由含碳水化合物的物質(zhì)生產(chǎn)己二酸和衍生物的制作方法
【專利說明】由含碳水化合物的物質(zhì)生產(chǎn)己二酸和衍生物
[0001] 本申請(qǐng)是申請(qǐng)?zhí)枮?01080026099. 2的發(fā)明專利申請(qǐng)的分案申請(qǐng)，原申請(qǐng)的申請(qǐng) 日為2010年6月11日，發(fā)明名稱為：由含碳水化合物的物質(zhì)生產(chǎn)己二酸和衍生物。 發(fā)明領(lǐng)域
[0002] 本發(fā)明通常設(shè)及用于將葡萄糖源化學(xué)催化轉(zhuǎn)化為己二酸產(chǎn)物的工藝。本發(fā)明包括 用于將葡萄糖經(jīng)由葡糖二酸或其衍生物轉(zhuǎn)化為己二酸產(chǎn)物的工藝。本發(fā)明還包括包含將葡 萄糖催化氧化為葡糖二酸和將葡糖二酸或其衍生物催化加氨脫氧為己二酸產(chǎn)物的工藝。本 發(fā)明還設(shè)及用于由己二酸產(chǎn)物制備工業(yè)化學(xué)品例如己二臘、六亞甲基二胺、己內(nèi)酷胺、己內(nèi) 醋、1,6-己二醇、己二酸醋、聚酷胺（例如，尼龍）和聚醋的工藝，己二酸產(chǎn)物由包括葡糖二 酸或其衍生物的催化加氨脫氧的工藝獲得。
[000引發(fā)明背景
[0004] 原油目前是大部分商品和專業(yè)有機(jī)化學(xué)品的源。運(yùn)些化學(xué)品中許多被用于制造聚 合物及其他材料。實(shí)例包括乙締、丙締、苯乙締、雙酪A、對(duì)苯二甲酸、己二酸、己內(nèi)酷胺、六亞 甲基二胺、己二臘、己內(nèi)醋、丙締酸、丙締臘、1,6-己二醇、1,3-丙二醇化及其他的。原油首 先被精制成控中間體，例如乙締、丙締、苯和環(huán)己燒。然后通常使用各種工藝將運(yùn)些控中間 體選擇性氧化W生產(chǎn)所需的化學(xué)品。例如，原油被精制成環(huán)己燒，環(huán)己燒然后被選擇性地氧 化為"KA油"，"KA油"然后被進(jìn)一步氧化W生產(chǎn)己二酸，己二酸是一種用于生產(chǎn)尼龍6,6的 重要的工業(yè)單體。工業(yè)上采用許多已知的工藝來由原油中發(fā)現(xiàn)的前體生產(chǎn)運(yùn)些石油化學(xué)產(chǎn) 品。例如，參見叫Imann'SEncyclopediaofIndustrialQiemistry(烏爾曼工業(yè)化學(xué)百 科全書），Wiley2009 (第7版），其通過引用并入本文。
[0005] 好多年W來，已經(jīng)對(duì)使用生物可再生的材料作為原料W代替或補(bǔ)充原油有興趣。 參見，例如，Klass，BiomassforRenew油leEnergy,F^iels,andQiemicals(用于可再生 的能量、燃料和化學(xué)品的生物質(zhì)），學(xué)術(shù)出版社（AcademicPress), 1998,其通過引用并入 本文。此外，已經(jīng)努力使用包括生物催化工藝和化學(xué)催化工藝的組合的工藝來由可再生的 資源生產(chǎn)己二酸。參見，例如，"Benzene-FreeSynthesisofAdipicAcid(己二酸的無 苯合成）"，host等人Biotechnol.Prog. 2002,第18卷，第201-211頁，W及美國專利第 4, 400, 468 號(hào)和第 5, 487, 987 號(hào)。
[0006] 用于生物可再生的資源例如碳水化合物（例如，由淀粉、纖維素或薦糖衍生的葡 萄糖）轉(zhuǎn)化為當(dāng)前商品和專業(yè)化學(xué)品的主要挑戰(zhàn)之一是從碳水化合物選擇性地除去氧原 子。用于將碳-氧單鍵轉(zhuǎn)化為碳-氨鍵的方法是已知的。參見，例如：美國專利第5, 516, 960 號(hào)；美國專利申請(qǐng)公布US2007/0215484和日本專利第78, 144, 506號(hào)。運(yùn)些已知方法中的 每一種遭受各種限制，且我們認(rèn)為，目前，運(yùn)些方法中一個(gè)也沒有在工業(yè)上用于制造專業(yè)或 工業(yè)化學(xué)品。
