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 С1-С4), 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).
название | год | авторы | номер документа |
---|---|---|---|
Способ получения сложных эфиров | 1979 |
|
SU1038334A1 |
Способ получения полиэфиров | 1979 |
|
SU1047920A1 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПЛАСТИФИКАТОРОВ ПОЛИВИНИЛХЛОРИДА | 1992 |
|
RU2064923C1 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПЛАСТИФИКАТОРОВ | 1992 |
|
RU2034826C1 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СЛОЖНЫХ ДВУЗАМЕЩЕННЫХ ЭФИРОВ НЕКОТОРЫХ ДИКАРБОНОВЫХ КИСЛОТ С2-С10 С ОДНОАТОМНЫМИ СПИРТАМИ С4 РАЗЛИЧНОГО СТРОЕНИЯ | 2021 |
|
RU2778234C1 |
СПОСОБ ОЧИСТКИ РЕАКТОРОВ ДЛЯ СИНТЕЗА СЛОЖНЫХ ЭФИРОВ | 1992 |
|
RU2011444C1 |
Способ получения сложных эфиров | 1981 |
|
SU979328A1 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПРОИЗВОДНЫХ КАРБОКОВЫХКИСЛОТ | 1971 |
|
SU412165A1 |
Способ получения сложных эфиров | 1976 |
|
SU589740A1 |
Способ очистки сложных эфиров | 1979 |
|
SU825499A1 |
Сущность изобретения: продукт - сложные эфиры алифатических дикарбоновых кислот ф-лы CnH2 n(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 CnH2 n(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 CnH2 n + 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.
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СЛОЖНЫХ ЭФИРОВ этерификацией алифатических дикарбоновых кислот формулы CnH2 n(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
CnH2 n + 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.
Авторы
Даты
1996-01-27—Публикация
1992-12-30—Подача