專利名稱：色原烷醇酯衍生物的連續(xù)酰化方法
技術領域：
本發(fā)明涉及通過用羧酸或羧酸酐的連續(xù)?；瘉磉B續(xù)制備色原烷醇酯衍生物、尤其是連續(xù)制備生育酚和生育三烯酚的羧酸酯的方法。
具有維生素E活性的化合物，如生育酚和生育三烯酚族的天然色原烷醇衍生物，是重要的脂溶性抗氧化劑。在人和動物體中維生素E缺乏癥會導致病理生理癥狀。因此，維生素E化合物有很高的經濟價值，作為添加劑用于食品和飼料領域、用于藥物配制料和用于化妝品應用中。具有維生素E活性的化合物，尤其是α-生育酚，主要以它們的乙酸酯形式用于此目的。因此，制備色原烷醇酯衍生物的經濟方法是非常重要的。
已知的是讓生育酚衍生物與乙酸酐間歇地反應來得到相應的乙酸酯。
EP 850 937在實施例中描述了通過在附裝了回流冷凝器的攪拌燒瓶中在回流下加熱α-生育酚與乙酸酐來制備α-生育酚乙酸酯的間歇方法。該反應出料然后通過蒸餾進行后處理。
DE 19 603 142描述了利用2，3，5-三甲基氫醌(TMH)與植醇或異植醇(IP)在溶劑中在高溫下的酸催化反應，然后所獲得的生育酚進行乙?；瘉碇苽鋎l-α-生育酚乙酸酯的方法。該生育酚通過與過量乙酸酐的酸催化反應來乙?；?。反應出料通過在減壓下的分餾來后處理。對于2，3，5-三甲基氫醌與植醇的連續(xù)反應，建議采用一種反應塔，將環(huán)狀碳酸酯、催化劑、TMH和IP在側邊加入其中。所形成的烴和水在塔的頂部被除去，而熱的環(huán)狀碳酸酯和維生素E是從塔底排出。沒有給出后續(xù)酰化的工藝設計的說明。實施例提到，在相分離之后分離的生育酚用乙酸酐加以酯化。
在DE 42 08 477中已描述了制備dl-α-生育酚或dl-α-生育酚乙酸酯的方法，其中利用2，3，5-三甲基氫醌(TMH)與植醇或異植醇(IP)在原硼酸和某些脂族二-或三羧酸的混合物存在下的酸催化反應，有或者沒有后續(xù)的用乙酸酐的酯化過程。根據DE 42 08 477，所制備的生育酚按照與DE 19 603 142類似的方式，用過量乙酸酐在酸催化下間歇地被轉化成生育酚乙酸酯，然后通過在高度減壓下分餾來提純。乙酸酐/生育酚的初始摩爾比率是大于1.3mol/mol和該酸濃度是大約0.055mol％，以生育酚為基礎計。
EP 0 784 042作為權利來要求了雙(草酸根)硼酸鹽作為質子酸催化劑，它用于三甲基氫醌與異植醇的Friedel-Crafts縮合反應，和酚類例如生育酚的?；?。在實施例中描述了生育酚的?；?。為此，生育酚與乙酸酐和雙(草酸根)硼酸鹽一起被加入燒瓶中，反應混合物在氬氣氛中加熱至回流1小時。乙酸酐/生育酚的初始摩爾比率是大于1.1mol/mol和硼酸鹽濃度是大約0.5mol％，以生育酚為基礎計。在旋轉蒸發(fā)器上濃縮之后，以87％的純度和92％的收率獲得生育酚乙酸酯。這一間歇方法的缺點是，收率和純度仍然不夠高。另外，在氬氣氛中進行該反應對于工業(yè)生產來說意味著高成本。
JP 49 055 633描述了在不溶于反應混合物的無機固體酸存在下用乙酸酐酰化生育酚來制備生育酚乙酸酯的間歇方法。在該方法中，在溶劑甲苯中生育酚和乙酸酐在回流下在催化劑存在下加熱大約4小時，獲得大約91％的產品純度。作為催化劑的例子，可以提及SiO2/Al2O3。該方法的缺點是時空產率低和產品純度低。
在鹽酸和鋅或氯化鋅的混合物存在下用乙酸酐?；拥姆椒ㄒ衙枋鲈贘P 56 073 081中。依據這一方法，生育酚與乙酸酐和催化劑混合物一起在10-30℃下加熱0.5-2小時。該催化劑然后被除去，反應混合物用水洗滌。鹽酸是以基于生育酚的0.02-0.06mol％的濃度使用，鋅是以基于生育酚的0.01-0.2mol％的濃度使用，和氯化鋅是以基于生育酚的0.001-0.1mol％的濃度使用。乙酸酐是以1.2-1.5倍摩爾過量來使用。該方法以基于生育酚的92.5％收率得到了生育酚乙酸酯。復雜的后處理、間歇的反應程序以及固體運輸會在這一方法中導致低的時空產率，盡管有短的反應時間。
DE 2 208 795描述了三甲基氫醌與異植醇在路易斯酸和質子酸的混合物存在下在惰性溶劑中的反應?？墒褂玫拇呋瘎w系是例如氯化鋅與NaHSO4、H2SO4或對甲苯磺酸的混合物。任選地，該反應出料可以與乙酸酐反應，沒有進一步的后處理。為此，將乙酸酐加入到反應混合物中，并回流加熱大約6小時。這一方法的缺點是酰化反應的時空產率低。
