專利名稱：低二醇含量的單官能烷氧基聚亞烷基二醇及其制備方法
低二醇含量的單官能烷氧基聚亞烷基二醇及其制備方法對在先申請的交叉引用本申請要求于2008年2月1日提交的美國臨時(shí)申請61/025，551的權(quán)益。 發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明涉及含有低量的二醇雜質(zhì)的單官能聚亞烷基二醇，以及涉及用于制備它們 的方法。
背景技術(shù)：
單官能聚亞烷基二醇，比如單甲氧基聚乙二醇(MPEG)，被用于各種各樣的應(yīng)用中， 并且特別是用于其中二醇添加劑交聯(lián)不宜的應(yīng)用中。例如，MPEG被大量地用于水泥應(yīng)用中 的聚亞烷基二醇基增塑劑和分散劑的制備。在這些應(yīng)用中，所述MPEG通過酯化被接枝在 不飽和羧酸的主鏈上，形成大分子單體。使所述大分子單體進(jìn)一步聚合以制成被稱為超增 塑劑的材料。其它使用MPEG的重要應(yīng)用包括聚氨基甲酸酯和聚氨基甲酸酯預(yù)聚物的制備。 MPEG還被用于一些鎮(zhèn)咳劑(cough suppressant)中的活性成分苯佐那酯的制備。通過醇與環(huán)氧化物比如環(huán)氧乙烷的反應(yīng)制備MPEG 根據(jù)已知方法制備的MPEG制劑通常還含有作為雜質(zhì)的雙官能聚乙二醇(在以上 產(chǎn)物中R = H)(在本文中被稱為“二醇”)。所述二醇主要由水的存在導(dǎo)致，其作為借助于 氫氧化物催化劑的醇的烷氧基化的副產(chǎn)物產(chǎn)生。水還以催化劑的水性溶劑形式存在，并且 還可以存在于起始原料中。水與環(huán)氧化物反應(yīng)而形成二醇作為副產(chǎn)物。原料中的其它雙官 能雜質(zhì)，比如乙二醇、二甘醇和其它雙官能物種，也可以促成雙官能聚乙二醇雜質(zhì)的出現(xiàn)。MPEG制劑中的二醇在隨后的應(yīng)用中起交聯(lián)劑的作用。然而，許多使用MPEG的應(yīng)用 嚴(yán)格地依賴于MPEG以便避免交聯(lián)反應(yīng)。例如，在上述的水泥應(yīng)用中，二醇雜質(zhì)在超增塑劑 制備過程中通過酯化形成雙酯并導(dǎo)致交聯(lián)和形成凝膠。在制藥應(yīng)用中，交聯(lián)可以導(dǎo)致不可 接受的雜質(zhì)的形成。為了解決二醇的存在問題，W0 2006/061110描述了其中在烷氧基化和聚合之前首 先將醇和堿催化劑混合物(見以上方程)干燥的方法。為了促進(jìn)此干燥步驟，所述參考文 獻(xiàn)要求醇具有比水更高的沸點(diǎn)/更低的蒸氣壓。有若干問題與W0 2006/061110的方法關(guān)聯(lián)，包括所述參考文獻(xiàn)的蒸餾干燥步驟 可能導(dǎo)致大量的醇隨著蒸餾水被移除并因此而損失。因?yàn)榇紦p失的環(huán)境影響以及因?yàn)檠a(bǔ)充 已損失醇的成本增加，因此所述損失是不宜的。此外，反應(yīng)的全部醇組分的干燥消耗大量能 源和設(shè)備，特別當(dāng)以工業(yè)規(guī)模進(jìn)行時(shí)。鑒于上文所述，對于新的節(jié)約成本的提供含有少量二醇雜質(zhì)的單官能聚亞烷基二 醇的方法仍然存在需要。發(fā)明簡述在第一方面，本發(fā)明提供用于制備低二醇含量的式(I)的單官能聚亞烷基二醇的方法R0 [ (CHR1) h-0] k- [ (CHR1) m_0] n_Y(I)其中烷基或芳基(例如，苯基)；R1在每次出現(xiàn)時(shí)獨(dú)立地為??！或^-仏烷 基；h和m獨(dú)立地為2-6 ；k和n獨(dú)立地為0或分別為[(CHRV0]和[(CHR1)^]基的平均 摩爾數(shù)，條件是k和n不同時(shí)為0 ；以及Y為H或堿金屬。所述方法包括(a)提供包含第一醇的醇鹽的第一引發(fā)劑；(b)將第一引發(fā)劑干燥以移除水；(c)將第二引發(fā)劑與第一引發(fā)劑混合，其中所述第二引發(fā)劑包含第二醇，并且其中 所述第一醇和所述第二醇相同或不同并獨(dú)立地選自式(II)的化合物R
