專利名稱：一種硼酸三甲酯的制備方法
技術領域：
本發明涉及硼酸酯的制備技術領域，尤其涉及一種硼酸三甲酯的制備方法。
背景技術：
硼酸三甲酯是一種重要的有機硼酸酯，主要用于有機硼化物的合成及高純硼的制 備，也可作為有機溶劑、增塑劑、催化劑、焊接助熔劑、阻燃劑及聚合物的穩定劑等。硼酸三甲酯是合成含硼化合物的一種主要原料，可用于生產硼氫化鈉和高級酯； 其次還廣泛用于烯烴聚合、木材防腐、油和潤滑劑的添加劑等領域。另外，硼酸三甲酯還用 于光學裝置中特種玻璃的制備及boronic酸中間體類物質的制備等。硼酸三甲酯的制備方法主要有以下三種1、硼酸與甲醇直接反應，其反應式為3CH30H+H3B03-B (OCH3) 3+3H20通常反應中生成的硼酸三甲酯與過量的甲醇形成共沸物被一起蒸餾出，再通過分 離共沸物得到硼酸三甲酯。2、氧化硼與甲醇直接反應，其反應式為B203+6CH30H-2B (OCH3) 3+3H203、硼砂、甲醇和硫酸直接反應，其反應式為Na2B4O7 ‘ 1OH2O+12CH30H+2H2S04_4B (OCH3) 3+2NaHS04+17H20通常反應中生成的硼酸三甲酯與過量的甲醇形成共沸物被一起蒸餾出，再將共沸 物分離得到硼酸三甲酯。其中在第一種方法中，由于采用硼酸與甲醇直接反應，反應生成大量的水，會影響 反應速度和轉化率，而蒸餾除去這些水分又消耗大量的能量。第二種方法，針對第一種方法 的缺陷，將硼酸的水預先去除制得氧化硼，使得反應速度和轉化率有很大提高，精餾過程中 回流比也僅為3 1，但是該方法有兩個缺點(1)由硼酸制備氧化硼，非常困難，硼酸在加 熱至70 100°C時逐漸脫水，失去一份子水生成偏硼酸(HBO2)，加熱至150 160°C時，再 失去0. 25分子水，生成焦硼酸(H2B4O7)，加熱至300°C以上時，再失去0. 25分子水，生成氧 化硼(B2O3)。由此可知，由硼酸制備氧化硼，工藝條件非?？量蹋?2)甲醇與氧化硼反應，在 室溫下就發生劇烈反應，存在很大的安全風險。而第三種方法，優點是原料成本較低，但是 仍存在兩個缺點(1)原料本身就存在大量的水，隨著反應進行，整個反應體系的水不斷增 加，也會遇到方法一的弊端；(2)反應過程中產生了無機鹽硫酸氫鈉，使得反應后體系中的 水很難處理，帶來環保問題。

發明內容
本發明所要解決的技術問題是針對現有技術存在的不足，提供一種工藝容易控 制、反應速度快、反應轉化率高的硼酸三甲酯的制備方法。為解決上述技術問題，本發明的技術方案是一種硼酸三甲酯的制備方法，包括以下步驟(1)將硼酸固體加熱脫水，制得偏硼酸和焦硼酸固體；
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(2)攪拌狀態下，將步驟(1)所得的偏硼酸和焦硼酸固體加入到甲醇中進行反應；(3)將步驟(2)所得的反應溶液加熱蒸餾，得到甲醇與硼酸三甲酯的共沸液，蒸餾 殘液冷卻后得到硼酸；(4)將步驟(3)所得的甲醇與硼酸三甲酯的共沸液進行分離，得到產品硼酸三甲所述硼酸加熱脫水的溫度為100 200°C。優選的，所述硼酸加熱脫水的溫度為120 160°C。所述偏硼酸和焦硼酸與甲醇的加入摩爾比為1 4 1 10。