TW201600496A - 連續製備n-烷基(甲基)丙烯醯胺之方法 - Google Patents

連續製備n-烷基(甲基)丙烯醯胺之方法 Download PDF

Info

Publication number
TW201600496A
TW201600496A TW104131803A TW104131803A TW201600496A TW 201600496 A TW201600496 A TW 201600496A TW 104131803 A TW104131803 A TW 104131803A TW 104131803 A TW104131803 A TW 104131803A TW 201600496 A TW201600496 A TW 201600496A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
meth
catalyst
alkyl
amine
acrylate
Prior art date
Application number
TW104131803A
Other languages
English (en)
Inventor
波爾多 斯米特
沃夫剛 克萊森
瑪汀娜 艾伯特
德克 布洛爾
吉都 普羅茲曼
喬秦 康貝爾
湯瑪士 柯爾
漢斯傑哈德 史戴樂
喬哈德 考貝爾
班納迪 洛克
Original Assignee
贏創羅恩有限責任公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 贏創羅恩有限責任公司 filed Critical 贏創羅恩有限責任公司
Publication of TW201600496A publication Critical patent/TW201600496A/zh

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C231/00Preparation of carboxylic acid amides
    • C07C231/02Preparation of carboxylic acid amides from carboxylic acids or from esters, anhydrides, or halides thereof by reaction with ammonia or amines
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61KPREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K31/00Medicinal preparations containing organic active ingredients
    • A61K31/16Amides, e.g. hydroxamic acids
    • A61K31/165Amides, e.g. hydroxamic acids having aromatic rings, e.g. colchicine, atenolol, progabide
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07DHETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D207/00Heterocyclic compounds containing five-membered rings not condensed with other rings, with one nitrogen atom as the only ring hetero atom
    • C07D207/02Heterocyclic compounds containing five-membered rings not condensed with other rings, with one nitrogen atom as the only ring hetero atom with only hydrogen or carbon atoms directly attached to the ring nitrogen atom
    • C07D207/18Heterocyclic compounds containing five-membered rings not condensed with other rings, with one nitrogen atom as the only ring hetero atom with only hydrogen or carbon atoms directly attached to the ring nitrogen atom having one double bond between ring members or between a ring member and a non-ring member
    • C07D207/22Heterocyclic compounds containing five-membered rings not condensed with other rings, with one nitrogen atom as the only ring hetero atom with only hydrogen or carbon atoms directly attached to the ring nitrogen atom having one double bond between ring members or between a ring member and a non-ring member with hetero atoms or with carbon atoms having three bonds to hetero atoms with at the most one bond to halogen, e.g. ester or nitrile radicals, directly attached to ring carbon atoms
    • C07D207/24Oxygen or sulfur atoms
    • C07D207/262-Pyrrolidones
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07DHETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D207/00Heterocyclic compounds containing five-membered rings not condensed with other rings, with one nitrogen atom as the only ring hetero atom
    • C07D207/02Heterocyclic compounds containing five-membered rings not condensed with other rings, with one nitrogen atom as the only ring hetero atom with only hydrogen or carbon atoms directly attached to the ring nitrogen atom
    • C07D207/30Heterocyclic compounds containing five-membered rings not condensed with other rings, with one nitrogen atom as the only ring hetero atom with only hydrogen or carbon atoms directly attached to the ring nitrogen atom having two double bonds between ring members or between ring members and non-ring members
    • C07D207/34Heterocyclic compounds containing five-membered rings not condensed with other rings, with one nitrogen atom as the only ring hetero atom with only hydrogen or carbon atoms directly attached to the ring nitrogen atom having two double bonds between ring members or between ring members and non-ring members with hetero atoms or with carbon atoms having three bonds to hetero atoms with at the most one bond to halogen, e.g. ester or nitrile radicals, directly attached to ring carbon atoms
    • C07D207/36Oxygen or sulfur atoms
    • C07D207/402,5-Pyrrolidine-diones
    • C07D207/4042,5-Pyrrolidine-diones with only hydrogen atoms or radicals containing only hydrogen and carbon atoms directly attached to other ring carbon atoms, e.g. succinimide
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/50Improvements relating to the production of bulk chemicals
    • Y02P20/582Recycling of unreacted starting or intermediate materials
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/50Improvements relating to the production of bulk chemicals
    • Y02P20/584Recycling of catalysts

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Pharmacology & Pharmacy (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)

Abstract

本發明係關於一種藉由令(甲基)丙烯酸烷酯與高沸點胺反應以連續製備N-烷基(甲基)丙烯醯胺之方法。觸媒活化和特定單離純化技術達到目前未能達到的產物品質。此外,能夠達到極高的空間-時間產率和總產率。

