專利名稱：用于制備固體三苯基硼-吡啶的方法
技術領域：
本發明涉及一種制備三苯基硼-胺化合物的方法，并且更具體地，涉及通過吡啶和三苯基硼-氫氧化鈉加合物之間的受控沉淀反應制備固體三苯基硼-吡啶的方法。
背景技術：
已知三苯基硼-胺化合物，尤其是三苯基硼-吡啶(TPBP)是有效的殺生物劑和海洋防污劑，并且因而是商業上重要的化合物。例如美國專利3,211,679描述了提供針對海洋污垢的良好保護的包含三苯基硼烷胺配合物的防污組合物。
用于制備TPBP的一種方法是如日本出版物08-311074 (YoshitomiPharm Ind KK)中所示，將水性三苯基硼-NaOH加合物(Na03BOH或TPBA)或三苯基硼-KOH加合物與吡啶在水溶液中反應。固體TPBP顆粒隨著可以從30分鐘至兩天的反應進程沉淀出來。
然而，通過如上方法所形成的顆粒通常具有不規則的形狀和不適宜的粒度分布，以致利用固-液分離和干燥方法回收固體顆粒可能是困難的。因而，需要有制備這樣的固體TPBP顆粒的方法，所述固體TPBP顆粒具有大體上為圓形，即球形的形狀，具有大于約20微米的平均直徑，以及高斯粒度分布，可以利用可用的固-液分離和干燥方法更有效率地回收。本發明提供可以以商業規模實施的這樣的方法。
發明內容
本發明是用于制備包含大體上為球形的固體顆粒的三苯基硼-吡啶(TPBP)的改進方法，該方法包括
(1)在配備有用于攪拌懸浮液的裝置的反應區內，形成固體TPBP顆粒在水性母液中的懸浮液，(2) 向所述反應區中分別供給(i)吡啶流和(ii)包含三苯基硼的氫
氧化鈉加合物(TPBA)溶液的流，由此TPBA在總進料流中的總濃度在1重量％至6重量％范圍內，以及
(3) 同時以使反應區中所述懸浮液的最初體積基本上保持恒定，并且固體TPBP在懸浮液中的濃度保持在小于8重量％的數值這樣的速率，從所述反應區中移除產物流。
在本發明的一個優選實施方案中，TPBA在總進料流中的總濃度在3.7重量％至5重量％范圍內，并且反應區內懸浮液的溫度在約20。C至約6(TC的范圍內，其中35"C至45"C為連續操作的優選溫度。
圖1為根據本發明并按照實施例5中的描述所制備的大體上為球形的TPBP顆粒的顯微照片。
圖2為按照實例7中的描述所制備的大體上為針形、不規則形狀的TPBP顆粒的顯微照片。
具體實施例方式
為了實施本發明的方法，將含吡啶流和三苯基硼的氫氧化鈉加合物溶液("TPBA溶液")流在通過計量時分別供給到反應區，即反應器、結晶器或其它合適容器中，所述反應區容納有預先形成的固體TPBP顆粒在水性母液中的懸浮液。術語"母液"在此處用于描述反應器或結晶器中的液相，其包含溶解在水中的氯化鈉和苛性堿(NaOH)。
反應區配備有攪拌器，其用于在方法操作過程中劇烈地攪拌懸浮液。此處所用術語"劇烈攪拌"為本領域技術人員所熟知，并且意在表示對反應器中懸浮液的充分攪拌和連續混合，其被設計為確保反應物流在被加入到反應器中時均一和總體上快速的混合。在連續的方法操作過程中，同時從懸浮液中提取產物流，并且調節含吡啶流、TPBA溶液流和產物流的進料速率或流速，使得反應區中懸浮液的體積被保持在大體上恒定的預定值。反應區中保持的懸浮液的預定體積并不是關鍵的。在反應區中保持與反應器的尺寸和攪拌器能力相一致的合適的懸浮液體積將帶來滿意的結
4果。
TPBA溶液與吡啶反應，以形成固體TPBP顆粒，即， 一摩爾吡啶和一摩爾TPBA反應，以形成一摩爾TPBP和一摩爾NaOH。
現已發現，根據本發明，可以連續地一致制備大體上為球形的TPBP顆粒，其具有大于約20微米的平均直徑和高斯粒度分布。當組合的TPBA溶液流和吡啶流的TPBA含量被保持在約1重量％至約6重量％的特定范圍內時，TPBP顆粒以濾餅形式被回收，并且該濾餅在回收過程中表現出在過濾、洗滌和干燥方面改善的性能。但是為了在易于操作方面的最佳結果，組合的TPBA溶液流和吡啶流的TPBA濃度應當優選在3.7重量％至約5重量％的范圍內。
為了最佳結果，含吡啶流和TPBA溶液流的引入和產物流的移除應當優選連續地進行，然而，該過程也可以間歇地進行。含吡啶流可以為未稀釋的吡啶或經水性母液或水稀釋。固體TPBP可以通過過濾或任何其它合宜的固液分離技術從產物流中回收。典型的裝置包括旋轉真空過濾器和離心機。
