专利名称：制备脱水糖醇的连续方法
叙述了使用催化剂和有机溶剂使缔合糖醇或单脱水糖醇脱水制备脱水糖醇，包括单脱水糖醇和双脱水糖醇的方法，其中在此方法中有机溶剂被循环使用，而且得到的脱水糖醇是很纯的。
相关申请本申请要求1998年9月9日提交的德国实用新型申请198 34 778的优先权。再有，在同一日期提交的下面申请包括相关的主题事项《提纯脱水糖醇的方法和产品》[律师事务所案号No.032358-018]。上述每项申请中的主题事项都在此引作参考。
公开的背景脱水糖醇无论是单脱水糖醇还是双脱水糖醇，已知都是借助于各种酸催化剂使缔合糖醇或单脱水糖醇脱水而得到的。这些催化剂的例子包括磺化聚苯乙烯(H+型)(德国专利DE3,041,673 C2、加拿大专利公开CA1,178,288 A1)和各种无机酸，如HCl(美国专利4,169,152、德国专利公开DE3,233,086 A1)、H3PO4(东德专利公开DD132266、《加拿大化学杂志》(Can.J.Chem.),52(19)3362～72(1974))、HF(国际专利公开WO89/00162A、《碳水化合物研究》(Carbohydr.Res.)205(1990)191～202)和H2SO4(德国专利公开DE3,521,809 A1和DE 3,229,42 A1)。
这些方法经常在溶剂存在下实施。作为溶剂，已知有水(CA1,178,288A1、欧洲专利公开EP0 052 295 B1)和有机溶剂，如甲苯或二甲苯(Przem.Chem.48(11)665～8(1969))。
在许多专利和文献中叙述过用酸水解制备双脱水糖醇的间歇方法。比如美国专利3,454,603、4,564,692和4,506,086、加拿大专利1,178,288和文献《美国化学会会志》(J.Am.Chem.Soc.),68(5)939～941页(1946)、《化学学会会志》(J.Chem.Soc.),433～436页(1947)、Przem.Chem.48(11)665～668页(1969)和Pr.Nauk.Inst.Technol.Org.Tworzyw Sztucznych Politech.Wroclaw.No.3,3～14页(1971)。
特别是，在文献中叙述了制备双脱水糖醇异山梨糖醇的间歇方法，这是一种两步的方法，涉及山梨糖醇分子内脱水成为脱水山梨糖醇(1,4-单脱水山梨糖醇)，并且脱水山梨糖醇进一步在酸催化的反应，或脱水和环化反应中反应成为异山梨糖醇(1,4:3,6-双脱水山梨糖醇)。在此方法中，在间歇反应器中加入山梨糖醇的水溶液。在真空(35mmHg)下加热到130～135℃除去水。当山梨糖醇熔体不含水时，加入催化剂，一般是硫酸，并保持温度和真空度。反应的操作温度范围是很窄的。温度过高会导致终产物分解和烧焦，而温度过低又会因难以除去反应水而抑制反应速率。此反应产生异山梨糖醇和较高分子量的副产物。据推测副产物是通过两个或多个山梨糖醇分子之间失水而产生的，但其确切的实质还没有明确地确定。参见starch/strke(1986),38(c),26～30和Roland Beck,Pharm.Mfg Inc.(1996),97～100。
如上所述，这些制备脱水糖醇的已知方法都是产生出高分子量副产物的不连续间歇方法。还不知道有连续实施或在工艺中循环使用溶剂的方法。然而，希望有一种连续制备脱水糖醇的方法，使得容易进行大规模、经济地制备单脱水糖醇和双脱水糖醇。
