СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СЛОЖНЫХ ЭФИРОВ Российский патент 1996 года по МПК C07C67/08 C07C69/80 C07C69/34 

Описание патента на изобретение RU2053218C1

Изобретение относится к органической химии, конкретно к способу получения сложных эфиров этерификацией алифатических дикарбоновых кислот или ангидридов ароматических кислот одноатомными алифатическими спиртами нормального или изостроения или смесью этих спиртов. Продукты реакции используют в основном в качестве пластификаторов поливинилхлорида.

Получение сложных эфиров может проводиться без катализатора, однако в данном случае требуются высокие температуры ( ≥ 270оС) и, кроме того, в большинстве случаев не достигается большая глубина превращения исходных реагентов из-за обратимости реакции. Поэтому преимущественно процессы получения сложных эфиров проводят в присутствии катализаторов.

Известен способ получения сложных эфиров в присутствии кислых катализаторов, например, серной кислоты, n-толуолсульфокислоты [1]
Недостатком этого способа является необходимость нейтрализации кислого катализатора в конце процесса и удаление продуктов нейтрализации многократными промывками. Кроме того, кислые катализаторы ускоряют побочные реакции дегидратации спиртов, что ухудшает качество готовых продуктов и оборотных спиртов.

Вышеуказанные недостатки устраняются, если процессы получения сложных эфиров ведут в присутствии соединений металлов [2]
Наиболее широко в качестве катализаторов для вышеуказанных процессов используются титанорганические соединения, в частности тетраалкилтитанаты (ТАТ) [3]
Известно, что повысить активность титанорганических катализаторов можно применением их в сочетании с разными добавками, например, хлористым алюминием [4] кремневой кислотой [5] N-окисью пиридина [6] и др.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту прототипом изобретения является способ получения сложных эфиров этерификацией алифатической дикарбоновой кислоты формулы CnH2n(СOOH)2 при n=4-10 или глутарового или фталевого ангидрида одноатомным алифатическим спиртом нормального или изостроения формулы СnН2n+1ОН при n=4-15 или смесью этих спиртов при повышенной температуре в присутствии каталитической системы [7] В соответствии с этим способом каталитическая система состоит из ТАТ общей формулы Ti(OR)4, где R=CnH2n+1 при n=3-15, гидроксилсодержащего соединения (воды или спирта С14), содержащего неорганическое соединение общей формулы YLMemOn, где Y H или щелочной металл; Me Cr, Mn, Mo; L=1-2; m=1-2; n=4,7 при концентрации последнего 0,05-50 мас. при этом массовое соотношение Ti(OR)4:неорганическое соединение 100:(0,1-10), а количество каталитической системы 0,05-1,0 мас. от реакционной массы. Реакцию проводят при 150-250оС и давлении 8-760 мм рт.ст. После окончания реакции от эфира-сырца отгоняют с острым перегретым паром избыточный спирт и летучие компоненты при 145-155оС и остаточном давлении 60-80 мм рт.ст. Затем эфир охлаждают до 95оС и обрабатывают 4%-ным водным раствором кальцинированной соды в течение 0,5 ч при атмосферном давлении. После этого в эфир вводят активированный уголь и глину по 0,5% каждого компонента от массы эфира и при 70-100оС проводят обработку сорбентами в течение 0,5 ч. Далее при 120оС и остаточном давлении 10-20 мм рт.ст. отгоняют воду, продукт охлаждают до 20-30оС и отфильтровывают.

Известный способ получения сложных эфиров имеет следующие недостатки: недостаточная активность каталитической системы; многокомпонентность каталитической системы (3 соединения); многостадийность приготовления каталитической системы (стадия 1 приготовление раствора неорганического соединения в воде или спирте; стадия 2 смешивание ТАТ с приготовленным раствором). Необходимость стадии 1 усложняет процесс и требует дополнительного оборудования.

Цель изобретения интенсификация и упрощение процесса.

