用于从醇盐阴离子或醇盐阴离子的前体制备醚的方法

专利名称：用于从醇盐阴离子或醇盐阴离子的前体制备醚的方法
技术领域：
本发明涉及通过将金属醇盐与烃基卤化物反应制备醚的方法。具体地，金属醇盐 通过在碱如氢氧化钠的存在下与烃基卤化物反应而转化成醚。
背景技术：
醚是商业上重要的化合物，并且已知众多的种类。许多关于溶剂、推进剂、填料、食 品添加剂、燃料添加剂、清洁剂、健康护理制剂、聚合物制造等而被使用。醚包括聚醚低聚物 和聚合物，例如聚氧化烯低聚物和聚合物。基于氧化乙烯重复单元的聚乙二醇是聚氧化烯 低聚物的一种类型，并且非常广泛地被知晓并使用。这些沿分子的主体结合了多个醚键。这 些还可以具有一个或多个末端醚基。聚氧化烯产品通常可以作为混合物而商购获得，所述 混合物含有具有变化的重复单元数量以及相应的分子量变化的低聚物和/或聚合物的分 布。在每一个末端具有末端醚基的线型聚氧化烯物质在化学工业中通常用作溶剂。 这些溶剂还称为聚烷撑二醇二烷基醚，并且众所周知作为酸性气体例如二氧化碳、硫化 氢、硫化羰、二硫化碳、硫醇等的溶剂。这些溶剂用于从工艺流洗涤(scrub)这种酸气体。 这些溶剂描述于美国专利 2，649，166 ；3，362，133 ；3，591，641 ；3，737，392 ；3，824，766 ； 3，837，143 ；4，044，100 ；4，581，154 ；4，741，745 ；4，946，620 ；4，995，888 ；5，273，679 ；和 6，592，779中。还参见EP 146886。从这些专利文件熟知的是，聚氧化烯二醇的二烷基醚， 并且具体地，聚氧化烯二醇的二甲基醚，包含典型在1至9个单元的氧化乙烯部分范围内的 聚氧化烯加合物的混合物。亚历山大·威廉逊(Alexander Williamson)在1850年开发了威廉逊醚合成法。 此合成包括将醇盐离子通过与烃基商化物反应而转化成醚。威廉逊合成法被连续广泛使 用，并且实际上，被用于具有末端醚基的聚氧化烯物质的合成。在这种物质的制备中，在一 个末端具有醚基而在另一个末端具有醇的线型聚氧化烯起醇盐前体的作用。在Na或强碱 的存在下，醇转化成相应的醇盐。此醇盐与烃基卤化物反应以形成期望的二醚。聚烷撑二醇二甲基醚的合成已经在EP 146886和US 3，591，641中有描述。这些 专利使用Na金属作为反应物以形成醇盐阴离子，然后过滤或离心以移除氯化钠副产物。钠 金属的使用在其使用中要求极度的小心并且必须从反应器排放氢气。为了移除氯化钠而对 过滤或离心的依赖还导致相当大的产物损失。在可以将获得的氯化钠丢弃或再循环之前还 必须将其清洁。用于制备聚烷撑二醇二甲基醚的备选方法已经使用NaOH作为反应物以形成醇盐。然而，与本发明不同，此早期方法仅使用相对于醇盐以大概约0. 1至0. 2当量化学计算 过量(equivalent stoichiometric excess)的不大的化学计算摩尔过量(stoichiometric molar excess)的碱。此方法遭受收率问题。二甲基醚产物还可能遭受颜色问题，所述颜色 问题导致它们不能始终如一地满足颜色规格。例如，颜色规格可以规定二甲基醚产物的加 德纳数(Gardner number)小于3，这可以起与相对清澈的、相对无色的产物相对应的产物 纯度的定性量度的作用。然而，根据此方法的一些产物可能具有大概约10的加德纳数，这表明了产物中有显著量的杂质，其可以影响物质在其意欲的最终用途应用中的能力高度期望用于制备醚，具体地，二醚，更具体地，聚氧化烯物质的二醚的改进方法。发明概述本发明提供用于制备醚的改进方法。具体地，醇盐通过在显著化学计算过量的吸 湿碱如NaOH的存在下与烃基卤化物反应，可以将更有效地转化成醚。当以这样的非常规过 量存在时，碱起到多种功能的作用。结果，醇盐以优异的收率快速地大量转化成期望的醚。 该反应环境还有助于稍后的产物分离。NaOH而非Na金属的使用允许醚产物以较高的效率 形成并且通过在水相和有机相之间的液_液萃取，可以与其它水溶性杂质例如盐产物一起 移去，留下碱、烃基卤化物等。