专利名称：用于制备固体三苯基硼-吡啶的方法
技术领域：
本发明涉及一种制备三苯基硼-胺化合物的方法，并且更具体地，涉及通过吡啶和三苯基硼-氢氧化钠加合物之间的受控沉淀反应制备固体三苯基硼-吡啶的方法。
背景技术：
已知三苯基硼-胺化合物，尤其是三苯基硼-吡啶(TPBP)是有效的杀生物剂和海洋防污剂，并且因而是商业上重要的化合物。例如美国专利3,211,679描述了提供针对海洋污垢的良好保护的包含三苯基硼烷胺配合物的防污组合物。
用于制备TPBP的一种方法是如日本出版物08-311074 (YoshitomiPharm Ind KK)中所示，将水性三苯基硼-NaOH加合物(Na03BOH或TPBA)或三苯基硼-KOH加合物与吡啶在水溶液中反应。固体TPBP颗粒随着可以从30分钟至两天的反应进程沉淀出来。
然而，通过如上方法所形成的颗粒通常具有不规则的形状和不适宜的粒度分布，以致利用固-液分离和干燥方法回收固体颗粒可能是困难的。因而，需要有制备这样的固体TPBP颗粒的方法，所述固体TPBP颗粒具有大体上为圆形，即球形的形状，具有大于约20微米的平均直径，以及高斯粒度分布，可以利用可用的固-液分离和干燥方法更有效率地回收。本发明提供可以以商业规模实施的这样的方法。
发明内容
本发明是用于制备包含大体上为球形的固体颗粒的三苯基硼-吡啶(TPBP)的改进方法，该方法包括
(1)在配备有用于搅拌悬浮液的装置的反应区内，形成固体TPBP颗粒在水性母液中的悬浮液，(2) 向所述反应区中分别供给(i)吡啶流和(ii)包含三苯基硼的氢
氧化钠加合物(TPBA)溶液的流，由此TPBA在总进料流中的总浓度在1重量％至6重量％范围内，以及
(3) 同时以使反应区中所述悬浮液的最初体积基本上保持恒定，并且固体TPBP在悬浮液中的浓度保持在小于8重量％的数值这样的速率，从所述反应区中移除产物流。
在本发明的一个优选实施方案中，TPBA在总进料流中的总浓度在3.7重量％至5重量％范围内，并且反应区内悬浮液的温度在约20。C至约6(TC的范围内，其中35"C至45"C为连续操作的优选温度。
图1为根据本发明并按照实施例5中的描述所制备的大体上为球形的TPBP颗粒的显微照片。
图2为按照实例7中的描述所制备的大体上为针形、不规则形状的TPBP颗粒的显微照片。
具体实施例方式
为了实施本发明的方法，将含吡啶流和三苯基硼的氢氧化钠加合物溶液("TPBA溶液")流在通过计量时分别供给到反应区，即反应器、结晶器或其它合适容器中，所述反应区容纳有预先形成的固体TPBP颗粒在水性母液中的悬浮液。术语"母液"在此处用于描述反应器或结晶器中的液相，其包含溶解在水中的氯化钠和苛性碱(NaOH)。
反应区配备有搅拌器，其用于在方法操作过程中剧烈地搅拌悬浮液。此处所用术语"剧烈搅拌"为本领域技术人员所熟知，并且意在表示对反应器中悬浮液的充分搅拌和连续混合，其被设计为确保反应物流在被加入到反应器中时均一和总体上快速的混合。在连续的方法操作过程中，同时从悬浮液中提取产物流，并且调节含吡啶流、TPBA溶液流和产物流的进料速率或流速，使得反应区中悬浮液的体积被保持在大体上恒定的预定值。反应区中保持的悬浮液的预定体积并不是关键的。在反应区中保持与反应器的尺寸和搅拌器能力相一致的合适的悬浮液体积将带来满意的结
4果。
TPBA溶液与吡啶反应，以形成固体TPBP颗粒，即， 一摩尔吡啶和一摩尔TPBA反应，以形成一摩尔TPBP和一摩尔NaOH。
现已发现，根据本发明，可以连续地一致制备大体上为球形的TPBP颗粒，其具有大于约20微米的平均直径和高斯粒度分布。当组合的TPBA溶液流和吡啶流的TPBA含量被保持在约1重量％至约6重量％的特定范围内时，TPBP颗粒以滤饼形式被回收，并且该滤饼在回收过程中表现出在过滤、洗涤和干燥方面改善的性能。但是为了在易于操作方面的最佳结果，组合的TPBA溶液流和吡啶流的TPBA浓度应当优选在3.7重量％至约5重量％的范围内。
为了最佳结果，含吡啶流和TPBA溶液流的引入和产物流的移除应当优选连续地进行，然而，该过程也可以间歇地进行。含吡啶流可以为未稀释的吡啶或经水性母液或水稀释。固体TPBP可以通过过滤或任何其它合宜的固液分离技术从产物流中回收。典型的装置包括旋转真空过滤器和离心机。
