[發明專利]由糖制備乳酸酯和2-羥基-3-丁烯酸酯或α-羥基蛋氨酸類似物的酯的方法

有效

• 申請號: 201580065008.9
• 申請日: 2015-11-12
• 公開（公告）號: CN107001253B
• 公開（公告）日: 2019-03-12
• 發明（設計）人: I·薩達巴蘇比里;E·塔亞爾寧
• 申請（專利權）人: 托普索公司
• 主分類號: C07C319/18
• 分類號: C07C319/18;C07C323/58;C07C67/00;C07C69/68;C07C69/732
• 代理公司: 隆天知識產權代理有限公司 72003
• 代理人: 吳小瑛

本發明涉及一種用于在固體路易斯酸催化劑和包含有機溶劑和水的溶劑的存在下由糖制備一種或多種乳酸酯和2?羥基?3?丁烯酸酯或α?羥基蛋氨酸類似物的酯的連續流方法。本發明提供了用于穩定在連續的反應過程中所使用的路易斯酸催化劑的方法，在該反應過程中，水以大于或等于有機溶劑的10體積％的量存在。

技術領域

本發明涉及一種新的適用于連續流工藝的制備乳酸酯和2-羥基-3-丁烯酸酯或α-羥基蛋氨酸類似物的酯的方法。

發明背景

碳水化合物代表生物質的最大部分并且正在建立各種策略以使其有效用作商業化學品的原料。因為其用于補充以及最終替換石油的潛力，生物質是特別有意義的。可從生物質獲得的一種這樣的商業化學品是乳酸；乳酸衍生物(乳酸甲酯)是用于可再生和生物可降解的溶劑和聚合物的方便的構建材料。

可以從糖經由各種反應過程，包括生化(酶發酵；對映體產物)和合成(催化轉化；外消旋產物)得到乳酸衍生物，特別是乳酸的酯。特別的關注集中于合成(催化)路線上，因為其提供商業上和環境上有利的生化路線的可替代路線，還提供外消旋產物。例如，如果期望需要化學計量量的乳酸對映異構體的兩個對映異構體的聚合物(例如聚乳酸(PLA))作為原料，則外消旋產物是有利的。

現有技術證明了乳酸酯和2-羥基-3-丁烯酸酯的外消旋混合物可以在路易斯酸催化劑的存在下由糖制備。

乳酸酯和2-羥基-3-丁烯酸酯或α-羥基蛋氨酸類似物的酯可以通過間歇或連續流工藝在路易斯酸催化劑的存在下由糖制備。Science(2010)328,pp 602-605和EP 2 184270 B1都公開了用于該方法的間歇反應，其中溶劑僅為甲醇或甲醇和2.5重量％的水。這兩個參考文獻還公開了一種間歇反應，其中溶劑是水，從而從蔗糖制備乳酸(30％)。

為了獲得用于制備上述酯的工業上可行的方法，必須使路易斯酸催化劑在延長的工藝持續時間內保持穩定，即活性。這是一個眾所周知的問題，路易斯酸催化劑在反應過程中隨時間而失活，并且必須通過煅燒來再生。路易斯酸催化劑的失活需要停止工藝，分離催化劑并且通過煅燒至少12-18小時來再生。Science(2010)328,pp 602-605和EP 2 184 270B1公開了對于所有間歇反應，催化劑通過煅燒20小時后再生。

Science(2010)328,pp 602-605還公開了在路易斯酸催化劑(Sn-BEA)和有機溶劑(甲醇)的存在下將糖(果糖)轉化成乳酸甲酯的連續流方法。支持性數據的圖7表明，來自果糖的乳酸甲酯的產率百分比隨運行時間(TOS)降低了至少50％，從3小時的約23％降低至80小時的約11％。該圖顯示，Sn-BEA隨著運行時間的推移而逐漸失活。類似于間歇反應，催化劑通過煅燒再生。注意，Sn-BEA和Sn-β(如本文所用)是相同的。

此外，Science(2010)328,pp 602-605表明了在反應過程中水的存在對催化劑穩定性而言是不利的。當該方法的溶劑僅為水時，催化劑上的碳沉積大大增加，顯著促進了催化劑的失活。例如，當該方法的溶劑為水時，每克催化劑中7重量％的碳沉積在催化劑上，與之相比，當該方法僅使用甲醇作為溶劑時，碳沉積為1.3重量％。

在Journal of Catalysis(2003)220,pp 326-332已報告了水的添加對于使用路易斯酸催化劑的方法的不利的另一個實例。該參考文獻公開了醛與甲硅烷基烯醇醚在鈦硅酸鹽路易斯酸催化劑(Ti-β或TS-1)上的Mukiyama型醛醇縮合。該參考文獻報道，在初始反應期間向間歇反應介質中加入少量水降低了催化劑的活性。據信路易斯酸催化劑因為水中毒，因此變得無活性。對于替代反應，ChemSusChem(2014)7,pp 2255–2265報道了對于Sn-BEA催化的間歇反應的相同效果。