显著过量的吸湿碱的使用允许在没有水塔顶馏出物(overhead)的同时移除的情 况下由醇形成较大量的金属醇盐。结果，该反应可以关于所期望的醚进行至大于98%的完 成，并且形成最少的副产物(低级醇和低级醇的醚)。本发明还提供将颜色问题最小化的策略，以帮助保证由单烷基醚聚氧化烯醇制备 的醚可以在适宜时可以满足可适用的颜色规格(例如，加德纳规格)。本发明还提供将甲酸 盐副产物的制备最小化的策略。本发明的工艺技术可以用于宽范围的醚的制备。这些包括单醚，但是本发明特别 用于制备二醚。例如，本发明可以用于容易地将单烷基聚氧化烯醇经由与合适的烃基卤化 物反应而转化成它们的二烷基醚对应物。本发明的工艺技术可以在宽范围的温度进行，包括高于和低于100°C的温度。独特 地，通过使用非典型高浓度的吸湿碱和有效率的搅动，该反应还可以在令人吃惊地低的温 度进行。在一个方面，本发明涉及一种制备醚的方法，所述方法包括下列步骤a)将醇与至少20摩尔％化学计算过量的水溶性吸湿碱反应，以形成包含醇盐阴 离子、余下的醇、过量的碱的中间产物混合物；和b)在所述过量的碱和所述余下的醇的存在下，将烃基卤化物加入到所述中间产物 混合物中并且将所述醇盐阴离子与所述烃基卤化物反应，以形成包含醚的产物混合物。在另一个方面中，本发明涉及一种制备醚的方法，所述方法包括下列步骤a)将醇与至少20摩尔％化学计算过量的水溶性吸湿碱反应，以形成包含醇盐阴 离子、过量的碱的中间产物混合物；和b)将烃基卤化物加入到所述中间产物混合物中并且将所述醇盐阴离子与所述烃 基卤化物反应，以形成包含醚的产物混合物，其中在所述烃基卤化物和所述醇盐阴离子的 反应的至少一部分的过程中，所述过量的碱的至少一部分为悬浮粒子的形式。在另一个方面中，本发明涉及一种形成醚的方法，所述方法包括下列步骤
a)提供包含吸湿碱的悬浮粒子和与所述碱具有反应性的醇的反应介质，以形成醇 盐；和b)在所述反应介质中将所述醇盐与烃基卤化物反应，所述反应在所述反应介质中在这样的温度发生，在所述温度，在所述反应的至少一部分的过程中，所述粒子的至少一部 分保持为固体。在另一个方面中，本发明涉及一种制备醚的方法，所述方法包括下列步骤a)将醇与至少20摩尔％化学计算过量的水溶性吸湿碱反应，以形成包含醇盐阴 离子、余下的醇、过量的碱的中间产物混合物，所述反应在第一温度发生；b)将所述中间产物混合物加热到比所述第一温度高的第二温度；c)任选地，将所述中间产物混合物保持在比所述第一温度高的第三温度；和d)在所述过量的碱和所述余下的醇的存在下，将烃基卤化物加入到所述中间产物 混合物中并且将所述醇盐阴离子与所述烃基卤化物在第四温度反应，以形成包含醚的产物 混合物。发明详述在本发明的实践中，通过包括两个步骤的方法形成宽范围的醚。在第一步骤中，将 醇与显著的、化学计算过量的水溶性吸湿碱反应，以形成醇盐阴离子。使用NaOH作为示例 性吸湿的水溶性碱，第一反应步骤可以示意性地表示如下
ROH + NaOH (过量)4 一 RCTNa+ + NaOH H2O + NaOH (余下过量)在第二反应步骤中，将醇盐阴离子与烷基部分的源如烃基卤化物等反应以形成 醚。使用烷基源R’ X作为示例性共反应物，第二反应步骤可以示意性地表示如下
RO-Na+ + R'X 一 “ ROR' + Na+X-在这些反应步骤中，X表示一个或多个阴离子离去基团，例如卤素离子(halide)、 甲苯磺酸根、甲磺酰根，这些的组合等。为了便利，将反应物R’X称为烃基卤化物，尽管据理 解X包含包括但不限于卤素离子的离去基团。在许多实施方案中，Cl—适于作为阴离子离去 基团。R和R’中的每一个独立地是除H以外的任何直链、线型或支链单价部分。换言之， 除可以结合到R中的一个或多个其它取代基或其它部分以外，将至少一个价部位(valent site)分配给羟基。