와 같이 고정된다.
Z1: 100 내지 220℃, Z2 내지 Z6: 80 내지 220℃, Z7, Z8: 60 내지 160℃.
공급 스트림이 분할되는 경우, 제2 공급 지점의 온도는 Z1과 동일하거나 유사하다.
Z1후의 두 영역에는 반응 동안 형성된 알콜을 제거하기 위한 겹쳐진 진공 돔이 제공된다.
모든 온도는 온도계로 조정되고, 혼련기 배럴 내의 온도는 전기적 가열 및 물 또는 공기 냉각(압축)에 의해 조정된다.
총 길이에 대한 공급 및 혼련 요소로 구성되는 이축의 회전율은 10 내지 380rpm이다.
하이드록시알킬아민 분자에 대한 에스테르 그룹의 비는 1:0.5 내지 1.5, 바람직하게는 1:1이다.
반응 생성물은 냉각되어 연속적으로 분쇄되거나 성형 및 포장된다.
실시예
디메틸 아디페이트(DMA)와 디에탄올아민(DEA)의 반응으로부터의 아미드 에스테르(ADE)
DMA 1몰당 DEA 2몰을 반응시킨다. 사용된 촉매는 KOH(DMA 양을 기준으로 0.2%)이다.
스트림 1은 DMA로 이루어져 있고, 스트림 2는 KOH가 용해된 DEA로 이루어져 있다. 스트림은 분할되지 않는다. 이들을 이축 압출기의 제1 영역에 가한다. 형성된 메탄올을 주로 두개의 진공 돔에서 추출한다. 형성된 생성물을 냉각 벨트에 적용시킨다. 압출기 내의 체류 시간은 1분 미만이다.
13C-NMR에 따른 생성물의 조성:
DEA 2.0%
ADE 97.5%
CH3OH 0.5%
본 발명은 출발 물질의 반응이 강한 혼합에 의해 압출기 또는 강력 혼합기 내에서 수행되고 열을 제공하는 신속한 반응을 수행함과 동시에, 형성된 알콜을 제거하고 이어서 최종 생성물을 분리하는, 카복실산 에스테르 및 알칸올아민으로부터 하이드록시알킬아미드의 연속 제조 방법을 제공한다.
Claims (13)
- 출발 물질의 반응이 강한 혼합에 의해 압출기 또는 강력 혼합기 내에서 수행되고 열을 제공하는 신속한 반응을 수행함과 동시에, 형성된 알콜을 제거하고 이어서 최종 생성물을 분리하는, 카복실산 에스테르 및 알칸올아민으로부터 하이드록시알킬아미드의 연속 제조 방법.
- 제1항에 있어서, 반응이 용매없이 수행되는 방법.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 반응이 일축, 다축 또는 유성형 기어 압출기 내에서 수행되는 방법.
- 제3항에 있어서, 반응이 이축 압출기에서 수행되는 방법.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 반응이 강력 혼련기 또는 정적 혼합기 내에서 수행되는 방법.
- 제1항 내지 제5항중의 어느 한 항에 있어서, 반응이 촉매 및/또는 첨가제의 존재하에 수행되는 방법.
- 제1항 내지 제6항중의 어느 한 항에 있어서, 반응이 서로 무관하게 열적으로 조절될 수 있는 다수의 동일하거나 상이한 배럴 부를 갖는 압출기 또는 강력 혼합기 내에서 수행되는 방법.
- 제7항에 있어서, 반응의 초기 온도가 100℃ 내지 250℃ 이상이고 이로부터 계속 강하되는 방법.
- 제1항 내지 제8항중의 어느 한 항에 있어서, 출발 물질 및/또는 첨가제가 단독으로 또는 배합물로 도입되는 방법.
- 제1항 내지 제9항중의 어느 한 항에 있어서, 형성된 알콜이 감압에 의해 및/또는 강하게 혼합된 반응 혼합물에 대해 불활성 기체 스트림을 통과시킴으로써 제거되는 방법.
- 제1항 내지 제10항중의 어느 한 항에 있어서, 최종 생성물이 신속한 강력 냉각에 의해 수득되는 방법.
- 제1항 내지 제11항중의 어느 한 항에 있어서, 카복실산 에스테르 및 알칸올아민으로부터 화학식 1의 하이드록시알킬아미드의 연속 제조 방법.화학식 1상기식에서,X는 결합, m=0인 경우 수소, 탄소수 1 내지 24의 알킬, 아릴, 알케닐, 알콕시카보닐 또는 카복시알케닐 라디칼 또는 이들의 헤테로원자-치환 라디칼이고,R1은 수소, 탄소수 1 내지 24의 알킬, 알케닐, 아릴 또는 아르알킬 라디칼, 이들의 헤테로원자-치환 라디칼 또는이고,R2는 서로 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 24의 알킬, 아릴, 아르알킬 및 알케닐 라디칼로 이루어진 그룹으로부터 선택된 동일하거나 상이한 라디칼 및 이들의 헤테로원자-치환 라디칼이고.n은 1 내지 10의 정수이고,m은 0 내지 2의 정수이다.
- 제1항 내지 제12항중의 어느 한 항에 있어서,를 제조하는 방법.
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