專利名稱：連續(xù)制備含氨基甲酸酯基的(甲基)丙烯酸酯的方法
連續(xù)制備含氨基甲酸酯基的(甲基)丙烯酸酯的方法本發(fā)明涉及一種連續(xù)地制備含氨基甲酸酯的(甲基)丙烯酸酯的方法。(甲基)丙烯酸酯的制備通常由(甲基)丙烯酸酯或其他(甲基)丙烯酸酯與醇在40°C至顯著高于100°C的溫度下通過由酸或堿催化的酯化或酯交換反應完成。由于溫度高，需要加入大量的阻聚劑以抑制不想要的單體的聚合。這樣經(jīng)常產(chǎn)生復雜的并且有時帶有顏色的產(chǎn)物混合物。為除去變色和未轉(zhuǎn)化的反應物，產(chǎn)物混合物要通過低效率的堿性洗脫(scrub)進行后處理。洗脫過程麻煩且成本高，因為部分酯化的產(chǎn)物特別地只能緩慢地萃取并移除。通過常規(guī)的酸催化酯化作用制備含氨基甲酸酯的(甲基)丙烯酸酯又很困難，因為氨基甲酸酯基團對酸敏感。JP 2001-40039 A描述了通過酸催化酯化作用制備的含氨基甲酸酯的(甲基)丙烯酸酯。所述方法的缺點在于所得產(chǎn)物的純度僅為75. 9%，物料衡算為95%。EP 136 813 A2描述了通過多羥基烷基化丙烯酸酯與異氰酸酯的反應分兩步制備 N取代的含氨基甲酸酯的丙烯酸酯的方法。所述方法的缺點是對以異氰酸酯形式可獲得的那些基底有限制。例如，N, N-二取代的氨基甲酸酯無法通過這種方法制備，同樣地帶有對異氰酸酯具有反應性的基團的N-取代基的化合物也無法通過這種方法制備。對于與異氰酸酯的反應，又需要有毒的錫化合物作為催化劑。通過酶促酯化或酯交換作用制備(甲基)丙烯酸酯的方法是已知的。Hajjar 等人在 Biotechnol. Lett. 1990,12，825-830 中描述了環(huán)狀和開鏈燒二醇與丙烯酸乙酯在一種來自ChromcAacterium viscosum的脂肪酶的作用下的酶促酯交換反應。反應在無溶劑體系中在丙烯酸烷基酯摩爾量比二醇過量18倍的情況下進行。這樣得到單-和二丙烯酸酯的混合物。US 5，240，8；35描述了丙烯酸燒基酯與醇在來自Corynebacterium oxydans的生物催化劑的催化作用下的酯交換反應。通過實施例，詳述了摩爾量過量96倍的丙烯酸乙酯與2，2- 二甲基-1，3-丙二醇的反應。在30°C下3天后僅得到21%的產(chǎn)率。Derango 等人在Biotechnol. Lett. 1994，16，241-246 中描述了通過氨基甲酸 2_羥乙酯與甲基丙烯酸乙烯酯的酯交換反應而用脂肪酶催化制備甲基丙烯酸氨基甲酰氧乙酯的方法。由于采用了特定的甲基丙烯酸乙烯酯反應物，實現(xiàn)了完全轉(zhuǎn)化，因為釋放的乙烯醇以乙醛的形式從反應平衡中移出。這種方法的一個缺點是甲基丙烯酸乙烯酯無法購買得到。WO 2004/05088 Al公開了另一種含氨基甲酸酯的(甲基)丙烯酸酯的酶催化制備方法。所述方法的一個缺點是產(chǎn)物純度相對較低，然而又以未純化形式進一步加工。上述方法的另一個缺點是酯交換反應是分批實現(xiàn)的，而這對大規(guī)模制備含氨基甲酸酯的(甲基)丙烯酸酯是不利的。因此本發(fā)明的一個目的是提供一種替代的方法，采用此方法含氨基甲酸酯的(甲基)丙烯酸酯可由單一的、可經(jīng)濟地得到的反應物連續(xù)地制備。該目的由一種制備含氨基甲酸酯的(甲基)丙烯酸酯(U)的方法實現(xiàn)通過將含氨基甲酸酯的醇(A)與一種飽和醇的(甲基)丙烯酸酯(G)在至少一種阻聚劑(P)存在下以一種酶(E)作為催化劑在反應器中反應，其中飽和醇的(甲基)丙烯酸酯(G)和含氨基甲酸酯的醇(A)連續(xù)地通過至少一個填充有固定化酶(E)作為催化劑的固定床反應器。借助于本發(fā)明的方法，含氨基甲酸酯的(甲基)丙烯酸酯的制備可在溫和條件下進行。此外，未發(fā)生明顯的聚合物形成。對于本發(fā)明方法特別有利的是，通過酶促酯交換反應可連續(xù)地制備含氨基甲酸酯的(甲基)丙烯酸酯，這使得其可以工業(yè)規(guī)模制備。在本文中，氨基甲酸酯基團為0取代的和N未取代的、N單取代或二取代的式> N-C ( = 0)-0-的結(jié)構(gòu)元素。在本文中(甲基)丙烯酸代表甲基丙烯酸和丙烯酸，優(yōu)選丙烯酸。在本文中“飽和”意指無C-C多重鍵的化合物(當然，(甲基)丙烯酰基單元中的 C=C雙鍵除外)。

