專利名稱：異山梨醇二甲醚的合成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種合成方法，具體涉及一種異山梨醇二曱醚的合成方法， 特別是在相轉(zhuǎn)移催化劑存在下，異山梨醇與氯曱烷醚化合成異山梨醇二曱醚 的方法。醚化反應(yīng)在低分子量聚醚為介質(zhì)的體系中完成。
背景技術(shù)：
異山梨醇二曱醚，又名二曱基異山梨醇(DMI), 1,4 : 3，6-二脫水-2,5-二-氧-曱基-D-葡糖醇，1，4 : 3,6-二脫水山梨醇2, 5-二甲醚，等。
異山梨醇二曱醚外》見為無色油性液體，在中性條件下;f艮穩(wěn)定，有吸濕性，
可以與很多有機(jī)溶劑互溶，常作為溶劑使用。DMI可以促進(jìn)活性組分滲透到 皮膚的表皮層，充分發(fā)揮活性組分的效用。主要應(yīng)用于藥物和化妝品。
異山梨醇二曱醚是由異山梨醇經(jīng)曱基化合成得到的。所用的曱基化試劑 有硫酸二曱酯(美國專利US4659846和US4322359 ),碳酸二曱酯(美國專 利US4700871 )，氯曱烷(美國專利US4435586和世界專利WO2007096511 )。
用硫酸二曱酯合成異山梨醇二甲醚時，收率可以達(dá)到70%以上，文獻(xiàn)報 道最高有83.5%。眾所周知，硫酸二曱酯是劇毒化學(xué)品，是致癌物質(zhì)，對操 作人員健康有害。用碳酸二甲酯合成二曱基異山梨醇時，異山梨醇的轉(zhuǎn)化率 最高只有89%,而且產(chǎn)物中異山梨醇二曱醚與單曱醚的重量比為59:41。所 以，碳酸二曱酯不是合成二曱基異山梨醇的適宜的原料。
合成異山梨醇二甲醚時，用的溶劑有叔丁醇、丙酮、二曱亞砜等，這些溶劑存在沸點(diǎn)較低，易揮發(fā)，溶劑回收困難，造成環(huán)境污染和使用成本較高
等缺點(diǎn)。Fuertes, Patrick在WO2007096511中對溶劑做了改進(jìn)，用曱基化產(chǎn) 物異山梨醇二曱醚做溶劑，收率提高到95%。但是，用異山梨醇二曱醚做溶 劑，生產(chǎn)成本比較高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種改進(jìn)的合成異山梨醇二曱醚的工藝，既能降低 生產(chǎn)成本，同時減少環(huán)境污染。
完成上述發(fā)明任務(wù)的方案是 一種異山梨醇二曱醚的合成方法，步驟如
下
(1) .在反應(yīng)容器中加入溶劑，異山梨醇，堿和相轉(zhuǎn)移催化劑；
(2) .攪拌，升溫，減壓脫水；
(3) .通入氯曱烷，在一定壓力和溫度下完成醚化反應(yīng)；
(4) .加酸中和；
(5) .過濾脫鹽；
(6) .減壓蒸餾，得到產(chǎn)品異山梨醇二曱醚并回收溶劑。 以上方法中，
所述的曱基化試劑采用氯曱烷； 所述的溶劑采用烷基封端的低分子量聚醚。 所述的低分子量聚醚的分子結(jié)構(gòu)可以用下式表示
O—CH廠CH 夂
m
0—CH2—CH，R2 ^ n
式中R! 、 R2可以為氫原子或烷基，最好選用相同或不同的直鏈或支鏈烷基，所用的烷基含有1~15個碳原子，最好選用曱基。R3、 R4為氫原子 或曱基，或其它低級烷基。m + n為4~ 15的整數(shù)，m + n為4~ 10時比較好， m + n為6~8時更好。
以上方案，第(2)步驟中所述的升溫是指溫度為50。C 100。C， 一般選 用70°C ~ 90。C ，最好為80°C;減壓是指真空表壓為-0.090MPa至-0.096Mpa, 最好為-0.095Mpa。
