專利名稱：在有機(jī)介質(zhì)中生產(chǎn)聚琥珀酰亞胺的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在有機(jī)介質(zhì)中通過(guò)L-天冬氨酸的熱聚合生產(chǎn)聚琥珀酰亞胺的方法。更具體的說(shuō)，本發(fā)明涉及在高沸點(diǎn)的烷醇或者烷烴中通過(guò)L-天冬氨酸的熱聚合生產(chǎn)聚琥珀酰亞胺的方法。
背景技術(shù)：
通過(guò)L-天冬氨酸的熱聚合已經(jīng)生產(chǎn)出聚天冬氨酸，其方法包括把該酸加熱到約200-400℃的溫度。隨著酸的聚合分離出水，形成聚琥珀酰亞胺。通過(guò)堿性水解該酰亞胺很容易轉(zhuǎn)化為聚天冬氨酸。在這些方法中，早期感興趣的問(wèn)題涉及生物出現(xiàn)前的多肽的形成的理論問(wèn)題。為了試驗(yàn)這樣的理論問(wèn)題的實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)，使用粉狀L-天冬氨酸，通常是堆在燒瓶的底部，然后在該酸的熔點(diǎn)之下加熱。這些反應(yīng)是很慢的，要用很多小時(shí)的時(shí)間。在Kokufuta等人的在Bulletin of the ChemicalSociety of Japan Vol.51(5)1555-1556(1978)“溫度對(duì)熱縮聚制備的脫水聚天冬氨酸的分子量和光學(xué)純度的影響”中報(bào)導(dǎo)了一個(gè)這樣的例子。例如在J.Kovacs等人在J.O.C.S.Vol.26 1048-1091(1961)中已經(jīng)充分的研究了脫水聚天冬氨酸的結(jié)構(gòu)。
近年來(lái)已經(jīng)提出了脫水聚天冬氨酸的很多應(yīng)用，例如Neuse等人在Die Angewandte Makronmolekulare Chemie 192，35-50(1991)“水可溶的聚酰胺作為潛在的藥載體”中已經(jīng)提出了這樣的聚酰胺作為潛在的藥載體。他們也試驗(yàn)了作為天然海水和硫酸鈣的水垢抑制劑，特別是如Sarig等人在the National Council on Research andDevelopment(NRCD 8-76，海水脫鹽150-157(1977))中所報(bào)導(dǎo)的那樣。在很多的專利中已經(jīng)提到聚天冬氨酸作為分散劑，所以聚天冬氨酸能夠分散固體顆粒在洗滌劑制劑中是眾所周知的，其中的幾個(gè)專利是U.S.P.4,363,797；4,333,844；4,407,722和4,428,749。也如在Kalota等人的U.S.P.4,971,724中所介紹的那樣，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)含有聚氨基酸例如天冬氨酸的組合物，當(dāng)在堿性pH電離時(shí)，其能夠有效的抑制在含水介質(zhì)中存在的鐵類金屬的腐蝕。也已經(jīng)制造出了許多種聚氨基酸的衍生物，其中通過(guò)連接到該分子上的活性中心的基團(tuán)來(lái)提供屬性。在Fuiimoto等的U.S.P.3,846,380中公開(kāi)了一個(gè)這樣的例子。
因?yàn)槊撍郯被岬脑S多即將來(lái)臨的潛在的應(yīng)用，所以已經(jīng)增加了對(duì)大量的制造這樣的化合物特別是聚天冬氨酸的方法的興趣。在幾篇近期授權(quán)的專利中，特別是Cassata的U.S.P.5,219,986中已經(jīng)產(chǎn)生了這種興趣，這些專利都提出流化床體系。其它的這樣的專利分別是Koskan和Koskan等人的U.S.P.5,057,597和5,221,733。更近期授權(quán)的包括制造聚琥珀酰亞胺的方法的專利例如在Palk等人的U.S.5,319.145中使用噴霧干燥器例如旋轉(zhuǎn)噴霧干燥器，在Koskan等人的U.S.5,315.010中使用間接加熱的噴霧干燥器。當(dāng)在這些方法中使用磷酸時(shí)，天冬氨酸進(jìn)行聚合形成聚琥珀酰亞胺，形成一層含有直到直徑約21/2厘米的塊的粉狀物。在其后的加工之前，該層粉狀物必須進(jìn)行處理以除去塊狀物。另外，在使用酸性催化劑例如磷酸時(shí)，該粉狀物經(jīng)過(guò)一個(gè)粘性相，該粘性相使得該粉狀物在這些干燥器中難以處理。
