專利名稱：用于制備作為洗衣劑助洗劑的2,2-氧代丁二酸氫鹽的改進(jìn)的溫度控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于制備2，2′一氧代丁二酸氫鹽的化學(xué)方法的改進(jìn)。2，2′一氧代丁二酸的四鈉鹽是一種已知的洗衣劑助洗劑，其制備方法包括馬來(lái)酸鹽與蘋果酸鹽反應(yīng)。本發(fā)明還提供了一種適用的蘋果酸鹽起始原料的新的合成方法。
蘋果酸，及其鹽和衍生物都是已知的工業(yè)上有用的化合物，特別是它可以被用作為食品酸化劑，2，2′一氧代丁二酸氫鹽是一種已知的洗衣劑助洗劑。
從1960年以來(lái)蘋果酸一直被廣泛地應(yīng)用在工業(yè)上，見Kirk-othmer的《EncyclopediaofChemicalTechnology》3rdEdition1981vol.13.Pages103～119及其中引用的所有參考文獻(xiàn)。Kirk-othmer的專利是涉及在180℃和1.03～1.21MPa(150～175Psi)的條件下直接水合馬來(lái)酸的方法。Kirk-othmer詳細(xì)地討論了R，s-蘋果酸在工業(yè)上的合成，這種合成包括在升溫和壓力(180-220℃/1.4-1.8MPa，即200Psi或高于200Psi)下，在鈦反應(yīng)器中于酸性條件下馬來(lái)酸和富馬酸的水合反應(yīng)，由于生成了大量的富馬酸鹽，它必須從蘋果酸中分離出來(lái)并進(jìn)行再循環(huán)，故該反應(yīng)效率低。在進(jìn)行了12步驟提純后，得到了含有低于1%富馬酸和低于0.05%的馬來(lái)酸的蘋果酸。從而使目前的工業(yè)合成方法至少具有四個(gè)缺點(diǎn)第一，蘋果酸的生成效率低;第二，需要高壓;第三，由于酸性條件的強(qiáng)腐蝕性而需要使用鈦反應(yīng)器;第四，需要復(fù)雜和昂貴的提純過(guò)程。
因此，可以預(yù)計(jì)一種簡(jiǎn)單化的由低成本馬來(lái)酸鹽轉(zhuǎn)化成蘋果酸鹽的方法是十分有利的。
現(xiàn)有技術(shù)已經(jīng)公開了在中性、酸性和堿性(氫氧化鈉)條件下富馬酸鹽水合制蘋果酸鹽的動(dòng)力學(xué)研究。見Rozelle和Alberty的，J.Phys.Chem.，Vol.61，1957，Pages1637～1640;Erickson和Alberty.的J.Phys.Chem.，Vol.63，1959Pages705-709和Bender及Connors的J.Amer.Chem.Soc.，Vol84，196662，Pages1980～1986。在這些公開文獻(xiàn)中不使用多價(jià)金屬離子，并且該研究一般是在稀釋水溶液中進(jìn)行。
制備金屬鹽形式的蘋果酸鹽和2，2′一氧代丁二酸氫鹽的方法已為人知，并已在現(xiàn)有技術(shù)中公開。Berg在美國(guó)專利3，128，287(1964年4月7日公布)中描述了他發(fā)明的方法，它包括制備2，2′一氧代丁二酸和蘋果酸的有效方法并提供了以下的公開內(nèi)容(第1欄，第32-39行)本發(fā)明的方法包括馬來(lái)酸和鈣、鋇、鎂或鍶的氫氧化物反應(yīng)，通常該反應(yīng)是將由馬來(lái)酸和過(guò)量的氫氧化物在水存在下混合。然后將反應(yīng)混合物在約50℃至回流溫度的范圍內(nèi)加熱約1天至約一個(gè)月。
見第1欄，第65-71行如上所述，本發(fā)明的方法是制備蘋果酸和2，2′一氧代丁二酸，所得產(chǎn)物的比率隨方法中所用的金屬氫氧化物而變化。當(dāng)使用鍶和鋇的氫氧化物時(shí)能夠達(dá)到使幾乎所有馬來(lái)酸轉(zhuǎn)化成蘋果酸。但是在方法中如果使用鈣和鎂的氫氧化物則制得幾乎等量的蘋果酸和2，2′一氧代丁二酸的混合物。
參見實(shí)施例，特別是實(shí)施例1。
從上述這些公開的內(nèi)容中可以清楚地看到，事實(shí)上Berg的方法不是一種由馬來(lái)酸酐轉(zhuǎn)化成蘋果酸或其鹽的可行的工業(yè)方法;因?yàn)榈谝?，鍶或鋇昂貴且有毒，因此作為食品添加劑或洗衣劑化學(xué)產(chǎn)品而大量使用是不理想的;第二，由于使用鈣或鎂所得的蘋果酸鹽的收率較低。
因此，本發(fā)明的目的就是提供一種使用鈣或鎂能高收率獲得蘋果酸鹽的方法。
本發(fā)明還涉及2，2′一氧代丁二酸氫鹽的制備。不管Berg方法在制備“幾乎等量”的蘋果酸和2，2′一氧代丁二酸氫酸混合物的效率如何，在現(xiàn)有技術(shù)中還沒(méi)有公開一種能直接導(dǎo)致2，2′一氧代丁二酸氫鹽高收率而又能使其中僅含少量的蘋果酸鹽或象富硭嵫握庋撓謝輩锏暮銑煞椒?。因此，染J枰擲 ，2′一氧代丁二酸氫鹽或在配方中非自身地同時(shí)引入大量的蘋果酸鹽的情況下將它們配制成洗滌劑組合物，就需將產(chǎn)物進(jìn)行有機(jī)提純，Berg的發(fā)明由于2，2′一氧代丁二酸氫鹽粗產(chǎn)物的有機(jī)純度低，以及低收率使其在工業(yè)上大規(guī)模生產(chǎn)不具吸引力。
Lamberti等人的美國(guó)專利3，635，830(1972年1月18日公布)也公開了以Berg為基礎(chǔ)的2，2′一氧代丁二酸氫鹽的合成方法，Lambeti等人的方法同樣具有Berg方法的缺點(diǎn)。
Lamberti等人進(jìn)一步公開了2，2′一氧代丁二酸氫鹽用作洗衣劑助洗劑。
Matzner等人在TensideDetergents，1973，Vol.10，239-245中有關(guān)作為洗滌劑使用的2，2′一氧代丁二酸氫鹽合成的文章中指出“必須開發(fā)更為經(jīng)濟(jì)的方法以使2，2′一氧代丁二酸氫鹽成為實(shí)用的(助洗劑)選擇物”。
雖然近來(lái)Nieuwenhuizen等人在J，Amer.oil Chemists′Soc.，Vol.60，1983，Pages44-48中公開了在二價(jià)陽(yáng)離子，特別為Ca2+存在下，將蘋果酸(預(yù)制的)加入到含水堿性介質(zhì)中的馬來(lái)酸中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室合成2，2′一氧代丁二酸氫鹽是可能的，但是現(xiàn)有技術(shù)中仍然沒(méi)有公開工業(yè)上可行的制備2，2′一氧代丁二酸氫鹽的工業(yè)方法。
上述引用的Berg和Lamberti等人的專利在此只作為參考文獻(xiàn)，尤其是它們還包括了將上述方法的含有粗鈣或鎂產(chǎn)品轉(zhuǎn)化成2，2′一氧代丁二酸的單價(jià)陽(yáng)離子氫鹽(例如鈉鹽)。如前所述，它們還包括了2，2′一氧代丁二酸氫酸與其它諸如蘋果酸鹽這樣的有機(jī)物質(zhì)的分離。
綜上所述，可以清楚地看到需要改進(jìn)制備2，2′一氧代丁二酸氫鹽的方法，一種能使2，2′一氧代丁二酸氫鹽的制備變得更為經(jīng)濟(jì)和/或更實(shí)際的高收率的方法將特別有利于洗滌劑組合物的使用和制備。減少了粗2，2′一氧代丁二酸氫鹽產(chǎn)物的有機(jī)提純，使一種成本低廉并能大規(guī)模生產(chǎn)的方法成為可能。
本發(fā)明的目的就是提供這樣一種改進(jìn)的2，2′一氧代丁二酸氫鹽的合成方法，其中有效地和高收率地進(jìn)行了醚鍵生成反應(yīng)馬來(lái)酸鹽+蘋果酸鹽→2，2′一氧代丁二酸氫鹽。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種能使馬來(lái)酸酐全部轉(zhuǎn)化成2，2′一氧代丁二酸或其鈉鹽的方法，本發(fā)明還有一個(gè)目的是提供一種成本合理的大規(guī)模生產(chǎn)洗衣劑級(jí)的2，2′一氧代丁二酸氫鹽的方法，其中有機(jī)提純可有可無(wú)而不是必要的。
本發(fā)明的方法包括由特別定義的有機(jī)組份到2，2′一氧代丁二酸氫鹽的化學(xué)轉(zhuǎn)化，2，2′一氧代丁二酸氫鹽的收率通常至少為80%(以有機(jī)組分的重量計(jì)算)。
無(wú)論起始原料是哪種確定的化學(xué)形式，只要起始原料含有下列這些物質(zhì)，2，2′一氧代丁二酸氫鹽的制備方法總是有效的Ⅰ.一種含有馬來(lái)酸和預(yù)制的蘋果酸鹽的有機(jī)組份;
Ⅱ.一種選自鈣、鎂和它們混合物的二價(jià)金屬陽(yáng)離子組份;
Ⅲ.一種選自氫氧化物和生成氫氧化物(例如氧化物)陰離子的堿金屬組份;
和以下特別重要的附加組份Ⅳ.選自鈉、鉀及其混合物的增溶單價(jià)陽(yáng)離子組份。
實(shí)際上當(dāng)需要時(shí)，最好結(jié)果可保證2，2′一氧代丁二酸氫鹽的收率達(dá)到85%和85%以上，以下將詳細(xì)給出以特定量使用的上述組份。在反應(yīng)開始時(shí)，上述組份的量和比率完全是以酐水解和中和為基礎(chǔ)并以有機(jī)組份沒(méi)有轉(zhuǎn)化成2，2′一氧代丁二酸氫鹽的程度為基礎(chǔ)來(lái)設(shè)定的。在2，2′一氧代丁二酸氫鹽制備方法中除了水和Ⅰ-Ⅳ以外沒(méi)有其它組份。
化學(xué)家將會(huì)發(fā)現(xiàn)，常用的各種化學(xué)形式的起始原料在此都能使用，例如在這里可以使用由馬來(lái)酸酐、水、D-L蘋果酸、氫氧化鈣和氫氧化鈉制得的起始原料混合物，另一適用的起始原料混合物可用常規(guī)方法制得，即馬來(lái)酸和碳酸鈣在水中反應(yīng)，放出二氧化碳后生成了馬來(lái)酸鈣;然后再和D.L-蘋岷頹庋躉葡嗷旌稀 含水的濃度在本發(fā)明的方法中是重要的。通常該方法不能在高度稀釋的介質(zhì)中進(jìn)行，只要這些介質(zhì)的粘性沒(méi)有使其難以使用的話，使用濃的含水質(zhì)是十分有利的。這里的水含量是以水解和中和為基礎(chǔ)確定的;即消耗水例如馬來(lái)酸酐水解成馬來(lái)酸鹽和生成水，例如酸和堿中和將被作為確定水的重量百分比的因素考慮，在反應(yīng)過(guò)程中還會(huì)有一些由于蒸發(fā)而失去的水。最好通過(guò)將方法的設(shè)備加罩或安裝冷凝器以使這種損失變得最少。也可以在反應(yīng)過(guò)程中的任何一步通過(guò)加入蒸發(fā)補(bǔ)償?shù)乃畞?lái)補(bǔ)償損失的水。在任何情況下，本發(fā)明制備2，2′一氧代丁二酸氫鹽的方法中的蒸發(fā)，不會(huì)使反應(yīng)混合物的粘性達(dá)到難以使用的程度，從這個(gè)意義上來(lái)說(shuō)以下所用的術(shù)語(yǔ)“流體”是被用來(lái)描述起始原料混合物或粗產(chǎn)物混合物。
如上所述，以上確定的組份Ⅳ在本發(fā)明制備2，2′一氧代丁二酸氫鹽的方法中特別重要。確定的水溶性鈉陽(yáng)離子、鉀陽(yáng)離子或它們的混合物是常用的物質(zhì)。它們以至少約為起始原料混合物重量的1%的量用于反應(yīng)，就能在反應(yīng)過(guò)程中起到顯著的作用，雖然對(duì)于組份Ⅰ-Ⅳ的含水混合物沒(méi)必要使其完全溶液化。但是組份Ⅳ的量最好為約3%至約20%，特別是約3%至約16%。不受機(jī)械理論的限制和不考慮增溶對(duì)于所得的結(jié)果是否會(huì)有完全和直接的影響，如果在反應(yīng)過(guò)程中沒(méi)有組份Ⅳ，則2，2′一氧代丁二酸氫鹽的收率就不可能達(dá)到80%以上。
本發(fā)明的2，2′一氧代丁二酸氫鹽的制備方法一般包括在約110℃或低于110℃的溫度下(最好為20°～110℃)起始原料混合物在水中的反應(yīng)，該反應(yīng)過(guò)程至少12小時(shí)，反應(yīng)中的壓力并不重要，整個(gè)反應(yīng)時(shí)間也可以更長(zhǎng)例如400天。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，為了使2，2′一氧代丁二酸氫鹽的收率達(dá)到80%或更高，就必須使流體，起始原料的混合物在不過(guò)度地置于高溫下的情況反應(yīng)，這樣，在本發(fā)明的方法中，在任何高于約100℃的溫度下總反應(yīng)時(shí)間不超過(guò)1.5小時(shí)，在高于約90℃的溫度下不超過(guò)4.5小時(shí)，在高于約80℃的溫度下不超過(guò)13.5小時(shí)，在高于約70℃下不超過(guò)1.7天，在高于約60℃溫度下不超過(guò)5.1天。
同時(shí)也已發(fā)現(xiàn)，為了使2，2′一氧代丁二酸氫鹽的收率達(dá)到80%和更高，同樣也應(yīng)避免反應(yīng)混合物在相對(duì)低溫下放置過(guò)長(zhǎng)的時(shí)間，因此，在本發(fā)明的方法中，在高于約50℃溫度下，總反應(yīng)時(shí)間不超過(guò)15天;在任何高于約40℃的溫度下不超過(guò)46天，在高于約30℃的溫度下不超過(guò)137天。
當(dāng)上述這些先決條件都能滿足時(shí)，本發(fā)明的方法就能重復(fù)提供理想的2，2′一氧代丁二酸氫鹽的收率。
可以預(yù)計(jì)最佳反應(yīng)溫度和時(shí)間將根據(jù)在進(jìn)行反應(yīng)過(guò)程中組份Ⅰ-Ⅳ的確定含量和含水濃度來(lái)變化。更嚴(yán)密地確定溫度一時(shí)間條件可以通過(guò)以下的方法給出，如根據(jù)本發(fā)明，對(duì)于一些方法只使用有限量的鎂和鉀，而對(duì)于另一些方法只存在有分別作為組份Ⅱ和Ⅳ的鈣和鈉陽(yáng)離子。
本發(fā)明的反應(yīng)過(guò)程不能延續(xù)無(wú)限長(zhǎng)的時(shí)間，因?yàn)?，2′一氧代丁二酸氫鹽的收率達(dá)到最大后(根據(jù)反應(yīng)溫度)會(huì)趨于下降，因此所得的粗產(chǎn)物混合物需進(jìn)行有機(jī)的抑制反應(yīng)和提純過(guò)程，一般包括稀釋在方法中生成的粗產(chǎn)物混合物和用溫的含水Na2CO3/NaHCO3沉淀碳酸鈣。
除了反應(yīng)過(guò)程最初的幾步外，最好應(yīng)避免使用高溫，換句話說(shuō)最好應(yīng)避免在較長(zhǎng)的時(shí)間重復(fù)加熱已經(jīng)反應(yīng)了的，并已達(dá)到高的2，2′一氧代丁二酸氫鹽收率的任何粗產(chǎn)物混合物。因此本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案包括持續(xù)12小時(shí)以上的等溫過(guò)程，例如在一范圍為40℃～68℃的接近穩(wěn)定的溫度下，以及與特定溫度和時(shí)間關(guān)聯(lián)的非等溫過(guò)程。對(duì)于2，2′一氧代丁二酸氫鹽的最高收率(一般至少為85%～90%)來(lái)說(shuō)，非等溫過(guò)程通常是優(yōu)選的，對(duì)于收率來(lái)說(shuō)，尤其優(yōu)選的是嚴(yán)格定義的非等溫實(shí)施方案，這些實(shí)施方案(a)最初反應(yīng)過(guò)程是在升溫下進(jìn)行;(b)熟化過(guò)程在低溫下進(jìn)行。在這些實(shí)施方案中，(a)是反應(yīng)時(shí)間相對(duì)短，反應(yīng)條件相對(duì)溫和;(b)是在相對(duì)低的溫度下(最好比步驟(a)低10℃或更多)進(jìn)行時(shí)間相對(duì)長(zhǎng)的反應(yīng)。
如果所得的收率在約80%～85%的范圍內(nèi)，并且需要使反應(yīng)相對(duì)快地進(jìn)行，則實(shí)施者既可以使用本發(fā)明的等溫方法也可以使用非等溫方法，只要總反應(yīng)時(shí)間一直為12小時(shí)以上。這些將在下文詳細(xì)描述。
本發(fā)明方法的優(yōu)點(diǎn)在于只在升溫下的最初反應(yīng)(a)需在相對(duì)昂貴的攪拌從ζ髦薪?，熟化过程（b)一般只需要不帶攪拌的，優(yōu)選的為絕熱的儲(chǔ)槽或甚至簡(jiǎn)單的油槽車。
本發(fā)明更為明顯的優(yōu)點(diǎn)為首次提供了一種直接用于大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)作為助洗劑(例如洗衣劑和其它消費(fèi)品)的2，2′一氧代丁二酸氫鈉鹽的方法。
