[發明專利]由含碳水化合物的物質生產戊二酸和衍生物

有效

• 申請號: 201080026095.4
• 申請日: 2010-06-11
• 公開（公告）號: CN102803194A
• 公開（公告）日: 2012-11-28
• 發明（設計）人: T·R·布西爾;E·L·迪亞斯;Z·M·費雷斯科;V·J·墨菲
• 申請（專利權）人: 萊諾維亞公司
• 主分類號: C07C51/235
• 分類號: C07C51/235;C07C51/377;C07C59/285;C07C55/12;C08G63/16;C08G69/26;C07C211/09;C07C29/147
• 代理公司: 北京市中咨律師事務所 11247
• 代理人: 彭立兵;林柏楠

發明領域

本發明通常涉及用于將戊糖源化學催化轉化為戊二酸產物的工藝。本發明包括用于將戊糖經由戊酸和/或其衍生物轉化為戊二酸產物的工藝。本發明還包括包含將戊糖催化氧化為戊酸和將戊酸和/或其衍生物催化加氫脫氧為戊二酸產物的工藝。本發明還涉及用于由戊二酸產物制備工業化學品例如二醇(例如，1，5-戊二醇)、二胺(例如，1，5-二氨基戊烷)、聚酰胺和聚酯的工藝，所述戊二酸產物由包括催化加氫脫氧戊酸(例如，木糖二酸和/或阿拉伯酸)和/或其衍生物的用于化學催化轉化戊糖源的工藝獲得。

發明背景

半纖維素代表自然界中第二最豐富的碳水化合物，構成木質纖維生物質的高達約20-35％。半纖維素是戊糖(例如，木糖和阿拉伯糖)、己糖和糖酸的非均相聚合物。已知半纖維素可以被酸水解為木糖且隨后被環化脫水以產生糠醛。每年超過350,000噸的糠醛由木糖產生，用于塑料、藥物和農用化學品中的應用。參見例如，Furfural：Hemicelluloses/xylose-derived?biochemical(糠醛：半纖維素/木糖衍生的生物化學品)，Mamman等人Biofuels，Bioprod.Bioref.第2卷，第438-454頁。

用于將生物可再生的碳水化合物衍生的戊糖(例如，由半纖維素衍生的木糖和阿拉伯糖)轉化為更寬的組的當前商品和專業化學品的主要挑戰之一是從碳水化合物選擇性地除去氧原子。用于將碳-氧單鍵轉化為碳-氫鍵的方法是已知的。參見，例如：美國專利第5,516,960號；美國專利申請公布2007/0215484和日本專利第78,144,506號。這些已知方法中的每一種遭受各種限制，且我們認為，目前，這些方法中一個也沒有在工業上用于制造工業化學品。

鑒于半纖維素的豐度，對用于將碳-氧單鍵選擇性地和商業上有意義地轉化為碳-氫鍵，尤其是如與由戊酸(和/或其衍生物)例如諸如木糖二酸生產化學品有關所應用的，和尤其是用于將戊糖(例如，木糖和阿拉伯糖)轉化為有價值的化學中間體例如戊二酸的新的、工業上可縮放的方法仍存在需求，戊二酸可以用于制造二醇(例如，1，5-戊二醇)、二胺(例如，1，5-二氨基戊烷)、聚酰胺、聚酯、聚酯型多元醇、香料和藥物以及其他的。參見Ullmann’s?Encyclopedia?of?Industrial?Chemistry(烏爾曼工業化學百科全書)，Wiley-VCH?2009和還參見美國專利5,290,852、5,281,647、4,439,551、WO?2008/144514和2008/070762、日本專利2005060447和2001316311以及美國專利申請公布2008/0103232。

發明概述

因此，簡要地，本發明涉及用于制備戊二酸產物的工藝。根據一個實施方案，提供了一種用于由戊糖源生產戊二酸產物的工藝。該工藝包括通過化學催化方式將戊糖源的至少一部分轉化為戊二酸產物。

根據另一個實施方案，用于制備戊二酸產物的工藝包括，在加氫脫氧催化劑和鹵素源的存在下，使C5-主鏈基質和氫氣反應以將C5-主鏈基質的至少一部分轉化為戊二酸產物，其中C5-主鏈基質包括式I的化合物

其中X獨立地是羥基、氧代、鹵代、酰氧基或氫，條件是至少一個X不是氫且R¹獨立地是成鹽離子、氫、烴基或取代的烴基；或其內酯。

根據另一個實施方案，用于制備戊二酸產物的工藝包括將戊糖源的至少一部分轉化為包括戊酸或其衍生物的C5-主鏈基質，和將戊酸或衍生物的至少一部分轉化為戊二酸產物。

本發明還涉及用于制備戊酸的工藝。在一個實施方案中，該工藝包括在氧化催化劑的存在下和在基本上沒有加入的堿的情況下，使選自由木糖、阿拉伯糖、核糖、來蘇糖及其混合物組成的組的戊糖與氧氣反應。

本發明還涉及用于通過在氧化催化劑的存在下使戊糖與氧氣反應來制備戊酸的工藝，其中戊糖的至少一部分用弱羧酸，優選地乙酸來溶解。

本發明還涉及用于由戊二酸產物制備工業化學品例如二醇(例如，1，5-戊二醇)、二胺(例如，1，5-二氨基戊烷)、聚酰胺和聚酯以及其他的工藝，戊二酸產物由包括將戊糖源化學催化轉化為C5-主鏈基質和將C5-主鏈基質(例如，木糖二酸和/或阿拉伯酸和/或其衍生物)催化加氫脫氧為戊二酸產物的工藝獲得。

本發明還涉及至少部分地由包括加氫脫氧C5-主鏈基質且更具體地木糖二酸和/或其衍生物的工藝產生的戊二酸產物、二醇、二胺、聚酰胺和聚酯。

其他目的和特征將變得明顯和/或將在下文指出。