[發明專利]有機酸及其酯的生產方法

無效

• 申請號: 00808241.3
• 申請日: 2000-04-19
• 公開（公告）號: CN1382114A
• 公開（公告）日: 2002-11-27
• 發明（設計）人: M·C·M·科克雷姆
• 申請（專利權）人: A·E·斯特利制造公司
• 主分類號: C07C51/42
• 分類號: C07C51/42;C07C59/08;C07C69/66
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所
• 代理人: 王杰

背景技術

本發明涉及一種生產和回收有機酸如乳酸及其酯的方法。

有機酸如乳酸有許多化學用途，例如用于食品加工、藥物、塑料、紡織工業中，以及作為多種化學過程中的原材料。眾所周知，可以將通過對糖、淀粉或干酪乳清進行發酵來生產有機酸，利用微生物如德氏乳桿菌(Lactobacillus?delbrueckii)將單糖如葡萄糖、果糖、或半乳糖，或二糖如蔗糖或乳糖，轉化為有機酸如乳酸。發酵得到的培養物既包含酸還包含未發酵的糖、碳水化合物、氨基酸、蛋白質和鹽。這些物質中的一部分產生不想要的顏色。因此在實際使用之前，通常必須從該發酵培養物中回收酸。

通過發酵生產有機酸如乳酸期間，發酵培養物中酸濃度的增加會減小pH值。當pH值下降時，微生物的生長受到限制甚至停止，從而停止產生酸。為了防止這一點，通常通過添加一種起中和作用的堿如銨或鈉或鈣堿來控制發酵培養物的pH值。但是，添加這些堿的一個結果是形成該酸的鹽(例如硝酸銨)。因此，通常需要將鹽轉化為游離酸或另外一種形式，例如隨后可以被轉化為游離酸的酯。這里將游離酸的形成稱為“酸化作用”。如果酯可以被蒸餾產生高純度的產物，然后再被轉化為高純度的游離酸時，生產酯則是有利的。這也符合該方法的另外一個稱之為“純化”的目的。

已經提出了許多不同的將鹽轉化為游離酸的方法，包括：先添加一種強酸，如硫酸，再沉淀形成的鹽如硫酸鈣；離子交換；電滲析；以及其它方法。這些方法中大部分存在產生大量廢物或副產品如硫酸鈣的缺點。

將該酸的鹽轉化為游離酸的其它方法都很昂貴。將有機酸的鹽轉化為游離有機酸和游離堿溶液的電滲析方法在資金和運行成本方面都很昂貴。已經提出的另一種方法包括在胺的提取劑中采用高壓二氧化碳。這種方法比電滲析便宜，但是更復雜而且操作困難。

乳酸是當今猶為重要的一種有機酸，因為預計它對用作聚合體的原料有相當大的需求。如上所述，在乳酸主要以其鹽的形式存在的pH值范圍對發酵生產乳酸最為有效。這樣回收純乳酸就要求將鹽轉化為游離酸。而且還要求純化步驟。一種這樣的方法是生產乳酸酯以及純化該酯。酯是工業上非常重要的有機化合物，比如用作溶劑和試劑。形成酯的一種方法是使一種有機酸與一種醇反應形成酯和水，如反應(1)所示：

?????????????反應(1)

有機酸+醇酯+水

酯化的許多方法或體系集中在去除水以提高產量或轉化率。水的去除使平衡偏向方程(1)右邊的產物。這種酯化方法已經成功地應用于寬范圍的有機酸和醇上。

有機酸的銨鹽可以酯化為：

反應(2)

有機酸的銨鹽+醇酯+氨+水

在該方法中，理論上是將氨和水從反應介質中除去以提高反應速度。

但是，已知很容易進行一種如下的反應：

????????????????????????反應(3)

有機酸+氨酰胺+水

可以發生的另一個反應是：

酯+氨酰胺+醇??????????????????????????????????????????反應(4)

通常認為這是不想得到的副反應。

發生的另一個反應包含酰胺的醇解，它可以酸催化：

酰胺+醇酯+氨??????????????????????????????????????????反應(5)

這個反應進行的相當慢，而且不是反應(2)的一部分。但是，它卻是一個很有用的副反應。

可以發生的另一個反應是：

氨+酸銨鹽?????????????????????????????????????????????反應(6)

該反應可以作為反應(2)的一部分存在。

通常酰胺在有機酸生產中是不需要的產品。力圖先對反應(2)成功地進行反應，但由于反應(3)同時也可能反應，所以這就受到了限制。另外，在環境溫度下系統的正常運行中，反應(2)進行得相當緩慢。

許多研究者已經試圖開發將銨鹽轉化為游離酸或酯的方法。