TWI267503B - Preparation of ammonium salts of aromatic carboxylic acids - Google Patents

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0) 0)1267503 玖、發明說明 (發明說明應敘明：發明所屬之技術領域、先前技術、内容、實施方式及圖式簡單說明) 本發明係關於製備芳香系羧酸（特定言之苯甲酸）之銨 鹽之一種方法。 已知，芳香系羧酸之銨鹽可係經由將氣體氨引進入芳香 系羧酸於非質子性溶劑中之溶液中而製備。德國專利 11 15729敘述此種方法，其使用二甲基曱醯胺作為溶劑。 美國專利2220692敘述用於製備苯乙醇酸銨之方法，其包 括以氣處理苯乙醇酸於無水苯中之分散液。德國專利 2005514敘述經由使用有機過氧酸（特定言之過氧苯甲酸） 氧化環硫化物、及經由引進乾燥氨而沉澱副產之酸如其按 鹽而製備氫硫基亞磺酸鹽之方法。該沉澱作用需要-5 0至 -3 0 °C之低溫度。

Zh. Prikl. Khim第63卷，第6期，第1425-1428頁敘述經由 異丁酸與氨於異戊烷中之反應而製備異丁酸銨之方法。該 方法中研究氨壓力之效應，雖然‘僅研究對於異丁酸銨之最 初生成速率之效應。 雖然存在之方法產生結晶之铵鹽5但是晶體尺寸分布係 寬廣的及晶體尺寸不是可控制的。可達成之產率不是令人 滿意的。 本發明之目的係提供用於製備芳香系羧酸之銨鹽之一 種方法，該方法，當使用化學計量數量之反應參與物時， 以實質定量之產率導致具有具有狹窄之尺寸分布之特定 尺寸之晶體。 ‘ 本發明人等頃發現，此種目的係經由於非質子性溶劑中 1267503 (2)

