專利名稱：β-羥酰胺的制備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及羥酰胺的制備，純化和分離，羥酰胺用作化學(xué)中間體和化學(xué)交聯(lián)劑羥酰胺已通過鏈烷醇胺的二甲基酯氨解合成。固體羥酰胺產(chǎn)品的分離和純化一般通過重結(jié)晶(I.Coat、Tech，50(643)4955(1978);U.S.Patent Nos.4，032，460;4.076，917;4，727，111，4，493，909;日本專利56-062895)或造粒/剝落進(jìn)行。用重結(jié)晶法可得到比較純的產(chǎn)物，但由于產(chǎn)品會(huì)溶于所用溶劑會(huì)帶來產(chǎn)品丟失和從產(chǎn)品除殘余溶劑及回收溶劑再用的復(fù)雜性，使該方法具有明顯的缺點(diǎn)。重結(jié)晶一般是通過溶粗酰胺于溶劑中，如甲醇/丙銅，然后冷卻生長(zhǎng)出結(jié)晶，從母液中濾出產(chǎn)物，干燥不帶殘余溶劑產(chǎn)品，來進(jìn)行的。另一種方法是重結(jié)晶可通過加溶劑到熔化的羥酰胺中，隨后使結(jié)晶生長(zhǎng)，然后如上所述過濾和干燥，來進(jìn)行。
造粒/剝落需要羥酰胺在液態(tài)保持幾小時(shí)，直到該步驟完成。在這期間，一些熔化態(tài)產(chǎn)物會(huì)降解為不需要的副產(chǎn)物。
粗羥酰胺的物理狀態(tài)一般是軟的，粘性蠟狀固體，其一般不適用做粉末包衣的材料，如在需自由流動(dòng)粉末中使用。一些羥酰胺在聚酯或丙烯酸化的粉末包衣中用做交聯(lián)劑。
制備式(Ⅰ)的固體羥酰胺的方法
其中，A為一個(gè)鍵，多價(jià)的有機(jī)基因，或當(dāng)n′為O時(shí)，A為氫或單價(jià)有機(jī)基因，其選自飽和或不飽和烷基，芳基，羧基低級(jí)鏈烯基低級(jí)烷氧羰基低級(jí)鏈烯基;R1選自氫，低級(jí)烷基或羥基低級(jí)烷基;n是1-10的整數(shù);n′為0-2的整數(shù);該方法包括在一定的反應(yīng)溫度下，將羧酸烷基酯與鏈烷醇胺反應(yīng)，在常壓或減壓下除去醇類副產(chǎn)物，控制粗反應(yīng)混合物的溫度，直到形成漿狀羥酰胺的結(jié)晶，通過溫度控制(25°-200℃優(yōu)選80-115℃)保持反應(yīng)混合物中的漿狀物約15分鐘至約12小時(shí)(優(yōu)選1-3小時(shí))，隨后分離羥酰胺。
本發(fā)明包括制備高純度固體羥酰胺的方法，其首先是在所述羥酰胺，胺前體和其它少量工藝雜質(zhì)中的液態(tài)熔化混合物中形成漿狀固體羥酰胺，順后通過剝落，造粒，澆鑄，噴霧干燥或其它分離高純度固體羥酰胺的固化方法進(jìn)行分離。
本發(fā)明另一方面是制備具有與自由流動(dòng)粉相一致的固體羥酰胺，其適于直接作為粉末包衣組合物中的交聯(lián)劑。
本發(fā)明可通過冷卻粗混合物直到產(chǎn)生粘稠的漿狀物，粗混合物來自二酯和鏈烷醇胺的堿催化氨解，然后在固化步驟(澆鑄，造粒，剝落等)期間，變化溫度以保持漿狀特征，來進(jìn)行。
本發(fā)明制備的固體羥酰胺優(yōu)于先有技術(shù)中重結(jié)晶法制備的產(chǎn)物，這種優(yōu)點(diǎn)在于物理(自由流動(dòng)粉)特征相同或超過重結(jié)晶得到的產(chǎn)品并不含溶劑，因此，與先有技術(shù)的重結(jié)晶法(其從所要產(chǎn)物中分離雜質(zhì))，本發(fā)明消除了額外的除/回收溶劑步驟，本發(fā)明采用漿狀環(huán)境(在前體和副產(chǎn)物存在下的固體羥酰胺)將一些副產(chǎn)物雜質(zhì)轉(zhuǎn)化為所要羥酰胺產(chǎn)品，漿狀條件促使化學(xué)反應(yīng)向完全方向發(fā)展。本發(fā)明可用于制備室溫下是固體的羥酰胺，即熔點(diǎn)在約25℃以上。與先有技術(shù)的澆鑄，造?；騽兟浞椒ㄏ啾容^，本發(fā)明生產(chǎn)的羥酰胺具有更高的質(zhì)量，其所含雜質(zhì)極少，這是因?yàn)楸景l(fā)明還消除了通常與重結(jié)晶途徑相關(guān)的過濾和干燥操作。
