способ получения арилалкиловых эфиров

Формула изобретения

1. Способ получения арилалкиловых эфиров, включающий подачу в реактор гомогенной при нормальном давлении смеси, содержащей гидроксиароматическое соединение, спирт и катализатор, проведение реакции при температуре от 250 до 370°С и переработку реакционной смеси, при этом в качестве катализатора используют соль щелочного металла ароматической карбоновой кислоты, отличающийся тем, что процесс проводят непрерывно при мольном соотношении катализатора и гидроксиароматического соединения, равном 1:30 - 1:60, а переработку реакционной смеси осуществляют перегонкой, при этом концентрацию целевого продукта в реакционной смеси устанавливают таким образом, что катализатор во время перегонки не выпадает в осадок.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что мольное соотношение гидроксиароматического соединения и спирта устанавливают 0,5:1, преимущественно 1:1.

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что гидроксиароматическое соединение выбирают из группы, состоящей из фенола, п-крезола, 2-нафтола, резорцина, пирокатехина и гидрохинона.

4. Способ по одному из пп.1-3, отличающийся тем, что спирт выбирают из метанола, этанола, изопропанола, бутанола, трет-бутанола, пропанола, пентанола и/или бензилового спирта.

Описание изобретения к патенту

Изобретение касается способа получения арилалкиловых эфиров, в котором гидроксиароматические соединения подвергают взаимодействию со спиртом в присутствии катализатора.

Арилалкиловые эфиры, такие как анизол (метилфениловый эфир), необходимы, например, как промежуточные продукты при синтезе лекарственных и душистых/вкусовых веществ.

В Европейской заявке на патент ЕР 076221 А1 описывается переэтерификация гидроксиароматических соединений со спиртами в присутствии соли карбоновой кислоты и галогенида металла.

Другой способ такого же характера описан в японской заявке на патент JP 43-45852, который осуществляют как периодический способ. При этом в результате взаимодействия, продолжительность которого составляет 10 часов, при температуре 240°С в автоклаве через 1 час наблюдается увеличение концентрации продукта до 20,6% и через 10 часов - до 93%. Взаимодействие проводят при температуре 180-280°С, преимущественно примерно при 240°С, причем спирты используют преимущественно в том же количестве (не меньше), что и фенолы. Количество катализатора в примерах составляет примерно 1,75 мас. частей на 1 мас. часть фенола. После 2 часов реакции выход анизола составляет примерно 42,6% и может возрасти за 10 часов реакции и при большом избытке метанола примерно до 87%.

К недостаткам рассматриваемого способа, в особенности при высоком избытке спирта, необходимом для увеличения выхода, относится образование мешающих примесей алкилированных в ядро продуктов, а также диалкиловых эфиров. Кроме того, концентрация используемого катализатора так высока, что ни исходную смесь, ни катализатор при нормальном давлении невозможно получить в виде гомогенного раствора. Эта двухфазная смесь, содержащая соль, не пригодна для непрерывного осуществления процесса. Кроме того, для до перегонки необходима дополнительная стадия отделения соли, включающая фильтрацию и экстракцию.

Из патента США № 4294992 известен способ получения арилалкиловых эфиров, включающей подачу в расплав гидроксиароматического соединения смеси алканола и серной кислоты в качестве катализатора, проведение реакции при температуре от 125°С до 175°С при непрерывной отгонке образующейся воды и части алканола. Недостатком известного способа является то, что применение служащей в качестве катализатора серной кислоты требует особых мер предосторожности.

Наиболее близким изобретению является описанный в заявке ЕР № 0046719 способ получения арилалкиловых эфиров, включающий подачу в реактор гомогенной при нормальном давлении смеси, содержащей гидроксиароматическое соединение, спирт и катализатор, проведение реакции при температуре от 150°С до 350°С и переработку реакционной смеси путем отделения катализатора фильтрацией и последующего разделения оставшейся смеси известными приемами, например перегонкой, при этом процесс проводят периодически при мольном соотношении катализатора, соли щелочного металла органической карбоновой кислоты, и гидроксиароматического соединения, равном 1:(0,09-0,25).

Недостатками известного способа являются высокое мольное соотношение катализатора и исходного аромата и периодичность процесса.