在涉及到对得到的脱水糖醇进行提纯的先有技术中，也没有公开过其达到的纯度可用于如聚合物这样的最终产物的内容。聚合物要求高纯度的原料以使最终产物是透明的。原料中的杂质会使聚合产物变色，一般是黄到棕的颜色。这种变色会干扰由聚合物制备某些制品的应用，比如作为光盘、纤维、薄膜、片材和容器，所有这些都要求高透明度。
粗脱水糖醇含有污染物，比如粗异山梨糖醇含有山梨糖醇、脱水山梨糖醇和异山梨糖醇的降解产物，它们会引起粗异山梨糖醇具有从浅黄色到棕色的颜色。因此，在使用之前还需要对产物有附加的提纯操作的步骤。
商品脱水糖醇的纯度对制备聚合物也是不可接受的。比如，商品异山梨糖醇，虽然是经过提纯，而且在外观上是白色晶体，但当缓慢加热到≥250℃时，就变为黄色或棕色，这个温度还低于形成聚合物所需的温度，这表明得到的聚合物容易发生变色。因此，希望有一种方法，制备出比商品或通过已知制备方法得到的产品更纯的产物。
已知用于提纯脱水糖醇的方法包括蒸馏，进行蒸馏时可以加入或不加入硼化合物，比如使用硼酸(美国专利3,160,641)，或者硼氢化钠；使用阴离子交换树脂(美国专利3,160,641)和从有机溶剂如甲乙酮或乙酸乙酯中重结晶(美国专利3,454,603)。
发明概述本公开涉及一种制备很纯脱水糖醇的方法，该方法是经济的并产生很好的产率，在该方法中使形成的副产物和污染物尽可能地少，该方法还可以在大工业规模连续进行而不会有比较长的时间间断。
一个优选的实施方案提供了制备脱水糖醇的方法，其中该方法包括如下的步骤在反应容器中加入至少一种糖醇或单脱水糖醇；在酸催化剂和有机溶剂存在下使该糖醇或单脱水糖醇脱水，形成至少部分溶解于该有机溶剂的反应产物；从反应容器中除去水；从反应容器中除去含有溶解的反应产物的有机溶剂；使反应产物和排出的有机溶剂分离以及将有机溶剂回收到反应容器中。
另一个优选的实施方案还包括通过蒸馏、重结晶或联合使用这些方法来提纯分离的反应产物的步骤。
再一个优选的实施方案提供一种制备脱水糖醇的方法，其中该方法包括如下步骤在一个反应容器中加入至少一种糖醇或单脱水糖醇；在酸催化剂和溶剂存在下使该糖醇或单脱水糖醇脱水，形成至少部分溶解于该溶剂的反应产物；从反应容器中除去水；从反应容器中除去含溶解的反应产物的溶剂；将反应产物和排出的溶剂分离；将该溶剂循环到反应容器中，其中加入原料、除去水、除去溶剂和再循环溶剂等步骤同时进行。
在这些优选的实施方案中，希望该溶剂是有机溶剂，酸催化剂是可溶的酸或酸性阴离子交换树脂，而且借助于萃取将反应产物与溶剂分离。然而，在本文的叙述中预期也使用其它材料和方法。
附图简述本发明的优选实施方案提供如下的附
图1～3图1说明本发明连续方法的一个优选实施方案；图2说明山梨糖醇、脱水山梨糖醇和异山梨糖醇在二甲苯中的溶解度；和图3说明本发明的一个优选实施方案，其中连续制备脱水糖醇的方法包括提纯。
优选实施方案的详细说明本公开叙述了一种制备优选具有极高纯度的单脱水糖醇和双脱水糖醇的方法。
本方法涉及脱水糖醇的制备，一般包括如下步骤在反应容器中加入至少一种糖醇或单脱水糖醇；在酸催化剂和溶剂存在下使该糖醇或单脱水糖醇脱水，形成至少部分溶解于该溶剂的反应产物；从反应容器中除去水；从反应容器中除去含溶解产物的溶剂；分离反应产物和排出的溶剂以及将溶剂循环到反应容器中。该方法还可以任选地包括一个附加的提纯步骤。再有，该方法可以是连续的，使加入原料、除水、除去含溶解产物的溶剂和分离反应产物后的循环溶剂同时进行。