q0H(II)其中R為烷基或芳基，R2在每次出現(xiàn)時(shí)獨(dú)立地為H或烷基；p為2_6 ； 以及q為0-20 ；和(d)使第一引發(fā)劑和第二引發(fā)劑與一種或多種環(huán)氧烷化合物接觸，使得環(huán)氧烷化 合物在其中反應(yīng)以形成式(I)的單官能聚亞烷基二醇化合物。在第二方面，本發(fā)明提供一種組合物，其包含第一單官能聚亞烷基二醇和第二單 官能聚亞烷基二醇，其中所述第一單官能聚亞烷基二醇和第二單官能聚亞烷基二醇獨(dú)立地 選自式⑴的化合物R0 [ (CHR1) h_0] k_ [ (CHR1) m_0] n_Y(I)其中R為CrQ烷基或芳基；R1在每次出現(xiàn)時(shí)獨(dú)立地為H或烷基；h和m獨(dú)立 地為2-6 ；k和n獨(dú)立地為0或分別為[(CHROh-O]和[(CHRi^-O]基的平均摩爾數(shù)，條件是 k和n不同時(shí)為0 ；以及Y為H或堿金屬，并且其中第一單官能聚亞烷基二醇的R基不同于 第二聚亞烷基二醇的R基。發(fā)明詳述在第一方面，本發(fā)明提供用于制備低二醇含量的式(I)的單官能聚亞烷基二醇的 方法。在本發(fā)明中通過利用雙引發(fā)劑法進(jìn)行聚合來實(shí)現(xiàn)低二醇含量。根據(jù)此方法，只需要在 進(jìn)行聚合之前干燥一部分的引發(fā)劑，而不是如現(xiàn)有技術(shù)中干燥全部引發(fā)劑組分。如前所述， 水是單官能聚亞烷基二醇產(chǎn)物中二醇雜質(zhì)的主要來源，因此減少其存在對于低二醇材料的 制備是必需的。本發(fā)明的雙引發(fā)劑法產(chǎn)生若干優(yōu)于之前已知體系的優(yōu)點(diǎn)。例如，因?yàn)楸景l(fā)明將一 部分的引發(fā)劑干燥，所以損失到環(huán)境中的總的引發(fā)劑被減少。因此，所述制備方法的環(huán)境影 響被顯著地減輕。此外，原料成本被降低。例如，通過允許選擇不同的醇用于第一和第二引 發(fā)劑，所述方法還提供在原料使用方面提高的靈活性。作為任選地將不同的醇用于引發(fā)劑 的附加益處，可以基于其沸點(diǎn)對所述第一引發(fā)劑進(jìn)行選擇，使得所述干燥步驟可以在較高 的溫度和較低的壓力進(jìn)行，從而減少干燥循環(huán)時(shí)間。另外的優(yōu)點(diǎn)在于本發(fā)明適合于使用常 規(guī)的催化劑，比如氫氧化鉀和氫氧化鈉。本發(fā)明的單官能聚亞烷基二醇特別地適用于其中由于二醇可以導(dǎo)致的交聯(lián)而使得存在顯著量的二醇(雙官能二醇)不宜的應(yīng)用中。這樣的應(yīng)用包括，例如，藥品的生產(chǎn)、 水泥應(yīng)用、以及聚氨基甲酸酯和聚氨基甲酸酯預(yù)聚物制備。根據(jù)本發(fā)明的方法制備的單官能聚亞烷基二醇通常具有式(I)R0 [ (CHR1) h_0] k_ [ (CHR1) m_0] n_Y(I)其中RSCrQ烷基或芳基(優(yōu)選Q-Q烷基)；R1在每次出現(xiàn)時(shí)獨(dú)立地為??！或^-仏 烷基(優(yōu)選在每次出現(xiàn)時(shí)為H) ；h和m獨(dú)立地為2-6 ；k和n獨(dú)立地為0或分別為[(CHR1) h-0]和[(CHROm-O]基的平均摩爾數(shù)，條件是k和n不同時(shí)為0;以及Y為H或堿金屬。在本發(fā)明的一個(gè)特別優(yōu)選的實(shí)施方案中，式⑴的聚合物中的k為0(即，[(CHR1) h-0]基不存在)。因此，優(yōu)選的單官能聚亞烷基二醇具有式(IA)ROt^HR^.-Oj^Y(IA)其中RSCrQ烷基或芳基(優(yōu)選烷基)；R1在每次出現(xiàn)時(shí)獨(dú)立地為??！或^-仏 烷基(優(yōu)選在每次出現(xiàn)時(shí)為H) ；Y為H或堿金屬；m為2-6 (優(yōu)選2-4，更優(yōu)選2)；以及n為 [(CHR1),。]基的平均摩爾數(shù)(優(yōu)選在7至120范圍內(nèi))。用于制備低二醇含量的式(I)的單官能聚亞烷基二醇的方法包括(a)提供包含第一醇的醇鹽的第一引發(fā)劑；(b)將第一引發(fā)劑干燥以移除水；(c)將第二引發(fā)劑與第一引發(fā)劑混合，其中所述第二引發(fā)劑包含第二醇，并且其中 所述第一醇和所述第二醇相同或不同并獨(dú)立地選自式(II)的化合物R
q0H(II)其中R為烷基或芳基，R2在每次出現(xiàn)時(shí)獨(dú)立地為H或烷基；p為2_6 ； 以及q為0-20 ；和(d)使第一引發(fā)劑和第二引發(fā)劑與一種或多種環(huán)氧烷化合物接觸，使得環(huán)氧烷化 合物在其中反應(yīng)，以形成式(I)的單官能聚亞烷基二醇。所述方法的步驟(a)為提供包含第一醇的醇鹽的第一引發(fā)劑。所述醇鹽可以通過 本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的技術(shù)形成。典型地，所述第一醇與催化劑在適于醇鹽形成的條件下 接觸?？梢允褂酶鞣N催化劑，但是優(yōu)選的催化劑為氫氧化鉀水溶液和氫氧化鈉水溶液。特 別地優(yōu)選氫氧化鉀水溶液。在典型的烷氧基化過程中，將催化劑加到在溶劑比如水或甲醇中的醇中。通常，基 于第一引發(fā)劑的總重量，使用約0.01-0. 5重量％的催化劑。