Description

連續製備N-烷基(甲基)丙烯醯胺之方法
本發明係關於一種連續操作之製備N-烷基(甲基)丙烯醯胺(C)之方法,其係根據以下反應式,藉由例如(甲基)丙烯酸甲酯(A,其中R1=甲基)與胺(B)之連續胺解反應而釋出甲醇(D,其中R1=甲基): 其中:R1= 具有3至10個碳原子的直鏈或支鏈烷基,R3 是氫或甲基,R2 是直鏈、支鏈或環狀烷基、芳基(其亦可經一或多個烷基取代),該直鏈、環狀或支鏈烷基可具有1-12個碳原子的長度且可以,例如,是甲基、乙基、丙基、異丙基、丁基、異丁基、三級 丁基、戊基、己基、庚基、辛基、異辛基、壬基、癸基、十一碳基,且可任意經下列者單取代或多取代- NR3R4或- OR5,其中R3或R4可以是氫,且其中,此外- R3、R4或R5可相同或相異且各為具1-12個碳原子的烷基,例如甲基、乙基、丙基、異丙基、丁基、異丁基、三級丁基、戊基、己基、庚基、辛基、異辛基、壬基、癸基、十一碳基或氫,- R2另亦可為[(R6-O)n]-R7其中:- R6可為C1-C4-烷基,其亦可為支鏈,例如甲基、乙基、丙基、異丙基、丁基、異丁基或三級丁基,- R7可為甲基或乙基。
有用的胺包括,例如,下列化合物:二甲胺基乙胺、二乙胺基乙胺、二丙胺基乙胺、二異丙胺基乙胺、二丁胺基乙胺、二異丁胺基乙胺、二甲胺基丙胺、二乙胺基丙胺、二丙胺基丙胺、二異丙胺基丙胺、二丁胺基丙胺、二異丁胺基丙胺、二甲胺基丁胺、二乙胺基丁胺、二丙胺基丁胺、二異丙胺基丁胺、二丁胺基丁胺、 二異丁胺基丁胺、甲胺、環己胺、二甲胺基己胺、二乙胺基己胺、二甲胺基新戊胺。
除了二甲胺基丙胺以外,特別佳者是二甲胺基乙胺、二甲胺基丁胺、二甲胺基戊胺和二甲胺基己胺。
文獻揭示許多以批次方式進行轉酯化法(批次轉酯化法),及不同的觸媒。
尋求更經濟的可行方法,結果發現連續轉酯化法,其中連續供應反應物且連續移出產物。此連續轉酯化法具有下列優於批次轉酯化法的優點:此方法更易自動化且可以較少的人力需求進行,產物品質可較佳地再製且變化較小,因為沒有接續執行個別製備步驟(填充、反應、低沸點物移除、產物移除、掏空)而使得設備容量提高。此方法的空間-時間產率比批次法為高。
已經知道連續轉酯化法。
EP 0 960 877(Elf Atochem S.A.)描述製備二烷胺基醇的甲基丙烯酸酯之連續法。二烷胺基醇一般與(甲基)丙烯酸甲酯反應,且藉以下方法得到(甲基)丙烯酸二烷胺基烷酯:起始物之混合物((甲基)丙烯酸甲酯和二烷胺基醇)與作為觸媒的酞酸四烷酯(例如鈦酸四丁酯、四乙酯或四(2-乙基己酯))和至少一種聚合反應抑制劑(例如啡噻、三級丁基兒茶酚、氫醌單甲醚或氫醌)一起連續 供入攪拌反應器,其中,轉化成(甲基)丙烯酸二烷胺基烷酯係於溫度為90℃-120℃進行並同時連續移出共沸的(甲基)丙烯酸甲酯/甲醇混合物。粗得的反應混合物(粗酯)供至第一蒸餾管柱,其中將基本上不含觸媒之流於減低壓力下自蒸餾管柱頂部抽出,且觸媒和一些(甲基)丙烯酸二烷胺基烷酯自蒸餾管柱的底部抽出。然後,第一蒸餾管柱的頂部流供至第二蒸餾管柱,在此第二蒸餾管柱中,具有低量(甲基)丙烯酸二烷胺基烷酯的低沸點產物流於減低壓力下自頂部抽出,且,在底部,由主要(甲基)丙烯酸二烷胺基烷酯和聚合反應抑制劑所組成的流供至第三蒸餾管柱。在第三蒸餾管柱中,在減低壓力下進行精餾,其中所欲純的(甲基)丙烯酸二烷胺基烷酯自頂部抽出,且基本上該一或多種聚合反應抑制劑自底部抽出。第一蒸餾管柱的底部流,在藉膜蒸發器之助而進一步純化之後,循環進入反應器,如同來自第二蒸餾管柱的頂部流。
此方法省略醇於使用之前之除水,此將會導致所用鈦酸四烷酯之去活化提高(因為水解反應)並包括形成所不欲的固體沉澱物。此外,此方法具有觸媒於第一蒸餾管柱底部之相當高溫下遭受熱應力的缺點。此易導致觸媒分解。