典型的糖醇，特别是戊五醇和己六醇适合于在此方法中作为原料使用。原料可以是糖醇、单脱水糖醇或它们的混合物。特别优选的原料包括阿拉伯糖醇、核糖醇、D-葡萄糖醇(也已知为D-山梨糖醇或山梨糖醇)、D-甘露糖醇(甘露糖醇)、半乳糖醇和艾杜糖醇。使用山梨糖醇是特别合适的，因为山梨糖醇容易得到，而且如本领域专业人员所知，能够通过用氢还原葡萄糖而以大工业规模得到。
为使脱水反应容易进行而使用的催化剂是酸催化剂。可以使用几种类型的酸催化剂，每种都有其特有的优点和缺点。可以使用的一类酸催化剂包括可溶性酸。这种酸催化剂的例子包括硫酸、磷酸、p-甲苯磺酸、甲磺酸等。在这类当中优选的催化剂是硫酸。另外也可以使用酸性阴离子交换树脂，比如磺化聚苯乙烯。一种优选的酸性阴离子交换树脂是BioRad公司的AG50W-X12。也可以使用无机离子交换材料，如酸性沸石。特别是，在本文公开的方法中可以使用Degussa公司的H-beta沸石。
在本文公开的方法中可以使用所有上述各类的酸催化剂。每一种都有其特定的优点。比如可溶性酸如硫酸在反应中提供长期的催化稳定性，使反应长时间连续进行而不用更换催化剂。然而，这些催化剂也有促进形成不希望的副产物、深色低聚物残渣的倾向，这种残渣的产量可以达到大约10％，有时甚至更多。另外，酸性离子交换树脂产生很少或不产生残渣，但此时却不能提供长期催化稳定性。因此，可以根据其特定的局限性和优点来考虑选择酸催化剂的类型，使之形成一个具有长期稳定性或最低副产物的制备方法。另外，可以设计出一个综合了两种类型的催化剂或者不同催化剂的体系，其既产生长期稳定性同时又将副产物的量降至最低。
在本文中叙述的方法中使用的溶剂优选与水形成共沸混合物，或者其沸点高于水的沸点(100℃)。希望此溶剂的沸点为120～150℃，优选为至少130℃。优选的溶剂包括除酯类如乙酸乙酯(EtOAc)以外的有机溶剂，因为在脱水过程中酯类会形成不希望的酯交换产物。本发明的溶剂表现出双重的功能，即容易从反应混合物中除去水和作为反应产物的溶剂。在此溶剂中反应产物的溶解度应该远大于在原料、催化剂或反应的任何副产物或中间体中的溶解度。原料、催化剂和任何潜在的反应中间体或副产物在该方法有机溶剂中的溶解度优选尽可能的低，以保证反应产物的高纯度。适当的有机溶剂的例子包括但不限于二甲苯、苯甲醚、二氯苯、壬烷、正辛烷、异丙苯、丁基醚和乙苯。该方法的溶剂优选选自二甲苯、苯甲醚、二氯苯和壬烷。此溶剂更优选选自二甲苯和苯甲醚，而二甲苯是最优选的溶剂。
在反应中原料糖醇可能进行一次或两次脱水，生成单脱水糖醇或双脱水糖醇。通过调节反应条件或原料，使其同时含有糖醇和单脱水糖醇，就可以进一步控制反应，生成单脱水糖醇和双脱水糖醇的组合物。
希望在80℃～180℃的升高的温度下，优选在120℃～140℃，最优选在130℃～140℃的温度下进行脱水反应。在保护性或非反应气体气氛，特别是在氮气存在下进行脱水反应是有利的。可以在大气压下进行脱水反应，虽然也可以使用更高或更低的压力，同时如本领域一般专业人员所知道的对此方法的参数如时间和温度进行较小的调节来进行脱水反应。
在脱水的过程中，优选将反应混合物保持在回流条件下，以通过共沸蒸馏除去水。也可以用本领域中已知的其它方法如蒸发来除去水。
可以以各种各样的方式在反应容器中进行脱水反应。比如，能够供应比有机溶剂的量要多的原料量，使在反应容器中形成两个或三个相。这些相包括至少一个在下面的含有熔融糖醇和/或脱水糖醇的水相和在水相上面的有机相，在有机相中已经形成的反应产物迅速地溶解。通过泵唧、倾析或本领域已知的其它方法将有机相和溶解的反应产物一起从反应容器中除去。在本文的各实施例中，特别是在实施例2～6中显示出这样的两相系统，这些实施例举例说明了使用的各种溶剂、催化剂、原料的用量和溶剂循环的速率。在脱水反应中使用的有机溶剂的密度可以如上所述低于水相，或高于水相。如果使用密度高于水相的有机溶剂，水相形成上层，溶解的产物在下面的有机层中。