第(3)步驟中通入氯曱烷時所述的一定壓力和溫度是指壓力為o.l MPa 1.0MPa ;溫度范圍為50°C ~90°C,本申請推薦的壓力和溫度是0.3 MPa 0.6MPa;溫度為80°C;當(dāng)氯曱烷消耗完后，降溫至55。C 65。C;最好 是降溫至60°C。
第(6)步驟中所述的減壓蒸餾，真空度為2mmHg;收集92°C ~ 93。C餾分, 當(dāng)氯曱烷消耗完后，降溫至55 65""C;
反應(yīng)所用的堿可以是石威金屬的氬氧化物或醇鹽，如氬氧化鈉，氬氧化鉀， 曱醇鈉等，但優(yōu)選的是氫氧化鈉。
所述氯甲烷的用量與氫氧化鈉的摩爾數(shù)相等。
用氫氧化鈉做原料時，氫氧化鈉與異山梨醇的摩爾比可以從2: 1到6 :1，最好為3: l到5: 1。
所述的醚化反應(yīng)是在相轉(zhuǎn)移催化條件下進(jìn)行的，所用的相轉(zhuǎn)移催化劑可 以是季胺鹽類的相轉(zhuǎn)移催化劑，也可以用季磷鹽類相轉(zhuǎn)移催化劑，四丁基溴 化胺的催化性能較好。
所述四丁基溴化胺的用量，按異山梨醇的重量計，從0.5°/。~5%。
換言之，本發(fā)明推薦的方案為異山梨醇二甲醚的合成新工藝，以氯曱烷為曱基化試劑，以烷基封端的低分子量聚醚為溶劑，在堿性條件下，用相
轉(zhuǎn)移催化醚化合成異山梨醇二曱醚。反應(yīng)如下
r" ^^y^oh 相轉(zhuǎn)移催化劑 yC>qeh3
Hft、、、'S<f 了 + CH3CI +NaOH衡炒惟簡. 、、、,^^^ + NaCI
所述的低分子量聚醚，可以是聚環(huán)氧乙烷，可以是聚環(huán)氧丙烷，可以是 環(huán)氧乙烷和環(huán)氧丙烷的共聚物，也可以是前述三種結(jié)構(gòu)低分子量聚醚的單或
雙烷基封端產(chǎn)物。聚合度可以從4 15,封端基團(tuán)可以是含有1~15個碳原 子的直鏈或支鏈烷基，兩端基團(tuán)可以相同或不同，最好是曱基。 所用的低分子量聚醚，其沸點(diǎn)高于二曱基異山梨醇。
低分子量聚醚的用量，與異山梨醇的重量比為l : l到2 : l。
四丁基溴化胺的用量為異山梨醇重量的1%~5%。 堿的用量必須超過理論需要量，用氫氧化鈉反應(yīng)時，理論上每摩爾異山 梨醇消耗兩摩爾氫氧化鈉，實(shí)際投料量為氫氧化鈉與異山梨醇與的摩爾比超
過2 : l, ^f旦不超過5 : i。
本發(fā)明與以前的異山梨醇二曱醚的合成方法相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)
1、 異山梨醇是雙環(huán)醚，與聚醚的相溶性很好。低分子量聚醚無毒，蒸 汽壓很低，無揮發(fā)性，對環(huán)境無污染，而且可以回收利用，降低了生產(chǎn)成本。 再通過對鹽的回收利用，實(shí)現(xiàn)了三廢的零排放。所以，本工藝是一種綠色生 產(chǎn)工藝。
2、 合成異山梨醇二甲醚時，使用了相轉(zhuǎn)移催化劑，加快了反應(yīng)速度， 縮短了反應(yīng)時間，提高了生產(chǎn)效率。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1，
在1L不銹鋼高壓反應(yīng)釜中，加入300g分子量為350的曱基封端的聚乙 二醇，200g (L37mo1)異山梨醇，164g (4.1mol)氫氧化鈉，2g四丁基溴 化胺，攪拌升溫到80。C,用水泵減壓脫水，真空表壓為-0.095MPa，水脫凈 后，通入氯曱烷，壓力控制在0.4MPa 0.5MPa，并計量氯曱烷的消庫毛量， 當(dāng)208g氯曱烷消耗完后，降溫至60。C，用鹽酸中和至中性，過濾除去生成 的氯化鈉，濾液進(jìn)4亍減壓蒸餾，收集92。C 93。C/2mmHg餾分，得到異山梨 醇二曱醚219g，收率92%?；厥站勖?90g。
