專利名稱：制備脂肪酸酰胺的連續方法
制備脂肪酸酰胺的連續方法已經發現，脂肪酸酰胺作為化學原料具有多種用途，例如用于藥物和農用化學品 的制備中。具有至少一個較長的烷基的酰胺，由于其具有表面活性性質，具有非常大的工業 價值，特別地被用作洗滌和清潔組合物的組分、以及用于化妝品中。它們還被成功地用作金 屬加工中的助劑，用于農作物保護組合物的配制中，以及用于石油的傳輸和加工中。更特別地，具有堿性的其他官能團的脂肪酸酰胺，作為制備表面活性物質的前體， 是非常受歡迎的。這些為，例如具有烷基的脂肪酸衍生物，所述烷基通過酰胺基鍵接，所述 烷基自身被至少一個賦予堿性的叔氨基所取代。與相應的酯相比，這類酰胺具有大幅提高 的水解穩定性。通過與烷基化試劑的反應，它們可被轉化為陽離子表面活性劑。通過與具 有酸性基團的烷基化試劑反應，能由它們獲得所謂的甜菜堿；與過氧化物進行氧化反應，得 到氧化胺的基團，這種產物基團也被認為是兩性的。已經發現，氧化胺和甜菜堿作為用于制 備洗滌劑、清潔濃縮液、清潔劑、化妝品和藥物的原料、作為乳化劑以及在石油工業中作為 腐蝕抑制劑和氣體水合物抑制劑，具有大范圍用途。在脂肪酸酰胺的工業制備中，通常使脂肪酸的反應性衍生物，如酸酐、酰氯或酯與 胺反應；或者在通過采用偶聯劑，例如N，N' -二環己基碳化二亞胺使羧酸原位活化的情況 下或采用非常特殊并因而是昂貴的催化劑操作。這一方面是導致生產成本高，另一方面會 產生不期望的伴隨產物，例如必須分離出來并清除或進行后處理的鹽或酸。因此，例如，能 在工業規模上制備大量碳化二亞胺的Schotten-Baumarm合成法中，形成了等摩爾量的氯 化鈉。但是，在一些情況下，殘留在產物中的輔助產物和副產物會產生極其不期望的影響。 例如，鹵離子以及酸會導致腐蝕；一些偶聯劑以及由它們形成的副產物是有毒的、會導致過 敏的或者致癌的。值得投入努力的脂肪酸與胺的直接熱縮合需要非常高的溫度和長的反應時間并 且沒有帶來令人滿意的結果，因為不同的副反應降低了產率。對于副反應要列舉，例如羧酸 的脫羧、在長時間的加熱過程中氨基的氧化、仲胺熱歧化成伯胺和叔胺、特別是熱引發的氨 基的降解。此外，成問題的是由酸、胺、酰胺和反應水組成的反應混合物具有腐蝕性，該反應 混合物在所要求的高反應溫度下，經常會強烈侵蝕金屬反應容器或者將其溶解。由此引入 產物中的金屬含量是非常不期望的，因為它們不僅在它們的顏色方面影響產物特性，而且 對降解反應進行催化，從而降低產率。后一個問題可通過采用由高耐腐蝕性的材料制成的 特種反應容器，或者采用適當的涂層，而部分地得以規避；但盡管如此這需要很長的反應時 間，從而使產物具有賦予的顏色。其結果是，無法制備特別是化妝品應用領域所期望的、碘 色值例如小于6的無色產物。后一問題要求在熱酰胺化反應的過程中，采用顏色改善添加 劑和/或其他處理步驟，例如漂白，但是其本身又需要加入其它助劑并經常導致同樣不期 望的酰胺的氣味的損害。更近的合成酰胺的方法是羧酸和胺轉化為酰胺的微波輔助轉化法。Vazquez-Tato, Synlett 1993，506公開了將微波用作熱源，用于由羧酸和芳脂族 胺，經由銨鹽，制備酰胺。其中所述合成是以毫摩爾規模進行。Perreux 等，Tetrahedron 58 (2002)，2155-2162 公開了由羧酸和胺在微波輻射下
4制備不同的酰胺的無溶劑合成法。其中也是以毫摩爾規模操作。Gelens 等，Tetrahedron Letters 2005，46 (21)，3751-3754 公開了借助微波輻射 合成的多種酰胺。該合成是在IOml的容器中進行的。但是，迄今為止，仍沒有實現將這種微波輔助反應的規模從實驗室按比例放大至 工業規模，因此，仍然沒有開發出適于以對于工業規模應用有價值的時空產率每年生產數 噸、例如數十噸、數百噸或者數千噸的設備。對此的原因一方面在于通常限于數毫米至數厘 米的微波穿透到反應物料中的深度，這尤其使得以間歇法進行的反應只能局限于小容器; 或者在攪拌的反應器中造成非常長的反應時間。由于隨后出現的放電過程和等離子體的形 成，使場強度的提高受到嚴格的限制，而這種提高對用微波輻射大量物質而言是值得期望 的，特別是在迄今為止優選用于將化學反應按比例放大的多模設備中。此外，微波場的非均 勻性在按比例放大時，在通常所使用的多模微波設備中帶來問題，所述非均勻性會導致反 應物料局部過熱，是由或多或少輻射入微波爐中的微波在微波爐的壁上和反應物料上不受 控制的反射造成的。此外，在反應過程中經常改變的反應物料的微波吸收系數，會在可靠且 可重現的反應進程方面帶來困難。Chen 等，J. Chem. Soc.，Chem. Commun.，1990，807-809 描述了一種連續的實驗室微
波反應器，其中反應物料通過安裝在微波爐中的Teflon蛇形管傳輸。Cablewski等，J. Org. Chem.，1994，59，3408-3412描述了類似的連續實驗室微波反應器，其用于實施很大范圍的 不同的化學反應。但是，在這兩種情況下，多模運行的微波不允許被放大至工業領域。它 們在反應物料的微波吸收方面的效率是低的，因為微波能量或多或少地被均勻分布在位于 多模微波輻射器中的加熱器空間內，并沒有聚焦在所述蛇形管上。顯著提高射入的微波功 率，會導致不期望的等離子體放電。此外，隨著時間變化而變化的微波場中的空間不均勻性 (被稱為熱區)，會使得工業規模上的安全、可再現性的反應方案不可能實現。單模或單一模式的微波輻射器也是已知的，其中采用了單波模式，其僅僅在一個 三維方向上傳播，并通過具有精確尺寸的波導器聚焦在反應容器上。這些設備的確能獲得 高的局部場強度，但是，由于其對稱要求(例如，電場強度在其波峰處具有最大值，在節點 處接近于零)，迄今為止，一直被局限在實驗室規模的小反應體積(< 50ml)。因此，找到了一種制備脂肪族酰胺的方法，其中脂肪酸和胺也能在工業規模中，在 微波輻射下，被轉化為酰胺。在叔酰胺的制備方法中，以及在具有叔氨基的酰胺的制備方法 中，這是特別值得關注的。同時，應當能獲得最大的，即接近于完全反應的轉化率和產率。所 述方法應當還能以非常節能的方式制備脂肪酸酰胺，這意味著所用的微波功率應當能基本 上完全被反應物料所吸收，因而所述方法能獲得很高的能效。同時，如果存在的話，應當僅 僅能獲得少量的副產物。所述酰胺還應當具有最低的金屬含量，以及低的固有顏色。此外， 所述方法應當能確保實現安全和可再現的反應方案。令人驚訝地發現，脂肪族酰胺能以工業相關的量，在連續法中，通過脂肪酸與胺的 直接反應而制備，只需通過在反應管中，用微波進行短暫的輻射加熱，所述反應管的縱軸處 于單模微波輻射器的微波傳播方向上。同時，射入微波輻射器中的微波能量被反應物料基 本上完全吸收。本發明的方法在實施過程中還具有高水平的安全性，并且能提供所用的反 應條件的高再現性。與不采用其他處理步驟的常規制備方法相比，通過本發明的方法制備 的酰胺具有常規方法所不能獲得的高純度，以及低固有顏色。