使三甲基氫醌與異植醇、植醇或植二烯在填料塔中在酸縮合催化劑存在下進行反應的連續(xù)方法已描述在US 3 444 213中。在這一方法中，將反應物(任選預先混合或溶于惰性溶劑中)加入加熱塔的頂部，所形成的反應水經由塔頂蒸發(fā)。然而，該塔僅僅是沒有蒸發(fā)器的加熱管式反應器，而不是反應性蒸餾塔。在塔底存在的產物在1小時的過程中分批與乙酸酐在溶劑吡啶中反應。這一方法的缺點是?；磻臅r空產率低以及使用了溶劑。
使三甲基氫醌與異植醇反應的另一連續(xù)方法已描述在CS205 951中。在這一專利中，同樣使用乙酸酐進行該酰化。
用于乙?；@些生育酚衍生物的現(xiàn)有技術的全部已知方法都具有以下缺點長的停留時間和因此低的時空產率和高的投資費用。在所有情況下，該生育酚衍生物，在沒有或有催化劑存在下，分批與乙酸酐反應，反應混合物通過蒸餾進行后處理。在這種情況下，首先在低真空度下除去乙酸和乙酸酐，然后生育酚衍生物的乙酸酯在高真空下通過蒸餾提純。
此外，這些方法的收率為大約92-95％，這不太令人滿意。乙酸酐總是以至少1.2mol/每mol生育酚衍生物的較高過量來使用，以便在可接受的反應時間中獲得足夠的轉化率。正如EP 0 784 042所暗示的，只有大大提高酸濃度，才有可能減少乙酸酐的過量。然而，這導致更多地形成副產物，因此降低了收率和產品純度。
因此，本發(fā)明的目的是提供一種制備具有有利性質的色原烷醇酯衍生物的又一方法，該方法不再存在先有技術的缺點而且以高的收率和高的時空產率得到色原烷醇酯衍生物。
我們已經發(fā)現(xiàn)，這一目的可通過一種連續(xù)制備通式I的色原烷醇酯衍生物的方法來實現(xiàn)， 其中
R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7和R8彼此獨立地是氫或未被取代的或取代的、支化或未支化的C1-C10-烷基，和虛線鍵是可能的附加C-C鍵，該方法在于使連續(xù)加入的通式II的色原烷醇衍生物 與連續(xù)加入的選自通式IIIa的羧酸和通式IIIb的羧酸酐中的?；瘎┰诜磻髦羞M行反應，R8-COOHIIIa 其中R9是氫或未被取代的或取代的、支化或未支化的C1-C10-烷基，和連續(xù)地從反應器中排出反應產物。
對于基團R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8和R9來說，未被取代的或取代的、支化的或未支化的C1-C10-烷基彼此獨立地是例如未被取代的或取代的甲基，乙基，丙基，1-甲基乙基，丁基，1-甲基丙基，2-甲基丙基，1，1-二甲基乙基，戊基，1-甲基丁基，2-甲基丁基，1，2-二甲基丙基，1，1-二甲基丙基，2，2-二甲基丙基，1-乙基丙基，己基，1-甲基戊基，1，2-二甲基丁基，1，3-二甲基丁基，2，3-二甲基丁基，1，1-二甲基丁基，2，2-二甲基丁基，3，3-二甲基丁基，1，1，2-三甲基丙基，1，2，2-三甲基丙基，1-乙基丁基，2-乙基丁基，庚基，辛基，壬基或癸基，優(yōu)選未被取代的或取代的C1-C4-烷基，例如甲基，乙基，異丙基，正丙基，正丁基，仲丁基或叔丁基。
取代基的類型不是關鍵的。根據可利用的自由鍵，C1-C10-烷基可以含有至多6個取代基，這些取代基優(yōu)選選自-NO2，-NH2，-OH，-CN，-COOH，或鹵素，尤其是F或Cl。
在優(yōu)選的實施方案中，R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8和R9的支化或未支化C1-C10-烷基基團是未被取代的。
R4、R5、R6和R7的特別優(yōu)選的基團彼此獨立地是氫或甲基，尤其是甲基。
R1、R2和R3的特別優(yōu)選的基團彼此獨立地是氫或甲基。
R8的特別優(yōu)選的基團是甲基或乙基，尤其是甲基。
R9的特別優(yōu)選的基團是乙基或甲基。
在本發(fā)明方法的優(yōu)選實施方案中，通式II的色原烷醇衍生物是具有維生素E活性的生育酚衍生物和生育三烯酚衍生物，尤其是天然生育酚和生育三烯酚類。