實(shí)施例2
在1L不銹鋼高壓反應(yīng)釜中，加入300g分子量為350的單曱氧基聚乙二 醇，200g (1.37mol)異山梨醇，216g ( 5.4mol)氫氧化鈉，2g四丁基溴化 胺，攪拌升溫到80。C,用水泵減壓脫水，真空表壓為-0.095MPa,水脫凈后， 通入氯曱烷，壓力控制在0.4MPa 0.5MPa，并計量氯曱烷的消耗量，當(dāng)273g 氯曱烷消耗完后，降溫至60。C，用鹽酸中和至中性，過濾除去生成的氯化鈉， 濾液進(jìn)行減壓蒸餾，收集92°C ~93°C/2mmHg餾分，得到異山梨醇二曱醚 216g,收率91%?；厥站勖?98g。
實(shí)施例3
反應(yīng)條件同實(shí)施例l，溶劑用回收聚醚250g，補(bǔ)加50g新鮮聚醚，得到 226.5g異山梨醇二曱醚，收率95%。 實(shí)施例4
在1L不銹鋼高壓反應(yīng)釜中，加入300g分子量為400的聚丙二醇，200g(1.37mol)異山梨醇，365g (9.1mol)氫氧化鈉，4g四丁基溴化胺，攪拌 升溫到80°C，用水泵減壓脫水，真空表壓為-0.095MPa，水脫凈后，通入氯 曱烷，壓力控制在0.4MPa-0.5MPa，并計量氯曱烷的消耗量，當(dāng)460g氯曱 烷消耗完后，降溫至60。C,用鹽酸中和至中性，過濾除去生成的氯化鈉，濾 液進(jìn)行減壓蒸餾，收集92°C 93""C々mmHg餾分，得到異山梨醇二曱醚212g, 收率89%。回收聚醚308g。 實(shí)施例5
在1L不銹鋼高壓反應(yīng)釜中，加入300g分子量為600的環(huán)氧丙烷環(huán)氧乙 烷摩爾比為1: 1的無規(guī)共聚物，200g (L37mo1)異山梨醇，224g ( 5.6mol) 氫氧化鈉，2g四丁基溴化胺，攪拌升溫到80°C,用水泵減壓脫水，真空表 壓為-0.095MPa，水脫凈后，通入氯甲烷，壓力控制在0.4MPa-0.5MPa，并 計量氯曱烷的消耗量，當(dāng)283g氯曱烷消耗完后，降溫至60。C，用鹽酸中和 至中性，過濾除去生成的氯化鈉，濾液進(jìn)行減壓蒸餾，收集92°C ~ 93。C々mmHg餾分，得到異山梨醇二曱醚206g，收率87%?；厥站勖?03g。
實(shí)施例6
與實(shí)施例1基本相同，但有以下改變 第(2)步驟中是升溫到100°C;
第(3)步驟中通入氯曱烷時的壓力為0.1 MPa ;溫度為50°C,當(dāng)氯曱烷 消耗完后，降溫至55。C;
反應(yīng)所用的堿為氫氧化鉀；與異山梨醇的摩爾比3 : 1; 所述四丁基溴化胺的用量，按異山梨醇的重量計為3%。 收率90.1%，回收聚醚289g。實(shí)施例7
與實(shí)施例l基本相同，但有以下改變
第(3)步驟中通入氯曱烷時的壓力為1.0 MPa ;溫度為90°C,當(dāng)氯曱烷 消耗完后，降溫至65。C;
反應(yīng)所用的堿為曱醇鈉；與異山梨醇的摩爾比為6: 1; 所述低分子量聚醚式中Ri 、 R2為正丁基；R3、 R4為曱基；m + n為15; 所述的相轉(zhuǎn)移催化劑是十六烷基三苯基氯化膦季磷鹽類相轉(zhuǎn)移催化劑， 收率89.5%，回收聚醚290g。 實(shí)施例8