以氨反應芳香系羧酸以製備芳香系羧酸之銨鹽之一種方 法而達成，其包含於封閉之容器中經由連續地引進該芳香 系瘦酸於該非質子性溶劑中之溶液及將其於氣體氨中通 過以使於該容器之氣體空間中維持於0.1至3巴之範圍内 之氨分壓而進行該反應、及排出該銨鹽於該非質子性溶劑 中之懸浮液。 有用之芳香系羧酸包括具有至少一個苯環及直接或經 由Ci-Cf伸烷基鏈而鍵聯於該苯環之羧基者。該苯環及伸 烷基鏈可係未經取代的或經由自CrCr烷基、羥基、Ci-Cr 烷氧基、齒素及硝基選出之一個至三個取代基所取代。有 用之芳香系羧酸之實例包括2-呋喃甲酸、3-呋喃曱酸、2-吡啶甲酸、3 -吡啶甲酸及4-吡症.甲酸。根據本發明之方法 係特別適合於將苯甲酸轉化。 根據本發明使用之溶劑係非質子性的（即其不具有酸性 之氫原子）。有用之非質子性溶劑包括脂族烴，諸如戊烷、 己烷、庚烷、環己烷、甲基環己烷或市售之脂族烴混合物， 諸如某些萃餘物餾份；芳香族烴，諸如苯、甲苯、二甲苯 或市售之芳香族烴混合物，例如Solvesso®150 ;經鹵化之 脂族烴，諸如二氯甲烷、三氯甲烷、1，2 -二氯乙烷、1，2 -二氯丙烷、1，1，2 -三氯乙烷、三氯乙烯；經鹵化之芳香族 烴，諸如氯苯；醚類，諸如二乙醚、乙二醇二甲基醚、二 乙二醇二甲基醚、二異丙基醚、四氫呋喃、二噁烷；酮類， 諸如丙酮、甲基第三丁基酮、甲基異丁基酮或甲基乙基 酮；二甲基甲醯胺、二甲亞颯、環丁颯及脂族或芳香族腈， 1267503 (3) 1^^· 諸如乙腈或苯甲腈。該等提及之溶劑可係個別地使用或以 混合物之形式使用。較佳者係1,2 -二氯乙烷及1，2 -二氯丙 烷，及特別較佳者係1，2 -二氯乙烷。 對於根據本發明之方法，有用之反應容器包括習用之反 應器，其等較佳係回混合者（back-mixed)，諸如攪：捽反應 器、環路反應器、攪捽槽組合及其類似物。反應容器較佳 係以攪拌元件裝備，較佳係容許.氣體於液體中之良好分布 者，例如盤式攪掉器或自發抽吸（self-aspirating)攪捽器。 反應容器係以芳香系羧酸於非質子性溶劑中之溶液裝 載。該溶液可係以低於或高於存在於該容器中之反應混合 物之液體表面之位置通過進入。 氣體氨係通過進入反應容器中，以使於該容器之氣體空 間中維持於〇. 1至3巴，較佳係0.1至1巴，之範圍内之氨分 壓。該氨分壓習用地係如於該反應容器中之總壓力減去系 統壓力之差異而測定，系統壓力實質上係由溶劑於反應溫 度之蒸氣壓而決定。系統壓力可係經由將選擇之溶劑引進 入反應容器中、加熱反應容器至反應溫度及測定於反應容 器中之壓力（其係相當於系統壓力）而足夠準確地測定。倘 若氨係引進入反應容器中，則相對於系統壓力之壓力增加 對應於氨分壓。倘若根據本發明之方法係於固定之溫度操 作，則某種氨分壓可係經由監測於反應容器中之總壓力及 以致使總壓力維持常數之方式將氨加入而維持。壓力測量 及氨引進之控制較佳係自動化的。總壓力（絕對壓力）較佳 係1至7巴，特定言之係1 . 1至6巴。 1267503 (4) 氨較佳係於低於液體表面而通過進入容I 容器之氣體空間連續地抽出氣體、將其與新 及將其通過返回進入容器中。此種程序容許 作用。 將該銨鹽之懸浮液自反應容器排出，較 出。懸浮液之排出較佳係連續地及較佳地以 之液面或液體數量維持常數之方式進行。排 係直接進料或於流動通過熱交換器之後進 反應階段。芳香系羧酸之剩餘之含量（其可 由高壓液體層析術（HPLC)而測定）通常係低 點（ppm)，大多數係低於200百萬分點。倘若 可係經由習用之分離方法而自溶劑移出， 心。移出之溶劑可係進料返回至該方法中。 根據本發明之方法於液相中通常具有低 香系羧酸，及因此低成核速率。此致使該芳 於先前生成之按鹽晶體（其充當晶種晶體 應。根據本發明之方法因此，與先前技藝方 以自發之結晶作用為基礎，該等先前技藝方 很寬廣之晶體尺寸分布。 於反應容器中之溫度較佳係維持常數。最 係銨鹽於使用之溶劑中之溶度之函數。高之 之溶度及因此支持晶體成長，但亦導致較強 及，於冷卻之期間，導致微細結晶材料之沉 度，銨鹽之溶度係太低致使形·成高之過飽和

I中。較佳係自 進料之氨混合 最適之氨轉化 佳係自底部排 致使於容器中 出之懸浮液可 料至進一步之 係，例如，經 於1000百萬分 需要，該銨鹽 例如過）慮或離 濃度之氨及芳 香系瘦酸及氨 )之存在下反 法對照，不是 法慣常地導致 適之反應溫度 溫度提高銨鹽 之黏聚物生成 澱。於低之溫 作用及因此僅

