專利名稱：雙-2-乙基己酸2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇酯的制備方法
雙-2-乙基己酸2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇酯的制備方法本發(fā)明涉及制備雙-2-乙基己酸2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇酯的方法，所述方法包括控制反應(yīng)的含水量。
背景技術(shù)：
2-乙基己酸與雙-2-乙基己酸TMPD酯的酯化反應(yīng)生成二酯雙_2_乙基己酸TMPD 酯和水(參見

圖1)。反應(yīng)期間有中間體單酯(單-2-乙基己酸TMPD酯)生成，該單酯隨后轉(zhuǎn)化為二酯(如圖2所示)。為達(dá)到合理的產(chǎn)率，該反應(yīng)在190°C-21(TC的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行。在200°C，反應(yīng)物完全轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物需要約對小時。由于反應(yīng)速率緩慢，因此可以說該反應(yīng)是由體系的熱力學(xué)速率所控制，而非由任何傳質(zhì)或傳熱限制所控制。對于該類型的酯化反應(yīng)，通常通過過量加入其中一種反應(yīng)物來加速反應(yīng)。對于上述反應(yīng)，向反應(yīng)器中加入了 100%過量的2-乙基己酸。通過不斷地從體系中除去水，從而利用勒夏列原理朝正方向推進(jìn)該反應(yīng)，也可加速該反應(yīng)。這通過將氮氣噴射通過反應(yīng)器以從容器中吸收和除去水來進(jìn)行。增加速率的第三種途徑為提高反應(yīng)溫度。據(jù)發(fā)現(xiàn)，該反應(yīng)伴隨降解機(jī)制，該機(jī)制產(chǎn)生大量的脫水單酯(如圖3所示)。此脫水單酯的生成顯示了數(shù)個問題。第一，存在收率損失問題，這使產(chǎn)生單位產(chǎn)物需要使用更多的反應(yīng)物。第二，分離問題使在產(chǎn)物可出售前必須將該脫水單酯與該產(chǎn)物分離。第三，進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)該脫水單酯的生成速率比主反應(yīng)對溫度更敏感。因此，必須使增加反應(yīng)速率的關(guān)鍵變量之一適中以使降解收率損失最小化。本發(fā)明設(shè)法克服這些問題。發(fā)明概述本發(fā)明涉及雙-2-乙基己酸2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇酯的制備方法，所述方法包括使2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇與2_乙基己酸反應(yīng)生成雙_2_乙基己酸2，2，4_三甲基-1，3-戊二醇酯，其中將水濃度維持在約0. 重量以上。附圖簡述圖1顯示酯化反應(yīng)，其中2摩爾2-乙基己酸與1摩爾雙-2-乙基己酸TMPD酯反應(yīng)生成1摩爾二酯(雙-2-乙基己酸TMPD酯)和2摩爾水；圖2顯示單酯2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇-2-乙基己酸酯；和圖3顯示脫水單酯2，2，4-三甲基戊-3-烯基_2_乙基己酸酯。發(fā)明詳述本發(fā)明涉及雙-2-乙基己酸2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇酯的制備方法，所述方法包括控制反應(yīng)的含水量。此外，本發(fā)明設(shè)法通過將反應(yīng)器中水濃度維持在約0.10%重量與約0. 50%重量之間，來克服2-乙基己酸與雙-乙基己酸TMPD酯的酯化反應(yīng)的相關(guān)問題。 本發(fā)明的具體實施方案允許以非常好的總收率和極好的碳效率以及最少不需要的副產(chǎn)物來產(chǎn)生該產(chǎn)物。在一個實施方案中，本發(fā)明涉及以下過程，其中隨著初始惰性氣體噴射(例如干燥氮氣)以一開始就分離反應(yīng)中的水，使2，2，4_三甲基-1，3-戊二醇(TMPD)與過量的 2-乙基己酸反應(yīng)。可使用其它除水機(jī)制，例如用低沸點溶劑或分餾柱除水。高于理論最小值(兩當(dāng)量/當(dāng)量TMPD)的過量2-乙基己酸的量，在約5%摩爾-約200%摩爾的范圍內(nèi)。 噴射氣體流速維持在每升反應(yīng)物體積約Occ/min-約400cc/min、約10CC/min-約200CC/ min或甚至約25CC/min-100CC/min。通常氮氣吹掃在反應(yīng)初期較快以除去累積的水，但隨后隨水生成減少而減慢并接近阻抑脫水所需的最小流速。反應(yīng)后期可停止該噴射以維持反應(yīng)混合物中適當(dāng)?shù)乃疂舛?。所需反?yīng)溫度在約195°C -約250°C、約220°C -約245°C或約230°C -約240°C的范圍內(nèi)。使用較高的反應(yīng)溫度時，反應(yīng)速率和由此生產(chǎn)率可增加。此外，使用較高的溫度時，可使用較高的壓力和較低的氮氣吹掃速率以維持最佳的水水平。將反應(yīng)介質(zhì)中的水濃度維持在約0. 10%重量-約0. 50%重量的范圍內(nèi)能夠使不需要的脫水反應(yīng)減至最少，所述脫水反應(yīng)導(dǎo)致生成不飽和單酯2，2，4-三乙基戊-3-烯基-2-乙基己酸酯。水濃度亦可維持在約0. 10%重量-約0. 40%重量或約0. 20%重量-約0. 30%重量的范圍內(nèi)。