與實(shí)施例l基本相同，但有以下改變 第(3)步驟中通入氯曱烷時的壓力為0.3 MPa;溫度為80°C; 所述低分子量聚醚，式中Ri為甲基，R2為正辛基；R3為曱基，乂為 氫原子；m + n為4;收率88.0%，回收聚醚290g。 實(shí)施例9
與實(shí)施例l基本相同，但有以下改變
所述低分子量聚醚，式中Ri為氫原子，R2為曱基；m + n為15; 所述的低分子量聚醚的結(jié)構(gòu)式中，R3 、 R4為曱基； 所述的氫氧化鈉用量為188g;
所述四丁基溴化胺的用量，按異山梨醇的重量計為0.5%。 收率82.5%,回收聚醚292g。 實(shí)施例10
與實(shí)施例1基本相同，但有以下改變所述低分子量聚聚乙二醇，式中R!為仲辛基，R2為曱基；m + n為10; 所述四丁基溴化胺的用量，按異山梨醇的重量計為5%。 反應(yīng)所用的堿采用氫氧化鈉；氫氧化鈉與異山梨醇的摩爾比為3 : 1。收 率90.2°/。，回收聚醚291g。 實(shí)施例11
與實(shí)施例l基本相同，但有以下改變
反應(yīng)所用的堿采用氫氧化鈉；氫氧化鈉與異山梨醇的摩爾比為5 : 1。收 率92.0%，回收聚醚290g。
實(shí)施例12，與實(shí)施例l基本相同，但有以下改變 所述的異山梨醇加量為100g;
所述的低分子量聚醚采用聚環(huán)氧乙烷，平均分子量為400;
所述的氫氧化鈉用量125g。
收率88.0%，回收聚醚286g。
實(shí)施例13，與實(shí)施例l基本相同，但有以下改變
反應(yīng)所用的堿為曱醇鈉；
所述低分子量聚醚式中m + n為6。
實(shí)施例14,與實(shí)施例l基本相同，^f旦有以下改變
所述低分子量聚醚式中m + n為8。
權(quán)利要求
1、一種異山梨醇二甲醚的合成方法，其特征在于，步驟如下(1). 在反應(yīng)容器中加入溶劑，異山梨醇，堿和相轉(zhuǎn)移催化劑；(2). 攪拌，升溫，減壓脫水；(3). 通入氯甲烷，在一定壓力和溫度下完成醚化反應(yīng)；(4). 加酸中和；(5). 過濾脫鹽；(6). 減壓蒸餾，得到產(chǎn)品異山梨醇二甲醚并回收溶劑。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的異山梨醇二曱醚的合成方法，其特征在于， 第(2)步驟中所述的升溫是指升溫到80°C~100°C;減壓是指真空表壓為-0.095Mpa;第(3)步驟中通入氯曱烷時所述的一定壓力和溫度是指壓力為0.1 MPa 1.0MPa;溫度范圍為50°C ~90°C,當(dāng)氯曱烷消耗完后，降溫至55 。C 65。C;同時，第(3)步驟所述的醚化反應(yīng)是在相轉(zhuǎn)移催化條件下進(jìn)行的； 第(6)步驟中所述的減壓蒸餾，壓力為2mmHg;收集92°C ~ 93。C餾分。 所述的溶劑采用烷基封端的低分子量聚醚，該低分子量聚醚的結(jié)構(gòu)式為<formula>formula see original document page 2</formula>式中& 、 R2為氫原子或烷基；所用的烷基含有1 ~ 15個碳原子；R3R4為氫原子或曱基，或其它低級烷基；m + n為4 15的整數(shù)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的異山梨醇二曱醚的合成方法，其特征在于， 第(3)步驟中通入氯曱烷時所述的在一定壓力是指0.3 MPa 0.6MPa;溫度為80。C;當(dāng)氯曱烷消耗完后，降溫至60。