本發(fā)明還包括一種能將馬來(lái)酸鹽以非常高的收率轉(zhuǎn)化成蘋果酸鹽的改進(jìn)的方法。所得產(chǎn)物是一種具有好的氣味和顏色的蘋果酸鈣、蘋果酸鎂或它們混合物的不尋常的顆粒形式。該物質(zhì)可以作為蘋果酸鹽源用于以上概述的2，2′一氧代丁二酸氫鹽的制備方法中。蘋果酸鹽的制備方法需在回流溫度以上的溫度下進(jìn)行，因此一般使用密封的或中級(jí)加壓的反應(yīng)容器。但不必高壓，反應(yīng)中不會(huì)發(fā)生腐蝕和生成酸性反應(yīng)混合物。因此產(chǎn)物鹽可以被簡(jiǎn)單地酸化制得蘋果酸，本發(fā)明還包括了以酸形式的蘋果酸鹽的合成方法的改進(jìn)。在前面概述的2，2′一氧代丁二酸氫鹽的制備方法中作為起始原料使用的用改進(jìn)的蘋果酸鹽合成方法制得的產(chǎn)物不僅可用于制備2，2′一氧代丁二酸氫鹽洗衣劑助洗劑鹽，而且也可以被用于制備食品和其它消費(fèi)品。
制備蘋果酸鹽本發(fā)明是以至少一步的反應(yīng)，在反應(yīng)容器(最好是密封的)中完成制備蘋果酸鹽的方法，其反應(yīng)條件為溫度約120℃或120℃以上(優(yōu)選的為約130℃～約220℃，最好為約140℃～190℃)，反應(yīng)時(shí)間至少為10分鐘(優(yōu)選的為約10分鐘至約16小時(shí)，最好為約30分鐘至約6小時(shí))，含水反應(yīng)混合物包括Ⅰ.馬來(lái)酸鹽或其混合物，和一種或多種2，2′一氧代丁二酸氫鹽，富馬酸鹽和蘋果酸鹽。
Ⅱ.選自鈣、鎂和它們混合物的二價(jià)陽(yáng)離子;和Ⅲ.足以使所說(shuō)的反應(yīng)混合物呈堿性的足夠量的氫氧化物;
由此可使蘋果酸鹽的收率達(dá)到和超過(guò)90%(更優(yōu)選的可達(dá)99%以上)。
所得產(chǎn)物可以容易地以所說(shuō)的二價(jià)陽(yáng)離子組份Ⅱ的固體鹽形式分離出來(lái)。
用于制備蘋果酸鹽的本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施例中，反應(yīng)混合物主要有如上述定義的組份Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和水組份組成。
在另一用于制備蘋果酸鹽的優(yōu)選實(shí)施例中，所說(shuō)的反應(yīng)混合物含有所說(shuō)的組份和基本上沒(méi)有鈉或鉀陽(yáng)離子(但是，可能存在有限量的這些陽(yáng)離子)。
在最簡(jiǎn)單的制備蘋果酸鹽的實(shí)施例中，組份Ⅰ是以馬來(lái)酸酐或馬來(lái)酸的形式使用的，組份Ⅱ和Ⅲ可以同時(shí)以氫氧化鈣的形式提供。如該實(shí)施例所述，當(dāng)使用特定的鈣/馬來(lái)酸鹽摩爾比和特定的含水濃度時(shí)，制備蘋果酸鹽的方法具有特別優(yōu)選范圍的反應(yīng)混合物組成。對(duì)于制備蘋果酸鹽一般的鈣/馬來(lái)酸鹽摩爾比大于1∶1。典型的鈣/馬來(lái)酸鹽摩爾比為至少1.1∶1，更優(yōu)選的為大于1.3∶1和小于1.7∶1，最優(yōu)選的為1.45∶1至1.55∶1。從該制備蘋果酸鹽的實(shí)施例中可以看出，過(guò)量使用氫氧化物(組份Ⅲ)是由于氫氧化鈣被同時(shí)用作為二價(jià)金屬和堿源。更明顯的是用于制備蘋果酸鹽的組份Ⅱ和Ⅲ可以分別選用;例如，如果碳酸鈣被用于預(yù)中和步驟(其中碳酸鈣和所說(shuō)的組份Ⅰ混合并在密封所說(shuō)的反應(yīng)器之前或在進(jìn)行本發(fā)明的制備蘋果酸鹽的方法之前放出二氧化碳)，然后使用氫氧化鈣生成反應(yīng)混合物，則組份Ⅱ和Ⅲ的量是可以分別控制。
特別優(yōu)選的組份Ⅱ/組份Ⅰ(即鈣/馬來(lái)酸鹽)的摩爾比如上述定義，優(yōu)選的過(guò)量氫氧化物/馬來(lái)酸鹽(即組份Ⅲ/Ⅰ)的摩爾比在此一般在0.2∶1，優(yōu)選的為約0.6∶1～1.4∶1，最好為約0.90∶1～1.1∶1，如上所述還有反應(yīng)混合物的優(yōu)選的含水濃度或水含量。在本發(fā)明的制備蘋果酸鹽的方法中，水含量一般約反應(yīng)混合物的10%～95%(重量比)，優(yōu)選的約40%～90%，最好為45%～73%(重量比)。
令人吃驚的發(fā)現(xiàn)，在鈣/蘋果酸鹽摩爾比的優(yōu)選范圍內(nèi)(特別是在最優(yōu)選范圍約為1.45∶1～1.55∶1)。反應(yīng)混合物變得更容易反應(yīng)，生成只含有顆粒蘋果酸鹽反應(yīng)產(chǎn)物的分散液或懸浮液，其中過(guò)量的氫氧化鈣被均勻地拌和，蘋果酸鹽以最好的收率生成。所得產(chǎn)物的結(jié)晶分布不同于普通的蘋果酸鈣或氫氧化鈣或二者的混合物，同樣，該所得產(chǎn)物的結(jié)晶分布也不同于按照上述引用的Berg專利的實(shí)施例1制得的產(chǎn)物。
在它的組成方面，本發(fā)明制得了這些不尋常的含有蘋果酸鹽的固體產(chǎn)物，還可以通過(guò)鈣和鎂陽(yáng)離子以上面論述的方法中所用的摩爾比混合得到另一種非常有用的形式，該摩爾比為約0.99∶0.01～約0.01∶0.99，優(yōu)選的約0.98∶0.02～約0.80∶0.20，最優(yōu)選的約0.97∶0.03～約0.90∶0.10。
用制備蘋果酸鹽的方法制得的產(chǎn)物可以直接用于制備蘋果酸，用上述描述的反應(yīng)步驟和用無(wú)機(jī)酸或其它任何可交換H+的常規(guī)化合物處理產(chǎn)物就可制得蘋果酸。
用同樣的制備蘋果酸鹽的方法和在增溶陽(yáng)離子存在下(如鈉或鉀)用額外量的組份Ⅰ處理產(chǎn)物(主要含有蘋果酸鹽和馬來(lái)酸鹽的反應(yīng)混合物，此時(shí)在組成上已發(fā)生變化)就能使2，2′一氧代丁二酸氫鹽高收率地生成，下文對(duì)此將有詳細(xì)的描述。本發(fā)明一個(gè)顯著的特征是運(yùn)用二步的2，2′一氧代丁二酸氫鹽合成方法，第一步是接近定量地生成固體形式的蘋果酸鹽(在相對(duì)高溫下)，另一步是將蘋果酸鹽與添加的馬來(lái)酸鹽和增溶的單價(jià)陽(yáng)離子反應(yīng)(在相對(duì)低的溫度下)，由此可使組份Ⅰ更有效地轉(zhuǎn)化成2，2′一氧代丁二酸氫鹽。
本發(fā)明的其它一些優(yōu)選實(shí)施例將在此作詳細(xì)的描述。典型的工業(yè)上生產(chǎn)蘋果酸鹽的方法還應(yīng)包括循環(huán)步驟，組份Ⅰ使用的是馬來(lái)酸鹽和2，2′一氧代丁二酸氫鹽、蘋果酸鹽、富馬酸鹽中的一種或多種形式的化合物。事實(shí)上，現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)現(xiàn)制備蘋果酸鹽的方法通常能使這些有機(jī)組份的一部份以高的收率相互轉(zhuǎn)化成蘋果酸鹽，具有下列組成(重量比)范圍的組份Ⅰ將能獲得最佳結(jié)果重量%一般可行的優(yōu)選的最優(yōu)選的馬來(lái)酸鹽20-10050-10090-100蘋果酸鹽0-500-300-102，2′一氧代丁二酸氫鹽0-500-300-10富馬酸鹽0-500-300-10當(dāng)組份Ⅰ具有上述組成范圍時(shí)，在上面簡(jiǎn)單的實(shí)施方案可說(shuō)明的臨界組合物比率自然需要更復(fù)雜的定義該比率是根據(jù)所有用于反應(yīng)的馬來(lái)酸鹽的原料來(lái)計(jì)算的，而不是根據(jù)馬來(lái)酸鹽一種物質(zhì)來(lái)計(jì)算的。為使作為馬來(lái)酸鹽、蘋果酸鹽、2，2′一氧代丁二酸氫鹽和富馬酸鹽使用的羧酸鹽的總摩爾量達(dá)到一個(gè)合適的值，該比率通常仍然按照上面簡(jiǎn)單說(shuō)明的量給出。
本發(fā)明制備蘋果酸鹽的方法是一種高收率的方法。一般能達(dá)到90%(重量比)或更高(在此收率是根據(jù)有機(jī)原料的重量百分比來(lái)計(jì)算的，即根據(jù)所用或存在于反應(yīng)混合物中的馬來(lái)酸鹽+蘋果酸鹽+2，2′一氧代丁二酸氫鹽+富馬酸鹽總重量來(lái)計(jì)算的，見下文進(jìn)一步詳細(xì)描述的分析部分)，當(dāng)只考慮凈收率時(shí)，運(yùn)用本發(fā)明可以容易地獲得99%或更高的收率。
可是，本發(fā)明不僅僅考慮了增加蘋果酸鹽的收率，本發(fā)明還提出了選擇一種好的反應(yīng)條件和制備蘋果酸鹽的反應(yīng)混合物的組成，以使其能特別適用于獲得不尋常的易處理的顆粒固體的含蘋果酸鹽的產(chǎn)物。這樣，通過(guò)選擇反應(yīng)容器，借助于普通的手段就能將剩余的溶液排出(例如通過(guò)重力)，也可用特定的方法，通常是使用高的組份Ⅱ/Ⅰ和組份Ⅲ/Ⅰ的摩爾比(以下將近一步討論)，就可使反應(yīng)混合物的液相在蘋果酸鹽的制備方法結(jié)束時(shí)方便地排出而使顆粒產(chǎn)物留在反應(yīng)器中，這種簡(jiǎn)單的后續(xù)過(guò)程(例如馬來(lái)酸或2，2′一氧代丁二酸氫鹽的制備)可以在用于合成蘋果酸鹽的同一反應(yīng)器中進(jìn)行。
另外，多個(gè)分離的反應(yīng)器也可以被用來(lái)分別制備蘋果酸鹽，蘋果酸和2，2′一氧代丁二酸氫鹽。例如通過(guò)調(diào)節(jié)反應(yīng)條件和制備蘋果酸鹽的反應(yīng)混合物的組成，就能制得含有蘋果酸鹽產(chǎn)物的上述固體顆粒的細(xì)粒形式的可用泵抽的漿液，它很容易被送入用于將本發(fā)明的蘋果酸鹽產(chǎn)物轉(zhuǎn)化成蘋果酸或2，2′一氧代丁二酸氫鹽的多個(gè)分離的反應(yīng)器中，這種調(diào)節(jié)使用上述范圍頂端的優(yōu)選溫度和反應(yīng)時(shí)間，或使用含有特定的有限量的富馬酸鹽的組分Ⅰ，或使用含有特定的有限量的鎂的組份Ⅱ以制得所需的?。諒T┘捌淥奶跫諳攣淖鞲嚀宓拿枋觥 本發(fā)明值得考慮的另一重要方面是本發(fā)明找到一種方法能夠控制產(chǎn)物蘋果酸鹽中，或產(chǎn)物蘋果酸中，或2，2′一氧代丁二酸氫鹽中由它們這些物質(zhì)生成的富馬酸鹽的量。
根據(jù)Berg的觀點(diǎn)，雖然改變了反應(yīng)條件也只能獲得蘋果酸鹽和2，2′一氧代丁二酸氫鹽的混合物，而本發(fā)明的結(jié)果是特別驚人的。按我們看來(lái)，Berg方法事實(shí)上還生成了富馬酸鹽。Berg方法使用鈣或鎂與添加堿性催化的Nichael馬來(lái)酸鹽在原位生成蘋果酸鹽相一致，估計(jì)至少有一部分由2，2′一氧代丁二酸氫鹽的分解衍生出的富馬酸鹽。本發(fā)明的制備蘋果酸鹽的方法避免或減少了這種副反應(yīng)，從而選擇性地增加了蘋果酸鹽的生成。另外，目前工業(yè)上生產(chǎn)蘋果酸的過(guò)程，因?yàn)楹捅景l(fā)明同樣需在高溫下(高于回流溫度)操作，所以也有富馬酸鹽副產(chǎn)物生成。不受理論的限制，本發(fā)明的方法通過(guò)生成一種不尋常的(一般為堿性顆粒)、固體形式的蘋果酸鹽作為二價(jià)金屬鹽，從而可以達(dá)到動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定和保護(hù)反應(yīng)混合物趨于不生成富馬酸鹽。顯然，在本發(fā)明的反應(yīng)中總共包含有四種有機(jī)物質(zhì)，即馬來(lái)酸鹽、蘋果酸鹽、富馬酸鹽和2，2′一氧代丁二酸氫鹽。不考慮作用原理，本發(fā)明能達(dá)到控制這些物質(zhì)相互轉(zhuǎn)化的目的，從而獲得高收率的蘋果酸鹽。
本發(fā)明制備蘋果酸鹽的方法被認(rèn)為沒(méi)有任何壓力限制，可是由于該方法一般涉及在高于回流溫度的條件下加熱含水混合物，因此制備蘋果酸鹽的反應(yīng)一般在普通結(jié)構(gòu)的密封反應(yīng)容器中進(jìn)行，例如在316SS(不銹鋼)中反應(yīng)。該反應(yīng)器既不要是鈦的，也不要能耐高壓的，因?yàn)檫^(guò)程(除處理原料外)在低壓下沒(méi)有腐蝕性并能滿意地操作。可以使用30Psig(0.21MPa)這樣低的壓力;優(yōu)選的反應(yīng)過(guò)程可在150Psig(1.03MPa)壓力下操作，最好使用約35～85Psig(0.24～約0.59MPa)。如果需要也可在更高的壓力下操作，但這不會(huì)帶來(lái)更多的利益。制備蘋果酸鹽的反應(yīng)可以在用常規(guī)的術(shù)語(yǔ)來(lái)說(shuō)不“密封”的反應(yīng)器中進(jìn)行，例如只要在所使用的反應(yīng)溫度下反應(yīng)混合物不會(huì)沸騰至干就可以允許水的氣化。為了這一目的，在反應(yīng)器中將表示反應(yīng)時(shí)間的壓力條件保持在上述壓力范圍的最高點(diǎn)或更高是足夠的。這樣，該反應(yīng)容器可以使用由于直接注入而產(chǎn)生的蒸氣，也可以在反應(yīng)器上裝上蒸氣出口閥和/或減壓閥。在設(shè)計(jì)反應(yīng)器時(shí)涉及的其它方面，例如攪拌和加熱裝置是采用傳統(tǒng)的方式。
本發(fā)明用于制備蘋果酸鹽方法的反應(yīng)溫度高于回流溫度，通常為120℃或120℃以上。優(yōu)選的約130℃～約220℃，最好約140℃～190℃。
制備蘋果酸鹽方法的反應(yīng)時(shí)間至少約10分鐘，優(yōu)選的為約10分鐘至16小時(shí)，最好為約30分鐘至6小時(shí)。反應(yīng)時(shí)間一般是在所有的制備蘋果酸鹽的反應(yīng)混合物的組份加入到反應(yīng)器中并且將該混合物以盡可能快的速度加熱到反應(yīng)溫度以后開始計(jì)算的。當(dāng)然可以預(yù)計(jì)，在上述范圍內(nèi)選擇較高的反應(yīng)溫度能夠使反應(yīng)在較短的時(shí)間內(nèi)完成。
生成蘋果酸鹽的反應(yīng)混合物各組份本發(fā)明的組份有組份Ⅰ(具有上面所列的組成)，組份Ⅱ(鈣、鎂或這些二價(jià)陽(yáng)離子的混合物)，和組份Ⅲ過(guò)量的堿(即氫氧化物離子)，還有水。如上所述，根據(jù)本發(fā)明的介紹，在優(yōu)選的方法中，組份Ⅰ可以是有機(jī)酸形式，組份Ⅱ和Ⅲ可以同時(shí)提供，例如氫氧化鈣。另外，可以獨(dú)立地調(diào)節(jié)組份Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ的量。
通常，蘋果酸鹽的制備方法對(duì)于每摩爾馬來(lái)酸鹽原料Ⅰ，使用1摩爾以上的組份Ⅱ。當(dāng)馬來(lái)酸鹽原料僅含有二價(jià)陰離子時(shí)，例如當(dāng)含有馬來(lái)酸鹽和富馬酸鹽或馬來(lái)酸鹽、富馬酸鹽和循環(huán)的蘋果酸鹽時(shí)，組份Ⅱ/Ⅰ優(yōu)選的摩爾比如前面簡(jiǎn)單說(shuō)明的方法中給出的值(使用馬來(lái)酸酐和氫氧化鈣)。當(dāng)馬來(lái)酸酐原料還存在有四價(jià)陰離子，即2，2′一氧代丁二酸氫鹽時(shí)，通常為了計(jì)算反應(yīng)物量，根據(jù)二價(jià)陰離子來(lái)表示組份Ⅰ的總摩爾量。通常摩爾數(shù)(Ⅰ)＝參加制備蘋果酸鹽反應(yīng)的馬來(lái)酸鹽+蘋果酸鹽+2，2′一氧代丁二酸氫鹽+富馬酸鹽摩爾數(shù)總和的二價(jià)陰離子摩爾數(shù)。每摩爾2，2′一氧代丁二酸氫鹽與2摩爾的二價(jià)陰離子等效。
在本發(fā)明的蘋果酸鹽制備方法中，水量至少足以能使反應(yīng)進(jìn)行的量(約10%)。通常，生成蘋果酸鹽的反應(yīng)混合物包括約10%～95%，優(yōu)選的約40%～90%，最好為45%～73%的水。該反應(yīng)混合物應(yīng)該呈堿性，即在水存在下組份Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ結(jié)合時(shí)，反應(yīng)混合物應(yīng)該被中和，另外反應(yīng)混合物的堿性強(qiáng)弱是由加牘考睿ㄗ櫸茛螅┑牧烤齠ǖ?，栽枏摩混恒曟y瀉凸討邪腍+和-OH(這些量固有地由反應(yīng)物的化學(xué)形式而獲得)自然地生成水，并且出于這一原因，將反應(yīng)混合物定義為水溶液。在談到反應(yīng)混合物的含水量時(shí)已將中和產(chǎn)生的水計(jì)算在內(nèi)。
通常，本發(fā)明蘋果酸鹽的制備方法使用的組份Ⅲ∶Ⅰ的摩爾比(即過(guò)量的堿∶有機(jī)組份)至少約為0.2∶1，優(yōu)選的約0.6∶1～1.4∶1，最好為約1.45∶1～1.55∶1。