溫度可以對所形成的TPBP顆粒的特性產生影響。較高的溫度通常促成較大的顆粒，但是已經觀察到高于6(TC的溫度導致產物形貌的不適宜變化。為了獲得進行本方法的最佳結果，反應區中的溫度，即反應區內懸浮液的溫度應當在約2(TC至約6(TC的范圍內。優選的操作溫度在35"C至45。C范圍內。
TPBA溶液中NaOH的濃度可以在寬的范圍內變化，但是當NaOH濃度為溶液(僅基于TPBA溶液)的約1.9重量％至2.3重量％范圍內時，觀察到最佳結果。TPBA溶液可以包含濃度在溶液(僅基于TPBA溶液)的約4.1重量°/。至5.0重量°/。范圍內的其它組分，如氯化鈉。
為了開始進行該方法，通過吡啶與TPBA溶液之間的初始分批沉淀反應，在反應容器中形成固體TPBP顆粒的懸浮液。優選由該方法的前續操作保留的懸浮液。
用于進行所述方法的反應器可以為具有合適的攪拌器或其它混合裝置的結晶器。選擇反應容器的尺寸以提供大于約10分鐘的停留時間(定義為容器的體積除以總定容進料速率)。攪拌可以通過攪拌器或通過循環回路或通過這兩種裝置提供。反應容器，如結晶器，典型地配備有安置在容器周邊的引流管和/或內擋板。
實施例
所有實驗在1升圓柱形容器中進行，該容器具有所容納流體的1.0的
高度與直徑比。容器具有四個帶間隙器(standoff)的擋板，并且配備有六葉片渦輪式攪拌器。攪拌器為Rushton渦輪機，其具有六個大體上平坦的葉片，渦輪機部分直徑為2英寸并且在300 rpm轉動。在與渦輪機葉片相同的高度安置有兩個進料點，并且產物通過從容器的上部溢出而被提取。
在分批操作中，將TPBA溶液加入容器，隨后在一段時間內連續加入吡啶。在連續操作中，將足夠的水加入容器以恰好淹沒攪拌器葉片，隨后兩種反應物被同時供給到容器中。在所有情況下，將一摩爾吡啶加入到一摩爾TPBA中。
產物流包含TPBP顆粒的漿液，即懸浮液，以如下方式對其進行表征以評價產物的品質
-拍攝顯微照片，以觀察顆粒的尺寸和形狀，-確定粒度的粒度分析，
-確定過濾后回收的濾餅中的水量的濾餅水分，以及-確定過濾容易程度的濾餅阻力。
通過如下方法測定濾餅阻力通過布氏過濾漏斗過濾三種不同體積的
漿液(50、 75和100mL)，并且測定每次測量所回收的濾液體積(V)和過濾時間(t)。隨后將每次測量的t/V對V作圖。此圖的斜率通過下式與濾餅阻力相關聯
a (m/kg) = 2 A2 (AP)(斜率)/ |a w其中 A=過濾面積(m2)
AP=跨過濾餅和過濾介質的壓降(Pa)
H-液體粘度(Pasec)
w=濾餅固體與濾液體積的比率(kg/m3)
通過如下方法測定濾餅水分稱量濕濾餅以得到水加上固體的重量，隨后在真空烘箱中干燥，并再次稱量以獲得干固體的重量。按照下式計算濾餅水分
濾餅水分=(濕濾餅重量一干固體重量)/干固體重量
實施例1 -使用7.5重量％的TPBA溶液的快速分批沉淀
在此實驗中，將7.5重量。/。的TPBA溶液置于反應容器中，并在室溫下向攪拌的容器中快速倒入未稀釋的吡啶。將內含物蒸煮30分鐘，形成漿液，并隨后對漿液進行表征。生成的漿液具有生奶油的稠度，并沒有表現出沉淀。平均粒度為7微米，并且顆粒為細針。過濾極其緩慢，濾餅阻力為2.3xl0'1 m/kg。
實施例2 -使用7.5重量％的TPBA溶液的慢速分批沉淀
除了經1小時緩慢地加入未稀釋的吡啶以外，此實施例與實施例1相同。漿液具有牛奶的稠度。平均粒度為29微米，并且顆粒為針形。過濾速率緩慢，濾餅阻力為2.5xl0"m/kg。按每克干固體計，濾餅水分為2.55克水。
實施例3 -使用3.7重量％的TPBA溶液的慢速分批沉淀
除了使用3.7重量％的TPBA溶液以外，此實施例與實施例2相同。平均粒度為15微米，并且顆粒為針形。過濾速率緩慢，濾餅阻力為1.8xio1Qm/kg。按每克干固體計，濾餅水分為2.58克水。
實施例4 -在4(TC使用7.5重量°/。的TPBA溶液的慢速分批沉淀
除了反應容器中懸浮液的溫度被保持在4(TC而非室溫以外，此實施例與實施例3相同。所得到的TPBP的平均粒度為30微米，并且晶體較少為針形而更多為粒狀。過濾速率顯著增加，濾餅阻力為6.2xl09 m/kg。按每克干固體計，濾餅水分為2.74克水。