本發明提供一種制備脂肪族酰胺的連續方法，其通過如下方式進行使至少式I 的脂肪酸與至少一種式II的胺反應生成銨鹽，然后在微波輻射下在縱軸處于單模微波輻 射器的微波傳播方向上的反應管中將該銨鹽轉化為脂肪酸酰胺，R3-COOH(I)其中，R3為任選取代的、具有5 50個碳原子的脂肪族烴基，HNR1R2(II)其中，R1和R2彼此獨立地為氫或者任選取代的、具有1 100個碳原子的烴基。本發明還提供了一種具有低金屬含量的脂肪酸酰胺，其通過如下方式制得使至 少式I的脂肪酸與至少一種式II的胺反應生成銨鹽，然后在微波輻射下在縱軸處于單模微 波輻射器的微波傳播方向上的反應管中將該銨鹽轉化為脂肪酸酰胺，R3-COOH(I)其中，R3為氫或任選取代的、具有5 50個碳原子的脂肪族烴基HNR1R2(II)其中，R1和R2彼此獨立地為氫或者具有1 100個碳原子烴基。適當的式I的羧酸通常是在任選取代的具有5 50個碳原子的脂肪族烴基上具 有至少一個羧基的化合物。在一個優選的具體實施方案中，所述脂肪族烴基是未取代的烷 基或烯基。在另一個優選的具體實施方案中，所述脂肪族烴基具有1個或多個，例如2，3，4 或更多個其他取代基。適當的取代基為，例如鹵原子、C1-C5-烷氧基如甲氧基、聚(Ci-Q-烷 氧基)、聚(C1-C5-烷氧基)_烷基、羧基、酯基、酰胺基、氰基、腈基、硝基、磺基和/或具有 5 20個碳原子的芳基如苯基；條件是它們在反應條件是穩定的，并且不參與任何副反應， 例如消去反應。所述C5-C2tl-芳基自身又可具有取代基，例如鹵原子、鹵代烷基、C1-C2tl-燒 基、C2-C20-烯基、C1-C5-烷氧基如甲氧基、酯基、酰胺基、氰基、腈基和硝基。但是，所述脂肪 族烴基最多具有與其價態一樣多的取代基。在一個特定的具體實施方案中，所述脂肪族烴 基R3具有其他羧酸基。因而，本發明的方法同樣適于具有，例如2，3，4或更多個羧基的多元 羧酸的酰胺化反應。多元羧酸與伯胺，按照本發明的方法所進行的反應，也能形成酰亞胺。特別優選地為具有含6 30個碳原子，特別地為含7 24個碳原子，例如含8 20個碳原子的脂肪族烴基的脂肪酸(I)。它們可來源于天然或合成物質。所述脂肪族烴基 還可含有雜原子，例如氧、氮、磷和/或硫，但是優選地為不超過一個雜原子/每三個碳原 子。所述脂肪族烴基可為直鏈的、支鏈的或者環狀的。所述羧基可鍵接到伯、仲或叔碳 原子上。優選地，鍵接到伯碳原子上。所述烴基可為飽和的和不飽和的。不飽和的烴基含 有一個或多個C = C雙鍵，優選為1，2或3個C = C雙鍵。優選地，在所述羧基的α，β位 上不存在雙鍵。例如，已經發現，本發明的方法在制備酰胺，特別是多不飽和脂肪酸的酰胺 時，是特別有用的，因為所述不飽和脂肪酸的雙鍵在本發明的方法的反應條件下不會受到 攻擊。優選的環狀脂肪族烴基具有至少一個具有4，5，6，7，8或更多個環原子的環。適當的脂肪族羧酸為，例如戊酸、特戊酸、己酸、環己酸、庚酸、辛酸、壬酸、新壬酸、 癸酸、新癸酸、十一烷酸、新十一烷酸、十二烷酸、十三烷酸、十四烷酸、12-甲基十三烷酸、 十五烷酸、13-甲基十四烷酸、12-甲基十四烷酸、十六烷酸、14-甲基十五烷酸、十七烷酸、 15-甲基十六烷酸、14-甲基十六烷酸、十八烷酸、異十八烷酸、二十烷酸、二十二烷酸和二十四烷酸、以及肉豆蔻腦酸、棕櫚油酸、十六碳二烯酸、S-9-順式-十七碳烯酸、油酸、巖 芹酸、異油酸、亞油酸、亞麻酸、順式-9-二十碳烯酸、順式二十碳-11-烯酸、二十碳二烯酸、 花生四烯酸、鯨蠟烯酸、芥酸、二十二碳二烯酸和二十四碳烯酸、以及十二烯基琥珀酸、十八 烯基磺酸及其混合物。其他適當的為可由天然脂肪和油獲得的脂肪酸混合物，例如棉籽油、 椰子油、花生油、紅花油、玉米油、棕櫚仁油、菜子油、橄欖油、芥籽油、豆油、葵花油、以及牛 油、骨油和魚油。同樣適于本發明的方法的脂肪酸或脂肪酸混合物為妥爾油脂肪酸，以及樹 脂酸和環烷酸。本發明的方法優選適于制備仲胺，即用于脂肪酸與R1為具有1 100個碳原子的 烴基，R2為氫的胺的反應。本發明的方法特別優選地適于制備叔胺，即，用于脂肪酸與R1和R2 二者都獨立地 為具有1 100個碳原子的烴基。R1和R2可相同或不同。在一個特別優選的具體實施方 案中，R1和R2相同。在第一個優選的具體實施方案中，R1和/或R2彼此獨立地為脂肪族基團。該基團 優選具有1 24個，特別優選為2 18個，特別地為3 6個碳原子。脂肪族基團可為直 鏈的、支鏈的或環狀的。其還可為飽和的和不飽和的，優選為飽和的。所述烴基可具有取代 基，例如C1-C5-烷氧基烷基、氰基、腈基、硝基和/或C5-C2tl-芳基，如苯基。所述C5-C2tl-芳基 自身可任選被鹵原子、鹵代烷基、C1-C20-烷基、C2-C20-烯基、C1-C5-烷氧基如甲氧基、酯基、 酰胺基、氰基、腈基和/或硝基取代。特別優選的脂肪族基團為甲基、乙基、正丙基、異丙基、 正丁基、異丁基和叔丁基、正己基、環己基、正辛基、正癸基、正十二烷基、十三烷基、異十三 烷基、十四烷基、十六烷基、十八烷基和甲基苯基。在一個特別優選的具體實施方案中，R1和 /或R2彼此獨立地氫、C1-C6-烷基、C2-C6-烯基或C3-C6-環烷基，特別地為具有1，2或3個 碳原子地烷基。這些基團可具有最多3個取代基。在另一個優選的具體實施方案中，R1和R2與它們所鍵接的氮原子一起形成環。該 環優選具有4個或更多個，例如4，5，6或更多個環原子。優選的其他環原子為碳、氮、氧和 硫原子。所述環自身又可具有取代基，例如烷基。適當的環結構為，例如嗎啉基、吡咯烷基、 哌啶基、咪唑基和氮雜環庚烷基。在另一個優選的具體實施方案中，R1和/或R2彼此獨立地為任選取代的C6-C12-芳 基或者任選取代的具有5 12個環原子的雜芳基。在另一個優選的具體實施方案中，R1和/或R2彼此獨立地為被雜原子所間隔的烷 基。特別優選的雜原子為氧和氮。例如，R1和/或R2優選彼此獨立地為式III的基團-(R4-O)n-R5(III)其中R4為具有2 6個，優選為具有2 4碳原子的亞烷基，例如亞乙基、亞丙基、亞丁 基或其組合R5為具有1 24個碳原子的烴基或者式-NRkiR11的基團，η為2 500，優選為3 200，特別地為4 50，例如5 20，和R10, R11彼此獨立地為具有1 24個碳原子，優選為2 18個碳原子的脂肪族基 團，具有5 12個環原子的芳基或雜芳基、具有1 50個聚(氧化烯)單元的聚(氧化