優(yōu)選地，基于引發(fā)劑的總含量， 催化劑的重量為0. 1-0.2%。本發(fā)明的方法的步驟(b)為將第一引發(fā)劑干燥以移除水。干燥可以通過各種方法 進(jìn)行。例如，可以將第一引發(fā)劑加熱至高于水的沸點(diǎn)(例如，至約110°c)并且/或者用干 燥的惰性氣體比如氮?dú)夤呐?sparge)。還可以在高溫和/或減壓(具體的溫度和壓力將取 決于所使用的醇并可以由本領(lǐng)域普通技術(shù)人員容易地確定)通過真空蒸餾移除。不必要將所有痕量的水從第一引發(fā)劑移除。然而，在優(yōu)選的實(shí)施方案中，第一引發(fā) 劑的干燥導(dǎo)致1200ppm以下、更優(yōu)選800ppm以下、還更優(yōu)選500ppm以下并且進(jìn)一步優(yōu)選300ppm以下的水含量。在所述方法的步驟(c)中，將第二引發(fā)劑與第一引發(fā)劑混合。在本發(fā)明中，所述第 二引發(fā)劑為不需要以與第一醇相同的方式干燥的第二醇。然而，為了使二醇的形成最小化， 優(yōu)選的是第二引發(fā)劑優(yōu)選具有水含量為lOOOppm以下、更優(yōu)選700ppm以下并且還更優(yōu)選 500ppm以下的等級。在一些實(shí)施方案中，第一和第二引發(fā)劑的混合物優(yōu)選具有l(wèi)OOOppm以 下，更優(yōu)選500ppm以下的總水含量。在本發(fā)明中，第一醇和第二醇被選擇為在單官能聚亞烷基二醇產(chǎn)物中提供所想要 的端基、或端基的混合物。特別地，第一和第二醇獨(dú)立地選自式(II)的化合物R
q0H(II)其中R、R2、p和q如以上定義。在式(II)中R優(yōu)選為CfC；烷基。R2在每次出現(xiàn)時(shí)優(yōu)選為H。在一些實(shí)施方案中， P優(yōu)選為2-4，更優(yōu)選2或3。在一些實(shí)施方案中，q優(yōu)選為1-10，更優(yōu)選1-5。優(yōu)選的醇的 具體的非限制性的實(shí)例包括烷醇，比如丁醇、2-甲基丁醇、戊醇、4-甲基-2-戊醇和己醇； 乙二醇單烷基醚比如乙二醇單丁醚、乙二醇單正丙醚、乙二醇單己醚(可以分別以溶纖劑 (CELL0S0LVE) 、丙基溶纖劑(Propyl CELL0S0LVE) 和己基溶纖劑(HexylCELLOSOLVE) 從 陶氏化學(xué)公司獲得)；二甘醇單烷基醚比如二甘醇單甲醚、二甘醇單乙醚、二甘醇單丁醚和 二甘醇單己醚(可以分別以甲基卡必醇(Methyl CARBIT0L) 、卡必醇(CARBIT0L) 、丁基卡 必醇(ButylCARBITOL) 和己基卡必醇(Hexyl CARBIT0L) 從陶氏化學(xué)公司獲得)；烷氧基 三甘醇(三甘醇單烷基醚)比如甲氧基三甘醇(MTG)、乙氧基三甘醇和丁氧基三甘醇(可獲 自陶氏化學(xué)公司)；一丙二醇烷基醚、二丙二醇烷基醚或三丙二醇烷基醚，包括可以獲自陶 氏化學(xué)公司的那些，比如丙二醇甲醚(D0WAN0L PM)、丙二醇正丙醚(D0WAN0L PnP)、丙二醇 正丁醚(D0WAN0 PnB)、二丙二醇甲醚(D0WAN0L DPM)、二丙二醇正丙醚(D0WAN0L DPnP)、二 丙二醇正丁醚(D0WAN0L DPnB)、三丙二醇甲醚(D0WAN0L TPM)、三丙二醇正丁醚(D0WAN0L TPnB)；和苯基封端的二醇醚比如乙二醇苯基醚和丙二醇苯基醚(來自于陶氏化學(xué)公司的 D0WAN0L Eph 和 D0WAN0L PPh)。本發(fā)明的方法中的第一引發(fā)劑相對于第二引發(fā)劑的比率通常取決于最終單官能 聚亞烷基二醇產(chǎn)物的所想要的分子量。典型地，第一引發(fā)劑相對于第二引發(fā)劑的重量比在 約5 1至約1 20之間。對于制備較低分子量的單官能聚亞烷基二醇(例如，分子量約 350的MPEG)，第一引發(fā)劑相對于第二引發(fā)劑的重量比優(yōu)選在約1 10至1 15之間。對 于較高分子量的材料(例如，分子量約2000的MPEG)，所述重量比優(yōu)選在約1 1至1 5 之間。如從第一引發(fā)劑相對于第二引發(fā)劑的各個(gè)優(yōu)選比率可見，經(jīng)受干燥的催化(第 一)引發(fā)劑可以只占聚合反應(yīng)的全部引發(fā)劑含量的相對小部分。因而，根據(jù)在干燥過程中 在塔頂損失的引發(fā)劑量和在相對短的時(shí)間內(nèi)可以達(dá)到的水的量，所述干燥比以前的已知方 法更有效率地進(jìn)行。有利地，本發(fā)明方法不僅將第一引發(fā)劑干燥至低水平的水含量，而且通 過加入尚未接觸到催化劑的第二物料(主要水源)稀釋這種少的水內(nèi)含物(content)。在本發(fā)明的方法的步驟(d)中，所述第一和第二引發(fā)劑在聚合條件下與一種或多 種環(huán)氧烷化合物接觸。獨(dú)立地選擇環(huán)氧烷以提供所想要的式(I)。適合的環(huán)氧烷含有2至6