對于優(yōu)選的天然生育酚和生育三烯酚類，在通式II中的基團R4-R7是甲基。一組生育酚(IIa-d)具有飽和側鏈，而一組生育三烯酚類(IIe-h)具有不飽和支鏈 IIa，α-生育酚R1＝R2＝R3＝CH3IIb，β-生育酚R1＝R3＝CH3，R2＝HIIc，γ-生育酚R1＝H，R2＝R3＝CH3IId，δ-生育酚R1＝R2＝H，R3＝CH3 IIe，α-生育三烯酚R1＝R2＝R3＝CH3IIf，β-生育三烯酚R1＝R3＝CH3，R2＝HIIg，γ-生育三烯酚R1＝H，R2＝R3＝CH3IIh，δ-生育三烯酚R1＝R2＝H，R3＝CH3特別優(yōu)選地，在本發(fā)明的方法中，通式IIa的α-生育酚用作通式II的色原烷醇衍生物。
用于本發(fā)明方法中的通式II的色原烷醇衍生物、尤其通式IIa-IIh的優(yōu)選生育酚和生育三烯酚類可以作為單種化合物使用，它們可以以任何所需濃度存在。通常，各生育酚和生育三烯酚類的純度是90-97％，但是也可以使用更純的化合物和純度更低的粗產物。該化合物也可以作為通式II的不同的色原烷醇衍生物的混合物來使用，本發(fā)明的方法相應地獲得通式I的色原烷醇酯衍生物的混合物。這可以是例如這樣一些情況，即當使用來自天然源但沒有進一步分離單種生育酚和生育三烯酚類的生育酚或生育三烯酚類時。通式II的色原烷醇衍生物可以是對映異構體純的外消旋混合物或非對映異構體混合物。
通式II的色原烷醇衍生物可以以化學方法從天然源制備或分離，例如在植物油脫臭中產生和提純的蒸發(fā)器縮合物，按照在Ullmann’sEncyclopedia of Industrial Chemistry，A 27卷(1996)，VCHVerlagsgeseuschaft，4章，478-488，Vitamin E中所述。
可以在本發(fā)明方法中用作?；瘎┑耐ㄊ絀IIa的羧酸或通式IIIb的羧酸酐可以作為單種物質或作為混合物來使用。
在優(yōu)選的實施方案中，所使用的?；瘎┦峭ㄊ絀IIb的羧酸酐。
通式IIIb的羧酸酐可以作為純的羧酸酐或作為混合的羧酸酐來使用。在優(yōu)選的實施方案中，可以使用純的羧酸酐，因此R8＝R9。特別優(yōu)選的是當使用乙酸酐作為通式IIIb的羧酸酐時的乙?；?，其中R8＝R9＝甲基。
在本發(fā)明方法中，通式II的色原烷醇衍生物以及選自通式IIIa的羧酸和通式IIIb的羧酸酐中的?；瘎┍贿B續(xù)地加入反應器中，在反應器中反應，然后連續(xù)地從反應器中排出反應產物。
對于初始速率高的反應，有利地將反應器的上游連接于已發(fā)生部分轉化的另一個預備反應器中。也有利的是在被加入到反應器中之前混合各反應物，使得此時也發(fā)生部分轉化。
因此，術語“在反應器中反應”意指在這一反應器中仍然發(fā)生反應物的轉化。在反應器中的這一轉化率可以例如當上游連接了預備反應器時是所能實現(xiàn)的總轉化率的至少1％，優(yōu)選至少20％，特別優(yōu)選至少50％，非常特別優(yōu)選至少80％。在優(yōu)選的實施方案中，在反應器中完成總的所能實現(xiàn)的轉化率。
當反應物被加入和反應時，可以使用另外的溶劑。然而，該方法可以特別有利地在不添加溶劑的情況下進行。
本發(fā)明的方法可以特別有利地通過在反應器中反應的過程中，即在反應的同時，連續(xù)地從反應混合物中取出至少一種反應產物來進行。因此，在反應過程中從反應混合物中取出所形成的水(當通式IIIa的羧酸用作?；瘎r)或所形成的羧酸R9-COOH(當通式IIIb的羧酸酐用作?；瘎r)或所形成的通式I的色原烷醇酯衍生物或兩者。
在優(yōu)選的實施方案中，僅僅從反應混合物中取出水或羧酸R9-COOH。這種取料也優(yōu)選連續(xù)地進行。
有許多為優(yōu)選的本發(fā)明方法所考慮的反應器設計。優(yōu)選的反應器應該具有能連續(xù)反應并同時取出至少一種反應產物的性能。例如，可以使用的反應器是具有附裝塔的釜、隔離壁式塔、萃取塔、薄膜反應器或反應塔。
在本發(fā)明方法的特別優(yōu)選的實施方案中，在作為反應器的反應塔中進行該反應。