Ⅰ型組份的有機(jī)組成如上所述，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)令人滿意的制備蘋果酸鹽的方法使用的Ⅰ型組份主要有下列成份組成約20%～100%馬來(lái)酸鹽，0%～50%的富馬酸鹽，0%～50%的2，2′一氧代丁二酸氫鹽，0%～50%的蘋果酸鹽。更優(yōu)選的是使用高比率的馬來(lái)酸鹽，同時(shí)其余三個(gè)有機(jī)組份中的一種或多種限量，這三種有機(jī)組份是蘋果酸鹽、2，2′一氧代丁二酸氫鹽和富馬酸鹽。如上所述，優(yōu)選的原料Ⅰ包括約50～100%(最優(yōu)選的約為90～100%)馬來(lái)酸鹽，其余是蘋果酸鹽，2，2′一氧代丁二酸氫鹽、富馬酸鹽或它們的混合物。根據(jù)本發(fā)明最優(yōu)選的工業(yè)化方法，其中還存在有循環(huán)的(或開始加入的)蘋果酸鹽，2，2′一氧代丁二酸氫鹽或富馬酸鹽量。它們都為組份Ⅰ總重量的0%～約10%。
本發(fā)明制備蘋果酸鹽方法的有效之處在于將單獨(dú)使用鎂作為組份Ⅱ?？墒侨绻皇褂靡环N二價(jià)陽(yáng)離子時(shí)，就必須使用鈣作為組份Ⅱ以確保最高收率。顯然，如果組份Ⅱ主要由鈣混合物和相對(duì)少量的鎂組成，則蘋果酸鹽的收率可保證達(dá)到99%以上。當(dāng)本發(fā)明使用鈣/鎂混合物作為組份Ⅱ時(shí)，通常的鈣/鎂摩爾比約為0.99∶0.01～約0.01∶0.99，優(yōu)選的約0.98∶0.02～約0.80∶0.20，最好為約0.97∶0.03～約0.90∶0.10。
通常，本發(fā)明制備蘋果酸鹽的方法是使用主要由組份Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和水組成的含水堿性反應(yīng)混合物來(lái)進(jìn)行?？墒牵渌?yáng)離子如單價(jià)金屬陽(yáng)離子也可以被加入到反應(yīng)混合物中。當(dāng)組份Ⅱ主要由鈣組成時(shí)，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)應(yīng)該將添加的，水溶的單價(jià)金屬陽(yáng)離子的總量控制在總的非氫陽(yáng)離子的0.4或0.4以下的摩爾分?jǐn)?shù)，以使反應(yīng)獲得最佳收率。通常，將生成蘋果酸鹽的反應(yīng)混合物中的非氫(單價(jià)和多價(jià))陽(yáng)離子的總量表示為1摩爾(1.0摩爾分?jǐn)?shù))，在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選的方法中使用的非氫陽(yáng)離子的組成包括或由約0.8～約1.0(優(yōu)選的約0.9～約1.0，最好約為1.0)摩爾分?jǐn)?shù)的鈣、鎂或它們的混合物組成。在該優(yōu)選方法中鈉、鉀、所說(shuō)的鈉和鉀的混合物或等效的增溶單價(jià)陽(yáng)離子例如四烷基銨或類似的物質(zhì)的量為0～約0.2，例如約為非氫陽(yáng)離子總量的0.1摩爾分?jǐn)?shù)。
反應(yīng)物的化學(xué)和物理形式本發(fā)明制備蘋果酸鹽和后續(xù)的蘋果酸或2，2′一氧代丁二酸氫鹽的方法中對(duì)于反應(yīng)物的形式?jīng)]有特別的限制，通常只要使用的反應(yīng)混合物中含有特定比率的主要組份，可以列出一個(gè)反應(yīng)物使用范圍較寬的表，該表包括任何形式的馬來(lái)酸鹽、蘋果酸鹽、2，2′一氧代丁二酸氫鹽、富馬酸鹽、鈣或鎂的氧化物、氫氧化物、碳酸鹽和碳酸氫鹽，另外還包括馬來(lái)酸酐(優(yōu)選的)、馬來(lái)酸、富馬酸和2，2′一氧代丁二酸以及任何上述陽(yáng)離子和陽(yáng)離子的混合物或部分鹽。
如上所述，鈉、鉀和類似的增溶單價(jià)陰離子能夠以任何水溶性鹽的形式使用，并且僅允許以一限定的量用于制備蘋果酸鹽的方法中，下文將討論與2，2′一氧代丁二酸氫鹽的制備方法進(jìn)行的對(duì)比，其中這些陽(yáng)離子主要起增溶的作用。因此這些單價(jià)陽(yáng)離子的化學(xué)形式包括2，2′一氧代丁二酸四鈉鹽和2，2′一氧代丁二酸氫鈉/鈣鹽的混合物，從2，2′一氧代丁二酸氫鹽的制備方法(在下文中描述)到蘋果酸鹽的制備方法，最好都應(yīng)根據(jù)上述組份Ⅱ的組成和制備蘋果酸鹽的反應(yīng)混合物的所有非氫單價(jià)陽(yáng)離子含量來(lái)限定。
通常，本發(fā)明的非氫陽(yáng)離子的化學(xué)形式為氧化物，氫氧化物如氫氧化鈣、氫氧化鎂、或類似的物質(zhì)或惰性陰離子鹽。為了預(yù)中和組份Ⅰ，應(yīng)使用鹽如碳酸鈣。本發(fā)明的方法中可任意地存在有惰性陰離子如硫酸鹽，但最好不使用惰性陰離子。反應(yīng)助劑如硅酸鹽、鋁酸鹽、表面活性劑和水溶助長(zhǎng)劑可以任意地用于本發(fā)明的方法中。本發(fā)明的制備蘋果酸鹽方法的起始組合物中存有少量的富馬酸鹽或鎂是理想的(優(yōu)選的為蘋果酸鹽、蘋果酸或2，2′一氧代丁二酸氫鹽產(chǎn)物的組合物，可是富馬酸鹽的量一般低于有機(jī)組份重量的7%)。
本發(fā)明蘋果酸鹽最高收率的實(shí)施方案在本發(fā)明的制鈣還嵫蔚姆椒ㄖ?，七€嵫蔚淖罡呤章士扇菀椎贗ü≡裎露取⑹奔?、讬屋Ⅰ、㈩Rⅱ蟮謀嚷屎突問(wèn)郊八牧浚ㄕ廡┨跫煞直鷂縞鮮鏊齙牧浚├椿竦謾
可以預(yù)計(jì)，對(duì)于最佳反應(yīng)結(jié)果上述各參數(shù)不是相互獨(dú)立地選擇的，因此使用最低的反應(yīng)溫度通常就需要選擇較長(zhǎng)的反應(yīng)時(shí)間，反之亦然，參加例如表1和表示以后實(shí)施例Ⅱ-ⅩⅤ結(jié)果的表;在實(shí)施例Ⅱ中通過(guò)選擇反應(yīng)溫度約為120℃和相當(dāng)長(zhǎng)的反應(yīng)時(shí)間16小時(shí)而使所得的收率為88.8%，反之優(yōu)選的，在實(shí)施例ⅩⅠⅤ中選擇較高的反應(yīng)溫度(約165℃)在反應(yīng)僅1小時(shí)后得到收率為94.9%。
表Ⅰ詳細(xì)地提供了各種反應(yīng)條件的非限定說(shuō)明，在這些條件下可能獲得蘋果酸鹽的最佳收率。(詳細(xì)過(guò)程請(qǐng)參見實(shí)施例，特別是實(shí)施例Ⅰ、ⅩⅤ和ⅩⅩ)
表Ⅰ(腳注)1 1摩爾馬來(lái)酸酐;433.7g水★;0.17摩爾氫氧化鎂和1.33摩爾氫氧化鈣。
2 1摩爾馬來(lái)酸酐;431.7g水★;0.05摩爾氫氧化鎂和1.45摩爾氫氧化鈣。
3 1摩爾馬來(lái)酸酐;431.7g水★;0.05摩爾氫氧化鎂和1.45摩爾氫氧化鈣。
4 1摩爾馬來(lái)酸酐;431.7g水★;0.045摩爾氫氧化鎂和1.055摩爾氫氧化鈣。
5 1摩爾馬來(lái)酸酐;438.3g水★;1.4摩爾氫氧化鈣。
6 1摩爾馬來(lái)酸酐;431.0g水★;1.5摩爾氫氧化鈣。
7 1摩爾馬來(lái)酸酐;441.0g水★;1.4摩爾氫氧化鈣;0.1摩爾蘋果酸鈣。
8 1摩爾馬來(lái)酸酐;180.0g水★;1.2摩爾氫氧化鈣。
9 1摩爾馬來(lái)酸酐;463.7g水★;1.3摩爾氫氧化鈣。
★總的水量包括中和反應(yīng)中形成的水。
如上所述，本發(fā)明不僅僅考慮收率的絕對(duì)最大量，表Ⅰ也說(shuō)明了本發(fā)明特別優(yōu)選的實(shí)施方案，在此希望離析固體顆粒產(chǎn)物(例如通過(guò)過(guò)濾;參見表中的實(shí)施方案6)或者希望得到一種同樣顆粒狀的容易泵抽的蘋果酸鹽漿液(蘋果酸鹽小于平均顆粒的大小;參見實(shí)施方案，1-5)。
表Ⅰ也說(shuō)明高收率的蘋果酸鹽的合成，其中反應(yīng)混合物生成一種不太需要的硬物質(zhì)(參見實(shí)施方案8和9)，該物缺少由粗糙的或微細(xì)的(可泵抽的)顆粒形表現(xiàn)出來(lái)的處理吸引性能。較理想產(chǎn)物的后者形態(tài)，組份Ⅱ/Ⅰ摩爾比在優(yōu)選的(＞1.3∶1和≤1.7∶1)范圍內(nèi)，尤其在Ⅱ/Ⅰ摩爾比是1.4∶1或1.5∶1時(shí)獲得很好的結(jié)果。反之當(dāng)使用的Ⅱ/Ⅰ摩爾比是1.3∶1或更小時(shí)(參見實(shí)施方案8和9)，得到了蘋果酸鹽產(chǎn)物不太需要的硬物質(zhì)。為了比較，這些不太需要的Ⅱ/Ⅰ摩爾比明顯地趨向于仙廈媼芯俚?，由Berg和Lambert等使用的那些。
與制備蘋果酸鹽發(fā)明的有關(guān)的優(yōu)選實(shí)施方案中，使用與水量有關(guān)的較大量的反應(yīng)試劑一般是有利的。注意，鑒于生成蘋果酸鹽方法的步驟是一個(gè)兩相反應(yīng)的事實(shí)，在此一般地避免“含水濃度”和“PH”詞，因此PH不精確地影響在反應(yīng)混合物中過(guò)量的氫氧化物的量。鑒于在任意即時(shí)給出的點(diǎn)外不是溶液狀態(tài)中的一般高比例的反應(yīng)試劑，“含水濃度”一詞同樣也是少用的。
再者，與表Ⅰ有關(guān)，值得注意的是產(chǎn)率高、產(chǎn)物的有機(jī)組分純度高和產(chǎn)物易泵抽的綜合優(yōu)點(diǎn)在說(shuō)明鈣∶鎂摩爾比例(參見實(shí)施方案1-4)上同時(shí)出現(xiàn)。同樣地，下面任何一種條件有利于改進(jìn)一種微細(xì)組成、可泵抽產(chǎn)物高反應(yīng)溫度、較長(zhǎng)的反應(yīng)時(shí)間、或在組份1中存在有限量的蘋果酸鹽或富馬酸鹽(也要參見實(shí)施例，實(shí)施方案7，其中它的產(chǎn)物也是顆粒，或者下文中的實(shí)施例ⅩⅩⅢ或ⅩⅩⅥ)。包括特別選擇反應(yīng)試劑形態(tài)或再循環(huán)的制備蘋果酸鹽方法的優(yōu)選實(shí)施方案根據(jù)經(jīng)濟(jì)來(lái)源或循環(huán)流可采用的生產(chǎn)設(shè)施制備蘋果酸鹽方法可以利用特別選擇反應(yīng)試劑形態(tài)或者包括再循環(huán)。最簡(jiǎn)單的是上面所說(shuō)明的，使用馬來(lái)酸酐和氫氧化鈣足能滿足要求。
然而，本發(fā)明也包括一種使用部分組份Ⅰ再循環(huán)制備蘋果酸鹽的方法;在一個(gè)簡(jiǎn)單的例子中，新鮮的馬來(lái)酸鹽(0.8摩爾分?jǐn)?shù))和再循環(huán)的富馬酸鹽(0.2摩爾分?jǐn)?shù))放進(jìn)制備蘋果酸鹽的反應(yīng)器內(nèi)，反應(yīng)器同時(shí)還放有上面指定的組份Ⅱ、Ⅲ和水。在碳酸鈣予中和步驟的較復(fù)雜的例子里(它可以是一種任意再循環(huán)的碳酸鈣流，本發(fā)明包括通過(guò)幾個(gè)步驟反應(yīng)，在一種固體、堿、鈣和混合的鈣/鎂鹽中得到一種蘋果酸鹽含水堿液的方法，這些步驟先后是1.馬來(lái)酸酐或者馬來(lái)酸和碳酸鈣反應(yīng)生成一種混合物;
2.使二氧化碳放出;
3.用氫氧化鈣或者氫氧化鈣與氫氧化鎂的混合物使上述混合物呈堿性;只要反應(yīng)試劑(鈣+鎂)∶馬來(lái)酸鹽是約大于1.3∶1～約小于(或等于)1.7∶1，鈣∶鎂摩爾比約1.00∶0.00至約0.80∶0.20，水的含量約45%到約73%，并且每摩爾馬來(lái)酸鹽使用過(guò)量的氫氧化物為約0.6至約1.4;
4.在溫度大約為140℃至190℃范圍內(nèi)，上述混合物在一個(gè)密封容器中反應(yīng)約0.5至約6小時(shí)。
在這個(gè)例子里，在每一個(gè)循環(huán)中加的每摩爾馬來(lái)酸或馬來(lái)酸酐大約存在不多于0.2摩爾的富馬酸鹽。在上述步驟1中使用含有富馬酸鹽的馬來(lái)酸鹽反應(yīng)劑可能是快速的。
當(dāng)制備蘋果酸鹽的步驟與一個(gè)隨后生成2，2′一氧代丁二酸氫鹽步驟(參見下文公開的)聯(lián)在一起時(shí)，本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案使用下面的反應(yīng)試劑裝在制備蘋果酸鹽反應(yīng)器內(nèi)水、來(lái)自2，2′一氧代丁二酸氫鹽步驟中的碳酸鈣濾餅(上述濾餅含有限量的2，2′一氧代丁二酸氫鈉鹽)和馬來(lái)酸酐。這些反應(yīng)試劑可以任何次序放入，使二氧化碳放出完成反應(yīng)。最后以氫氧化鈣的形式加入過(guò)量的氫氧化物(組份Ⅲ)同時(shí)還有需要的平衡鈣。然后以通常的方式進(jìn)行生成蘋果酸鹽的反應(yīng)。在這個(gè)實(shí)施方案里使用石灰爐可隨意再循環(huán)鈣，把2，2′一氧代丁二酸氫鹽步驟的副產(chǎn)物碳酸鈣轉(zhuǎn)化成氫氧化鈣。通過(guò)附加再循環(huán)的方式隨意存在的在上文指明的范圍內(nèi)可以任意限定一種或多種富馬酸鹽，蘋果酸鹽或2，2′一氧代丁二酸氫鹽的量。
新的蘋果酸法如上所述，本發(fā)明通過(guò)簡(jiǎn)單地酸化制備蘋果酸鹽步驟的含有二價(jià)陽(yáng)離子的產(chǎn)物，可以除去二價(jià)陽(yáng)離子得到蘋果酸。因此，本發(fā)明包括一種用上述定義的制備蘋果酸鹽法，隨后通過(guò)酸化作用制備蘋果酸的一種方法。考慮到在制備蘋果酸鹽方法中產(chǎn)生的有機(jī)組分的高純度以及經(jīng)濟(jì)上的原因，使用本發(fā)明的一種蘋果酸法可以認(rèn)為具有優(yōu)越性。例如，一種典型的帶有很低量的富馬酸鹽的含有蘋果酸鹽的產(chǎn)物很少需要有機(jī)提純。
新的組成在其組成方面，本發(fā)明包括制備蘋果酸鹽法中少見的粒狀固體產(chǎn)物，它們的最佳形態(tài)是上面描述過(guò)的比較粗糙的容易過(guò)濾的顆粒和可用泵抽的(在水或反應(yīng)母液里)較細(xì)顆粒。如上所述，處理這些形態(tài)蘋果酸的優(yōu)點(diǎn)是可觀的，尤其在廡┬翁?，噎h(huán)矯嫠嗆莧菀狀臃從旌銜锏乃嘀蟹擲耄硪環(huán)矯嫠遣簧贍汛淼拇蟮墓?fàn)C邐鎦省 如同在下面諸實(shí)施例中將要看到的，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)證實(shí)蘋果酸鹽這樣的顆粒形態(tài)具有特殊結(jié)晶組成，如通過(guò)Ⅹ-射線分析證實(shí)。
說(shuō)明優(yōu)選的蘋果酸鹽產(chǎn)物代表性的有機(jī)組成示于表Ⅰ中的實(shí)施方案1-7。一般地，在干重基礎(chǔ)上以蘋果酸鹽、馬來(lái)酸鹽和2，2′一氧代丁二酸氫鹽和富馬酸鹽為基礎(chǔ)，優(yōu)選的制備蘋果酸鹽法這樣顆粒產(chǎn)物包括大約70%至99.5%(最好是約90%至約99.5%)蘋果酸鹽。同樣地以干重為基礎(chǔ)有代表性的有機(jī)平衡組成是0%至約30%(最好約小于3%)2，2′一氧代丁二酸氫鹽和0%至約30%(最好約小于2%)馬來(lái)酸鹽。無(wú)機(jī)組成簡(jiǎn)單地以使用鈣和/或鎂和過(guò)量的氫氧化物量為基礎(chǔ)來(lái)確定。一種優(yōu)選的蘋果酸鹽產(chǎn)物是通過(guò)所述的方法在堿中直接得到進(jìn)一步的特征，如指明的固體形態(tài)、優(yōu)選的是顆粒，進(jìn)一步的特征是它含有一種蘋果酸鈣的形態(tài)。以這種產(chǎn)物獨(dú)特的Ⅹ-射線晶體性能描述為基礎(chǔ)，本發(fā)明包括一種包括蘋果酸鹽和鈣的新的組成。所說(shuō)的組成包括一種用CuKa輻射(參見為了進(jìn)一步詳述在下文中公開的實(shí)驗(yàn))測(cè)得特征d-距為8.597A°(2θ＝10.28°)的主要晶體組分。需要指明的是，所述的堿，即氫氧化物，和鈣不打破其特殊的晶格就不能簡(jiǎn)單地從組合物中除去，還有一個(gè)值得注意的是，氫氧化鈣d-距特征不存在或僅以低水平的結(jié)晶數(shù)據(jù)存在。這里還包括類似制備混合的鈣/鎂和這樣組成的鎂態(tài)。新的2，2′一氧代丁二酸氫鹽法除了新的制備蘋果酸鹽法外，本發(fā)明也提供了一種制備2，2′一氧代丁二酸氫鹽的改進(jìn)的堿法。
除非另有它指，否則本發(fā)明的2，2′一氧代丁二酸氫鹽的產(chǎn)率和其它有機(jī)物的含量按有機(jī)物質(zhì)總重量百分比來(lái)表示(例如，2，2′一氧代丁二酸氫鹽加馬來(lái)酸鹽+蘋果酸鹽+富馬酸鹽)，如高性能液相色譜法(HPLC)分析的。