温度可以对所形成的TPBP颗粒的特性产生影响。较高的温度通常促成较大的颗粒，但是已经观察到高于6(TC的温度导致产物形貌的不适宜变化。为了获得进行本方法的最佳结果，反应区中的温度，即反应区内悬浮液的温度应当在约2(TC至约6(TC的范围内。优选的操作温度在35"C至45。C范围内。
TPBA溶液中NaOH的浓度可以在宽的范围内变化，但是当NaOH浓度为溶液(仅基于TPBA溶液)的约1.9重量％至2.3重量％范围内时，观察到最佳结果。TPBA溶液可以包含浓度在溶液(仅基于TPBA溶液)的约4.1重量°/。至5.0重量°/。范围内的其它组分，如氯化钠。
为了开始进行该方法，通过吡啶与TPBA溶液之间的初始分批沉淀反应，在反应容器中形成固体TPBP颗粒的悬浮液。优选由该方法的前续操作保留的悬浮液。
用于进行所述方法的反应器可以为具有合适的搅拌器或其它混合装置的结晶器。选择反应容器的尺寸以提供大于约10分钟的停留时间(定义为容器的体积除以总定容进料速率)。搅拌可以通过搅拌器或通过循环回路或通过这两种装置提供。反应容器，如结晶器，典型地配备有安置在容器周边的引流管和/或内挡板。
实施例
所有实验在1升圆柱形容器中进行，该容器具有所容纳流体的1.0的
高度与直径比。容器具有四个带间隙器(standoff)的挡板，并且配备有六叶片涡轮式搅拌器。搅拌器为Rushton涡轮机，其具有六个大体上平坦的叶片，涡轮机部分直径为2英寸并且在300 rpm转动。在与涡轮机叶片相同的高度安置有两个进料点，并且产物通过从容器的上部溢出而被提取。
在分批操作中，将TPBA溶液加入容器，随后在一段时间内连续加入吡啶。在连续操作中，将足够的水加入容器以恰好淹没搅拌器叶片，随后两种反应物被同时供给到容器中。在所有情况下，将一摩尔吡啶加入到一摩尔TPBA中。
产物流包含TPBP颗粒的浆液，即悬浮液，以如下方式对其进行表征以评价产物的品质
-拍摄显微照片，以观察颗粒的尺寸和形状，-确定粒度的粒度分析，
-确定过滤后回收的滤饼中的水量的滤饼水分，以及-确定过滤容易程度的滤饼阻力。
通过如下方法测定滤饼阻力通过布氏过滤漏斗过滤三种不同体积的
浆液(50、 75和100mL)，并且测定每次测量所回收的滤液体积(V)和过滤时间(t)。随后将每次测量的t/V对V作图。此图的斜率通过下式与滤饼阻力相关联
a (m/kg) = 2 A2 (AP)(斜率)/ |a w其中 A=过滤面积(m2)
AP=跨过滤饼和过滤介质的压降(Pa)
H-液体粘度(Pasec)
w=滤饼固体与滤液体积的比率(kg/m3)
通过如下方法测定滤饼水分称量湿滤饼以得到水加上固体的重量，随后在真空烘箱中干燥，并再次称量以获得干固体的重量。按照下式计算滤饼水分
滤饼水分=(湿滤饼重量一干固体重量)/干固体重量
实施例1 -使用7.5重量％的TPBA溶液的快速分批沉淀
在此实验中，将7.5重量。/。的TPBA溶液置于反应容器中，并在室温下向搅拌的容器中快速倒入未稀释的吡啶。将内含物蒸煮30分钟，形成浆液，并随后对浆液进行表征。生成的浆液具有生奶油的稠度，并没有表现出沉淀。平均粒度为7微米，并且颗粒为细针。过滤极其缓慢，滤饼阻力为2.3xl0'1 m/kg。
实施例2 -使用7.5重量％的TPBA溶液的慢速分批沉淀
除了经1小时缓慢地加入未稀释的吡啶以外，此实施例与实施例1相同。浆液具有牛奶的稠度。平均粒度为29微米，并且颗粒为针形。过滤速率缓慢，滤饼阻力为2.5xl0"m/kg。按每克干固体计，滤饼水分为2.55克水。
实施例3 -使用3.7重量％的TPBA溶液的慢速分批沉淀
除了使用3.7重量％的TPBA溶液以外，此实施例与实施例2相同。平均粒度为15微米，并且颗粒为针形。过滤速率缓慢，滤饼阻力为1.8xio1Qm/kg。按每克干固体计，滤饼水分为2.58克水。
实施例4 -在4(TC使用7.5重量°/。的TPBA溶液的慢速分批沉淀
除了反应容器中悬浮液的温度被保持在4(TC而非室温以外，此实施例与实施例3相同。所得到的TPBP的平均粒度为30微米，并且晶体较少为针形而更多为粒状。过滤速率显著增加，滤饼阻力为6.2xl09 m/kg。按每克干固体计，滤饼水分为2.74克水。
