专利名称：Dmaea季盐的连续制备的制作方法
DMAEA季盐的连续制备
背景技术：
本发明涉及用于连续制备季铵化的(甲基)丙烯酸N，N-二烷基氨基乙酯 (DMAEA · MCQ)的方法和装置。DMAEA · MCQDMAEA · MCQ是在制备阳离子絮凝剂聚合物中使用的重要单体中间体。已知可通过丙烯酸N，N-二甲氨基乙酯(DMAEA)在各种条件下反应制备DMAEA · MCQ0美国专利申请12/468，585中描述了合成DMAEA的好方法。由DMAEA制备DMAEA -MCQ的有效方法包括连续合成，从而避免了分批式制备方法所固有的繁重和昂贵的起始和停止技术。此前已发展出一些不令人满意的由DMAEA制备DMAEA · MCQ的方法。日本专利申请2003/342244、2004/010508和2004/155669使用顺序连接的连续搅拌釜式反应器(CSTR) 来连续制备DMAEA · MCQ。然而它们对多个反应器的偏好是繁重且昂贵的。日本专利申请 1995/206790描述了在薄膜蒸发器反应器中进行合成。不幸的是，该方法使用了相对于本发明通常与更高的操作成本相关的设备。美国专利6，683，203使用了转盘搅拌塔的设计， 但苦于过长的停留时间。中国专利申请CN 1296942和CN 1276367使用塔式反应器制备 DMAEA · MCQ，但同样不理想。因此存在对连续并有效制备DMAEA · MCQ的改良的方法的明确需求和效用。除非明确如此说明，本部分所述技术不是旨在承认任何此处提及的专利、公开或其它信息是与本发明有关的“现有技术”。另外，本部分不应被解释为意味着已进行检索或不存在其它如 37C. F. R. ξ I. 56(a)中所述的相关信息。
发明内容
本发明的至少一个实施方式涉及到连续制备QAP的方法。所述方法包含步骤向CSTR中连续添加反应物，所述反应物包含TAS、水和烷化剂；保持CSTR中的条件以保证两种实质上不同的液相形态，第一相和第二相，所述第二相比所述第一相更密，所述第二相基本上包含多于80%的QAP和少于20%的水，所述第一相的含量大于反应混合物的约5wt%，并基本上包含TAS和烷化剂；不允许CSTR中的水含量超过被连续添加到CSTR中的反应物的16% ;和从CSTR中连续除去实质上仅第二相的液体。权利要求I的方法，其中所述TAS选自由DMAEA、任何(甲基)丙烯酸N，N- 二烷基氨基乙酯、(甲基)丙烯酰胺和它们的任何组合组成的组中。一个或多个另外的实施方式涉及到所述方法，其中制备的所述QAP可为DMAEA *MCQ。所述烷化基团可选自由氯甲烷、氯化苄、氯代十六烷、硫酸二甲酯和其它任何通常已知的烷化剂和它们的任何组合组成的组中。可由所述CSTR的顶部向所述CSTR中加入所述TAS。可由所述CSTR的底部从所述CSTR中除去所述第二相。可通过使残留的TAS在塞流反应器中反应和/或通过加入额外的烷化剂促进在所述除去的第二相中的残留的TAS的额外反应。可通过使用气流吹扫所述第二相液体除去所述烷化剂。可通过将所述烷化剂通过汽提塔除去所述烷化剂，可通过将所述烷化剂通入汽提塔顶部并在所述汽提塔底部通入气体而除去所述烷化剂，所述气体选自由空气、氮气、 氩气和它们的任何组合组成的列表中。所述CSTR中的温度可保持在4(T60°C。在所述CSTR 中的停留时间可在30分钟至120分钟的范围内。所述CSTR内的压力可保持在3(Tl00psi。 所述第一相与所述第二相的比例可保持在I : I至1:20。可在所述TAS与所述QAP的剪切诱导混合相对低于所述CSTR内的其它位置的位置从所述CSTR中除去所述第二相液体。 所述方法可进一步包含向制备的所述QAP中添加BHTJl MEHQ和它们的任何组合的步骤。 所述制得的QAP可在其中具有小于300ppm的所述TAS。所述方法可进一步包含步骤促进所述第二相液体中的任何残留的TAS的反应；从所述第二相液体中提馏所述烷化剂；和向所述第二相液体中添加水以获得所需物理性能。
下文将具体参照附图对本发明进行详细描述，其中图I说明本发明的烷基化反应。图2为说明用在本发明的合成反应中的装置的示意图。