上面概述的專利和雜志文獻(xiàn)提供了從有機(jī)起始原料包括馬來(lái)酸鹽的組份Ⅰ、二價(jià)金屬陽(yáng)離子組份Ⅱ和堿組份Ⅲ的起始物中制備2，2′一氧代丁二酸氫鹽的含水方法。這種方法部分地把有機(jī)起始物組份轉(zhuǎn)變成2，2′一氧代丁二酸氫鹽。盡管沒(méi)有特別詳細(xì)地指出，這些方法原本趨向生成副產(chǎn)物，特別趨向生成富馬酸鹽。
本發(fā)明包括一種改進(jìn)，由此保證2，2′一氧代丁二酸氫鹽高收率，一般地約80%或比80%更高。這種改進(jìn)包括A，選擇起始物，包括Ⅰ，一種包括馬來(lái)酸鹽和預(yù)制的蘋果酸鹽的有機(jī)組分，馬來(lái)酸鹽∶蘋果酸鹽摩爾比的范圍是從0.7∶1至2.0∶1;Ⅱ，一種二價(jià)金屬陽(yáng)離子組分，它選自鈣、鎂和它們的混合物，二價(jià)陽(yáng)離子組份∶有機(jī)組分摩爾比范圍從0.1∶1至0.95∶1;Ⅲ，一種堿組分，它選自氫氧化物和形成氫氧化物的陰離子;另外還有Ⅳ，一種增溶一價(jià)陽(yáng)離子組份，它選自鈉、鉀和它們的混合物。還有B，在一種流體里，按重量有下面凈濃度起始物的含水堿液混合物進(jìn)行該方法水不多于75%;堿組份Ⅲ，表示純過(guò)量的氫氧化物至少約0.0001%;增溶單價(jià)陽(yáng)離子組份Ⅳ至少約1%。
根據(jù)本發(fā)明，混合物B反應(yīng)一段充足時(shí)間使在溫度約20℃至110℃得到2，2′一氧代丁二酸氫鹽產(chǎn)物，然后立即阻止該反應(yīng)。一般地，考慮下面的措施整個(gè)反應(yīng)期間不少于12小時(shí)并且不多于400天;在100℃以上的任意溫度整個(gè)反應(yīng)時(shí)間不超過(guò)1.5小時(shí);在90℃以上的任意溫度整個(gè)反應(yīng)時(shí)間不超過(guò)4.5小時(shí);在80℃以上的任意溫度整個(gè)反應(yīng)時(shí)間不超過(guò)13.5小時(shí);在70℃以上的任意溫度整個(gè)反應(yīng)時(shí)間不超過(guò)1.7天;在60℃以上的任意溫度整個(gè)反應(yīng)時(shí)間不超過(guò)5.1天;在50℃以上的任意溫度整個(gè)反應(yīng)時(shí)間不超過(guò)15天;在40℃以上的任意溫度整個(gè)反應(yīng)時(shí)間不超過(guò)46天，并且在30℃以上的任意溫度整個(gè)反應(yīng)時(shí)間不超過(guò)137天。
已發(fā)現(xiàn)需要僅有相當(dāng)?shù)偷逆V或鉀含量。因此本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方案包括A.選擇起始物，起始物是Ⅰ，一種包括馬來(lái)酸鹽和預(yù)制的蘋果酸鹽有機(jī)組份，馬來(lái)酸鹽∶蘋果酸鹽摩爾比為0.9∶1至1.8∶1;Ⅱ，一種二價(jià)金屬陽(yáng)離子組分，它選自鈣和與鎂的混合物，鈣∶鎂摩爾比為1.0∶0.0至0.9∶0.1;在一個(gè)二價(jià)陽(yáng)離子組份上∶有機(jī)組份摩爾比為0.2∶1至0.85∶1;Ⅲ，一種堿組份，它選自氫氧化物和形成氫氧化物的陰離子;另外Ⅳ，一種增溶單價(jià)陽(yáng)離子組份，它選自鈉以及鈉與鉀的混合物，鈉∶鉀摩爾比為1.0∶0.0(即沒(méi)有鉀存在)至0.9∶0.1(即存在較低量的鉀);B.在一種流體里進(jìn)行該方法，按重量有下面的凈濃度起始物的含水堿液混合物水;約25%至約60%;堿組份Ⅲ表示純過(guò)量的氫氧化物約0.0001%至2%;以及增溶單價(jià)陽(yáng)離子組份Ⅳ3%至20%。這個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案還含有在一段充足時(shí)間溫度范圍約20℃至110℃反應(yīng)所述的該混合物得到80%或更高的2，2′一氧代丁二酸氫鹽產(chǎn)物，阻止該反應(yīng)，只要整個(gè)反應(yīng)時(shí)間不少于12小時(shí)并且不多于240天，并且還要在100℃以上溫度時(shí)整個(gè)反應(yīng)時(shí)間不超過(guò)1小時(shí);在90℃以上溫度時(shí)整個(gè)反應(yīng)時(shí)間不超過(guò)3小時(shí);在80℃以上溫度時(shí)整個(gè)反應(yīng)時(shí)間不超過(guò)8小時(shí);在70℃以上溫度時(shí)整個(gè)反應(yīng)時(shí)間不超過(guò)1天;在60℃以上溫度時(shí)整個(gè)反應(yīng)時(shí)間不超過(guò)3天;在50℃以上溫度時(shí)整個(gè)反應(yīng)時(shí)間不超過(guò)9天;在40℃以上溫度時(shí)整個(gè)反應(yīng)時(shí)間不超過(guò)27天;在30℃以上溫度時(shí)整個(gè)反應(yīng)時(shí)間不超過(guò)81天。
當(dāng)只使用鈉和鈣作為主要的單價(jià)和二價(jià)金屬陽(yáng)離子時(shí)，本發(fā)明有優(yōu)選的實(shí)施方案A，它選自的起始物是一種有機(jī)組份Ⅰ，該組份包括馬來(lái)酸鹽和預(yù)制的蘋果酸鹽，馬來(lái)酸鹽∶蘋果酸鹽摩爾比范圍是1.05∶1至1.7∶1，最好是1.1∶1至1.6∶1;一種二價(jià)金屬陽(yáng)離子組份Ⅱ，它選自鈣，二價(jià)陽(yáng)離子組份∶有機(jī)組分摩爾比范圍0.20∶1至0.85∶1，非常優(yōu)選的是0.35∶1至0.80∶1;一種堿組份Ⅲ，它選自氫氧化物和形成氫氧化物陰離子;此外還有一種單一的加溶單價(jià)陽(yáng)離子組份Ⅳ，即鈉;在一種流體里進(jìn)行該方法，按重量有下面的凈濃度起始物的含水堿液混合物水，約30%至50%(最好是30%至45%);堿組份Ⅲ表示純過(guò)量的氫氧化物，0.01%至1.5%。(最好是0.05%至1%);加溶單價(jià)陽(yáng)離子組份Ⅳ，3%至16%(最好是3.5%至12%)。在這些實(shí)施方案里，該流體，起始物的含水堿液混合物在溫度20℃至110℃足夠的時(shí)間進(jìn)行反應(yīng)得到所述的2，2′一氧代丁二酸氫鹽產(chǎn)物，然后阻止該反應(yīng)，條件是總反應(yīng)時(shí)間不小于12小時(shí)不多于40天，進(jìn)一步的條件是在100℃以上的溫度總反應(yīng)時(shí)間不超過(guò)30分鐘，在90℃以上的溫度總反應(yīng)時(shí)間不超過(guò)1.5小時(shí)，溫度80℃以上總反應(yīng)時(shí)間不超過(guò)5小時(shí)，溫度70℃以上總反應(yīng)時(shí)間不超過(guò)15小時(shí)(理論上溫度65℃以上總反應(yīng)時(shí)間不超過(guò)1天)，溫度60℃以上總反應(yīng)時(shí)間不超過(guò)1.5天，溫度50℃以上總反應(yīng)時(shí)間不超過(guò)8天。
如同概述指明的，本發(fā)明有等溫的和非等溫的兩種優(yōu)選實(shí)施方案。非等溫的優(yōu)選實(shí)施例包括始終提供較高的(如高于85%)2，2′一氧代丁二酸氫鹽產(chǎn)率。
本發(fā)明的實(shí)施方案中，組份Ⅰ-Ⅳ與水一起非等溫反應(yīng)，其步驟如下(a)，在最初反應(yīng)期間10分鐘至約8小時(shí)，在50℃至110℃升溫，與起始物接觸生成所述的流體，含水堿液混合物，反應(yīng)生成粗產(chǎn)物混合物，也是流體，該混合物是新生成的2，2′一氧代丁二酸氫鹽和未反應(yīng)的馬來(lái)酸鹽和蘋果酸鹽，隨即(b)在1天至30天期間較低溫度熟化步驟中，為了在一個(gè)有效期間化學(xué)結(jié)合和從所述馬來(lái)酸鹽和蘋果酸鹽生成2，2′一氧代丁二酸氫鹽，當(dāng)保持流動(dòng)性并且保持持續(xù)反應(yīng)所述的粗產(chǎn)物混合物時(shí)，以一步或多步(如溫度約20℃至45℃，最好約2小時(shí)或更少的時(shí)間)降低(a)步粗產(chǎn)物混合物的溫度;從而增加了在所述粗產(chǎn)物混合物中的2，2′一氧代丁二酸氫鹽總比例，同時(shí)控制了富馬酸鹽副產(chǎn)物生成速率;(c)阻止所述低溫熟化步驟。
在其它非等溫實(shí)施方案中，在20℃至45℃溫度范圍進(jìn)行步驟(b)，但是2，2′一氧代丁二酸氫鹽最大產(chǎn)率趨向于降低。
一般地，本發(fā)明的非等溫實(shí)施方案不需要有一個(gè)明顯的不同溫度步驟的順序例如從高溫到較低溫度持續(xù)的冷卻較為可接受。這樣持續(xù)的冷卻步驟在任何一種溫度，甚至在指定的較高或較低的溫度限制內(nèi)，它都沒(méi)有明顯地延伸擴(kuò)展到該反應(yīng)的整個(gè)期間。
在非等溫的優(yōu)選實(shí)施方案中，很優(yōu)選的起始組合物包括A，它選自起始物是Ⅰ，一種有機(jī)組份，該組份包括馬來(lái)酸鹽和預(yù)制的蘋果酸鹽，馬來(lái)酸鹽∶蘋果酸鹽摩爾比為1.15∶1至1.40∶1;Ⅱ，一種二價(jià)陽(yáng)離子組份，它選自鈣，二價(jià)陽(yáng)離子組份∶有機(jī)組份摩爾比為0.41∶1至0.76∶1;Ⅲ，一種堿組份，它選自氫氧化物和形成氫氧化物的陰離子;此外還有Ⅳ，一種單價(jià)的增溶陽(yáng)離子組份，它是鈉;B，在一種流體里進(jìn)行該方法，按重量有下面凈濃度起始物的含水堿液混合物水，約35.0%至41.0%;堿組份Ⅲ表示純過(guò)量的氫氧化物約0.10%至0.91%;增溶單價(jià)陽(yáng)離子組份Ⅳ約3.9%至10.6%。
更為優(yōu)選地是為了增大2，2′一氧代丁二酸氫鹽的收率，本發(fā)明有一些實(shí)施方案，其中(a)步在升溫從50℃至110℃的范圍進(jìn)行，并且反應(yīng)時(shí)間有10分鐘至5小時(shí)，條件是在(a)步中，時(shí)間在15分鐘以上升溫不超過(guò)100℃，時(shí)間在30分鐘以上升溫不超過(guò)80℃;其中(b)步是在不到2小時(shí)內(nèi)把溫度降到20℃至40℃范圍內(nèi)，并且保持這個(gè)較低的溫度;(b┎餃渴奔湮 天至21天;條件是在(b)步中，時(shí)間在7天以上溫度不超過(guò)36℃，時(shí)間在14天以上溫度不超過(guò)30℃。
如同指出的，化學(xué)家有許多可能起始物的選擇。它至少有一種選自由馬來(lái)酸酐和馬來(lái)酸組成的馬來(lái)酸鹽以及至少有一種選自由蘋果酸和其立體異構(gòu)體組成的蘋果酸鹽是優(yōu)選的。
在該方法中有幾種可能的鈉源。優(yōu)選的是使用一種包括一種含鈉化合物的起始物，該含鈉化合物選自馬來(lái)酸二鈉、蘋果酸二鈉、碳酸鈉、碳酸氫鈉和氫氧化鈉。
普通的含鈣起始物包括一種或多種選自馬來(lái)酸鈣、蘋果酸鈣、氫氧化鈣、氧化鈣和碳酸鈣的化合物。含鈣起始物的某些很少有的化學(xué)形態(tài)也可以使用。例如，蘋果酸鈣氫氧化物的一種特殊的形態(tài)，如下文實(shí)施例9表明的，在該方法中使用是適宜的。
起始物一般地至少也包括一種在水中生成氫氧化物陰離子的化合物。這種化合物最好包括一種或多種選自氫氧化鈉、氫氧化鈣和氧化鈣的化合物。
稍差些地，起始物可以包括各種常規(guī)的鉀或鎂鹽，如氫氧化鉀、氫氧化鎂等等。
不論起始物化學(xué)形態(tài)如何，在這里主要的是把它們結(jié)合起來(lái)提供組份Ⅰ-Ⅳ和水的上述特殊的比和比例。
一種最簡(jiǎn)單的全套起始物主要由馬來(lái)酸酐、D，L-蘋果酸、氫氧化鈉和氫氧化鈣組成。在使用這些起始物的一個(gè)優(yōu)選方法中，(a)步升溫反應(yīng)步驟包括溫度在熔點(diǎn)以上但最好不超過(guò)100℃，在10至30分鐘內(nèi)以固體份或以液體把馬來(lái)酸酐加到一個(gè)持續(xù)攪拌的混合物中，該混合物是所述的D，L-蘋果酸、氫氧化鈣和氫氧化鈉預(yù)制的混合物，該混合物最初溫度在50℃至80℃，在加馬來(lái)酸酐期間放熱升溫最大到100℃至110℃由此生成一種粗產(chǎn)物混合物。
在這個(gè)實(shí)施方案中，當(dāng)上面概述的步驟(a)結(jié)束時(shí)，粗產(chǎn)物混合物隨后均一化并且有一有機(jī)組成，該組成以2，2′一氧代丁二酸氫鹽加馬來(lái)酸鹽加蘋果酸鹽加富馬酸鹽為基礎(chǔ)按重量百分比計(jì)算，組成是2，2′一氧代丁二酸氫鹽，約20%至45%;富馬酸鹽約1%至2%，還有馬來(lái)酸鹽加蘋果酸鹽，約53%至79%。
步驟(b)即低溫熟化步驟立即接步驟(a)，包括在10分鐘至2小時(shí)內(nèi)把所述粗產(chǎn)物冷卻到較低的36℃至40℃，在所述的低溫下貯存該粗產(chǎn)物;步驟(b)總的時(shí)間是從2天至7天。
在上面概述的熟化步驟結(jié)束時(shí)，該方法這一實(shí)施方案的粗產(chǎn)物典型地具有以2，2′、一氧代丁二酸氫鹽、馬來(lái)酸鹽、蘋果酸鹽和富馬酸鹽之和的重量百分?jǐn)?shù)為基準(zhǔn)的有機(jī)組成，包括2，2′一氧代丁二酸氫鹽至少大約82%;富馬酸鹽大約1.5%至大約5.7%;馬來(lái)酸鹽與蘋果酸鹽大約7.3%至大約16.5%。
在步驟(b)中，可包括大于一個(gè)較低溫度熟化步驟;因此，本發(fā)明有一些實(shí)施方案，其中步驟(b)包括在大約10分鐘至大約1小時(shí)的時(shí)間內(nèi)，冷卻所說(shuō)的粗產(chǎn)物的混合物至溫度范圍為大約36℃到大約40℃的第一較低溫度，并在第一較低溫度下貯存粗產(chǎn)物的混合物;步驟(ⅰ)持續(xù)時(shí)間大約2天至7天;緊接著，在大約10分鐘至大約6小時(shí)的時(shí)間內(nèi)，冷卻粗產(chǎn)物的混合物至溫度范圍為大約25℃到大約30℃的第二較低溫度，并在第二較低溫度下貯存粗產(chǎn)物的混合物;步驟(ⅱ)持續(xù)時(shí)間大約7天至14天。
在這樣的兩步或多步的步驟(b)結(jié)束時(shí)，該實(shí)施方案的粗產(chǎn)物具有以2，2′一氧代丁二酸氫鹽、馬來(lái)酸鹽、蘋果酸鹽和富馬酸鹽之和為基準(zhǔn)的重量百分?jǐn)?shù)的如下有機(jī)組成2，2′一氧代丁二酸氫鹽至少大約90%(典型的為90-95%);富馬酸鹽大約2%至大約6%和馬來(lái)酸鹽、蘋果酸鹽或其混合物，平衡至100%。
通常，在較低溫度熟化步驟結(jié)束時(shí)，重要的是抑制所有的有機(jī)產(chǎn)物和形成副產(chǎn)物的化學(xué)反應(yīng)，在2，2′一丁二酸氫鹽達(dá)到最大值后，通過(guò)本方法避免其含量降低是可能的。當(dāng)2，2′一氧代丁二酸氫鹽的含量下降時(shí)，富馬酸鹽付產(chǎn)物同時(shí)開始增加。于是，在本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方案中，在較低溫度熟化步驟之后，緊接著，通過(guò)(c)用碳酸鈉和碳酸氫鈉的熱的含水混合物處理所說(shuō)的粗產(chǎn)物的混合物來(lái)抑制反應(yīng)(b)，在此沉淀碳酸鈣。
如果專業(yè)人員考慮了前面所給出的全部的溫度-時(shí)間的限定條件，并在特定奈露認(rèn)攏詿吮苊饈蠱鶚莢戲從Φ墓な奔?，基釉倗素窂摩混恒曪或粗产物的混恒曪祿现x槌桑梢栽誆街瑁╞)中靈活選擇，進(jìn)行一個(gè)或多個(gè)較低溫度的熟化步驟。
例如，當(dāng)通過(guò)高效液相色譜(HPLC)進(jìn)行這樣的監(jiān)控時(shí)，監(jiān)控2，2′一氧代丁二酸氫鹽的含量或富馬酸鹽的含量就足夠了。
當(dāng)然，專業(yè)人員將認(rèn)識(shí)到富馬酸鹽是在馬來(lái)酸鹽和蘋果酸鹽的原料(正如本方法所指出的，也是付產(chǎn)物)中通常的雜質(zhì)。因此，當(dāng)監(jiān)控本方法中的富馬酸鹽的含量時(shí)，專業(yè)人員將開始使用已知富馬酸鹽含量的起始原料的方法。
因此，本發(fā)明具有優(yōu)選的實(shí)施方案，包括其中起始原料具有已知的富馬酸鹽的含量的方法，例如，當(dāng)它們?cè)诿磕栺R來(lái)酸鹽和預(yù)制的蘋果酸鹽之和含有不大于大約0.01摩爾富馬酸鹽雜質(zhì)時(shí)，其中步驟(a)在升高的溫度大約50℃至大約110℃下進(jìn)行，條件是在步驟(a)中，升高的溫度不超過(guò)大約100℃，時(shí)間大于15分鐘，和升高的溫度不超過(guò)80℃，時(shí)間大于大約1小時(shí);并且其中步驟(b)包括將混度降至較低溫度，其范圍是大約20℃至大約40℃，條件是在步驟(b)中，所說(shuō)的較低溫度不超過(guò)大約36℃，時(shí)間大于大約7天，和溫度不超過(guò)30℃，時(shí)間大于大約14天;根據(jù)粗產(chǎn)物的混合物的HPLC分析的富馬酸鹽含量的凈增值范圍大約0.5%至5%相應(yīng)的任何時(shí)間終止步驟(a)并進(jìn)行步驟(b)。