含氨基甲酸酯的醇(A)為這樣的化合物其包含至少一個氨基甲酸酯基團、優(yōu)選1 至10個氨基甲酸酯基團、更優(yōu)選1至5個氨基甲酸酯基團、甚至更優(yōu)選1至2個氨基甲酸酯基團且尤其是一個氨基甲酸酯基團，且包含至少一個羥基(-0H)、優(yōu)選1至10個羥基、更優(yōu)選1至6個羥基、甚至更優(yōu)選1至3個羥基、特別是1至2個羥基且尤其是一個羥基。優(yōu)選的含氨基甲酸酯的醇(A)所具有的平均摩爾質(zhì)量為105至800000g/mol，優(yōu)選至25000g/mol，更優(yōu)選至5000g/mol且最優(yōu)選至4500g/mol。特別優(yōu)選的含氨基甲酸酯的醇㈧為可通過如下步驟得到的那些a)使一種胺與一種碳酸酯反應，并且b)任選地純化可由a)得到的反應混合物。對于此反應合適的胺為氨、伯胺或仲胺；碳酸酯為帶有-0_C( = 0)-0-結(jié)構(gòu)元素的0，0’ - 二取代的碳酸酯。極特別優(yōu)選的含氨基甲酸酯的醇㈧為可根據(jù)以下反應方程得到的那些
〇〇
R\ Λ rv Λ 人 N-H +00 -^ N O OH
r2/ Y一其中R1、R2各自獨立地為氫、C1-C18烷基、任選地被一個或多個氧和/或硫原子以及/ 或者一個或多個被取代的或未被取代的亞氨基間斷的C2-C18烷基，C2-C18烯基、C6-C12芳基、 C5-C12環(huán)烷基或者帶有氧、氮和/或硫原子的五元或六元雜環(huán)，其中所述基團可各自被芳基、烷基、芳氧基、烷氧基、雜原子和/或雜環(huán)取代；或者為式-[XJk-H的基團，Xi 對于各 i = 1 至 k，可獨立地選自-CH2-CH2-O-、-CH2-CH2-N (H) -、-CH2-CH2-CH2-N ( H) -,-CH2-CH (NH2) -,-CH2-CH (NHCHO) -,-CH2-CH (CH3) -0_、-CH (CH3) -CH2-O-、-CH2-C (CH3) 2_0-、-C (CH3) 2-CH2-0-、-CH2-CH2-CH2-0-、-CH2-CH2-CH2-CH2-0-、-CH2-CHVin-0-、-CHVin-CH2-0-、-CH2-CHPh-O-和-CHPh-CH2-O-,其中Ph為苯基且Vin為乙烯基，k 為 1 至 50，且Y為C2-C2tl亞烷基，或者被一個或多個氧和/或硫原子以及/或者一個或多個被取代的或未被取代的亞氨基并且/或者被一個或多個-(CO)-、-O(CO)O-, -(NH) (CO)
0-、-O(CO)(NH)-, -O(CO)-或-(CO)O基團間斷的C2-C2tl亞烷基，其中所述基團可各自被芳基、烷基、芳氧基、烷氧基、雜原子和/或雜環(huán)取代，R1和R2也可一起形成一個環(huán)。R1和R2優(yōu)選各自獨立地為氫,C1-C12烷基、C5-C6環(huán)烷基或式_ [Xi] k_H的基團；R1和 R2更優(yōu)選各自獨立地為氫、C1-C4烷基、C5-C6環(huán)烷基或式-[XJk-H的基團，且甚至更優(yōu)選為氫、C1-C4烷基或式-[XJk-H的基團。特別地，R1和R2基團中的一個為氫，另一個為C1-C4烷基或式-[XJk-H的基團。優(yōu)選地\為-CH2-CH2-O-、-CH2-CH2-N (H) -、-CH2-CH2-CH2-N (H) -、-CH2-CH (NH2) -,-CH 2-CH (NHCHO) -、-CH2-CH (CH3) -ο-和-CH (CH3) -CH2-O-,特別優(yōu)選為-CH2-CH2-O-、-CH2-CH2-N (H) -、-CH2-CH2-CH2-N (H)-和-CH2-CH (NH2)-，極特別優(yōu)選為-CH2-CH2_0-、-CH2-CH2-N (H)-和-CH2-C H2-CH2-N (H)-。k優(yōu)選為1至30、更優(yōu)選1至20、甚至更優(yōu)選1至10且尤其是1至5。R1和/或R2的實例為氫、甲基、乙基、異丙基、正丙基、正丁基、異丁基、仲丁基、叔丁基、正己基、正庚基、正辛基、正癸基、正十二烷基、正十四烷基、正十六烷基、正十八烷基、 正二十烷基、2-乙基己基、環(huán)戊基、環(huán)己基、環(huán)辛基、環(huán)十二烷基、2-羥基乙基、2-羥基丙基、