C;所述的相轉(zhuǎn)移催化劑是季胺鹽類的相轉(zhuǎn)移催化劑，或是季磷鹽類相轉(zhuǎn)移 催化劑；反應(yīng)所用的堿是堿金屬的氫氧化物或醇鹽；所述的低分子量聚醚的結(jié)構(gòu)式中，、 R2是選用相同或不同的直鏈或 支鏈烷基；所述的m + n為4 10。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的異山梨醇二曱醚的合成方法，其特征在于， 所述的低分子量聚醚的結(jié)構(gòu)式中，Ri 、 R2選用曱基；所述的m + n為6 8。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的異山梨醇二曱醚的合成方法，其特征在于， 反應(yīng)所用的堿選自氫氧化鈉，氫氧化鉀，曱醇鈉； 所述的相轉(zhuǎn)移催化劑是四丁基溴化胺；所述四丁基溴化胺的用量，按異山梨醇的重量計為0.5% ~ 5%。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的異山梨醇二曱醚的合成方法，其特征在于， 反應(yīng)所用的堿采用氫氧化鈉；氫氧化鈉與異山梨醇的摩爾比從2 : 1到6所述氯曱烷的用量與氫氧化鈉的摩爾數(shù)相等。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的異山梨醇二曱醚的合成方法，其特征在于， 所述氫氧化鈉與異山梨醇的摩爾比3 : 1到5 : 1。
8、 根據(jù)權(quán)利要求2~7之一所述的異山梨醇二曱醚的合成方法，其特征在于，所述的低分子量聚醚選自聚環(huán)氧乙烷，聚環(huán)氧丙烷，環(huán)氧乙烷和環(huán)氧 丙烷的共聚物，或是前述三種結(jié)構(gòu)低分子量聚醚的單或雙烷基封端產(chǎn)物；聚 合度為4~ 10,封端基團(tuán)是含有1 ~ 15個碳原子的直鏈或支鏈烷基，兩端基 團(tuán)相同或不同；所用的低分子量聚醚，其沸點(diǎn)高于二曱基異山梨醇。
9、根據(jù)權(quán)利要求8所述的異山梨醇二曱醚的合成方法，其特征在于，所述的低分子量聚醚兩端基團(tuán)是甲基；所述低分子量聚醚的用量，與異山梨醇的重量比為1 : 1到2 : 1; 四丁基溴化胺的用量為異山梨醇重量的1%~3%; 堿的用量與異山梨醇的摩爾比超過2 : 1，但不超過3 : 1。
全文摘要
異山梨醇二甲醚的合成方法(1)在反應(yīng)容器中加入溶劑，異山梨醇，堿和相轉(zhuǎn)移催化劑；(2)攪拌，升溫到80℃～100℃；減壓到表壓-0.095MPa，脫水；(3)在相轉(zhuǎn)移催化條件下，通入氯甲烷，在壓力0.1MPa～1.0MPa；溫度50℃～90℃下完成醚化反應(yīng)；(4)加酸中和；(5)過濾脫鹽；(6)減壓蒸餾，收集92℃～93℃餾分，得到產(chǎn)品異山梨醇二甲醚并回收溶劑。所述的溶劑采用烷基封端的低分子量聚醚，式中R₁、R₂為氫原子或烷基；所用的烷基含有1～15個碳原子；R₃、R₄為氫原子或甲基，或其它低級烷基；m+n為4～15的整數(shù)。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了零排放，且降低了成本；提高了生產(chǎn)效率。
文檔編號C07D493/00GK101445508SQ20081023410
公開日2009年6月3日 申請日期2008年11月21日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月21日
發(fā)明者周霞娟, 沈德淵, 賈建國, 高正松 申請人:南京威爾化工有限公司