用于从三甲胺和环氧乙烷制备胆碱氢氧化物的方法技术

描述了用于制备N,N,N-三甲基乙醇氢氧化铵(胆碱氢氧化物)的方法和产生的胆碱氢氧化物。这些方法使产物胆碱氢氧化物中副产物单乙氧基化和双乙氧基化胆碱的产生最小化。所述方法一般包括将环氧乙烷、三甲胺和水给料到第一反应器中以在温度受控条件下创建第一反应器产物。将第一反应器的产物给料到第二反应器中以在不受控的、绝热条件下形成第二反应器产物。最后，将第二反应器产物中的任何未反应的三甲胺除去以形成包含胆碱氢氧化物的终产物。可将另外的反应器用于环氧乙烷和三甲胺反应。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于从三甲胺和环氧乙烷制备胆碱氢氧化物的方法本申请要求2012年1月19日提交的美国临时专利申请流水号61/588,234和2012年10月31日提交的美国临时专利申请流水号61/720,711的权益。专利技术背景胆碱氢氧化物(chiolinehydroxide)可通过三甲胺(TMA)、环氧乙烷(EO)和水的反应产生。在该反应期间可能形成杂质如单乙氧基化、双乙氧基化胆碱和乙二醇，而且这类杂质经常存在于商品化的胆碱氢氧化物中。专利技术概述描述了用于制备胆碱氢氧化物的改进方法和通过这些方法产生的胆碱氢氧化物。所述方法牵涉将环氧乙烷、三甲胺和水给料到第一反应器中以创建第一反应器产物。第一反应器温度维持在5℃和35℃之间，且给料到所述第一反应器的环氧乙烷与三甲胺的摩尔比等于或小于1。然后，将第一反应器产物给料到第二反应器中以形成第二反应器产物。第二反应器是绝热的，即允许在第二反应器中的绝热加热。最后，从所述第二反应器产物除去任何未反应的三甲胺以形成包含胆碱氢氧化物的终产物。可以将从第二反应器产物除去的未反应的TMA再循环并给料到第一反应器中。还描述了用于再使用至少一个额外的反应器来制备胆碱氢氧化物的进一步的方法。这些方法牵涉将三甲胺、水和环氧乙烷给料到第一反应器中以创建第一反应器产物。第一反应器温度维持在5℃和35℃之间。接着，将所述第一反应器产物和第二量的环氧乙烷给料到第二反应器中以形成第二反应器产物。类似于第一反应器，第二反应器温度维持在5℃和35℃之间。然后，将所述第二反应器产物给料到第三反应器中以形成第三反应器产物。第三反应器是绝热的，即允许在第三反应器中的绝热加热。最后，从所述第三反应器产物除去任何未反应的三甲胺以形成包含胆碱氢氧化物的终产物。可以将从第三反应器产物除去的未反应的TMA再循环并给料到第一反应器中。附图简述图1显示用于使用两个反应器和TMA去除柱来制备胆碱氢氧化物的方法。图2显示用于使用三个反应器和TMA去除柱来制备胆碱氢氧化物的方法。图3是拉曼(Raman)数据图，其显示将环氧乙烷(EO1273)分批添加到含有三甲胺(TMA)的反应器和胆碱氢氧化物(胆碱OH)的产生。专利技术详述本文中描述了用于制备N,N,N-三甲基乙醇氢氧化铵(胆碱氢氧化物)的新的方法。这些新方法使产物胆碱氢氧化物中副产物单乙氧基化和双乙氧基化胆碱的产生最小化。所述方法一般包括将环氧乙烷、三甲胺和水给料到第一反应器中以创建第一反应器产物。将第一反应器的温度维持在5℃和35℃之间，且给料到所述第一反应器的环氧乙烷与三甲胺的摩尔比是1比1或小于1比1(即在摩尔基础上比三甲胺少的环氧乙烷)。将第一反应器的产物给料到第二反应器中以形成第二反应器产物。第二反应器是绝热的，允许绝热加热。