1-羥基丙基、5-羥基-3-氧雜戊基、8-羥基-3，6-二氧雜辛基或11-羥基-3，6，9-三氧雜十"■焼基。Y優(yōu)選為C2-Cltl亞烷基、更優(yōu)選為C2-C6亞烷基、甚至更優(yōu)選為C2-C4亞烷基、特別是C2-C3亞烷基并且尤其是C2亞烷基，其中所述基團可各自被芳基、烷基、芳氧基、烷氧基、 雜原子和/或雜環(huán)取代。Y的實例為1，2_亞乙基、1，2_亞丙基、1，1-二甲基-1，2-亞乙基、1-羥基甲基-1，
2-亞乙基、2-羥基-1，3-亞丙基、1，3-亞丙基、1，4-亞丁基、1，6-亞己基、2-甲基_1，3_亞丙基、2-乙基-1，3-亞丙基、2，2- 二甲基-1，3-亞丙基和2，2- 二甲基-1，4-亞丁基，優(yōu)選為1，2-亞乙基、1，2-亞丙基、1，3-亞丙基，特別優(yōu)選為1，2-亞乙基和1，2-亞丙基且極特別優(yōu)選為1，2-亞乙基。胺的實例包括氨、甲胺、二甲胺、乙胺、二乙胺、異丙胺、二異丙胺、正丁胺、二正丁胺、叔丁胺、單乙醇胺、二乙醇胺、丙醇胺、二丙醇胺、哌啶、哌嗪、吡咯烷、環(huán)戊胺、環(huán)己胺、 苯胺、乙二胺、二亞乙基三胺、三亞乙基四胺、四亞乙基五胺和帶胺官能團的聚合物，如WO 04/050888 Al的第5頁觀行至第6頁33行中所述的。碳酸酯的實例包括碳酸亞乙酯、碳酸1，3_亞丙酯和碳酸1，2_亞丙酯。優(yōu)選的含氨基甲酸酯的醇(A)為德國公布的專利說明書DE 10 2005 016 225 Al 中所公開的那些化合物。在其中指明的結(jié)構(gòu)上異構(gòu)的氨基甲酸羥烷基酯的二元混合物中，氨基甲酸羥丙酯的異構(gòu)體混合物特別地為本發(fā)明方法所優(yōu)選的。按照DE 10 2005 016 255 Al，氨基甲酸羥丙酯通過碳酸1，2-亞丙酯與氨反應得到。胺與碳酸酯的反應為本身已知的，例如，已知于US 4, 820, 830 B，第4欄第44行至第5欄第9行，但不限于此。通常，胺與碳酸酯以0. 7至1. 2mol胺Imol碳酸酯、優(yōu)選0. 8-1. 2 1、更優(yōu)選 0.9-1.1 1、甚至更優(yōu)選0.95-1. 1 1且尤其是1 lmol/mol的化學計量比互相反應。
6反應通常在0至120°C、特別是20至100°C、更優(yōu)選30至80°C且甚至更優(yōu)選40至80°C的溫度進行。反應通常在12小時內(nèi)、優(yōu)選15分鐘至10小時內(nèi)、更優(yōu)選30分鐘至8小時內(nèi)、 甚至更優(yōu)選45分鐘至6小時內(nèi)且尤其是1至4小時內(nèi)結(jié)束。根據(jù)DIN 53176，含氨基甲酸酯的醇(A)的總胺值應不大于200mgK0H/g、優(yōu)選不大于100且最優(yōu)選不大于80mg KOH/g。胺與碳酸酯的反應可在無溶劑條件下或在溶劑(例如醇、醚、酮、烴或水)存在下進行，優(yōu)選為無溶劑。如需要，含氨基甲酸酯的醇(A)可在另一步驟中純化，例如通過過濾、蒸餾、精餾、 色譜法、用離子交換劑處理、吸附劑，中性、酸性和/或堿性洗脫、汽提或結(jié)晶。在本發(fā)明方法中，含氨基甲酸酯的醇(A)可以純化形式使用。為此，將含氨基甲酸酯的醇(A)通過純化蒸餾從低沸點和高沸點的二級組分(secondary component)中連續(xù)移除。低沸點組分為，例如，未轉(zhuǎn)化的碳酸酯或相應的二醇?？捎玫母叻谢衔锇ǚ肿恿肯鄬^高的二級組分，其導致變色。