[發明專利]一種高選擇性制備羥基脂肪酸的方法

在審

• 申請號: 202211290899.6
• 申請日: 2022-10-21
• 公開（公告）號: CN115894210A
• 公開（公告）日: 2023-04-04
• 發明（設計）人: 張宇;蔣志杰;潘傳永
• 申請（專利權）人: 中科國生（杭州）科技有限公司
• 主分類號: C07C51/367
• 分類號: C07C51/367;C07C51/44;C07C59/01;C07C67/39;C07C69/06;C07D319/06
• 代理公司: 北京勁創知識產權代理事務所(普通合伙) 11589
• 代理人: 王闖

本發明涉及催化化學和生物質資源利用領域，尤其涉及一種高選擇性制備羥基脂肪酸的方法。本發明采用選擇性氧化二元醇的方法制備羥基脂肪酸，利用甲縮醛αC?H鍵易于氧化的特點進行氧化反應，在溫和條件下實現了羥基脂肪酸高選擇性、高收率的制備，羥基脂肪酸的總收率高達80％以上。該制備方法具備操作簡單、安全高效、對環境友好、成本低等特點，具有良好的工業化應用前景。

技術領域

本發明涉及催化化學和生物質資源利用領域，尤其涉及一種高選擇性制備羥基脂肪酸的方法。

背景技術

聚羥基脂肪酸酯(PHA)是一類具有優異加工性能和生物降解性能的高分子材料，因其可完全生物降解，對環境不產生任何污染，迎合了21世紀循環經濟和可持續發展的要求，被認為是新世紀最有發展前途的新型“生態材料”。目前PHA的合成工藝主要是通過細菌發酵，生物法存在反應慢、原料轉化率低、易污染、設備投資大等問題；化學合成法雖具有成本低、反應快、產物濃度高等優點，但目前合成PHA的單體-羥基脂肪酸的化學合成仍然面臨著諸多問題，如原材料價格昂貴、選擇性低等。

以C3直鏈羥基脂肪酸3-羥基丙酸(3-HP)為例，工業上3-HP基本采用微生物轉化法生產，導致其產量較小(產量大約40噸/年)、價格昂貴(約3萬元/千克)，這也是限制3-HP產業及其下游產品開發的主要原因。2011年，Della?Pina等人綜述性的介紹了3-HP的不同合成途徑(Green?Chemistry,2011,13,1624-1632)，以3-羥基丙腈、3-羥基丙醛為原料成本相對較高。以丙烯醇、丙烯酸或1,3-丙二醇,乙酰丙酸等為原料反應的選擇性往往很低，如Yang等人以丙烯醇為原料，Au/CeO₂為催化劑，3-HP最優產率約50％(Catalysis?ScienceTechnology,2016,6,3616-3622)；Mohammad等人以1,3-丙二醇為原料(AIP?ConferenceProceedings,2015,1649,58-66)，Au-Pd/HT雙金屬催化劑無堿條件下得到了42％的3-HP。因此，溫和條件下二元醇的高選擇性氧化制備羥基脂肪酸是一個極具實用意義的研究方向，也受到了科研工作者們的廣泛關注。

有鑒于此，針對以上現有技術的不足，本發明提出了一種在不使用任何堿以及貴金屬催化劑的條件下，可實現二元醇高選擇性制備羥基脂肪酸的方法。

發明內容

(1)要解決的技術問題

本發明的目的是提供一種高選擇性制備羥基脂肪酸的方法，以解決現有技術中制備羥基脂肪酸選擇性低、制備效率低、生產成本高的問題。

(2)技術方案

為了解決上述問題，本發明提供了一種高選擇性制備羥基脂肪酸的方法，具體步驟為：

S1、將多聚甲醛溶解于二元醇中，加入第一類催化劑，升溫進行縮醛反應，反應后進行減壓蒸餾，收集餾分，以獲得二元醇縮甲醛；

S2、將二元醇縮甲醛溶于溶劑中，加入第二類催化劑，然后滴加氧化劑進行化學反應，以獲得甲酰氧基烷基酸；

S3、將步驟S2得到的甲酰氧基烷基酸溶液稀釋，然后通過酸性離子交換樹脂充分水解，再減壓蒸餾除去水分和甲酸，以獲得羥基脂肪酸粗產物。

S4、將所述羥基脂肪酸粗產物進行減壓蒸餾，收集餾分，以獲得羥基脂肪酸純品。

優選地，步驟S1中，所述二元醇為1,3-丙二醇、2-甲基-1,3-丙二醇、2-乙基-1,3-丙二醇、2-正丙基丙烷-1、3-二醇、2-正丁基-1,3-丙二醇的一種或多種。

優選地，步驟S1中，所述第一類催化劑為三氟甲磺酸或三氟甲磺酸鹽。

優選地，步驟S1中，所述縮醛反應的反應溫度為50℃-90℃，反應時間為5h-8h。