在许多实施方案中，R可以是烷基、芳基、芳烷基等；并且RO可以是 式R1O-(R2O)n-的(聚)氧化烯，其中R1是除H以外的单价部分，通常是1至20个碳原子 的线型、直链或支链烷基，期望地，1至5个碳原子的线型、直链或支链烷基，并且η为1至 10，000，或当(聚)氧化烯是不同种的集群(population)时，η平均为1至10，000 ；并且R2 是1至5个碳原子的亚烷基，期望地，1至3个碳原子的亚烷基。根据式-R2O-氧化烯单元的 具体实例包括-CH20-、-CH2CH2O-, -CH2CH2CH2O-, -CH2CH (CH3) 0-、-CH (CH3) CH2O-, -CH2CH (CH3) CH2O-,氧化丁烯的其它异构体，这些的组合等。本发明特别用于从单醚醇前体，尤其是含有 1至10，000个氧化烯重复单元，期望地，1至1，000个氧化烯重复单元，更期望地，2至15个 氧化烯重复单元的(聚)氧化烯醇的单醚形成二烷基醚。
R期望地是烃基例如芳基(例如苄基)、芳烷基或1至20个碳原子，期望地1至10 个碳原子，更期望地1至3个碳原子的烷基，通常为甲基或乙基。优选地，R和R’是非官能 部分。然而，如果R或R’中的任一个包括官能团，则可以根据常规掩蔽策略将这些掩蔽，以 在本文中所述的醚反应过程中保护它们。在醇盐和烃基卤化物之间的反应完成以后，可以 将官能团脱掩蔽。在第一反应步骤中，使用相对于醇显著化学计算过量的碱将醇 转化成醇盐阴离 子。通常，如果碱的过量过低，则反应可能进行过慢或对于期望产物的转化率可能过低。如 果过多，则碱可能在副反应中沉淀，从而降低收率，和/或引起反应容器的腐蚀。平衡这种 关心所在，并且如在本文中使用的，显著化学计算过量是指至少20摩尔％，期望地至少25 至400摩尔％，更期望地至少30至200摩尔％，再更期望地35至150摩尔％，并且最期望 地35至75摩尔％的化学计算过量。碱优选是吸湿的，从而使其起到碱和水清除剂(或干燥剂)的作用。在使用吸湿 碱时，不需要分开的水清除剂。这是高度期望的，因为这避免了必须将醚产物从作为另外成 分存在的分开的水清除剂分离。当然，在一些实施方案中，如果期望，仍可以在这种实施方 案中使用水清除剂。如在本文中使用的，吸湿(hygroscopic)是指碱经由物理和/或化学 吸收、吸附或其它干燥机理吸引水分子、与水分子缔合，从而将水作为实际物从反应介质移 除。因而，吸湿碱有利地进行多种功能。首先，碱在与醇盐前体即醇反应时起反应物的作用， 以原位形成醇盐阴离子。碱还清除由醇盐前体至醇盐阴离子的转化形成的水。此清除又有 助于驱动反应至完全。碱如NaOH的使用还允许了用于将醚产物从盐和其它水溶性副产物 分离的液_液萃取。简言之，碱起反应物、干燥剂、平衡驱动剂和促分离剂的作用。除氢氧化钠以外，可以适用于本发明的实践其它吸湿碱的实例可以包括KOH等。 优选氢氧化钠并期望地将氢氧化钠作为粒料、颗粒或粉末加入到反应容器中。在许多模式的实践中，醇反应物和醚产物起用于方法的溶剂的作用。从而，可以不 需要另外的溶剂。尽管可能一些反应混合物可能变得相对稠并且因而难以搅动。在这种情 形中，使用一种或多种惰性的非水性溶剂如乙腈或N，N-二甲基甲酰胺可以是期望的。在一 些情形中，使用非极性的干燥溶剂如环己烷可以是期望的。在典型的实施方案中，通过首先将醇装入到反应容器中，可以进行第一反应步骤。 然后可以加入碱。在碱添加期间，可以冷却容器以保持温度低于例如约40°C。碱的添加可 以在一段时期，例如约3秒至约72小时，更典型地，0. 5至约4小时内缓慢发生。在添加过 程中并且在至醇盐的整个转化过程中，将混合物很好地搅动。在碱的添加完成以后，可以将 混合物加热或冷却(chilled)至将进行第二反应步骤的期望的反应温度。随着反应进行， 碱清除水产物，从而有助于驱动醇盐的形成进一步至完全。在第二步骤中，反应混合物期望地包括相对于醇盐阴离子至少化学计算量并且通 常化学计算过量的烃基卤化物。这有助于保证转化与实际可能同样多的醇盐阴离子。过量 的量，如果有的话，将取决于包括反应物的属性、反应温度(以下进一步描述)等的因素。