此方法中,未轉化的反應物和產物二者經由頂部共精餾兩次。此伴隨極高的能量成本和共4個精餾管柱,其中一些管柱必須具有極大尺寸。因此,此方法飽受極高資金 和操作成本之苦。
EP 0 968 995(Mitsubishi Gas Chemical Comp.)描述一種使用反應管柱製備(甲基)丙烯酸烷酯之連續法。此轉酯化反應直接在蒸餾管柱中進行(即,反應器和用以移除(甲基)丙烯酸甲酯/甲醇共沸物的蒸餾管柱形成一個設備),起始物((甲基)丙烯酸甲酯和醇)連續供至其中。所須觸媒(此處亦較佳地為鈦化合物)存在於蒸餾管柱中。在均相觸媒的情況中,觸媒連續計量供入蒸餾管柱。但是,由於蒸餾管柱中液體返回流的沖洗效應(purge effect),所以在蒸餾管柱中使用均相觸媒導致觸媒需求提高,且,若發生固態觸媒沉澱,會污染管柱內部。在非均相觸媒的情況中,觸媒存在於反應管柱中。但是,因為在蒸餾管柱中發生壓降提高的情況,不利於觸媒在蒸餾管柱中之放置,此外,定期清潔蒸餾管柱造成非常高的成本和不便。此外,非均相觸媒會例如因為所不欲的聚合反應而被去活化。
DE 4 027 843(Röhm GmbH)描述藉使用脂族和芳族胺使(甲基)丙烯酸烷基酯胺解而製備N-經取代的(甲基)丙烯醯胺之連續法。反應溫度>150℃,壓力約160巴。未使用觸媒。
CN 183 71 88(Jiangsu Feixiang Chemical Co.)描述一種製備N-((3-二甲胺基)丙基)甲基丙烯醯胺(DMAPMA)之方法,其藉由令甲基丙烯酸甲酯與N,N-二甲基-1,3-丙二胺反應而得到N-(3-(3-二甲胺基)丙 基)-3-((二甲胺基)丙基)胺基)-2-甲基丙醯胺(BDMAPA)。BDMAPA在第二反應步驟於160℃下使用金屬觸媒熱解,得到DMAPMA,其純度>97%,產率70重量%。此方法以批次法方式描述。交聯劑含量相當高。
WO 2004/103952(Röhm GmbH)描述一種藉由令丙烯酸烷酯與高沸點胺反應而連續製備烷胺基丙烯醯胺之方法。特別的單離純化(workup)技術達到的產物品質為目前未曾達到者。此外,可達到極高的空間-時間和整體產率。
本發明的一個目的是提供一種將(甲基)丙烯酸酯加以胺解的連續法,其避免前述兩個方法的缺點。此外,此新穎方法應提供品質比目前市場上已有者為佳的產品。應瞭解較佳品質是指較低交聯劑含量或胺在酯起始物的雙鍵上或在醯胺產物的雙鍵上之加成產物的含量低。
目前市面上可取得之N-烷基(甲基)丙烯醯胺的品質具有,例如,以下組成:N-3-二甲胺基丙基甲基丙烯醯胺(Jiangsu Feixiang Chemical Co.,2008年5月取得,批號2007/05/01),純度98.4%,交聯劑含量為1.730ppm。所發現的交聯劑是N-烯丙基甲基丙烯醯胺。
因此,本發明的目的係開發一種方法,以得到交聯劑含量明顯較低的N-烷基(甲基)丙烯醯胺。
此外,此新穎方法應以複雜度最低且在能量上更有利(即,花費較低)的方式,提供胺基(甲基)丙烯酸酯。應該減少操作設備所須的人力。
解決方案
藉具有申請專利範圍第1項之特徵的方法,達到這些目的和雖未個別詳述但由先前技術之前言的討論可直接看出或衍生出的其他目的。根據本發明之方法的有利修飾在引用記載申請專利範圍第1項的請求項中受到保護。
圖1中的編號之解釋:
1.反應設備
2.低沸點物排放蒸餾管柱
3.低沸點物蒸餾管柱
4.粗製物管柱
5.純化物管柱
6.觸媒預活化
10.觸媒供料
11.(甲基)丙烯酸酯供料
12.胺供料
13.低沸點物排放
14.低沸點物循環流
15.粗產物
