[发明专利]用于从三甲胺和环氧乙烷制备胆碱氢氧化物的方法

说明书

本申请要求2012年1月19日提交的美国临时专利申请流水号61/588,234和2012年10月31日提交的美国临时专利申请流水号61/720,711的权益。

发明背景

胆碱氢氧化物(chioline hydroxide)可通过三甲胺(TMA)、环氧乙烷(EO)和水的反应产生。在该反应期间可能形成杂质如单乙氧基化、双乙氧基化胆碱和乙二醇，而且这类杂质经常存在于商品化的胆碱氢氧化物中。

发明概述

描述了用于制备胆碱氢氧化物的改进方法和通过这些方法产生的胆碱氢氧化物。所述方法牵涉将环氧乙烷、三甲胺和水给料到第一反应器中以创建第一反应器产物。第一反应器温度维持在5℃和35℃之间，且给料到所述第一反应器的环氧乙烷与三甲胺的摩尔比等于或小于1。然后，将第一反应器产物给料到第二反应器中以形成第二反应器产物。第二反应器是绝热的，即允许在第二反应器中的绝热加热。最后，从所述第二反应器产物除去任何未反应的三甲胺以形成包含胆碱氢氧化物的终产物。可以将从第二反应器产物除去的未反应的TMA再循环并给料到第一反应器中。

还描述了用于再使用至少一个额外的反应器来制备胆碱氢氧化物的进一步的方法。这些方法牵涉将三甲胺、水和环氧乙烷给料到第一反应器中以创建第一反应器产物。第一反应器温度维持在5℃和35℃之间。接着，将所述第一反应器产物和第二量的环氧乙烷给料到第二反应器中以形成第二反应器产物。类似于第一反应器，第二反应器温度维持在5℃和35℃之间。然后，将所述第二反应器产物给料到第三反应器中以形成第三反应器产物。第三反应器是绝热的，即允许在第三反应器中的绝热加热。最后，从所述第三反应器产物除去任何未反应的三甲胺以形成包含胆碱氢氧化物的终产物。可以将从第三反应器产物除去的未反应的TMA再循环并给料到第一反应器中。

附图简述

图1显示用于使用两个反应器和TMA去除柱来制备胆碱氢氧化物的方法。

图2显示用于使用三个反应器和TMA去除柱来制备胆碱氢氧化物的方法。

图3是拉曼(Raman)数据图，其显示将环氧乙烷(EO1273)分批添加到含有三甲胺(TMA)的反应器和胆碱氢氧化物(胆碱OH)的产生。

发明详述

本文中描述了用于制备N,N,N-三甲基乙醇氢氧化铵(胆碱氢氧化物)的新的方法。这些新方法使产物胆碱氢氧化物中副产物单乙氧基化和双乙氧基化胆碱的产生最小化。所述方法一般包括将环氧乙烷、三甲胺和水给料到第一反应器中以创建第一反应器产物。将第一反应器的温度维持在5℃和35℃之间，且给料到所述第一反应器的环氧乙烷与三甲胺的摩尔比是1比1或小于1比1(即在摩尔基础上比三甲胺少的环氧乙烷)。将第一反应器的产物给料到第二反应器中以形成第二反应器产物。第二反应器是绝热的，允许绝热加热。最后，将第二反应器产物中的任何未反应的三甲胺除去以形成包含胆碱氢氧化物的终产物。可将另外的反应器用于环氧乙烷和三甲胺反应。

如本文中描述的方法的反应化学如下：

具体地，三甲胺(TMA)、环氧乙烷(EO)和水起反应以形成N,N,N-三甲基乙醇氢氧化铵(胆碱氢氧化物)(见反应方案I)。然而，可能存在利用系统中可用反应物的别的反应，其创建副产物如单乙氧基化胆碱(见反应方案II)、双乙氧基化胆碱(见反应方案III)和乙二醇(见反应方案IV)：

本文中描述的方法设计为使如反应方案II、III和IV示例的副产物的产生最小化。

不受理论束缚，认为这些副产物在过量的环氧乙烷可用时在反应系统中生成。具体地，任何不与三甲胺起反应、与胆碱氢氧化物产物形成接触的环氧乙烷可起反应以形成不想要的副产物单乙氧基化和双乙氧基化胆碱。本文中描述的方法设计为使反应器中存在的环氧乙烷量最小化至如下的量，该量会与可用的三甲胺快速起反应，从而过量的环氧乙烷不会用于与胆碱氢氧化物起反应。本文中描述的方法能提供胆碱氢氧化物作为终产物，其具有小于10重量百分比的单乙氧基化胆碱和/或双乙氧基化胆碱。另外，可使用本文中描述的方法产生胆碱氢氧化物终产物，其具有小于9重量百分比、小于8重量百分比、小于7重量百分比、小于6重量百分比、小于5重量百分比、或小于4重量百分比的单乙氧基化胆碱和/或双乙氧基化胆碱。