純化蒸餾在高真空范圍內(nèi)連續(xù)進行，也即在1至lOOmbar、 優(yōu)選在1至50mbar、更優(yōu)選在1至20mbar且尤其在1至IOmbar范圍內(nèi)的減壓下進行。純化蒸餾的溫度通常在50至200°C、優(yōu)選在75至180°C且更優(yōu)選在100至160°C范圍內(nèi)。由于停留時間短以及熱應力較低，與分批蒸餾相比，可得到高純度的含氨基甲酸酯的醇(A)。飽和醇的(甲基)丙烯酸酯(G)優(yōu)選為(甲基)丙烯酸與飽和的C1-Cltl醇形成的那些酯?；衔?G)的實例為(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸正丁酯、(甲基)丙烯酸異丁酯、(甲基)丙烯酸正辛酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯、1， 2-乙二醇二-和單(甲基)丙烯酸酯、1，4_ 丁二醇二-和單(甲基)丙烯酸酯、1，6_己二醇二-和單(甲基)丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯和季戊四醇四(甲基) 丙烯酸酯。特別優(yōu)選為(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸正丁酯和 (甲基)丙烯酸2-乙基己酯，且極特別優(yōu)選(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯和 (甲基)丙烯酸正丁酯?？筛鶕?jù)本發(fā)明使用的酶(E)選自，例如，自由形式或者在載體上化學或物理地固定化形式的水解酶、酯酶(E. C. 3. 1.-.-)、脂肪酶(E. C. 3. 1. 1. 3)、糖基化酶(E. C. 3. 2.-.-) 和蛋白酶(E. C. 3. 4.-.-)，優(yōu)選為脂肪酶、酯酶或蛋白酶。特別優(yōu)選為NOVOZym 435(來自南極假絲酵母B (Candida antarctica B)的脂肪酶)或者來自曲霉屬(Aspergillus sp·)、黑曲霉屬(Aspergillus niger sp·)、毛霉屬(Mucor sp·)、圓弧青霉屬(Penicilium cyclopium sp.)、白地霉屬(Geotrichum candidum sp.)、爪卩圭根霉(Rhizopus javanicus)、伯克氏菌屬(Burkholderia sp.)、假絲酵母屬(Candida sp.)、假單胞菌屬 (Pseudomonas sp.)或豬胰臟的脂肪酶，極特別優(yōu)選為來自南極假絲酵母B或伯克氏菌屬的脂肪酶。在該方法中，對本發(fā)明必要的是飽和醇的(甲基)丙烯酸酯(G)與含氨基甲酸酯的醇(A)的酯交換反應以酶(E)作為催化劑連續(xù)地進行，通過將飽和醇的(甲基)丙烯酸酯(G)與含氨基甲酸酯的醇(A)連續(xù)地通過至少一個填充有固定化酶(E)作為催化劑的固定床反應器。
飽和醇的(甲基)丙烯酸酯(G)可預先與含氨基甲酸酯的醇(A)混合，并將該反應混合物隨后通過至少一個填充有固定化酶(E)的固定床反應器。反應物也可分開地且同時地穿過固定化酶(E)。優(yōu)選為首先制備(甲基)丙烯酸酯(G)和含氨基甲酸酯的醇(A) 的反應混合物，然后使其穿過固定化酶(E)。飽和醇的(甲基)丙烯酸酯(G)(基于(甲基)丙烯?；鶈卧?與含氨基甲酸酯的醇(A)(基于羥基)的摩爾比可在很寬范圍內(nèi)變化，例如比例為100 1至1 1、優(yōu)選為 50 1至1 1、更優(yōu)選為20 1至1 1且最優(yōu)選為10 1至1 1。在本發(fā)明方法中酶(E)固定于合適的載體上。存在五種常規(guī)的固定酶的方法，具體而言為吸附、共價結(jié)合、膜截留、凝膠封裝和交聯(lián)。可使用不同的載體材料，并且載體表面與酶的化學相互作用必須調(diào)整為，使得不會發(fā)生不想要的副作用，例如失活。合適的固體載體主要是多種無機和有機材料；后者可為天然來源的或合成來源的。無機載體通常具有高壓力穩(wěn)定性，而有機載體顯示出良好的化學穩(wěn)定性。