16.低沸點物排放
17.較低沸點物排放
18.純產物
19.高沸點物排放
DSV=薄膜蒸發器
1‧‧‧反應設備
2‧‧‧低沸點物排放蒸餾管柱
3‧‧‧低沸點物蒸餾管柱
4‧‧‧粗製物管柱
5‧‧‧純化物管柱
6‧‧‧觸媒預活化
10‧‧‧觸媒供料
11‧‧‧(甲基)丙烯酸酯供料
12‧‧‧胺供料
13‧‧‧低沸點物排放
14‧‧‧低沸點物循環流
15‧‧‧粗產物
16‧‧‧低沸點物排放
17‧‧‧較低沸點物排放
18‧‧‧純產物
19‧‧‧高沸點物排放
DSV‧‧‧薄膜蒸發器
圖1示意顯示根據本發明之方法。
將(甲基)丙烯酸酯供料,反應物(11),連續供至適當反應設備(1),其中可以使用個別反應槽或串聯的二或多個反應槽的級聯。此級聯可以由,例如,2、3、4、5或6個或可能更多個個別反應槽所組成。較佳體系中,使用串聯的3個連續攪拌槽的級聯。
(甲基)丙烯酸酯供料,反應物(11),可以多種方式供入。例如,可以將反應物流(11)僅供至該級聯的第一反應槽,或將反應物流(11)分成數個次流並將這些次流供應至該級聯中串聯的反應槽中的所有或僅一些反應槽。也可能令反應物流(11)經由設備(2)和/或反應設備(1)供入。有利地,可將反應物流(11)僅供至設備(2)中或,在另一體系中,將反應物流(11)分成數個次流,然後將次流供至設備(2)或至第一反應槽,或適當時,供至該級聯的二或多個反應槽。
建議所有反應槽具有蒸氣導引至蒸餾管柱(2)以移除反應中釋出的醇。
進入或離開反應器的流動狀態不須如流程圖中所示者。特別的體系中,已發現有利地,每一情況中,將該級聯的一個槽的排放物引至下游該級聯的下一槽的底部。
將胺(12)連續供至蒸餾管柱(2)以除水。
所須作為觸媒的四烷氧基鈦酸酯(相對於所用的(甲基)丙烯酸酯A,此四烷氧基鈦酸酯含量較佳為0.2重量%-4重量%),如同聚合反應抑制劑地,連續計量供至反應設備(1)中較佳。
但是,使用的胺解觸媒亦為先前技藝已知之所有的轉酯化觸媒。有用的觸媒包括,例如,乙醯基丙酮鋯和鋯的1,3-二酮化合物;也可以使用鹼金屬氰酸鹽或鹼金屬硫氰酸鹽和鹼金屬鹵化物的混合物,及錫化合物(例如氧化二辛基錫)、鹼土金屬氧化物或鹼土金屬氫氧化物(例如CaO、Ca(OH)2、MgO、Mg(OH)2或前述化合物之混合物),及鹼金屬氫氧化物、鹼金屬烷氧化物和氯化鋰及氫氧化鋰;也可以使用前述化合物與前述鹼土金屬化合物和鋰鹽之混合物、氧化二烷基錫(例如氧化二辛基錫)、鹼金屬碳酸鹽、鹼金屬碳酸鹽連同四級銨鹽(例如氫氧化四丁基銨或溴化十六基三甲基銨),及由氧化二有機基錫和鹵化有機基錫所構成的混合觸媒、酸性陰離子交換劑、磷-鉬雜多元酸、鈦烷氧化物(如鈦酸異丙酯)、金屬鈦、鋯、鐵或鋅與1,3-二羰基化合物的鉗合化合物、鉛化合物(例如鉛氧化物、鉛氫氧化物、鉛烷氧化物、鉛碳酸鹽或羧酸的鉛鹽)。特別佳的是氧化二烷基錫和鈦酸烷酯 的觸媒混合物,例如氧化二辛基錫和鈦酸異丙酯之比例約2.5:1(重量%/重量%)。
觸媒或觸媒混合物的用量是0.1重量%至10重量%,較佳為0.2重量%至7重量%,各者以所用的(甲基)丙烯酸酯為基準。
觸媒的預活化被發現是有利的(6)。此涉及混合或分散觸媒,將它們加熱至90℃至120℃並攪拌2至3小時直到形成均勻的透明溶液。
適當的(甲基)丙烯酸烷酯是所有具有具3至10,較佳3至6且更佳3或4個碳原子之直鏈或支鏈烷基的(甲基)丙烯酸酯。其典型例子是(甲基)丙烯酸丙酯、(甲基)丙烯酸異丙酯、(甲基)丙烯酸正丁酯、(甲基)丙烯酸異丁酯、(甲基)丙烯酸3-甲基丁酯、(甲基)丙烯酸戊酯、(甲基)丙烯酸新戊酯、(甲基)丙烯酸己酯、(甲基)丙烯酸環己酯、(甲基)丙烯酸庚酯、(甲基)丙烯酸正辛酯、(甲基)丙烯酸乙基己酯或(甲基)丙烯酸癸酯。