7烯)基，其中所述聚(氧化烯)單元衍生自具有2 6個碳原子的氧化烯，或者Rltl和R11與 它們所鍵接的氮原子一起形成具有4、5、6或更多個環原子的環。R1和/或R2還優選彼此獨立地為式IV的基團-[R6-N(R7)]m"(R7)(IV)其中R6為具有2 6個碳原子，優選具有2 4個碳原子的亞烷基，例如亞乙基、亞丙 基或其組合每個R7彼此獨立地為氫、具有最多至24個碳原子，例如2 20個碳原子的烷基， 聚氧化亞烷基_ (R4-O)p-R5,或者聚亞氨基亞烷基-[R6-N(Rt) V(Rt)，其中R4、R5、R6和R7具 有上述定義，并且q和P彼此獨立地為1 50，并且m為1 20的數，優選為2 10，例如3，4，5或6。式IV的基團優選含有1 50 個，特別地為2 20個氮原子。在R7為氫的情況下，在本發明的方法的一個特定的具體實施方案中，這些胺也可 與脂肪酸(I)聚酰胺化或酰亞胺化。在一個特定的具體實施方案中，本發明的方法適于制備具有叔氨基、因而呈堿性 的脂肪酸酰胺，通過將至少一種脂肪酸(I)與至少一種具有伯和/或仲氨基以及至少一個 叔氨基的多元胺反應，獲得銨鹽，然后在縱軸處于單模微波輻射器的微波傳播方向上的反 應管中，在微波輻射下，將后者轉化為堿性的脂肪酸酰胺。此處，叔氨基應當杯理解為是指 其中一個氮原子不具有酸性質子的結構。例如，叔氨基的氮原子可具有三個烴基、或者為雜 芳基體系的一部分。在該具體實施方案中，R1優選具有上文給出的一種定義，特別優選地為 氫、具有1 24個碳原子的脂肪族基團、或者具有6 12個碳原子的芳基，特別地為甲基； R2為具有叔氨基的烴基，其具有式V的結構- (A) -1(V)其中A為具有2 50個碳原子的二價烴基s 為 0 或 1，Z為式-NR8R9的基團，或者具有至少5個環原子的含氮的環烴基，和R8和R9彼此獨立地為C1-C2tl烴基，或者式(III)的聚氧化亞烷基。A優選為具有2 24個碳原子的亞烷基，具有5 12個環原子的環亞烷基、具有 6 12個環原子的亞芳基或者具有5 12個環原子的雜亞芳基。A特別優選地為具有2 12個碳原子的亞烷基，s優選為1。特別優選地，A為具有1 6個碳原子的直鏈或支鏈亞 烷基，s為1。當Z為式-NR8R9的基團時，A還優選地為具有2，3或4個碳原子的直鏈或支鏈的 亞烷基，特別地為亞乙基或直鏈亞丙基。相反，當Z為含氮環烴基時，特別優選地為A為具 有1，2或3個碳原子地直鏈亞烷基，特別是亞甲基、亞乙基或直鏈亞丙基的化合物。結構要素A所優選的環狀基團可為單環或多環的，并且含有，例如，2個或3個環體 系。優選的環體系具有5，6或7個環原子。它們優選含有總數為約5 20個的碳原子，特 別是6 10個碳原子。優選的環體系為芳族的，并且僅含有碳原子。在一個特定的具體事 實方案中，所述結構要素A是由亞芳基構成的。結構要素A可具有取代基，例如烷基、鹵原
8子、鹵代烷基、硝基、氰基和/或腈基。當A為單環芳烴時，氨基或具有氨基的取代基優選位 于彼此的鄰位或對位。Z優選為式-NR8R9的基團。其中，R8和R9優選彼此獨立地為具有1 20個碳原子 的脂肪族、芳族和/或芳脂族烴基。特別優選作為R8和R9的為烷基。當R8和/或R9為烷 基時，它們優選具有1 14個碳原子，例如1 6個碳原子。這些烷基可為直鏈的、支鏈的 和/或環狀的。特別優選地，R8和R9各自為具有1 4個碳原子的烷基，例如甲基、乙基、 正丙基、異丙基、正丁基和異丁基。在另一個優選的具體實施方案中，R8和/或R9彼此獨立 地為式III的聚氧化亞烷基。特別適于作為R8和/或R9的芳基包括具有至少5個環原子的環體系。它們可含 有雜原子，如s、0和N。特別適于作為R8和/或R9的芳脂族基團包括具有至少5個環原子、 并且通過C1-C6烷基鍵接到氮上的環體系。它們可含有雜原子，如S、0和N。所述芳基和芳 脂族基團可具有其他取代基，如烷基、鹵原子、鹵代烷基、硝基、氰基和/或腈基。在另一個優選的具體實施方案中，Z為氮原子不能形成酰胺的含氮環烴基。所述環 體系可為單、二或多環的。其優選含有一個或多個5和/或6元環。該環烴可含有一個或 多個，例如，2個或3個不具有酸性質子的氮原子；特別優選地，其含有一個氮原子。特別適 當的為氮參與了形成芳族六元η-電子體系的含氮芳基，例如吡啶。同樣適當的還有含氮 雜脂肪族基團，其氮原子不具有質子，并且其價態，例如全部被烷基所飽和。Z連接到A上， 或者此處優選通過雜環的氮原子連接到式(II)的氮原子上，例如在1-(3_氨基丙基)吡咯 烷的情況下。Z表示的環烴可具有其他取代基，例如C1-C2tl-烷基、鹵原子、鹵代烷基、硝基、 氰基和/或腈基。在脂肪酸與具有至少一個伯或仲氨基和至少一個叔氨基的多元胺進行的本發明 的反應的情況下，盡管存在酸，但是不發生顯著的副反應，更特別地，沒有觀察到所述叔氨 基的Hofmann消去反應。根據脂肪酸(I)與多元胺(IV)或(V)之間的化學計量比，每個都具有至少一個氫 原子的一個或多個氨基被轉化為脂肪酸酰胺。在多元羧酸與式IV的多元胺的反應中，特別 地，伯氨基也可被轉化為酰亞胺基。對于本發明的伯酰胺的制備而言，為了代替氨，優選采用加熱時能釋放出氨氣的 氮化合物。這種氮化合物的例子為脲和甲酰胺。適當的胺的例子為氨、甲胺、乙胺、丙胺、丁胺、己胺、環己胺、辛胺、癸胺、十二烷 胺、十四烷胺、十六烷胺、十八烷胺、二甲胺、二乙胺、乙基甲胺、二正丙基胺、二異丙基胺、二 環己基胺、二癸基胺、二(十二烷基)胺、二(十四烷基)胺、二(十六烷基)胺、二(十八烷 基)胺、芐胺、苯基乙胺、乙二胺、二乙三胺、三乙四胺、四乙五胺及其混合物。具有叔氨基的 適當的胺的例子為N，N-二甲基乙二胺、N，N-二甲基-1，3-丙二胺、N，N-二乙基-1，3-丙二 胺、N，N- 二甲基-2-甲基-1，3-丙二胺、1- (3-氨基丙基)吡咯烷、1-(3-氨基丙基)_4_甲 基哌嗪、3-(4-嗎啉基)-1_丙胺、2-氨基噻唑、下述化合物的各種異構體N，N- 二甲基氨基 苯胺、氨基吡啶、氨基甲基吡啶、氨基甲基哌啶和氨基喹啉；以及2-氨基嘧啶、3-氨基吡唑、 氨基吡嗪和3-氨基-1，2，4-三唑。