[發明專利]制備對苯二酸的方法

無效

• 申請號: 201280064613.0
• 申請日: 2012-10-18
• 公開（公告）號: CN104011005A
• 公開（公告）日: 2014-08-27
• 發明（設計）人: A·巴塔查里亞;R·C·施
• 申請（專利權）人: 環球油品公司
• 主分類號: C07C51/255
• 分類號: C07C51/255;C07C63/26;C07C51/265;B01J3/00;B01J10/00
• 代理公司: 北京市中咨律師事務所 11247
• 代理人: 唐秀玲;林柏楠

優先權聲明

本申請要求2011年12月29日提交的美國申請第13/340,132和13/340,122號的優先權。

發明領域

本發明涉及對苯二酸組合物和由包含對二甲苯的原料制備對苯二酸的方法。更特定而言，本發明涉及將富集對甲基苯甲酸的對二甲苯流氧化以制備對苯二酸的方法和裝置。

發明背景

烷基芳族化合物如甲苯和二甲苯的氧化是重要的商業方法。可獲得各種氧化產物，包括芳族羧酸如對苯二酸(1,4-苯二酸和間苯二酸(1,3-苯二酸))，其用于例如聚合物工業中。

已知氧化產物如芳族醇、芳族醛、芳族酮和芳族羧酸在氧化條件下和/或在反應混合物冷卻時可固化或結晶。因此，可制備氧化產物的混合物，其需要進一步處理以增加期望產物的純度。舉例而言，在對苯二酸的制備中，氧化產物通常稱為粗對苯二酸，這是因為其含有雜質，包括有色體和中間體氧化產物，尤其是4-羧基苯甲醛(4-CBA)。為獲得聚合物級或經純化對苯二酸，本領域已知各種純化步驟，其包括：使用水和/或溶劑洗滌粗對苯二酸、額外氧化或結晶步驟和在氫化條件下(通常包括含有鈀和碳的催化劑)使所溶解粗對苯二酸的溶液與氫反應。通常使用數個純化步驟。

US?2,833,816公開了將芳族化合物氧化成相應芳族羧酸的方法。在酸存在下液相氧化烷基芳族化合物的方法使用分子氧、金屬或金屬離子和溴或溴離子。金屬可包括鈷和/或錳。實例性酸是含有1至8個碳原子的較低級碳脂肪族單羧酸，尤其是乙酸。

US?6,355,835公開了通過二甲苯異構體的液相氧化來制備苯二羧酸的方法，其使用氧或空氣通過在乙酸作為溶劑、鈷鹽作為催化劑和起始劑存在下氧化來進行。在氧化步驟后沖洗反應混合物以去除揮發性物質且冷卻并過濾材料，從而得到粗苯二酸作為固體產物和濾液。還公開了重結晶粗苯二酸以獲得至少99％的純度和回收濾液。

US?7,094,925公開了制備烷基芳族化合物的方法。該方法包括在離子液體存在下混合氧化劑或硫化合物。可使用空氣、雙氧、過氧化物、超氧化物或任一其他形式的活性氧、亞硝酸鹽、硝酸鹽和硝酸或者氮的其他氧化物或鹵氧化物(水合或無水)作為氧化劑。通常在Bronstead酸性條件下進行該方法。優選在含有酸促進劑如甲磺酸的離子液體中進行氧化。產物優選為羧酸或酮或氧化時的中間體化合物如醛或醇。

US?7,985,875描述了通過液相氧化二-或三取代苯或萘化合物來制備芳族多羧酸的方法。該方法包括使芳族化合物與氧化劑在羧酸溶劑、金屬催化劑和促進劑的存在下在反應區中接觸。促進劑是包含有機陽離子和溴化物或碘化物陰離子的離子液體。促進劑以10-50,000ppm(基于溶劑)的濃度范圍使用，其中優選范圍為10-1,000ppm。在該方法中無需使用其他促進劑如含溴化合物。該方法制得具有1.4-2.2％4-CBA的粗對苯二酸(CTA)。需要純化CTA以獲得經純化對苯二酸(PTA)。

US?2010/0174111描述了純化芳基羧酸如對苯二酸的方法。將不純酸溶解或分散于離子液體中。向溶液中添加非溶劑(定義為離子溶劑在其中具有高溶解度且芳基羧酸在其中具有較小或并無溶解度的分子溶劑)以使經純化酸沉淀。

US?7,692,036、US2007/0155985、US?2007/0208193和US?2010/0200804公開了進行可氧化化合物的液相氧化的方法和裝置。該液相氧化是在泡罩塔式反應器中進行，該反應器可在相對較低溫度下提供高效反應。在經氧化化合物是對二甲苯時，來自氧化反應的產物是必須純化的CTA。對于傳統高溫方法而言，人們認為純化較為容易。

發明內容

本發明提供將對二甲苯氧化成對苯二酸的方法。已發現，本發明可用于制備污染物的量不同于在傳統方法中觀察到的污染物量的對苯二酸組合物。在一些實施方案中，通過本方法制得的對苯二酸組合物具有低雜質含量且因此其純化較為廉價。在一些實施方案中，本發明在并不使用催化氫化的情況下制備聚合物級對苯二酸或經純化對苯二酸。

本發明的一個方面是制備對苯二酸的方法。在一個實施方案中，本方法包括提供富集對甲基苯甲酸的對二甲苯流；和使富集對甲基苯甲酸的對二甲苯流、包含離子液體的溶劑、溴源、催化劑和氧化劑接觸以制備包含對苯二酸的產物。在一個方面中，提供富集對甲基苯甲酸的對二甲苯流包括使對二甲苯、包含羧酸的第一溶劑、第一溴源、第一催化劑和第一氧化劑在第一反應區中接觸以制備對二甲苯流。