醇盐阴离子和烃基卤化物之间的反应可以在宽范围的温度例如35°C至150°C发 生。烃基卤化物如氯代甲烷可能具有在处于较高反应温度例如高于约110°c的那些温度的 副反应中沉淀的更高趋势。尽管这可能表明应当避免较高的反应温度，但是使用较高的反 应温度可以期望地将颜色问题(以下进一步表示)最小化，例如当形成作为烷基醚封端的(聚)氧化烯的二醚或它们的混合物时。为了能够在将颜色问题最小化的同时使用这种较 高的反应温度，可以使用较大量的烃基卤化物来解决可能在副反应中被消耗的部分。例如， 在一种模式的实践中，使用按每当量甲氧基乙二醇计为至少约1.1当量的烃基卤化物适于 在120°C进行的反应。另一方面，当在低于约110°C，期望地低于约50°C的较低温度进行反应时，副反应 较不作为关心所在。烃基卤化物被有效率得多地使用。在这样的情况下，使用更加中等过 量乃至不过量的烃基卤化物是适当的。例如，在一种模式的实践中，使用按每当量甲氧基乙 二醇计为化学计算1. 0当量的烃基卤化物适于在40°C至45°C进行的反应。简言之，在许多实施方案中，通过减少趋于在较高温度发生的副反应，在较低 温度进行所述方法有助于增加烃基卤化物的有效使用。这有利地帮助在较短的时标 (timescale)中实现期望的转化率。与使用显著过量的烃基卤化物的常规方法形成对比，这 还可以使得将烃基卤化物的量减小到化学计算水平成为可能。然而，较低温度的使用可能 使得期望加入试剂以保护免于着色(以下进一步描述)。从而，在着色有争论的情况下，仍 期望地实践较高的温度以将着色问题最小化，即使烃基卤化物可能不被有效地使用。在没有对来自第一步骤的反应器的内容物中的任何一种的任何分离或后处理 (work up)或移除的情况下，在与第一反应步骤相同的反应器中直接便利地进行第二反应 步骤。此一罐(one pot)反应顺序是有效率的并且有助于改进总转化率和收率。如上指出， 第一反应步骤通常是平衡反应。从第一反应步骤的平衡观点，第二反应步骤消耗第一反应 步骤的产物(醇盐)。这有助于产生将更多醇转化成醇盐的平衡驱动力。简言之，第二反应 步骤在同一罐中的发生帮助更多第一反应发生，从而导致高得多的转化率和收率。这意味 着在第二反应步骤发生时，另外的第一反应也同时发生。因而，可以理解，在第二反应步骤 过程中过量的碱的存在是有利的，以提供反应物和干燥功能性，从而允许另外的、同时的第 一反应发生。便利地，可以将烃基卤化物通过在容器底部引入反应物的封液管(diptube)加入 到容器中。该添加可以突然发生或可以在延长的时期内发生。可以将反应物混合并在反应 温度保持适当的时期例如0. 5至24小时，以允许反应进行。第二反应步骤期望地在充分搅动的情况下进行，以在反应过程期间促进反应物的 良好混合和勻化。将反应物在反应过程期间完全地和剧烈地混合，以促进醇盐至期望的醚 的转化。在使用低的反应温度，例如低于110°c，通常低于约75°C，并且特别低于约50°C的 温度时，这种搅动是特别重要的。在较低的温度，NaOH和NaOH-水络合物将趋于作为固体 存在，而非熔化/溶解并处于液相中。在此固体形式中，特别处于细碎形式的NaOH和非饱 和络合物是非常有效的干燥剂，但是必须被充分搅动以保持处于悬浮。有利地，NaOH及其 络合物的细碎固体粒子提供了用于醇盐形成和用于干燥剂作用的大的表面积。在没有充分 搅动的情况下，反应物可能不容易获得此表面积。结果，相应的反应可能减慢或以别的方式 受损。通过比较，NaOH及其络合物在较高温度可以熔化并进入液相中，在此情况下，悬浮细 碎的固体不是问题。在一种模式的实践中，由供应商提供的以所谓的微珍珠(micropearl)形式的合 适的NaOH粒子具有在100微米至1000微米范围内的粒度分布。在工艺完成以后，测量粒 度分布并且发现其处于约5微米至10微米的范围内。这表明了在工艺过程期间的粒子磨耗。较小的粒子由于它们的较高的表面积而是优选的，只要它们可以有效地分散即可。