不同胺的混合物也是適當的。其中，特別優選地為二甲 胺、二乙胺、二正丙基胺、二異丙基胺和乙基甲胺。所述方法特別適于制備N，N- 二甲基己酰胺、N, N- 二甲基環己酰胺、N-甲基辛酰胺、N，N-二甲基癸酰胺、N-甲基硬脂酰胺、N，N-二甲基硬脂酰胺、N-甲基椰油酰胺、N，N-二 甲基椰油酰胺、N-乙基椰油酰胺、N, N- 二乙基椰油酰胺、N, N- 二甲基妥爾油脂肪酸酰胺、 N-十八烷基己酰胺和N，N-二(十八烷基)辛酰胺。其還特別地適于制備N-(N' ,N' -二 甲基氨基)丙基十二烷酰胺、N-(N'，N' - 二甲基氨基)丙基椰油酰胺、N-(N'，N' -二 甲基氨基)丙基牛油脂肪酸酰胺、Ν-(Ν' , N' - 二甲基氨基)乙基椰油酰胺，和N-(N'， N' _ 二甲基氨基)丙基棕櫚脂肪酸酰胺。在本發明的方法中，可以使脂肪酸與胺能以任意比例彼此反應。脂肪酸與胺之間 的反應優選以如下摩爾比進行10 1 1 100，優選地為2 1 1 10，特別地為 1.2 1 1 3，在每種情況下都是基于羧基和氨基的摩爾當量。在一個特定的具體實施 方案中，脂肪酸與胺以等摩爾量使用。在許多情況下，已經證明有利的是，采用過量的胺，即胺與羧基的摩爾比至少為 1.01 1.00，特別地為50 1 1.02 1，例如10 1 1. 1 1。這能將羧基實際上 完全轉化成酰胺基。當所采用的胺具有揮發性時，該方法是特別有利的。此處，“揮發性”是 指所述胺具有標準壓力下優選為低于200°C的沸點，例如低于160°C，這樣其可通過蒸餾從 酰胺中除去。本發明的酰胺制備方法是按如下方式進行的使脂肪酸與胺反應生成銨鹽，隨后， 在縱軸處于單模微波輻射器的微波傳播方向上的反應管中，用微波輻射所述鹽。優選在基本上為微波透明的反應管中，用微波對所述鹽進行輻射，所述反應管處 于與微波發生器相連的中空導體中。所述反應管優選在軸向上與所述中空導體的中心對稱 軸對齊。所述起著微波輻射器作用的中空導體優選被設置為空腔諧振器的形式。還優選 地，未被所述中空導體吸收的微波在其末端發生反射。通過將所述微波輻射器設置為反 射型諧振器形式，在發生器所輸送的相同功率下，能局部提高電場強度，以及提高能量利用率。空腔諧振器優選以Etlln模式運行，其中η為整數，表示沿著所述諧振器的中心對稱 軸的微波的場極大值(Feldmaxima)的數目。在這種運行下，電場指向所述空腔諧振器的中 心對稱軸的方向。所述電場在中心對稱軸區域中具有極大值，在朝著外殼面的方向上降低 至零值。這種場結構以旋轉對稱的形式圍繞所述中心對稱軸存在。視所期望的反應物料 通過反應管的流動速率、所要求的溫度和所要求的在諧振器中的駐留時間而定，相對于所 采用的微波輻射的波長，選擇諧振器的長度。η優選為1 200的整數，特別優選地為2 100，特別地為4 50，尤其為3 20，例如3，4，5，6，7或8。微波能量可通過具有適當尺寸的孔或狹縫，射入起著微波輻射器作用的中空導體 中。在本發明的方法的一個特別優選的具體實施方案中，在處于具有微波的同軸通道的中 空導體中的反應管中，采用微波對所述銨鹽進行輻射。特別優選的用于該方法的微波裝置 是由如下部分構成的空腔諧振器、用于將微波場耦合到所述空腔諧振器的耦合裝置，在相 對的兩個端壁上各自具有一個開口，用于使所述反應管穿過所述諧振器。微波優選通過穿 入所述空腔諧振器中的耦合針，被射入所述空腔諧振器中。優選地，所述耦合針被設置為金 屬內導管結構，所述導管優選起著耦合天線的作用。在一個特別優選的具體實施方案中，該 耦合針通過一個末端開口進入所述空腔諧振器中。所述反應管特別優選地連接到所述同軸
10通道的內導管上，且特別是將所述反應管通過其空腔導入到所述空腔諧振器中。所述反應 管優選在軸向上與所述空腔諧振器的中心對稱軸對齊，為此，所述空腔諧振器優選在兩個 相對的端壁上各自具有一個中心開口，用于使所述反應管通過。微波可例如通過同軸連接管，被送入所述耦合針或者送入所述起著耦合天線作用 的內導管中。在一個優選的具體實施方案中，微波場通過中空導體輸送給所述諧振器，在這 種情況下，穿出所述空腔諧振器的耦合針的末端，通過所述中空導體壁中的開孔，被送入位 于所述中空導體中，從所述中空導體抽取微波能量，并將其射入所述諧振器中。在一個特定的具體實施方案中，在微波透明反應管中，用微波對所述鹽進行輻射， 所述反應管軸對稱地處于具有微波的同軸通道的Etlln圓中空導體中。在這種情況下，所述 反應管通過起著耦合天線作用的內導管的空腔，被送入所述空腔諧振器中。在另一個優選 的具體實施方案中，在微波透明的反應管中，用微波對所述鹽進行輻射，使所述反應管通過 具有軸向微波輸入裝置的Etlln空腔諧振器，其中如此設定所述空腔諧振器的長度，使得形成 η = 2或多個微波的場極大值。在另一個優選的具體實施方案中，在微波透明的反應管中， 用微波對所述鹽進行輻射，所述反應管軸對稱地處于具有微波的同軸通道的圓柱形Etlln空 腔諧振器中，其中如此設定所述空腔諧振器的長度，使得形成η = 2或更多個場極大值。微波發生器，例如磁控管、速調管和回旋管，是本領域技術人員所公知的。用于實施本發明的方法的反應管，優選由基本上為微波透明的、高熔點材料所制 造。特別優選地采用非金屬反應管。此處，“基本上為微波透明的”，應當被理解為能吸收 盡可能少量的微波能量并將其轉化為熱的材料。作為物質吸收微波能量并將其轉化為熱的 能力的標準通常采用介電損耗因子tan δ = ε " / ε ‘。所述介電損耗因子tan δ被定義 為介質損耗ε “與介電常數ε ‘的比值。不同材料的tan δ的例子已在，例如D. Bogdal， Microwave-assisted Organic Synthesis, Elsevier 2005 中報道。對于適用于本發明的 反應管而言，具有在2. 45GHz和25°C下測得的小于0. 01，特別地小于0. 005，尤其是小于 0. 001的tan δ的值的材料是優選的。作為優選的微波透明且熱穩定的材料，主要考慮礦物 質基材料，例如石英、氧化鋁、氧化鋯等。同樣適合作為反應管材料的是熱穩定的塑料，如特 別地為含氟聚合物，例如Teflon，以及工業塑料如聚丙烯或者聚芳醚酮，例如玻璃纖維增強 的聚醚醚酮(PEEK)。為了經受反應過程中的溫度條件，已經證明有利的尤其是使用這些塑 料涂覆的礦物質如石英或氧化鋁作為反應器材料。特別適于本發明的方法的反應管具有Imm 約50cm，尤其是2mm 35cm，例如 5mm 15cm的直徑。此處，反應管應當被理解為是指長徑比大于5，優選為10 100 000， 特別優選地為20 10 000，例如30 1000的容器。此處，反應管的長度應當被理解為這 樣的區段，所述微波輻射在該區段上進行。在所述反應管中，可裝入擾流板/或其他混合元 件。特別適于本發明的方法的Etll空腔諧振器優選具有對應于所采用的微波輻射的至 少半波長的直徑。空腔諧振器的直徑優選為所采用的微波輻射的半波長的1. 0 10倍，優 選為1. 1 5倍，尤其是2. 1 2. 6倍。Etll空腔諧振器優選具有圓的橫截面，這也被稱為 E01圓中空導體。特別優選地，其具有柱狀形狀，特別是圓柱狀。所述反應管通常在其入口處裝有計量泵和壓力計，在其出口處具有保壓閥和熱交 換器。這使得反應能在非常寬的壓力和溫度范圍內進行。