最后，将第二反应器产物中的任何未反应的三甲胺除去以形成包含胆碱氢氧化物的终产物。可将另外的反应器用于环氧乙烷和三甲胺反应。如本文中描述的方法的反应化学如下：具体地，三甲胺(TMA)、环氧乙烷(EO)和水起反应以形成N,N,N-三甲基乙醇氢氧化铵(胆碱氢氧化物)(见反应方案I)。然而，可能存在利用系统中可用反应物的别的反应，其创建副产物如单乙氧基化胆碱(见反应方案II)、双乙氧基化胆碱(见反应方案III)和乙二醇(见反应方案IV)：本文中描述的方法设计为使如反应方案II、III和IV示例的副产物的产生最小化。不受理论束缚，认为这些副产物在过量的环氧乙烷可用时在反应系统中生成。具体地，任何不与三甲胺起反应、与胆碱氢氧化物产物形成接触的环氧乙烷可起反应以形成不想要的副产物单乙氧基化和双乙氧基化胆碱。本文中描述的方法设计为使反应器中存在的环氧乙烷量最小化至如下的量，该量会与可用的三甲胺快速起反应，从而过量的环氧乙烷不会用于与胆碱氢氧化物起反应。本文中描述的方法能提供胆碱氢氧化物作为终产物，其具有小于10重量百分比的单乙氧基化胆碱和/或双乙氧基化胆碱。另外，可使用本文中描述的方法产生胆碱氢氧化物终产物，其具有小于9重量百分比、小于8重量百分比、小于7重量百分比、小于6重量百分比、小于5重量百分比、或小于4重量百分比的单乙氧基化胆碱和/或双乙氧基化胆碱。如本文中描述的用于制备胆碱氢氧化物的方法显示于图1。所述方法包括将环氧乙烷(EO)、三甲胺(TMA)和水(H2O)给料到第一反应器100中以创建第一反应器产物。将第一反应器温度维持在5℃和35℃之间(例如通过温度控制器110维持于20℃)，且给料到所述第一反应器的环氧乙烷与三甲胺的摩尔比等于或小于1。接着，将所述第一反应器产物给料到第二反应器120中以形成第二反应器产物。第二反应器120是绝热的(例如通过绝热材料130)，其允许第二反应器120保留绝热加热的效果。最后，从所述第二反应器产物除去任何未反应的三甲胺(例如使用以能保留三甲胺的材料装填的柱)(以图示显示为装置140)以形成包含胆碱氢氧化物的终产物。任选地，可以将从第二反应器产物除去的未反应的三甲胺再循环，其通过将未反应的三甲胺经由适宜的给料系统返回给料至第一反应器100进行(以图示显示为从通过装置140除去的再循环的未反应TMA通向输入TMA的虚线)。本文中描述的方法中使用的反应物，即环氧乙烷、三甲胺和水容易地可获自商业来源并由本领域技术人员容易选择和操作。如反应方案I中记载的，在本文所述方法中环氧乙烷与三甲胺使用的化学当量比为1:1。如上文还记载的，认为反应系统中过量环氧乙烷的利用度造成副产物形成。为此，本文中描述的方法可以以环氧乙烷与三甲胺的最大值比1:1运行。为了帮助创建过量环氧乙烷不可用的系统，可以使用小于1:1(环氧乙烷与三甲胺)的比率，即0.7:1、0.75:1、0.8:1、0.85:1、0.9:1、0.92:1、0.94:1、0.95:1、0.96:1、0.97:1、0.98:1、或0.99:1。在一些情况中，可以使用稍微过量的环氧乙烷，例如当优化反应条件时(例如1.1:1、1.09:1、1.08:1、1.07:1、1.06:1、1.05:1、1.04:1、1.03:1、1.02:1或1.01:1)。可以使用本领域技术人员公知的用于第一反应器的反应器系统执行如本文中描述的方法。可与本文所述方法一起使用的一类反应器是连续搅动型罐式反应器(tankreactor)。