本发明的一个关键优点在于下列评价(appreciation)在搅动的情况下，在处于细碎的固体形式的吸湿碱的存在下进行第二反应步骤，以在第二反应步骤过程中在整个反 应介质中维持固体的均勻分散。这些特征令人吃惊地允许使用化学计算量的烃基卤化物进 行第二反应步骤。在不存在此碱的情况下以及在没有通过这种彻底搅动很好地分散此碱的 情况下，第二步骤将不在这种低的温度适当地进行。在第二反应步骤完成以后，可以将足够的水加入到容器中以形成两种截然不同的 液体层。一层将是含有盐和其它水溶性物种的水层。期望的二醚产物将处于有机层中并且 容易与水层分离。在将所述层分离以后，可以将有机层用含有盐的水洗涤另外的一次或多 次以提高有机相的纯度。同样，如果需要，可以将水层反萃取以回收另外量的有机物质。可 以通过任何期望的技术，例如在真空下汽提，将余下的水从有机相移去，以回收产物。在一些模式的实践中，第二反应步骤可以在一定温度范围内进行。在一种这样的 有利模式中，例如，烃基卤化物对反应容器的添加在第一相对高的温度开始，然后容器内容 物的温度在一个或多个步骤中降低，或者在烃基卤化物的余下添加的至少一部分的过程中 连续降低，或者在烃基卤化物的余下添加的整个过程中降低。因为第二反应在许多情形中 趋于是放热的，因此将烃基卤化物足够缓慢地引入，并且将反应器冷却，以促进期望的冷却 曲线。此模式的实践具有本文中提供的高温反应步骤和低温反应步骤这两个步骤的优点。 首先，由于第二反应的至少一部分在一个或多个相对高的温度发生，因此至少在大的程度 上获得较高温度和/或预热选择(本文中进一步描述)的低颜色优点。此外，由于第二反 应步骤的至少一部分在一个或多个较冷却的温度发生，因此可以以化学计算量或接近化学 计算量使用烃基卤化物。本发明的原理可以包括由单甲基醚聚乙二醇(mPEG)形成二甲基醚。如此反应方 案中使用的mPEG是结合有两个以上的氧乙烯(EO)重复单元的线型聚醚聚合物，并且其可 以由下式表示CH3O- (CH2CH2O)n_H其中，η为2至20，000，并且优选是使得PEG的重均分子量在约 150至约25，000，优选约200至约15，000，更优选约260至约1000的范围内的数字。在本 发明的实践中，其可以通过与烃基卤化物反应而转化成二烷基醚。为了示例的目的，下列反 应方案使用分别作为烃基卤化物和碱的氯代甲烷和NaOH <formula>formula see original document page 9</formula>合适的mPEG通常可以作为含有具有变化的重复单元数量以及相应的分子量变 化的聚合物的分布的混合物商购。在这种混合物中，每种醇将以以上所示的方式与碱和 烃基卤化物反应以产生二甲基二醚的相应混合物。因而，本发明还可以用于制备在美国 专利 2，649，166 ；3，362，133 ；3，591，641 ；3，737，392 ；3，824，766 ；3，837，143 ；4，044，100 ； 4，581，154 ；4，741，745 ；4，946，620 ；4，995，888 ；5，273，679 和 6，592，779 ；和 EP 146886 中 所示的聚氧化烯二醇的二烷基醚中的任何一种。这些专利文件中的每一个都为了所有的目 的而通过引用将它们分别整个引用在此。
适于作为将在本发明的实践中有用的醇盐前体物质另一类别的单烷基醚聚氧化 烯醇(mPOA)反应物是根据下式的至少结合有一个或多个氧乙烯和一个或多个氧异丙烯 (PO)重复单元的共聚物R3O- (CH (CH3) CH2O) m_ (CH2CH2O) n_H其中，R3是直链、支链或环状烷基，优选1至12个碳原子，通常1至3个碳原子的 烷基；m为1至20，000 ；η为1至20，000 ；并且m+n优选是使得mPOA的重均分子量在约150 至约25，000，优选约200至约3000，更优选约260至约1，000的范围内这样的数字。期望 地，m与η的比率可以在约1 4至约4 1，优选约1 1. 5至1. 5 1的范围内。在此 式中，可以存在氧异丙烯的其它异构体。