所用的胺可為所有化合物R2NH2,其R2基團含有1-12,較佳2-8或更佳2-4個碳原子。典型結構和特定化合物的例子已列於此說明書的開始處。
此外,嫻於此技藝者顯見者,特別有利地選擇起始物,使得自反應混合物移除醇能夠使得平衡移動至產物側。該醇憑藉其相較於所用的胺之較低的沸點和/或憑藉形成共沸物,而可藉蒸餾方式移除。
有用的聚合反應抑制劑包括氫醌、4-羥基-2,2,6,6-四甲基哌啶氧基或雙(2-甲氧基羰基丙基)硫醚或氫醌單甲醚及氧。
所用的胺可以含水。所用的胺中的水量介於50和500ppm之間(0.05-0.005重量%)。進入反應設備之前,胺藉由蒸餾管柱(2)以蒸餾方式除水較佳。在此過程中,存在於胺中的水經由頂部抽出。為防止排放的較低沸點物被所使用的胺所污染(13),此胺較佳地在蒸餾管柱(2)的較下方部分添加。所用的胺亦可以另一方式除水:- 藉由上游除水蒸餾管柱或- 藉由以除水劑(例如分子篩)處理,或- 藉由膜分離法,例如滲透蒸發。
因為存在於胺中的水會導致反應器中的觸媒(如鈦酸四烷酯)的不可逆損壞,所以此除水有其重要性。存在於胺中的水導致副產物形成,因此而應嚴格避免。此除水步驟防止觸媒的水解反應及因提高所用觸媒量和固態沉澱物所引發的問題所導致的相關花費。此外,藉由降低副產物的比例而提高產物的純度。
根據系統和操作壓力,此反應在反應設備(1)中於介於80℃和180℃的溫度範圍內進行。此溫度範圍介於110℃和160℃之間為較佳。為提高反應速率,藉蒸餾管柱(2),任意地與醇呈共沸物形式,自反應混合物抽出反應釋出的醇(13)。此可於大氣壓、提高壓力或減低壓 力下進行。將反應混合物(由大部分的烷基(甲基)丙烯醯胺產物、未轉化的(甲基)丙烯酸酯和胺以及少量醇、觸媒、聚合反應抑制劑和一部分副產物所組成)在反應器停留時間約0.5-3小時(停留時間1-2小時較佳)之後,供至連續操作的降膜式蒸發器(5)。將降膜式蒸發器(5)的蒸氣供至低沸點物蒸餾管柱(3)。在此管柱中,低沸點組份(相對於產物醯胺)、主要產物醇和未轉化的反應物(甲基)丙烯酸酯和胺,在減低壓力(在約1毫巴-500毫巴的範圍內較佳)下移除。這些經由蒸餾管柱(3)頂部抽出並循環(14)進入反應器區域或進入蒸餾管柱(2)。以反應物和整體方法為基準,此循環流達到高轉化率。
在降膜式蒸發器(5)的出口得到之粗製醯胺(15)(其仍被觸媒、聚合反應抑制劑和高沸點副產物所污染)含有較佳>80重量%的產物醯胺且係被送到另一真空蒸餾階段(其於較佳壓力範圍介於0.1和200毫巴之間運作)進行單離純化。此處以蒸餾方式,以頂部產物形式移出純產物醯胺。
此方法中形成的副產物相對於反應物胺和(甲基)丙烯酸酯是高沸點組份,因此以雜質形式進入產物醯胺中,此明顯降低產物品質。使用具有溫和膜蒸發的設備(如(5)),自觸媒和聚合反應抑制劑和高沸點副產物移除產物醯胺可解決此問題。適用於此目的的設備是降膜式、薄膜式和短路徑蒸發器。
N-烷基(甲基)丙烯醯胺之製備可任意地以純化蒸餾設備接續,此設備亦可以在減低壓力(例如500-0.1毫巴)壓力下操作。當要特別佳地移除在方法中形成的高沸點次要組份時,特別須要此設備。根據本發明之方法中,使用二階段單離純化,以達到低交聯劑含量。在第一蒸餾中,粗產物(15)經加熱並自頂部計量供至管柱以移除低沸點物(16)。經脫氣的供料流供應至第二管柱(4)的中間以移除較低沸點物(17)。無較低沸點物的中間產物供應至第三管柱(5),且產物(18)經由頂部餾出以移除所得餾底物中的高沸點物(19)。
藉以下實例詳細說明根據本發明之方法,但不欲以其造成任何限制。
實例:連續胺解成N-烷基(甲基)丙烯醯胺