在文獻(xiàn)中經(jīng)常指出，未加工形式的聚琥珀酰亞胺的顏色與其生產(chǎn)過(guò)程中的時(shí)間/溫度關(guān)系有關(guān)。例如，在高溫下使用比較長(zhǎng)的反應(yīng)時(shí)間的加工過(guò)程得到的產(chǎn)物的顏色比使用較短的反應(yīng)時(shí)間和較低的溫度所生產(chǎn)的聚琥珀酰亞胺產(chǎn)物的顏色更深。在Kokufuta等人的在Bulletinof the Chemical Society of Japan Vol.51 pp.1555-1556(1978)上發(fā)表的題為“溫度對(duì)熱縮聚制備的脫水聚天冬氨酸的分子量和光學(xué)純度的影響”所公開(kāi)的內(nèi)容中發(fā)現(xiàn)有這種現(xiàn)象的一般教導(dǎo)。
為了使用上述的干燥器來(lái)降低時(shí)間/溫度關(guān)系已經(jīng)作了很多的努力。但是，由這樣的方法生產(chǎn)的聚琥珀酰亞胺具有一種不合乎要求的顏色。聚琥珀酰亞胺的顏色傳遞到在初始產(chǎn)物的水解形成的水可溶的鹽中。
在文獻(xiàn)中已經(jīng)報(bào)導(dǎo)，使用酸性催化劑例如磷酸時(shí)減輕了生成的聚琥珀酰亞胺的顏色。人們認(rèn)為，對(duì)于在高溫下的完全反應(yīng)，磷酸增加反應(yīng)速度，因此減少所需要的時(shí)間。雖然在磷酸溶液中生產(chǎn)的聚琥珀酰亞胺的顏色得到改善，但是使用大量的酸是不合適的。在U.S.5,371,179中找到的另一個(gè)嘗試是在L-天冬氨酸聚合過(guò)程中使用液體介質(zhì)，其中使用了聚(亞烷二醇)。
在克服顏色問(wèn)題的一個(gè)嘗試中，發(fā)現(xiàn)熱聚合之后接著在水溶液中用漂白劑進(jìn)行堿性水解處理形成了聚天冬氨酸鹽。如在Wood等人的U.S.P.5,292,864中所指出的，這種處理使聚天冬氨酸鹽溶液脫色。但是，在很多情況下，當(dāng)使用該初始產(chǎn)物而沒(méi)有首先將其轉(zhuǎn)化為水可溶的聚天冬氨酸鹽，就象上述的Wood等人的專利所指出的那樣，聚琥珀酰亞胺的顏色就將成為不利的情況。例如，在Freeman等人的U.S.P.5,266,237和澳大利亞專利AU-A-14775/92中，聚琥珀酰亞胺是直接加到其它的組分中，形成洗滌劑組合物。聚琥珀酰亞胺的顏色，特別是在洗滌劑的應(yīng)用中，合乎要求的應(yīng)是白色。于是，鹽的水溶液的脫色的方法在制造上述的Freeman等人的所指出的合乎要求的組合物中是不適用的，該組合物含有琥珀酰亞胺。因此，就需要有一種生產(chǎn)聚琥珀酰亞胺的適宜的方法，該聚琥珀酰亞胺有洗滌劑應(yīng)用可接受的顏色而不需要脫色。對(duì)于大規(guī)模的生產(chǎn)具有很淺的顏色的聚琥珀酰亞胺需要有更適宜的液體介質(zhì)。
發(fā)明簡(jiǎn)述已經(jīng)發(fā)現(xiàn)一種L-天冬氨酸聚合的方法，其中，L-天冬氨酸是分散在含有有機(jī)介質(zhì)的液體介質(zhì)中，有機(jī)介質(zhì)選自高沸點(diǎn)的烷醇和烷烴或者其混合物。在本申請(qǐng)和權(quán)利要求書中所用的術(shù)語(yǔ)“高沸點(diǎn)”意思是L-天冬氨酸熱縮聚時(shí)在常壓具有高于反應(yīng)溫度的沸點(diǎn)的液體。操作中，在有機(jī)介質(zhì)中L-天冬氨酸變成淤漿。