СПОСОБ ОЧИСТКИ ПРОИЗВОДНОГО АКРИЛОВОЙ КИСЛОТЫ
METHOD FOR CLEANING DERIVATIVE OF ACRYLIC ACID

Область техники, к которой относится изобретение
[0001]
Настоящее изобретение касается способа очистки производного акриловой кислоты, в частности способа очистки производного акриловой кислоты, включающего удаление спирта из композиции, содержащей производное акриловой кислоты и спирт.
Уровень техники
[0002]
Производные акриловой кислоты широко используются для (1) материалов водопоглощающих полимеров; (2) материалов на основе акриловых смол как заменителей неорганического стекла для применения в материалах стекол для зданий и транспортных средств, облицовочных материалов для осветительного оборудования, световых сигналов, дорожных знаков, предметов повседневной необходимости, офисных принадлежностей, предметов народных промыслов, часовых стекол и подобного; и (3) материалов покрытий на основе акриловых смол. Среди производных акриловой кислоты фторсодержащие производные акриловой кислоты пригодны в качестве синтетических промежуточных продуктов для лекарственных средств (например, антибиотиков), синтетических промежуточных продуктов для материалов оплеток оптических волокон, синтетических промежуточных продуктов для материалов покрытий, синтетических промежуточных продуктов для материалов полупроводниковых резисторов и мономеров для функциональных полимеров.
Примеры известных способов получения производного акриловой кислоты включают способ получения производного акриловой кислоты окислением изобутилена или пропилена и способ получения производного акриловой кислоты с использованием в качестве исходного материала этилена, пропина или подобного и катализатора на основе переходного металла.
Кроме того, в качестве примеров способов получения фторсодержащего производного акриловой кислоты в патентном документе 1 раскрывается, например, способ взаимодействия 2-фторпропионового сложного эфира с агентом бромирования, содержащим связь азот-бром, в присутствии радикального инициатора, и в патентном документе 2 раскрывается способ преобразования производного 3-галоген-2-фторпропионовой кислоты в замещенное 2-фторпроизводное акриловой кислоты в присутствии, по меньшей мере, одного вида основания и, по меньшей мере, одного вида ингибитора полимеризации. В патентном документе 3 раскрывается способ получения соединения, представленного формулой (1):
где R обозначает алкил, который может быть замещенным одним или большим количеством атомов фтора, причем способ включает стадию A взаимодействия соединения, представленного формулой (2):
где X обозначает атом брома или атом хлора, со спиртом, представленным формулой (3):
R-OH (3)
где R обозначает алкил, который может быть замещенным одним или большим количеством атомов фтора, с монооксидом углерода в присутствии катализатора на основе переходного металла и основания, с получением, таким образом, соединения, представленного формулой (1).
Список цитирования
Патентные документы
[0003]
Патентный документ 1: JP2011-001340A
Патентный документ 2: JP2012-530756A
Патентный документ 3: JP2014-062092A
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Техническая задача
[0004]
При получении производного акриловой кислоты в рассматриваемой композиции, содержащей производное акриловой кислоты, может совместно присутствовать нежелательный спирт.
Такой спирт может оказывать нежелательный эффект на требуемые взаимодействия, если производное акриловой кислоты используют, например, в упоминаемых выше приложениях, то есть в качестве синтетических промежуточных продуктов для лекарственных средств (например, антибиотиков), синтетических промежуточных продуктов для материалов оплеток оптических волокон, синтетических промежуточных продуктов для материалов покрытий, синтетических промежуточных продуктов для материалов полупроводниковых резисторов и мономеров для функциональных полимеров.
В этом случае необходимо удалить спирт из композиции, содержащей производное акриловой кислоты и спирт.
Целью настоящего изобретения является обеспечение способа эффективной очистки производного акриловой кислоты (I), более конкретно способа эффективного удаления спирта из композиции, содержащей производное акриловой кислоты (I) и спирт.
[0005]
Далее приведены примеры возможных способов, обычно применяемых для удаления примесей из полезного соединения: (1) способ непосредственного удаления примесей и (2) способ удаления примесей путем преобразования примесей в другие соединения взаимодействием с другими компонентами.
Однако указанный выше способ (1) непосредственного удаления примесей может быть недостаточным в случае обычно применяемых способов, таких как перегонка, так как структуры и физические свойства полезного соединения и примесей часто сходны.
Хотя указанный выше способ (2) может не страдать от этой проблемы, проблема способа (2) может заключаться в том, что сами другие компоненты и/или другие соединения могут становиться новыми примесями. В частности, эта проблема представляет серьезный вопрос в областях, где требуется предельно высокая степень чистоты, например, при производстве медицинских препаратов или материалов для электроники. Таким образом, в этих областях, вероятно, следует избегать применения способа (2).
Следовательно, целью настоящего изобретения является обеспечение нового высокоэффективного способа очистки производного акриловой кислоты при значительном снижении включения новых примесей, таких как описано выше.
Решение задачи
[0006]
В результате широкого исследования заявители настоящего изобретения обнаружили, что изложенный далее способ может решить указанные выше проблемы.