通過(guò)本方法的分析監(jiān)控，更精確地限制富馬酸鹽含量的增加，可進(jìn)一步增加產(chǎn)量。為了說(shuō)明，在根據(jù)粗產(chǎn)物的混合物的HPLC分析的富馬酸鹽含量?jī)粼鲋捣秶蠹s0.5至2.5%相應(yīng)的任何時(shí)間，通過(guò)終止步驟(a)并進(jìn)行步驟(b)，可改進(jìn)上述實(shí)施方案;并且，當(dāng)以HPLC分析的2，2′一氧代丁二酸氫鹽的收率達(dá)到大約至少85%時(shí)，立刻終止其中的步驟(a)并進(jìn)行步驟(c)。
本發(fā)明的專業(yè)人員或許不希望實(shí)現(xiàn)最大的2，2′一氧代丁二酸氫鹽的收率，而寧愿節(jié)約時(shí)間并得到典型范圍為80%-85%的好的2，2′一氧代丁二酸氫鹽的收率。在這種情況下，在升高溫度大約70℃至大約110℃下，時(shí)間大約4小時(shí)至大約5小時(shí)內(nèi)，可選擇進(jìn)行步驟(a)，條件是在步驟(a)中，所說(shuō)的升高溫度不超過(guò)100℃，時(shí)間大于大約15分鐘和不超過(guò)大約80℃，時(shí)間大于大約30分鐘。在步驟(b)中，在時(shí)間為大約15分鐘至大約1小時(shí)內(nèi)，將溫度降至較低的溫度，其范圍為大約50℃至大約59℃，并保持較低的溫度，步驟(b)的持續(xù)時(shí)間總計(jì)為大約7小時(shí)至大約20小時(shí)。
比較起來(lái)，具有較高的收率但需要更多的時(shí)間的本明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案如下在升高的溫度，其范圍為大約75℃至大約110℃時(shí)間為大約20分鐘至大約1小時(shí)內(nèi)，進(jìn)行步驟(a)，條件是在步驟(a)中，所說(shuō)的升高的溫度不超過(guò)100℃，時(shí)間大于大約15分鐘，和升高的溫度不超過(guò)80℃，時(shí)間大約大于30分鐘;并且步驟(b)包括在大約15分到大約1小時(shí)的時(shí)間內(nèi)將溫度降至較低的溫度，其范圍為大約35℃至大約45℃，并保持上述較低的溫度;步驟(b)的持續(xù)時(shí)間總計(jì)為大約48小時(shí)至大約240小時(shí);在此，得到至少大約85%的2，2′一氧代丁二酸氫鹽的收率。
在本方法中，當(dāng)使用碳酸鈣作為鈣的來(lái)源，即作為鈣的起始原料時(shí)，所采用的優(yōu)選的方法如下經(jīng)預(yù)制的蘋果酸、氫氧化鈉、選自馬來(lái)酸酐、馬來(lái)酸和其混合物的馬來(lái)酸的反應(yīng)物和選自碳酸鈣和其與氫氧化鈣的混合物的鈣反應(yīng)物，按照緊密相接的連續(xù)步驟進(jìn)行反應(yīng)(ⅰ)混合碳酸鈣、水、馬來(lái)酸和一部分所說(shuō)的馬來(lái)酸反應(yīng)物，使之完全放出二氧化碳并形成酸性混合物;(ⅱ)將氫氧化鈉或其與氫氧化鈣的混合物加入到步驟(Ⅰ)的酸性混合物中，形成含有鈉陽(yáng)離子的堿性混合物;(ⅲ)在持續(xù)時(shí)間大約1小時(shí)或更少的時(shí)間內(nèi)，在溫度范圍大約75℃至大約110℃，將剩余的馬來(lái)酸反應(yīng)物加入到步驟(ⅱ)的攪拌的含有鈉陽(yáng)離子的堿性混合物中，在步驟(ⅲ)結(jié)束時(shí)，加入過(guò)量的純氫氧化物MOH;(ⅳ)在持續(xù)時(shí)間大約1小時(shí)或更少的時(shí)間內(nèi)將步驟(ⅲ)形成的混合物冷卻至溫度范圍內(nèi)大約35℃至大約45℃;(ⅴ)在上述大約35℃至45℃的溫度范圍內(nèi)，使步驟(ⅳ)的混合物繼續(xù)進(jìn)行反應(yīng);步驟(ⅴ)的持續(xù)時(shí)間為大約48小時(shí)至大約240小時(shí)，在此得到HPLC分析的收率至少80%的2，2′一氧代丁二酸氫鹽的粗產(chǎn)物;和(ⅵ)用水稀釋步驟(ⅴ)的產(chǎn)物并在此沉淀碳酸鈣，從而抑制了步驟(ⅳ)的反應(yīng)并減少了鈣的量;條件是步驟(ⅲ)和步驟(ⅳ)在一起;在高于大約100℃的任何溫度下，總時(shí)間不超過(guò)大約15分鐘;在高于大約90℃的任何溫度下，總時(shí)間不超過(guò)30分鐘;在高于大約80℃的任何溫度下，總時(shí)間不超過(guò)2小時(shí);在大于大約70℃的任何溫度下，總時(shí)間不超過(guò)6小時(shí);在大于大約65℃的魏撾露認(rèn)攏蓯奔洳懷 2小時(shí);并且條件是對(duì)于反應(yīng)了的每摩爾預(yù)制的蘋果酸來(lái)說(shuō)，馬來(lái)酸鹽反應(yīng)物的總摩爾數(shù)為大約1.1至大約1.6摩爾;鈣反應(yīng)物的總摩爾數(shù)為大約0.9至大約1.65摩爾;氫氧化鈉總摩爾數(shù)為大約0.92至大約3.7摩爾;在步驟(ⅲ)中，過(guò)量的純氫氧化物MOH大約0.02至大約0.3摩爾;另外的條件是，對(duì)于反應(yīng)了的每摩爾預(yù)制的蘋果酸(即加入到反應(yīng)器中的)來(lái)說(shuō)，在步驟(ⅰ)、(ⅱ)和(ⅲ)中，一起加入水的總凈量，使之蒸發(fā)損失不小于大約189克和不大于282克。
上述的方法所具有的優(yōu)點(diǎn)在于碳酸鈣可以循環(huán)，通過(guò)(ⅶ)過(guò)濾步驟(ⅵ)的混合物，得到濾餅，和(ⅷ)使用步驟(ⅶ)的濾餅作為步驟(ⅰ)的碳酸鈣循環(huán)的來(lái)源。
回到本發(fā)明也能實(shí)施的等溫反應(yīng)的方法上。術(shù)語(yǔ)“等溫”是值得說(shuō)明的。正如上文詳細(xì)說(shuō)明的，本文的等溫方法是指從各種主要的組分Ⅰ-Ⅳ中的至少某些存在于流體即含水的堿性混合物中的時(shí)間開始(即從可能發(fā)生有2，2′一氧代丁二酸氫鹽的形成的時(shí)間開始)，到反應(yīng)被抑制的時(shí)間為止，在其中，基本上保持恒定的溫度的那些方法。在這里，術(shù)語(yǔ)“基本恒定”考慮了一些實(shí)際問(wèn)題，例如，精密的常規(guī)的工藝控制設(shè)備，如恒溫器。
本文的恒溫方法中包括，二價(jià)陽(yáng)離子的組分與有機(jī)組分的摩爾比為大約0.40∶1至0.75∶1，并且該方法在水的濃度為大約35%至大約41%的條件下進(jìn)行和包括在溫度范圍為大約50℃至大約68℃使所說(shuō)的混合物反應(yīng)大約48小時(shí)至大約240小時(shí)，然后抑制該反應(yīng)。
本文其它的等溫方法，例如在大約40℃至大約49℃下進(jìn)行的那些方法也是有效的，但具有較長(zhǎng)的持續(xù)時(shí)間。
在本方法中的粗產(chǎn)物的混合物是特有的。當(dāng)使用本文給出的溫度和時(shí)間或高效液相色譜的監(jiān)控說(shuō)明實(shí)施本方法后，專業(yè)人員可借助于很簡(jiǎn)單的粗產(chǎn)物的混合物的特性，例如直觀的、光學(xué)上的或者尤其是流變學(xué)上的可測(cè)的粗產(chǎn)物的混合物的特性，盡管這些特性在該方法持續(xù)過(guò)程中是變化的，以便用于幫助監(jiān)控本方法。
按照本發(fā)明，通過(guò)起始原料進(jìn)行反應(yīng)而制得的粗產(chǎn)物的混合物具有如下特性。當(dāng)它們一進(jìn)行充分反應(yīng)，就開始較低溫度的熟化步驟，例如上述的(b)，以起始原料馬來(lái)酸酐和D，L-蘋果酸、氫氧化鈉和氫氧化鈣的含水堿性混合物為例做一個(gè)簡(jiǎn)單的說(shuō)明。在步驟(a)中，當(dāng)把一些馬來(lái)酸酐加入到含有蘋果酸鹽的含水堿性混合物中時(shí)，形成的混合物是由大部分為液相，少部分為固相組成的兩相混合物。在加入馬來(lái)酸酐的過(guò)程中，固相部分減少，液相的粘度增加，此后，以至在步驟(a)結(jié)束時(shí)，形成可用泵抽的粗產(chǎn)物混合物，即流體，用眼睛看似乎基本上是均相的。
接著說(shuō)粘度數(shù)據(jù)，在本方法中，粗產(chǎn)物的混合物的Brookfield相對(duì)粘度在較低溫度熟化步驟(b)期間，一般是增加的(當(dāng)在22℃/20r.p.m的BrooKfield的實(shí)驗(yàn)條件下測(cè)定時(shí))，由小于100厘泊的初始值到步驟(b)結(jié)束時(shí)，可達(dá)范圍為大約1，000厘泊至10，000厘泊的最終值。最好當(dāng)粗產(chǎn)物的混合物通常保持能用泵抽的狀態(tài)時(shí)，在本過(guò)程中，粘度的增加是3000厘泊或更高。同時(shí)，在處于不攪拌狀態(tài)時(shí)，例如，在實(shí)驗(yàn)溫度為大約60℃下，實(shí)驗(yàn)時(shí)間為大約48小時(shí)的情況下，初產(chǎn)物的混合物一般不能分成看得見的層。
表示上文所述的以重量為基準(zhǔn)的本方法的某些優(yōu)選的實(shí)施方案的反應(yīng)物的比值和比例，使本發(fā)明的專業(yè)人員以極好的效果實(shí)施本方法是有幫助的。例如，本發(fā)明包括在流體，即上述起始原料的含水堿性混合物中實(shí)施本方法，起始原料的量按完全水解和中和基礎(chǔ)上所表示的重量計(jì)算，假設(shè)沒(méi)有2，2′一氧代丁二酸氫鹽或富馬酸鹽的形成和沒(méi)有馬來(lái)酸鹽至蘋果酸的相互轉(zhuǎn)換，其組成為水大約30.0%至大約45.0%，凈過(guò)量的氫氧化物大約0.05%至大約1.0%，鈉大約3.4%至大約13%;鈣大約4.5%至大約13%，馬來(lái)酸鹽大約19.1%至大約28.4%和預(yù)制的蘋果酸鹽大約16.5%至大約26.8%。
當(dāng)本方法實(shí)施時(shí)，同時(shí)包括循環(huán)的富馬酸鹽和/或2，2′一氧代丁二酸氫鹽(例如，在循環(huán)的碳酸鈣濾餅的中夾帶的)或同時(shí)包括富馬酸鹽和/或2，2′一氧代丁二酸氫鹽起始原料的雜質(zhì)(例如，和在D，L-蘋果酸中的富馬酸一樣存在的雜質(zhì)，或在蘋果酸鈣中的富馬酸鈣一樣存在的雜質(zhì))，然后，將上述重量百分?jǐn)?shù)調(diào)節(jié)到允許它們存在的程度。一般在該過(guò)程開始時(shí)，循環(huán)的2，2′一氧代丁二酸氫鹽的量不超過(guò)大約2%。同樣，在過(guò)程開始時(shí)，富馬酸鹽的循環(huán)量或富馬酸鹽的雜質(zhì)量，一般不超過(guò)2%，當(dāng)然，優(yōu)選的是使用沒(méi)有富馬酸鹽的起始原料。
通常的馬來(lái)酸鹽，蘋果酸鹽和富馬酸鹽的化學(xué)性質(zhì)在“MaleicAnhydride”，B.C.TrivediandB.M.Culbertson，PlenumPress，N.Y.，1982以及在Kirk-Othmer，EncyclopediaofChemicalTechnology，3rdEd.，1981，Vol.13，PP.103-121和Vol.14，PP.770-793中可完全查到。本文引用所有文獻(xiàn)供參考。
除非另有說(shuō)明，本文中所有的比值都是摩爾比，所有的百分?jǐn)?shù)都是按重量計(jì)的。
本發(fā)明可通過(guò)以下非限定實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)明實(shí)施例說(shuō)明了以鈣或鎂鹽形式的新型的固體蘋果酸鹽。
實(shí)施例Ⅰ將馬來(lái)酸酐(29.4g，0.3mol，Aldrich)通過(guò)加熱到85-90℃后，溶解在開口并預(yù)先稱重的HastalloyC型高壓釜內(nèi)的蒸餾水中(ParrInstrument，型號(hào)4561，300CC)并攪拌。把高壓釜放置在冰浴中使溶液冷卻。當(dāng)溫度達(dá)到60-80℃時(shí)，開始向其中加入氫氧化鈣(33.3g，0.45mol，Aldrich，A.C.S.)。此時(shí)形成了濃的膏狀物，當(dāng)加入氫氧化鈣，它顯著地變稀。所有的氫氧化鈣加完后，通過(guò)加入水來(lái)校正反應(yīng)物總重量，使得反應(yīng)混合物重量為192.0g。計(jì)算水的含量為70.2%。密封高壓釜，將其放在165℃的裝恒溫器的油浴中，并攪拌。在反應(yīng)的混合物的溫度等于油浴的溫度后，再繼續(xù)攪拌4.5小時(shí)(正由在本文中定義的反應(yīng)時(shí)間)。值得注意的是油浴的高壓釜都是預(yù)先經(jīng)過(guò)校正的;已表明當(dāng)油浴的溫度為165℃時(shí)，高壓釜內(nèi)部溫度為145℃。壓力最大值為45Psig(0.31Mpa;這里1psi＝0.006895Mpa)。用水冷卻高壓釜，開蓋，并稱重，其重量在2g之內(nèi);說(shuō)明了高壓釜有微小泄漏。高壓釜中的物料主要是白色無(wú)味的粒狀產(chǎn)物，確定無(wú)異味。(當(dāng)使用很高的溫度185℃或更高時(shí)，產(chǎn)品帶有輕微的氣味，并且在HPLC分析上出現(xiàn)微小的雜質(zhì)峰。)在高壓釜的內(nèi)壁上含有一些微細(xì)的固體和薄薄的水垢，所有這些內(nèi)容物可以容易地刮出并沖洗到韋林氏攙合器(WARINGBLENDOR)中。用蒸餾水使樣品重量到320g，并攪拌均勻取樣分析。(為了處理，可簡(jiǎn)單地用硫酸酸化和分離出硫酸鈣，剩下蘋果酸溶液，或簡(jiǎn)單地過(guò)濾和用空氣干燥;在需要時(shí)為制備2，2′一氧代丁二酸氫鹽而使用0.4g韋林氏攙合(Waring-blended)的產(chǎn)物混合物在100CC0.1N H2SO4中急冷，并激烈地振動(dòng)，然后把樣品進(jìn)行HPLC分析，分析結(jié)果用有機(jī)化合物的重量百分?jǐn)?shù)表示，產(chǎn)物含有94.7%蘋果酸鹽，2.1%2，2′一氧代丁二酸氫鹽和3.2%的富馬酸鹽，未測(cè)出馬來(lái)酸鹽。
實(shí)施例Ⅱ-ⅩⅤ使用實(shí)施例Ⅰ中的方法，并用優(yōu)選的鈣/馬來(lái)酸鹽的摩爾比范圍為1.4∶1-1.5∶1摩爾/摩爾，研究溫度、壓力和時(shí)間與反應(yīng)混合物有機(jī)組分的關(guān)系，其結(jié)果列于以下表2中。
表2實(shí)施例鈣/蘋果觀測(cè)的最油浴反應(yīng)混合時(shí)間№.酸鹽摩爾大壓力溫度物溫度小時(shí)比Psig℃℃Ⅱ1.5∶1未測(cè)13512016Ⅲ1.5∶135(0.24MPa)1451308Ⅳ1.5∶1未測(cè)1551404Ⅴ1.5∶1未測(cè)15514010Ⅵ1.5∶1未測(cè)1551401Ⅶ1.5∶1未測(cè)1551402.4Ⅷ1.5∶140(0.28MPa)1551404Ⅸ1.5∶142(0.29MPa)1551404Ⅹ1.5∶135(0.24MPa)1551404
Ⅰ1.5∶145(0.31MPa)1651454.5Ⅺ1.5∶142(0.29MPa)1651454.25Ⅻ1.4∶156(0.39MPa)1651456ⅩⅢ1.4∶180(0.55MPa)1651456ⅩⅣ1.5∶1115(0.79MPa)1851651ⅩⅤ1.5∶1120(0.83MPa)2001802表2(續(xù))實(shí)施例蘋果酸鹽 ODS＊富馬酸鹽馬來(lái)酸鹽№重量%重量%重量%重量%(HPLC)(HPLC)(HPLC)(HPLC)Ⅱ88.88.23.00Ⅲ92.92.54.60Ⅳ94.42.13.40.1Ⅴ95.71.42.90Ⅵ30.612.97.848.7Ⅶ70.614.310.64.5Ⅷ94.13.52.40Ⅸ94.22.92.90Ⅹ93.33.23.50Ⅰ94.72.13.20Ⅺ93.52.73.90Ⅻ97.80.41.80ⅩⅢ98.10.71.10ⅩⅣ94.92.52.60ⅩⅤ96.02.41.60