本发明还可以用于将醇如CH3O(CH2)zOH转化成CH3O(CH2)zOCH3,其中ζ为1至1000， 期望地，1至6。二甲氧基乙烷是根据此式的商业上重要的二醚的一个实例。此式显示了作 为末端烷基的甲基。在备选的实施方案中可以存在其它的烷基。起醇盐前体作用的一些醇反应物包括可以在最终产物中导致不期望的颜色形成 的杂质。例如，单甲基封端的聚乙二醇混合物通常包括这种杂质。颜色形成可以致使得到 的醚产物不能满足可应用的产物规格。例如，典型的聚烷撑二醇二烷基醚溶剂可能服从于 小于3的加德纳数的颜色规格。本发明提供限制这些杂质从而减少不适当着色发生的多个 策略。这些策略可以单独或组合使用。使用本发明的原理可以将单甲基封端的聚乙二醇混 合物可靠地转化成加德纳数为约1以下的二甲基醚。根据可用于其中在高于约90°C，乃至高于约100°C，乃至高于约110°C的温度发生 第二反应步骤的那些模式的实践的一个策略，期望的是，在将烃基卤化物加入到容器中之 前，将由步骤1产生的反应容器的内容物预热。在加入烃基卤化物之前，可以将容器内容物 加热到期望的温度，并且任选地，在期望的温度保持一段时期。这样的时期可以在10秒至8 小时，期望地1分钟至4小时，更期望地10分钟至2小时的范围内。在以此方式预热以后， 然后可以将烃基卤化物引入到容器中。已经发现，直至预热以后的烃基卤化物的延迟加入 有助于减小着色问题。相反，已经发现，如果在整个温度上升(ramp)过程中存在烃基卤化 物，则产物更加倾向于着色。根据第二策略，在高于110°C的温度进行醇盐和烃基卤化物之间的反应。此策略可 以结合预热策略进行。在不希望受理论束缚的情况下，据信在这种相对高的温度下消耗了 导致颜色问题的杂质。作为第三策略，优选在加入碱之前，可以将消耗这些杂质的杂质清除剂(也称为 脱色剂)加入到容器中。任选地，在加入烃基卤化物之前，可以将得到的组合混合一定时 期。一种示意性杂质清除剂为NaBH4。据信是造成不期望的着色的原因的试剂在属性上是 醛(aldehydic)，并且在加入碱时至少部分地形成颜色。此理论由以下事实证实=NaBH4有助 于减小着色问题并且是减色剂(reducing agent)。可以适合的其它减色剂包括偏亚硫酸氢 钠、木炭，和本领域技术人员已知的其它减色剂，这些的组合，等。当在例如小于约110°C，甚 至小于75°C，乃至小于约50°C的较低温度进行反应时，通常期望使用这种杂质清除剂。在 许多实施方案中，基于醇反应物的重量使用约2ppm至500ppm，期望地IOppm至IOOppm的这 种物质将是合适的。甲酸盐副产物在醚反应中也可能是问题。例如，当由单甲基聚乙二醇前体形成二甲基醚时，甲酸盐副产物可以是关心所在。甲酸盐杂质是不期望的，因为它们的形成表 示了收率的损失，它们可以是腐蚀性的，并且可以对最终用途应用具有负面影响。本发明 提供了将甲酸盐副产物最小化的多个策略。首先，在其中已经相对于环境减少了含氧量 的气氛中进行这两个反应步骤。更优选地，与实际一样地将反应介质与氧气隔离。最后， 将反应容器和对容器运送物质的导管吹扫并且充满氮气、氩气、二氧化碳，这些的混合物， 等。在反应介质上方，如果有的话，在液面上空间中保持这些气体中的一种或多种的覆盖 层(blanket)。在反应容器中保持正压，以帮助建立用于将周围大气排除在外的压力偏置 (pressure bias)。以下列方式进行搅动保证在反应之前或反应过程中，反应物中的任何 一种不夹带来自环境的空气。而且，可以将反应物在引入到反应容器中之前脱气。现在将参考下列代表性实施例描述本发明。