Задачей изобретения является разработка способа получения арилалкиловых эфиров, который можно проводить непрерывно при малом мольном соотношении катализатора и гидроксиароматического соединения.

Поставленная задача решается предлагаемым способом получения арилалкиловых эфиров, включающим подачу в реактор гомогенной при нормальном давлении смеси, содержащей гидроксиароматическое соединение, спирт и катализатор, проведение реакции при температуре от 250°С до 370°С и переработку реакционной смеси, при этом в качестве катализатора используют соль щелочного металла ароматической карбоновой кислоты, за счет того, что процесс проводят непрерывно при мольном соотношении катализатора и гидроксиароматического соединения, равном 1:30-1:60, а переработку реакционной смеси осуществляют перегонкой, при этом концентрацию целевого продукта в реакционной смеси устанавливают таким образом, что катализатор во время перегонки не выпадает в осадок.

Используемые согласно изобретению гидроксиароматические соединения представляют собой такие ароматические соединения общей формулы НО-Аr-(R)_n, где Аr означает замещенное или незамещенное бензольное кольцо или замещенную или не замещенную ароматическую кольцевую систему, такую как нафталин, антрацен или фенантрен; заместители или заместитель R являются одинаковыми или разными и означают гидроксильную группу, алкильный остаток или алкенильный остаток с 1-6 атомами углерода с прямой или разветвленной цепью, при необходимости замещенный фенильный остаток, при необходимости замещенный циклоалкильный остаток, фенилалкильный остаток, алкильная часть которого содержит от 1 до 4 атомов углерода, n - целое число от 1 до 5. Наиболее предпочтительными являются, например, фенол, п-крезол, ксиленол, 2-нафтол, пирокатехин, резорцин и гидрохинон. Следует также отметить, что алкильные группы гидроксиароматических соединений при описанных условиях реакции являются не активными.

Используемые в способе согласно изобретению спирты представляют собой первичные, вторичные и третичные спирты, как, например, метанол, этанол, н-пропанол, изопропанол, бутанолы: 1-бутанол, 2-бутанол, трет-бутанол, н-пентанол и его разветвленные изомеры и бензиловый спирт.

Мольное соотношение гидроксиароматического соединения и спирта предпочтительно составляет примерно до 0,5:1, в особенности 1:1.

В качестве солей щелочного металла ароматических карбоновых кислот пригодны, например, соли бензойной и фталевой кислот, а также их алкилированных или арилированных производных.

Способ согласно изобретению осуществляют преимущественно в трубчатом реакторе. Смесь, поступающая в реактор, представляет собой при нормальном давлении гомогенный раствор. Температура реакции преимущественно составляет, по крайней мере, примерно 275°С.

Продолжительность пребывания исходных соединений или продукта в реакторе регулируется посредством количества поступающих исходных веществ. Количество подаваемых веществ устанавливают преимущественно таким, что катализатор не выпадает в осадок или что в результате взаимодействия получают максимально порядка 40% продукта реакции в пересчете на массу используемого алкилароматического соединения. Преимущественно количество продукта взаимодействия составляет примерно от 35 до 40% в пересчете на гидроксиароматическое соединение. Преимущества этого способа заключаются в том, что продукт сохраняет способность к перегонке. По сравнению с известными способами это обстоятельство является важным преимуществом, поскольку на этом этапе проведения рассматриваемого способа не требуется отделения катализатора, а можно сразу провести перегонку.

Далее приводится пример получения анизола способом согласно изобретению. Представленное здесь описание проведения способа пригодно также и для получения других продуктов, получаемых способом согласно изобретению.

Исходные вещества фенол, метанол и бензоат калия смешивают, при этом образуется гомогенный раствор, который затем непрерывно прокачивают насосом через трубчатый реактор объемом 1520 мл. Исходная смесь содержит, например, 71,27 мас.% фенола, 24,26 мас.% метанола, 2,92 мас.% бензойной кислоты и 1,56 мас.% гидроксида калия. Температура в реакторе составляет 340°С, давление порядка 80 бар. Во время реакции образуются незначительные количества диметилового эфира и диоксида углерода в виде газообразных продуктов, которые накапливаются в ловушке для абгазов и затем сжигаются. Концентрация продукта в реакторе устанавливается в пересчете на поданное количество фенола до 40 мас.%. Выходящая из реактора смесь, содержащая продукт, настолько полярна, что катализатор не выпадает в осадок. Продукт охлаждают до 50°С, сбрасывают давление и накапливают в промежуточном резервуаре.