7個(gè)環(huán)碳原子，并且可以任選地被比如烷基取代。優(yōu)選的環(huán)氧烷包括環(huán)氧乙烷、環(huán)氧丙烷和環(huán) 氧丁烷，其中環(huán)氧乙烷是特別優(yōu)選的，特別是用于低二醇含量的式(IA)聚合物的制備。優(yōu) 選地，所述環(huán)氧烷具有低的水分等級或被預(yù)干燥以降低水含量。例如，可商購的具有以重量 計(jì)低于5ppm的水含量的環(huán)氧乙烷是優(yōu)選的。在反應(yīng)器中進(jìn)行所述聚合反應(yīng)。為了進(jìn)一步使水污染最小化，優(yōu)選使用例如 Drierite氣體干燥系統(tǒng)將任何引導(dǎo)到反應(yīng)器中的氮?dú)飧稍铩Ｏ蚍磻?yīng)器的加入應(yīng)以排除大氣 水分所致的污染的方式進(jìn)行。反應(yīng)器系統(tǒng)有利地通過進(jìn)行反應(yīng)并丟棄第一批料來進(jìn)一步干 燥。步驟(d)過程中的溫度優(yōu)選在約80至約140°C的范圍內(nèi)，并且優(yōu)選約110至約130°C。反應(yīng)器壓力被選擇為適合反應(yīng)器的額定壓力，并且可以容易地被本領(lǐng)域普通技術(shù) 人員確定。例如，在具有約350的目標(biāo)數(shù)均分子量的MPEG的合成中，在一些實(shí)施方案中優(yōu)選 的是初始、峰值和后煮解(post digest)壓力分別在30-35psia、105_115psia和30_35psia 的范圍內(nèi)。對于550的目標(biāo)分子量的MPEG，優(yōu)選的初始、峰值和后煮解壓力在一些實(shí)施方案 中為17-22、60-70和35-40psia。對于1000分子量的MPEG，優(yōu)選的壓力在一些實(shí)施方案中 為35-40、115-125和77-82psia。對于約2000分子量的MPEG，優(yōu)選的壓力在一些實(shí)施方案 中為 37-43、115-125 和 82_87psia。所述一種或多種環(huán)氧烷相對于引發(fā)劑的比率被選擇為產(chǎn)生所想要分子量的聚合 物。典型地，使用基于制備批料的總重量在約50至95%之間的氧化物。在聚合之后，優(yōu)選加入酸比如乙酸或磷酸以中和剩余的催化劑。可以將所得的鹽 從產(chǎn)物中過濾，或者在當(dāng)采用有機(jī)酸時(shí)獲得的可溶性鹽的情況下，將所得鹽留在產(chǎn)物中。本發(fā)明的方法提供具有低二醇含量的單官能聚亞烷基二醇。優(yōu)選地，產(chǎn)物的二醇 含量為3重量％以下，更優(yōu)選2重量％以下，并且還更優(yōu)選1重量％以下。在本發(fā)明的方法的第一優(yōu)選的實(shí)施方案中，將相同的式(I)的醇用于第一醇(其 被烷氧基化，以形成第一引發(fā)劑)和第二醇/引發(fā)劑。任何式(II)的醇，包括以上具體列 舉的那些醇，可以用于此實(shí)施方案。特別優(yōu)選的醇為甲氧基三甘醇(MTG)和甲基卡必醇 (Methyl CARBIT0L)。此第一實(shí)施方案產(chǎn)生其中整個(gè)產(chǎn)物中的惰性端基都相同的單官能聚亞烷基二醇 產(chǎn)物。在此實(shí)施方案中，封端基(式(I)中的R)優(yōu)選為C1-C3烷基、更優(yōu)選甲基。此外，式 (I)中的R1在每次出現(xiàn)時(shí)優(yōu)選為氫。此第一實(shí)施方案和本發(fā)明的方法總體上優(yōu)過現(xiàn)有技術(shù)體系的主要優(yōu)點(diǎn)之一為全 部引發(fā)劑中僅經(jīng)受烷氧基化催化劑的部分(及其所得到的增加和產(chǎn)生的水)被干燥。因此， 損失到環(huán)境中的引發(fā)劑被顯著地減少，這減輕了方法的環(huán)境和成本影響。此外，本發(fā)明的方 法減少了對于調(diào)節(jié)環(huán)氧化物以解決引發(fā)劑損失的需要，特別在較高蒸氣壓引發(fā)劑比如甲基 卡必醇(Methyl CARBIT0L)的情況下，并因此提供分子量更加可以預(yù)測的最終產(chǎn)物。在本發(fā)明的方法的第二優(yōu)選實(shí)施方案中，第一醇為不同于第二醇的化合物，但是 每種醇中的端基(式(II)中的R)是一樣的。任何式(II)的醇，包括以上具體列舉的那些 醇，可以用于此實(shí)施方案。特別優(yōu)選的第一醇和第二醇組合包括甲氧基三甘醇(MTG)/甲 基卡必醇和甲氧基四甘醇/甲基卡必醇。