Способ очистки производного акриловой кислоты (в этой спецификации это производное иногда может быть обозначено как «производное акриловой кислоты (I)»), представленного формулой (I):
где
1
2
R и R одинаковые или разные, и каждый обозначает алкил, фторалкил, арил, который может иметь один или более заместителей, атом галогена или атом водорода,
3
R обозначает алкил, фторалкил, арил, который может иметь один или более заместителей, или атом водорода, и
X обозначает алкил, фторалкил, атом галогена или атом водорода,
причем способ включает:
стадию A взаимодействия композиции, содержащей производное акриловой кислоты, представленное формулой (I), и спирт (в этой спецификации этот спирт иногда может быть обозначен как «спирт (II)»), представленный формулой (II):
4
R-OH
4
где R обозначает алкил, фторалкил или арил, который может иметь один или более заместителей,
с ангидридом кислоты (в этой спецификации этот ангидрид кислоты иногда может быть обозначен как «ангидрид кислоты (III-0)»), преобразуя спирт, представленный формулой (II), в сложноэфирное соединение (в этой спецификации это сложноэфирное соединение иногда может быть обозначено как «сложноэфирное соединение (IV)»), которое имеет температуру кипения, превышающую температуру кипения производного акриловой кислоты, представленного формулой (I); и
стадию B разделения производного акриловой кислоты, представленного формулой (I), и сложноэфирного соединения перегонкой.
Таким образом, было выполнено настоящее изобретение.
[0007]
Настоящее изобретение охватывает следующие варианты осуществления.
[0008]
Пункт 1. Способ очистки производного акриловой кислоты, представленного формулой (I):
где
1
2
R и R одинаковые или разные, и каждый обозначает алкил, фторалкил, арил, который может иметь один или более заместителей, атом галогена или атом водорода,
3
R обозначает алкил, фторалкил, арил, который может иметь один или более заместителей, или атом водорода, и
X обозначает алкил, фторалкил, атом галогена или атом водорода,
причем способ включает
стадию A взаимодействия композиции, содержащей производное акриловой кислоты, представленное формулой (I), и спирт, представленный формулой (II):
4
R-OH,
4
где R обозначает алкил, фторалкил или арил, который может иметь один или более заместителей,
с ангидридом кислоты, преобразуя спирт в сложноэфирное соединение, которое имеет температуру кипения, превышающую температуру кипения производного акриловой кислоты, представленного формулой (I).
Пункт 2. Способ по пункту 1, включающий далее стадию B разделения производного акриловой кислоты, представленного формулой (I), и сложноэфирного соединения перегонкой.
1
1-20
1-20
Пункт 3. Способ по пункту 1 или 2, где R обозначает атом водорода, C алкил или C фторалкил.
2
1-20
1-20
Пункт 4. Способ по любому из пунктов с 1 по 3, где R обозначает атом водорода, C алкил, или C фторалкил.
3
1-20
Пункт 5. Способ по любому из пунктов с 1 по 4, где R обозначает C линейный алкил.
1-20
Пункт 6. Способ по любому из пунктов с 1 по 5, где X обозначает C алкил, атом фтора, атом хлора или атом водорода.
4
1-6
Пункт 7. Способ по любому из пунктов с 1 по 6, где R обозначает C алкил.
Пункт 8. Способ по любому из пунктов с 1 по 7, где ангидрид кислоты представляет собой циклический ангидрид кислоты.
Пункт 9. Способ по пункту 8, где ангидрид кислоты является соединением, представленным формулой (III-a):
5
где R обозначает двухвалентный углеводород.
Пункт 10. Способ по пункту 9, где ангидрид кислоты представляет собой сукциновый ангидрид или фталевый ангидрид.
Пункт 11. Способ по любому из пунктов с 1 по 10, где композиция A дополнительно содержит органический растворитель, содержащий гетероатом, и где после разделения на стадии B получают композицию B, содержащую производное акриловой кислоты, представленное формулой (I), и органический растворитель, содержащий гетероатом.
Пункт 12. Способ по пункту 11, где органический растворитель, содержащий гетероатом, отделяют и извлекают из композиции B.
Пункт 13. Способ получения производного акриловой кислоты, представленного формулой (I):
где
1
2
R и R одинаковые или разные, и каждый обозначает алкил, фторалкил, арил, который может иметь один или более заместителей, атом галогена или атом водорода,
3
R обозначает алкил, фторалкил, арил, который может быть замещенным одним или большим количеством заместителей, или атом водорода, и
X обозначает алкил, фторалкил, атом галогена или атом водорода,
причем способ включает очистку производного акриловой кислоты, представленного формулой (I), способом очистки по любому из пунктов с 1 по 12.
Полезные эффекты изобретения
[0009]
Настоящее изобретение касается способа эффективной очистки производного акриловой кислоты (I), более конкретно, способа эффективного удаления спирта (II) из композиции, содержащей производное акриловой кислоты (I) и спирт (II).
Описание вариантов осуществления
[0010]
Термины
Символы и аббревиатуры в этой спецификации следует интерпретировать как имеющие общие значения в области техники, к которой принадлежит настоящее изобретение, согласно контексту этой спецификации, если не указано иное.
В этой спецификации выражение «включать/содержать» охватывает значения «состоять по существу из» и «состоять из».
[0011]
В этой спецификации выражение «комнатная температура» относится к температуре в диапазоне от 10 до 40°C.
В этой спецификации стадии, обработки или операции выполняют при комнатной температуре, если не указано иное.
[0012]
В этой спецификации «моновалентный углеводород» может иметь линейную, разветвленную или циклическую структуру. В качестве альтернативы «моновалентный углеводород» может иметь комбинацию этих структур.