1267503 生成很微細之晶體。較佳係以致使芳香系複酸於溶劍中之 溶度係超過10克/100毫升（特定言之超過35克/100毫升）、 及銨鹽之溶度較佳係低於2克/1 0 〇亳升（特定言之低於i克 /1 0 0毫升）之方式選擇該溫度。當使用1，2 -二氯乙垸作為溶 劑時’證實，例如，於70至110。0 (較佳係8〇至95。〇 )之範 圍内之溫度係適合的。 於反應容器中之平均滯留時間較佳係1 〇至3 〇 〇分鐘。平 均滯留時間之下限係經由於氣體與液體之間之質量輸送 而決定’而較長之滯留時間使方法不經濟及導致相對地寬 廣之晶體尺寸分布。 根據本發明之方法容許使用之芳香系羧酸之實質上定 量之轉化作用。铵鹽之晶體發生如於溶劑中之懸浮液，期 實質上不含溶解之芳香系羧酸。該懸浮液可係使用於其後 之反應中而不需過遽或蒸發。該方法容許具有狹窄之尺寸 分布之特定晶體尺寸之製造。 實施方式 本發明係由附隨之圖1及下列之實例說明。於實例中獲 得之晶體係使用光學顯微鏡檢查；粒子尺寸分布係經由以 粒子計數器之黍射消除測量（測量範圍2 - 4 0 〇微米；偵測器 400微米X 400微米）之方法而測定。於每種案例中，紀錄 分布之最大值及範園（範圍.（XwXWU)。為了測定未轉 化之苯甲酸，容許該懸浮液冷·卻、過滤出笨甲酸銨及以 高壓液體層析術分析濾液。 圖1顯示適合於操作根據本發明之方法之工廠。反應器 -10. 1267503 (6) 1，其係以一攪捍元件2裝備，係以芳香系羧酸於非質子性 溶劑中之溶液經由管3裝載。使用管4以使氣體氨於液體表 面之下起泡。於反應器1之底部，生成之銨鹽之懸浮液係 經由管5及泵6而泵出。自反應器1之氣體空間，氣體係經 由管8及栗9而抽出，與經由計量閥1 0之新進料之氨混合及 經由管4返回至反應器1。計量閥10係於壓力調節器7之控 制之下。 發明實例1 : 於液體表面之下，以53.3克分鐘」之720克苯甲酸於3280 克之1，2-二氯乙烷（DCE)中之溶液及氣體氨同時裝載一個 2升雙夾套之反應器，該反應器係以盤式攪捽器及阻板裝 備。反應溫度係9 0 °C，總壓力係1.6巴及氨分壓係0.3 8巴。 自氣體空間，50升小時之氣體係經由泵送而循環及於液 體表面之下引進。於反應器中之滯留時間係設定至4 5分 鐘。生成之苯甲酸銨懸浮液係通過底部閥而連續地流出。 於8個滯留時間之後，分析樣本：粗結晶，約3 0 0微米之平 均粒子尺寸之非黏聚之苯甲酸銨（由於該等粒子堵塞粒子 計數器之偵測器，因此不能測定粒子尺寸分布）；溶解之 苯甲酸：<10百萬分點。 發明實例2 : 於液體表面之下，以53.3克分鐘-1之720克苯甲酸於3280 克DCE中之溶液及氣體氨同時裝載於實例1中敘述之反應 器。維持反應溫度於8 0至8 1 °C，總壓力於1 .3巴及氨分壓 於0.37巴。未轉化之氨係經由泵以60升小時“循環如循環 1267503

氣體。於反應器中之滯留時間係.設定至45分鐘。生成之苯 甲酸銨懸浮液係通過底部閥而連續地流出。於8個滯留時 間之後，分析樣本：粗結晶，非黏聚之苯甲酸銨；溶解之 苯甲酸：<5百萬分點；粒子尺寸分布：最大90微米，範 圍 0.93 。 發明實例3 : 於液體表面之下，以53.3克分鐘“之720克苯甲酸於3280 克DCE中之溶液及氣體氨同時裝載於實例1中敘述之反應 器。設定反應溫度至81 °C，總壓力至2.1巴及氨分壓至1.19 巴。未轉化之氨係經由泵以60升小時-1循環如循環氣體。 於反應器中之滯留時間係設定至45分鐘。生成之苯甲酸銨 懸浮液係通過底部閥而連續地流出。於8個滯留時間之 後，分析樣本：細結晶，黏聚之苯甲酸銨；溶解之苯甲酸： 5百萬分點；粒子尺寸分布：最大60微米，範圍0.92。 比較實例1 : 於液體表面之下，以53.3克分鐘“之720克苯甲酸於3280 克DCE中之溶液及83.0克小時-1之氣體氨同時裝載於實例 1中敘述之反應器。設定反應溫度至8 0 °C，及總壓力至1. 〇 巴。氨分壓係0.07巴。未轉化之氨係經由泵以50升小時」 循環如循環氣體。於反應器中之滯留時間係設定至4 5分 鐘。生成之苯甲酸銨懸浮液係通過底部閥而連續地流出。 於8個滯留時間之後，分析樣本：細結晶，強烈黏聚之苯 甲酸銨；溶解之苯甲酸：1800百萬分點；粒子尺寸分布： 最大290微米，範圍2.2。 •12-