如通過此第二實(shí)施方案所舉例說明的本發(fā)明的方法，在允許選擇不同的醇用于第 一醇和第二醇的條件下，提供若干優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)的顯著優(yōu)點(diǎn)。例如，由于第一引發(fā)劑在升高的溫度和/或減壓下經(jīng)受干燥，在一些實(shí)施方案中優(yōu)選的是使用較低蒸氣壓(較高沸點(diǎn)) 材料。通過使用低蒸氣壓材料，在干燥過程中損失的醇可以被更進(jìn)一步減少。因?yàn)椴槐匾?對第二醇進(jìn)行干燥，所以沒有對于選擇低蒸氣壓材料用于第二醇的特別需要。說明此優(yōu)點(diǎn) 的是描述在以下實(shí)施例中的MTG/甲基卡必醇組合(分別作為第一醇和第二醇)。所述MTG/甲基卡必醇組合進(jìn)一步證明由將不同的醇用于引發(fā)劑的能力所提供的 靈活性。特別地，該組合導(dǎo)致二醇含量比僅使用MTG作為第一醇和第二醇更低的產(chǎn)物。這是 因?yàn)榈湫偷卮嬖谟谏虡I(yè)化MTG中的二甘醇(DEG)(有交聯(lián)可能性的雜質(zhì))的量高于700ppm。 由于DEG的沸點(diǎn)(沸點(diǎn)245°C )與MTG的沸點(diǎn)接近，DEG不能容易地通過蒸餾從MTG中去 除。另一方面，甲基卡必醇的二醇內(nèi)含物(主要為乙二醇)僅平均為約200ppm并且水含量 典型地小于lOOppm。因此，與單獨(dú)使用MTG相比，MTG/甲基卡必醇組合導(dǎo)致產(chǎn)物中更低的 二醇含量(參見以下實(shí)施例)。第二實(shí)施方案的其它優(yōu)點(diǎn)是其允許在引發(fā)劑選擇上的靈活性。MTG/甲基卡必醇組 合提供此優(yōu)點(diǎn)的一個(gè)實(shí)例。因?yàn)樵谑澜绶秶鷥?nèi)MTG供應(yīng)由于MTG在制動(dòng)液和氣體處理應(yīng)用 中的使用而極端緊張，所以適宜的是使用更豐富的甲基卡必醇?；旌线M(jìn)料法允許將MTG的 消耗量減少大于50%。在本發(fā)明的方法的第三優(yōu)選實(shí)施方案中，第一醇的端基R不同于第二醇中的端基 R。此實(shí)施方案提供具有混合封端基的單官能聚亞烷基二醇。任何式(II)的醇的組合，包括 以上具體列舉的那些醇，可以用于此實(shí)施方案。一個(gè)優(yōu)選的組合為甲基卡必醇作為第一醇 并且丁醇作為第二醇。其它優(yōu)選的第一醇/第二醇組合包括MTG/乙醇、MTG/甲醇和MTG/ 丁基卡必醇。在其第二方面，本發(fā)明提供一種組合物，其包含第一單官能聚亞烷基二醇和第二 單官能聚亞烷基二醇的混合物，其中所述第一單官能聚亞烷基二醇和第二單官能聚亞烷基 二醇獨(dú)立地選自式(I)的化合物R0 [ (CHR1) h_0] k_ [ (CHR1) m_0] n_Y(I)其中R為CrC8烷基或芳基；R1在每次出現(xiàn)時(shí)獨(dú)立地為H或CrC8烷基；h和m獨(dú)立 地為2-6 ；k和n獨(dú)立地為0或分別為[(CHROh-O]和[(CHRi^-O]基的平均摩爾數(shù)，條件是 k和n不同時(shí)為0 ；以及Y為H或堿金屬，并且其中第一單官能聚亞烷基二醇的R基不同于
第二單官能聚亞烷基二醇的R基。在本發(fā)明的這個(gè)方面，R1在每次出現(xiàn)時(shí)優(yōu)選為H。R優(yōu)選為(^_(8烷基，更優(yōu)選甲 基、乙基或丁基(條件是它在第一單官能聚亞烷基二醇和第二單官能聚亞烷基二醇之間是 不同的)。進(jìn)一步優(yōu)選地，k為0并且m為2。在本發(fā)明的第二方面的一個(gè)特別優(yōu)選的實(shí)施方案中，第一單官能聚亞烷基二醇和 第二單官能聚亞烷基二醇獨(dú)立地選自式(IA)的化合物ROt^HR^.-Oj^Y(IA)其中R、m、n和Y如以上定義，并且其中第一單官能聚亞烷基二醇的R基不同于第
二單官能聚亞烷基二醇的R基。在一個(gè)進(jìn)一步優(yōu)選的實(shí)施方案中，組合物中第一單官能聚亞烷基二醇與第二單官能聚亞烷基二醇的摩爾比在約99 1至1 99之間，更優(yōu)選在約90 10至10 90之間。通過以下實(shí)施例說明，本發(fā)明的混合聚亞烷基二醇在功能上等同于均勻單官能聚 亞烷基二醇比如MPEG，并因此可以用于與MPEG相同的應(yīng)用中。本發(fā)明的這個(gè)方面的一個(gè)優(yōu) 點(diǎn)為其允許使用可能更豐富的或更廉價(jià)的原料來產(chǎn)生具有與均勻封端的二元醇基本上相 似性質(zhì)的二元醇。如上述制備的單官能聚亞烷基二醇化合物具有式(I) ^Ot^HR^h-Oj.-t^HR1) m-0]n-Y。