優(yōu)選的是在形成淤漿之后可以加任選的催化劑，例如磷酸，或者在其加入到有機(jī)液體中之前很均勻地分散在單體當(dāng)中。在攪拌下，在約140℃-260℃的范圍內(nèi)加熱該淤漿，足以防止由于凝固而形成固體。隨著反應(yīng)的進(jìn)行，通過(guò)蒸餾從混合物中除去不溶于本發(fā)明的有機(jī)介質(zhì)中的水。反應(yīng)時(shí)間約為1-5小時(shí)。反應(yīng)產(chǎn)物是很容易通過(guò)常規(guī)的方法例如過(guò)濾等從反應(yīng)介質(zhì)中除去的固體?？梢匝h(huán)液體介質(zhì)來(lái)制造另外量的聚琥珀酰亞胺。
在大多數(shù)的情況下，按照本發(fā)明制造的聚琥珀酰亞胺在堿性介質(zhì)中水解，得到如上所述具有很多用途的聚天冬氨酸。水解一般的就地進(jìn)行，而無(wú)需通過(guò)加入5-20％的氫氧化鈉水溶液在＜100℃的溫度下以足以水解聚合物由此產(chǎn)生酸的鈉鹽的時(shí)間而從有機(jī)介質(zhì)中除去聚琥珀酰亞胺。水解產(chǎn)物將留在水相中并且很容易地通過(guò)傾析或者液-液分離的任何合適的方法從不互溶混的有機(jī)介質(zhì)中分離出來(lái)。
發(fā)明詳述本發(fā)明的有機(jī)介質(zhì)選自高沸點(diǎn)的烷醇和烷烴。高沸點(diǎn)的醇是有714個(gè)碳原子的并且可以是直鏈或支鏈的醇。高沸點(diǎn)的烷烴是有10-20個(gè)碳原子的直鏈或支鏈烷烴。
高沸點(diǎn)的烷醇的一般的例子是庚醇、辛醇、癸醇、異癸醇、十二烷醇和十三烷醇和十四烷醇及其混合物。因?yàn)楫惞锎嫉姆悬c(diǎn)范圍和容易分離，所以異癸醇是優(yōu)選的。
高沸點(diǎn)的烷烴的一般的例子是癸烷、十二烷、十三烷、十四烷、十五烷、十六烷、十八烷和二十烷。市場(chǎng)上可以買到的高沸點(diǎn)的烷烴的混合物是Monsanto Company，St.Louis Mo生產(chǎn)的商品名為TherminalD12，Therminal D12是-48℃至260℃液體范圍的合成烴的混合物。直鏈烷烴，特別是十二烷是優(yōu)選的。
在本發(fā)明的方法中優(yōu)選的是高沸點(diǎn)的烷烴，因?yàn)樗鼈兿鄬?duì)于酸催化劑磷酸比較惰性。實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，高沸點(diǎn)的醇比用高沸點(diǎn)的烷烴的情況常常更需要提純，以從介質(zhì)中除去顏色。另外，因?yàn)榇寂c酸催化劑的反應(yīng)活性而損失約為20％因而是昂貴的，在使用高沸點(diǎn)的烷烴時(shí)是不會(huì)遇到這種情況的。高沸點(diǎn)的烷烴對(duì)于磷酸和在本發(fā)明的方法中的其他的反應(yīng)物比較不活潑。此外，已發(fā)現(xiàn)高沸點(diǎn)的烷烴可以重復(fù)再利用而沒(méi)有明顯的降解或者不需要特殊的提純步驟。
本發(fā)明的方法的最重要的方面之一是，在反應(yīng)介質(zhì)中特別是如果使用催化劑時(shí)使用原料酸的均勻的混合物。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在反應(yīng)介質(zhì)中，特別是在反應(yīng)的初期，需要提供攪拌。在聚合反應(yīng)的過(guò)程中，原料酸有一種趨勢(shì)是變粘，其使得顆粒物質(zhì)凝固形成大的顆粒，大的顆粒阻止反應(yīng)的進(jìn)行。通過(guò)使用合適的攪拌，特別是在反應(yīng)的初期，可以避免這種情況。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，在反應(yīng)過(guò)程中攪拌反應(yīng)介質(zhì)，以保持在反應(yīng)介質(zhì)中的固體盡可能的分散在液體介質(zhì)中。