如上所述，有利的是將這一反應塔的上游連接于已發(fā)生一部分轉化的反應器(預備反應器)。在特別優(yōu)選的實施方案中，在反應器中、尤其是在反應塔中進行該反應。
反應塔可以以非常不同的方式設計，具有作為能同時進行反應物的反應和以熱的方式取出至少一種反應產物的一種反應器的性能。
優(yōu)選，該反應塔由塔底和能精餾的上部結構例如分餾塔組成。
在這一優(yōu)選的實施方案中，通過使用反應塔，進一步有利的是以這樣的方式設定反應參數，使得A通式II的色原烷醇衍生物與?；瘎┰趦炔繕嫾虾涂赡艿脑捲诜磻乃锥沃羞M行反應，
B在與?；瘎┑姆磻?通式IIIa的羧酸用作?；瘎?中形成的H2O或所形成的羧酸R9-COOH(通式IIIb的羧酸酐用作?；瘎?連續(xù)地隨反應塔的塔頂餾出物料流一起排出，和C在反應中形成的通式I的色原烷醇酯衍生物連續(xù)地隨反應塔的塔底流出物排出。
取決于反應塔的設計的類型和所使用的反應物，這可通過改變反應參數設置來實現(xiàn)。合適的反應參數是例如在塔中的溫度、壓力、回流比，塔的設計，熱傳遞和停留時間，尤其是在塔底段中，反應物的能量輸入或摩爾比率，這些可以由本技術領域中的那些技術人員根據常規(guī)試驗來優(yōu)化，以使得可以實現(xiàn)特征A、B和C。
典型地，在本發(fā)明的方法中，設定塔頂壓力，使得塔底中的溫度是100-300℃，優(yōu)選130-180℃。
在反應塔中的停留時間典型地是15分鐘到6小時，優(yōu)選30分鐘到3小時。
反應物的初始比率不是關鍵的，?；瘎?即通式IIIa的羧酸或通式IIIb的羧酸酐)與通式II的色原烷醇衍生物的摩爾比率通常是1.0-5.0，優(yōu)選1.0-1.3。
如果該反應是在催化劑存在下進行，則本發(fā)明的方法可以特別有利地實施。
催化劑是能加速通式II的色原烷醇衍生物的?；囊环N物質。
優(yōu)選的催化劑是酸或堿性?；呋瘎?，例如硫酸，磷酸，鹽酸，乙酸，乙酸酯，氯化鋅，三乙胺，吡啶，叔堿，雙(草酸根)硼酸鹽，酸或堿性陽離子交換劑，沸石類，SiO2/Al2O3或無機固體酸。
特別優(yōu)選的催化劑是均相的堿性或酸催化劑，尤其是硫酸或磷酸，和非均相催化劑，尤其是酸性離子交換劑或酸沸石類，它們以預定方式被引入到該反應區(qū)中。
均相催化劑有這樣一個優(yōu)點，即它們可以以液態(tài)被泵抽到分餾塔中。非均相催化劑的優(yōu)點是不會導致對產物的污染或在后處理過程中對產物的比色指數的損害。
均相催化劑優(yōu)選以稀釋形式使用。因此例如硫酸和磷酸典型地以0.01-50％的濃度、優(yōu)選以0.1-1.0％的濃度使用。均相催化劑的量優(yōu)選這樣設計，使得它們的濃度是基于通式II的色原烷醇衍生物計的0.001-1.0mol％，優(yōu)選是基于通式II的色原烷醇衍生物計的0.01-0.1mol％。
非均相催化劑優(yōu)選被整合到該分餾塔內部構件中。
在本發(fā)明方法的特別優(yōu)選的實例中，所使用的反應塔內部構件是在反應物的最高進料點下方的塔盤，和是在反應物的最高進料點上方的結構化填料。特別有利的塔盤使得液體的長停留時間成為可能，在反應塔內部構件上的停留時間優(yōu)選是至少30分鐘。
優(yōu)選的塔盤是例如浮閥塔盤，優(yōu)選泡罩式塔盤，或相關類型，例如隧道式塔盤或索曼塔盤。
優(yōu)選的結構化填料是例如下列類型的結構化填料Melapack(R)(Sulzer)，Bx(R)(Sulzer)，B1(R)(Montz)或A3(R)(Montz)或類似設計的填料。
在本發(fā)明方法的再一個特別優(yōu)選的實例中，較高沸點的反應物，如果合適的話與均相催化劑一起，是在較低沸點反應物的上方被加入反應塔中。
本方法可以特別地有利地通過將熱量輸入反應塔中來進行，這是除了蒸發(fā)器外，另外經由安裝在反應塔外部地的換熱器或經由直接位于塔盤上的換熱器來進行的。
另外，汽提氣體(優(yōu)選氮氣或二氧化碳)引入到該反應塔中是有利的。
這有利于取出水或所形成的羧酸R9-COOH。
另外，本發(fā)明方法有利地通過如下來進行從下游蒸發(fā)器中的排放塔底料流中除去過量的?；瘎?即通式IIIa的羧酸或通式IIIb的羧酸酐)，然后將其再循環(huán)到塔中，有或者沒有小股料流排出。結果，獲得了基于酰化劑(通式IIIa的羧酸或通式IIIb的羧酸酐)的高產率。