[0013]
В этой спецификации «моновалентный углеводород» может представлять собой насыщенный или ненасыщенный моновалентный углеводород.
[0014]
В этой спецификации примеры моновалентного углеводорода включают алкил и алкенил.
[0015]
В этой спецификации «алкил» (термин «алкил» охватывает «алкильный» фрагмент во «фторалкиле» или подобном) может быть циклическим, линейным или разветвленным.
1-20
1-12
1-6
1-4
1-3
В этой спецификации «алкил» может представлять собой, например, C, C, C, C или C алкил.
В этой спецификации конкретные примеры «алкила» включают метил, этил, пропил, изопропил, бутил, изобутил, втор-бутил, трет-бутил, пентил, неопентил, гексил и подобные линейные или разветвленные алкильные группы.
3-6
В этой спецификации конкретные примеры «алкила» включают циклопропил, циклобутил, циклопентил, циклогексил и подобные C циклические алкильные (циклоалкильные) группы.
[0016]
В этой спецификации термин «фторалкил» касается алкила, в котором, по меньшей мере, один атом водорода замещен атомом фтора.
В этой спецификации количество атомов фтора во «фторалкиле» может быть равно единице или большему количеству (например, от 1 до 3, от 1 до 6, от 1 до 12 или от 1 до максимально возможного для замещения количества).
1-20
1-12
1-6
1-4
1-3
В этой спецификации примеры «фторалкила» включают C, C, C, C и C фторалкильные группы.
В этой спецификации, «фторалкил» может быть линейным или разветвленным.
2
2
2
3
2
2
2
2
2
2
В этой спецификации конкретные примеры «фторалкила» включают фтораметил, дифторметил, трифторметил, 2,2,2-трифторэтил, пентафторэтил, тетрафторпропил (например, HCFCFCH-), гексафторпропил (например, (CF)CH-), нонафторбутил, октафторпентил (например, HCFCFCFCFCH-), тридекафторгексил и подобные.
[0017]
2-20
2-12
2-6
2-4
2-3
В этой спецификации примеры «алкенила» включают C, C, C, C и C алкенильные группы.
2-10
В этой спецификации конкретные примеры «алкенила» включают винил, 1-пропен-1-ил, 2-пропен-1-ил, изопропенил, 2-бутен-1-ил, 4-пентен-1-ил, 5-гексен-1-ил и подобные линейные или разветвленные C алкенильные группы.
[0018]
В этой спецификации примеры «арила» включают фенил и нафтил.
[0019]
В этой спецификации примеры «галогена» включают фтор, хлор, бром и йод.
[0020]
В этой спецификации термин «алкокси» обозначает группу алкил-O-.
[0021]
В этой спецификации примеры «ацила» включают алканоил (то есть группу алкил-CO-).
[0022]
В этой спецификации примеры «сложного эфира» включают алкилкарбонилоксигруппу (то есть группу алкил-CO-O-), алкоксикарбонил (то есть группу алкил-O-CO-) и подобные.
[0023]
В этой спецификации, «двухвалентный углеводород» может иметь линейную, разветвленную или циклическую структуру. В качестве альтернативы «двухвалентный углеводород» может иметь комбинацию этих структур.
[0024]
В этой спецификации, «двухвалентный углеводород» может представлять собой насыщенный или ненасыщенный двухвалентный углеводород.
[0025]
1-10
2-10
6-12
3-12
3-12
В этой спецификации примеры «двухвалентного углеводорода» включают C алкилен, C алкенилен, C арилен, C циклоалкилен, C циклоалкенилен и подобные.
[0026]
Если описанный выше «двухвалентный углеводород» имеет частично или полностью циклическую структуру, то цикл в циклической структуре может представлять собой ароматический цикл (например, бензольное кольцо) или неароматический цикл.
[0027]
Способ очистки производного акриловой кислоты (I)
Способ очистки производного акриловой кислоты (I) по настоящему изобретению подробно описан ниже.
В способе очистки по настоящему изобретению, по меньшей мере, часть спирта (II) удаляют из композиции, содержащей производное акриловой кислоты (I) как основной компонент и спирт (II) как примесь (то есть грубо очищенного производного акриловой кислоты (I)), получая очищенное производное акриловой кислоты (I).
[0028]
Цель очистки
Объект, подлежащий очистке способом очистки по настоящему изобретению, представляет собой описанное выше производное акриловой кислоты (I).
[0029]
Ниже объяснен каждый символ в формуле (I), представляющей производное акриловой кислоты (I).
1
2
3
Предпочтительные примеры заместителей «арила, который может иметь один или более заместителей», представленного радикалами R, Rили R, включают атом фтора, алкил, алкокси, ацил, сложный эфир, циано, нитро и фторалкил. Более предпочтительные примеры включают атом фтора.
Количество «заместителей» предпочтительно составляет 0 (то есть незамещен), 1, 2 или 3.
1
1-20
1-12
1-6
1-4
1-3
1
2
1-20
R предпочтительно обозначает атом водорода, C (предпочтительно C, более предпочтительно C, еще предпочтительнее C, еще более предпочтительно C, особо предпочтительно C или C) алкил или C фторалкил и более предпочтительно атом водорода.