Для этого в способе получения сложных эфиров этерификацией алифатических дикарбоновых кислот формулы СnН2n(СООН)2, где n=4-10 или ангидридов ароматических кислот формулы С6Нn (СООН)m [(СО)2О]Р, где n=2-4; m=0-1; Р=1-2 одноатомными алифатическими спиртами нормального или изостроения формулы Сn Н2n+1ОН, где n= 4-20 или смесью этих спиртов при 150-250оС в присутствии каталитической системы, состоящей из тетраалкилтитаната и неорганического соединения, в качестве неорганического соединения используют галогениды металлов I и II групп периодической системы элементов Д.И. Менделеева при массовом соотношении тетраалкилтитаната и неорганического соединения 1: (0,001-1,000) и общем количестве каталитической системы 0,01-1 мас. от реакционной смеси. Использование каталитической системы в количестве более 1 мас. реакционной смеси не приводит к повышению скорости реакций, менее 0,01 мас. увеличивает продолжительность процесса (таблица, примеры 1 и 6). Катализатор можно вводить в реакционную массу в исходном спирте.

Указанные сложные эфиры получают при 150-250оС и давлении от атмосферного до остаточного 2 мм рт.ст. По окончании реакции эфир обрабатывают известным способом.

Новизной и существенными отличиями предлагаемого технического решения является использование при получении сложных эфиров каталитической системы, состоящей из ТАТ и неорганического соединения, в качестве которого применяют галогениды металлов I и II групп периодической системы элементов Д.И. Менделеева при массовом соотношении ТАТ: неорганическое соединение=1:(0,001-1,000).

Положительный эффект предлагаемого технического решения по сравнению с известным (прототипом) состоит в следующем.

Активность каталитической системы выше на 20-30% (таблица, сравнить примеры 9 и 15, 11 и 16, 12 и 17). Поскольку в прототипе отсутствуют примеры по получению наиболее распространенного промышленного пластификатора-диоктилфталата (ДОФ), была проведена экспериментальная проверка эффективности каталитической системы, используемой в прототипе, в процессе получения ДОФ (таблица, сравнить примеры 3 и 13). Как видно из приведенных данных, скорость получения ДОФ в присутствии каталитической системы, предложенной в прототипе, меньше на 25% чем в предлагаемом способе. Кроме того, для иллюстрации приведены данные по получению ДОФ из аналога предлагаемого способа (таблица, сравнить примеры 10 и 18).

Уменьшено количество компонентов каталитической системы до двух.

Исключена стадия растворения неорганического соединения в воде и спирте.

Значительно расширены границы эффективных концентраций каталитической системы за счет уменьшения минимального количества в 5 раз (0,01% вместо 0,05% по прототипу).

П р и м е р 1. В четырехгорлую колбу, снабженную мешалкой, термометром, ловушкой Дина-Старка, холодильником, приемником для воды, выделяющейся в процессе реакции, загружают 148 г фталевого ангидрида,312 г 2-этилгексилового спирта, 0,0253 г каталитической системы, приготовленной смешением при комнатной температуре 0,023 г тетрабутоксититана с 0,0023 г хлористого натрия. Затем включают мешалку и нагревают реакционную массу до 210оС, постепенно углубляя вакуум до остаточного давления 600 мм рт.ст. Пары реакционной воды и 2-этилгексилового спирта поступают в холодильник, откуда охлажденный конденсат направляется в ловушку Дина-Старка, из которой вода периодически сливается в приемник, а спирт непрерывно возвращается в реакционную колбу.

Продолжительность синтеза составляет 250 мин, кислотное число эфира-сырца 0,3 мг КОН/г.

Далее эфир обрабатывают известным способом, а именно, при 150оС и остаточном давлении 60 мм рт.ст. отгоняют с острым перегретым паром избыточный спирт и летучие компоненты. Затем эфир охлаждают до 95оС, обрабатывают 4%-ным водным раствором кальцинированной соды при этой температуре и атмосферном давлении в течение 0,5 ч, после чего вводят активированный угол и глину по 0,5% каждого компонента от массы эфира, и при 100оС и остаточном давлении 300 мм рт.ст. проводят обработку сорбентами в течение 0,5 ч. Далее при 120оС и остаточном давлении 10 мм рт.ст. отгоняют воду. Содержимое колбы отфильтровывают. Выход продукта 98,3% кислотное число 0,07 мг КОН/г, температура вспышки 205оС.

П р и м е р ы 2-14 проводились, как описано в примере 1, условия получения и свойства сложных эфиров, количество и соотношения компонентов представлены в таблице. Цвет готового продукта приведен только в тех случаях примерах, которые сравниваются с известным способом, изложенным в прототипе (в аналоге характеристика цветности отсутствует).