實施例5 -在40。C使用3.7重量°/。的TPBA溶液的連續沉淀
在此實施例中，3.7重量％的TPBA溶液和未稀釋的吡啶流被用作進
7料流。將TPBA溶液與化學計量的吡啶同時連續地加入反應容器中。在攪 拌器葉片的相反側供給反應物流。反應容器中懸浮液的溫度被控制在
40°C。從反應容器中連續地移除產物流。在反應容器中的停留時間為l小 時(基于移除產物流的流速)。所得到的TPBP顆粒的形狀大體上為圓形 或微球形，而非從前述實施例的分批沉淀中得到的針形和粒狀。圖1為根 據此實施例回收的TPBP顆粒的顯微照片。該顆粒的平均粒度為64微米。 濾餅阻力為3.9xl08 m/kg,即比在最佳分批操作中觀察到的濾餅阻力低一 個量級以上。按每克干固體計，濾餅水分為0.18克水，其與分批操作相比 為水分濃度的約十二分之一。
實施例6 -在40'C使用7.5重量％的TPBA溶液的連續沉淀
除了使用7.5重量％的TPBA溶液代替3.7重量％的TPBA溶液以外， 此實施例與實施例5相同。在此實施例中所得到的顆粒為細針，與前述分 批實驗中所得到的那些非常相似，平均粒度為6微米。所回收的材料過濾 極慢，并且濾餅阻力為5.2xl01G m/kg，其高達實施例5中的濾餅阻力的100 倍以上。按每克干固體計，濾餅水分為1.25克水，比實施例5中的濾餅水 分高得多。
實施例7 -在45t:使用7.5重量％的TPBA溶液的連續沉淀
除了懸浮液的溫度被控制在45'C以外，此實施例的實驗條件與實施例 6的實驗條件相同。在此實施例中所獲得的TPBP顆粒為細針，與前述分 批實驗中所得到的那些非常相似。圖2為在此實施例中所回收的顆粒的顯 微照片。平均粒度為18微米，中值為5.5微米(雙峰式粒度分布)。.
實施例8 -在4(TC使用5.9重量％的TPBA溶液的連續沉淀
除了使用5.9重量％的TPBA溶液代替3.7重量％的TPBA溶液以外， 此實施例與實施例5相同。在此實施例中所獲得的顆粒是大體上為圓形的 顆粒、或微球和小粒子的混合物。平均粒度為77微米。漿液快速過濾， 并且濾餅阻力為7.5xl08m/kg。按每克干固體計，濾餅水分為0.14克水。實施例9 -在40。C使用5.0重量％的TPBA溶液的連續沉淀
除了使用5.0重量％的TPBA溶液代替3.7重量％的TPBA溶液以外， 此實施例與實施例5相同。在此實驗中所獲得的顆粒為大體上圓形或微球。 平均粒度為35微米。槳液快速過濾，并且濾餅阻力為5.6"08m/kg。按每 克f固體計，濾餅水分為0.22克水。
權利要求
1. 一種用于制備包含大體上為球形的固體顆粒的三苯基硼-吡啶(TPBP)的方法，該方法包括(1)在劇烈攪拌的反應區內形成固體TPBP顆粒在水性母液中的懸浮液，(2)向所述劇烈攪拌的反應區中分別供給(i)吡啶流和(ii)包含三苯基硼的氫氧化鈉加合物(TPBA)溶液的流，由此TPBA在總進料流中的總濃度在1重量％至6重量％的范圍內，以及(3)同時以使所述反應區中所述懸浮液的最初體積基本上保持恒定，并且固體TPBP在所述懸浮液中的濃度保持在小于8重量％的數值這樣的速率，從所述反應區中移除產物流。
2. 權利要求l所述的方法，TPBA在所述總進料流中的總濃度在3.7 重量％至5重量％的范圍內。
3. 權利要求1或權利要求2所述的方法，其中將所述反應區內固體 TPBP顆粒在水性母液中的所述懸浮液的溫度保持在2(TC至6(TC的范圍 內。
4. 權利要求3所述的方法，其中將所述溫度保持在35i:至45。C的范圍內。
全文摘要
一種通過下列步驟制備固體三苯基硼-吡啶(TPBP)球形顆粒的方法向劇烈攪拌的反應區中分別供給(i)吡啶流和(ii)包含三苯基硼的氫氧化鈉加合物(TPBA)溶液的流，由此TPBA在總進料流中的總濃度在1重量％至6重量％范圍內，并且同時從所述反應區中移除產物流并回收三苯基硼-吡啶(TPBP)顆粒。
文檔編號C07D213/20GK101479242SQ200780023475
公開日2009年7月8日 申請日期2007年6月21日 優先權日2006年6月23日
發明者約翰·J·奧斯特麥爾, 邁克爾·L·布儒瓦 申請人:因溫斯特技術公司