способ получения диэфиров аминоспиртов

Формула изобретения

Способ получения диэфиров аминоспиртов и жирных кислот каталитической этерификацией, при которой реакция протекает в смеси, содержащей жирные кислоты, метилдиэтаноламин или триэтаноламин, отличающийся тем, что в качестве катализатора используют комплексное соединение на основе платины (II) формулы H₂[Pt(CN)₄ ]·3H₂O в количестве 0,05-0,1 вес.% по отношению к общей массе продукта.

Описание изобретения к патенту

Настоящее изобретение относится к области химии, в частности к каталитической этерификации аминоспиртов и натуральных жирных кислот с получением диэфиров, которые являются промежуточным продуктом в производстве поверхностно-активных веществ, антистатиков для текстильной промышленности и бытовой химии.

Известен способ получения диэфиров аминоспиртов и жирных кислот с применением триалканоламинов, содержащих в своем составе радикалы C1-C6, и высших жирных кислот фракции C8-C22 в присутствии метиловых эфиров таловых и кокосовых кислот в качестве катализатора этерификации в количестве 0,56 мас.%. Реакция протекает при температуре 195°C в течение 3-х часов (US 4830771).

В патенте US 5296622 описан способ получения диэфиров из жирных гидрированных кислот C16-C22, 40% из которых находятся в трансконфигурации, и триэтаноламина. К разогретым до 80°C кислотам добавляют расчетное количество триэтаноламина, после чего разогревают смесь до 200°C в течение 4-х часов и выдерживают при перемешивании в течение часа. Реакция протекает при 200°C в течение 5-ти часов. Выход реакции 96-98%.

Также реакцию проводят при 140°C в течение 12 часов с выходом 90-95%. Процесс заключается в проведение этерификации между триэтаноламином и смесью жирных кислот пальмового масла при перемешивании в инертной атмосфере с поддержанием неглубокого вакуума для удаления реакционной воды. Особенность данного метода состоит в том, что в составе жирных кислот фракции C16-C18 всего лишь 50% имеют линейную форму (как насыщенные, так и ненасыщенные). Данное соотношение позволяет получать оптимальный по вязкости продукт. Соотношение триэтаноламина и жирных кислот составляет от 1:1,6 до 1:1,8 соответственно (EP 0550361).

Был предложен способ получения диэфиров из метиловых эфиров жирных кислот и триэтаноламина при температуре 95-105°C в присутствии метилата натрия в качестве катализатора. Количество катализатора 1,5%. Время прохождения реакции 2 часа. Выделение реакционного метилового спирта ограничивает применение данного метода в производстве (US 3915867).

Взаимодействие жирных кислот и триэтаноламина в присутствии гипофосфита натрия в качестве катализатора описано в патенте US 5869716 (1999). Реакцию проводят в присутствии 0,05% катализатора по отношению к жирным кислотам, при температуре 220°C в течение 5 часов. Выход реакции составляет 98-99%, цвет продукта по шкале Gardner 2.

Наиболее применяемым и эффективным способом получения диэфиров жирных спиртов и этаноламинов на сегодняшний день является использование в качестве катализатора раствора фосфорноватистой кислоты.

WO 93/21291, WO 91/01295 - использование в качестве катализатора от 0,02 до 0,2% фосфорноватистой кислоты при температуре T=170-230°C, время проведения реакции 2 часа, выход 99%.

Применение фосфорноватистой кислоты позволяет сократить время реакции. Например, в патентах US 6004913, US 5916863, US 6037315 и US 6770608 приведены примеры получения диэфиров из жирных кислот и триэтаноламина при температуре 200°C в течение 20 минут, с выходом 99%. Количество применяемого катализатора 0,1-0,2%.

Использование фосфорноватистой кислоты (0,1-0,2%) при 160°C (US 5783534, US 5880299) позволяет провести реакцию за 3-4 часа с выходом продукта 97-98% и цветностью по шкале Gardner от 1-2.

Проведение реакции этерификации при температуре 170°C в присутствии 0,2% фросфорноватистой кислоты описано в патентах US 6562780, US 6465419. Время реакции 2 часа, выход продукта 98%.

В патенте US 5523433 описан способ, в котором в течение 2-х часов при температуре 190°C и количестве катализатора 0,2% получали диэфиры аминоспиртов и жирных кислот. Выход реакции составил 99%. Цветность продукта Gardner 1.

Техническим результатом настоящего изобретения является устранение недостатков вышеописанных способов получения диэфиров аминоспиртов за счет снижения пагубного влияния температуры и сокращения времени реакции этерификации с получением качественного продукта с хорошим выходом, максимально светлого по шкале Gardner<1,5, с минимальным содержанием свободных кислот Кч<1 мгКОН/г и массовой долей диэфиров 79% и моноэфиров 19%.

Для достижения заявленного технического результата предлагается способ получения диэфиров аминоспиртов и жирных кислот каталитической этерификацией, при которой реакция протекает в смеси, содержащей жирные кислоты, метилдиэтаноламин или триэтаноламин, отличающийся тем, что в качестве катализатора используют комплексное соединение на основе платины (II) формулы H₂[Pt(CN)₄ ]·3H₂O в количестве 0,05-0,1 вес.% по отношению к общей массе продукта.

При каталитической этерификации протекает следующая реакция:

где R - -СН₃ или -(СН ₂)₂-OH;

R' - углеводородный радикал C₁₀-C₂₀, насыщенный или ненасыщенный.

Пример осуществления способа

В реактор рабочей емкостью 1 л., снабженный перемешивающим устройством, датчиками температуры и давления, клапаном отвода газа и реакционных паров, устройством распределения азота и вращающейся катализаторной сеткой с 9 г катализатора, добавляют жирные кислоты пальмового масла в количестве 780 г, реактор герметично закрывают, подают азот и создают вакуум от 0,02 до 0,5 атм. Реакционную массу разогревают до 80°C, после чего вводят 215 г метилдиэтаноламина или триэтаноламина и продолжают разогрев до 180°C. При этой температуре реакционную массу выдерживают 1 час. В результате реакции этерификации выделяется 52 г реакционной воды.

Полученный продукт охлаждают и выгружают. Продукт является светлым (цвет по Gardner<1), с содержанием свободных жирных кислот менее 1% и температурой застывания около 50°C.

Применение комплексного соединения формулы H₂[Pt(CN) ₄]·3H₂O на основе платины (II) в качестве катализатора реакции этерификации позволяет снизить температуру и время этерификации, получить светлые качественные диэфиры аминоспиртов и жирных кислот, содержащие минимальное количество примесей с выходом больше 99%.

Данные, приведенные в табл.1, подтверждают получение заявленного технического результата.

Таблица 1
Сравнительные данные процессов каталитической этерификации этаноламинов и жирных кислот
Наименование катализатора	Количество катализатора, вес.%	Время реакции, ч	Температура, С°	Выход, %	Наличие примесей, %
Метилат натрия	1,5	2	95-105	98	2
Гипофосфит натрия	0,05	5	220	99	1
Метиловые эфиры кокосовых кислот	0,56	3	195	98	2
Фосфорноватистая кислота	0,02	2	230	99	1
Фосфорноватистая кислота	0,1-0,2	0,33	200	99	1
Фосфорноватистая кислота	0,1-0,2	4	160	97-98	3-2
H 2[Pt(CN)4]·3H2O	0,05-0,1	1	180	99	1