Похожие патенты RU2053218C1

название год авторы номер документа
Способ получения сложных эфиров 1979
  • Сорокина Инна Александровна
  • Барштейн Рема Самуилович
  • Максименко Елена Георгиевна
  • Кирилович Вера Ипполитовна
  • Куценко Арон Иосифович
  • Носовский Юрий Ефимович
SU1038334A1
Способ получения полиэфиров 1979
  • Сорокина Инна Александровна
  • Барштейн Рема Самуилович
  • Максименко Елена Георгиевна
  • Кирилович Вера Ипполитовна
  • Куценко Арон Иосифович
  • Носовский Юрий Ефимович
SU1047920A1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПЛАСТИФИКАТОРОВ ПОЛИВИНИЛХЛОРИДА 1992
  • Барашков О.К.
  • Сорокина И.А.
  • Калинина В.С.
  • Кононов С.А.
RU2064923C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПЛАСТИФИКАТОРОВ 1992
  • Носовский Ю.Е.
  • Колесов Б.С.
  • Бурмяков В.А.
RU2034826C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СЛОЖНЫХ ДВУЗАМЕЩЕННЫХ ЭФИРОВ НЕКОТОРЫХ ДИКАРБОНОВЫХ КИСЛОТ С2-С10 С ОДНОАТОМНЫМИ СПИРТАМИ С4 РАЗЛИЧНОГО СТРОЕНИЯ 2021
  • Сорокин Андрей Викторович
  • Лавлинская Мария Сергеевна
  • Ольшанникова Светлана Сергеевна
  • Холявка Марина Геннадьевна
RU2778234C1
СПОСОБ ОЧИСТКИ РЕАКТОРОВ ДЛЯ СИНТЕЗА СЛОЖНЫХ ЭФИРОВ 1992
  • Колесов Б.С.
  • Бурмяков В.А.
  • Носовский Ю.Е.
RU2011444C1
Способ получения сложных эфиров 1981
  • Носовский Юрий Ефимович
  • Осинцева София Афиногеновна
  • Харрасова Аминя Нургалиевна
  • Куценко Арон Иосифович
  • Матушевский Яков Самуилович
  • Мартынов Станислав Филиппович
  • Щербаков Владимир Сергеевич
  • Баюров Владимир Васильевич
  • Свердлик Владимир Львович
SU979328A1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПРОИЗВОДНЫХ КАРБОКОВЫХКИСЛОТ 1971
  • Изобретепн С. Смол Г. Н. Матвеева, В. К. Фукни, К. Н. Коротаевский, А. Н. Корнилина, Ф. Стрельцова, Л. С. Зверева, А. П. Игнатьева
  • А. С. Фомин
SU412165A1
Способ получения сложных эфиров 1976
  • Носовский Ю.Е.
  • Кочергина Г.К.
  • Куценко А.И.
  • Житков В.И.
  • Воробьев В.А.
SU589740A1
Способ очистки сложных эфиров 1979
  • Носовский Юрий Ефимович
  • Евдокимов Сергей Борисович
  • Куценко Арон Иосифович
  • Мартынов Станислав Филиппович
  • Щербаков Владимир Сергеевич
  • Баюров Владимир Васильевич
  • Свердлик Василий Львович
SU825499A1

Иллюстрации к изобретению RU 2 053 218 C1

Реферат патента 1996 года СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СЛОЖНЫХ ЭФИРОВ

Сущность изобретения: продукт - сложные эфиры алифатических дикарбоновых кислот ф-лы CnH2n(COOH)2, где n = 4 - 10 или ангидридов ароматических кислот ф-лы C6Hn(COOH)m[(CO)2O], где n = 2 - 4; m = 0 - 1; p = 1 - 2. Выход 98 - 99,5%. Кислотное число 0,05 - 0,07 мг КОН/г. Температура вспышки 89 - 205oС. Реагент 1: дикарбоновая кислота CnH2n(COOH)2, где n = 4 - 10 или ангидрид ароматической кислоты ф-лы C6Hn(COOH)m[(CO)2O]p, где n = 2 - 4; m = 0 - 1; p = 1 - 2. Реагент 2: одноатомный алифатический спирт нормального или изостроения ф-лы CnH2n+1OH, где n = 4 - 20 или их смесь. Условия реакции: при 150 - 250oС в присутствии каталитической системы тетраалкилтитаната и галгенида металлов 1 или 2 группы периодической системы элементов при их массовом соотношении 1 : (0,001 - 1,000) и общем количестве катализатора 0,01 - 1 мас.% от реакционной массы. 1 табл.