可与本文所述方法一起使用的另一类反应器是环式反应器(loopreactor)。可与本文所述方法一起使用的又一类反应器是具有例如由泵提供的高内部循环比的环式反应器。可使用分批或连续运行模式运行第一反应器，如对于本领域技术人员来说显而易见的。可以使用本领域技术人员亦公知的用于第二反应器的反应器系统执行如本文中描述的方法。可与本文所述方法一起使用的一类反应器是管式反应器(tubereactor)。如本文描述的方法中使用的，所述第二反应器是绝热的管式反应器。在本文描述的方法中，处理第二反应器产物以除去任何未反应的三甲胺，从而提高胆碱氢氧化物终产物。用于从胆碱氢氧化物反应产物除去三甲胺的方法和装置对于本领域技术人员来说将是容易显而易见的。例如，可使用蒸馏工艺从第二反应器产物消除未转化的三甲胺，例如在填充柱中使用加热氮气。再举一个例子，可使用一个或多个快速蒸馏单元从第二反应器产物消除未本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于制备胆碱氢氧化物的方法，包括：将环氧乙烷、三甲胺和水给料到第一反应器中以创建第一反应器产物，其中将所述第一反应器温度维持在5℃和35℃之间，且给料到所述第一反应器的环氧乙烷与三甲胺的摩尔比等于或小于1；将所述第一反应器产物给料到第二反应器中以形成第二反应器产物，其中所述第二反应器是绝热的；并从所述第二反应器产物除去任何未反应的三甲胺以形成包含胆碱氢氧化物的终产物。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.01.19 US 61/588,234;2012.10.31 US 61/720,7111.一种用于制备胆碱氢氧化物的方法，包括：将环氧乙烷、三甲胺和水给料到第一反应器中以创建第一反应器产物，其中将所述第一反应器温度维持在5℃和35℃之间，且给料到所述第一反应器的环氧乙烷与三甲胺的摩尔比等于或小于1；将所述第一反应器产物给料到第二反应器中以形成第二反应器产物，其中所述第二反应器是绝热的；并从所述第二反应器产物除去任何未反应的三甲胺以形成包含胆碱氢氧化物的终产物。2.权利要求1的方法，其中所述胆碱氢氧化物终产物包含小于10重量百分比的单乙氧基化胆碱和/或双乙氧基化胆碱。3.权利要求1-2中任一项的方法，其中将三甲胺和水作为混合物给料到所述第一反应器中。4.权利要求1-2中任一项的方法，其中在所述第二反应器中的停留时间足以使所述第一反应器产物中存在的任何未反应的环氧乙烷起反应。5.权利要求1-2中任一项的方法，其中在所述第二反应器中的绝热加热将所述第二反应器产物的温度提高至15℃和45℃之间。6.权利要求1-2中任一项的方法，其中所述第一反应器是连续搅动型罐式反应器。7.权利要求1-2中任一项的方法，其中所述第一反应器是具有由泵提供的高内部循环比的环式反应器。8.权利要求1-2中任一项的方法，其中将所述第一反应器维持在20℃。9.权利要求1-2中任一项的方法，其中将所述未反应的三甲胺添加到给料到所述第一反应器中的三甲胺。10.一种用于制备胆碱氢氧化物的方法，包括：将三甲胺、水和环氧乙烷给料到第一反应器中以创建第一反应器产物，其中将所述第一反应器温度维持在5℃和35℃之间；将所述第一反应器产物和第二量...

【专利技术属性】
技术研发人员：R李，RS迪克西特，AM帕特尔，X陈，RJ佩尔，JG潘德加斯特，
申请(专利权)人：陶氏益农公司，
类型：发明
国别省市：美国;US