[0030]
2
1-20
1-12
1-6
1-4
1-3
1
2
1-20
1-12
1-6
1-4
1-3
1
2
R предпочтительно обозначает атом водорода, C (предпочтительно C, более предпочтительно C, еще предпочтительнее C, еще более предпочтительно C, особо предпочтительно C или C) алкил или C (предпочтительно C, более предпочтительно C, еще предпочтительнее C, еще более предпочтительно C, особо предпочтительно C или C) фторалкил и более предпочтительно атом водорода.
[0031]
3
1-20
1-12
1-6
1-4
1-3
1
2
R предпочтительно обозначает C (предпочтительно C, более предпочтительно C, еще предпочтительнее C, еще более предпочтительно C, особо предпочтительно C или C) линейный алкил, более предпочтительно метил или этил и еще более предпочтительно метил.
[0032]
1-20
1-12
1-6
1-4
1-3
1
2
X предпочтительно обозначает C (предпочтительно C, более предпочтительно C, еще предпочтительнее C, еще более предпочтительно C, особо предпочтительно C или C) алкил, атом фтора, атом хлора или атом водорода, более предпочтительно метил, атом водорода или атом фтора и еще более предпочтительно атом фтора.
[0033]
3
3
1-20
1-12
1-6
1-4
1-3
1
2
В формуле (I) R предпочтительно обозначает C (предпочтительно C, более предпочтительно C, еще предпочтительнее C, еще более предпочтительно C, особо предпочтительно C или C) линейный алкил, and X предпочтительно обозначает метил или атом фтора; и R более предпочтительно обозначает метил или этил (и еще более предпочтительно метил), и X более предпочтительно обозначает метил или атом фтора.
[0034]
1
2
3
В формуле (I) R предпочтительно обозначает атом водорода, R предпочтительно обозначает атом водорода, R предпочтительно обозначает метил или этил (и более предпочтительно метил), и X предпочтительно обозначает метил, атом водорода или атом фтора (и более предпочтительно атом фтора).
В настоящем изобретении производное акриловой кислоты (I) может представлять один вид или комбинацию двух или нескольких видов.
[0035]
Производное акриловой кислоты (I) предпочтительно имеет температуру кипения в диапазоне от 30 до 160°C, более предпочтительно в диапазоне от 50 до 130°C и еще более предпочтительно в диапазоне от 60 до 110°C.
[0036]
Удаляемый объект при очистке
Удаляемым объектом в способе очистки по настоящему изобретению является спирт (II). Способом очистки по настоящему изобретению удаляют, по меньшей мере, часть спирта (II). Предпочтительно удаляют при этой очистке большую часть спирта (II).
В способе очистки по настоящему изобретению можно удалить вместе со спиртом (II) другие примеси.
[0037]
Целевой материал
Целевым материалом способа очистки по настоящему изобретению является композиция, содержащая производное акриловой кислоты (I) и спирт (II) (то есть грубо очищенное производное акриловой кислоты (I)).
[0038]
4
3
Спирт (II) может получаться из производного акриловой кислоты (I). Например, спирт (II) может представлять собой гидролизат производного акриловой кислоты (I). R может быть таким же как R.
Ниже объяснено обозначение в формуле (II), представляющей спирт (II).
4
1-6
R предпочтительно обозначает алкил, более предпочтительно C алкил и еще более предпочтительно метил или этил. Конкретно, в особо предпочтительном варианте осуществления по настоящему изобретению спирт, представленный формулой (II), предпочтительно представляет собой метанол или этанол.
В настоящем изобретении спирт (II) может представлять отдельный вид или комбинацию двух или нескольких видов спиртов (II).
[0039]
Способ получения композиции A, которая является целевым материалом способа очистки по настоящему изобретению, и происхождение композиции A не имеют особых ограничений.
Производное акриловой кислоты (I), содержащееся в композиции A, может представлять собой реакционный продукт.
Спирт (II), содержащийся в композиции A, может представлять собой, например, реакционный растворитель для получения производного акриловой кислоты (I) или побочный продукт получения производного акриловой кислоты (I).
[0040]
Количество производного акриловой кислоты (I), содержащегося в композиции A, может составлять, например, от 3 до 50% масс. или от 5 до 20% масс.
Количество спирта (II), содержащегося в композиции A, может составлять, например, от 3 до 50% масс. или от 5 до 20% масс.
Количество спирта (II), содержащегося в композиции A, может составлять, например, от 0,1 до 3 массовых долей или от 0,3 до 2 массовых долей, на массовую долю производного акриловой кислоты (I).
Композиция A может дополнительно содержать другие компоненты.
[0041]
Стадия A
На стадии A осуществляют взаимодействие композиции, содержащей производное акриловой кислоты (I) и спирт (II), с ангидридом кислоты (III-0), преобразуя спирт (II) в сложноэфирное соединение (IV).
[0042]
Способ взаимодействия композиции A с ангидридом кислоты (III-0) не имеет особых ограничений, пока спирт (II) в композиции A взаимодействует с ангидридом кислоты (III-0). Способ этого взаимодействия включает, например, (a) добавление ангидрида кислоты (III-0) к композиции A и (b) получение композиции A в присутствии ангидрида кислоты (III-0).
[0043]
Ангидрид кислоты (III-0) может представлять собой ангидрид кислоты с открытой цепью или циклический ангидрид кислоты.
