[发明专利]脂肪酸烷基酯的烷氧基化方法

说明书

技术领域

本发明涉及在催化剂的存在下，在一锅法烷氧基化反应中制备烷氧基化脂肪酸烷基酯的方法，所述催化剂是碱土金属氧化物/无机酸组合或路易斯酸。

背景技术

烷氧基化脂肪酸烷基酯属于非离子表面活性剂类，并且广泛地用于多种应用中。

虽然公知将环氧烷添加到脂肪酸(即，包含酸性氢原子的化合物)可以在多种一般碱性催化剂的存在下实施，但是将环氧烷插入脂肪酸烷基酯的酯键则难得多，并且只有使用特殊催化剂才能实现。

为了获得既高效又易于制备和使用的用于脂肪酸烷基酯的烷氧基化的催化剂，已经进行了许多尝试。通常，这些化合物包括与多种助催化剂混合的碱土金属化合物，特别是钙和镁。有代表性的实例包括例如至少两种碱土化合物与一种或更多种其它材料以及至少一种酸的混合物：所述其它材料选自羧酸、聚烷撑二醇、C₁-C₁₀烷基封端的聚烷撑二醇及其混合物(WO2006/025898)。其它催化剂基于羧酸和/或羟基羧酸的一种或更多种碱土金属盐、含氧酸、醇和/或酯，和过氧酸和/或其盐(EP-A-2181763)或小分子羧酸和/或羟基羧酸的钙盐和/或前者的水合物的混合物，与强含氧酸、醇和/或酯组合(WO02/38269)。

但是，目前已知的脂肪酸烷基酯的烷氧基化方法仍然存在若干缺点，特别是需要催化剂的外部制备(即中间体的分离等)、缺乏到达高点的同系物分布以及不利的反应条件(例如高温)等。因而，仍然需要具有合适且方便的反应条件以及极佳的反应结果(适于工业规模)的脂肪酸烷基酯的烷氧基化方法。

现在，申请人发现基于碱土金属氧化物/无机酸组合(特别是BaO/H₂SO₄)或路易斯酸(特别是SnCl₄)的催化剂体系能够解决与现有技术方法相关的问题。特别地，示出了当使用碱土金属氧化物/无机酸组合(特别是BaO/H₂SO₄组合)或路易斯酸(特别是SnCl₄)作为催化剂时，脂肪酸烷基酯的烷氧基化反应导致具有窄的低聚物分布的烷氧基化产物。此外，这些方法可以在一锅法反应中进行，因此，排除了分离任意中间体化合物的步骤，如催化剂的外部制备，以及随后转入另一反应器用于根据现有技术的烷氧基化反应。

发明概述

因此，本发明的一个目的是提供在催化剂的存在下，在一锅法烷氧基化反应中制备烷氧基化脂肪酸烷基酯的新方法，所述催化剂是碱土金属氧化物/无机酸组合或路易斯酸。

更具体地，本发明涉及在一锅法反应中制备烷氧基化脂肪酸烷基酯的方法，包括以下步骤：(a)提供脂肪酸烷基酯，(b)向所述脂肪酸烷基酯中添加催化剂以得到第一混合物，其中所述催化剂是碱土金属氧化物/无机酸组合或路易斯酸，(c)向所述第一混合物中添加一种或更多种环氧烷以得到第二混合物，以及(d)分离烷氧基化脂肪酸烷基酯。

在一个实施方案中，烷氧基化脂肪酸烷基酯具有式R₁-COO-[(CH₂-CHR₃-O)_x-(CH₂-CHR₄-O)_y]_z-R₂，其中，R₁和R₂彼此独立地为具有1至30个碳原子的线性的或支化的、饱和的或不饱和的、脂肪族或芳族的烃基，R₃和R₄彼此独立地为H、(C1-C10)烷基，优选为H、甲基或乙基，x、y和z彼此独立地是平均值为1至100的整数，前提是(x+y)·z≤100。

在其它实施方案中，碱土金属氧化物是第II族元素的氧化物，优选为氧化钡。无机酸选自硫酸、盐酸、高氯酸、硝酸、磷酸，优选为硫酸。

在其它实施方案中，路易斯酸是卤化锡，优选为发烟SnCl₄。

根据本发明的优选工艺，催化剂是比率为1.5-2.5至0.5-1.5、优选为约2∶1的氧化钡与硫酸的组合。

这些和其它目的将从下述说明书而变得明显。

附图简述

图1(a)-(e)：多种烷氧基化Palmere M1218 PK的同系物分布：(a)4.3M PO，(b)10M EO，(c)7M EO与现有技术催化剂体系的比较(实心柱：本发明的催化剂体系，条纹柱：现有技术催化剂体系(从液体洗涤清洁剂分离的乙氧基化甲酯))，(d)3M EO。