所用無機載體主要是基于硅氧化物或鋁氧化物或者其混合物的多孔材料。天然有機載體為，例如，多糖，如纖維素、淀粉、葡聚糖、 瓊脂糖和殼多糖。但是，蛋白質(zhì)如膠原、明膠和白蛋白也可使用。所用的合成有機聚合物為聚(甲基)丙烯酸酯、聚丙烯酰胺、乙烯基和烯丙基聚合物、聚酯或聚酰胺。在本發(fā)明方法中，優(yōu)選使用已固定于合適載體上的酶。這種固定化酶(優(yōu)選為脂肪酶)可從Novozymes以商標名Novozym 435 (來自南極假絲酵母B的脂肪酶)得到。將固定化酶提供于一個適于作為固定床反應器的設備(例如管或柱)中。隨后， 將反應物或優(yōu)選地(甲基)丙烯酸酯(G)和含氨基甲酸酯的醇(A)的預混反應混合物借助于一個泵穿過一個裝有固定化酶的固定床反應器。飽和醇的(甲基)丙烯酸酯(G)的酶促酯交換反應通常在0至100°C、優(yōu)選20至 80°C、更優(yōu)選20至70°C、最優(yōu)選20至60°C下進行。反應可在有機溶劑或其混合物中或者不加溶劑進行。混合物通?；旧蠠o水(也即加水量少于10%、優(yōu)選少于5%、更優(yōu)選少于體積)。有機溶劑的比例為，例如，0.01-30重量％、優(yōu)選0. 1-5重量％。合適的有機溶劑為已知的用于此目的的那些溶劑，例如一元叔醇如C3-CfJi，優(yōu)選叔丁醇、叔戊醇；吡啶，聚 C1-C4亞烷基二醇二 C1-C4烷基醚，優(yōu)選聚乙二醇二 C1-C4烷基醚，例如1，2- 二甲氧基乙烷、 二乙二醇二甲基醚、聚乙二醇二甲基醚500 ；碳酸C1-C4亞烷基酯，尤其是碳酸亞丙酯；乙酸 C3-C6烷基酯，尤其是乙酸叔丁酯；THF、甲苯、1，3_ 二氧戊環(huán)、丙酮、異丁基甲基酮、乙基甲基酮、1，4_ 二氧雜環(huán)己烷、叔丁基甲基醚、環(huán)己烷、甲基環(huán)己烷、甲苯、己烷、二甲氧基甲烷、1， 1-二甲氧基乙烷、乙腈以及其單相或多相混合物。任選地，含水溶劑可加入到有機溶劑中，從而形成——取決于有機溶劑——單相或多相反應溶液。含水溶劑的實例為水和含水的經(jīng)稀釋的(例如10至IOOmM)緩沖液，例如PH在6至8范圍內(nèi)的，例如磷酸鉀或TRIS-HCl緩沖液。反應混合物中的水含量通常為1-10體積％。優(yōu)選使用未預處理(干燥、水摻雜) 的反應物。優(yōu)選在不加水和有機溶劑情況下進行酶促酯交換反應。根據(jù)本發(fā)明，反應在至少一個填充有固定化酶(E)的固定床反應器中連續(xù)進行。 為此，將反應物或預混合的反應混合物從一個接收容器中借助于泵穿過裝有固定化酶的固定床反應器。所得包含含氨基甲酸酯的(甲基)丙烯酸酯(U)的粗產(chǎn)物收集在一個合適的儲存容器中。在本發(fā)明方法的一個優(yōu)選實施方案中，將粗產(chǎn)物首先通過蒸餾純化，在此情況下釋放的飽和醇和過量的相應的(甲基)丙烯酸酯(G)以及所用的任何夾帶劑的共沸混合物通過連接的蒸餾塔移除。可任選地額外使用與釋放的飽和醇和因此過量的相應的(甲基)丙烯酸酯(G)形成共沸混合物的夾帶劑。夾帶劑優(yōu)選為其與釋放的飽和醇和因此過量的相應的(甲基)丙烯酸酯(G)形成的共沸混合物顯示出相分離或其可通過加水而被破壞的那種。合適的這種夾帶劑為，例如，正戊烷、正己烷、正庚烷、環(huán)己烷、甲基環(huán)己烷、苯、甲苯、二甲苯以及其任何所需的混合物。用于移除共沸混合物的蒸餾塔具有本身已知的設計且具有常規(guī)的內(nèi)件。可用的塔內(nèi)件原則上包括所有普通的內(nèi)件，例如塔板、規(guī)整填料和/或無規(guī)填料。在塔板中，優(yōu)選泡罩塔板、篩板塔板、浮閥塔板、索爾曼塔板(Thormarm tray)和/或雙流塔板；在無規(guī)填料中，優(yōu)選為包含環(huán)形、螺旋形、鞍形或者編織型填料的那些。通常，5至20個理論塔板是足夠的。將蒸餾出的共沸混合物隨后在一個常規(guī)設計的冷凝器中冷凝。將以這種方式純化的包含含氨基甲酸酯的(甲基)丙烯酸酯(U)的產(chǎn)物隨后加入第二個裝有固定化酶(E)的固定床反應器中并借助于泵穿過這個固定床反應器。