持續(xù)反應(yīng)直至產(chǎn)生目標(biāo)濃度的所需雙-2-乙基己酸2，2，4_三甲基-1，3-戊二醇酯(雙-2-乙基己酸TMPD酯)。不飽和單酯的生成量足夠低使得TMPD的中間體單酯可通過蒸餾分離并返回該過程的下一循環(huán)。該過程可以間歇模式或連續(xù)模式來實施。連續(xù)模式中，需要分階段的系列反應(yīng)器以更完全地轉(zhuǎn)化為二酯產(chǎn)物。該過程可在大氣壓或減壓下操作。上述過程可在約200托到約760托、約300托到約600托或甚至約400托到約500 托的壓力下操作。若含水量接近上述最大值，可增大壓力以阻抑剩余水的進(jìn)一步蒸發(fā)。從反應(yīng)的角度而言，除了有助于水去除之外，不同壓力下的操作不具有任何固有優(yōu)勢。根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案，該過程可反應(yīng)持續(xù)從約5. O小時到約17小時、從約7. O小時到約14 小時或甚至從約9. O小時到約11. O小時。為了使TMPD達(dá)到諸如90%、95%或甚至98%或更高等的高轉(zhuǎn)化水平，反應(yīng)時間將根據(jù)操作溫度、壓力和吹掃速率而變化。通常在不含其它溶劑的情況下進(jìn)行該反應(yīng)。然而，可視需要向體系中加入任何低粘度的惰性溶劑。
實施例通過下述具體的實施例進(jìn)一步詳細(xì)說明本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)理解的是，這些實施例為說明性的實施方案而非意圖限制本發(fā)明，但要在所附權(quán)利要求的范圍和內(nèi)容內(nèi)進(jìn)行廣泛地理解。除另作說明外，實施例中所有的份數(shù)和百分?jǐn)?shù)均以重量百分?jǐn)?shù)為基礎(chǔ)。實施例1中的描述給出如何通過TMPD 二醇和2-乙基己酸的反應(yīng)產(chǎn)生雙-2-乙基己酸2，2，4-三甲基-1， 3-戊二醇酯(雙-2-乙基己酸TMPD酯)的典型間歇程序。實施例1中，采用在270mmHg 的真空度下操作和高速噴射氮氣OOOcc/min)通過體系的措施，以從體系除去盡可能多的水。實施例2和3中，按照類似的程序但改變了壓力和氮氣噴射速率。表1給出了條件的概括，以及典型試驗中反應(yīng)器的水濃度范圍和各試驗結(jié)束時脫水單酯的生成量。表1 用于實施例1、2和3中的試驗的試驗條件
權(quán)利要求
1.一種制備雙-2-乙基己酸2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇酯的方法，所述方法包括 使2，2，4_三甲基-1，3-戊二醇與2-乙基己酸反應(yīng)生成雙-2-乙基己酸2，2，4_三甲基-1，3-戊二醇酯，以制備雙-2-乙基己酸2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇酯， 其中水濃度維持在約0. 重量以上。
2.權(quán)利要求1的方法，其中所述水濃度維持在約0.10%重量-約0. 40%重量。
3.權(quán)利要求2的方法，其中所述水濃度維持在約0.20%重量-0. 30%重量。
4.權(quán)利要求1的方法，其中通過噴射惰性氣體維持水濃度。
5.權(quán)利要求4的方法，其中所述噴射氣體為氮氣。
6.權(quán)利要求4的方法，其中所述噴射氣體的流速維持在每升反應(yīng)物體積約Occ/mm到約 400cc/mm的速率。
7.權(quán)利要求6的方法，其中所述噴射氣體的流速維持在每升約lOCC/min到約200CC/ min的速率，或者。
8.權(quán)利要求7的方法，其中所述噴射氣體的流速維持在每升約25CC/min到約IOOcc/ min的速率。
9.權(quán)利要求1的方法，其中所述反應(yīng)處于約195°C到約250°C的溫度下。
10.權(quán)利要求9的方法，其中所述溫度為約220°C到約245°C。
11.權(quán)利要求10的方法，其中所述溫度為約230°C到約240°C。
12.權(quán)利要求1的方法，其中所述反應(yīng)處于約200托到約760托的壓力下。
13.權(quán)利要求12的方法，其中所述反應(yīng)處于約300托到約600托的壓力下。
14.權(quán)利要求13的方法，其中所述反應(yīng)處于約400托到約500托的壓力下。
15.權(quán)利要求1的方法，其中所述方法可為間歇式方法或連續(xù)式方法。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種方法，所述方法用于使來自2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇(TMPD二醇)與2-乙基己酸經(jīng)由中間體化合物2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇-2-乙基己酸酯(單-2-乙基己酸TMPD酯)的反應(yīng)的雙-2-乙基己酸2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇酯(雙-2-乙基己酸TMPD酯)的收率最大化。該方法包括維持反應(yīng)器中的水水平為至少0.10％重量，優(yōu)選高于0.20％重量，由此減少不需要的副產(chǎn)物2，2，4-三甲基戊-3-烯基-2-乙基己酸酯的生成。
文檔編號C07C69/24GK102245558SQ200980151596
公開日2011年11月16日 申請日期2009年12月3日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月15日
發(fā)明者E·M·貝利二世, P·W·特納, R·S·奧米赫拉, S·L·庫克 申請人:伊士曼化工公司