[0044]
Примеры ангидрида кислоты (III-0) включают
(a) ангидриды карбоновых кислот,
(b) ангидриды сульфоновых кислот,
(c) ангидриды карбоновой кислоты и сульфоновой кислоты и подобные.
[0045]
Конкретные примеры «(a) ангидридов карбоновых кислот» включают
(i) уксусный ангидрид, пропионовый ангидрид, масляный ангидрид, кротоновый ангидрид, бензойный ангидрид и подобные ангидриды кислот с открытой цепью;
(ii) сукциновый ангидрид, глутаровый ангидрид, малеиновый ангидрид, фталевый ангидрид, 5,6-дигидрокси-1,4-дитиин-2,3-дикарбоновый ангидрид, 5-норборнен-2,3-дикарбоновый ангидрид, 1,2,3,6-тетрагидрофталевый ангидрид, бицикло[2,2,2]окт-5-ен-2,3-дикарбоновый ангидрид и подобные циклические ангидриды кислот; и
(iii) их галогениды.
Примеры галогенидов включают дифторуксусный ангидрид, перфторпропионовый ангидрид, 3,3,3-трифторпропионовый ангидрид, пентафторпропионовый ангидрид, 2,2,3,3,4,4-гексафторпентандиоевый ангидрид, тетрафторсукциновый ангидрид и трифторуксусный ангидрид.
[0046]
Примеры «(b) ангидридов сульфоновых кислот» включают
(i) метансульфоновый ангидрид, этансульфоновый ангидрид, пропансульфоновый ангидрид, бутансульфоновый ангидрид, пентансульфоновый ангидрид, гексансульфоновый ангидрид, винилсульфоновый ангидрид, бензолсульфоновый ангидрид и подобные ангидриды сульфоновых кислот с открытой цепью;
(ii) 1,2-этандисульфоновый ангидрид, 1,3-пропандисульфоновый ангидрид, 1,4-бутандисульфоновый ангидрид, 1,2-бензолдисульфоновый ангидрид и подобные циклические ангидриды сульфоновых кислот; и
(iii) их галогениды.
[0047]
Примеры ангидридов кислот с открытой цепью включают соединения, представленные формулой (III-0a):
a
a
b
b
R-X-O-X-R (III-0a)
где
a
R обозначает моновалентный углеводород, который может быть замещенным одним или несколькими атомами галогена,
a
X обозначает карбонил или сульфонил,
b
X обозначает карбонил или сульфонил, и
b
R обозначает моновалентный углеводород, который может быть замещенным одним или несколькими атомами галогена.
[0048]
Примеры «(c) ангидридов карбоновой кислоты и сульфоновой кислоты» включают
(i) смешанный уксусный-метансульфоновый ангидрид, смешанный уксусный-этансульфоновый ангидрид, смешанный уксусный-пропансульфоновый ангидрид, смешанный пропионовый-метансульфоновый ангидрид, смешанный пропионовый-этансульфоновый ангидрид, смешанный пропионовый-пропансульфоновый ангидрид и подобные ангидриды кислот с открытой цепью;
(ii) 3-сульфопропионовый ангидрид, 2-метил-3-сульфопропионовый ангидрид, 2,2-диметил-3-сульфопропионовый ангидрид, 2-этил-3-сульфопропионовый ангидрид, 2,2-диэтил-3-сульфопропионовый ангидрид, 2-сульфобензойный ангидрид и подобные циклические ангидриды кислот; и
(iii) их галогениды.
[0049]
a
b
1-10
2-10
3-10
6-18
7-20
Примеры «моновалентного углеводорода» в выражении «моновалентный углеводород, который может быть замещенным одним или несколькими атомами галогена», представленного радикалом R или R, включают C алкил, C алкенил, C циклоалкил, C арил и C арилалкил.
[0050]
Примеры циклических ангидридов кислот включают соединения, представленные формулой (III-0c):
где
a
X обозначает карбонил или сульфонил,
b
X обозначает карбонил или сульфонил, и
5
R обозначает двухвалентный углеводород или гетероциклоалкилен.
[0051]
5
1-10
2-10
6-12
3-12
3-12
Примеры «двухвалентного углеводорода», представленного радикалом R, включают C алкилен, C алкенилен, C арилен, C циклоалкилен и C циклоалкенилен.
[0052]
5
«Гетероциклоалкилен», представленный радикалом R, относится к двухвалентной циклоалкиленовой группе, в которой, по меньшей мере, один из атомов углерода, составляющих цикл, замещен одним или несколькими гетероатомами, выбранными из группы, включающей атом серы, атом кислорода и атом азота.
[0053]
Ангидрид кислоты (III-0) предпочтительно является циклическим ангидридом кислоты (в этой спецификации этот циклический ангидрид кислоты иногда может быть обозначен как «циклический ангидрид кислоты (III)») и более предпочтительно соединением, представленным формулой (III-a):
5
где R обозначает двухвалентный углеводород.
5
2-20
2-10
2-6
R предпочтительно обозначает C, более предпочтительно C и еще более предпочтительно C двухвалентный углеводород.
5
R предпочтительно обозначает этан-1,2-диил, этен-1,2-диил или бензол-1,2-диил и особо предпочтительно этан-1,2-диил.
[0054]
Особо предпочтительным ангидридом кислоты (III-0) является сукциновый ангидрид, малеиновый ангидрид или фталевый ангидрид, и еще более предпочтителен сукциновый ангидрид.