最終產(chǎn)物收集在一個所連接的儲存容器中。使反應混合物穿過裝有固定化酶的固定床反應器的泵的功率被調(diào)節(jié)為使得在酶固定床的出口達到熱力學平衡狀態(tài)。任選地，在本發(fā)明方法的另一個實施方案中，含氨基甲酸酯的(甲基)丙烯酸酯在離開該至少一個裝有固定化酶(E)的固定床反應器之后且在被收集到儲存容器中之前，可經(jīng)過一個萃取操作。萃取通常用水進行，在此情況下剩余的含氨基甲酸酯的醇㈧被轉(zhuǎn)移到水相中并由此從最終產(chǎn)物中移除。包含含氨基甲酸酯的(甲基)丙烯酸酯(U)和任何剩余的(甲基)丙烯酸酯(G)的有機相可在上述蒸餾塔內(nèi)純化，其中(甲基)丙烯酸酯(G)作為低沸化合物從最終產(chǎn)物中移除。如使用溶劑，則從有機溶劑中的移除通常通過蒸餾、精餾或在固體反應產(chǎn)物情況下通過過濾實現(xiàn)。為進一步純化反應產(chǎn)物，也可使用色譜法或蒸餾純化。如實施蒸餾純化來提純反應產(chǎn)物，則含氨基甲酸酯的(甲基)丙烯酸酯(U)在另一個蒸餾步驟中作為頂部產(chǎn)物從在任選的溶劑蒸餾中得到的底物(bottom)中分離出來， 并用至少一種下文指明的阻聚劑穩(wěn)定。在那里提到的穩(wěn)定劑中，對苯二酚單甲醚和吩噻嗪尤其適合蒸餾純化。可用于該蒸餾步驟的精餾塔為已知設計(例如帶有無規(guī)填料的塔、帶有規(guī)整填料的塔或板式塔)并且具有分離的內(nèi)件(例如泡罩塔板、篩板塔板或雙流塔板)或者包含無規(guī)填料或規(guī)整填料。常規(guī)內(nèi)件優(yōu)選具有10至20個理論塔板。也可選薄膜蒸發(fā)器。蒸發(fā)器和冷凝器同樣是常規(guī)設計。
含氨基甲酸酯的(甲基)丙烯酸酯(U)優(yōu)選在底部溫度(bottom temperature) 為100-140°C、優(yōu)選110-130°C以及頂部壓力(top pressure)為1至lOOmbar、優(yōu)選1至 50mbar、更優(yōu)選1至IOmbar且尤其是1至5mbar下得到。為了穩(wěn)定，可將0. 05-0. 5%對苯二酚單甲醚的溶液或另一種效果類似的儲存穩(wěn)定劑噴入冷凝器中，所選擇的加入量為使得冷凝物中儲存穩(wěn)定劑的濃度為10-20ppm。可將冷凝物的一部分，優(yōu)選10-20%，作為回流加回到蒸餾塔內(nèi)。根據(jù)氣相色譜分析，所得到的含氨基甲酸酯的(甲基)丙烯酸酯(U)具有至少 98. 5%、優(yōu)選至少99. 0%且更優(yōu)選至少99. 5%的純度。蒸餾純化的底部產(chǎn)物(主要由剩余的含氨基甲酸酯的(甲基)丙烯酸酯(U)、邁克爾加成(Michael addition)產(chǎn)物、穩(wěn)定劑和聚合物組成)可進入殘液蒸餾和/或殘液裂解。應認識到還可以將任選的溶劑蒸餾和蒸餾純化的蒸餾單元相結(jié)合。這樣，純的含氨基甲酸酯的(甲基)丙烯酸酯⑶可通過側(cè)抽口(draw)排出，優(yōu)選以氣態(tài)形式，在柱的下部區(qū)域，優(yōu)選在下半?yún)^(qū)，更優(yōu)選在下三分之一區(qū)；如上所述進行冷凝和穩(wěn)定。但是在純化步驟中，優(yōu)選僅移除所用的酶和所用的任何溶劑。酶促酯交換反應中的反應條件是溫和的。低溫和其他溫和的條件防止了在酯交換反應中生成副產(chǎn)物，而這些副產(chǎn)物原本可由，例如，化學催化劑產(chǎn)生或由所用(甲基)丙烯酸酯(G)的不需要的自由基聚合產(chǎn)生，這些原本只能通過加入穩(wěn)定劑來防止。由于本發(fā)明方法中所用的飽和醇的(甲基)丙烯酸酯(G)和含氨基甲酸酯的(甲基)丙烯酸酯(U)均為可聚合化合物，在所有操作步驟中必須保證充分抑制聚合。因此根據(jù)本發(fā)明，酯交換反應在至少一種阻聚劑(ρ)存在下進行。阻聚劑可為在任何情況下均存在于(甲基)丙烯酸酯(G)中的儲存穩(wěn)定劑，但也可以加入另一種阻聚劑。