[發明專利]從1，3-丙二醇制造丙烯酸、丙烯腈和1，4-丁二醇的方法

有效

• 申請號: 201480048789.6
• 申請日: 2014-09-03
• 公開（公告）號: CN105705647B
• 公開（公告）日: 2020-03-27
• 發明（設計）人: V·格納納德斯坎;R·辛格;R·達薩里;M·阿爾杰
• 申請（專利權）人: PTT全球化學公眾有限公司
• 主分類號: C12P7/04
• 分類號: C12P7/04;C12P7/18;C12P7/46
• 代理公司: 北京市中咨律師事務所 11247
• 代理人: 李穎;林柏楠

本發明涉及使用可再生碳源作為原料生產基于生物的有利的有機化學品例如生物丙烯酸、生物丙烯腈和生物1，4?丁二醇領域。在本發明的第一階段，生物1，3?丙二醇衍生自通過微生物發酵的可再生碳源。在本發明的第二階段，生物1，3?丙二醇轉化為生物丙烯酸或生物丙烯腈或生物1，4?丁二醇。

相關申請的交叉引用

本申請要求2013年9月3日提交的美國臨時申請系列號61/873,328的優先權。

發明領域

本發明涉及從生物1，3-丙二醇通過簡單的一步或兩步化學方法制造生物丙烯酸、生物丙烯腈和生物1，4-丁二醇的方法。在本發明中使用生物1，3-丙二醇作為起始材料，其由一種或其他可再生碳源通過微生物發酵獲得。

發明背景

目前使用可再生生物材料作為原料制造商品化學品越來越受到關注。例如，已經開發了生物催化劑用于使用生物原料，例如葡萄糖、甘油、蔗糖和纖維素水解物來制造琥珀酸、乳酸、3-羥基丙酸、1，3-丙二醇、1，4-丁二醇和丁醇。因此，衍生自生物材料的商品化學品可以在許多化學工業中用作目前衍生自石油化學原料的原材料的投入(drop-in)替換品。本發明提供使用生物質衍生的1，3-丙二醇制造生物丙烯酸、生物1，4-丁二醇和生物丙烯腈的方法，1，3-丙二醇目前在工業規模上使用生物原料以成本有效的方式制造。

丙烯酸及其酯在用于生產聚丙烯酸酯、彈性體、超吸收聚合物、地板拋光劑、粘合劑、漆等中是重要的商品化學品。從歷史上看，丙烯酸已經通過乙炔的羥羧基化反應來制備。該方法使用羰基鎳和高壓一氧化碳，這兩者均是昂貴的以及被認為對環境是不利的。其他方法，例如利用乙烯酮和3-羥基丙腈作為原料的那些方法通常具有相同的缺陷。BASF(德國)、Dow Chemicals(美國)、Arkema(法國)和Nippon Shokubai(日本)使用丙烯作為原料來制造丙烯酸。

在使用可再生資源來制造生物丙烯酸上越來越受到關注。衍生自碳水化合物生物發酵的乳酸和3-羥基丙酸被認為是用于通過化學催化劑介導的氣相脫水反應來制造丙烯酸的理想原料。從乳酸和3-羥基丙酸來衍生丙烯酸的工藝條件還在研究中，并且遠未達到商業規模生產的程度。Dow Chemicals已經與OPXBio合作利用從糖發酵衍生的3-羥基丙酸來開發生物丙烯酸。BASF也與NovozymesA/S和Cargill Inc.合作利用發酵衍生的3-羥基丙酸作為起始材料來生產生物丙烯酸。Myriant Corporation和Procter&Gamble也正在獨立開發涉及生物質衍生的乳酸的氣相脫羥方法。Metabolix正在試圖使用其FAST(快速作用選擇性熱解)的方法來制造生物丙烯酸。Genomatica已經開發使用衍生自發酵方法的富馬酸制造生物丙烯酸的新方法。Genomatica的技術利用乙烯和富馬酸進行復分解反應，產生丙烯酸。這些制造生物丙烯酸的不同方法目前與基于丙烯的丙烯酸制造相比沒有成本競爭力，這些方法涉及預期會造成高資金成本和運營成本的回收驟。因此，需要另外一種制造生物質衍生的丙烯酸及其酯的商業規模的成本有效的方法。本發明提供使用生物質衍生的1，3-丙二醇來制造生物丙烯酸的簡單的兩步可規模化方法。

衍生自生物原料，例如葡萄糖、甘油、蔗糖和纖維素水解物的琥珀酸被認為在有用的工業化學品制造中適宜的投入(drop-in)原料，所述工業化學品例如為1，4-丁二醇(BDO)、γ-丁內酯(GBL)和四氫呋喃(THF)。BDO目前被用作在塑料和聚酯制造中的工業溶劑以及是諸如GBL和THF的有用化學品的前體。其為質子極性溶劑，并與水混溶。BDO的全球市場為每年約30億磅，幾乎全部來自石油化工方法。GBL適宜作為溶劑用在用作除草劑、橡膠添加劑和藥品制造原料的吡咯烷酮的制備以及可生物降解聚合物的生產中，替代對環境有害的氯代溶劑。THF為在有機化學中使用的非質子性水混溶性溶劑。其被廣泛用于樹脂和聚合物的生產中。