[0007] 因此，對(duì)用于將碳-氧單鍵選擇性地和商業(yè)上有意義地轉(zhuǎn)化為碳-氨鍵，尤其如與 由含多徑基的基質(zhì)（例如，葡糖二酸）生產(chǎn)化學(xué)品有關(guān)所應(yīng)用的，和尤其是用于將由含多徑 基的生物可再生的材料（例如，由淀粉、纖維素或薦糖衍生的葡萄糖）至重要的化學(xué)中間體 例如己二酸來生產(chǎn)化學(xué)品的新的、工業(yè)上可縮放的方法仍存在需求。
[000引發(fā)明概述
[0009] 因此，簡(jiǎn)要地，本發(fā)明設(shè)及用于由含多徑基的生物可再生的材料制備己二酸產(chǎn)物 的工藝。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，提供了用于由葡萄糖源生產(chǎn)己二酸產(chǎn)物的工藝，該工藝包括通 過化學(xué)催化方式將葡萄糖源的至少一部分轉(zhuǎn)化為己二酸產(chǎn)物。
[0010] 根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方案，用于制備己二酸產(chǎn)物的工藝包括在加氨脫氧催化劑和面素 源的存在下使加氨脫氧基質(zhì)和氨氣反應(yīng)W將加氨脫氧基質(zhì)的至少一部分轉(zhuǎn)化為己二酸產(chǎn) 物，其中加氨脫氧基質(zhì)包括式I的化合物或其單內(nèi)醋或雙內(nèi)醋
[0011]
[0012] 其中X獨(dú)立地是徑基、氧代、面代、酷氧基或氨，條件是至少一個(gè)X不是氨且Ri獨(dú) 立地是成鹽離子、氨、控基或取代的控基。
[0013] 根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方案，用于制備己二酸產(chǎn)物的工藝包括將葡萄糖源的至少一部分 轉(zhuǎn)化為包括葡糖二酸或其衍生物的加氨脫氧基質(zhì)，和將葡糖二酸或衍生物的至少一部分轉(zhuǎn) 化為己二酸產(chǎn)物。
[0014] 本發(fā)明還設(shè)及用于制備葡糖二酸的工藝。在一個(gè)實(shí)施方案中，該工藝包括在氧化 催化劑的存在下和在實(shí)質(zhì)上沒有加入的堿下使葡萄糖與氧源反應(yīng)。
[0015] 本發(fā)明還設(shè)及用于在氧化催化劑的存在下通過使葡萄糖與氧氣反應(yīng)來制備葡糖 二酸的工藝，其中葡萄糖的至少一部分用弱簇酸（優(yōu)選乙酸）來溶解。
[0016] 本發(fā)明還設(shè)及用于由己二酸產(chǎn)物制備工業(yè)化學(xué)品例如己二臘、六亞甲基二胺、己 內(nèi)酷胺、己內(nèi)醋、1,6-己二醇、己二酸醋、聚酷胺（例如，尼龍）和聚醋的工藝，己二酸產(chǎn)物由 可W包括例如葡糖二酸或其衍生物的催化加氨脫氧的用于化學(xué)催化轉(zhuǎn)化葡萄糖源的工藝 獲得。
[0017] 本發(fā)明還設(shè)及至少部分地由通過加氨脫氧基質(zhì)的加氨脫氧生產(chǎn)的己二酸產(chǎn)物且 更具體地由葡糖二酸或其衍生物生產(chǎn)的己二酸產(chǎn)物、聚酷胺、聚醋和己內(nèi)酷胺。
[001引其他目的和特征將變得明顯和/或在下文被指出。
[0019] 優(yōu)選的實(shí)施方案的描述
[0020] 根據(jù)本發(fā)明，申請(qǐng)人公開了用于將葡萄糖源化學(xué)催化轉(zhuǎn)化為己二酸產(chǎn)物的工藝。