Формула изобретения RU 2 053 218 C1

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СЛОЖНЫХ ЭФИРОВ этерификацией алифатических дикарбоновых кислот формулы CnH2n(COOH)2, где n = 4 - 10, или ангидридов ароматических кислот формулы
C6Hn(COOH)m [(CO)2O]p,
где n = 2 - 4;
m = 0 - 1;
p = 1 - 2,
одноатомными алифатическими спиртами нормального или изостроения формулы
CnH2n+1OH,
где n = 4 - 20,
или смесью этих спиртов при 150 - 250oС в присутствии тетраалкилтитаната, модифицированного неорганическим соединением, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса, в качестве неорганического соединения используют галогениды металлов I и II групп Периодической системы при массовом соотношении тетраалкилтитаната и неорганического соединения 1 : (0,001 - 1,000) и общем количестве каталитической системы 0,01 - 1 мас.% от реакционной смеси.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 1996 года RU2053218C1

Печь для непрерывного получения сернистого натрия 1921
  • Настюков А.М.
  • Настюков К.И.
SU1A1
Патент US 3476796, кл
Прибор для периодического прерывания электрической цепи в случае ее перегрузки 1921
  • Котомин А.А.
  • Пашкевич П.М.
  • Пелуд А.М.
  • Шаповалов В.Г.
SU260A1
Приспособление к индикатору для определения момента вспышки в двигателях 1925
  • Ярин П.С.
SU1969A1
Аппарат для очищения воды при помощи химических реактивов 1917
  • Гордон И.Д.
SU2A1
Катализаторы процесса производства сложноэфирных пластификаторов поливинилхлорида М.: НИИТЭХим., 1981, вып
Разборный с внутренней печью кипятильник 1922
  • Петухов Г.Г.
SU9A1
Переносная печь для варки пищи и отопления в окопах, походных помещениях и т.п. 1921
  • Богач Б.И.
SU3A1
Патент US 4007218, кл
Прибор для периодического прерывания электрической цепи в случае ее перегрузки 1921
  • Котомин А.А.
  • Пашкевич П.М.
  • Пелуд А.М.
  • Шаповалов В.Г.
SU260A1
Шеститрубный элемент пароперегревателя в жаровых трубках 1918
  • Чусов С.М.
SU1977A1
Очаг для массовой варки пищи, выпечки хлеба и кипячения воды 1921
  • Богач Б.И.
SU4A1
Способ получения полиэфиров 1979
  • Барштейн Рема Самуилович
  • Сорокина Инна Александровна
SU806695A1
Способ восстановления хромовой кислоты, в частности для получения хромовых квасцов 1921
  • Ланговой С.П.
  • Рейзнек А.Р.
SU7A1
Приспособление для изготовления в грунте бетонных свай с употреблением обсадных труб 1915
  • Пантелеев А.И.
SU1981A1
Кипятильник для воды 1921
  • Богач Б.И.
SU5A1
УСТРОЙСТВО МАГНИТНОЙ ЗАПИСИ НА ПРОВОЛОЧНЫЙНОСИТЕЛЬ 0
SU352311A1
Способ восстановления хромовой кислоты, в частности для получения хромовых квасцов 1921
  • Ланговой С.П.
  • Рейзнек А.Р.
SU7A1
Приспособление для точного наложения листов бумаги при снятии оттисков 1922
  • Асафов Н.И.
SU6A1
Способ получения сложных эфиров 1979
  • Сорокина Инна Александровна
  • Барштейн Рема Самуилович
  • Максименко Елена Георгиевна
  • Кирилович Вера Ипполитовна
  • Куценко Арон Иосифович
  • Носовский Юрий Ефимович
SU1038334A1
Способ восстановления хромовой кислоты, в частности для получения хромовых квасцов 1921
  • Ланговой С.П.
  • Рейзнек А.Р.
SU7A1
Способ восстановления хромовой кислоты, в частности для получения хромовых квасцов 1921
  • Ланговой С.П.
  • Рейзнек А.Р.
SU7A1
Авторское свидетельство СССР N 1504865, кл
Печь для непрерывного получения сернистого натрия 1921
  • Настюков А.М.
  • Настюков К.И.
SU1A1

RU 2 053 218 C1

Авторы

Барашков О.К.

Сорокина И.А.

Калинина В.С.

Кононов С.А.

Даты

1996-01-27Публикация

1992-12-30Подача