可以使用比较大量的有机溶剂，在其中计量加入糖醇或单脱水糖醇、催化剂和水。在此情况下，没有必要在反应室中发展成两相。相反，优选连续地排出溶解了反应产物的溶剂，使将要进行的脱水反应形成平衡的稳态，其中计量加入的原料的摩尔数和排出的溶解的反应产物的摩尔数彼此相等。从反应容器中连续地排出有机溶剂中的反应产物推动了反应进行，极大地增大了产率和生产能力。
无论在哪种情况下，都可以以如下的方式进行脱水反应，一次加入所需量的催化剂，只有在需要时才再加入催化剂。然而在脱水过程中也可以以连续的计量方式加入催化剂。
脱水反应的高温促进原料的迅速脱水。然而随着时间的进程，这也可以促进副产物的形成和/或将需要的单脱水糖醇或双脱水糖醇转化为不希望的二级产物。因此，对于单相和两相的反应，都希望从反应室迅速地转移出得到的反应产物，以保护其不致进一步分解。在脱水反应进行的过程中优选连续地从反应室排出反应产物。
在原料完成脱水反应以后，可以使酸催化剂灭活和/或从含反应产物的溶剂中除去催化剂，优选从反应容器中排出该溶剂。在可溶性酸催化剂的情况下，可以用本领域中已知的任何方法进行催化剂的灭活，比如加入金属氢氧化物碱，形成不溶的盐，从溶剂中沉淀出来。在本文中公开的方法里特别可以使用氢氧化钙。可以通过过滤回收聚合物或无机离子交换物质。在再次使用之前可需要再活化。
为了将反应产物与溶剂分离，可以从溶剂中将反应产物重结晶。另外，可以用水或低级脂肪醇如乙醇或甲醇进行液-液萃取代替重结晶，并可以将其作为连续方法的一部分进行。
比如可以从反应容器中分离出含反应产物的溶剂，使之与水或低级脂肪醇如乙醇或甲醇合并。从溶剂中将反应产物萃取到水或脂肪醇中，然后经倾析或其它方法与溶剂分离。可以用水或低级脂肪醇进行反应产物重结晶，同时将溶剂回收至反应容器中使用。优选让溶剂和水或低级脂肪醇形成两相系统，使溶剂容易分离，在本发明的方法中重新使用。
在反应条件下用有机溶剂从反应混合物中萃取出反应产物是反应萃取，它从反应混合物中除去反应产物，进一步进行反应产物提纯。用反应萃取将反应产物与未反应的原料、反应中间体和反应副产物分离。含溶解的反应产物的有机溶剂从反应容器中排出。然后通过结晶或借助于水或低级脂肪醇如甲醇或乙醇的液-液萃取将溶解的反应产物与排出的有机溶剂分离。如果用结晶进行分离，得到的反应产物就是固体。如果用液-液萃取分离，得到的反应产物就是在水或低级脂肪醇如乙醇或甲醇中的溶液。如果有进一步要求，由上述的反应萃取得到的反应产物可进一步纯化。然而，在本文中叙述的连续方法包括特有的提纯步骤，使得到的反应产物比本领域中迄今已知的间歇方法得到的更纯。
可以用蒸馏、重结晶、熔融重结晶或联合使用这些方法进一步提纯粗反应产物，在同一日期提交的共同未决申请[律师事务所案号No.032358-018]中对此有详细的叙述。优选联合使用蒸馏和用脂肪醇如甲醇或乙醇进行重结晶，以使提纯步骤的数尽可能少，同时使反应产物的纯度尽可能高。对反应产物进行的提纯可以作为连续方法的一部分，也可以在分离的方法中进行。无论在哪种情况下，得到的脱水糖醇的纯度应该至少为99.0％，优选为至少99.5％，更优选至少为99.8％，而且优选如至少在同一日期提交的共同未决申请[律师事务所案号No.032358-018]中所规定的满足用于制造聚合物的要求。