胺與脂肪酸生成銨鹽的反應，能以連續法、間歇法或半間歇法的方式進行。這樣， 所述銨鹽的制備可采用逆流式(半)間歇法，例如在獨立的攪拌容器中實施。所述銨鹽優 選原位獲得，不進行分離。在優選的具體實施方案中，彼此獨立地任選用溶劑稀釋胺和脂肪 酸反應物，在很快就要進入所述反應管時才進行混合。例如，已經證明特別有利的是，在如 下情況下是胺與脂肪酸生成銨鹽的反應在混合區段中進行，由該區段將所述銨鹽，任選在 中間冷卻之后，輸送到反應管中。還優選地，反應物以液體形式提供給本發明的方法。為 此，能采用具有較高熔點和/或較高粘度的反應物，例如以熔融狀態和/或與溶劑混合的狀 態，例如以溶液、分散體或乳液形式。可將催化劑(只要采用)，在進入反應管之前，加入到 反應物中或者也加入到反應物混合物中。還能通過本發明的方法，將固態、粉狀和非均相體 系轉化，在這種情況下，只需要采用用于傳送反應物料的適當工業設備即可。所述銨鹽既可在通過內導管的末端處，也可在相對的一端輸入所述反應管。通過改變管的橫截面、輻射區域的長度(這應當被理解為是指反應管的區間，在 該區間中反應物料被暴露于微波輻射)、流動速率、空腔諧振器的幾何形狀、射入的微波功 率以及在此獲得的溫度，可如此調節反應條件，使得能盡快地獲得最高的反應溫度，并且使 得在最高溫度下的駐留時間如此短，以至于發生盡可能低水平的副反應或其他反應。為了 使反應進行完全，反應物料可任選在中間冷卻之后多次地通過反應管。在許多情況下，已經 證明有利的是，如果在離開反應管之后，立即對反應產物進行冷卻，例如通過水套冷卻或減 壓。在較慢反應的情況下，通常證明有利的是，在反應產物離開反應管之后，將其在反應溫 度下保持一定時間。本發明的優點在于，其能在縱軸處于單模微波輻射器，特別是例如具有微波的同 軸通道的Etll空腔諧振器的微波傳播方向上的反應管中，在微波場的對稱中心，非常均勻地 輻射反應物料。本發明的反應器設計使得反應也能在非常高的溫度和/或壓力下進行。通 過提高溫度和/或壓力，即使與公知的微波反應器相比，也能觀察到轉化率和產率的明顯 提高，同時又不產生不期望的副反應和/或褪色。令人驚訝的是，在被射入到所述空腔諧振 器中的微波能量方面，這能獲得非常高的效率，其典型地為大于50 %，通常為大于80 %，在 一些情況下為大于90 %，在特殊情況下為大于95 %，例如大于98 %的射入的微波功率，因 此，與常規制備方法以及現有技術中的微波法相比，具有經濟和生態方面的優勢。本發明的方法還能實施可控的、安全且具有再現性的反應方案。由于反應管中的 反應物料與微波的傳播方向平行地運動，公知的過熱現象(其是由不受控制的場分布所導 致的，這種場分布會由于場強度的變化而導致局部過熱，例如在波峰和節點處)，會由于反 應物料的這種流動方式而抵消。所述的優點還能使得在高微波功率下進行反應，例如大于 IOkW或大于IOOkW ；這樣，其與僅僅在空腔諧振器中的短暫的駐留時間結合，使得在一個工 廠中每年能獲得100或更多噸的大產量。特別令人驚訝的是，盡管所述銨鹽在具有連續流的流動管中，僅僅在微波場停留 非常短暫的時間，卻發生了轉化率一般為大于80%，經常地甚至為大于90%，例如大于 95% (基于所用較少的組分)的酰胺化反應，而沒有顯著形成副產物。在將這些銨鹽在具 有相同的加熱套的流動管中進行相應的轉化反應時，獲得適當的反應溫度需要非常高的壁 溫，這種高溫會導致不明確的聚合物和著色的物質的生成，在相同的時間內，只能形成很少 的酰胺。此外，通過本發明的方法制備的產物具有非常低的金屬含量，不需要對粗產物再進
12行后處理。例如，通過本發明的方法制備的產物的金屬含量，基于作為主要元素的鐵，典型 地為小于25ppm，優選為小于15ppm，特別地為小于lOppm，例如為0. 01 5ppm的鐵。優選將由微波輻射所造成的溫度升高被限制到最高為500°C，例如，通過調節微波 強度、流動速率和/或通過冷卻反應管，例如通過氮氣流冷卻所述反應管。已經證明特別有 利的是，在150 最高400°C，特別地為180 最高300°C，例如在200 270°C的溫度下進 行反應。微波輻射的時間取決于各種因素，如反應管的幾何形狀、射入的微波能量、具體的 反應和所期望的轉化率。通常，微波輻射是在小于30分鐘的期間內進行的，優選為0. 01 秒 15分鐘，特別優選地0. 1秒 10分鐘，特別地為1秒 5分鐘，例如5秒 2分鐘。如 此對微波輻射的強度(功率)加以調節，使得反應物料在離開空腔諧振器時具有所期望的 最高溫度。在一個優選的具體實施方案中，在微波輻射結束之后，將反應產物盡可能快地直 接冷卻至低于120°C的溫度，優選為低于100°C，特別地為低于60°C。所述反應優選在高于0. 01 500巴，特別優選地為1巴(大氣壓) 150巴，特 別地在1. 5巴 100巴，例如3巴 50巴的壓力下進行。已經發現，在高壓下進行反應是 特別有利的，包括在高于反應物或者產物或者存在的任何溶劑的沸點(標準壓力下)下、和 /或高于反應過程中形成的水的沸點下進行反應。所述壓力特別優選地被調節至足夠高的 水平，從而使得反應混合物在微波輻射的過程中保持液態，并且不沸騰。為了避免副反應，以及為了制備具有最高純度的產物，已經證明有利的是，在惰性 保護氣體，例如氮氣、氬氣或氦氣的存在下處理反應物和產物。在一個優選的具體實施方案中，通過在脫水催化劑的存在下進行反應，促進所述 反應或使其完全反應。優選在酸性無機的、有機金屬或有機催化劑、或者這些催化劑中的兩 種或更多種的存在下進行反應。在本發明的上下文中，酸性無機催化劑包括，例如，硫酸、磷酸、次磷酸、硫化鋁水 合物、明礬、酸性硅膠和酸性氫氧化鋁。