為連續製備N-二甲胺基丙基甲基丙烯醯胺,將200公斤/小時含有2.0重量%鈦酸異丙酯之經預活化的觸媒供料計量供入第一反應槽中,5.0重量%氧化二辛基錫計量供至蒸餾管柱(2),及144公斤/小時N-二甲胺基丙胺(DMAPA)。預活化係於110℃在攪拌槽中進行2小時。此外,來自低沸點物蒸餾管柱的循環返回流經由蒸餾管柱(2)連續流至第一反應槽(400公斤/小時,具有70重量%反應物甲基丙烯酸酯和甲醇、DMAPA和副產物之組成)。MMA:DMAPA在反應器供料中的莫耳比是1.8:1。此外,來自攪拌槽的蒸氣(其已經在蒸餾管柱(2)中 去除甲醇)經由管柱底部供至第一反應槽。在這些反應條件(壓力約500毫巴)下,在第一反應槽建立138℃反應溫度。第二反應槽和第三反應槽中的反應溫度分別是143℃和155℃。餾出物自蒸餾管柱(2)的抽出速率是110公斤/小時。
將第一反應槽的輸出物通入第二反應槽,將第二反應槽的輸出物通入第三反應槽。總停留時間約150分鐘,於第三反應槽出口測得下列組分比例:
將來自個別攪拌槽的蒸氣連續供至蒸餾管柱(2)。
將第三反應槽的輸出物連續通至低沸點物管柱的薄膜蒸發器,其中未轉化的DMAPA、MMA和甲醇以餾出物形式抽出(400公斤/小時)並以循環返回流形式回供至蒸餾管柱(2)。低沸點物管柱的薄膜蒸發器的底部排放速率為240公斤/小時且組成為約90重量%產物醯胺、0.1重量%DMAPA、較高比例的高沸點組份和微量的反應物。
然後,此粗產物在二階段蒸餾處理中單離純化。
第一蒸餾處理:
製備之粗產物(約90重量%產物醯胺)經由管線分批運送進入儲槽。安定劑加至其中。
已藉加熱器加熱的產物藉由幫浦通至管柱頂部。移出 的低沸點物(16)經冷凝(可能的話)並送去熱利用。未冷凝的組份在洗氣設備中,被吸收於硫酸中。
經脫氣的供料流供應至第二管柱中間並藉由蒸發器去除較低沸點物(17)。所得的較低沸點物經冷凝並同樣熱利用。
主要蒸餾處理:
收集“無較低沸點物的產物”並將其經由預熱器導引至第三管柱中。純產物(18)經由頂部抽出,在分凝器中幾乎完全冷凝並轉移至純產物槽中。
未冷凝的組份在下游冷凝器中液化並熱利用。
高沸點物自第二蒸發器底部抽出並送去熱利用(19)。
根據本發明之方法得到產物(N-3-二甲胺基丙基甲基丙烯醯胺),其純度>98%,在實例中為98.9%,交聯劑含量低於600ppm,特別是500ppm,更佳為低於400ppm,在實例中為240ppm。發現的交聯劑為N-烯丙烯甲基丙烯醯胺(藉GC分析)。
聚合反應實驗
配方:N-3-二甲胺基丙基甲基丙烯醯胺的溶液聚合物,15重量%於乙酸正丁酯中
條件:0.30重量%2,2’-偶氮基雙(異丁腈),以單體為基準,在水浴中70℃ 18小時
本發明之產物:已含有240重量ppm N-烯丙基甲基丙烯醯胺(交聯劑);
比較例1至4:藉由添加N-烯丙基甲基丙烯醯胺而將本發明之產物調整至對應交聯劑含量
比較性實驗用以瞭解多少量的N-烯丙基甲基丙烯醯胺交聯劑在單體中會對應用(聚合反應)造成顯著影響。
與市售產品比較,清楚顯示可藉根據本發明之方法得到的產物的交聯劑含量明顯較低。
即使於600ppm交聯劑,聚合反應中觀察到初期形成凝膠;於1000ppm,混合物完全膠凝。
1‧‧‧反應設備
2‧‧‧低沸點物排放蒸餾管柱
3‧‧‧低沸點物蒸餾管柱
4‧‧‧粗製物管柱
5‧‧‧純化物管柱
6‧‧‧觸媒預活化
10‧‧‧觸媒供料
11‧‧‧(甲基)丙烯酸酯供料
12‧‧‧胺供料
13‧‧‧低沸點物排放
14‧‧‧低沸點物循環流
15‧‧‧粗產物
16‧‧‧低沸點物排放
17‧‧‧較低沸點物排放
18‧‧‧純產物
19‧‧‧高沸點物排放
DSV‧‧‧薄膜蒸發器