當(dāng)使用催化劑例如眾所周知的磷酸時(shí)，重要的是原料酸和催化劑完全均勻的混合?？梢酝ㄟ^(guò)在加入到本發(fā)明的有機(jī)介質(zhì)中之前把酸催化劑和原料酸混合來(lái)達(dá)到這種情況。優(yōu)選的是，酸催化劑直接加入到有機(jī)介質(zhì)中，然后完全混合，以便達(dá)到催化劑的均勻的分散。
反應(yīng)介質(zhì)的不適當(dāng)混合的一個(gè)結(jié)果是成品的顏色增加。如上所指出的，生產(chǎn)聚琥珀酰亞胺的任何方法的合乎要求的結(jié)果之一是提供顏色盡可能接近白色的產(chǎn)物。如果催化劑與原料酸不均勻的混合或者如果不保持催化劑均勻懸浮在有機(jī)介質(zhì)中，在高溫下比剩余的原料酸聚合所需要的時(shí)間長(zhǎng)時(shí)，某些物質(zhì)就會(huì)聚合并且會(huì)留在介質(zhì)中。但是，催化劑和原料酸的均勻的混合物和有機(jī)反應(yīng)介質(zhì)中均勻分散的淤漿則可提供最佳的工藝條件，而這一般通過(guò)攪拌的方法即可達(dá)到。
最廣泛使用的催化劑是磷酸，按原料酸的重量計(jì)，使用的磷酸的濃度是約0.1-40％。在一個(gè)實(shí)施方案中，85％的磷酸首先與原料酸均勻的混合，雖然可以達(dá)到這樣的混合的任何設(shè)備都可以使用，但是，一般的設(shè)備是離心混合機(jī)，例如市場(chǎng)上可以買到的商品名為Turbulizer的離心混合機(jī)。干燥的顆粒酸例如天冬氨酸加入到混合機(jī)中，同時(shí)與酸催化劑的水溶液接觸。然后，把原料酸與催化劑從混合機(jī)中直接引入到含有本發(fā)明的有機(jī)反應(yīng)介質(zhì)的反應(yīng)器中。在一個(gè)更優(yōu)選的實(shí)施方案中，在原料酸加入之后，把酸催化劑，一般的是磷酸與有機(jī)介質(zhì)混合。酸在介質(zhì)中完全混合，保證在原料酸上有均勻的催化作用，由此使原料酸均勻的轉(zhuǎn)化為聚合產(chǎn)物。這就使得聚合物在反應(yīng)溫度下保持盡可能短的時(shí)間，由此可以防止降解以及其后的聚合物的顏色的增加。
L-天冬氨酸形成聚琥珀酰亞胺的聚合反應(yīng)在約140-200℃進(jìn)行，最佳在160-約180℃進(jìn)行。這樣的溫度范圍提供適當(dāng)快速的聚合，以至于反應(yīng)時(shí)間明顯的縮短，即完成反應(yīng)和反應(yīng)產(chǎn)物有限地受高溫的作用之間的最佳平衡。如上面所指出的，在高溫下短的反應(yīng)時(shí)間有利于淺色物質(zhì)的形成，同時(shí)使得在高溫下聚合物產(chǎn)物的顏色增加和變暗的時(shí)間周期延長(zhǎng)。反應(yīng)時(shí)間約為1-2小時(shí)，優(yōu)選1.5小時(shí)，其通常就足以提供原料酸的最大的轉(zhuǎn)化率，同時(shí)又不使過(guò)深的顏色在產(chǎn)物中發(fā)展。但是，也如所觀察到的，在上述的溫度范圍內(nèi)，隨著反應(yīng)時(shí)間的增加聚合物的分子量增加。
因?yàn)轭伾蔷坨牾啺返囊粋€(gè)重要的特性，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)方法的反射測(cè)量提供最佳反應(yīng)條件的重要的指導(dǎo)。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明的方法的聚合產(chǎn)物的顏色(如通過(guò)反射所測(cè)量的)比通過(guò)在現(xiàn)有技術(shù)中的一般的各種干燥設(shè)備即噴霧干燥器、干燥箱和旋轉(zhuǎn)干燥器進(jìn)行的類似的熱加工方法生產(chǎn)的聚合物產(chǎn)物的顏色要好。一般的原料酸，L-天冬氨酸的反射測(cè)量指示約96％的白色光反射。通過(guò)一般的類似的現(xiàn)有技術(shù)的方法生產(chǎn)的聚合物指示的白色光反射約為40％-55％。令人驚奇的是按照本發(fā)明的方法生產(chǎn)的聚琥珀酰亞胺產(chǎn)物指示的白色光反射約為80％-90％以上，如將通過(guò)下面提供的試驗(yàn)數(shù)據(jù)所表示的那樣。