應(yīng)理解的是這是經(jīng)驗(yàn)公式，并且Y可以為氫和堿金屬的混合物，并且當(dāng)Y為堿金屬 時(shí)，所述化合物可以離解。此外，雖然為方便起見聚合物的重復(fù)單元如該式表示，但是還應(yīng) 注意的是當(dāng)k和n單元都存在時(shí)，聚合物未必是嵌段共聚物。而本發(fā)明包括聚合物中k和n 單元的所有可能分布，包括無規(guī)分布的k和n單元，交替分布的k和n單元，以及部分和完 全嵌段或鏈段共聚物。雖然對通過本發(fā)明方法中的任何一個(gè)制備的聚合物的分子量沒有特別的限制，但 是在一些實(shí)施方案中聚合物優(yōu)選具有約300至約5500之間的數(shù)均分子量。具有約2000、約 1000、約750或約600的平均分子量的聚合物是特別優(yōu)選的?！巴榛比缭诒菊f明書中使用，包括具有1-8個(gè)碳原子，更優(yōu)選1-6個(gè)碳原子的直鏈 和支鏈脂族基。優(yōu)選的烷基包括但不限于，甲基、乙基、丙基、異丙基、丁基、異丁基、仲丁基、 叔丁基、戊基和己基。特別優(yōu)選的是甲基、乙基和丙基?！胺蓟睘榘?至3個(gè)芳環(huán)的C6-C12芳族部分。優(yōu)選地，所述芳基為C6-C10芳
基。一個(gè)優(yōu)選的芳基為苯基。下列實(shí)施例說明本發(fā)明而非意在限制其范圍。 實(shí)施例實(shí)施例L低二醇MPEG 420的制備將約132. 2磅的45% K0H水溶液催化劑加入到3000磅的Silicon Grade甲氧基 三甘醇(MTG)中。然后將催化的引發(fā)劑在約30mmHg于125°C干燥至達(dá)到0. 03重量％水含 量。將約37，776磅的MTG(第二引發(fā)劑)與已干燥的第一引發(fā)劑混合，并且將混合物加熱 至130°C，然后轉(zhuǎn)移到用于環(huán)氧乙烷(E0)進(jìn)料的反應(yīng)器中。將E0(63，968磅)在130°C進(jìn)料 到引發(fā)劑混合物中并在此溫度煮解87分鐘。反應(yīng)以后，用磷酸將產(chǎn)物中和至pH 4.5-7.5， 并通過冷卻至80°C使所得的鹽結(jié)晶，歷時(shí)60分鐘，并過濾。使用HPLC測量產(chǎn)物中的二醇含 量。表1顯示通過本發(fā)明方法制備的不同批次的低二醇MPEG的二醇量?？梢钥吹?，所有的 MPEG有利地含有低量的二醇。表1.通過實(shí)施例1的方法制備的低二醇MPEG的二醇量。
試驗(yàn)?zāi)繕?biāo)Mn重量％ 二醇摩爾％ 二醇二醇分子量13500. 420. 355023500. 300. 2580
10 表2顯示關(guān)于MPEG 420的二醇量的比較數(shù)據(jù)(項(xiàng)目5和6，它們?yōu)榉前l(fā)明實(shí)施 例)，所述MPEG 420是使用固體KOH催化劑，然后通過用氮?dú)夤呐輰⒋呋囊l(fā)劑干燥而制 備的。項(xiàng)目4是根據(jù)本發(fā)明的方法制備的。表2.通過上述方法制備的MPEG 420和通過未采用上述部分物料步驟的干燥方法 制備的MPEG 420之間的二醇量比較 實(shí)施例2.用MTG引發(fā)劑制備低二醇MPEG 1000。在5-加侖夾套反應(yīng)器中，將約10. 2克的KOH水溶液催化劑加入到840g的MTG中。 然后通過在110°c用氮?dú)夤呐輰⒋舜呋囊l(fā)劑干燥至約205ppm水。然后將約832克的干 燥的催化引發(fā)劑與約3789克的甲基卡必醇混合。在130°C將約14200克的環(huán)氧乙烷半連續(xù) 地進(jìn)料到引發(fā)劑中，時(shí)間為幾個(gè)小時(shí)，之后允許產(chǎn)物冷卻并將約4. 1克的45%磷酸水溶液 加入以中和產(chǎn)物并停止反應(yīng)。通過GPC分析所得產(chǎn)物的分子量和分子量分布，并通過HPLC 分析二醇含量。見表3。實(shí)施例3.用MTG/甲基卡必醇引發(fā)劑制備低二醇MPEG 1000。使用與實(shí)施例2相似的方法制備MPEG 1000，不同之處在于使用MTG作為第一引發(fā) 劑并且甲基卡必醇作為第二引發(fā)劑。表3顯示對于實(shí)施例2和實(shí)施例3在干燥過程中引發(fā)劑損失的比較。表3.在干燥過程中引發(fā)劑的損失量與引發(fā)劑的關(guān)系。
實(shí)施例4 本發(fā)明的MPEG 1000與現(xiàn)有技術(shù)材料之間的比較。