Claims (20)

  1. 一種用於製備N-烷基(甲基)丙烯醯胺之方法,包括:I)將觸媒以加熱到90至120℃的方式預活化而得到均勻觸媒溶液;II)將該經過預活化的觸媒送到含有反應器和蒸餾管柱之連續反應器設備的該反應器裡;III)於該反應器中,在有該經熱預活化之觸媒或有觸媒混合物,且在有至少一種聚合反應抑制劑之下,使式(B)之胺與式(A)之(甲基)丙烯酸烷酯連續反應R2NH2 (B)(其中R2為具有1至12個碳原子的直鏈或支鏈或環狀烷基或芳基) (其中R1是具有3至10個碳原子的直鏈或支鏈烷基,且R3是氫或甲基);從該反應器將醇或醇/(甲基)丙烯酸烷酯混合物移除到該蒸餾管柱;將移除醇混合物的該反應混合物自該反應設備引導到第一蒸餾管柱或連接第一蒸餾管柱的蒸發器,其中,藉由在減低壓力下經由該第一蒸餾管柱頂部蒸餾,組份A、B、及醇 和極小比例的產物醯胺(C)被抽出並循環進入該反應設備;及從該蒸發器或第一蒸餾管柱的底部將含有該產物醯胺(C)、該觸媒、該聚合反應抑制劑和高沸點副產物的底部流抽出,及將該底部流供至純化蒸餾處理以得到式(C)之N-烷基(甲基)丙烯醯胺
  2. 如申請專利範圍第1項之方法,其中該純化蒸餾處理包括二階段超純化蒸餾處理,其包括至少一種低沸點物和較低沸點物抽出的第一蒸餾處理以及從該底部流移除至少一種高沸點物以得到純N-烷基(甲基)丙烯醯胺的主要蒸餾處理。
  3. 如申請專利範圍第1項之方法,其中,在將該胺(B)送入該反應器之前,將該胺供應到水被蒸除之所在的該蒸餾管柱進行除水,然後才送到該反應器。
  4. 如申請專利範圍第1項之方法,其中被送入該反應器之(甲基)丙烯酸烷酯(A)對胺(B)的莫耳比為介於1/1和2/1之間。
  5. 如申請專利範圍第1項之方法,其中該觸媒包括鈦酸四烷酯。
  6. 如申請專利範圍第1項之方法,其中以所含的(甲基)丙烯酸酯為基準計,該觸媒的用量為0.1-10重量%。
  7. 如申請專利範圍第6項之方法,其中以所含的(甲基)丙烯酸酯為基準計,該觸媒的量為0.2-7重量%。
  8. 如申請專利範圍第1項之方法,其中該觸媒包括比例為2.5:1(重量%/重量%)之氧化二辛基錫和鈦酸異丙酯,且其中該觸媒的預活化包括在90至120℃處理2至3小時。
  9. 如申請專利範圍第8項之方法,其中以所含的(甲基)丙烯酸酯為基準計,該觸媒的用量為0.1-10重量%。。
  10. 如申請專利範圍第1項之方法,其中該聚合反應抑制劑包含一種選自啡噻、三級丁基兒茶酚、氫醌單甲醚及氫醌之化合物,且其中以該反應混合物為基準計,該抑制劑的量介於10和5000ppm之間。
  11. 如申請專利範圍第1項之方法,其中該聚合反應抑制劑還包含氧。
  12. 如申請專利範圍第1項之方法,其中該式(B)之胺包含二甲基胺基丙基胺。
  13. 如申請專利範圍第1項之方法,其中該第一蒸餾管柱中的壓力介於2和500毫巴之間。
  14. 如申請專利範圍第1項之方法,其中該反應混合物在該反應設備中的停留時間介於0.5和3小時之間。
  15. 如申請專利範圍第1項之方法,其中該反應混合物是被送到蒸發器且該蒸發器為膜蒸發器。
  16. 一種以申請專利範圍第1項之方法得到的N-烷基 (甲基)丙烯醯胺,其中該N-烷基(甲基)丙烯醯胺的交聯劑含量係低於600ppm。
  17. 如申請專利範圍第4項之方法,其中(甲基)丙烯酸烷酯對胺的莫耳比為介於1.05/1和1.15/1之間。
  18. 如申請專利範圍第2項之方法,其中,在將該胺(B)送入該反應器之前,將該胺供應到水被蒸除之所在的該蒸餾管柱進行除水,然後才送到該反應器。
  19. 如申請專利範圍第2項之方法,其中被送到該反應器裡的(甲基)丙烯酸烷酯(A)對胺(B)的莫耳比為介於1/1和2/1之間。
  20. 如申請專利範圍第19項之方法,其中(甲基)丙烯酸烷酯對胺的莫耳比為介於1.05/1和1.15/1之間。
TW104131803A 2009-04-07 2010-04-01 連續製備n-烷基(甲基)丙烯醯胺之方法 TW201600496A (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102009002239A DE102009002239A1 (de) 2009-04-07 2009-04-07 Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Alkylamino(meth)acrylamiden