本發(fā)明方法制備的羥酰胺包括通式Ⅰ代表的化合物
其中A為一個(gè)鍵，多價(jià)有機(jī)基團(tuán)或當(dāng)n′為零時(shí)，A是氫或單價(jià)有機(jī)基團(tuán)，其中有機(jī)基團(tuán)來自飽和或不飽和烷基，其中烷基含1-60個(gè)碳原子，如甲基，乙基，丙基，丁基，戊基，己基，庚基，辛基，壬基，癸基，二十烷基，三十烷基，四十烷基，五十烷基，六十烷基等;芳基，例如，單或雙核芳基，如苯基和萘基等;或含一或多個(gè)乙烯基
的不飽和基團(tuán)，如乙烯基，1-甲基乙烯基，3-丁烯-1，3-二基，2-丙烯-1，3-二基，羧基低級(jí)鏈烯基，如3-羧基-2-丙烯等，低級(jí)烷氧羰基低級(jí)鏈烯基，如3-甲氧羰基-2-丙烯等;三-低級(jí)亞烷基氨基如三亞甲基氨基，三亞乙基氨基等;R1為氫，1-5個(gè)碳原子的低級(jí)烷基，如甲基，乙基，正丙基，正丁基，仲丁基，叔丁基，戊基等，或有1-5個(gè)碳原子的羥基低級(jí)烷基，如羥乙基，3-羥丙基，2-羥丙基，4-羥丙基，5-羥戊基，4-羥戊基，3-羥戊基，2-羥戊基和戊基的異構(gòu)體;n為1-10的整數(shù)，優(yōu)選1或2，n′為0-2的整數(shù)，當(dāng)n′為0，A是不飽和基團(tuán)時(shí)，β-羥烷酰胺形成聚合物或共聚物(即n大于1，優(yōu)選2-10)。
優(yōu)選的化合物為A是亞烷基，優(yōu)選(C2-C8)亞烷基的化合物。
最優(yōu)選的化合物為下式化合物
其中m為0-10，優(yōu)選2-8。
式Ⅰb的具體實(shí)例有雙〔N，N-二(β-羥乙基)〕己二酰二胺，雙〔N，N-二(β-羥乙基)〕壬二酰二胺。
β-羥烷酰胺(Ⅰ，見上)可通過在室溫-約200℃，將式Ⅱ(見下)酯與式Ⅲ(見下)胺進(jìn)行氨解進(jìn)行制備。氨解反應(yīng)一般用胺與酯的摩爾比2.0/1，優(yōu)選1.95-2.05/1，最優(yōu)選1.98-2.02/1，進(jìn)行。另外，氨解反應(yīng)物的水含量一般控制在少于0.5%，優(yōu)選少于0.1%，以便保持所用任何堿催化劑的活性并使不需要的酯反應(yīng)物水解降低到最小。在氨解反應(yīng)中一般要控制反應(yīng)物摩爾比和水含量以使產(chǎn)品的產(chǎn)率和純度達(dá)到最大。可以占酯重的0.1-10wt%的量任意使用堿性催化劑，如甲氧鉀或丁氧鉀;季銨烷氧化物，如四甲基銨甲氧化物等;或堿金屬或季銨氫氧化物。該反應(yīng)優(yōu)選在升高的溫度下進(jìn)行。下面式子描述本方法
其中A，R1，n和n′如上定義，R2是1-5個(gè)碳原子的低級(jí)烷基，如甲基，乙基，丙基，正丁基，叔丁基，戊基等。
上面使用的酯(Ⅱ，見上)是已知化合物或通過本領(lǐng)域已知的標(biāo)準(zhǔn)酯化步驟，酯化相應(yīng)的酸來制備。
可使用的優(yōu)選酸和其混合物是草酸，丙二酸，琥珀酸，戊二酸，己二酸，庚二酸，辛二酸，壬二酸，癸二酸，1，4-環(huán)己二羧酸等和它們的烷基衍生物。通過聚合C18脂肪酸制備的二聚物和三聚物酸及它們的混合物也可使用，如具有兩個(gè)羧基，36個(gè)碳原子和分子量約565的二聚物，具有三個(gè)羧基，54個(gè)碳原子和分子量約850的三聚物。
一些可用胺的代表例子有2-氨基乙醇;2-甲基氨基乙醇;2-正丁基氨基乙醇。
來自氨解(Ⅱ和Ⅲ的反應(yīng))的粗反應(yīng)混合物在25-200℃保持，優(yōu)選80-115℃，直到形成粘稠漿狀物。通過控制溫度使混合物在隨后的分離步驟(剝落，噴霧干燥，澆鑄等)中保持漿狀。在最后分離步驟保持漿狀物粘度最大是重要的，同時(shí)在該步驟中保持漿狀物的良好攪拌也是重要的。我們已發(fā)現(xiàn)最大的漿狀物“粘度”(由液體混合物的體積粘度測(cè)量)出乎意料使最終箱品羥酰胺的純度達(dá)到最好。
