[发明专利]制备羟烷基羧酸酯的方法

说明书

本发明涉及一种通过使羧酸与(C₁‑C₃₆)醇在催化剂存在下反应而制备酯的方法。该方法特别适用于羟烷基羧酸和脂肪醇的反应。

描述

本发明涉及通过使羧酸与(C₁-C₃₆)醇在催化剂存在下反应而制备酯的方法。该方法特别适用于使羟烷基羧酸与脂肪醇反应。

羧酸酯可以由羧酸和醇通过除去水或通过另一合适羧酸酯的酯交换而获得。羧酸和醇的直接反应通常仅非常缓慢地进行。添加催化剂如酸可加速酯化。

然而，羧酸和醇的酯化反应的热力学平衡通常是不利的，使得在酸存在下的酯化要求显著过量的醇并且从反应混合物中移除反应产物(水和/或酯)以提高所需产物的收率。

即使不添加外部酸，羟烷基羧酸的酯化如乳酸或柠檬酸的酯化也充分快速地进行，这是因为反应自催化进行。由于质量作用定律，高浓度的原料以及低浓度的水对于这些羧酸的酯化是有利的，从而实现高收率。因此，通常优选羧酸以尽可能高的浓度和低水含量使用。然而，一些羟烷基羧酸如乳酸的单体形式倾向于在较高浓度下形成二聚体、三聚体和/或低聚物，这降低了所需产物的收率。已知二聚体、三聚体和低聚物(D.T.Vu等，FluidPhase Equilibria 2005，236，125-135)以及内酯通过分子内酯化在高浓度下借助自催化分子间酯化形成。单体乳酸(A)与二聚乳酸(B)、三聚乳酸(C)和低聚乳酸(D，q2)的平衡示意于以下方案：

因此，在例如乳酸与(C₁-C₃₆)醇的反应中，不仅形成单体乳酸的酯，而且还形成二聚、三聚和低聚乳酸的相应酯(其同样是不希望的，并且任选必须从所需产品中移除)。

因此，在88重量％的乳酸水溶液的酯化中，还形成二聚、三聚和低聚乳酸酯。该反应在较低浓度下不太明显，并且在20重量％乳酸水溶液中不再能观察到(N.S.Asthana等，Ind.Eng.Chem.Res.2006，45，5151-5257)。然而，使用低浓度的乳酸水溶液通常在经济上是不合理的。

因此，本发明的一个目的是提供一种适用于以高收率制备单体羧酸的羧酸酯的方法。此外，本发明的一个目的是减少反应的副产物，特别是二聚、三聚和/或低聚羧酸的酯。本发明的另一目的是提供一种要求尽可能低过量醇且同时不要求从反应混合物中移除水和/或羧酸酯的方法。

发明描述

本发明涉及一种通过使式(I)的羧酸与(C₁-C₃₆)醇反应而制备酯的方法：

其中

R⁰是-H或-OR³；

R¹是-H、-(C₁-C₆)烷基、-(C₁-C₆)烷基COOR³、-COOR³或-OR³；

R²是-H、-(C₁-C₆)烷基、-(C₁-C₆)烷基COOR³或(C₆-C₁₀)芳基，其中R²任选经-OR³和/或-COOR³取代；

R³是-H或-(C₁-C₆)烷基；

m是0、1、2、3、4或5；