優選的，所述偏硼酸和焦硼酸與甲醇的加入摩爾比為1 8。步驟(3)中，所述加熱蒸餾時蒸餾塔頂部溫度為53 57°C。步驟(3)得到的硼酸重復利用。反應的單程轉化率彡80%。由于采用了上述技術方案，本發明的有益效果是本發明在使用硼酸與甲醇反應制備硼酸三甲酯時，先將硼酸加熱脫水制備成偏硼 酸和焦硼酸，使用偏硼酸和焦硼酸與甲醇反應制備硼酸三甲酯，由于硼酸制備偏硼酸和焦 硼酸比較容易實現，工藝條件比較容易控制，而使用偏硼酸和焦硼酸與甲醇反應制備硼酸 三甲酯，由于反應生成的水大量減少，因此加快了反應向正反應方向的進行，加快了反應速 度，提高了單程轉化率，而且反應條件比較溫和，不存在安全風險。本發明在偏硼酸與甲醇反應后進行蒸餾時得到的硼酸回收利用，提高了原料利用 率，降低了生產成本。
具體實施例方式下面結合具體的實施例來進一步闡述本發明。實施例1將硼酸固體加熱至120°C脫水，得到偏硼酸固體，將256g甲醇加入到500ml四口燒 瓶中，加熱升溫至40°C，在攪拌狀態下，加入44g偏硼酸固體進行反應，將反應后的溶液使 用蒸餾塔加熱蒸餾，收集蒸餾塔頂部溫度為53 57°C的甲醇與硼酸三甲酯的共沸液126g， 蒸餾殘液加熱蒸出甲醇后冷卻并過濾得到硼酸，得到的硼酸循環利用，將126g甲醇與硼酸 三甲酯的共沸液進行分離，得到產品硼酸三甲酯89g。實施例2將硼酸固體加熱至115°C脫水，得到偏硼酸固體，將192g甲醇加入到500ml四口燒 瓶中，加熱升溫至40°C，在攪拌狀態下，加入44g偏硼酸固體進行反應，將反應后的溶液使 用蒸餾塔加熱蒸餾，收集蒸餾塔頂部溫度為53 57°C的甲醇與硼酸三甲酯的共沸液118g， 蒸餾殘液加熱蒸出甲醇后冷卻并過濾得到硼酸，得到的硼酸循環利用，將118g甲醇與硼酸 三甲酯的共沸液進行分離，得到產品硼酸三甲酯85g。實施例3將硼酸固體加熱至125°C脫水，得到偏硼酸固體，將128g甲醇加入到500ml四口燒 瓶中，加熱升溫至40°C，在攪拌狀態下，加入44g偏硼酸固體進行反應，將反應后的溶液使 用蒸餾塔加熱蒸餾，收集蒸餾塔頂部溫度為53 57°C的甲醇與硼酸三甲酯的共沸液117g，
4蒸餾殘液加熱蒸出甲醇后冷卻并過濾得到硼酸，得到的硼酸循環利用，將117g甲醇與硼酸 三甲酯的共沸液進行分離，得到產品硼酸三甲酯83g。實施例4將硼酸固體加熱至130°C脫水，得到偏硼酸固體，將320g甲醇加入到500ml四口燒 瓶中，加熱升溫至40°C，在攪拌狀態下，加入44g偏硼酸固體進行反應，將反應后的溶液使 用蒸餾塔加熱蒸餾，收集蒸餾塔頂部溫度為53 57°C的甲醇與硼酸三甲酯的共沸液128g， 蒸餾殘液加熱蒸出甲醇后冷卻并過濾得到硼酸，得到的硼酸循環利用，將128g甲醇與硼酸 三甲酯的共沸液進行分離，得到產品硼酸三甲酯88g。實施例5將硼酸固體加熱至126°C脫水，得到偏硼酸固體，將160g甲醇加入到500ml四口燒 瓶中，加熱升溫至40°C，在攪拌狀態下，加入44g偏硼酸固體進行反應，將反應后的溶液使 用蒸餾塔加熱蒸餾，收集蒸餾塔頂部溫度為53 57°C的甲醇與硼酸三甲酯的共沸液120g， 蒸餾殘液加熱蒸出甲醇后冷卻并過濾得到硼酸，得到的硼酸循環利用，將120g甲醇與硼酸 三甲酯的共沸液進行分離，得到產品硼酸三甲酯85g。