方法中粘度的控制可通過對(duì)聯(lián)機(jī)粘度儀的連續(xù)監(jiān)測(cè)達(dá)到。已發(fā)現(xiàn)在大量反應(yīng)物(300加侖或更大)中相對(duì)粘度變化是最有用的;形成的漿狀物體積粘度的改變是漿狀物形成前的反應(yīng)混合物體積粘度的20-200倍。當(dāng)使用實(shí)驗(yàn)室規(guī)模設(shè)備，即1升反應(yīng)器，具體粘度為300-2，500CPS(Brookfield粘度計(jì)，100rpm34秒-1)的漿狀物適用于制備高純度羥酰胺，優(yōu)選600-2，000CPS。在本發(fā)明方法中，壓力不是關(guān)鍵的，可用真空或升高的壓力滿足個(gè)別工藝的需要;但為排除氨基反應(yīng)的殘余醇(或其它醇類副產(chǎn)物)優(yōu)選使用稍微的真空(50-300mmHg)。反應(yīng)時(shí)間依據(jù)真空條件所用氨解溫度而變化;因此，控制粗液反應(yīng)混合物的溫度以便形成粘稠漿狀物。粘稠漿狀物狀況在好的攪拌和溫度控制下保持約15分鐘至約12小時(shí)，優(yōu)選1～3小時(shí)，從而達(dá)到羥酰胺的最好純度。氨解可在溶劑中進(jìn)行，條件是溶劑應(yīng)在形成漿狀物之前被除去;更具體講，溶劑可使氨解在更低溫度下進(jìn)行，從而在一些情況中生成極少量副產(chǎn)物。本發(fā)明方法可通過分批，連續(xù)或同時(shí)方式進(jìn)行。
路線Ⅰ代表了包括在本發(fā)明中的方法步驟的圖示化學(xué)。二甲基己二酰二胺(DMAd)和二乙醇胺(DEA)的反應(yīng)用來進(jìn)行這種描述。開始的堿(KOH或其它強(qiáng)堿)催化的酯基轉(zhuǎn)移(等式Ⅳ)快速成理論上的二聚物中間體(DE)，然后DE和甲醇轉(zhuǎn)成所要的羥酰胺(HAm)產(chǎn)品(等式Ⅴ)或酚胺一酯二聚物，ABD(等式Ⅵ);后者(在DEA存在下)隨后與HAm建立一個(gè)平衡(等式Ⅶ)。AED的形成是最終產(chǎn)品HAm中雜質(zhì)的主要來源并且還是HAm低產(chǎn)率的主要原因。
氨基反應(yīng)中，路線Ⅰ中所有成份都同時(shí)存在于溶液中，當(dāng)甲醇被排除后，由于HAm在無甲醇的反應(yīng)介質(zhì)中的低溶解性，HAm開始從混合物中結(jié)晶，即在液體(漿狀)中形成固體。由于其它HAm從熔融漿狀混合物中結(jié)晶，因此在消耗DEA，DE和AED(所有這些是HAm產(chǎn)品中不需要的成份)下平衡朝HAm方向移動(dòng)。HAm結(jié)晶相對(duì)較慢;因此，應(yīng)延長(zhǎng)時(shí)間以產(chǎn)生更純的產(chǎn)物和更粘的漿體。漿體粘度應(yīng)保持盡可能高以使HAm的純度和產(chǎn)率都達(dá)到最大，但該粘度不應(yīng)高到使反應(yīng)混合物完全固化，例如，于80℃，在小規(guī)模實(shí)驗(yàn)室反應(yīng)器中純對(duì)粘度高于2，500CPS。
DMAd+(2)DEA→DE+(2)CH3OH 酯基轉(zhuǎn)移(Ⅳ)DE→HAm 氨解重排(Ⅴ)(2)DE→AED+DEA 副產(chǎn)物形成(Ⅵ)AED+DEA ( )/() (2)HAm HAm/副產(chǎn)物平衡(Ⅶ)
實(shí)例1131g二乙醇胺和0.5g KOH的混合物置于500ml玻璃反應(yīng)器中并用氮?dú)飧采w。拌隨攪拌，在205mmHg下，該混合物被加熱到100℃，此時(shí)將二甲基己二酰二胺(DMAd)滴加到該混合物中;106g DMAd用4小時(shí)加完，此期間同時(shí)將甲醇從反應(yīng)混合物蒸餾出。在加畢DMAd后1小時(shí)內(nèi)，反應(yīng)混合物逐漸變?yōu)檎吵?，白色漿狀。該漿狀物于100-103℃再保持1.75小時(shí);通過將該漿狀物于20-25℃傾倒于鋁盤中分離HAm產(chǎn)物。