通常，基于不飽和單體，每單個物質(zhì)，需要使用1至lOOOOppm、優(yōu)選10至5000ppm、 更優(yōu)選30至2500ppm且尤其是50至1500ppm的合適的阻聚劑(P)。合適的阻聚劑⑵可為，例如N氧化物(硝?；騈-氧基(N-oxyl)基團，也即具有至少一個> N-O 基團的化合物)，例如4-羥基-2，2，6，6-四甲基哌啶N-氧基、4-氧-2， 2，6，6-四甲基哌啶N-氧基、4-乙酰氧基_2，2，6，6-四甲基哌啶N-氧基、2，2，6，6-四甲基哌啶N-氧基、4，4，，4”-三0，2，6，6-四甲基哌啶N-氧基)亞磷酸鹽或3-氧-2，2，5，5-四甲基吡咯烷N-氧基；可具有一個或多個烷基的單元或多元酚，例如烷基酚，如鄰、間或?qū)追?甲基苯酚)、2_叔丁基苯酚、4-叔丁基苯酚、2，4-二叔丁基苯酚、2-甲基-4-叔丁基苯酚、2-叔丁基-4-甲基苯酚、2，6-叔丁基-4-甲基苯酚、4-叔丁基-2，6-二甲基苯酚或6-叔丁基-2，4-二甲基苯酚；醌，例如對苯二酚、對苯二酚單甲醚、2-甲基對苯二酚或2，5_ 二叔丁基對苯二酚；羥基苯酚，例如鄰苯二酚(1，2_ 二羥基苯)或苯醌；氨基苯酚，例如對氨基苯酚；亞硝基苯酚，例如對亞硝基苯酚；烷氧基苯酚，例如2-甲氧基苯酚(愈創(chuàng)木酚、鄰苯二酚單甲醚)、2_乙氧基苯酚、2-異丙氧基苯酚、4-甲氧基苯酚(對苯二酚單甲醚)、單或二叔丁基-4-甲氧基苯酚；生育酚，例如α -生育酚和2，3- 二氫-2，2- 二甲基_7_羥基苯并呋喃(2，2-二甲基-7-羥基苯并二氫呋喃)；芳香族胺，例如N，N-二苯胺或N-亞硝基二苯胺；苯二胺，例如N，N’ - 二烷基對苯二胺，其中烷基可相同或不同且各自獨立地由1至4 個碳原子組成且可為直鏈或支化的，例如N，N’ - 二甲基對苯二胺或N，N’ - 二乙基對苯二胺；輕基胺，例如N，N- 二乙基羥胺；亞胺，例如甲基乙基亞胺或亞甲紫；磺酰胺，例如N-甲基-4-甲苯磺酰胺或N-叔丁基-4-甲苯磺酰胺；肟，例如醛肟、酮肟或酰胺肟，如二乙基酮肟、甲基乙基酮肟或水楊醛肟；磷化合物，例如三苯膦、亞磷酸三苯酯、亞磷酸三乙酯、次磷酸或亞磷酸的烷基酯；硫化合物，例如二苯硫或吩噻嗪；金屬鹽，如銅或錳、鈰、鎳、鉻鹽，例如氯化物、硫酸鹽、水楊酸鹽、甲苯磺酸鹽、丙烯酸鹽或乙酸鹽，如乙酸銅、氯化銅(II )、水楊酸銅、乙酸鈰(III)或乙基己酸鈰(III)；或其混合物。所用阻聚劑(混合物)優(yōu)選為至少一種來自對苯二酚、對苯二酚單甲醚、吩噻嗪、 4-羥基-2，2，6，6-四甲基哌啶N-氧基、4-氧-2，2，6，6-四甲基哌啶N-氧基、2-叔丁基苯酚、4-叔丁基苯酚、2，4- 二叔丁基苯酚、2-叔丁基-4-甲基苯酚、6-叔丁基-2，4- 二甲基苯酚、2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚、2-甲基-4-叔丁基苯酚、次磷酸、乙酸銅、氯化銅(II )、水楊酸銅和乙酸鈰(III)的化合物。極特別優(yōu)選使用吩噻嗪和/或?qū)Ρ蕉訂渭酌?MEHQ)作為阻聚劑(P)。為進一步促進穩(wěn)定，優(yōu)選其中存在一種含氧氣體，優(yōu)選為空氣或空氣和氮氣的混合物(稀薄空氣(lean air))。在一種優(yōu)選實施方案中，本發(fā)明方法可以得到式(I)的含氨基甲酸酯的(甲基) 丙烯酸酯⑶
〇〇其中R1和R2各自如上定義，Y選自1，2_亞乙基、1，2-亞丙基、1，1-二甲基-1，2-亞乙基、1-羥甲基-1，2-亞乙基、2-羥基-1，3-亞丙基、2-羥基-1，3-亞丙基、1，3-亞丙基、1，4-亞丁基、1，6-亞己基、 2-甲基-1，3-亞丙基、2-乙基-1，3-亞丙基、2，2-二甲基-1，3-亞丙基和2，2-二甲基-1， 4-亞丁基，R3為氫或甲基，優(yōu)選為氫，條件為R1和R2基團中的至少一個不為氫?？傻玫降暮被姿狨サ?甲基)丙烯酸酯(U)可有利地用作聚(甲基)丙烯酸酯中的共聚單體或者用作可輻射固化和/或可雙重固化的聚(甲基)丙烯酸酯中的活性稀釋劑。這種聚(甲基)丙烯酸酯適合作為可輻射固化或可雙重固化的涂料中的粘合劑?？