此外，例如，通式為Al(OR15)3的鋁化合物和通式 為Ti (OR15)4鈦酸酯也可被用作酸性無機催化劑，其中R15基團可彼此相同或不同，彼此獨 立地選自=C1-Cltl烷基，例如甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、異丁基、仲丁基、叔丁基、 正戊基、異戊基、仲戊基、新戊基、1，2_ 二甲基丙基、異戊基、正己基、仲己基、正庚基、正辛 基、2-乙基己基、正壬基或正癸基，C3-C12環烷基，例如環丙基、環丁基、環戊基、環己基、環 庚基、環辛基、環壬基、環癸基、環十一烷基、環十二烷基；優選為環戊基、環己基和環庚基。 Al (OR15)3或Ti (OR15)4中的R15基團優選彼此相同，并且選自異丙基、丁基和2-乙基己基。優選的酸性有機金屬催化劑為，例如，選自二烷基氧化錫(R15)2SnO,其中R15如上 述定義。特別優選的酸性有機金屬催化劑的代表是二正丁基氧化錫，其以“Oxo-Zirm”或者 Fascat 商標商購獲得。優選的酸性有機催化劑為具有，例如如下基團的酸性有機化合物磷酸基、磺基、 硫酸基或膦酸基。特別優選的磺酸含有至少一個磺基、乙基至少一個具有1 40個碳原子， 優選為具有3 24個碳原子的、飽和或不飽和的、直鏈、支鏈和/或環狀的烴基。特別優選 地為芳族磺酸，特別是具有一個或多個C1-C28烷基的烷基芳族單磺酸E，特別是具有C3-C22 烷基的那些。適當的例子為甲磺酸、丁磺酸、苯磺酸、對甲苯磺酸、二甲苯磺酸、2-均三甲基 苯磺酸、4-乙基苯磺酸、異丙基苯磺酸、4- 丁基苯磺酸、4-辛基苯磺酸、十二烷基苯磺酸、二(十二烷基)苯磺酸、萘磺酸。還能采用酸性離子交換劑作為酸性有機催化劑，例如用約 2mol%的二乙烯基苯交聯的含磺基的聚(苯乙烯)樹脂。對于本發明的方法的實施而言，特別優選的是硼酸、磷酸、多磷酸和聚苯乙烯磺 酸。特別優選地為通式Ti (OR15)4的鈦酸酯，尤其是四丁氧基鈦和四異丙氧基鈦。如果希望采用酸性無機、有機金屬或有機催化劑，根據本發明，采用0. 01 10重 量％，優選為0. 02 2重量％的催化劑。在一個特別優選的具體實施方案中，不采用催化 劑。在一個優選的具體實施方案中，微波輻射是在酸性固體催化劑的存在下進行的。 這包括將所述固體催化劑懸浮在任選與溶劑混合的銨鹽中，或者有利地，使任選與溶劑混 合的銨鹽從固定床催化劑上通過，并將其暴露于微波輻射中。適當的固體催化劑為，例如， 沸石、硅膠、蒙脫土和(部分)交聯的聚苯乙烯磺酸，其可任選與催化活性的金屬鹽混合。 可被用作固體相催化劑的、基于聚苯乙烯磺酸的適當的酸性離子交換劑可由，例如Rohm & Haas以Amberlyst 的商標名獲得。已經證明有利的是在溶劑的存在下進行操作，以便例如降低反應介質的粘度和/ 或使所述反應混合物(只要其是非均相的)流化。為此，原則上可采用在所采用的反應條 件下為惰性的、并且不與反應物或生成的產物反應的所有溶劑。在選擇適當的溶劑時的一 個重要的因素是其極性，這首先決定了溶解性，其次，決定了與微波輻射的相互作用程度。 在選擇適當的溶劑時的一個特別重要的因素是其介電損耗ε “。介電損耗ε “描述了在 物質與微波輻射相互作用中被轉化成熱的微波輻射的比例。已經證明對于用于實施本發 明的方法的溶劑的適用性而言，后一個值是一個特別重要的標準。已經證明特別有利的是， 在具有盡可能小的微波吸收性，因此對反應體系的加熱僅僅做出少量貢獻的溶劑中進行反 應。優選用于本發明的方法的溶劑具有在室溫和2450MHz下測得的為小于10，優選為小于 1，例如小于0.5的介電損耗ε “。對不同溶劑的介電損耗的綜述，可參見，例如B. L.Hayes 的"Microwave Synthesis”，CEM Publishing 2002。適用于本發明的方法的溶劑特別地為 ε “值小于10的那些，例如N-甲基吡咯烷酮、Ν，Ν_ 二甲基甲酰胺或丙酮，特別地為ε “值 小于1的溶劑。ε “值小于1的特別優選的溶劑的例子為芳族和/或脂肪族烴，例如甲苯、 二甲苯、乙苯、萘滿、己烷、環己烷、癸烷、十五烷、十氫化萘，以及商品烴混合物，如輕質汽油 溜分、煤油、溶齊拓腦油、 Shellsol AB、 Solvesso 150、 Solvesso 200、 Exxsol、 Isopar 以及《"Shellsol產品。具有優選為低于10，特別是低于1的ε “值的溶劑混合物，同樣也 是實施本發明的方法所優選的。原則上，本發明的方法也能在具有較高ε “值的溶劑中進行，例如5或更高，如特 別地具有10或更高的ε “值的溶劑。但是，在此所觀察到的反應混合物的加速放熱，需要 用于保持最高溫度的特殊措施。只要在溶劑的存在下操作，其在反應混合物中的比例優選為2 95重量％，尤其 為5 90重量％，特別地為10 75重量％，例如30 60重量％。特別優選地在不采用 溶劑的條件下進行反應。微波是指具有約Icm Im的波長、約300MHz 30GHz的頻率的電磁射線。該頻率 范圍原則上適于本發明的方法。對于本發明的方法而言，優選采用具有工業、科研和醫療應 用場合所認可的頻率的微波輻射，例如具有915MHz、2. 45GHz,5. 8GHz或27. 12GHz的頻率。
為了實施本發明的方法射入空腔諧振器中的微波功率，特別地取決于反應管的幾 何形狀，因此也取決于反應體積以及所需要的輻射時間。其典型地為200W至數百kW，特別 地為500W 100kW，例如IkW 70kW。其可由一個或多個微波發生器產生。在一個優選的具體實施方案中，所述反應是在耐壓的惰性反應管中進行的，在這 種情況下，形成的反應水和可能的反應物，以及如果存在的溶劑會導致壓力形成。在反應結 束之后，可通過減壓，將所述過壓用于水、過量的反應物以及任選的溶劑揮發并分離出來， 和/或用于冷卻反應產物。在另一個具體實施方案中，在冷卻和/或減壓之后，通過常規方 法，例如相分離、蒸餾、汽提、閃蒸和/或吸收，將所形成的反應水分離出來。為了完全轉化，在很多情況下，已經證明有利的是，在除去反應水，以及任選地，排 出產物和/或副產物之后，將獲得的粗產物再次暴露于微波輻射中，在這種情況下，任選地 補充所用的反應物的比例，以補充消耗的或不足量的反應物。本發明的方法能以高產率和高純度，以工業規模的量，非常快地、節能地且廉價地 制備脂肪酸酰胺。通過在旋轉對稱的微波場的中心區域中對銨鹽進行非常均勻的輻射，能 獲得安全的、可控的并且可再現的反應進程。同時，通過在充分利用入射的微波能量的情況 下非常高的效率，獲得了比已知的制備方法明顯要高的經濟可行性。在這種方法中，不會產 生明顯量的副產物。這種快速且具有選擇性的反應，不能通過常規方法獲得，而且不能僅僅 通過加熱到高溫而得以預期。此外，由本發明的路徑制備的脂肪酸酰胺通常以足以用于進 一步的應用的純度獲得，以至于不需要進一步的后處理或進一步的處理步驟。但是，對于特 定的應用場合而言，也可通過常規的提純方法，如蒸餾、重結晶、過濾或者色譜法，對其進一 步提純。