(Ⅰ-ⅩⅤ所有的實(shí)施例都使用70-72%(重量)的水)＊ODS＝2，2′一氧代丁二酸氫鹽實(shí)施例Ⅱ證實(shí)了在比較低的優(yōu)選溫度范圍內(nèi)得到與Berg的結(jié)果很不同的結(jié)果只有8.2%的2，2′一氧代丁二酸氫鹽存在。實(shí)施例Ⅵ、Ⅶ和Ⅷ在它們說(shuō)明具有相當(dāng)大的比例的2，2′一氧代丁二酸氫鹽、馬來(lái)酸鹽和富馬酸鹽的混合物可以以高收率轉(zhuǎn)化成蘋果酸鹽中是有特別指導(dǎo)意義的。余下的直到ⅩⅤ的實(shí)施例一般說(shuō)明了高收率并有低的富馬酸鹽的殘余量，以及變化的時(shí)間、溫度和壓力。
實(shí)施例ⅩⅥ將用空氣干燥了的實(shí)施例ⅩⅤ的固體產(chǎn)物用瑪瑙杵和缽進(jìn)行輕輕的研磨，而后裝入樣品坯中。通過(guò)計(jì)算機(jī)控制的STOE衍射儀收集X-射線衍射數(shù)據(jù)，該衍射儀帶有衍射光束的石墨單射儀;CuKa照射;40Kv/37mA的Ⅹ-射線發(fā)生器;掃描范圍1-70°，在2θ內(nèi)以0.04/檔的速度進(jìn)行，計(jì)算時(shí)間為4秒/檔。
該X-射線衍射圖主要的幅度為8.597A(2θ＝10.28°)這與粉末衍射標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)合會(huì)衍射數(shù)據(jù)國(guó)際中心〔JCPDSInterna-tionalCentreforDiffractionData，1601ParkLane，SWarthmore，PA，19081;(以前的粉末衍射標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)合會(huì)，JointCommitteeonPowderDiffrac-tionStanderds)〕參考資料中的任何已知的蘋果酸鈣、水合的蘋果酸鈣、蘋果酸或馬來(lái)酸、氫氧化鈣或氧化鈣的結(jié)晶形式不一致。
實(shí)施例ⅩⅦ使用實(shí)施例Ⅰ中的方法，但其中水的含量為反應(yīng)混合物重量的70-75%，進(jìn)行鈣與馬來(lái)酸鹽比例的研究。以鈣/馬來(lái)酸鹽比例大于1.3∶1但小于大約1.7∶1，特別是比例大約為1.5∶1，得到蘋果酸鹽改進(jìn)的高收率和易于加工的產(chǎn)物的最佳結(jié)合。
實(shí)施例ⅩⅧ使用實(shí)施例Ⅰ的方法，改變反應(yīng)混合物中水的含量，從大約40%-70%。當(dāng)水的含量大約50%-65%(重量)時(shí)，得到改進(jìn)的結(jié)果，特別是富馬酸鹽付產(chǎn)物減少。在鈣/馬來(lái)酸鹽的摩爾比在1.2∶1時(shí)說(shuō)明的，在水含量低于大約50%或高于大約65%時(shí)，富馬酸鹽付產(chǎn)物含量顯著地增加。
實(shí)施例ⅩⅨ除了使用碳酸鈣來(lái)部分地中和馬來(lái)酸溶液外，使用與實(shí)施例Ⅰ類似的方法。在CO2排放后，以選擇的量加入氫氧化鈣，得到與實(shí)施例Ⅰ使用的相同的鈣/馬來(lái)酸鹽比例，和過(guò)量的氫氧化物/馬來(lái)酸鹽比例。得到與實(shí)施例Ⅰ相同的蘋果酸收率。
這種改進(jìn)方法說(shuō)明了鈣可以以為碳酸鹽形式循環(huán)，并且可用在本發(fā)明的予先中和步驟中。
實(shí)施例ⅩⅩ研究在本方法中變化鎂對(duì)鈣的比例所產(chǎn)生的影響(直到用氫氧化鎂代替所有的氫氧化鈣)，其它步驟類似于實(shí)施例Ⅰ。意外的是氫氧化鎂含量較低時(shí)，可以得到意想不到的改進(jìn)收率并得到異常的顆粒產(chǎn)物，比實(shí)施例ⅩⅤ的產(chǎn)物好一點(diǎn)兒。在實(shí)施方案3表Ⅰ的一個(gè)實(shí)施例中，對(duì)每摩爾馬來(lái)酸鹽使用1.45mol Ca(OH)2和0.05mol Mg(OH)2，反應(yīng)溫度約為160℃，反應(yīng)時(shí)間約為6小時(shí)，最大壓力約為82Psig(0.57MPa)，而水的含量約為70%，蘋果酸鹽的收率為99.2%。相應(yīng)的2，2′一氧代丁二酸氫鹽、富馬酸鹽和馬來(lái)酸鹽的含量分別為0.2%、0.6%和0%。
實(shí)施例ⅩⅪ(與本發(fā)明不一致)按照實(shí)施例Ⅰ-ⅩⅤ(不包括Ⅵ和Ⅶ)中的任何一個(gè)方法制備的干燥的粒狀的“蘋果酸鈣”，用杵和研缽研磨成細(xì)粉，然后按照以下方法使之轉(zhuǎn)化成2，2′一氧代丁二酸氫鹽。為了說(shuō)明，取實(shí)施例Ⅰ的產(chǎn)物66.24g(相當(dāng)于研碎物料的0.3mol蘋果酸鈣和0.15mol Ca(OH)2)，34Cm3H2O和38.8g(0.48mol)NaOH 50%水溶液(Fisher)，在玻璃或不銹鋼反應(yīng)器中進(jìn)行混合，該反應(yīng)器裝有攪拌器，回流冷凝器和加熱的油浴。將粉狀的氫氧化鈣(2.44g，0.033mol，Aldrich)混入其中。在攪拌下加熱反應(yīng)器，至溫度約為70-80℃，此時(shí)觀察乳白色的懸浮液。將磨成細(xì)粉狀的馬來(lái)酸酐(36.5g，0.37mol，Aldrich)在5-10分鐘內(nèi)分幾次小量地加入其中。由于反應(yīng)是放熱反應(yīng)，所以可以很快地達(dá)到接近回流溫度，通過(guò)良好的攪拌和加熱浴的恒溫作用，保證使得混合物迅速地平衡到70-80℃。在添加馬來(lái)酸酐最后的3分鐘內(nèi)，用眼睛可以很清楚地看到生成了淡黃色的均勻混合物。為了得到最好的收率(假定在下文不使用實(shí)施例ⅩⅫ中描述的熟化方法)，反應(yīng)要繼續(xù)進(jìn)行5-6小時(shí)，從加完馬來(lái)酸酐時(shí)測(cè)定這個(gè)時(shí)間。根據(jù)HPLC分析的峰面積(分布分析)，粗產(chǎn)物中的有機(jī)組分中含有74.5%的2，2′一氧代丁二酸氫鹽;另外還有共存的蘋果酸鹽9.7%、馬來(lái)酸鹽9.5%和富馬酸鹽6.3%。使用實(shí)施例ⅩⅩ中產(chǎn)物的相似的制備方法，可以得到較高的2，2′一氧代丁二酸氫鹽含量和較低的富馬酸鹽含量，并且有低含量的鎂存在。
實(shí)施例ⅩⅫ(按照本發(fā)明對(duì)ⅩⅪ的改進(jìn))重復(fù)實(shí)施例ⅩⅪ的方法，只是在馬來(lái)酸酐添加完畢后就生成了均勻的反應(yīng)混合物，并將其冷卻到30-50℃。將混合物保持在一個(gè)新的低溫下，時(shí)間為大約12小時(shí)到大約21天。用HPLC分析得到如下的結(jié)果88.0%2，2′一氧代丁二酸氫鹽;3.0%馬來(lái)酸鹽;3.0%蘋果酸鹽和6.0%富馬酸鹽。
實(shí)施例ⅩⅩⅢ使用類似于實(shí)施例Ⅰ的方法，反應(yīng)物如下0.9mol馬來(lái)酸酐0.1mol富馬酸1.3 mol Ca(OH)2水的含量約為70%，反應(yīng)溫度(油浴)約為185℃，反應(yīng)時(shí)間約為6小時(shí)。得到含有作為有機(jī)組分的微細(xì)顆粒的懸浮液，(按HPLC分析)99.0%蘋果酸鹽，0.5%2，2′一氧代丁二酸氫鹽，0.5%富馬酸鹽和0%馬來(lái)酸鹽。而無(wú)機(jī)組分是基于所用的反應(yīng)物來(lái)加以測(cè)定。
實(shí)施例ⅩⅩⅣ轉(zhuǎn)化實(shí)施例ⅩⅫ的產(chǎn)物為2，2′一氧代丁二酸四鈉。
使實(shí)施例ⅩⅫ的反應(yīng)產(chǎn)物混合物與過(guò)量的含水的NaHCO3和Na2CO3進(jìn)行反應(yīng)，得到PH約為10的混合物。
該混合物在攪拌下，于70℃加熱大約4小時(shí)，生成2，2′一氧代丁二酸氫四鈉和無(wú)機(jī)沉淀物，該沉淀物經(jīng)過(guò)濾分離出來(lái)。產(chǎn)品溶液用常規(guī)方法干燥。
實(shí)施例ⅩⅩⅤ實(shí)施例Ⅰ的產(chǎn)品轉(zhuǎn)化成蘋果酸用過(guò)量的H2SO4水溶液酸化實(shí)施例Ⅰ的產(chǎn)品，釋放出蘋果酸。
實(shí)施例ⅩⅩⅥ在有限比例的2，2′一氧代丁二酸氫四鈉的存在下(例如可由方法(b)或(c)的產(chǎn)品循環(huán))制備蘋果酸鹽的方法(a)用下列反應(yīng)物重復(fù)進(jìn)行實(shí)施例Ⅰ的方法28.8g(0.294mol)馬來(lái)酐，3.62g28%的2，2′一氧代丁二酸氫四鈉的水溶液，(生成總量大約為0.3mol的組分Ⅰ)，123.9g的水，和33.3g(0.45mol)的氫氧化鈣;水的含量大約占總量的70%，反應(yīng)溫度大約為185℃，反應(yīng)時(shí)間大約為6小時(shí)，得到良好的有細(xì)粒的懸浮液。該懸浮液很容易進(jìn)行處理，經(jīng)HPLC分析，其含有的有機(jī)組分為98.4%的蘋果酸鹽，0.4%的2，2′一氧代丁二酸氫鹽，1.2%的富馬酸鹽和0%的馬來(lái)酸鹽。以所用的反應(yīng)物為基礎(chǔ)測(cè)定無(wú)機(jī)成分。
實(shí)施例ⅩⅩⅦ2，2′一氧代丁二酸氫鹽制備方法詳述設(shè)備準(zhǔn)備好下列設(shè)備頂部敞口的316不銹鋼(SS)鼓形反應(yīng)器，60升的容量，裝配有可移動(dòng)的塑料蓋和雙轉(zhuǎn)子葉輪攪拌器，該攪拌器由一個(gè)上部連到一個(gè)壓縮空氣發(fā)動(dòng)機(jī)上的旋轉(zhuǎn)軸驅(qū)動(dòng);夾壁絕熱的不銹鋼(SS)容器或等效的杜瓦容器，具有200升的容量，以適于充分地完全浸沒(méi)反應(yīng)器，有一個(gè)良好的空間，反應(yīng)器的周圍以及在反應(yīng)器的底和杜瓦容器的內(nèi)壁底之間至少為8英寸。杜瓦容器上有蒸汽，熱水和冷水的進(jìn)出口。還配有蒸汽噴霧器蛇管;3KW電驅(qū)動(dòng)的和恒溫控制的浸液加熱器;浸入的水循環(huán)泵;以及可移動(dòng)的蓋，以使加熱水的蒸發(fā)減少到最低程度，它能夠覆蓋反應(yīng)器和杜瓦容器內(nèi)壁之間的環(huán)形空間;反應(yīng)器和杜瓦容器中使用的兩個(gè)溫度計(jì)。
組裝將蒸汽噴霧器蛇管置于反應(yīng)器的周圍，然后將反應(yīng)器和環(huán)繞的蛇管置于杜瓦容器中。裝好剩余的設(shè)備，以便能迅速但控制反應(yīng)器的加熱。該加熱形式包括使熱水通過(guò)杜瓦容器的通道，電加熱并使水在杜瓦容器中再循環(huán)，或者直接蒸汽加熱反應(yīng)器，使蒸汽通過(guò)噴霧器蛇管射到反應(yīng)器的外壁和底部。也可以這樣組裝設(shè)備，使其能迅速并可控地冷卻，通過(guò)排放熱水，使軟化水或冷水進(jìn)入杜瓦容器，或者向杜瓦容器中的水中加入冰。
堿、蘋果酸鹽、鈉和鈣的預(yù)接觸將50%的氫氧化鈉水溶液(總量17520g，含有219molNaOH，F(xiàn)isher)攪拌著加入到蒸餾水(14360g)中。然后該苛性堿溶液被加熱到50℃。在9分鐘的時(shí)間內(nèi)，將粒狀的D，L-蘋果酸(13400g，100mol，Aldrich，99%)分批加入到攪拌著的苛性堿溶液的旋渦中，在必要時(shí)冷卻以保持溫度在大約80℃-95℃的范圍內(nèi)。在6分鐘的時(shí)間內(nèi)將粉沫狀氫氧化鈣(9176g，124mol，Aldrich，98%，ACS級(jí))分批加入到堿性蘋果酸Na/Ca鹽混合物的旋渦中，并保持溫度。在20分鐘內(nèi)，繼續(xù)攪拌，基本上不改變溫度。該時(shí)間結(jié)束時(shí)，堿性蘋果酸Na/Ca鹽混合物的溫度是85℃。
(a)接觸和初級(jí)反應(yīng)在14分鐘內(nèi)，將馬來(lái)酐(12544g)，128mol，Aldrich，99%，坯塊，剛剛研碎)以均勻的速度加入到攪拌著的堿性蘋果酸Na/Ca鹽混合物的旋渦中，在此期間內(nèi)，放熱使反應(yīng)溫度從85℃升至最大值100℃-110℃，最好是103℃-105℃。而且在此期間內(nèi)，在加入馬來(lái)酐的初始10分鐘內(nèi)，可以觀察到反應(yīng)混合物由鈣鹽的白亞質(zhì)懸浮液型轉(zhuǎn)化成了均勻的但有點(diǎn)不透明的并象蜜一樣的粗產(chǎn)物混合物。
馬來(lái)酐加完后，冷卻16分鐘，使反應(yīng)溫度到大約76℃-78℃。現(xiàn)在一個(gè)操作人員來(lái)表征粗產(chǎn)物混合物，同時(shí)第二個(gè)操作人員繼續(xù)進(jìn)行該過(guò)程。
第一個(gè)操作人員發(fā)現(xiàn)其粘性相對(duì)于加入馬來(lái)酐的起點(diǎn)時(shí)有所增加。第一個(gè)高效液相色譜(HPLC)的樣品，是由第一個(gè)操作人員在30分鐘時(shí)取出的。HPLC分析的詳情見下文的分析記錄。時(shí)間＝30分鐘，粗產(chǎn)物混合物樣品含有占總重量43.6%的馬來(lái)酸鹽、蘋果酸鹽、2，2′一氧代丁二酸氫鹽和富馬酸鹽，以陰離子計(jì)算。陰離子的相對(duì)重量百分比是馬來(lái)酸鹽，28.3%;蘋果酸鹽，27.4%;2，2′一氧代丁二酸氫鹽，42.5%;富馬酸鹽，1.8%;即按此處定義，在該步驟2，2′一氧代丁二酸氫鹽的收率是42.5%。粗產(chǎn)物混合物的總重量大約為63800g。用混合電極得到PH計(jì)數(shù)值大約為10.7/78℃。(CorningX-ELCat.No.476262，25℃時(shí)以PH值為10的緩沖溶液進(jìn)行校準(zhǔn)，且數(shù)值的補(bǔ)償溫度為78℃)。應(yīng)注意倘若使用的電極是新的或另外被證實(shí)可信的，那么在這些濃度，特別是鈉離子濃度，以及溫度的條件下，該P(yáng)H計(jì)數(shù)值對(duì)過(guò)程的監(jiān)測(cè)是有用的數(shù)值。但是這些PH計(jì)數(shù)值并不是真正的PH值。
第二個(gè)操作人員確保在上述16分鐘的冷卻時(shí)間結(jié)束時(shí)，將粗產(chǎn)物混合物在大約78℃時(shí)，繼續(xù)攪拌4.5小時(shí)。在這一步，HPLC分析表明2，2′一氧代丁二酸氫鹽的含量已達(dá)到約72%，以及大約4%的富馬酸鹽，還存在接近平衡量的未反應(yīng)的馬來(lái)酸鹽和蘋果酸鹽，下面立刻進(jìn)行熟化步驟。
(b)熟化迅速地(少于大約2小時(shí)，最好少于1小時(shí))將粗產(chǎn)物混合物的溫度降至40℃。并在整個(gè)大約139小時(shí)的熟化時(shí)間內(nèi)，將粗產(chǎn)物混合物保持于該40℃溫度下，熟化時(shí)間自熟化步驟開始冷卻時(shí)測(cè)定。熟化步驟中，偶爾攪拌粗產(chǎn)物混合物。(典型地，在每日一次的HPLC取樣前攪拌一小時(shí)，攪拌可使取樣具有代表性)。在139小時(shí)的熟化結(jié)束時(shí)，2，2′一氧代丁二酸氫鹽的收率大約為82%，并且有少于約6%的富馬酸鹽付產(chǎn)物。
進(jìn)行第二個(gè)熟化步驟，在6小時(shí)或少于6小時(shí)的時(shí)間內(nèi)，將粗產(chǎn)物混合物冷卻至大約27℃(該實(shí)驗(yàn)的小范圍形式，冷卻時(shí)間可短至10分鐘)并保持在這個(gè)溫度下，在HPLC取樣前進(jìn)行每日一次的攪拌。第二個(gè)熟化步驟總的持續(xù)時(shí)間約為72小時(shí)。現(xiàn)在2，2′一氧代丁二酸氫鹽的收率大約為85.3%，并有大約6.8%的富馬酸鹽付產(chǎn)物，這一步粗產(chǎn)物混合物的樣品，35℃時(shí)密度約為1.50g/cm3。
進(jìn)行第三個(gè)熟化步驟，將粗產(chǎn)物混合物進(jìn)一步冷卻到23℃，并保持在這個(gè)溫度下，象前面一樣每日一次取樣。第三個(gè)熟化步驟總的持續(xù)時(shí)間約為95小時(shí)。現(xiàn)在2，2′一氧代丁二酸氫鹽的收率大約為87%;存在大約7%的富馬酸鹽付產(chǎn)物。
粗產(chǎn)物混合物的粘度特征在下列條件下得到的Brookfield粘度數(shù)值t＝48小時(shí)/40℃/50r.p.m.∶1600cps，以及t＝288小時(shí)/22℃/50r.p.m.∶7300cps。
