[发明专利]制备含氨基甲酸酯基团的(甲基)丙烯酸酯的方法

说明书

本发明涉及一种制备含氨基甲酸酯的(甲基)丙烯酸酯的方法。

(甲基)丙烯酸酯的制备通常由(甲基)丙烯酸或其他(甲基)丙烯酸酯与醇在40℃至显著高于100℃的温度下通过由酸或碱催化的酯化或酯交换反应完成。由于温度高，需要加入大量的阻聚剂以抑制单体的不想要的聚合。这样经常产生复杂的并且有时带有颜色的产物混合物。为除去变色和未转化的反应物，产物混合物通过低效率的碱性洗脱(scrub)进行后处理。洗脱过程麻烦且成本高，因为部分酯化的产物特别地只能缓慢地萃取并移除。

通过常规的酸催化酯化作用制备含氨基甲酸酯的(甲基)丙烯酸酯又很困难，因为氨基甲酸酯基团对酸敏感。

JP 2001-40039 A描述了通过酸催化酯化作用制备的含氨基甲酸酯的(甲基)丙烯酸酯。所述方法的缺点在于所得产物的纯度仅为75.9％，物料衡算为95％。

EP 136 813 A2描述了通过多羟基烷基化丙烯酸酯与异氰酸酯的反应分两步制备N-取代的含氨基甲酸酯的丙烯酸酯的方法。所述方法的缺点是对以异氰酸酯形式可获得的那些基底有限制。例如，N，N-二取代的氨基甲酸酯无法通过这种方法制备，同样地带有对异氰酸酯具有反应性的基团的具有N-取代基的化合物也无法通过这种方法制备。对于与异氰酸酯的反应，另外需要有毒的锡化合物作为催化剂。

通过酶促酯化或酯交换作用制备(甲基)丙烯酸酯的方法是已知的。

Hajjar等人在Biotechnol.Lett.1990，12，825-830中描述了环状和开链烷二醇与丙烯酸乙酯在一种来自Chromobacterium viscosum的脂肪酶的作用下的酶促酯交换反应。反应在无溶剂体系中在丙烯酸烷基酯摩尔量比二醇过量18倍的情况下进行。这样得到单-和二-丙烯酸酯的混合物。

US 5,240,835描述了丙烯酸烷基酯与醇在来自Corynebacterium oxydans的生物催化剂的催化作用下的酯交换反应。通过实施例，详述了摩尔量过量96倍的丙烯酸乙酯与2，2-二甲基-1，3-丙二醇的反应。在30℃下3天后仅得到21％的产率。

Derango等人在Biotechnol.Lett.1994，16，241-246中描述了通过氨基甲酸2-羟乙酯与甲基丙烯酸乙烯酯的酯交换反应而用脂肪酶催化制备甲基丙烯酸氨基甲酰氧乙酯的方法。由于采用了特定的甲基丙烯酸乙烯酯反应物，实现了完全转化，因为释放的乙烯醇是以乙醛的形式从反应平衡中移出。这种方法的一个缺点是甲基丙烯酸乙烯酯无法商购得到。

WO 2004/05088 A1公开了另一种含氨基甲酸酯的(甲基)丙烯酸酯的酶催化制备方法。所述方法的一个缺点是：产物纯度相对较低，然而又以未纯化形式进一步加工。

因此，本发明的一个目的是提供一种另外的替代的方法，采用这种方法含氨基甲酸酯的(甲基)丙烯酸酯可由单一的、可经济地得到的反应物以高产率和高纯度制备。

所述目的由一种制备含氨基甲酸酯的(甲基)丙烯酸酯(U)的方法实现：通过将含氨基甲酸酯的醇(A)与饱和醇的(甲基)丙烯酸酯(G)在至少一种阻聚剂(P)存在下以一种酶(E)作为催化剂在反应器中反应，其中

a)所释放的饱和醇和所用的任何夹带剂与过量的相应(甲基)丙烯酸酯(G)形成一种共沸混合物，该共沸混合物在减压下通过蒸馏移除，并且

b)来自反应器底部的至少一个支流(substream)经过蒸馏塔的顶部进行循环。

借助于本发明的方法，含氨基甲酸酯的(甲基)丙烯酸酯的制备可以高纯度和高产率并且在温和条件下进行。此外，未发生明显的聚合物形成。

在本文中，氨基甲酸酯基团为式＞N-C(＝O)-O-的O-取代的且N未取代的、N-单取代或N-二取代的结构元素。

在本文中，(甲基)丙烯酸代表甲基丙烯酸和丙烯酸，优选丙烯酸。

在本文中，“饱和”意指无C-C多重键的化合物(当然，(甲基)丙烯酰基单元中的C＝C双键除外)。

在本发明的方法中，含氨基甲酸酯的醇(A)与饱和醇的(甲基)丙烯酸酯(G)在至少一种阻聚剂(P)存在下以酶(E)作为催化剂进行酯交换反应，其中，根据本发明，在酯交换反应中释放的饱和醇和所用的任何夹带剂与过量的相应(甲基)丙烯酸酯(G)形成一种共沸混合物，该共沸混合物在减压下通过连接至反应器的蒸馏塔排出然后冷凝。对于本发明必要的是来自反应器底部的至少一个支流经过蒸馏塔的顶部进行循环。