[0055]
В настоящем изобретении ангидрид кислоты (III-0) может представлять собой отдельный вид или комбинацию двух или нескольких видов ангидридов кислот (III-0).
[0056]
Количество ангидрида кислоты (III-0), используемого на стадии A, предпочтительно составляет от 0,3 до 2,0 моль, более предпочтительно от 0,5 до 1,5 моль и еще более предпочтительно от 0,7 до 1,2 моль на моль спирта (II).
Если количество ангидрида кислоты (III-0) слишком мало, взаимодействие на стадии A может протекать в недостаточной степени, в результате чего очистка производного акриловой кислоты (I) может быть неудовлетворительной.
Если количество ангидрида кислоты (III-0) слишком велико, то после стадии A может потребоваться удаление ангидрида кислоты (III-0).
[0057]
Температура взаимодействия на стадии A предпочтительно составляет от 20 до 120°C, более предпочтительно от 40 до 100°C и еще более предпочтительно от 60 до 90°C.
Если температура взаимодействия слишком низкая, то взаимодействие на стадии A может протекать в недостаточной степени, в результате чего очистка производного акриловой кислоты (I) может быть неудовлетворительной.
Слишком высокая температура взаимодействия невыгодна с точки зрения цены.
[0058]
Время взаимодействия на стадии A не имеет особых ограничений, пока для взаимодействия на стадии A предоставлено достаточно времени. Конкретно, время взаимодействия может составлять, например, от 0,5 до 24 час., от 3 до 12 час. или от 5 до 9 час.
Если время взаимодействия слишком мало, то взаимодействие на стадии A может протекать в недостаточной степени, в результате чего очистка производного акриловой кислоты (I) может быть неудовлетворительной.
Слишком долгое время взаимодействия невыгодно с точки зрения цены.
[0059]
Как указано выше, на стадии A проводят взаимодействие ангидрида кислоты (III-0) со спиртом (II), получая сложноэфирное соединение (IV).
Таким образом, когда стадия A выполнена, получают композицию B, содержащую производное акриловой кислоты (I) и сложноэфирное соединение (IV).
Количество производного акриловой кислоты (I), содержащегося в композиции B, может составлять, например, от 1 до 30% масс., от 3 до 25% масс. или от 5 до 18% масс.
Количество сложноэфирного соединения (IV), содержащегося в композиции B, может составлять от 1 до 50% масс., от 10 до 40% масс. или от 20 до 30% масс.
Массовое отношение сложноэфирное соединение (IV)/производное акриловой кислоты (I) в композиции B может составлять от 0,1 до 8,0, от 0,5 до 6,0 или от 1,0 до 4,0.
Композицию, содержащую производное акриловой кислоты (I) и сложноэфирное соединение (IV) в таких количествах, подвергают соответствующей очистке на стадии B, описанной ниже.
Композиция B может дополнительно содержать остаточный спирт (II) и остаточный ангидрид кислоты (III-0). Однако в этом случае их количества преимущественно малы.
Композиция B может дополнительно содержать другие остаточные компоненты (V).
[0060]
Сложноэфирное соединение (IV), полученное на стадии A, может представлять собой форму циклического ангидрида кислоты (III) с раскрытым циклом, которая охвачена выражением «ангидрид кислоты (III-0)».
Например, если циклический ангидрид кислоты (III) представляет собой фталевый ангидрид, и спирт (II) представляет собой метанол, то сложноэфирное соединение в виде формы с раскрытым циклом представляет собой 2-метоксикарбонилбензойную кислоту.
[0061]
Сложноэфирное соединение (IV) должно иметь температуру кипения, превышающую температуру кипения производного акриловой кислоты (I). Сложноэфирное соединение (IV) имеет температуру кипения, по меньшей мере, на 20°C выше, более предпочтительно, по меньшей мере, на 40°C выше и еще более предпочтительно, по меньшей мере, на 60°C выше температуры кипения производного акриловой кислоты (I).
Ели сложноэфирное соединение имеет такую температуру кипения, то производное акриловой кислоты (I) и сложноэфирное соединение, полученное на стадии A, легче разделяются перегонкой на описанной ниже стадии B.
Сложноэфирное соединение (IV) предпочтительно является текучим при температуре перегонки на описанной ниже стадии B.
[0062]
Стадия B
Способ по настоящему изобретению может далее включать соответствующую стадию B.
На стадии B производное акриловой кислоты (I) и сложноэфирное соединение (IV), полученное на стадии A, отделяют друг от друга перегонкой.
[0063]
Перегонку на стадии B можно выполнять, применяя универсальную перегонную установку и универсальный способ перегонки. Предпочтительные примеры включают способ, в котором используют перегонную установку, снабженную мешалкой, и способ, в котором используют установку для тонкопленочной перегонки.
При перегонке на стадии B производное акриловой кислоты (I) можно извлечь как дистилляционную фракцию. В отличие от этого, сложноэфирное соединение (IV) остается как дистилляционный остаток в перегонной установке и может быть произвольно выгружено из перегонной установки. В этом способе возможна эффективная очистка производного акриловой кислоты (I) при значительном снижении включения сложноэфирного соединения (IV).
[0064]
Температуру перегонки предпочтительно устанавливают в интервале между температурой кипения производного акриловой кислоты (I) и температурой кипения сложноэфирного соединения (IV).