Катализат перерабатывают путем перегонки. Сначала рекуперируют не вступивший в реакцию метанол. Затем выводят головной продукт в виде азеотропа из анизола и воды. После разделения фаз между анизолом и водой анизол непрерывно возвращают в головную часть перегонного аппарата. Этот процесс продолжают до тех пор, пока вся азеотропная вода не будет удалена из процесса. В результате получают в качестве головного продукта безводный анизол с чистотой 99,9%. После практически полного отделения анизола перегонку заканчивают. Гомогенный остаток содержит весь катализатор, не вступивший в реакцию фенол, а также следы анизола. После добавления метанола и фенола весь раствор полностью в качестве сырья возвращается в процесс получения анизола.

Пример 1

Получение 2-метоксинафталина (Неролин)

Исходные вещества 2-нафтол, метанол и бензоат калия смешивают, причем образуется гомогенный раствор, который затем непрерывно прокачивают насосом через трубчатый реактор объемом 1520 мл. Исходная смесь содержит 49,4 мас.% нафтола, 49,3 мас.% метанола, 0,92 мас.% бензойной кислоты и 0,49 мас.% гидроксида калия. При этом мольное соотношение катализатора к нафтолу составляет 1:45. Температура в реакторе составляет 320°С, давление порядка 100 бар. Количество продукта берется таким образом, чтобы период пребывания в реакторе составлял 5 часов. Реакционный продукт охлаждают до 60°С, снижают давление до давления окружающей среды.

При описанных выше условиях получают продукт реакции, содержащий порядка 35,5 мас.% 2-метоксинафталина. Далее он содержит не вступивший в реакцию метанол, 2-нафтол, бензоат калия и реакционную воду. Катализат перерабатывают аналогично указанному выше выделению анизола путем перегонки. Сначала удаляют не вступивший в реакцию метанол. После этого удаляют воду и затем водосодержащий головной погон 2-метокси-нафталина, который можно использовать повторно для вторичной перегонки. В качестве следующей фракции получают 2-метоксинафталин с качеством не менее 99 мас.% После практически полного отделения 2-метокси-нафталина перегонку заканчивают.

Гомогенный остаток содержит весь катализатор, не вступивший в реакцию 2-нафтол, а также следы 2-метоксинафталина. Этот раствор полностью используется повторно как сырье для получения 2-метоксинафталина после добавления метанола и 2-нафтола.

Пример 2

Получение 4-метиланизола

Смешивают исходные вещества п-крезол, метанол и бензоат калия, при этом образуется гомогенный раствор, который затем непрерывно прокачивают насосом через трубчатый реактор объемом 1520 мл. Исходная смесь содержит 73,7 мас.% п-крезола, 21,9 мас.% метанола, 2,9 мас.% бензойной кислоты и 1,55 мас.% гидроксида калия. При этом мольное соотношение катализатора к п-крезолу составляет 1:30. Температура в реакторе составляет 340°С, давление порядка 80 бар. Количество продукта берется таким образом, чтобы период пребывания в реакторе составлял 5 часов. Реакционный продукт охлаждают до 50°С, снижают давление до давления окружающей среды.

При описанных выше условиях получают продукт реакции, содержащий порядка 36,3 мас.% 4-метиланизола. Кроме того, он содержит не вступивший в реакцию метанол, п-крезол, бензоат калия и реакционную воду. Катализат перерабатывают аналогично указанному выше выделению анизола путем перегонки. Сначала удаляют не вступивший в реакцию метанол. После этого удаляют воду и затем водосодержащий головной погон 4-метиланизола, который можно использовать повторно для вторичной перегонки. В качестве следующей фракции получают 4-метиланизол с качеством не менее 99 мас.%. После практически полного отделения 4-метиланизола перегонку заканчивают.

Гомогенный остаток содержит весь катализатор, не вступивший в реакцию п-крезол, а также следы 4-метиланизола. Этот раствор полностью используется повторно как сырье для получения 2-метоксинафталина после добавления метанола и п-крезола.