捎纱说玫降耐苛显谟H水和疏水基底上均具有很高的耐劃傷性、硬度、化學穩(wěn)定性、彈性和粘附性。由本發(fā)明方法制備的含氨基甲酸酯的(甲基)丙烯酸酯(U)的另一用途是用作涂料制劑中的添加劑。含氨基甲酸酯的(甲基)丙烯酸酯(U)可用于底層涂料或頂層涂料中。由于其優(yōu)異的特性，如耐劃傷性和彈性增加以及粘度降低，尤其在支化的聚丙烯酸酯情況下，在輻射固化的透明涂層中，優(yōu)選其用于頂部涂料中的用途。對于這種用途，可將含氨基甲酸酯的(甲基)丙烯酸酯(U)適宜地在添加溶劑下混合以防止固態(tài)并使含氨基甲酸酯的(甲基)丙烯酸酯(U)保持液態(tài)。為此目的合適的溶
11劑為可與其混溶的低級烴，如甲醇、乙醇、丙醇、異丙醇、丁醇、己醇以及其任何所需的混合物。通常使用0至40重量％、優(yōu)選5至30重量％且更優(yōu)選10至20重量％的合適溶劑，各自均基于溶劑和含氨基甲酸酯的(甲基)丙烯酸酯(U)的總重量。以下實施例意在示例說明本發(fā)明的特性，而不對其進行限制。除非另有指明，百分比總是指重量百分比并且份總是指重量份。
實施例實施例1丙烯酸氨基甲酸羥丙酯的制備
權(quán)利要求
1.一種通過使含氨基甲酸酯的醇(A)與一種飽和醇的(甲基)丙烯酸酯(G)在至少一種阻聚劑(P)存在下以一種酶(E)作為催化劑在反應器中反應而制備含氨基甲酸酯的(甲基)丙烯酸酯⑶的方法，其包括使飽和醇的(甲基)丙烯酸酯(G)和含氨基甲酸酯的醇 (A)連續(xù)地通過至少一個填充有固定化酶(E)作為催化劑的固定床反應器。
2.權(quán)利要求1的方法，其中含氨基甲酸酯的醇(A)可通過以下反應得到
3.權(quán)利要求2的方法，其中R1和R2各自獨立地為氫、C1-C12烷基、C5-C6環(huán)烷基或式-[Xi] k-H的基團。
4.上述權(quán)利要求中任一項的方法，其中飽和醇的(甲基)丙烯酸酯選自(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸正丁酯和(甲基)丙烯酸2-乙基己酯。
5.上述權(quán)利要求中任一項的方法，其中酶(E)為一種脂肪酶。
6.上述權(quán)利要求中任一項的方法，其中將飽和醇的(甲基)丙烯酸酯(G)預先與含氨基甲酸酯的醇(A)混合，然后使該反應混合物通過至少一種固定化酶(E)。
7.上述權(quán)利要求中任一項的方法，其中飽和醇的(甲基)丙烯酸酯(G)與含氨基甲酸酯的醇(A)的摩爾比在50 1至1 1范圍內(nèi)。
8.上述權(quán)利要求中任一項的方法，其中粗產(chǎn)物通過蒸餾純化，其移除釋放的飽和醇和過量的相應的(甲基)丙烯酸酯(G)以及所用任何夾帶劑的共沸混合物。
9.權(quán)利要求8的方法，其中通過蒸餾而純化的所述含氨基甲酸酯的(甲基)丙烯酸酯 (U)穿過另一個裝有固定化酶(E)的固定床反應器。
10.上述權(quán)利要求中任一項的方法，其中對含氨基甲酸酯的(甲基)丙烯酸酯(U)實施一個采用水的萃取操作。
11.上述權(quán)利要求中任一項的方法，其中含氨基甲酸酯的醇(A)以純化形式使用，通過預先經(jīng)連續(xù)純化蒸餾而從低沸點和高沸點的二級組分中移出含氨基甲酸酯的醇(A)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種連續(xù)制備含氨基甲酸酯基的(甲基)丙烯酸酯(U)的方法，其通過使含氨基甲酸酯基的醇(A)與一種飽和醇的(甲基)丙烯酸酯(G)在至少一種阻聚劑(P)存在下以一種酶(E)作為催化劑在反應器中反應而實施。所述飽和醇的(甲基)丙烯酸酯(G)和含氨基甲酸酯基的醇(A)連續(xù)地在至少一個填充有固定化酶(E)作為催化劑的固定床反應器上通過。
文檔編號C08G71/04GK102421823SQ201080021121
公開日2012年4月18日 申請日期2010年5月6日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月12日
發(fā)明者J·道威爾, R·斯特默, S·莫勒 申請人:巴斯夫歐洲公司