[0065]
Если композиция B содержит другие компоненты (V), имеющие температуру кипения, превышающую температуру кипения производного акриловой кислоты (I), и ниже температуры кипения сложноэфирного соединения (IV), то другие компоненты (V) также можно эффективно извлечь аналогично извлечению производного акриловой кислоты (I). Например, если стадию B выполняют, используя дистилляционную колонну, то другие компоненты (V) можно фракционировать после фракционирования производного акриловой кислоты (I).
[0066]
Примеры других компонентов (V) включают органические растворители, отличные от спирта (II).
Органические растворители, отличные от спирта (II), предпочтительно представляют собой апротонные растворители.
Примеры органических растворителей, отличных от спирта (II), включают амидные растворители (например, диметилацетамид (DMAc), диметилформамид (DMF)), простые эфирные растворители (например, CPME, MTBE), серосодержащие растворители (например, диметилсульфоксид (DMSO)), и подобные органические растворители, содержащие гетероатомы; и неароматические углеводородные растворители (например, гексан, пентан, циклогексан), ароматические углеводородные растворители (например, толуол) и подобные углеродные растворители.
Предпочтительные примеры органических растворителей, отличных от спирта (II), включают органические растворители, содержащие гетероатомы.
Более предпочтительные примеры органических растворителей, отличных от спирта (II), включают амидные растворители и серосодержащие растворители.
Конкретные примеры предпочтительных органических растворителей, отличных от спирта (II), включают диметилацетамид, диметилформамид и диметилсульфоксид.
Конкретные примеры более предпочтительных органических растворителей, отличных от спирта (II), включают диметилацетамид и диметилформамид.
Органические растворители, отличные от спирта (II), могут представлять собой отдельный вид или комбинацию двух или более видов.
[0067]
Количество других компонентов (V) не имеет особых ограничений, пока эффекты настоящего изобретения существенно не ослаблены. Количество может составлять, например, от 80 до 2100 массовых долей, от 250 до 1600 массовых долей или от 400 до 1200 массовых долей на 100 массовых долей спирта (II).
Количество органических растворителей, отличных от спирта (II), не имеет особых ограничений, пока эффекты настоящего изобретения существенно не ослаблены. Количество может составлять, например, от 100 до 2000 массовых долей, от 300 до 1500 массовых долей или от 500 до 1100 массовых долей на 100 массовых долей спирта (II).
[0068]
Из композиции A можно получить другие компоненты (V).
[0069]
Конкретно, для осуществления перегонки с использованием дистилляционной колонны на стадии B, композицию B помещают в дистилляционную колонну и выполняют операцию перегонки.
Температуру сосуда для перегонки устанавливают между температурой кипения производного акриловой кислоты (I) и температурой кипения сложноэфирного соединения (IV).
Эту температуру варьируют в зависимости от давления при перегонке. Например, если перегонку проводят при пониженном давлении в диапазоне от 1,5 до 15 кПа, то температура может составлять, например, от 40 до 120°C, от 50 до 90°C или от 60 до 80°C.
Далее следует предпочтительный вариант осуществления: температура в верхней части колонны повышается от начала перегонки и становится постоянной. Фракцию, полученную до того, как температура станет постоянной, отбрасывают как начальную фракцию. Далее собирают фракцию, получаемую по достижении постоянной температуры в верхней части колонны, как основную фракцию. Затем после того, как температура в верхней части колонны начнет снова повышаться, выделяют другие компоненты (V) (например, органические растворители, такие как DMSO), имеющие температуру кипения выше температуры кипения производного акриловой кислоты (I) и ниже температуры кипения сложноэфирного соединения (IV).
Повторное использование выделенного DMSO и других органических растворителей является преимуществом с точки зрения цены способа получения по настоящему изобретению.
Например, в способе получения по настоящему изобретению выделение органических растворителей (например, DMSO, DMF, DMAc) из композиции A предпочтительно составляет 10% или больше, более предпочтительно 20% или больше и еще более предпочтительно 30% или больше.
[0070]
Стадию B предпочтительно выполняют при давлении в диапазоне от 0 до 1 атм., более предпочтительно в диапазоне от 0 до 0,3 атм. и еще более предпочтительно в диапазоне от 0 до 0,1 атм.
[0071]
В настоящем изобретении удаляют некоторое количество или весь спирт (II), содержащийся в композиции A.
[0072]
Количество спирта (II), содержащегося в композиции A, обработанной с применением способа очистки по настоящему изобретению (то есть очищенном производном акриловой кислоты (I)) предпочтительно составляет меньше 0,8 массовых долей, более предпочтительно меньше 0,6 массовых долей и еще более предпочтительно меньше 0,4 массовых долей на массовую долю производного акриловой кислоты (I).
[0073]
Способ получения производного акриловой кислоты (I)
Способ получения производного акриловой кислоты (I) по настоящему изобретению включает очистку производного акриловой кислоты, представленной формулой (I), с применением способа очистки по настоящему изобретению, подробно описанного выше.
Конкретно, способ получения производного акриловой кислоты (I) по настоящему изобретению может представлять собой способ получения, который включает стадию A и стадию B, описанные выше в отношении способа очистки производного акриловой кислоты (I) по настоящему изобретению.
Примеры
[0074]
Настоящее изобретение описано ниже более подробно со ссылкой на примеры. Однако настоящее изобретение не ограничено этими примерами.