实施例1将总计455重量份的甲氧基聚乙二醇(MW = 260g/摩尔)装入到配备有具有2组 3个斜叶桨(pitched blades)的搅动器的316不锈钢夹套隔板式反应器中。将反应器用氮 气吹扫并抽空，并且在连续氮气喷射的同时敞开，以在通过用水冷却而保持温度低于40°C 的同时，从反应器顶部通过喷嘴装入100重量份的氢氧化钠(1.43当量)。在加入全部氢 氧化钠以后，将反应器用氮气加压至15-20psig并且抽空至l-2psig 3次，在反应器上留下 l-2psig。将反应器加热到120°C并且开始加入氯代甲烷。将总计98重量份(1.11当量) 的氯代甲烷通过封液管从量筒以一定的速率供给，所述的封液管从反应器顶部进入并且达 到底部，以保持12-16psig的压力和在冷却情况下的110-120°C的温度，并且通过加热走向 反应的结束。加入总计278重量份的水并且在89°C将层分离。在保持温度低于96°C的同 时，在真空(5-10mm)下从产物汽提余下的水。得到总计420重量份(87. 6%回收率)的产 物。实施例2程序与实施例1中相同，不同之处在于，在加入氯代甲烷之前，将反应器在120°C 保持1小时。通过离心将产物与盐分离。最终产物具有良好的颜色并且甲酸盐低。实施例3将2863g (1. 0摩尔当量)的平均分子量为260的聚烷撑二醇单甲基醚(以下称为 二醇醚)装入到配备有固体分散搅动器的压力反应器中。加入0.24g的12%硼氢化钠溶 液，使得硼氢化钠的水平基于二醇醚的装料量(charge)为lOppm。然后将该批次混合30分 钟，以保证硼氢化钠的分散和有效使用。在保持搅动的同时，装入613g(1.4摩尔当量)的 固体氢氧化钠(微珍珠)。然后将该批次在进行到下一阶段之前混合30分钟。在采用冷却 以保持该批次处于40°C-45°C的温度的同时，将556g(1.0摩尔当量)的氯代甲烷在6小时 时期内供给到反应器。将该批次保持在40-45°C另外4小时，其后将反应器放空。然后将 该批次用水洗涤以移除氯化钠和过量的氢氧化钠。将洗涤的产物通过在真空下加热干燥以 蒸馏出水。将干燥的产物过滤以移除保留的少量氯化钠。最终产物显示了二醇醚至二醇二 醚的99. 5%的转化率。从该方法回收的二醇二醚显示了基于二醇醚的装料量的98%的收 率。以上方法示例了，该反应仅使用化学计算量的烷基卤在短的时间内、在低的温度以高转 化率和高收率进行。实施例4
将664克的平均分子量为260的聚烷撑二醇单甲基醚与135克(1. 28摩尔当量) 的固体氢氧化钠一起装入到压力反应器中。将反应器在1小时内加热到120°C，然后保持在 该温度另外1小时。在3小时的时间跨度内将135克(1.05摩尔当量)的氯代甲烷计量加 入(meter)到反应器中。在氯代甲烷进料的同时，将容器温度以线性方式降低到80°C。反 应器保持在80°C过夜以允许所有的氯代甲烷反应。得到的产物的颜色比原料较少着色1个 加德纳单元。此颜色变化与在120°C的不变温度进行的类似试验(rim)相等。最终产物显 示了二醇醚至二醇二醚的97.6%的转化率，其比在120°C进行的相等测试试验高1.6%，其 显示了氯代甲烷在较低温度的总体更好的效率。
权利要求
一种制备醚的方法，所述方法包括下列步骤a)将醇与至少20摩尔％化学计算过量的水溶性吸湿碱反应，以形成包含醇盐阴离子、余下的醇、过量的碱的中间产物混合物；和b)在所述过量的碱和所述余下的醇的存在下，将烃基卤化物加入到所述中间产物混合物中并且将所述醇盐阴离子与所述烃基卤化物反应，以形成包含醚的产物混合物。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述碱的所述化学计算过量在约30至200摩尔％ 的范围内。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述碱的所述化学计算过量在约35至75摩尔％ 的范围内。
4.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括下列步骤在将所述烃基卤化物加入 到所述中间产物混合物中之前，预热所述中间产物混合物。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述醇包含末端醚部分，并且步骤(b)包括形成包 含所述末端醚部分和另外的末端醚部分的醚。
6.根据权利要求1所述的方法，其中所述醇包含具有2至10，000个氧化烯单元的单烷 基醚(聚)氧化烯醇。