本發(fā)明方法的特別有利的實施方案在下面利用實施例，參考附

圖1來進行描述本發(fā)明方法優(yōu)選以這樣一種方式進行，以使得通式II的色原烷醇衍生物、?；瘎?通式IIIa的羧酸或通式IIIb的羧酸酐)在有或沒有該催化劑的情況下經過進料管線(3)、(1)和(2)加入到用作反應塔的分餾塔(4)的內部構件上。如果較高沸點的反應物連續(xù)地被單獨或與催化劑一起在較低沸點反應物上方加入到分餾塔(4)中，這是有利的，但非強制性的。在分餾塔內部構件上，通式II的色原烷醇衍生物然后與?；瘎┓磻懈郊拥恼麴s。結果，從通式IIIa的羧酸形成的水或從通式IIIb的羧酸酐形成的羧酸R9-COOH被不斷地從反應平衡中除去。
通式I的色原烷醇酯衍生物經過附加的蒸餾而進入到分餾塔的底部(36)并經料流(14)排出。
當乙酸酐或丙酸酐用作通式IIIb的羧酸酐時，如果羧酸酐以汽化形式被引入到塔(4)中，則是非常有利的，因為在高溫下在塔的底部(36)中的裂解和副產物的形成得到進一步減少，甚至避免。
另外，如果不僅僅經由蒸發(fā)器(13)，而且另外經由外換熱器(37)或經由直接位于塔內部構件(16)上的換熱器，將熱量輸入由塔底(36)和分餾塔(4)和可能的話還有容器(30)組成的反應系統(tǒng)中，則已經證明是非常有利的。
反應塔(4)由兩段組成。上段(17)優(yōu)選填充了結構化填料，和下段(16)優(yōu)選填裝了塔盤。有利的是根據分離效果，以這樣一種方式設計上段(17)的尺寸，使得?；瘎┍煌耆乇Ａ舨⒃傺h(huán)到該下段(16)以供反應用。
所形成的水或羧酸R9-COOH與在反應物中作為污染物存在的或在反應過程中作為副產物形成的任何低沸點化合物一起經由塔頂料流(6)離開該塔并通入到冷凝器(7)中，在這里，該蒸汽流的可凝結成分會冷凝下來。冷凝物的一部分作為回流料(10)再返回塔中，另一部分(11)排出。
回流比不是關鍵的。優(yōu)選，應該設定1-20、特別優(yōu)選2-4的回流比。然而，如果較高沸點的反應物是在塔的上端加入，則也有可能完全地排出冷凝物(回流比＝0)。
餾出物(11)通常由水或純度大于99％的羧酸R9-COOH組成。在低沸點的污染物存在下，有利的是經由附加的塔側排料口(38)排出高純度的羧酸R9-COOH。為此，必須適當地設計上塔段(17)的尺寸。
在塔頂(6)上的壓力優(yōu)選以這樣一種方式設置，使得在塔底(36)中的溫度是100-300℃，尤其是130-180℃。根據物質的體系，這可以通過使用真空泵(9)和/或壓力調節(jié)裝置(39)來實現(xiàn)。
反應產物在塔(4)的底部(36)中被收集，并利用泵(12)，經由塔底排出料流(14)，與未反應的反應物一起、主要與過量的通式IIIa的羧酸或過量的通式IIIb的羧酸酐一起被排出。塔底排出料流(14)的一部分通過蒸發(fā)器(13)蒸發(fā)并經由蒸汽管線(15)加入到塔中。用這種方法，產生了為蒸餾所需要的蒸汽。該粗產物經由生產線(35)加入到下游蒸發(fā)器(19)中，后者脫除粗產物中的低沸點化合物，尤其是脫除未反應的通式IIIa的羧酸或未反應的通式IIIb的羧酸酐。
為了取出所產生的水或所形成的羧酸R9-COOH，可以另外將惰性氣體(41)通入到塔的底部。
蒸發(fā)器(19)通常使用真空裝置(22)在比塔(4)低的壓力下操作，壓力是以這樣一種方式設定，使得蒸汽流(40)包含僅僅少量的有價值的產物，和產物料流(34)包含僅僅少量的低沸點化合物。蒸發(fā)器(19)的蒸汽流(40)在冷凝器(21)中冷凝下來，并經管線(25)加入到容器(23)中。
對于其中通式IIIa的羧酸或水或通式IIIb的羧酸酐或羧酸R9-COOH與微量組分形成混溶性區(qū)的這樣一種物質混合物而言，該容器(23)被設計為相分離容器。
在這種情況下，有利的是使用泵(27)經由副產物管線(26)排出微量組分并以此方式提高選擇性和防止副產物的積聚。包含未反應的反應物的相通過使用泵(24)經由管線(28)再循環(huán)到塔中。如果冷凝的蒸汽(25)形成單相，則有利的是通過經由管線(26)排放部分料流來防止副產物的積聚。