(c)抑制反應(yīng)無(wú)機(jī)物的處理為了避免降低2，2′一氧代丁二酸氫鹽的收率和增加富馬酸鹽付產(chǎn)物的量，反應(yīng)被抑制，并且同時(shí)消耗鈣含量。用鈉陽(yáng)離子轉(zhuǎn)換鈣，產(chǎn)生可直接用作洗衣洗滌劑組分的2，2′一氧代丁二酸氫鹽產(chǎn)品，方法如下在25℃，用10000g蒸餾水稀釋粗產(chǎn)物混合物，然后用虹吸管從反應(yīng)器中抽出來(lái)，并進(jìn)一步用76000g的蒸餾水稀釋。在大約70℃時(shí)加入碳酸鈉(14480g，136.66mol，F(xiàn)isher)和碳酸氫鈉(1036g，12.3mol，F(xiàn)isherACS級(jí))(溫度例如70℃可幫助碳酸鈣沉淀成可過(guò)濾的形式)。PH計(jì)數(shù)值為9.94/72℃。在大約70℃將混合物攪拌5小時(shí)。當(dāng)冷卻到室溫時(shí)，使混合物通過(guò)兩層濾紙(E-DCorp.，No.613-20，直徑60cm)過(guò)濾。(濾餅可回收并可再使用;見實(shí)施例3)。濾液蒸發(fā)至大約80升的體積，通過(guò)粗的玻璃質(zhì)瓷漏斗進(jìn)行精細(xì)過(guò)濾。得到合適的液體形式的最終產(chǎn)品2，2′一氧代丁二酸氫鹽組份，重92117g(92.1Kg)，進(jìn)行分析，以有機(jī)物的重量計(jì)，87.1%的2，2′一氧代丁二酸氫鹽(即，本方法的收率是87.1%);還存在6.7%的富馬酸鹽，3.2%的馬來(lái)酸鹽和3.1%的蘋果酸鹽。產(chǎn)品的有機(jī)組成一點(diǎn)不受處理的影響。
實(shí)施例ⅩⅩⅧ設(shè)備實(shí)施例ⅩⅩⅦ中使用的小型設(shè)備。
起始原料蒸餾水108.8g50%的NaOH水溶液161.6g(2.02molNaOH)D，L-蘋果酸134.1g(1.0mol)Ca(OH)294.7g(1.24mol)馬來(lái)酐117.6g(1.20mol)總重量616.8g馬來(lái)酸鹽(C4H2O4)加上蘋果酸鹽(C4H4O5)的重量百分比43.6%(a)接觸和初級(jí)反應(yīng)預(yù)接觸在大約60℃-70℃時(shí)，將50%的氫氧化鈉水溶液攪拌著加入到蒸餾水中。
攪拌著加入粒狀D，L-蘋果酸，同時(shí)溫度保持在大約60℃-70℃的范圍內(nèi)。
加入氫氧化鈣，保持溫度并攪拌，該預(yù)接觸程序生成含有主要的鈉、鈣、蘋果酸鹽、堿(氫氧化物)和水組分的預(yù)制混合物，稱重該混合物?，F(xiàn)在僅需要加入馬來(lái)酸鹽成分。
最后的接觸
在20至25分鐘內(nèi)，最初溫度約為60℃，將剛剛研碎的馬來(lái)酐以上述總量加入到預(yù)接觸程序的預(yù)制混合物中，馬來(lái)酐以均勻的速度攪拌著加入。在加入馬來(lái)酐的過(guò)程中，反應(yīng)混合物可在短時(shí)間內(nèi)放熱使溫度到達(dá)約80℃。檢查重量，并加入少量的水，以補(bǔ)償馬來(lái)酐加入過(guò)程中水的蒸發(fā)損失。
(b)熟化在接著的步驟中，反應(yīng)在近似恒定重量的條件下進(jìn)行，通過(guò)加入少量的水以補(bǔ)償反應(yīng)進(jìn)程中的蒸發(fā)損失量。
保持?jǐn)嚢璨⒉襟E(a)的粗產(chǎn)物混合物在1小時(shí)內(nèi)冷卻至約40℃的溫度。將反應(yīng)容器和粗產(chǎn)物混合物一同轉(zhuǎn)移到烘箱中，恒溫控制在40℃。在大約40℃下，使反應(yīng)容器中未攪拌的物料維持167小時(shí)。在另一個(gè)熟化步驟中，將反應(yīng)容器和粗產(chǎn)物混合物從烘箱中移出，在1小時(shí)內(nèi)冷卻到25℃，然后不攪拌再保持168小時(shí)。
(c)抑制反應(yīng);無(wú)機(jī)物處理使用實(shí)施例ⅩⅩⅦ的步驟(c)。水、碳酸鈉和碳酸氫鈉的量按比例和本方法的化學(xué)計(jì)量減少。
(b)步產(chǎn)品的HPLC分析表明，2，2′一氧代丁二酸氫鹽的收率約為92%，并有約4%的富馬酸鹽付產(chǎn)物。還存在約4%的未反應(yīng)的馬來(lái)酸鹽和蘋果酸鹽。進(jìn)行處理后有機(jī)分析不改變。
實(shí)施例ⅩⅩⅨ使用實(shí)施例ⅩⅩⅦ中描述的設(shè)備。
蘋果酸，少量的馬來(lái)酸鹽和鈣的通過(guò)用碳酸鈣預(yù)中和進(jìn)行預(yù)接觸。
在70℃時(shí)，在敞開的反應(yīng)容器中，向含有水(18000g)、馬來(lái)酸(1622g，14mol)和D，L-蘋果酸(6700g，50mol)的溶液中，在約30分鐘內(nèi)，攪拌著慢慢加入含有碳酸鈣的在實(shí)施例ⅩⅩⅦ中生成的濾餅(6200g，62mol)，加完后，使二氧化碳和夾帶水的有效餾份蒸煮30分鐘。
氫氧化鈉的加入將50%的氫氧化鈉水溶液(8760g，109.5molNaOH)攪拌著慢慢加入到混合物中。氫氧化鈉的添加過(guò)程中，允許水的進(jìn)一步損失?，F(xiàn)在含鈉陽(yáng)離子的堿性混合物中含有約12917g的水。
大量的馬來(lái)酸的接觸和生成2，2′一氧代丁二酸氫鹽的初級(jí)反應(yīng)在20分鐘內(nèi)，大約65℃時(shí)，將熔融的馬來(lái)酐(4900g，50mol)以均勻的速度加入到攪拌著的混合物的旋渦中。在該期間內(nèi)，放熱使反應(yīng)的溫度從85℃升溫至最大值103℃～105℃范圍內(nèi)。進(jìn)行冷卻以便20分鐘之后，反應(yīng)溫度約為76℃-78℃。
熟化步驟迅速地(少于大約1小時(shí))將粗產(chǎn)物混合物的溫度降至約40℃。在整個(gè)熟化步驟持續(xù)的240小時(shí)內(nèi)，粗產(chǎn)物混合物維持在約40℃，現(xiàn)在粗產(chǎn)物混合物中2，2′一氧代丁二酸氫鹽的產(chǎn)率約為83%。產(chǎn)品處理如實(shí)施例ⅩⅩⅦ。
實(shí)施例ⅩⅩⅩ，ⅩⅩⅪ，ⅩⅩⅫ和ⅩⅩⅩⅢ通用的方法生產(chǎn)量，水的蒸發(fā)被防止或調(diào)節(jié)水量使反應(yīng)物的水含量保持近似恒定。而且HPLC分析樣品在有規(guī)定的時(shí)間間隔內(nèi)提取。更詳細(xì)的描述見實(shí)施例ⅩⅩⅦ和下文的HPLC分析記錄)。
設(shè)備在實(shí)施例ⅩⅩⅦ中使用的小型設(shè)備。
(a)接觸和初級(jí)反應(yīng)預(yù)接觸在大約60℃～70℃時(shí)，將50%的氫氧化鈉水溶液攪拌著加入到蒸餾水中。
攪拌著加入D，L-蘋果酸中，同時(shí)將混合物在80℃～90℃范圍內(nèi)的溫度下放置。
在大約相同的溫度下，攪拌著加入氫氧化鈣。
攪拌10分鐘。
最后的接觸在85℃時(shí)，在10～15分鐘內(nèi)，攪拌著以均勻速度加入馬來(lái)酐。在馬來(lái)酐的加入過(guò)程中，至少在短時(shí)間內(nèi)，放熱使反應(yīng)混合物從85℃升溫至約105℃。
再攪拌15分鐘，在此期間，迅速將反應(yīng)溫度降至Tr。
前面提到的加馬來(lái)酐的10～15分鐘加上后來(lái)的15分鐘指定為tc(接觸時(shí)間)。前面提到的85℃～105℃的接觸溫度范圍指定為Tc(接觸溫度)。
在Tr濕度下攪拌tr時(shí)間對(duì)每個(gè)實(shí)施例Tr和tr在下面具體確定。
(b)熟化在1小時(shí)內(nèi)通過(guò)冷卻使溫度降至Tm并維持該溫度，攪拌或不攪拌，在整個(gè)熟化步驟持續(xù)的tm小時(shí)內(nèi)。
(c)抑制反應(yīng);無(wú)機(jī)物處理使用實(shí)施例ⅩⅩⅦ的步驟(c)。水、碳酸鈉和碳酸氫鈉的量減少，按照本方法的比例和化學(xué)計(jì)量。
起始原料在每個(gè)實(shí)施例ⅩⅩⅩ，ⅩⅩⅪ，ⅩⅩⅫ，和ⅩⅩⅩⅢ中蒸餾水115.6g50.0%的NaOH水溶液156.8g(1.96molNaOH)D，L-蘋果酸134.1g(1.0mol)Ca(OH)2105.1g(1.42mol)馬來(lái)酐128.4g(1.31mol)總重量640.0g馬來(lái)酸鹽(C4H2O4)+蘋果酸鹽(C4H4O5)的總的重量%44.0%溫度和時(shí)間諉扛鍪凳├?，ⅩⅩⅪ，ⅩⅩⅫ和ⅩⅩⅩ⒒e校篢r＝76℃;tr＝5小時(shí)。
熟化結(jié)果實(shí)施例 tmTmHPLC分析的組成，%號(hào) (℃) (小時(shí)) %ODS＊馬來(lái)酸鹽蘋果酸鹽富馬酸鹽ⅩⅩⅩ2516884.47.84.23.7ⅩⅩⅪ4012086.05.33.75.0ⅩⅩⅫ507283.04.35.67.2ⅩⅩⅩⅢ602481.65.36.56.7＊2，2′一氧代丁二酸氫鹽上述結(jié)果中，在指定的熟化時(shí)間內(nèi)，在25℃和40℃的實(shí)施例中，2，2′一氧代丁二酸氫鹽的收率仍有提高，而在50℃和60℃的實(shí)施例中，2，2′一氧代丁二酸氫鹽的收率接近或到達(dá)了它們的最大值。
實(shí)施例ⅩⅩⅩⅣ進(jìn)行實(shí)施例ⅩⅩⅩ，ⅩⅩⅪ，ⅩⅩⅫ和ⅩⅩⅩⅢ的步驟(a)，(b)和(c)，并有下列改進(jìn)接觸時(shí)間tc大約是30分鐘。
接觸溫度Tc在大約75℃至大約110℃的范圍內(nèi)，倘若使反應(yīng)混合物充分地冷卻，那么，溫度不超過(guò)大約100℃時(shí)，冷卻時(shí)間大于15分鐘，溫度不超過(guò)80℃時(shí)，冷卻時(shí)間大于30分鐘。
在本實(shí)施例中不使用可選擇的攪拌時(shí)間tr(tr＝0分鐘)Tm為大約40℃。
起始原料的量蒸餾水121.9g50%的NaOH水溶液156.8g(1.96molNaOH)D，L-蘋果酸134.1g(1.0mol)Ca(OH)2105.1g(1.42mol)馬來(lái)酐128.4g(1.31mol)總重量646.3g結(jié)果Tm℃ Tm hr %ODS＊%馬來(lái)酸鹽 %蘋果酸鹽 %富馬酸鹽40℃4883.310.83.52.3.
40℃12085.75.83.96.4＊2，2′一氧代丁二酸氫鹽實(shí)施例ⅩⅩⅩⅤ設(shè)備實(shí)施例ⅩⅩⅦ中使用的小型設(shè)備。
馬來(lái)酸和鈉的預(yù)接觸，通過(guò)用碳酸鈉預(yù)先中和馬來(lái)酸就地生成馬來(lái)酸二鈉鹽80℃時(shí)，約30分鐘內(nèi)，在一稱過(guò)重的敞口的反應(yīng)容器中，向蒸餾水(300g)和馬來(lái)酸(148.5g，1.28mol)形成的溶液中，用力攪拌著，慢慢地加入碳酸鈉(116.6g，1.10mol)。加完后，使二氧化碳和夾帶水的有效餾份蒸煮30分鐘。
氫氧化鈣的加入攪拌著向混合物中慢慢加入氫氧化鈣(91.8g，1.24mol)，在1小時(shí)期間內(nèi)，在70℃～80℃壓縮空氣流下，水被蒸發(fā)，以使反應(yīng)容器中的物料總重量減至約504g。
蘋果酸的加入和制備2，2′一氧代丁二酸氫鹽的初級(jí)反應(yīng)10分鐘內(nèi)，將D，L-蘋果酸(134.1g，1.0mol)以均勻的速度加入到攪拌著的反應(yīng)混合物的旋渦中，并維持在約100℃。加入D，L-蘋果酸后，粗產(chǎn)物混合物的溫度在10分鐘內(nèi)降低到大約78℃。在約78℃繼續(xù)攪拌5小時(shí)。
熟化步驟迅速地(少于1小時(shí))將粗產(chǎn)物混合物的溫度降至大約50℃。在整個(gè)熟化步驟持續(xù)的72小時(shí)內(nèi)，維持粗產(chǎn)物混合物在大約50℃。現(xiàn)在粗產(chǎn)物混合物的2，2′一氧代丁二酸氫鹽的收率約為82%，經(jīng)HPLC測(cè)定。產(chǎn)品處理以實(shí)施例ⅩⅩⅦ驟(c)的型式按比例縮小。
實(shí)施例ⅩⅩⅩⅥ設(shè)備按比例縮小的實(shí)施例Ⅰ中使用的設(shè)備。
在25分鐘內(nèi)，近似恒定的49℃溫度下，攪拌著，將馬來(lái)酐粉末(125.4g，1.28mol)平穩(wěn)地加入到預(yù)先由下列物質(zhì)混合得到的混合物中蒸餾水111.5g50%的NaOH水溶液175.2g(2.19mol)D，L-蘋果酸134.1g(1.0mol)氫氧化鈣91.8g(1.24mol)維持溫度和攪拌達(dá)120小時(shí)。隨后生成粗產(chǎn)物混合物，根據(jù)HPLC，其2，2′一氧代丁二酸氫鹽的收率大約為82%。
馬上抑制住反應(yīng)，并將粗產(chǎn)物混合物轉(zhuǎn)化成2，2′一氧代丁二酸四鈉鹽，依次通過(guò)(ⅰ)用碳酸鈉/碳酸氫鈉處理;(ⅱ)過(guò)濾除去沉淀的碳酸鈣，以及(ⅲ)用常規(guī)方法干燥濾液。
實(shí)施例ⅩⅩⅩⅦ在一個(gè)適當(dāng)大小的裝有攪拌器和溫度控制裝置的不銹鋼反應(yīng)容器中(見實(shí)施例ⅩⅩⅦ)，將D，L-蘋果酸，134.1g，1.0mol，溶于111.5g的水中，盡可能迅速地加入分別由氫氧化鈉(175.2g，50%的水溶液，NaOH含量2.19mol)和氫氧化鈣(91.8g，1.24mol)混合制成的漿液，同時(shí)繼續(xù)攪拌，并將溫度維持在大約75℃?；旌衔锖婉R來(lái)酐都處于60℃～70℃范圍的溫度下，將熔融的馬來(lái)酐，125.4g，1.28mol，以均勻的速度加入到混合物中，并繼續(xù)攪拌約20分鐘。再維持該溫度和攪拌10分鐘。然后在2小時(shí)內(nèi)使溫度降至約50℃，此時(shí)粗產(chǎn)物混合物幾乎是清亮的，并且其粘性多少比以前大了些，在50℃將混合物攪拌94小時(shí)。進(jìn)一步將溫度迅速降至大約40℃，并不攪拌，將粗產(chǎn)物混合物保持大約144小時(shí)。抑制反應(yīng)，并用碳酸鈉/碳酸氫鈉處理粗產(chǎn)物混合物，如同實(shí)施例ⅩⅩⅩⅥ。在抑制反應(yīng)的同時(shí)，粗產(chǎn)物混合物經(jīng)HPLC分析，其有機(jī)成分如下2，2′一氧代丁二酸氫鹽88.7%;馬來(lái)酸鹽6.7%;蘋果酸鹽1.8%;富馬酸鹽2.7%。處理后有機(jī)分析基本不變。
HPLC分析步驟在此，用下列條件，由一個(gè)熟練的分析者，用HPLC儀器很容易重復(fù)對(duì)馬來(lái)酸鹽、蘋果酸鹽、2，2′一氧代丁二酸氫鹽和富馬酸鹽的高效液相色譜(HPLC)分析柱兩個(gè)SupelcoLC184.6mmI.D.×25cm的柱，用流動(dòng)相以約0.2ml/分的流速平衡大約10天。
流動(dòng)相于蒸餾水/去離子水中的0.01-0.04N的H2SO4。硫酸的濃度根據(jù)柱子的使用時(shí)間而調(diào)整，以使每個(gè)被分析的有機(jī)物質(zhì)能夠分離開。
流速1ml/分泵單Waters6000A或510注射器WatersWisp710，注射體積25ul檢測(cè)器折光率檢測(cè)器(Refractivc-IndexDetector);Spectra-Physics6040XR積分儀Waters730DataModule樣品制備用于分布分析，從反應(yīng)容器中取出大約0.5g的粗產(chǎn)物混合物，并加入100ml0.1N的硫酸中使其驟冷;用于濃度分析，稱已知量的混合物放入10ml容量瓶中，用0.1N的硫酸適量，使得到的峰面積落在標(biāo)準(zhǔn)曲線上，上述兩種情況中，最終溶液的PH值約為2。
計(jì)算分布分析單一物質(zhì)峰面積除以總的峰面積;即馬來(lái)酸鹽、富馬酸鹽、2，2′一氧代丁二酸氫鹽、蘋果酸鹽的峰面積除以所有峰的總面積。假設(shè)所有物質(zhì)有相同的折光率響應(yīng)因子。通過(guò)濃度分析證明這一假設(shè)是非常接近的。根據(jù)這個(gè)假設(shè)，分布分析符合于被分析的馬來(lái)酸鹽、蘋果酸鹽、2，2′一氧代丁二酸氫鹽和富馬酸鹽的相對(duì)重量百分?jǐn)?shù)。
濃度分析作一條馬來(lái)酸、蘋果酸和富馬酸的直線校準(zhǔn)曲線，以說(shuō)明峰面積和以重量百分?jǐn)?shù)表示的濃度之間的直接相關(guān)性。
用同樣的步驟測(cè)定除1，2，3，4-丁烷四羧酸(結(jié)構(gòu)上近似于2，2′-氧代丁二酸氫鹽)之外的2，2′一氧代丁二酸氫鹽的重量%，或者用色譜分離純的2，2′一氧代丁二酸氫鹽作為校準(zhǔn)物質(zhì)。注意假設(shè)2，2′一氧代丁二酸氫鹽和1，2，3，4-丁烷四羧酸具有相似的折光率響應(yīng)因子，那么可以用1，2，3，4-丁烷四羧酸作為參照物質(zhì)。在所有情況下，線性回歸分析應(yīng)符合曲線。
對(duì)于一個(gè)給定的樣品，分布分析和濃度分析得到的結(jié)果之間具有非常好的一致性。鑒于這種好的一致性，在此給出的表格和實(shí)驗(yàn)則報(bào)告了簡(jiǎn)單的分布分析結(jié)果。
權(quán)利要求