如上面所指出的，在本發(fā)明的方法中使用酸催化劑以及最典型的這樣的酸是磷酸時(shí)是有利的。在這方面，雖然與原料酸的均勻的混合物提供最佳的條件，但是已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在某些情況下已經(jīng)觀察到在反應(yīng)器中的淤漿升高到反應(yīng)溫度(約140℃)之后僅完成了部分反應(yīng)，有不均勻的催化劑的混合物，由此僅使部分原料酸迅速縮合反應(yīng)。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，為了避免這樣的情況，分兩次加催化劑。反應(yīng)物升高到反應(yīng)溫度之前加入第一部分催化劑，然后在達(dá)到反應(yīng)溫度之后把第二部分酸催化劑加入到反應(yīng)淤漿中，使得反應(yīng)速度增加，因此更快的完成了反應(yīng)，而沒(méi)有把反應(yīng)器中的聚琥珀酰亞胺非常長(zhǎng)時(shí)間的暴露在高溫中。例如在使用磷酸作為催化劑，直到附加量的催化劑等于加到反應(yīng)器中的起始量時(shí)將快速增加反應(yīng)速度。反應(yīng)速度的這種增加就減少了完成縮合反應(yīng)所需要的時(shí)間，并且縮短了反應(yīng)產(chǎn)物暴露于反應(yīng)所需要的高溫下的時(shí)間。已經(jīng)觀察到，在以至少兩步加入磷酸催化劑的方法中所得到的產(chǎn)物的顏色和更均勻的粒度得到改善。
為了進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的方法，下面描述非限定性的優(yōu)選的實(shí)施方案。在下面的實(shí)施例中，除非另有說(shuō)明，百分?jǐn)?shù)的值是以重量表示。所有的反應(yīng)都是在氮?dú)夥障逻M(jìn)行。
實(shí)施例1使用L-天冬氨酸和磷酸催化劑進(jìn)行一系列的實(shí)驗(yàn)。在每個(gè)實(shí)驗(yàn)中，在約400克的異癸醇中使用約80克L-天冬氨酸。催化劑直接加入到系統(tǒng)中的反應(yīng)介質(zhì)中。反應(yīng)器是一個(gè)園底燒瓶，其中含有異癸醇作為有機(jī)介質(zhì)，并且裝配有加熱套和冷凝器。以從反應(yīng)介質(zhì)達(dá)到約140℃的時(shí)間直到除去熱源反應(yīng)終止的時(shí)間來(lái)確定反應(yīng)時(shí)間。分子量是GPC方法測(cè)定的兩次測(cè)量的平均值。
表1
實(shí)施例2蒸餾上述實(shí)施例1的實(shí)驗(yàn)1-5中所用的反應(yīng)介質(zhì)，回收純化的異癸醇以便再用。在209.6℃-218.3℃的溫度范圍內(nèi)用1個(gè)小時(shí)蒸餾出一部分276.2克，10.9克殘余物留在瓶中，而回收204.8克異癸醇和51.6克水。這表明回收91.1％的有機(jī)介質(zhì)可以再使用。
實(shí)施例3該實(shí)施例中，把L-天冬氨酸逐步加入到反應(yīng)器中，以增加在反應(yīng)介質(zhì)中的量。在攪拌下向反應(yīng)器中加入400.53克異癸醇和40克85％磷酸。在加入80克L-天冬氨酸時(shí)把混合物加熱到160℃。在160℃繼續(xù)加熱40分鐘，加入第二部分20克L-天冬氨酸。30分鐘后再把另外的20克L-天冬氨酸加入到反應(yīng)介質(zhì)中，同時(shí)保持反應(yīng)溫度160℃。反應(yīng)再繼續(xù)3小時(shí)15分鐘，總的反應(yīng)時(shí)間約4.5小時(shí)。反應(yīng)得到的聚琥珀酰亞胺的理論產(chǎn)率是96％，聚琥珀酰亞胺的分子量是10,694，并且有很好的可接受的光色。