經由蒸發(fā)器(19)的塔底排出料流(34)，脫除了低沸點化合物的有價值的產物被抽出，和如果適當的話，被加入到另外的提純段中，如短通路蒸發(fā)器和/或分子蒸餾。
添加量優(yōu)選以這樣的方式來選擇，使得酰化劑與通式II的色原烷醇衍生物的化學計量比是1.0-5.0，優(yōu)選1.0-1.3，和催化劑含量設定為0.001-1.0mol％，優(yōu)選0.01-0.1mol％，以所要反應的色原烷醇衍生物為基礎計。
在由塔底段(36)和分餾塔(4)在有或沒有容器(30)的情況下所組成的反應器系統(tǒng)中，反應混合物的停留時間典型地是15分鐘到6小時，優(yōu)選20分鐘到2小時。這一停留時間可以有利地通過具有高的液體停留時間的塔盤(16，17)來實現(xiàn)，例如浮閥塔盤，優(yōu)選泡罩式塔盤或相關類型，例如隧道塔盤或索曼塔盤。然而，還有可能使用具備有序結構的金屬絲網填料或金屬片填料或使用亂堆填料床作為塔內部構件。
在高于進料位置(3)的段(17)中，優(yōu)選使用具有高的理論塔板數的塔內部構件，如具備有序結構的金屬絲網填料或金屬片填料。
此外，也有利的是，為了增加該停留時間，讓部分料流經由一個或多個塔側抽出口(29)從分餾塔(4)中排出而穿過一個或多個容器(30)，并讓離開這些容器的部分料流(33)再循環(huán)回到塔(4)中，各自都使用泵(31)。如果適當的話，附加的催化劑和/或反應物可以通過使用進料管線(32)被加入到容器(30)中。
加熱該容器(30)是優(yōu)選的。
為了進行該反應，有利地使用分餾塔，它具有作為內部構件的典型地10-100個在以上詳述過的塔盤(16，17)，優(yōu)選20-40個塔盤。在這種情況下，該程序有利地以這樣的方式進行，使得較高沸點的反應物被引入到塔的上部分中，和較低沸點反應物被引入到塔的下部分中。
如果在塔中在較高沸點的反應物的進料流(3)之上提供0-50個塔盤，優(yōu)選5-20個塔盤，和在塔(16)的下部分中在該進料流(3)之下提供0-50個，優(yōu)選5-30個塔盤，則已經被證明是特別有利的。
在塔內部構件上的停留時間應該特別優(yōu)選是大約30分鐘。相應地，這同樣適用于對于其它塔內部構件而言的理論塔板數。
本發(fā)明方法的另一特別優(yōu)選的實例示于圖2中尤其是對于具有高的初始速率的反應，有利的是將反應器(42)連接到反應塔的上游和以這種方式降低該反應塔的投資費用。為此，通式II的色原烷醇衍生物(3)、?；瘎?1)和如果適當的話催化劑(2)在有或沒有預熱的情況下被泵抽到預備反應器(42)中。在這一反應器中，該反應首先以高的初始速率進行。
在預備反應器中，優(yōu)選，所追求的是僅僅部分轉化和來自該預備反應器的排料通過使用泵(43)經由管線(44)輸送到下游反應塔(4)中。
在本發(fā)明方法的這一實施方案中，反應塔(4)基本上按照在圖1中所述來設計，在這種情況下，反應器排出料進入塔(4)中的進料點(44)必須調整以適應這些物質的各自體系和在預備反應器中實現(xiàn)的轉化速率。
也有利的是向反應器(42)中輸入所用?；瘎┛偭恐械膬H僅一部分并將其它部分經由位于反應器排出料的加入點(44)下方的附加管線(41)加入到反應塔(4)中。在預備反應器中的停留時間有利地以這樣一種方式設定，使得該反應是在高反應速率的反應范圍內進行。
通常，在上游反應器(42)中的停留時間是5分鐘到2小時，優(yōu)選15分鐘到1小時。
反應器(42)在圖2中用符號表示為攪拌罐。然而，取決于反應系統(tǒng)，也可以是具有其它停留時間特性的反應器，例如管式反應器或環(huán)管反應器。
通過使用本發(fā)明的改進方法，有可能以非常高的收率和時空產率和高的純度，在幾乎定量的轉化率下制備很多的色原烷醇酯衍生物，尤其是有重要價值用作抗氧化劑和用于人和動物營養(yǎng)領域中的生育酚乙酸酯和生育三烯酚乙酸酯，尤其是α-生育酚乙酸酯。
與現(xiàn)有技術對比，本發(fā)明的方法具有以下附加優(yōu)點通過使用本發(fā)明的方法，獲得了基于色原烷醇衍生物計大于99％的選擇性，和基于羧酸酐計大于90％的選擇性?；隰人狒倪x擇性取決于所使用的色原烷醇衍生物的純度，它在下面的實施例中是94％。