提纯反应产物最有效的方法是联合使用真空蒸馏和用低级脂肪醇重结晶，优选用甲醇或乙醇重结晶。如果在使用反应产物前要对反应产物进行进一步提纯，没有必要在蒸馏中加入氢化物离子，如硼氢化钠NaBH4或氢化锂铝。如果蒸馏是提纯的唯一形式，就优选加入氢化物离子，优选是硼氢化物离子，最优选是硼氢化钠形式，以得到更高的纯度。
在一个优选的实施方案中，至少要同时进行加入原料、从反应中除去水、分离出溶剂并循环到反应容器中等步骤，以形成制备脱水糖醇的连续方法。
在本文叙述的本发明方法具有令人惊奇和意想不到的结果，得到了大规模经济地制备脱水糖醇的方法。更令人惊奇的结果是，用本发明方法制备的脱水糖醇异常地纯。
下面参照图1叙述本发明的优选方法。
如图1所示，在容器(1)中进行脱水，容器(1)有一根原料如糖醇或糖醇水溶液，以及有机溶剂和酸催化剂的进料管线。在此情况下，糖醇或糖醇水溶液，以及如果需要时的催化剂从供料容器(5)经泵(6)和加热器(9)靠一根管线(13)进入容器(1)。借助于油浴(2)将容器(1)加热到大约80～180℃，优选120～160℃，最优选130～140℃的温度。
在脱水反应的过程中，借助于搅拌器(16)将如此形成的在容器(1)中的反应混合物混合。用带有冷却器(14)的蒸馏头蒸馏出部分是从脱水过程中形成的水。此水在冷却器中冷凝，从中分离出在蒸馏中可能一起蒸出的任何有机溶剂。水和溶剂形成了很容易分离的两个不同的层，比如可以用水分离器(15)分离。可以将水放出，而优选的比水轻的溶剂连续地流回反应室。用一根可加热的排放管线(11)借助于泵(8)连续地从反应室中排出溶剂。此含溶解的反应产物的溶剂被带到重结晶容器(3)中，此容器处于比反应室较低的温度下，优选低10℃。用冰浴(4)保持低温。在这里，反应产物从有机溶剂中重结晶出来。重结晶容器可以装有一个搅拌器(17)和其它一些典型的测量仪器，如温度传感器等。可以连续或间断地取出结晶。溶剂可以连续地取出，任选地被再次加工并经管线(12)和泵(7)返回脱水混合物中。在溶剂返回到脱水混合物前，比如让其通过一个换热器(10)，加热到适当的温度是有利的。
优选进行此方法的条件是，要使得到的反应产物在溶剂中的溶解度基本上好于原料或催化剂在其中的溶解度。从图2可以看到，山梨糖醇和所需的最终产品异山梨糖醇的溶解度差在80℃或更高的温度下是相当大的。
此方法的脱水温度优化在80～180℃，优选为120～160℃，更优选为130～140℃。然而如本领域的专业人员所知的，根据需要，通过改变原料、反应压力或其它工艺参数可以使脱水温度与此范围不同。
应该理解，如本领域一般专业人员已知的那样，用所需的原料，以适当的溶剂和催化剂，基于少数预先的实验选择有利的温度范围。如果需要可以改变反应压力使之不是大气压，随之将反应温度作适当相应的改变，正如本领域的技术人员所知。
因为产品的纯度很高，所以本发明方法特别适合于制备单体，此单体进行提纯后用作制备聚合物的原料，如于同一日期提交的共同未决申请[律师事务所案号N0.032358-018]中所述。比如按本发明制备的异山梨糖醇的质量特别高，可以用来制备聚合物，特别是聚酯和由它制备的产品，比如纤维、容器、片材、薄膜和光盘等，在如1998年4月23日提交的共同未决美国专利09/064,844、09/064,950、09/064,846、09/064,858、09/064,826、09/064,719、09/064,862和09/064,720中叙述了这一点，这些文献全文引入本文作为参考。特别是通过脱水糖醇与含多官能团的物质如多羧基单体、多元羧酸酰卤如酰氯、多碳酸酯单体如碳酸二苯酯或光气、异氰酸酯如甲苯二异氰酸酯和亚甲基二苯基异氰酸酯和二元羧酸如对苯二甲酰部分或其二甲酯，以及任选地与脂肪族二元醇如乙二醇缩聚，可以形成含有用本文叙述的方法制备的脱水糖醇的聚合物。