實(shí)施例4向反應(yīng)器中加入403.5克異癸醇和20克85％磷酸。把該混合物加熱到95℃，向反應(yīng)器中加入120克L-天冬氨酸。在30分鐘內(nèi)溫度升到140℃，然后在約3小時(shí)內(nèi)逐漸升到200℃，然后在該溫度下再保持一小時(shí)。通過(guò)過(guò)濾從反應(yīng)介質(zhì)中除去大的結(jié)晶產(chǎn)物，得到94克分子量為13,264的聚琥珀酰亞胺。該產(chǎn)物表明原料酸100％轉(zhuǎn)化為聚合物。
實(shí)施例5向裝備有加熱套和標(biāo)準(zhǔn)攪拌器結(jié)構(gòu)的反應(yīng)器中加入370克十二烷和150克L-天冬氨酸。攪拌該混合物，得到一種均勻的混合物，然后加入12.2克85％磷酸。反應(yīng)溫度保持在180℃，90-100分鐘后反應(yīng)完成100％。向反應(yīng)器中加入343克15％的氫氧化鈉的水溶液。該混合物在50-70℃在攪拌下保持30分鐘，以水解該聚合物為聚天冬氨酸。聚合物留在水相中，通過(guò)傾析有機(jī)介質(zhì)回收該聚合物，由此剩下聚天冬氨酸的水溶液。
實(shí)施例6把上述實(shí)施例1-4生產(chǎn)的聚琥珀酰亞胺用Hunter Labscan分光光度計(jì)進(jìn)行先反射測(cè)試。測(cè)試白色瓷板得到參考讀數(shù)。在不同的波長(zhǎng)測(cè)定反射參數(shù)，這些讀數(shù)如下
黑色＝0 白色＝100 R2綠色＝-8 紅色＝+8 (a)蘭色＝-28黃色＝+28(b)反射測(cè)試的結(jié)果列于下面的表2。
表2樣品 Rd(a) (b)標(biāo)準(zhǔn)85.310.98-0.19L-天冬氨酸性96.15-.50 2.39實(shí)驗(yàn)1 91.57 -1.53 7.08實(shí)驗(yàn)286.0 -0.8810.98實(shí)驗(yàn)3 94.42 -1.96 6.49實(shí)驗(yàn)4 88.92 -0.91 9.51實(shí)驗(yàn)5 88.47 -0.016 6.83實(shí)施例3 91.2 -1.89 10.5實(shí)施例4 77.09 -1.891 9.68實(shí)施例5 86.25 -2.1011.16現(xiàn)有技術(shù)*52.484.5621.06現(xiàn)有技術(shù)**43.098.5625.23*按U.S.P.5,319,145中介紹的方法但是用約20％的磷酸催化劑得到的產(chǎn)物。
**按U.S.P.5,319,145中介紹的方法但是沒(méi)有用催化劑得到的產(chǎn)物。
實(shí)施例7向裝配有攪拌器的反應(yīng)器中加入379.8克十六烷和150.3克L-天冬氨酸。將酸和烷烴很好的混合，然后在50分鐘內(nèi)以兩種分別的原料慢慢地加入25.6克85％磷酸。攪拌下加熱反應(yīng)淤漿到180℃，再保持該淤漿1小時(shí)，總的反應(yīng)時(shí)間為110分鐘。產(chǎn)物由大的顆粒組成，其很容易過(guò)濾，得到149.5克顏色很淡的聚琥珀酰亞胺，產(chǎn)物的分子量是11,350。剩下的反應(yīng)介質(zhì)接近無(wú)色并且很容易回收，發(fā)現(xiàn)其有中性pH7。十六烷很容易回收，其不用提純就可以再使用。
實(shí)施例8重復(fù)實(shí)施例5的方法，只是分兩步加入磷酸催化劑。開(kāi)始把4.2克磷酸和60克L-天冬氨酸加入到十二烷中。加熱淤漿到150℃，直到稍有固體凝結(jié)。然后再加入8.6克85％的磷酸，附帶的用30分鐘淤漿的溫度升到190℃，總的反應(yīng)時(shí)間約為90分鐘。通過(guò)過(guò)濾從反應(yīng)混合物中回收淺黃色的聚合物，聚合物的分子量是17,640，聚合物產(chǎn)物41克。