以下表4顯示通過本發(fā)明的方法制備的三個(gè)不同批次的MPEG1000 (項(xiàng)目11、12和 13)和來自于W02006/061110A1的現(xiàn)有技術(shù)方法的兩個(gè)比較例(項(xiàng)目14和15)的比較。從 表中的數(shù)據(jù)顯示通過混合進(jìn)料法制備的MPEG 1000的二醇含量“低”，并且如通過根據(jù)凝膠 滲透色譜法確定的分子量分布(Mw/Mn)所表明，所述通過混合進(jìn)料法制備的MPEG 1000與 用單獨(dú)的MTG或甲基卡必醇制備的MPEG在功能上相同。項(xiàng)目13中的二醇含量高于項(xiàng)目11 和12中的二醇含量，可能因?yàn)榕c項(xiàng)目11和12相比，項(xiàng)目13中的引發(fā)劑中的二醇量和EO 中的水量增加。表4.用不同引發(fā)劑制備的樣品的二醇含量和分子量分布的比較。 實(shí)施例5.制備MPEG/BPEG 1000共混物。此實(shí)施例說明由甲基卡必醇和1-丁醇的混合引發(fā)劑制備混合的封端聚乙二醇產(chǎn) 物。所述產(chǎn)物為適合作為比如用于以上所探討應(yīng)用的MPEG、特別是低二醇MPEG的替代物的 低雜質(zhì)單官能(monol)材料。在5-加侖夾套反應(yīng)器中，將3. 5克的固體KOH催化劑在80°C加到350克的甲基卡 必醇中。然后通過用氮?dú)夤呐輰⒋呋囊l(fā)劑干燥至約140ppm水。然后將272克的干燥 催化的引發(fā)劑與約1238. 7克的1-丁醇混合。將引發(fā)劑混合物取樣測量水含量。取樣后混 合引發(fā)劑的總重量約為1487. 5克。將約17225克的環(huán)氧乙烷在130°C加到引發(fā)劑中。反應(yīng) 進(jìn)行幾個(gè)小時(shí)，之后允許產(chǎn)物冷卻并加入5. 19克的45%磷酸水溶液以中和產(chǎn)物并停止反 應(yīng)。通過GPC分析所得產(chǎn)物的分子量和分子量分布并通過HPLC分析所得產(chǎn)物的二醇含量。 還測量了所得樣品的粘度和熔點(diǎn)，并且如表5中所示與常規(guī)MPEG 1000樣品比較這些性質(zhì)。表5.使用MTG制備的MPEG 1000與使用混合引發(fā)劑進(jìn)料制備的單官能PAG的物 理性質(zhì)的比較。 正如它們的外觀，混合引發(fā)劑樣品的性質(zhì)幾乎和MPEG樣品相同。粘度在一定溫度 范圍內(nèi)也非常相似。此實(shí)施例證明這樣的混合進(jìn)料法可以用于制備與典型地用于各種應(yīng)用 中的相似分子量MPEG在功能上等同的樣品。雖然本發(fā)明已經(jīng)根據(jù)它的優(yōu)選實(shí)施方案在以上進(jìn)行了描述，但是可以在本公開的 精神和范圍內(nèi)對其進(jìn)行更改。因此本申請意在覆蓋使用在此公開的一般原理的本發(fā)明的任 何變化、應(yīng)用或修改。此外，本申請意在覆蓋本公開的偏離，這些偏離在本發(fā)明所屬領(lǐng)域中 已知實(shí)踐或慣例的范圍內(nèi)，并且落入后附權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
一種用于制備式(I)的單官能聚亞烷基二醇的方法RO[(CHR1)h O]k [(CHR1)m O]n Y(I)其中R為C1 C8烷基或芳基；R1在每次出現(xiàn)時(shí)獨(dú)立地為H或C1 C8烷基；h和m獨(dú)立地為2 6；k和n獨(dú)立地為0或分別為[(CHR1)h O]基團(tuán)和[(CHR1)m O]基團(tuán)的平均摩爾數(shù)，條件是k和n不同時(shí)為0；并且Y為H或堿金屬，所述方法包括(a)提供包含第一醇的醇鹽(alkoxide)的第一引發(fā)劑；(b)將所述第一引發(fā)劑干燥以移除水；(c)將第二引發(fā)劑與所述第一引發(fā)劑混合，其中所述第二引發(fā)劑包含第二醇，并且其中所述第一醇和所述第二醇相同或不同并獨(dú)立地選自式(II)的化合物R[O(CHR2)p]qOH(II)其中R為C1 C8烷基或芳基，并且R2在每次出現(xiàn)時(shí)獨(dú)立地為H或C1 C8烷基，p為2 6，并且q為0 20；和(d)使所述第一引發(fā)劑和所述第二引發(fā)劑與一種或多種環(huán)氧烷化合物接觸，使得所述環(huán)氧烷化合物在其中反應(yīng)，以形成所述式(I)的單官能聚亞烷基二醇。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述單官能聚亞烷基二醇具有式(IA)R0[(CHRV0]n-Y(IA)其中R為CfC8烷基或芳基；R1在每次出現(xiàn)時(shí)獨(dú)立地為H或CfC8烷基；m為2-6 ；n為 [(CHR1)^]基團(tuán)的平均摩爾數(shù)；并且Y為H或堿金屬。