以該色原烷醇衍生物為基礎計的轉化率幾乎是100％，和以該?；瘎榛A計的轉化率是95％，結果僅僅少量的?；瘎┬枰傺h(huán)。
在脫除通式IIIa的羧酸和水之后，或在脫除通式IIIb的羧酸酐和羧酸R9-COOH之后，色原烷醇酯衍生物的純度大于95％。這一數值也取決于所用通式II的色原烷醇衍生物的純度，因為尤其對于生育酚和生育三烯酚類而言，主要發(fā)現(xiàn)的產物污染物是早已在所用生育酚或生育三烯酚中存在的高沸點微量組分。在除去這些組分之后，產品純度是大于99％，結果在本發(fā)明的方法中僅僅形成了很少量的副產物。
本方法的附加優(yōu)點是連續(xù)的程序，它確保了恒定的非原料依賴性的產品質量。對于相當的酸濃度，時空產率比以前已知的工藝高了3倍。另外，在反應過程中釋放的反應熱可以用于蒸餾，因此節(jié)約了能源成本。
本發(fā)明方法的再一較大優(yōu)點是在反應器中以基于全部起始組分計的幾乎定量的轉化率，在連續(xù)方法中獲得了高的能實現(xiàn)的收率，更準確地說，即使使用了不過量或僅僅稍微過量的這些反應物之一也是如此。
另外，有利的是不需要使用溶劑，和在使用通式III的羧酸酐時也是如此，作為副產物形成的羧酸R9-COOH可以進一步用作有價值的產物。
下面的實施例用于描述本發(fā)明。
實施例1α-生育酚乙酸酯的制備A裝置的敘述所使用的裝置是具有在上進料點(2)下方的20個泡罩式塔盤(大約14個理論階)和在上進料點(2)上方的0.6米的結構化絲網填料(Rhombonak 9M)的分餾塔(4)。該塔具有30mm的內徑。塔盤是從下至上編號，即最低的塔盤是塔盤1和最高的塔盤是塔盤20。
該塔裝有規(guī)則間隔的熱電偶，使得除了塔的底部和頂部之外，可以在各第三到第四理論階上測量溫度。除了該溫度分布之外，通過使用適當的取樣點，也可以測定在塔中的濃度分布。
可以使用自動調溫器加熱至250℃的蒸發(fā)器(13)具有大約350ml的體積，其中取決于停留時間，在操作過程中的填裝量是50-155ml。由低溫控制器操作的冷凝器被安裝在塔上。另外，該塔裝有真空系統(tǒng)(9)和冷陷阱。塔的底部排料(35)通入下游的薄膜式蒸發(fā)器(19)中，經由該蒸發(fā)器底部排出脫除了低沸點化合物的粗產物(34)。薄膜式蒸發(fā)器的餾出物在冷凝器(21)冷凝，被收集在容器(23)中并泵回到塔中。在相分離時，該容器(23)用作分離容器，含有羧酸酐的較低相再循環(huán)到該塔中。該裝置是按24小時操作(穩(wěn)態(tài))而且全部的流入和流出料流都使用秤來記錄和顯示。
B實驗程序沒有再循環(huán)的α-生育酚乙酸酯的制備
74.6g/h(0.16mol/h)的α-生育酚(93.6％純度)和2.05g/h的在乙酸中1％濃度的硫酸(基于α-生育酚計的0.13mol％硫酸(100％))被泵抽到塔的塔盤20處，21.2g/h(0.34mol/h)的乙酸酐被泵抽到塔的塔盤3處。建立了400毫巴的系統(tǒng)壓力和2kg/kg的回流比。
塔底溫度是156℃，在反應器體系中的停留時間是3小時，該時間是由在分餾塔的內部構件(16)上的1小時和在蒸發(fā)器(36)中的2小時組成。從該塔生產的塔底流出物料是84.8g/h的粗產物，它含有94.0wt％的α-生育酚乙酸酯和0.1wt％的α-生育酚。9.6g/h的由100wt％乙酸組成的餾出物是從塔頂排出。
α-生育酚乙酸酯是以基于α-生育酚計的99.9％和基于乙酸酐計的96.7％的選擇性生產的?；讦?生育酚計的轉化率是99.9％，基于乙酸酐計的轉化率是84％。時空產率是大約262g/(l*h)。
150.0g/h(0.33mol/h)的α-生育酚(94.9％純度)和2.1g/h的在乙酸酐中1％濃度的硫酸(基于α-生育酚計的0.067mol％硫酸(100％))被泵抽到塔的塔盤20處，35.0g/h(0.34mol/h)的乙酸酐被泵抽到塔的塔盤3處。設定了400毫巴的系統(tǒng)壓力和2kg/kg的回流比。塔底溫度是164℃，在反應器體系中的停留時間是1.2小時，該時間是由在分餾塔內部構件(16)上的0.7小時和在蒸發(fā)器(36)中的0.5小時組成。塔的塔底流出物被通入到薄膜式蒸發(fā)器中，該餾出物被冷凝下來并再循環(huán)到塔的塔盤3處(再循環(huán)料流2.2g/h)。所生產的薄膜式蒸發(fā)器的底部流出物料是164.0g/h的粗產物，它含有94.15wt％的α-生育酚乙酸酯和0.34wt％的α-生育酚。在塔頂上，排出了16.4g/h的由100wt％乙酸組成的餾出物。