7.根据权利要求1所述的方法，其中所述碱为NaOH。
8.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括下列步骤将充分量的水加入到所述 产物混合物中，以形成水相和有机相；分离所述相；和从所述有机相中回收所述醚。
9.根据权利要求7所述的方法，其中将步骤(b)在充分搅动的情况下在低于约75°C的 温度进行，以悬浮并分散所述碱的固体粒子。
10.根据权利要求9所述的方法，其中步骤(b)在脱色剂的存在下进行。
11.根据权利要求6所述的方法，其中步骤(a)和步骤(b)在非环境大气和相对于所述 环境为正压的压力下发生。
12.根据权利要求1所述的方法，其中所述中间产物混合物还包含与所述过量的碱的 至少一部分络合的水。
13.一种制备醚的方法，所述方法包括下列步骤a)将醇与至少20摩尔％化学计算过量的水溶性吸湿碱反应，以形成包含醇盐阴离子、 过量的碱的中间产物混合物；和b)将烃基卤化物加入到所述中间产物混合物中并且将所述醇盐阴离子与所述烃基卤 化物反应，以形成包含醚的产物混合物，其中在所述烃基卤化物和所述醇盐阴离子的反应 的至少一部分的过程中，所述过量的碱的至少一部分是悬浮粒子的形式。
14.根据权利要求13所述的方法，其中所述碱为NaOH。
15.根据权利要求13所述的方法，其中加入的所述烃基卤化物的总量约是相对于所述 醇盐阴离子的化学计算量。
16.根据权利要求13所述的方法，其中步骤(b)的至少一部分在低于约75°C的温度发生。
17.根据权利要求13所述的方法，其中步骤(b)的至少一部分在低于约50°C的温度发生。
18.根据权利要求13所述的方法，其中所述碱的至少一部分与水络合。
19.一种形成醚的方法，所述方法包括下列步骤a)提供包含吸湿碱的悬浮粒子和与所述碱具有反应性的醇的反应介质，以形成醇盐；和b)在所述反应介质中将所述醇盐与烃基卤化物反应，所述反应在所述反应介质中在这 样的温度发生，在所述温度，在所述反应的至少一部分的过程中，所述粒子的至少一部分保 持为固体。
20.一种制备醚的方法，所述方法包括下列步骤e)将醇与至少20摩尔％化学计算过量的水溶性吸湿碱反应，以形成包含醇盐阴离子、 余下的醇、过量的碱的中间产物混合物，所述反应在第一温度发生；和f)将所述中间产物混合物加热到比所述第一温度高的第二温度；g)任选地，将所述中间产物混合物保持在比所述第一温度高的第三温度；和h)在所述过量的碱和所述余下的醇的存在下，将烃基卤化物加入到所述中间产物混合 物中并且将所述醇盐阴离子与所述烃基卤化物在第四温度反应，以形成包含醚的产物混合 物。
21.根据权利要求20所述的方法，其中所述第二、第三和第四温度中的至少两个温度 基本上相同。
22.根据权利要求21所述的方法，其中所述第二、第三和第四温度基本上相同。
23.根据权利要求20-22中任一项所述的方法，其中所述第二、第三和第四温度中的任 一个温度为至少90°C。
24.根据权利要求20-22中任一项所述的方法，其中所述第二、第三和第四温度中的任 一个温度为至少110°C。
25.根据权利要求1、12、18或19中任一项所述的方法，其中将所述醚产物通过离心与 盐分罔。
全文摘要
本发明提供用于制备醚的改进方法。具体地，醇盐通过在显著过量的吸湿碱如NaOH的存在下与烃基卤化物反应，可以将更有效地转化成醚。当以这种非常规过量存在时，碱起到多种功能的作用。结果，醇盐以优异的收率快速地大量转化成期望的醚。该反应环境还有助于稍后的产物分离。NaOH而非Na金属的使用允许醚产物通过在水相和有机相之间的液-液萃取而与水溶性杂质例如盐产物分离，留下碱、留下烃基卤化物、甲酸盐等。
文档编号C07C43/11GK101808970SQ200880108603
公开日2010年8月18日 申请日期2008年9月22日 优先权日2007年9月26日
发明者斯蒂芬·W·金, 杰弗里·G·希普勒, 理查德·R·米特福德 申请人:陶氏环球技术公司