在本文中所引用的所有文献都引作参考。下面的各个实施例将说明本发明的方法。但在上面说明和后面权利要求中提出的这些实施例并不确定本发明的范围，此范围包括所有相当的材料和本领域一般专业人员已知的方法。
在下面的实施例中，叙述了用山梨糖醇作为原料的脱水过程。
实施例1在本发明的连续方法中，一个反应烧瓶装有作为溶剂的二甲苯、水和作为催化剂的硫酸。调节搅拌速度至150rpm。沉淀烧瓶装有二甲苯，搅拌速度调节到300rpm。两个烧瓶都用惰性气体(氮气)吹扫，防止空气氧化糖衍生物。油浴被加热到大约170℃，而冷却浴被冷却到大约-15℃。启动泵，调节泵的速率保持反应烧瓶和沉淀烧瓶中二甲苯的含量为至少2比1的比例。打开加热器，加热进入反应烧瓶中的物料。二甲苯/反应产物混合物的温度是85～95℃，而与反应产物分离以后返回到反应烧瓶中的二甲苯的温度是大约120℃。二甲苯/反应产物输送管线的内温必须高于异山梨糖醇的熔点，以防异山梨糖醇产生沉淀并由此而堵塞管道，内温要低于二甲苯/产物混合物的蒸发温度，因为反应管线中恰好在泵压头前的减压会在泵压头引起气泡，使泵失效。就在反应烧瓶刚好达到回流温度时，开动泵和加热器，向反应烧瓶中加入山梨糖醇水溶液。加入的山梨糖醇水溶液的温度大约是95℃。15～30min以后，在沉淀烧瓶中观察到异山梨糖醇的沉淀。
在反应开始时，形成少量低密度的棕色片屑，这是位于二甲苯层表面的降解产物，在60～90min后它们发生聚集。聚集体的密度比这些片屑要大，而且与水相结合。所以，在远离二甲苯层表面处泵出二甲苯/产物溶液是有利的，这里流动速度低，可以避免收集到聚集体。
实施例2重复如实施例1中所述的方法，只是将溶解于二甲苯的反应产物加入到甲醇溶液中，然后如在图3中所示进一步提纯。
图3描述该反应的流程图，其中在反应器中加入糖醇、酸催化剂和溶剂。随着反应产物产生，它在产品回收区被回收。这时，粗反应产物与溶剂分离，溶剂循环到反应器重新使用。然后在产物提纯段进一步提纯粗反应产物，得到高纯的脱水糖醇。
在此特定的反应中，在产品回收段，溶剂二甲苯和甲醇在室温下形成双组分溶液，其中反应产物被萃取进入甲醇层。然后通过倾析将含产物的甲醇层与二甲苯分离。蒸馏含反应产物的甲醇，再将蒸馏的产物重结晶。得到的异山梨糖醇的纯度高于99.8％。
在下面表格中给出的实施例中，叙述了使用各种溶剂和反应条件的脱水过程。使用的原料(离析物)溶液是作为葡萄糖加氢产物的一种糖醇水溶液。在所有各种情况下，使用的山梨糖醇都是纯度为大约97％的Aldrich公司的商品。
实施例3此实施例显示在脱水反应中使用不同的溶剂。
如实施例1所述进行反应，使用1mL浓硫酸催化剂、2100mL溶剂、二甲苯的循环速率是3000mL/h、山梨糖醇(45％的水溶液)的用量是24g/h(=132mmol/h)，反应烧瓶的温度是130～140℃，沉淀烧瓶的温度＜0℃。反应时间大约4hr。山梨糖醇、异山梨糖醇和中间体的量显示在表1中。
表1
如表中所示，用二甲苯或苯甲醚作为溶剂得到了最好的结果。
实施例4此实施例显示在脱水反应中使用不同的催化剂。