具体实施例方式定义为了本申请的目的，这些术语的定义如下“BHT”是指根据如下化学式的分子
权利要求
1.一种连续制备QAP的方法，所述方法包含步骤 连续向CSTR中加入反应物，所述反应物包含TAS、水和烷化剂； 保持所述CSTR中的条件以形成两个实质上不同的液相，密相和轻相，所述密相基本上包括多于80%的所述QAP和少于20%的水，所述轻相以大于反应混合物的约5wt%存在且基本上包含TAS和烷化剂； 不允许所述CSTR的水含量超过被连续加入到所述CSTR的所述反应物的16% ;和 从所述CSTR中连续去除实质上仅第二相的液体。
2.如权利要求I所述的方法，其中，所述TAS选自由DMAEA、任何(甲基)丙烯酸N，N-二烷基氨基烷基酯、(甲基)丙烯酰胺和它们的任何组合组成的组中。
3.如权利要求I所述的方法，其中，生产的QAP为DMAEA MCQ0
4.如权利要求I所述的方法，其中所述烷基化基团选自由氯甲烷、氯化苄、氯代十六烷、硫酸二甲酯、和其它通常已知的任何烷化剂和它们的任何组合的组中。
5.如权利要求I所述的方法，其中，从所述CSTR的底部从所述CSTR除去所述第二相。
6.如权利要求I所述的方法，其中，通过加入额外的烷化剂促进在所述去除的第二相液体中残留的TAS的进一步反应。
7.如权利要求I所述的方法，其中，通过用气流吹扫所述第二相液体除去所述烷化剂。
8.如权利要求I所述的方法，其中，通过将所述烷化剂通过汽提塔除去。
9.如权利要求I所述的方法，其中，通过将所述烷化剂通入所述汽提塔的顶部并且将气体通入所述汽提塔的底部去除所述烷化剂，所述气体选自由空气、氮气和它们的任何组合组成的列表中。
10.如权利要求I所述的方法，其中，保持所述CSTR内的温度在4(T60°C。
11.如权利要求I所述的方法，其中，保持所述CSTR内的压力在3(Tl00psi。
12.如权利要求I所述的方法，其中，从所述CSTR的底部，在其中TAS与QAP的剪切诱导混合相对低于所述CSTR内的其它位置的位置除去所述第二相液体。
13.如权利要求I所述的方法，所述方法进一步包含向生产的QAP加入BHT和铜的步骤。
14.如权利要求13所述的方法，所述方法进一步包含向所述生产的QAP中加入MEHQ的步骤。
15.如权利要求I所述的方法，其中，所述生产的QAP内部含有小于300ppm的TAS。
16.如权利要求I所述的方法，所述方法进一步包含步骤 促进所述第二相液体中的任何残留的TAS的反应； 从所述第二相液体中提馏所述烷化剂；和 向所述第二相液体中添加水以获得期望的物理性能。
17.—种连续制备QAP的方法，所述方法包含步骤 连续向CSTR中加入反应物，所述反应物包含TAS、水和烷化剂； 保持所述CSTR内的条件以形成两种实质上不同的液相，密相和轻相；所述密相基本上包含QAP和水，所述轻相基本上包含TAS和烷化剂； 从CSTR中连续除去实质上仅密相的液体。
全文摘要
本发明提供了连续制备具有长保质期且在水中稳定的高质量的季铵化的(甲基)丙烯酸N,N-二烷基氨基乙酯(DMAEA-MCQ)的方法。该方法涉及在低于6%的水的存在下将起始原料加入连续搅拌釜式反应器中。该少量的水导致形成两种液相并防止了不希望的副反应。密度较大的液相含有DMAEA-MCQ，而较轻的液相含有起始原料。在混入极少量的较轻相的位置除去来自密度较大的相的液体。然后使所除去的液体中所含的任何最后痕量的起始原料反应为DMAEA-MCQ，并用气流除去任何起始原料。所得的液体为高纯度的DMAEA-MCQ。然后可安全地加入水以便使生产的DMAEA-MCQ易于运输和使用。
文档编号C07C219/20GK102712573SQ201180006488
公开日2012年10月3日 申请日期2011年1月21日 优先权日2010年1月21日
发明者伦纳德·M·韦尔韦尔斯, 凯拉斯·B·萨万特, 小拉里·E·布拉默, 彼得·E·里德, 查理斯·J·霍拉达, 芭芭拉·E·费尔, 黄成松 申请人:纳尔科公司