實(shí)例2(比較)以類似于實(shí)例1的方式，重復(fù)氨解，反應(yīng)溫度保持在93℃以便加完DMAd后不形成漿狀物，反應(yīng)混合物保持其均勻特征。然后于20-25℃將反應(yīng)混合物傾入鋁盤中以分離HAm產(chǎn)物。實(shí)例1(本發(fā)明)和2(先有技術(shù))方法得到的HAm產(chǎn)物分析數(shù)據(jù)見表Ⅰ。
表Ⅰ實(shí)例1 實(shí)例2本發(fā)明 對(duì)照物理表觀 自由流動(dòng),白色堊固體 粘的白色固體殘余DEA% 5.3 9.0M.P(℃): 124 117
實(shí)例3按類似實(shí)例1的方式，將129g二乙醇胺(DEA)和2.4g叔丁氧鉀的混合物置于500ml玻璃反應(yīng)器中，用氮?dú)飧采w。加DMAd(106g)后，蒸掉甲醇，然后提高反應(yīng)溫度到108-110℃，保持30分鐘以將HAm緩慢轉(zhuǎn)化為它的熔融態(tài);然后用25分鐘將溫度降低到87℃，于此處又得到粘稠漿狀物。在該方法每一階段，都從反應(yīng)器中取樣品，冷卻并固化以產(chǎn)生產(chǎn)物HAm。實(shí)驗(yàn)條件和由聯(lián)機(jī)采樣得到的分析數(shù)據(jù)見表2。
HAm和AED/HAm比通過HPLC分析測(cè)定。數(shù)據(jù)表明“漿狀”條件(樣品A，B，C和F)有益于高純度產(chǎn)物(90+%HAm，＜2%DEA，更低的AED/HAm比)而“熔融”條件(樣品D和E)代表先有技術(shù)，其適于低純度產(chǎn)物(＜85%HAm＞2%DEA，更高的AED/HAm比)。
權(quán)利要求
1.制備下式羥酰胺化合物的方法，
其中A是一個(gè)鍵，多價(jià)有機(jī)機(jī)基或當(dāng)n′為零時(shí)，A可是氫或單價(jià)有機(jī)基因；R1是氫，低級(jí)烷基或羥基低級(jí)烷基；n為1-10的整數(shù)；n′為0-2的整數(shù)；該方法包括用式Ⅲ化合物(其中
R1，n和n′如上定義)處理式Ⅱ化合物(其中，
n和n′如上定義，R2為低級(jí)烷基)，反應(yīng)條件是在催化劑存在下，溫度為室溫-約200℃，然后控制溫度使產(chǎn)物(Ⅰ)結(jié)晶以形成漿狀物，通過溫度控制和攪拌保持漿狀物0.25-至少約12小時(shí)，隨后分離羥酰胺化合物。
2.權(quán)利要求1的方法，其中在一定反應(yīng)溫度下，A是一個(gè)鍵，氫或單價(jià)或多價(jià)有機(jī)基因，有機(jī)基因選自飽和或不飽和烷基，芳基，羧基低級(jí)烯基或低級(jí)烷氧羰基低級(jí)烯基;R1為氫，低級(jí)烷基，或羥基低基烷基;n為1或2;n′為0-2的整數(shù)。
3.權(quán)利要求2的方法，其中漿狀物的溫度控制保持在約25℃-約200℃。
4.權(quán)利要求2的方法，其中漿狀物的溫度控制保持在約80℃-約115℃。
5.權(quán)利要求2的方法，其中保持漿狀物約1-約3小時(shí)。
6.權(quán)利要求2的方法，其中羥酰胺化合物通過剝落，造粒，噴霧干燥或澆鑄固化。
7.權(quán)利要求2的方法，其中A為C2-C8亞烷基;R1為羥基低級(jí)烷基，n和n′為1。
全文摘要
制備固態(tài)羥烷基酰胺的方法，其是通過在控制的反應(yīng)溫度下將羥酸烷基酯與烷醇胺反應(yīng)，除去醇類副產(chǎn)物，控制反應(yīng)混合物溫度以形成漿狀物，保持漿狀物，和回收固態(tài)羥?；鶃硗瓿傻?。
文檔編號(hào)C07K5/04GK1075713SQ9210124
公開日1993年9月1日 申請(qǐng)日期1992年2月28日 優(yōu)先權(quán)日1992年2月28日
發(fā)明者F·W·施拉弗 申請(qǐng)人:羅姆和哈斯公司