α-生育酚乙酸酯是以基于α-生育酚計的99.4％和基于乙酸酐計的91.0％的選擇性生產的。基于α-生育酚計的轉化率是99.6％，基于乙酸酐計的轉化率是100％。時空產率是大約700g/(l*h)。對比例1間歇式反應程序在裝有攪拌器、溫度計和安裝的回流冷凝器的加熱式圓底燒瓶中進行間歇式對比試驗。300.75g的α-生育酚(93.6％純度)(0.655mol計算100％)被加入到燒瓶中并加熱到100℃。86.4g(0.847mol)的乙酸酐然后與0.03g(0.00031mol)的硫酸(96％濃度)摻混和在攪拌下被加到該燒瓶中。在這一過程中反應混合物因為所釋放的反應熱而升溫，然后控制到140℃。在2小時后反應混合物被冷卻到室溫。該反應排出料由GC分析。在反應排出料中檢測到299.7g的α-生育酚乙酸酯，0.05g的α-生育酚，44.3g的乙酸和10.2g的乙酸酐。α-生育酚乙酸酯是以基于α-生育酚計的96.9％和基于乙酸酐的85.0％的選擇性生產的?；讦?生育酚計的轉化率是99.9％，基于乙酸酐計的轉化率是88wt％?？偱螘r間是大約3小時。
權利要求
1.一種連續(xù)制備通式I的色原烷醇酯衍生物的方法， 其中R1，R2，R3，R4，R5，R6，R7和R8彼此獨立地是氫或未被取代的或取代的、支化或未支化的C1-C10-烷基，和虛線鍵是可能的附加C-C鍵，該方法在于使連續(xù)加入的通式II的色原烷醇衍生物 與連續(xù)加入的選自通式IIIa的羧酸和通式IIIb的羧酸酐中的?；瘎┰诜磻髦羞M行反應R8-COOH IIIa 其中R9是氫或未被取代的或取代的、支化或未支化的C1-C10-烷基，和連續(xù)地從反應器中排出反應產物。
2.根據權利要求1的方法，其中在反應過程中從反應混合物中取出至少一種反應產物。
3.根據權利要求1或2的方法，其中該反應器是反應塔。
4.根據權利要求3的方法，其中該反應參數是這樣地設定，使得A通式II的色原烷醇衍生物與?；瘎┰趦炔繕嫾虾涂赡艿脑捲诜磻乃锥沃羞M行反應，B在與通式IIIa的羧酸反應中形成的H2O或在與通式IIIb的羧酸酐的反應中形成的羧酸R9-COOH連續(xù)地隨反應塔的塔頂餾出料流排出，和C在反應中形成的通式I的色原烷醇酯衍生物連續(xù)地隨反應塔的塔底流出物排出。
5.根據權利要求3或4的方法，其中附加的反應器連接到該反應塔的上游。
6.根據權利要求1-5中任一項的方法，其中該反應是在催化劑存在下進行的。
7.根據權利要求3-6中任一項的方法，其中反應塔內部構件是在反應物的最高進料點下方的塔盤，和是在反應物的最高進料點上方的結構化填料。
8.根據權利要求3-7中任一項的方法，其中在有或沒有該催化劑的情況下，高沸點反應物是在較低沸點反應物的上方被加入到反應塔中。
9.根據權利要求3-8中任一項的方法，其中，除了蒸發(fā)器之外，還經由以下方式將熱量輸入到反應塔中利用安裝在反應塔外部的換熱器，或利用直接位于塔盤上的換熱器，和當存在根據權利要求5中所要求的預備反應器時，另外將熱量提供到該預備反應器中。
10.根據權利要求3-9中任一項的方法，其中汽提氣體被引入反應塔中。
11.根據權利要求3-10中任一項的方法，其中過量的?；瘎┦菑南掠握舭l(fā)器的排放塔底流出物中取出并再循環(huán)到有或沒有小股料流排出的塔中。
全文摘要
本發(fā)明涉及通過用羧酸或羧酸酐的連續(xù)?；瘉磉B續(xù)制備色原烷醇酯衍生物、尤其是連續(xù)制備生育酚和生育三烯酚類的羧酸酯的方法。
文檔編號B01D3/00GK1476441SQ01819350
公開日2004年2月18日 申請日期2001年11月21日 優(yōu)先權日2000年11月22日
發(fā)明者C·奧斯特, G·凱貝爾, H·拉斯, P·施米特, J·馮埃爾登, 6, C 奧斯特, 滋, 炊 申請人:巴斯福股份公司