實施例6將硼酸固體加熱至145°C脫水，得到偏硼酸和焦硼酸固體，將224g甲醇加入到 500ml四口燒瓶中，加熱升溫至40°C，在攪拌狀態下，加入44g偏硼酸和焦硼酸固體進行反 應，將反應后的溶液使用蒸餾塔加熱蒸餾，收集蒸餾塔頂部溫度為53 57°C的甲醇與硼酸 三甲酯的共沸液121g，蒸餾殘液加熱蒸出甲醇后冷卻并過濾得到硼酸，得到的硼酸循環利 用，將121g甲醇與硼酸三甲酯的共沸液進行分離，得到產品硼酸三甲酯87g。實施例7將硼酸固體加熱至170°C脫水，得到偏硼酸和焦硼酸固體，將288g甲醇加入到 500ml四口燒瓶中，加熱升溫至40°C，在攪拌狀態下，加入44g偏硼酸和焦硼酸固體進行反 應，將反應后的溶液使用蒸餾塔加熱蒸餾，收集蒸餾塔頂部溫度為53 57°C的甲醇與硼酸 三甲酯的共沸液127g，蒸餾殘液加熱蒸出甲醇后冷卻并過濾得到硼酸，得到的硼酸循環利 用，將127g甲醇與硼酸三甲酯的共沸液進行分離，得到產品硼酸三甲酯89g。
權利要求
1.一種硼酸三甲酯的制備方法，其特征在于包括以下步驟(1)將硼酸固體加熱脫水，制得偏硼酸和焦硼酸固體；(2)攪拌狀態下，將步驟(1)所得的偏硼酸和焦硼酸固體加入到甲醇中進行反應；(3)將步驟(2)所得的反應溶液加熱蒸餾，得到甲醇與硼酸三甲酯的共沸液，蒸餾殘液 冷卻后得到硼酸；(4)將步驟(3)所得的甲醇與硼酸三甲酯的共沸液進行分離，得到產品硼酸三甲酯。
2.如權利要求1所述的硼酸三甲酯的制備方法，其特征在于所述硼酸加熱脫水的溫 度為100 2000C ο
3.如權利要求2所述的硼酸三甲酯的制備方法，其特征在于所述硼酸加熱脫水的溫 度為120 1600C ο
4.如權利要求1所述的硼酸三甲酯的制備方法，其特征在于所述偏硼酸和焦硼酸與 甲醇的加入摩爾比為1 4 1 10。
5.如權利要求4所述的硼酸三甲酯的制備方法，其特征在于所述偏硼酸和焦硼酸與 甲醇的加入摩爾比為1 8。
6.如權利要求1所述的硼酸三甲酯的制備方法，其特征在于步驟(3)中，所述加熱蒸 餾時蒸餾塔頂部溫度為53 57°C。
7.如權利要求1所述的硼酸三甲酯的制備方法，其特征在于步驟(3)得到的硼酸重 復利用。
8.如權利要求1至7所述的任一種硼酸三甲酯的制備方法，其特征在于反應的單程 轉化率> 80%。
全文摘要
本發明公開了一種硼酸三甲酯的制備方法，包括以下步驟(1)將硼酸固體加熱脫水，制得偏硼酸和焦硼酸固體；(2)攪拌狀態下，將步驟(1)所得的偏硼酸和焦硼酸固體加入到甲醇中進行反應；(3)將步驟(2)所得的反應溶液加熱蒸餾，得到甲醇與硼酸三甲酯的共沸液，蒸餾殘液冷卻后得到硼酸；(4)將步驟(3)所得的甲醇與硼酸三甲酯的共沸液進行分離，得到產品硼酸三甲酯。本發明先將硼酸加熱脫水制備成偏硼酸和焦硼酸，再與甲醇反應制備硼酸三甲酯，加快了反應速度，提高了單程轉化率，而且反應條件比較溫和，不存在安全風險。
文檔編號C07F5/04GK102002064SQ201010576438
公開日2011年4月6日 申請日期2010年11月25日 優先權日2010年11月25日
發明者廖仕學, 李琦斌, 李進偉 申請人:山東國邦藥業股份有限公司