實(shí)施例9向加熱到107.3℃的Ace反應(yīng)器加入374.2克十二烷。然后加入磨成細(xì)粉的含有7克85％的磷酸的108.4克L-天冬氨酸的預(yù)混合物。在該反應(yīng)中，攪拌反應(yīng)介質(zhì)，使得反應(yīng)器中的固體以基本上完全分散在有機(jī)反應(yīng)介質(zhì)中的狀態(tài)。在50分鐘的時(shí)間內(nèi)逐漸加熱淤漿到180℃。反應(yīng)35分鐘以后，加入第二份7克85％的磷酸，通過(guò)反應(yīng)混合物的水釋放的迅速增加顯出反應(yīng)速度增加。在140℃以上總的反應(yīng)時(shí)間為1小時(shí)25分鐘之后停止反應(yīng)，使反應(yīng)混合物在180℃保持45分鐘。生成的聚琥珀酰亞胺的分析表明轉(zhuǎn)化接近100％，分子量是12,399，干燥的產(chǎn)品的顏色稍差一點(diǎn)是白色。
上面已經(jīng)介紹了一種方便的經(jīng)濟(jì)的生產(chǎn)具有直接用于例如洗滌劑和需要淺色的其他應(yīng)用可接受的顏色的聚琥珀酰亞胺的方法。表明在很多情況下本發(fā)明的高沸點(diǎn)的有機(jī)介質(zhì)不用提純就可以再利用。當(dāng)需要提純時(shí)，通過(guò)簡(jiǎn)單的蒸餾就可以很方便的完成，由此提供一種有效的提供淺顏色的聚琥珀酰亞胺的方法，淺顏色的聚琥珀酰亞胺迄今還不能在工業(yè)方法中很方便的大量的得到。
雖然本發(fā)明已經(jīng)用相當(dāng)詳細(xì)的具體的實(shí)施方案進(jìn)行了描述，但是應(yīng)該了解到這種描述僅僅是為了說(shuō)明，并且本發(fā)明不需要受其限制，因?yàn)閷?duì)于本領(lǐng)域的熟練的技術(shù)人員考慮到該公開(kāi)的內(nèi)容，另外的實(shí)施方案和操作技術(shù)將變的很明顯。因此，可以進(jìn)行的所期待的改進(jìn)都沒(méi)有離開(kāi)所描述的本發(fā)明的精神。
實(shí)施例10向裝備有攪拌器、加熱套和提供氮?dú)獯祾咴O(shè)備的反應(yīng)器中加入453.3克十六烷，十六烷的溫度升到約185℃后，加入199.6克L-天冬氨酸。該酸和烷很好的混合，在約30分鐘內(nèi)加熱到200℃的溫度，在該時(shí)水開(kāi)始迅速地從混合物中釋放出來(lái)。在約200℃保持該反應(yīng)淤漿約1小時(shí)40分鐘，在此時(shí)水的釋放明顯地減少。指示原料酸轉(zhuǎn)化成聚合物的樣品在此時(shí)是約42％。然后把溫度升到220℃，在該溫度下再保持1小時(shí)20分鐘，使得原料酸100％轉(zhuǎn)化為聚合物。整個(gè)反應(yīng)在固定的攪拌下進(jìn)行。143克產(chǎn)物聚琥珀酰亞胺是由淺紅色的細(xì)顆粒組成。剩下的反應(yīng)介質(zhì)接近無(wú)色，通過(guò)過(guò)濾可很容易地回收約419克烷烴。
權(quán)利要求
1.一種通過(guò)L-天冬氨酸的熱縮聚制造聚琥珀酰亞胺的方法，該方法包括提供高沸點(diǎn)的有機(jī)反應(yīng)介質(zhì)，該反應(yīng)介質(zhì)選自高沸點(diǎn)的直鏈或支鏈烷醇及其混合物和具有10-20個(gè)碳原子的直鏈或支鏈烷烴及其混合物，在所說(shuō)的介質(zhì)中加熱該氨基酸足夠的時(shí)間，以聚合所說(shuō)的氨基酸。
2.權(quán)利要求1的方法，其中，把介質(zhì)加熱到約140℃至260℃的溫度。
3.權(quán)利要求2的方法，其中，反應(yīng)時(shí)間是約1-2小時(shí)。
4.權(quán)利要求1的方法，其中，反應(yīng)介質(zhì)包括選自癸醇、異癸醇和十二烷醇的醇。