實施例在微波輻射下進行的銨鹽的轉化，是在陶瓷管(60Xlcm)中進行的，所述陶瓷管 是以軸對稱的形式存在于圓柱形空腔諧振器(60X10cm)中的。在所述空腔諧振器的一個 端面上，陶瓷管通過起著耦合天線作用的內導管的空腔。將具有2. 45GHz的頻率，由磁控管 產生的微波場，通過耦合天線的方式射入所述空腔諧振器中(Etll空腔加熱器；單模)。在每種情況下，以使得處于輻射區域末端的反應物料的所期望的溫度保持恒定的 方式，隨著時間的變化，對微波功率進行調節。因此，在實驗說明中提及的微波功率表示在 一段時間內射入的微波功率的平均值。反應混合物的溫度，是在其離開反應區域(距離約 為15cm，在(tlcm的絕緣不銹鋼毛細管中測定)后，用PtlOO溫度傳感器直接測量的。未被 反應混合物直接吸收的微波能量，在位于與耦合天線相對的一端的空腔諧振器的末端面發 生反射；在返回路徑上仍未被反應混合物吸收的微波能量、以及在磁控管的方向上反射回 去的微波能量，借助于棱鏡體系(循環器)，被導入含水容器中。射入的能量和該水所含的 熱量的差，被用于計算導入到反應物料中的微波能量。通過高壓泵和適當的泄壓閥，反應管中的反應混合物被置于總是足以使所有的反 應物和產物或者縮合產物保持液態的工作壓力下。將由脂肪酸和胺所制備的反應混合物， 以恒定的流速，泵經所述反應管，通過改變流速，調節在輻射區域中駐留時間。反應產物用1H NMR波譜儀，在500MHz下，在⑶Cl3中進行分析。性質通過原子吸 收光譜法測定。
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實施例1 :N，N- 二甲基椰油酰胺的制備在用干冰進行冷卻的同時，將由儲存瓶中倒出的0. 72kg 二甲胺(16mol)冷凝到冷 凝管中。在具有進氣管、攪拌器、內溫度計和均壓器的101 B Uchi攪拌釜中，預置3. 5kg環 己烷和3. Ikg椰油脂肪酸(15mol)，將其加熱至60°C，直至混合物變得均勻。通過將所述冷 凝管緩慢解凍，使氣態二甲胺經由進氣管，進入所述攪拌釜中。在強放熱反應中，生成椰油 脂肪酸N，N-二甲銨鹽。將如此獲得的混合物，以6. 01/h的速率，在40巴的工作壓力下，連續泵經反應管， 并暴露于2. 9kff的微波功率下，95%的功率被反應物料所吸收。反應混合物在輻射區中的 駐留時間為約29秒。在反應管的末端，反應混合物具有為277°C的溫度。獲得95%的理論轉化率。反應產物為淡黃色，并且含有< 2ppm的鐵。在蒸餾除去 環己烷、反應水和過量的胺之后，獲得3. 7kg純度為95%的N，N- 二甲基椰油酰胺。實施例2 =N-乙基乙酰胺的制備在用干冰進行冷卻的同時，用滴液漏斗將1. 8kg乙胺(40mol)加入到處于具有進 氣管、攪拌器、內溫度計和均壓器的101 B Uchi攪拌釜中的、由3. 5kg環己烷、2. 4kg乙酸 (40mol)所組成的溶液中。在強放熱反應中，生成N-乙基乙酸銨。將如此獲得的銨鹽，以6. 01/h的速率，在25巴的工作壓力下，連續泵經反應管，并 暴露于2. 5kff的微波功率下，91%的功率被反應物料所吸收。所述反應混合物在輻射區中 的駐留時間為約29秒。在反應管的末端，反應混合物具有為267°C的溫度。獲得92%的理論轉化率。反應產物為淡黃色，并且含有<2ppm的鐵。在蒸餾除去 環己烷和反應水之后，獲得2. 3kg純度為94%的N-乙基乙酰胺。實施例3 在反應釜中制備N，N- 二甲基椰油酰胺(對比例)在1升的攪拌釜中，預置500ml的反應溶液(試樣制備參見實施例1)，將其在8分 鐘之內，在具有最大熱量輸出的密閉設備中，加熱至270°C (給油溫度為350°C )。在壓力 下，將反應混合物再攪拌5分鐘，然后通過冷的循環油，冷卻至室溫。如此處理的反應物料僅僅具有45%的理論上可能的產率。粗產物含有45ppm的 鐵。此外，除了在反應釜中發現存在黑色結塊之外，在產物自身中也發現存在可識別的細分 散的固體形式的熱解產物。產物的特征為深橙色，具有明顯的焦臭。實施例4 在熱交換器中，在高溫/高壓下制備N，N- 二甲基椰油酰胺(對比試驗)在用干冰進行冷卻的同時，將從儲存瓶中倒出的0. 72kg 二甲胺(16mol)冷凝到冷 凝管中。在具有進氣管、攪拌器、內溫度計和均壓器的101 B Uchi攪拌釜中，預置3. 5kg甲 苯和3. Ikg椰油脂肪酸(15mol)，將其加熱至60°C，直至混合物變得均勻。通過將所述冷凝 管緩慢解凍，使氣態二甲胺經由進氣管，進入所述攪拌釜中。在強放熱反應中，生成椰油脂 肪酸N，N-二甲銨鹽。隨后，將產物經由非常有效的熱交換器(微型反應器，管道直徑Imm) 傳輸，使得在由PT100測得的275°C的溫度下的駐留時間為1. 5分鐘。總輸送流量為5升/ 小時。獲得69%的理論轉化率。反應產物是黑褐色的(碘色值> 10)，含有75ppm的鐵， 并且具有明顯的焦臭。實施例5 :N-(3-N, N- 二甲基氨基)丙基辛酰胺的制備在具有進氣管、攪拌器、內溫度計和均壓器的101 B Uchi攪拌釜中，預置2. 89kg
16辛酸(20mol)，將其加熱至45°C。在該溫度下，在冷卻的同時，加入2. 04kg 二甲基氨基丙胺 (20mol)。在放熱反應中，生成辛酸(N' ,N' -二甲基氨基丙基)銨鹽。將如此獲得的銨鹽，以5. 61/h的速率，在35巴的工作壓力下，連續泵經反應管，并 暴露于3. Ikff的微波功率下，92%的功率被反應物料所吸收。反應混合物在輻射區中的駐 留時間為約30秒。在反應管的末端，反應混合物具有為280°C的溫度。獲得約93%的理論轉化率。反應產物為淡黃色，并且含有<2ppm的鐵。在蒸餾除 去反應水之后，獲得4. 7kg純度為94%的辛酸(N’，N’ - 二甲基氨基丙基)酰胺。實施例6 :N, N- 二甲基油酰胺的制備在用干冰進行冷卻的同時，將由儲存瓶中倒出的0. 9kg 二甲胺(20mol)冷凝到冷 凝管中。在具有進氣管、攪拌器、內溫度計和均壓器的101 B Uchi攪拌釜中，預置3. 5kg環 己烷和5. 65kg工業品級油酸(20mol)，將其加熱至60°C，直至混合物變得均勻。通過將所 述冷凝管緩慢解凍，使氣態二甲胺經由進氣管，進入所述攪拌釜中。在強放熱反應中，生成 油酸N，N-二甲銨鹽。將如此獲得的混合物，以5. 61/h的速率，在35巴的工作壓力下，連續泵經反應管， 并暴露于3. Ikff的微波功率下，92%的功率被反應物料所吸收。反應混合物在輻射區中的 駐留時間為約30秒。在反應管的末端，反應混合物具有為280°C的溫度。獲得94%的理論轉化率。反應產物為淡黃色，并且含有<2ppm的鐵。在蒸餾除去 反應水和環己烷之后，獲得6. 35kg純度為95%的N-N- 二甲基油酰胺。