实施例5 -在40。C使用3.7重量°/。的TPBA溶液的连续沉淀
在此实施例中，3.7重量％的TPBA溶液和未稀释的吡啶流被用作进
7料流。将TPBA溶液与化学计量的吡啶同时连续地加入反应容器中。在搅 拌器叶片的相反侧供给反应物流。反应容器中悬浮液的温度被控制在
40°C。从反应容器中连续地移除产物流。在反应容器中的停留时间为l小 时(基于移除产物流的流速)。所得到的TPBP颗粒的形状大体上为圆形 或微球形，而非从前述实施例的分批沉淀中得到的针形和粒状。图1为根 据此实施例回收的TPBP颗粒的显微照片。该颗粒的平均粒度为64微米。 滤饼阻力为3.9xl08 m/kg,即比在最佳分批操作中观察到的滤饼阻力低一 个量级以上。按每克干固体计，滤饼水分为0.18克水，其与分批操作相比 为水分浓度的约十二分之一。
实施例6 -在40'C使用7.5重量％的TPBA溶液的连续沉淀
除了使用7.5重量％的TPBA溶液代替3.7重量％的TPBA溶液以外， 此实施例与实施例5相同。在此实施例中所得到的颗粒为细针，与前述分 批实验中所得到的那些非常相似，平均粒度为6微米。所回收的材料过滤 极慢，并且滤饼阻力为5.2xl01G m/kg，其高达实施例5中的滤饼阻力的100 倍以上。按每克干固体计，滤饼水分为1.25克水，比实施例5中的滤饼水 分高得多。
实施例7 -在45t:使用7.5重量％的TPBA溶液的连续沉淀
除了悬浮液的温度被控制在45'C以外，此实施例的实验条件与实施例 6的实验条件相同。在此实施例中所获得的TPBP颗粒为细针，与前述分 批实验中所得到的那些非常相似。图2为在此实施例中所回收的颗粒的显 微照片。平均粒度为18微米，中值为5.5微米(双峰式粒度分布)。.
实施例8 -在4(TC使用5.9重量％的TPBA溶液的连续沉淀
除了使用5.9重量％的TPBA溶液代替3.7重量％的TPBA溶液以外， 此实施例与实施例5相同。在此实施例中所获得的颗粒是大体上为圆形的 颗粒、或微球和小粒子的混合物。平均粒度为77微米。浆液快速过滤， 并且滤饼阻力为7.5xl08m/kg。按每克干固体计，滤饼水分为0.14克水。实施例9 -在40。C使用5.0重量％的TPBA溶液的连续沉淀
除了使用5.0重量％的TPBA溶液代替3.7重量％的TPBA溶液以外， 此实施例与实施例5相同。在此实验中所获得的颗粒为大体上圆形或微球。 平均粒度为35微米。桨液快速过滤，并且滤饼阻力为5.6"08m/kg。按每 克f固体计，滤饼水分为0.22克水。
权利要求
1. 一种用于制备包含大体上为球形的固体颗粒的三苯基硼-吡啶(TPBP)的方法，该方法包括(1)在剧烈搅拌的反应区内形成固体TPBP颗粒在水性母液中的悬浮液，(2)向所述剧烈搅拌的反应区中分别供给(i)吡啶流和(ii)包含三苯基硼的氢氧化钠加合物(TPBA)溶液的流，由此TPBA在总进料流中的总浓度在1重量％至6重量％的范围内，以及(3)同时以使所述反应区中所述悬浮液的最初体积基本上保持恒定，并且固体TPBP在所述悬浮液中的浓度保持在小于8重量％的数值这样的速率，从所述反应区中移除产物流。
2. 权利要求l所述的方法，TPBA在所述总进料流中的总浓度在3.7 重量％至5重量％的范围内。
3. 权利要求1或权利要求2所述的方法，其中将所述反应区内固体 TPBP颗粒在水性母液中的所述悬浮液的温度保持在2(TC至6(TC的范围 内。
4. 权利要求3所述的方法，其中将所述温度保持在35i:至45。C的范围内。
全文摘要
一种通过下列步骤制备固体三苯基硼-吡啶(TPBP)球形颗粒的方法向剧烈搅拌的反应区中分别供给(i)吡啶流和(ii)包含三苯基硼的氢氧化钠加合物(TPBA)溶液的流，由此TPBA在总进料流中的总浓度在1重量％至6重量％范围内，并且同时从所述反应区中移除产物流并回收三苯基硼-吡啶(TPBP)颗粒。
文档编号C07D213/20GK101479242SQ200780023475
公开日2009年7月8日 申请日期2007年6月21日 优先权日2006年6月23日
发明者约翰·J·奥斯特麦尔, 迈克尔·L·布儒瓦 申请人:因温斯特技术公司