[发明专利]制备拌棉醇的方法

说明书

技术领域

2-溴-2-硝基-1，3-丙二醇，又称为拌棉醇，其具有下式：

拌棉醇是抗微生物剂，尤其是用于化妆品工业和工业废水处理的抗微生物剂。

在它们最通常的形式中，从硝基甲烷(CH₃NO₂)开始制备拌棉醇的常规合成途径可通过如下方案表示：

第一途径包括硝基甲烷的羟基甲基化以产生2-硝基-1，3-丙二醇，随后通过所述中间产物的溴化以产生拌棉醇。根据第二途径，以相反的顺序进行上述反应顺序，使得硝基甲烷首先溴化并且使所得中间产物随后经历羟基甲基化。

本发明涉及使用三溴硝基甲烷(CBr₃NO₂，也称作溴化苦，缩写BP)制备拌棉醇。更具体地说，本发明涉及三溴硝基甲烷、硝基甲烷和甲醛的碱催化反应以产生拌棉醇，如以下反应方案所示(其中氢氧化钠作为可能的碱示出)：

背景技术

在JP 06-293710和CN 1903830中描述了根据如上所述反应方案使用三溴硝基甲烷制备拌棉醇。然而，已经发现上述反应是大量放热的并且不能容易地以可控的方式进行。本发明提供的方法的目的特别在于解决与所述碱催化反应释放的强热相关的某些问题。

发明内容

本发明人已经发现反应速率和反应的放热速率可有利地通过调节如下因素中的一个或多个来改进：

(i)反应期间消耗的甲醛试剂；或

(ii)用于催化反应的碱的总量和浓度；或

(iii)将碱进料到反应混合物中的方案，特别是进料期间的添加速率、反应混合物的温度和pH。

根据一个方面，本发明提供的用于制备拌棉醇的方法包括将水、三溴硝基甲烷、硝基甲烷和低聚甲醛装料到反应器；在搅拌下逐渐将碱进料到所述反应器中；使反应完成并且将拌棉醇与水性反应混合物分离。

更具体地说，三溴硝基甲烷、硝基甲烷和低聚甲醛在水性介质中在催化量的碱的存在下反应，其中所述碱优选选自碱性氢氧化物和碱性碳酸盐，特别优选氢氧化钠和碳酸钠。将水和上述反应物(约化学计量的量)引入到反应器中，加热反应混合物并且向其中逐渐添加碱的水溶液(优选相对稀的溶液)，从而有效地控制反应。

三溴硝基甲烷原材料可通过各种合成途径制备。例如，三溴硝基甲烷可方便地根据WO2007/023496和WO2008/146277中所述的工序生产。相关的反应通过如下化学反应式表示：

CH₃NO₂+3Br₂+3MOH→CBr₃NO₂+3MBr+3H₂O

其中M为碱金属，优选为钠。三溴硝基甲烷通过如下获得：将水、硝基甲烷和溴装料到反应器；随后逐渐添加浓缩的碱(NaOH)的水溶液。根据上述反应制备三溴硝基甲烷原材料的特别优选的条件(其中该方法以间歇模式运行)如下：

反应器温度：40℃(±5)

Br₂/硝基甲烷摩尔比：3.25(±0.05)

NaOH水溶液的浓度：35％w/w(±1)

NaOH/硝基甲烷摩尔比：3.50(±0.1)

反应时间(碱的添加时间)：4～6小时

产生三溴硝基甲烷原材料的反应根据碱的添加速率进行。该反应是放热的、快速的，并且在完成碱进料之后立刻停止。通过溴的消失和反应混合物的pH从6提高到9可确定该反应的终点。在结束添加碱后，使反应混合物到达室温(约25℃)并且停止搅拌。在完成反应时，获得两个相。将反应混合物分离为水相和有机相，其中有机相基本上由三溴硝基甲烷组成。基于硝基甲烷，该反应对三溴硝基甲烷的选择性超过99％并且产率为约97％。展示获得三溴硝基甲烷原材料的完整制备工序在后面提供。

根据本发明用作原材料的硝基甲烷是市售的。硝基甲烷可以相对于三溴硝基甲烷原材料以摩尔计稍过量使用。更具体地说，硝基甲烷：三溴硝基甲烷的摩尔比可为2∶1～2.05∶1，优选为约2.03∶1。

用于所述方法的甲醛在反应器中由低聚甲醛原位产生，低聚甲醛为由式HOCH₂(OCH₂)_n-2OCH₂OH表示的高分子量固体聚合物，其中n代表聚合度。固体低聚甲醛在碱性环境中加热时逐渐溶解在反应混合物中，经历解聚合以产生参加反应的甲醛。与采用甲醛水溶液时观察到的相对快速的放热相比，甲醛在反应器中的逐渐产生减慢了反应热的发展速率。