1權利要求
制備脂肪酸酰胺的連續方法，其通過如下方式進行使至少式I的脂肪酸與至少一種式II的胺反應生成銨鹽，然后在縱軸處于單模微波輻射器的微波傳播方向上的反應管中，在微波輻射下，將該銨鹽轉化為脂肪酸酰胺，R3 COOH(I)其中，R3是任選取代的、具有5～50個碳原子的脂肪族烴基，HNR1R2 (II)其中，R1和R2彼此獨立地為氫或者具有1～100個碳原子的烴基。
2.如權利要求1所述的方法，其中在基本上為微波透明的反應管中采用微波對所述鹽 進行輻射，所述反應管處于通過波導管與微波發生器相連的中空導體中。
3.如權利要求1和2中一項或多項所述的方法，其中微波輻射器被設計為空腔諧振器 的形式。
4.如權利要求1 3中一項或多項所述的方法，其中微波輻射器被設計為反射型空腔 諧振器的形式。
5.如權利要求1 4中一項或多項所述的方法，其中所述反應管在軸向上與中空導體 的中心對稱軸對齊。
6.如權利要求1 5中一項或多項所述的方法，其中所述鹽的輻射在具有微波的同軸 通道的空腔諧振器中進行。
7.如權利要求1 6中一項或多項所述的方法，其中所述空腔諧振器是以Etlln模式運 行的，其中η為1 200的整數。
8.如權利要求1 7中一項或多項所述的方法，其中R3為具有5 50個碳原子的未 取代的烷基。
9.如權利要求1 7中一項或多項所述的方法，其中R3為具有5 50個碳原子、并 且具有一個或多個取代基的烴基，所述取代基選自鹵原子、C1-C5-烷氧基烷基、聚(C1-C5-烷 氧基)烷基、羧基、酯基、酰胺基、氰基、腈基、硝基、磺基和具有5 20個碳原子的芳基；其 中C5-C2tl-芳基可具有選自如下的取代基鹵原子、鹵代烷基、C1-C20-烷基、C2-C2tl-烯基、 C1-C5-烷氧基、酯基、酰胺基、氰基、腈基和硝基。
10.如權利要求1 9中一項或多項所述的方法，其中R3具有5 30個碳原子。
11.如權利要求1 10中一項或多項所述的方法，其中R3具有一個或多個雙鍵。
12.如權利要求1 11中一項或多項所述的方法，其中R1和R2彼此獨立地為具有1 100個碳原子的烴基。
13.如權利要求1 11中一項或多項所述的方法，其中R1為具有1 100個碳原子的烴基，R2為氫。
14.如權利要求1 13中一項或多項所述的方法，其中R1或R2，或者這兩個基團都具 有選自C1-C5-烷氧基烷基、氰基、腈基、硝基和C5-C2tl-芳基的取代基。
15.如權利要求1 14中一項或多項所述的方法，其中R1或R2，或者這兩個基團都具 有C5-C2tl-芳基，并且它們具有一個或多個選自如下的取代基鹵原子、鹵代烷基、C1-C20-烷 基、C2-C2Q-火布基、C1-C5-焼氧基、 酯基、酰胺基、氰基、腈基和硝基取代的苯基。
16.如權利要求1 11中一項或多項所述的方法，其中R1和R2與它們所鍵接的氮原 子一起形成環。
17.如權利要求1 11中一項或多項所述的方法，其中R1和R2彼此獨立地為式III的基團-(R4-O)n-R5 (III) 其中R4 為具有2 6個碳原子的亞烷基，R5 為具有1 24個碳原子的烴基或者式-NRkiR11的基團，η 為2 50的數，以及R10jR11彼此獨立地為具有1 24個碳原子，優選為2 18個碳原子的脂肪族基團，具 有5 12個環原子的芳基或雜芳基、具有1 50個聚(氧化烯)單元的聚(氧化烯)基， 其中所述聚(氧化烯)單元衍生自具有2 6個碳原子的氧化烯單元，或者Rltl和R11與它 們所鍵接的氮原子一起形成具有4、5、6或更多個環原子的環。
18.如權利要求1 11中一項或多項所述的方法，其中R1和R2彼此獨立地為式IV的基團-[R6-N(R7)]ffl"(R7) (IV) 其中R6為具有2 6個碳原子的亞烷基或其組合每個R7彼此獨立地為氫、具有最多至24個碳原子的烷基、聚氧化亞烷基-(R4-O)P-R5、 或者聚亞氨基亞烷基-[R6-N(Rt) ^-(R7)，其中R4、R5、R6和R7具有上述定義，并且q和ρ彼 此獨立地為1 50，并且m 為1 20的數，優選為2 10，例如3，4，5或6。
19.如權利要求1 18中一項或多項所述的方法，其中微波輻射是在150 300°C的 溫度下進行的。
20.如權利要求1 19中一項或多項所述的方法，其中微波輻射是在高于大氣壓的壓 力下進行的。
21.如權利要求1 14，16，19，20中一項或多項所述的方法，其中R1或R2，或者這兩個 取代基彼此獨立地為具有1 24個碳原子的脂肪族基團。
22.具有低金屬含量的脂肪酸酰胺，其通過如下方式制得使至少一種式I的脂肪酸與 至少一種式Π的胺反應生成銨鹽，然后在縱軸處于單模微波輻射器的微波傳播方向上的 反應管中，在微波輻射下，將該銨鹽轉化為脂肪酸酰胺，R3-COOH (I)其中，R3是任選取代的、具有4 50個碳原子的脂肪族烴基， HNR1R2 (II)其中，R1和R2彼此獨立地為氫或者具有1 100個碳原子的烴基。
全文摘要
本發明涉及一種連續制備脂肪酸酰胺的方法，根據該方法，使至少一種式R3-COOH(I)的脂肪酸與至少一種式HNR1R2(II)的胺反應生成銨鹽，然后在微波輻射下，在管的縱軸沿單模微波輻射器的微波傳播方向取向的反應管中，將所述銨鹽轉化為脂肪酸酰胺，其中R3是任選取代的脂肪族烴基，其中R1和R2彼此獨立地為氫或者具有1～100個C原子的烴基。
文檔編號C07C233/36GK101910114SQ200980101757
公開日2010年12月8日 申請日期2009年3月18日 優先權日2008年4月4日
發明者J·阿佩爾, M·克魯爾, M·澤巴赫, R·比爾鮑姆, R·莫施霍伊澤 申請人:科萊恩金融(Bvi)有限公司