Publications (1)

Publication Number Publication Date
TW201600496A true TW201600496A (zh) 2016-01-01

Family

ID=42224266

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW099110192A TWI519506B (zh) 2009-04-07 2010-04-01 連續製備n-烷基(甲基)丙烯醯胺之方法
TW104131803A TW201600496A (zh) 2009-04-07 2010-04-01 連續製備n-烷基(甲基)丙烯醯胺之方法

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW099110192A TWI519506B (zh) 2009-04-07 2010-04-01 連續製備n-烷基(甲基)丙烯醯胺之方法

Country Status (13)

Country Link
US (1) US8674133B2 (zh)
EP (1) EP2417098A1 (zh)
JP (1) JP5599453B2 (zh)
KR (1) KR101689905B1 (zh)
CN (1) CN102369181A (zh)
AU (1) AU2010234280B2 (zh)
BR (1) BRPI1015290A2 (zh)
CA (1) CA2758115C (zh)
DE (1) DE102009002239A1 (zh)
RU (1) RU2546670C2 (zh)
TW (2) TWI519506B (zh)
WO (1) WO2010115666A1 (zh)
ZA (1) ZA201107331B (zh)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105348130B (zh) * 2015-12-02 2017-06-06 天津久日新材料股份有限公司 一种n、n‑二甲基丙基丙烯酰胺的制备方法
CN105481698B (zh) * 2015-12-28 2017-06-13 江苏富淼科技股份有限公司 一种n,n‑二甲基‑1,3‑丙二胺回收和联产n,n,n′,n′‑四甲基‑1,3‑丙二胺的方法
EP3263551B1 (de) * 2016-06-28 2020-10-14 Evonik Operations GmbH Herstellung von n,n-(di)alkylaminoalkyl(meth)acrylamid bzw. n,n-(di)alkylaminoalkyl(meth)acrylat und deren quarternären ammoniumsalzen als flockungshilfsmittel und gelbildner
CN108047057B (zh) * 2017-12-28 2020-06-02 山东铂源药业有限公司 一种布替萘芬的合成方法
CN111170873B (zh) * 2020-02-12 2023-07-07 四川科宏达集团有限责任公司 一种从甜菜碱废水中提取n,n-二甲基-1,3-丙二胺的方法

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS4914391A (zh) * 1972-05-22 1974-02-07
HU178199B (en) * 1976-05-06 1982-03-28 Chinoin Gyogyszer Es Vegyeszet New process for producing amides of omega-amino-carboxylic acids
US4549017A (en) * 1983-09-23 1985-10-22 Texaco Inc. Process for the production of N-substituted (meth)acrylamides from (meth)acrylates and amines over a metal oxide or alkoxide catalyst
JPS63270653A (ja) * 1987-04-30 1988-11-08 Kohjin Co Ltd N,n−ジアルキルアミノプロピル(メタ)アクリルアミドの保存方法
DE4027843A1 (de) 1990-09-03 1992-03-05 Roehm Gmbh Kontinuierliches verfahren zur herstellung von n-substituierten acryl- und methacrylamiden
DE69308817T2 (de) * 1992-10-21 1997-07-31 Kohjin Co Verfahren zur herstellung von n-monosubstituiertem methacrylamid
FR2777561B1 (fr) 1998-04-21 2000-06-02 Atochem Elf Sa Procede de fabrication en continu de (meth)acrylates de dialkylaminoalkyle
JP2000016966A (ja) 1998-07-01 2000-01-18 Mitsubishi Gas Chem Co Inc アクリル酸エステルまたはメタクリル酸エステルの製造方法
DE10323699A1 (de) 2003-05-22 2004-12-09 Röhm GmbH & Co. KG Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Alkylamino(meth)acrylamiden
US7723543B2 (en) * 2004-11-23 2010-05-25 Evonik Roehm Gmbh Method for the continuous production of alkyl amino acryl amides
CN100460384C (zh) 2006-04-21 2009-02-11 江苏飞翔化工股份有限公司 甲基丙烯酰-(n,n-二甲基丙二胺)的合成方法

Also Published As

Publication number Publication date
EP2417098A1 (de) 2012-02-15
CA2758115C (en) 2017-05-02
JP2012522817A (ja) 2012-09-27
AU2010234280B2 (en) 2014-02-13
RU2546670C2 (ru) 2015-04-10
WO2010115666A1 (de) 2010-10-14
US8674133B2 (en) 2014-03-18
US20110313195A1 (en) 2011-12-22
ZA201107331B (en) 2012-07-25
TWI519506B (zh) 2016-02-01
JP5599453B2 (ja) 2014-10-01
CN102369181A (zh) 2012-03-07
TW201102364A (en) 2011-01-16
DE102009002239A1 (de) 2010-10-14
AU2010234280A1 (en) 2011-10-06
KR20120016049A (ko) 2012-02-22
CA2758115A1 (en) 2010-10-14
KR101689905B1 (ko) 2016-12-26
BRPI1015290A2 (pt) 2016-04-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101246421B1 (ko) 알킬 아미노 아크릴 아미드의 연속 제조 방법
JP4376057B2 (ja) アルキル(メタ)アクリレートの連続的製造方法
KR101024833B1 (ko) 알킬아미노(메트)아크릴아미드의 연속 제조방법
TWI749022B (zh) N,n-(二)烷基胺基烷基(甲基)丙烯醯胺或n,n-(二)烷基胺基烷基(甲基)丙烯酸酯之製備及其充當絮凝助劑和膠凝劑之四級銨鹽
TWI519506B (zh) 連續製備n-烷基(甲基)丙烯醯胺之方法
WO1994008946A1 (en) Process for producing n-monosubstituted (meth)acrylamyde
JP2015512895A (ja) エステル交換反応プロセス