5.權(quán)利要求4的方法，其中醇是異癸醇。
6.權(quán)利要求1的方法，其中，反應(yīng)介質(zhì)包括選自十二烷、十四烷、十六烷、十八烷和二十烷的烷烴。
7.一種通過(guò)L-天冬氨酸的熱縮聚制造聚琥珀酰亞胺的方法，該方法包括提供高沸點(diǎn)的有機(jī)反應(yīng)介質(zhì)，該反應(yīng)介質(zhì)選自高沸點(diǎn)的直鏈或支鏈烷醇和具有10-20個(gè)碳原子的直鏈或支鏈烷烴和用于聚合反應(yīng)的酸催化劑，在所說(shuō)的催化劑的存在下，在所說(shuō)的介質(zhì)中加熱該酸足夠的時(shí)間，以聚合所說(shuō)的氨基酸。
8.權(quán)利要求7的方法，其中，把反應(yīng)介質(zhì)加熱到約140℃至260℃的溫度。
9.權(quán)利要求8的方法，其中，反應(yīng)時(shí)間是約1-2小時(shí)。
10.權(quán)利要求7的方法，其中，反應(yīng)介質(zhì)包括選自癸醇、異癸醇和十二烷醇的醇。
11.權(quán)利要求7的方法，其中，反應(yīng)介質(zhì)包括選自十二烷、十四烷、十六烷、十八烷和二十烷的烷烴。
12.權(quán)利要求11的方法，其中烷烴是十二烷。
13.權(quán)利要求7的方法，其中，催化劑是在加到所說(shuō)的反應(yīng)介質(zhì)之前與氨基酸預(yù)混合的催化劑。
14.權(quán)利要求7的方法，其中，催化劑選自磷酸和甲烷磺酸。
15.權(quán)利要求7的方法，其中，按所說(shuō)的氨基酸的重量計(jì)，催化劑的存在量約為0.1-40％。
16.權(quán)利要求7的方法，其中，催化劑在加原料酸之前直接加到所說(shuō)的高沸點(diǎn)有機(jī)反應(yīng)介質(zhì)中。
17.權(quán)利要求7的方法，其中，催化劑以至少兩部分加入到所說(shuō)的介質(zhì)中，第一部分在開(kāi)始聚合反應(yīng)之前加入到有機(jī)介質(zhì)中，第二部分在聚合反應(yīng)開(kāi)始后至少30分鐘加入。
18.權(quán)利要求7的方法，其中還包括從所說(shuō)的反應(yīng)介質(zhì)中分離聚琥珀酰亞胺的步驟和在權(quán)利要求7的方法中再利用所說(shuō)的介質(zhì)至少一次的步驟。
19.權(quán)利要求18的方法，其中反應(yīng)介質(zhì)不用進(jìn)一步處理就直接再用在所說(shuō)的方法中。
20.一種通過(guò)在磷酸催化劑的存在下，在含有十二烷的有機(jī)介質(zhì)中，在約140℃-200℃的溫度范圍內(nèi)約1-2小時(shí)的時(shí)間，L-天冬氨酸的熱縮聚制造聚琥珀酰亞胺的方法。
21.權(quán)利要求20的方法，其中至少部分磷酸在開(kāi)始反應(yīng)之后加入到反應(yīng)介質(zhì)中。
22.權(quán)利要求20的方法，其中通過(guò)在有機(jī)介質(zhì)的存在下聚合物與堿性水溶液接觸來(lái)水解聚琥珀酰亞胺，由此水解的聚合物留在水相中。
全文摘要
公開(kāi)了一種通過(guò)在高沸點(diǎn)的有機(jī)介質(zhì)中例如L－天冬氨酸的氨基酸的熱縮聚制造聚琥珀酰亞胺的方法,從而提供具有非常合乎需要的顏色特性的聚合物。有機(jī)介質(zhì)選自具有7—14個(gè)碳原子的高沸點(diǎn)烷醇例如異癸醇和具有10—20個(gè)碳原子的高沸點(diǎn)烷烴例如十二烷。有機(jī)介質(zhì)可以與用于聚合反應(yīng)的酸催化劑一起使用,有機(jī)介質(zhì)可以很容易的回收,很少或者不需要提純就可以再利用。
文檔編號(hào)C08G73/00GK1182441SQ96193470
公開(kāi)日1998年5月20日 申請(qǐng)日期1996年2月27日 優(yōu)先權(quán)日1995年3月3日
發(fā)明者D·A·馬丁 申請(qǐng)人:孟山都公司