如实施例1所述进行反应，使用2100mL二甲苯、二甲苯的循环速率是2000mL/h、山梨糖醇(45％的水溶液)的用量是24g/h(=132mmol/h)，反应烧瓶的温度是130～140℃，沉淀烧瓶的温度＜0℃。反应时间大约4hr。山梨糖醇、异山梨糖醇和中间体的量显示在表2中。
表2
*离子交换树脂(磺化聚苯乙烯)AG50W-X12(100～200目H型)**Degussa制造的H-beta型，模数(module)27如表中所示，用硫酸或BioRad 50W-X12作为催化剂得到了最好的结果。
实施例5此实施例显示使用不同量原料糖醇的影响。
如实施例1所述进行反应，使用1mL浓硫酸催化剂、2100mL二甲苯、二甲苯的循环速率是3000mL/h，反应烧瓶的温度是130～140℃，沉淀烧瓶的温度＜0℃。反应时间大约4hr。山梨糖醇、异山梨糖醇和中间体的量显示在表3中。
表3
如表中所示，产率与原料的进料速度有很大关系。
实施例6此实施例显示改变溶剂循环速度的影响。
如上所述进行反应，使用1mL浓硫酸催化剂、2100mL二甲苯、山梨糖醇(45％水溶液)的用量是24g/hr(=132mmol/h)，反应烧瓶的温度是130～140℃，沉淀烧瓶的温度＜0℃。反应时间大约4hr。山梨糖醇、异山梨糖醇和中间体的量显示在表4中。
表4
如表中所示，较高的有机溶剂流动速度导致较高的产率。
实施例7
如实施例1所述进行反应，使用1400mL二甲苯、二甲苯的循环速率是600mL/h、山梨糖醇(45％的水溶液，另含0.5％硫酸)的用量是24g/h(=132mmol/h)，反应烧瓶的温度是130～140℃，沉淀烧瓶的温度＜0℃。反应时间大约4hr，在此时间内以连续量加入催化剂。
原料(山梨糖醇)525mmol产物山梨糖醇0mmol；脱水山梨糖醇37mmol；异山梨糖醇301mmol；产率(异山梨糖醇)57％。
实施例8可以用液-液萃取分离反应产物和有机溶剂。比如在80℃下用20mL水萃取200mL1.1％的异山梨糖醇的二甲苯溶液。异山梨糖醇几乎完全被萃取进入水相，二甲苯层只含有大约0.04％的异山梨糖醇。
实施例9研究混合二甲苯、甲醇和异山梨糖醇的三组分系统的相性能。对每次实验，用两种方法中之一制备异山梨糖醇、甲醇和混合二甲苯的三组分混合物(总共20g)。
a)将异山梨糖醇放入一个小瓶中，将小瓶浸入预热(～80℃)的油浴中直至异山梨糖醇熔融。先在熔融的异山梨糖醇中加入甲醇，然后加入二甲苯。
b)将异山梨糖醇与二甲苯一起放入一个小瓶中，并放在一个预热(～130℃)的油浴中加热，直至异山梨糖醇完全溶解。将小瓶从油中取出，并冷却到大约50℃，此时加入甲醇。
将小瓶密封，让溶液充分混合，并让其冷却到室温。在没有搅动地放置至少15min以后，检查此溶液证实相分离。下面表5包含在放置时仍然是单相的试样的组成信息。而表6包含在放置时分离为两相的试样的组成信息。
上述的各实施例显示了本发明的主题事项，但并不认为限制和界定本发明的范围。本发明还意图包括在本领域已知的相当方法和材料，并进一步被如下的权利要求所界定。
表5-单相体系
表6-两相体系
权利要求
1．制备脱水糖醇的方法，该方法包括如下步骤-在反应容器中加入至少一种糖醇或单脱水糖醇；-在酸催化剂和有机溶剂存在下使至少一种糖醇或单脱水糖醇脱水，形成至少部分溶解于有机溶剂的反应产物；-从反应容器中除去水；-从反应容器中除去含有溶解的反应产物的有机溶剂；-使反应产物和排出的有机溶剂分离；以及-将有机溶剂再循环到反应容器中。
2．如权利要求1的方法，其中通过重结晶、蒸发或萃取将反应产物和排出的有机溶剂分离。