3.根據(jù)權(quán)利要求1-2所述的方法，其中所述第一醇和所述第二醇是不同的化合物。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3所述的方法，其中通過使所述第一醇與氫氧化鉀水溶液反應(yīng)而制 備所述醇鹽。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4所述的方法，其中所述第一醇的沸點(diǎn)高于水的沸點(diǎn)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5所述的方法，其中在所述步驟(b)的干燥之后，所述第一引發(fā)劑具 有1200ppm以下的水含量。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6所述的方法，其中所述第二引發(fā)劑具有l(wèi)OOOppm以下的水含量。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7所述的方法，其中步驟(c)的混合物具有500ppm以下的總水含量。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8所述的方法，其中按重量計(jì)，所述第一醇與所述第二醇的比率在 約5 1至約1 20的范圍內(nèi)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-9所述的方法，其中所述第一醇和第二醇獨(dú)立地選自烷醇；乙二 醇單烷基醚；二甘醇單烷基醚；三甘醇單烷基醚；一丙二醇烷基醚、二丙二醇烷基醚或三丙 二醇烷基醚；和苯基封端的二醇醚。
11.根據(jù)權(quán)利要求1-10所述的方法，其中所述第一醇為三甘醇單烷基醚，并且所述第 二醇為二甘醇單烷基醚。
12.根據(jù)權(quán)利要求1-11所述的方法，其中所述第一醇為甲氧基三甘醇，并且所述第二 醇為二甘醇單甲醚。
13.根據(jù)權(quán)利要求1-12所述的方法，其中所述第一醇為三甘醇單烷基醚，并且所述第二醇為烷醇。
14.根據(jù)權(quán)利要求1-13所述的方法，其中所述第一醇為甲氧基三甘醇，并且所述第二醇為丁醇。
15.根據(jù)權(quán)利要求1-14所述的方法，其中所述第一醇和所述第二醇都是甲氧基三甘
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述第一醇和所述第二醇相同。
17.—種組合物，所述組合物包含第一單官能聚亞烷基二醇和第二單官能聚亞烷基二 醇的混合物，其中所述第一單官能聚亞烷基二醇和所述第二單官能聚亞烷基二醇獨(dú)立地選 自式(I)的化合物R0 [ (CHR1) h-0] k- [ (CHR1) m_0] n_Y(I)其中R為Q-Q烷基或芳基；R1在每次出現(xiàn)時(shí)獨(dú)立地為H或Q-Q烷基；h和m獨(dú)立地為 2-6 ;k和n獨(dú)立地為0或分別為[(CHROh-O]基團(tuán)和[(CHRi^-O]基團(tuán)的平均摩爾數(shù)，條件 是k和n不同時(shí)為0 ；并且Y為H或堿金屬，并且其中所述第一單官能聚亞烷基二醇的R基 團(tuán)不同于所述第二聚亞烷基二醇的R基團(tuán)。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的組合物，其中所述第一單官能聚亞烷基二醇和所述第二單 官能聚亞烷基二醇獨(dú)立地選自式(IA)的化合物R0[(CHRV0]n-Y(IA)其中R為CfC8烷基或芳基；R1在每次出現(xiàn)時(shí)獨(dú)立地為H或CfC8烷基；m為2-6 ；n為 [(CHR1)^]基團(tuán)的平均摩爾數(shù)；并且Y為H或堿金屬，并且其中所述第一單官能聚亞烷基 二醇的R基團(tuán)不同于所述第二聚亞烷基二醇的R基團(tuán)。
全文摘要
本發(fā)明提供用于制備低二醇含量的單官能聚亞烷基二醇的方法。所述方法包括將引發(fā)劑進(jìn)料以兩部分(第一引發(fā)劑和第二引發(fā)劑)的形式引入并僅將第一引發(fā)劑干燥除水。所述第一引發(fā)劑和第二引發(fā)劑可以是相同的或不同的。本發(fā)明還提供新的單官能聚亞烷基二醇組合物。
文檔編號C08G65/30GK101925630SQ200980103323
公開日2010年12月22日 申請日期2009年1月7日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月1日
發(fā)明者布魯斯·A·貝爾納, 戴維·B·武爾姆, 柯克·R·湯姆森, 皮埃爾·T·瓦里諾, 約翰·G·彭德格斯特, 羅伯特·H·惠特馬什 申請人:陶氏環(huán)球技術(shù)公司