1.制備2，2′-氧代丁二酸氫鹽的含水方法，通過(guò)使包括下列組分的起始原料反應(yīng)Ⅰ.含有馬來(lái)酸鹽的有機(jī)起始原料組分；Ⅱ.二價(jià)金屬陽(yáng)離子組分；以及Ⅲ.堿組分；在所說(shuō)的方法中，上述有機(jī)起始原料組分以特定收率轉(zhuǎn)化成2，2′-氧代丁二酸氫鹽，并易于生成副產(chǎn)物，尤其是富馬酸鹽；本含水方法的特征在于A.選擇起始原料，包括Ⅰ.含有馬來(lái)酸鹽和預(yù)先生成的蘋果酸鹽的有機(jī)組分，馬來(lái)酸鹽和蘋果酸鹽的摩爾比在0.7∶1至2.0∶1的范圍內(nèi)，優(yōu)選的為0.9∶1至1.8∶1，較優(yōu)選的為1.05∶1至1.7∶1；Ⅱ.選自鈣、鎂和其混合物的二價(jià)金屬陽(yáng)離子組分，優(yōu)選的是鈣，二價(jià)陽(yáng)離子組分與有機(jī)組分的摩爾比在0.1∶1至0.95∶1的范圍內(nèi)，優(yōu)選的為0.2∶1至0.85∶1，較優(yōu)選的為0.25∶1至0.8∶1；Ⅲ.選自氫氧化物和生成氫氧化物的陰離子堿性組分，以及附加的Ⅳ.選自鈉、鉀和其混合物的增溶的一價(jià)陽(yáng)離子組分，優(yōu)選的是鈉，鈉和鉀的摩爾比在1.0∶0.0至0.9∶0.1的范圍內(nèi)；B.在流體中，即在具有下列凈濃度(以重量計(jì))上述起始原料的含水堿性混合物中水不大于75%，優(yōu)選的是25%至60%，較優(yōu)選的是30%至50%；堿性組分Ⅲ；以凈過(guò)量的氫氧化物表示，至少0.0001%，優(yōu)選的是0.0001至2%，較優(yōu)選的是0.01至1.5%；以及增溶的一價(jià)陽(yáng)離子組分Ⅳ至少1%，優(yōu)選的是3%至20%，較優(yōu)選的是3%至16%；通過(guò)使所說(shuō)的混合物B在20℃至100℃溫度范圍內(nèi)進(jìn)行反應(yīng)實(shí)施該方法，并且抑制反應(yīng)；條件是反應(yīng)的總持續(xù)時(shí)間是12小時(shí)至400天，優(yōu)選的是12小時(shí)至240天，較優(yōu)選的是12小時(shí)至40天；注意下列附加的規(guī)定在高于100℃的任何溫度下，總時(shí)間不起過(guò)1.5小時(shí)，優(yōu)選的是1小時(shí)，較優(yōu)選的是30分鐘；在高于90℃的任何溫度下，總時(shí)間不超過(guò)4.5小時(shí)，優(yōu)選的是3小時(shí)，較優(yōu)選的是1.5小時(shí)；在高于80℃的任何溫度下，總時(shí)間不超過(guò)13.5小時(shí)，優(yōu)選的是8小時(shí)，較優(yōu)選的是5小時(shí)；在高于70℃的任何溫度下，總時(shí)間不超過(guò)1.7天，優(yōu)選的是1天，較優(yōu)選的是15小時(shí)；在高于60℃的任何溫度下，總時(shí)間不超過(guò)5.1天，優(yōu)選的是3天，較優(yōu)選的是1.5天；在高于50℃的任何溫度下，總時(shí)間不超過(guò)15天，優(yōu)選的是9天，較優(yōu)選的是8天；在高于40℃的任何溫度下，總時(shí)間不超過(guò)46天，優(yōu)選的是27天；在高于30℃的任何溫度下，總時(shí)間不超過(guò)137天，優(yōu)選的是81天；由此限制了付產(chǎn)物的生成，并保證了2，2′-氧代丁二酸氫鹽的收率達(dá)80%或更高。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，A.選擇起始原料，包括Ⅰ.含有馬來(lái)酸鹽和預(yù)先形成的蘋果酸鹽的有機(jī)組分，馬來(lái)酸鹽和蘋果酸鹽的摩爾比在1.1∶1至1.6∶1的范圍內(nèi);Ⅱ.選自鈣的二價(jià)金屬陽(yáng)離子組分，二價(jià)陽(yáng)離子組分和有機(jī)組分的摩爾比在0.35∶1至0.80∶1的范圍內(nèi);Ⅲ.選自氫氧化物和形成氫氧化物的陰離子堿性組分，以及附加的Ⅳ.選自鈉的增溶的一價(jià)陽(yáng)離子組分;以及B.在流體中，即在具有下列凈濃度(以重量計(jì))的所說(shuō)的起始原料的含水堿性混合物中實(shí)施本方法水從30%至45%堿性組分Ⅲ以凈過(guò)量的氫氧化物表示，從0.05%至1%;以及增溶的一價(jià)陽(yáng)離子組分Ⅳ從3.5%至12%;其中所說(shuō)的組分進(jìn)行等溫反應(yīng)，或者，較優(yōu)選的是非等溫反應(yīng);當(dāng)所說(shuō)組分進(jìn)行非恒溫反應(yīng)時(shí)，本方法進(jìn)一步的特征在于它最好包括下面的步驟(a)在持續(xù)時(shí)間為10分鐘至8小時(shí)的升溫初級(jí)反應(yīng)步驟中，在50℃至110℃時(shí)，所說(shuō)的起始原料進(jìn)行接觸生成所說(shuō)的流體，含水的堿性混合物，使含水堿性混合物反應(yīng)生成粗產(chǎn)物混合物，其仍是流體，含有剛生成的2，2′-氧代丁二酸氫鹽和未反應(yīng)的馬來(lái)酸鹽和蘋果酸鹽;以及，立刻;(b)在持續(xù)時(shí)間為1天到30天的低溫熟化步驟中，以一步或多步將步驟(a)的粗產(chǎn)物混合物的溫度降低，同時(shí)保持流動(dòng)性，并繼續(xù)使所說(shuō)的粗產(chǎn)物混合物反應(yīng)，以足夠的時(shí)間使其化合，從所說(shuō)的馬來(lái)酸鹽和蘋果酸鹽生成2，2′一氧代丁二酸氫鹽，從而增加了存在于所說(shuō)粗產(chǎn)物混合物中的2，2′一氧代丁二酸氫鹽的總的比例，同時(shí)控制了富馬酸鹽付產(chǎn)物的生成率;以及(c)抑制所說(shuō)的低溫熟化步驟，最好是用熱的碳酸鈉和碳酸氫鈉的混合水溶液處理所說(shuō)的粗產(chǎn)物混合物，以便沉淀出碳酸鈣。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的非等溫方法，其中所說(shuō)的低溫熟化步驟(b)包括將所說(shuō)的步驟(a)的粗產(chǎn)物混合物的溫度降至20℃至45℃范圍內(nèi)的溫齲⑶移渲興檔鈉鶚莢習(xí)ǎ Ⅰ.含有馬來(lái)酸鹽和預(yù)先形成的蘋果酸鹽的有機(jī)組分，馬來(lái)酸鹽和蘋果酸鹽的摩爾比在1.15∶1至1.40∶1的范圍內(nèi);Ⅱ.選自鈣的二價(jià)金屬陽(yáng)離子組分，二價(jià)陽(yáng)離子組分與有機(jī)組分的摩爾比在0.41∶1至0.76∶1的范圍內(nèi);Ⅲ.選自氫氧化物和生成氫氧化物的陰離子的堿性組分;以及，附加的，Ⅳ.選自鈉的增溶的一價(jià)陽(yáng)離子組分;以及其中所說(shuō)的方法是在液體即所說(shuō)的具有下列凈濃度的起始原料的含水堿性混合物具有下列凈濃度(以重量計(jì))的起始原料的含水堿性混合物中進(jìn)行水從35.0%至41.0%。堿性組分Ⅲ，以凈過(guò)量的氫氧化物表示從0.10%至0.91%;以及增溶的一價(jià)陽(yáng)離子組分Ⅳ從3.9%至10.6%。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的方法，其中步驟(a)在50℃到110℃范圍內(nèi)的高溫下進(jìn)行，并且持續(xù)時(shí)間從10分鐘到5小時(shí)，條件是在步驟(a)中，所說(shuō)的高溫不超過(guò)100℃，則時(shí)間大于15分鐘，溫度不超過(guò)80℃，則時(shí)間大于30分鐘;以及其中的步驟(b)包括在少于2小時(shí)的時(shí)間內(nèi)將溫度降低到20℃至45℃范圍內(nèi)的較低溫度，并保持該較低的溫度;步驟(b)的持續(xù)時(shí)間總共是從1天至21天;條件是，在步驟(b)中，所說(shuō)的低溫不超過(guò)36℃，則時(shí)間大于7天，低溫不超過(guò)30℃，則時(shí)間大于14天。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中的任何一個(gè)的方法，其中所說(shuō)的起始原料包括至少一種選自馬來(lái)酐和馬來(lái)酸化合物，和至少一種選自蘋果酸和其立體異構(gòu)體的蘋果酸化合物;或者其中所說(shuō)的起始原料包括至少一種選自馬來(lái)酸二鈉鹽，蘋果酸二鈉鹽，碳酸鈉，碳酸氫鈉和氫氧化鈉的含鈉化合物。
6.根據(jù)權(quán)利要求2-5中的任何一種非恒溫方法，其中所說(shuō)的起始原料基本上含有馬來(lái)酐，D，L-蘋果酸，氫氧化鈉和氫氧化鈣。其中在步驟(a)中，所說(shuō)的高溫反應(yīng)步驟包括將馬來(lái)酸酐在10至30分鐘的時(shí)間內(nèi)，以固體形式分成多份，或在高于其熔點(diǎn)但不超過(guò)100℃的溫度下以液體形式，加入到連續(xù)攪拌著的預(yù)先形成的所說(shuō)的D，L-蘋果酸，氫氧化鈣和氫氧化鈉的混合物中，預(yù)先形成的混合物的初始溫度在50℃至85℃的范圍內(nèi)，在加馬來(lái)酐的過(guò)程中，該溫度由于放熱升至100℃至110℃的最大值，由此生成了粗產(chǎn)物混合物。
7.根據(jù)權(quán)利要求2-6中的任何一個(gè)非恒溫方法，其中在步驟(a)結(jié)束時(shí)，所說(shuō)的粗產(chǎn)物混合物基本上是均相的，并具含有下列有機(jī)組成，重量百分?jǐn)?shù)，根據(jù)2，2′一氧代丁二酸氫鹽、馬來(lái)酸鹽、蘋果酸鹽和富馬酸鹽2，2′一氧代丁二酸氫鹽從20%到45%;富馬酸鹽從1%到2%以及馬來(lái)酸鹽加上蘋果酸鹽從53%到79%;以及其中所說(shuō)的粗產(chǎn)物混合物在步驟(b)結(jié)束時(shí)含有如下的有機(jī)組合物，重量百分?jǐn)?shù)，根據(jù)2，2′一氧代丁二酸氫鹽、馬來(lái)酸鹽、蘋果酸鹽和富馬酸鹽2，2′一氧代丁二酸氫鹽至少82%;富馬酸鹽從1.5%到5.7%，以及馬來(lái)酸鹽加上蘋果酸鹽從7.3%到16.5%。
8.根據(jù)權(quán)利要求2-7中的任何一個(gè)方法，其中起始原料中每摩爾的馬來(lái)酸鹽和預(yù)先形成蘋果酸鹽含有不多于0.01摩爾富馬酸鹽雜質(zhì)，以及其中步驟(a)結(jié)束后，根據(jù)對(duì)粗產(chǎn)物混合物的HPLC分析，在富馬酸鹽的量增加到0.5%到5%，最好是0.5%到2.5%時(shí)，開始進(jìn)行步驟(b);較優(yōu)選的是步驟(b)結(jié)束后，立刻進(jìn)行步驟(c)，這樣根據(jù)HPLC，2，2′一氧代丁二酸氫鹽的產(chǎn)率至少達(dá)到85%。
9.一種改進(jìn)的制備2，2′一氧代丁二酸氫鹽的含水方法，包括使預(yù)先形成的蘋果酸、氫氧化鈉，選自馬來(lái)酐、馬來(lái)酸和其混合物的馬來(lái)酸鹽反應(yīng)物，以及選自碳酸鈣和其與氫氧化鈣的混合物的鈣反應(yīng)物，根據(jù)下列緊密相連的步驟進(jìn)行反應(yīng)(ⅰ)將碳酸鈣、水、蘋果酸和一部分所說(shuō)的馬來(lái)酸鹽反應(yīng)物混合，使二氧化碳全部放出，形成酸性混合物;(ⅱ)向步驟(ⅰ)的酸性混合物中加入氫氧化鈉或其與氫氧化鈣的混合物，形成含有鈉陽(yáng)離子的堿性混合物;(ⅲ)在1小時(shí)或更少的持續(xù)時(shí)間內(nèi)，在75℃到110℃范圍內(nèi)的溫度下，向攪拌著的步驟(ⅱ)的含鈉陽(yáng)離子堿性混合物中加入剩余量的所說(shuō)的馬來(lái)酸鹽反應(yīng)物，在步驟(ⅲ)結(jié)束時(shí)，加入凈過(guò)量的氫氧化物MOH;(ⅳ)在1小時(shí)或更少的持續(xù)時(shí)間內(nèi)，冷卻步驟(ⅲ)中形成的混合物，使其溫度在35℃至45℃的范圍內(nèi);(ⅴ)在所說(shuō)的35℃到45℃范圍內(nèi)的溫度下，使步驟(ⅳ)的混合物繼續(xù)反應(yīng);步驟(ⅴ)的持續(xù)時(shí)間是從48小時(shí)到240小時(shí)，由此可確保粗產(chǎn)物由HPLC測(cè)定的2，2′一氧代丁二酸氫鹽的產(chǎn)率至少為80%;(ⅵ)用水稀釋步驟(ⅴ)的產(chǎn)物，并從中沉淀出碳酸鈣;由此抑制步驟(ⅳ)的反應(yīng)，并消耗了鈣的量;在步驟(ⅲ)和(ⅳ)中的條件是-在高于100℃的任何溫度下，總時(shí)間不超過(guò)15分鐘;-在高于90℃的任何溫度下，總時(shí)間不超過(guò)30分鐘;-在高于80℃的任何溫度下，總時(shí)間不超過(guò)2小時(shí);-在高于70℃的任何溫度下，總時(shí)間不超過(guò)6小時(shí);-在高于65℃的任何溫度下，總時(shí)間不超過(guò)12小時(shí);以及倘若每反應(yīng)1摩爾的預(yù)先形成的蘋果酸，那么馬來(lái)酸鹽反應(yīng)物的總摩爾量是1.1至1.6摩爾;鈣反應(yīng)物的總摩爾量是0.9至1.65摩爾;氫氧化鈉的總摩爾量是0.92至3.7摩爾;步驟(ⅲ)中氫氧化物MOH的凈過(guò)量是0.02至0.3摩爾;以及進(jìn)一步的條件是對(duì)于每反應(yīng)1摩爾的預(yù)先形成的蘋果酸，步驟(ⅰ)，(ⅱ)和(ⅲ)中一起加入的水的總凈量，包括蒸發(fā)損失量，不少于189g且不多于282g。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的方法，包括附加的步驟(ⅶ)，將步驟(ⅵ)的混合物過(guò)濾，獲得濾餅，和步驟(ⅷ)，用步驟(ⅶ)中的濾餅作為步驟(ⅰ)中碳酸鈣的循環(huán)原料。
11.通過(guò)至少一步反應(yīng)制備蘋果酸鹽的方法，在反應(yīng)容器中，最好是密封結(jié)構(gòu)，具有30Psig至150Psig范圍內(nèi)的壓力的容器中，溫度為120℃或120℃以上，較優(yōu)選的是130℃至220℃，反應(yīng)時(shí)間為至少10分鐘，較優(yōu)選的是30分鐘至6小時(shí)，含水反應(yīng)混合物包括Ⅰ.馬來(lái)酸鹽，或其與2，2′一氧代丁二酸氫鹽，富馬酸鹽和蘋果酸鹽中的一種或多種的混合物;Ⅱ.選自鈣，鎂和其混合物的二價(jià)陽(yáng)離子;以及Ⅲ.足夠過(guò)量的氫氧化物以使所說(shuō)的反應(yīng)混合物呈堿性;由此確保該蘋果酸鹽的產(chǎn)率達(dá)到和超過(guò)90%。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的方法，其中使用的組分Ⅰ是馬來(lái)酐或馬來(lái)酸，組分Ⅱ和Ⅲ同時(shí)以氫氧化鈣的形式提供。
13.根據(jù)權(quán)利要求11或12的方法，使用鈣/馬來(lái)酸鹽的摩爾比為1.3∶1至1.7∶1，且所說(shuō)的反應(yīng)混合物的水含量在重量為45%至73%(重量)范圍內(nèi)。
14.含有蘋果酸鹽和鈣的物質(zhì)的組合物，該組合物含有具有特有的d-間距8.592A(2θ＝10.28°;CuKa)主要結(jié)晶的組分。
15.一種獲得固體形式的堿性的鈣或鈣/鎂鹽混合物形式的蘋果酸鹽的含水堿性方法，包括下列步驟，按照順序Ⅰ.馬來(lái)酐或馬來(lái)酸和碳酸鈣進(jìn)行反應(yīng)，形成混合物;Ⅱ.使二氧化碳放出;Ⅲ.用氫氧化鈣或其與氫氧化鎂的混合物使所說(shuō)的混合物呈堿性;所有的條件為用的反應(yīng)物為(鈣+鎂)∶馬來(lái)酸鹽的摩爾比在從大于1.3∶1至小于1.7∶1的范圍內(nèi)，鈣∶鎂的摩爾比在從1.00∶0.00至0.80∶0.20的范圍內(nèi)，水的含量在從45%至73%的范圍內(nèi)，過(guò)量的氫氧化物是每摩爾使用的馬來(lái)酸鹽，從0.6摩爾至1.4摩爾;以及Ⅳ.所說(shuō)的混合物在密封容器中，在從140℃至190℃的溫度下進(jìn)行反應(yīng)0.5至6小時(shí)。
全文摘要
在含有特定的二階陽(yáng)離子(如Ca)和增溶的一價(jià)陽(yáng)離子(如N)的混合物的含水堿性介質(zhì)中，使馬來(lái)酸鹽和蘋果酸鹽反應(yīng)而得到高收率的2,2′-氧代丁二酸氫鹽。在優(yōu)選的實(shí)施方案中，該法包括升溫初始反應(yīng)步驟和一個(gè)或多個(gè)低溫熟化步驟?？商岣?,2′-氧代丁二酸氫鹽收率并使副產(chǎn)物富馬酸鹽減至最少。利用本方法可得到獨(dú)特的典型的蘋果酸二價(jià)金屬鹽的粒狀固體，還可幾乎定量地得到用作起始原料的蘋果酸鹽。
文檔編號(hào)C11D3/20GK1037171SQ88109269
公開日1989年11月15日 申請(qǐng)日期1988年12月10日 優(yōu)先權(quán)日1987年12月10日
發(fā)明者丹尼爾·S·康納爾, 赫伯特·C·克雷什馬 申請(qǐng)人:普羅格特-甘布爾公司