3．如权利要求2的方法，其中用低级脂肪醇或水进行萃取，将反应产物和排出的有机溶剂分离。
4．如权利要求3的方法，其中低级脂肪醇是甲醇或乙醇。
5．如权利要求2的方法，该方法进一步包括将分离的反应产物进行蒸馏。
6．如权利要求2的方法，该方法进一步包括将分离的反应产物重结晶。
7．如权利要求6的方法，其中重结晶是熔融重结晶。
8．如权利要求1的方法，该方法进一步包括将分离的反应产物提纯。
9．如权利要求8的方法，其中通过蒸馏提纯反应产物。
10．如权利要求8的方法，其中通过重结晶提纯反应产物。
11．如权利要求10的方法，其中重结晶是熔融重结晶。
12．如权利要求10的方法，其中从甲醇或乙醇中进行重结晶。
13．如权利要求8的方法，其中用蒸馏和重结晶提纯反应产物，形成纯度≥99.0％的纯脱水糖醇。
14．如权利要求13的方法，其中从甲醇或乙醇中进行重结晶。
15．如权利要求13的方法，其中重结晶是熔融重结晶。
16．如权利要求13的方法，其中纯度≥99.8％。
17．如权利要求1的方法，其中有机溶剂与水形成共沸混合物。
18．如权利要求1的方法，其中有机溶剂的沸点高于100℃。
19．如权利要求1的方法，其中有机溶剂选自二甲苯、苯甲醚和壬烷。
20．如权利要求19的方法，其中有机溶剂是二甲苯。
21．如权利要求1的方法，其中糖醇是戊五醇、己六醇或它们的混合物。
22．如权利要求1的方法，其中糖醇是山梨糖醇。
23．如权利要求1的方法，其中酸催化剂是可溶性酸、酸性阴离子交换树脂或无机离子交换树脂。
24．如权利要求23的方法，其中可溶性酸选自硫酸、磷酸、p-甲苯磺酸和甲磺酸。
25．如权利要求24的方法，其中可溶性酸是硫酸。
26．用权利要求1的方法制备的脱水糖醇。
27．用权利要求13的方法制备的脱水糖醇。
28．用权利要求15的方法制备的脱水糖醇。
29．由权利要求8的脱水糖醇与含多羧酸根的物质、含多异氰酸根的物质或含碳酸的物质缩聚制备的聚合物，其中的聚合物是聚酯、聚碳酸酯-酯、聚碳酸酯或聚氨酯。
30．用权利要求29的聚合物制备的产品。
31.如权利要求30的产品，选自薄膜、纤维、片材、容器和光盘。
32．一种制备脱水糖醇的方法，该方法包括如下步骤-在反应容器中加入至少一种糖醇或单脱水糖醇；-在酸催化剂和溶剂存在下使至少一种糖醇或单脱水糖醇脱水，形成至少部分溶解于该溶剂的反应产物；-从反应容器中除去水；-从反应容器中除去含有溶解的反应产物的溶剂；-使反应产物和排出的溶剂分离；以及-将溶剂再循环到反应容器中，其中加料、除水、除溶剂和再循环溶剂的步骤同时进行。
33．如权利要求32的方法，该方法进一步包括提纯反应产物的步骤。
全文摘要
叙述了一种通过将糖醇和/或单脱水糖醇连续加入到反应容器中和在酸催化剂和溶剂，优选是得到的反应产物可以溶解其中的有机溶剂存在下进行脱水，连续制备脱水糖醇的方法。水或含有溶解于其中的反应产物的有机溶剂从反应室中被连续除去。反应产物与排出的溶剂分离，该溶剂循环到反应室中。反应产物任选地通过蒸馏和/或重结晶来提纯。得到的纯反应产物特别适合于作为制备聚合物的原料，其纯度至少为99.0%。
文档编号C07B61/00GK1317001SQ99810737
公开日2001年10月10日 申请日期1999年1月11日 优先权日1998年9月9日
发明者W·C·布里尼加, M·沃勒尔斯, M·A·胡巴德, E·G·蔡, G·克瓦科夫斯茨基, T·H·肖克利, R·雷斯基, U·丁格尔迪森, W·金德, N·科勒, J·里斯, M·汤姆兹克 申请人:纳幕尔杜邦公司