1267503 (δ) 比較實例2 :

於液體表面之下，以53.3克分鐘-1之720克苯甲酸於3280 克之1，2-二氯乙·烷中之溶液及14克分鐘-1之氣體氨同時 裝載一個2升光滑凸緣（ground flange)反應器，該反應器係 以回流冷卻器、攪拌器及阻板裝備。反應係於大氣壓力進 行。於反應器中之溫度係80至82 °C。未轉化之氨可通過回 流冷卻器而逸出。苯甲酸铵懸浮液係通過底部閥而連續地 出。滞留時間係設定至4 5分鐘。於6個滞留時間之後 將樣本抽出及分析：細結晶、具有較大晶體之強烈黏聚之 苯甲酸銨之混合物；溶解之苯甲酸：7200百萬分點；粒子 尺寸分布：最大6 7微米，範圍124。 比較實例3 : 最初以6 0 0克之丨，2 -二氯乙垸装載於比較實例2中敘述 之反應器及將其加熱至回流（約8 4)。然後於4 5分鐘之期 間内將558.2克苯甲酸於24q〇克之1,2 -二氯乙坑中之丨谷液 及85·6克之氣體NH3同時引進。反應溫度係8.1至82。(：。反 應係於大氣壓力進行。未轉化之係通過回流冷卻器逸 出。於已結東計量進料之後，自反應器抽出樣本及分析： 細結晶、強烈黏聚之苯甲酸銨（粒子尺寸< 15微米）及約50 微米尺寸之較粗晶體之混合物；溶解之苯甲酸：5 〇百萬分 點；粒子尺寸分布：最大2〇微米，範圍153 (分布係雙峰— 的（bimodal)) 〇 圖式簡單說明 圖1顯示適合於操作根據本發明之方法之工·廠。 -13， 1267503 (9)

圖式代表符號說明

1 反 應 器 2 攪: 摔 元 件 3 管 4 管 5 管 6 泵 7 壓 力 調 節器 8 管 9 泵 10 計 量 閥

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Claims (1)

1. I26P(QA35035號專利申請案 中文申請專利範圍替換本(95年5月） 拾、申請專利範圍 1. 一種於非質子性溶劑中以氨與芳香系羧酸反應而製備 芳香系羧酸之銨鹽之方法，其包括於封閉之容器中經 由連續地引進於該非質子性溶劑中之該芳香系羧酸溶 液及將其通過氣體氨，以使該容器之氣體空間中維持 0.1至3巴之範圍之氨分壓而進行該反應，及排出該銨鹽 於該非質子性溶劑中之懸浮液，其中該非質子性溶劑 係選自經自化之脂族烴及芳香族烴及其等混合物。 2. 根據申請專利範圍第1項之方法，其中該氨係於該反應 混合物之液體表面之下進入該容器中。 3. 根據申請專利範圍第2項之方法，其中氣體係自該容器 之氣體空間連續地抽出，與新進料之氨混合及流動返 回進入該容器。 4. 根據申請專利範圍第1至3項中任一項之方法，其中該 非質子性溶劑係1，2·二氯乙烷或1,2-二氯丙烷。 5. 根據申請專利範圍第1至3項中任一項之方法，其中於 該容器中維持7 0至1 1 0 °C之溫度。 6. 根據申請專利範圍第1至3項中任一項之方法，其中於 該容器中維持1至7巴之總壓力。 7. 根據申請專利範圍第1至3項中任一項之方法，其中於 該容器中之平均滯留時間係1 〇至3 0 0分鐘。 8. 根據申請專利範圍第1至3項中任一項之方法，其中該 芳香系羧酸係苯甲酸。