[發明專利]用于從生物質制備對二甲苯的方法

有效

• 申請號: 201380028799.9
• 申請日: 2013-04-22
• 公開（公告）號: CN104334733B
• 公開（公告）日: 2018-02-02
• 發明（設計）人: 因德拉·普拉卡什;文卡塔·賽·普拉卡什·查圖維杜拉;羅伯特·M·克里蓋爾;曉燕·黃·黃
• 申請（專利權）人: 可口可樂公司
• 主分類號: C12P5/02
• 分類號: C12P5/02;C07C67/08;C07C2/50
• 代理公司: 北京安信方達知識產權代理有限公司11262
• 代理人: 高瑜,鄭霞

相關申請的交叉引用

本申請要求于2012年4月20日提交的美國臨時申請號61/636,326的權益，該臨時申請以其全文通過引用結合在此。

發明領域

本發明總體上涉及從至少一種生物質源制備生物對二甲苯(p-xylene)，以及用于進一步處理根據本發明生產的生物對二甲苯以提供生物對苯二甲酸和生物聚對苯二甲酸乙二酯(PET)的方法。該生物質源可以是從其可以衍生葡萄糖的多種含有淀粉、糖或纖維素的生物質源中的任一種。

背景

對二甲苯(p-二甲苯)是生產對苯二甲酸中的一種重要中間體，對苯二甲酸是一種用于形成聚合物如聚(對苯二甲酸乙二酯)(PET)的單體。然而，用于生產對二甲苯的傳統方法遭受某些限制。更確切地說，對二甲苯通常衍生自具有負面的環境特性并且經受顯著價格波動的石油化學源材料。此外，對二甲苯通常從處理的含有C₈芳香族化合物的石油化學混合物來制備，鑒于對二甲苯典型地僅代表該混合物的從約20％至約25％，是一種復雜且無效的方法。

基于生物的塑料、或生物塑料代表由生物質源材料，包括食物(例如，玉米)或非食物原料(例如產生淀粉的植物)制成的一種新類別的塑料。生物塑料與基于石油的塑料相比提供環境優勢，包括使用可再生材料和更有限的溫室氣體排放影響。生物塑料也可以使用現有的制造技術來生產，更通常使用同樣的反應器和機器。

PET在最常用于包裝材料(特別是食品和飲料行業中)中的塑料之中。對從生物質開發PET包裝材料已存在越來越大的興趣。包括衍生自基于生物的材料的PET、或生物PET的容器披露于PCT公開號2009/120457中。可商購的生物PET包裝材料包含生物衍生的乙二醇和石油衍生的對苯二甲酸。

存在對于從可再生生物質源生產對苯二甲酸和對二甲苯的需要。進一步需要使用生物衍生的對苯二甲酸和生物衍生的乙二醇兩者來有效率地并且成本有效地提供生物PET。

發明概述

在此披露的是從至少一種生物質源制備生物對二甲苯(p-二甲苯)的方法。還包括了用于進一步處理根據本發明生產的生物對二甲苯以提供生物對苯二甲酸和生物聚(對苯二甲酸乙二酯)(PET)的方法。該生物質源可以是從其可以衍生葡萄糖的多種含有淀粉、糖或纖維素的生物質源中的任一種。

在一個實施例中，從至少一種生物質源合成生物對二甲苯包括(i)從至少一種生物質源衍生葡萄糖(在此被稱為生物葡萄糖)；(ii)將生物葡萄糖轉化為生物質衍生的乙醇(在此被稱為生物乙醇)；(iii)將生物乙醇的一個第一部分轉化為生物質衍生的2-丁烯(在此被稱為生物2-丁烯)，并且分開地，(iv)將生物乙醇的一個第二部分轉化為生物質衍生的1,3-丁二烯(在此被稱為生物1,3-丁二烯)；(v)使生物2-丁烯與生物1,3-丁二烯在狄爾斯-阿爾德環加成反應條件下發生反應以形成生物質衍生的4,5-二甲基環己-1-烯(在此被稱為生物4,5-二甲基環己-1-烯)；(vi)將生物4,5-二甲基環己-1-烯脫氫環化以形成生物質衍生的鄰二甲苯(在此被稱為生物鄰二甲苯)；并且(vii)將生物鄰二甲苯異構化以形成生物對二甲苯。

在另一個實施例中，從至少一種生物質源合成生物對二甲苯包括(i)從至少一種生物質源衍生生物葡萄糖；(ii)將生物葡萄糖轉化為生物乙醇；(iii)將生物乙醇的一個第一部分脫水為生物質衍生的乙烯(在此被稱為生物乙烯)；(iv)將生物乙醇的一個第二部分轉化為生物質衍生的己-2,4-二烯(在此被稱為生物己-2,4-二烯)；(v)使生物己-2,4-二烯和生物乙烯在狄爾斯-阿爾德環加成反應條件下發生反應以形成生物質衍生的3,6-二甲基環己-1-烯(在此被稱為生物3,6-二甲基環己-1-烯)；并且(vi)將生物3,6-二甲基環己-1-烯脫氫環化以形成生物對二甲苯。

這些狄爾斯-阿爾德環加成反應的速率是通過控制反應的溫度和反應物的活度比來最佳化的。確切地，反應速率通過使用高溫和二烯對親二烯體的高活度比來增加。

通過在此所述的方法制備的生物對二甲苯可以進一步被氧化以提供生物對苯二甲酸。該生物對苯二甲酸可以與生物質衍生的乙二醇(在此被稱為生物乙二醇)縮合以提供一種生物PET聚合物，其中該聚合物的對苯二甲酸組分和乙二醇組分兩者都是從生物質源材料形成的。該生物PET聚合物可以被制成一種生物PET樹脂，該生物PET樹脂然后可以被形成為一種食品或飲料容器或產品。

本披露可以通過參考以下本披露的各種特征的詳細說明以及其中所包括的實例來更容易地理解。