[0075]
Пример 1 (очистка метилметакрилата)
Готовят композицию, содержащую 43,1 массовых долей метанола, 56,9 массовых долей метилметакрилата и DMF в качестве растворителя. Затем добавляют к композиции 1,1 экв. сукцинового ангидрида (относительно количества метанола) с последующим нагреванием при 60°C в течение 3 час.
Реакционный раствор после обработки сукциновым ангидридом подвергают ГХ-анализу. Результаты показывают, что метилметакрилат составляет 23,7 массовых долей, метанол 1,9 массовых долей и сукциновый ангидрид в виде формы с раскрытым циклом 74,3 массовых долей. Как ясно из этих результатов, обработка сукциновым ангидридом значительно снижает содержание метанола, переводя сукциновый ангидрид в форму с раскрытым циклом.
[0076]
Пример 2 (очистка метилового эфира 2-фторакриловой кислоты)
Готовят композицию, содержащую 43,5 массовых долей метанола, 56,5 массовых долей метилового эфира 2-фторакриловой кислоты и DMF в качестве растворителя. Затем добавляют к композиции сукциновый ангидрид в количестве, показанном в таблице 1, с последующим нагреванием при 60°C в течение 3 час.
[0077]
Реакционный раствор после обработки сукциновым ангидридом подвергают ГХ-анализу. Результаты показаны в таблице 1. Рассчитывают аналитические значения (площади ГХ-пиков, %), исключая DMF, который является растворителем. Как ясно из таблицы, обработка сукциновым ангидридом значительно снижает содержание метанола, переводя сукциновый ангидрид в форму с раскрытым циклом.
Таблица 1
Обработка сукциновым ангидридом (коли-чество относительно количества метанола)
Метиловый эфир 2-фтор-акриловой кислоты
Метанол
Сукциновый ангид-рид в виде формы с раскрытым циклом
Нет
56,5%
43,5%
0,0%
Да(количество 1,1 экв.)
27,0%
0,8%
72,2%
Да(количество 0,9 экв.)
29,7%
5,4%
64,8%
Да(количество 0,8 экв.)
32,8%
9,2%
58,0%
[0078]
Пример 3 (перегонка)
Раствор из реакции по очистке, приготовленный в примере 2, подвергают перегонке при пониженном давлении 1,5-15 кПа при температуре сосуда от 70 до 80°C, используя дистилляционную колонну для сбора метилового эфира 2-фторакриловой кислоты. В качестве контроля используют раствор, не обработанный сукциновым ангидридом.
[0079]
Дистилляционную фракцию после перегонки подвергают ГХ-анализу. В таблице 2 показана композиция. Согласно результатам ГХ-анализа, после перегонки в дистилляционной фракции не имеется ни сукцинового ангидрида, ни сукцинового ангидрида в виде формы с раскрытым циклом. Как ясно из таблицы, когда реакционный раствор перегнан (то есть выполнена обработка сукциновым ангидридом), получают дистилляционную фракцию, в которой количественное отношение метилового эфира 2-фторакриловой кислоты к метанолу является очень высоким.
Таблица 2
Обработка сукциновым ангидридом (количество относительно количества метанола)
Метиловый эфир 2-фторакриловой кислоты
Метанол
Нет
56,9 массовых долей
43,1 массовых долей
Да(количество 1,1 экв.)
94,7 массовых долей
5,3 массовых долей
Да(0,9 экв. количество)
84,2 массовых долей
15,8 массовых долей
Да(количество 0,8 экв.)
78,5 массовых долей
21,5 массовых долей
[0080]
После этого регулирую условия перегонки до 20 мм рт.ст. и 90-100°C и извлекают из дистилляционной фракции DMF.
В таблице 3 показана степень извлечения DMF.
Как ясно из таблицы 3, когда выполнена обработка сукциновым ангидридом, DMF собирают с предельно высокой степенью извлечения.
Таблица 3
Обработка сукциновым ангидридом (количество относительно количества метанола)
DMF, оставшийся в дистилляционной фракции после выделения DMF
Извлеченный DMF(выделение DMF)
DMF в остатке после перегонки
Нет
15,9%
26,4%
57,7%
Да(количество 1,1 экв. )
1,0%
71,2%
27,8%
Да(количество 0,9 экв.)
0,9%
68,4%
30,8%
Да(количество 0,8 экв.)
0,7%
69,6%
29,7%
[0081]
Пример 4
Метиловый эфир 2-фторакриловой кислоты очищают и собирают растворитель способом, аналогичным способу, описанному в примерах 2 и 3, используя 1,1 экв. сукцинового ангидрида относительно метанола, за исключением того, что в качестве растворителя применяют DMSO или DMAc вместо DMF. В таблице 4 показаны результаты. Как ясно из таблицы 4, даже если применяют в качестве растворителя DMSO или DMAc, растворитель собирают с предельно высокой степенью извлечения.
Таблица 4
Раство-ритель
Обработка сукциновым ангидридом(коли-чество относительно количества метанола)
Растворитель, оставшийся в дистилляционной фракции после выделения растворителя
Извлеченный растворитель (выделение растворителя)
Растворитель в остатке после перегонки
DMSO
Да(количество1,1 экв.)
0,9%
71,4%
27,7%
DMAc
Да(количество1,1 экв.)
1,2%
71,0%
27,8%