[0021] 此外，根據(jù)本發(fā)明，申請(qǐng)人公開了用于將包括葡糖二酸和/或其衍生物的加氨脫 氧基質(zhì)催化加氨脫氧為己二酸產(chǎn)物的工藝。催化加氨脫氧包括在加氨脫氧催化劑（即，適 合于加氨脫氧反應(yīng)的催化劑）和面素源的存在下，使加氨脫氧基質(zhì)和氨氣反應(yīng)W將加氨脫 氧基質(zhì)的至少一部分轉(zhuǎn)化為己二酸產(chǎn)物。本發(fā)明的加氨脫氧催化劑包括d-區(qū)金屬（即，過 渡金屬；周期表的第3-12族）且是徑基、面代、氧代或酷氧基選擇性的，更通常是徑基選擇 性的，其增加收率和改進(jìn)工藝經(jīng)濟(jì)學(xué)。
[0022] 本發(fā)明還設(shè)及用于由葡萄糖催化生產(chǎn)葡糖二酸的工藝。該工藝包括在氧化催化劑 的存在下和在實(shí)質(zhì)上沒有加入的堿下使葡萄糖與氧氣反應(yīng)，其中葡萄糖的至少50%被轉(zhuǎn)化 為葡糖二酸。在實(shí)質(zhì)上沒有加入的堿下進(jìn)行氧化反應(yīng)利于產(chǎn)物回收和改進(jìn)工藝經(jīng)濟(jì)學(xué)。此 夕F，該反應(yīng)可W在弱簇酸例如乙酸的存在下進(jìn)行，葡萄糖的至少一部分被溶解在弱簇酸中。 此外，優(yōu)選的氧化催化劑和/或氧化反應(yīng)條件提供超過60 %，和高達(dá)65 %或更大的葡糖二 酸收率。
[0023] 在本發(fā)明的另一個(gè)方面，根據(jù)所公開的工藝制備的己二酸產(chǎn)物可W根據(jù)本領(lǐng)域已 知的工藝被轉(zhuǎn)化為各種其他工業(yè)上重要的化學(xué)品，包括，例如，己二臘、己內(nèi)酷胺、己內(nèi)醋、 六亞甲基二胺、1,6-己二醇、己二酸醋、聚酷胺（例如，尼龍）或聚醋。因此，己二臘、己內(nèi)酷 胺、己內(nèi)醋、六亞甲基二胺、1,6-己二醇、己二酸醋、聚酷胺（例如，尼龍）和聚醋可W由衍生 自生物可再生源的葡萄糖制備。
[0024] I.原料
[00巧]葡萄糖可W由各種含碳水化合物源獲得，含碳水化合物源包括常規(guī)的生物可再 生源例如玉米顆粒（玉米）、小麥、馬鈴馨、木馨和水稻W(wǎng)及可選擇的源例如能量作物、植 物生物質(zhì)、農(nóng)業(yè)廢物、森林殘留物、糖處理殘留物和植物衍生的家庭廢物。更通常，可W根 據(jù)本發(fā)明使用的生物可再生源包括任何可再生的有機(jī)物質(zhì)，再生的有機(jī)物質(zhì)包括碳水化 合物源例如，諸如柳枝稷、芒屬、樹（硬木和軟木）、植被和農(nóng)作物殘留物（例如，甘薦渣 和玉米賴）。其他源可W包括，例如，廢物材料（例如，廢紙、綠色廢物、城市廢物等）?？?W使用本領(lǐng)域已知的方法從生物可再生的材料分離諸如葡萄糖的碳水化合物。參見，例 如，Centi和vanSanten，CatalysisforRenew油les(可再生物的催化），Wiley-VCH， Weinheim2007 ;Kamm，Gruber和Kamm，Biorefineries-IndustrialProcessesand Products(生物精制機(jī)-工業(yè)工藝和產(chǎn)品），Wil巧-VCH，Weinheim2006 ;aiang-Tian Yang，BioprocessingforValue-AddedProductsfromRenewableResourcesNew TechnologiesandApplications(來自可再生資源新技術(shù)和應(yīng)用的增值產(chǎn)品的生物處 理），ElsevierB.V. 2007iF'uria，Starchin化ΘFoodIndustiy(食品工業(yè)中的淀粉）， 第8章，CRCHandbookofFoodAdditives(食物添加劑的CRC手冊(cè)），第2版，CRC出版 社，1973d還參見Kirk-OthmerEncyclopediaofChemicalTechnology化irk-Othmer化 學(xué)技術(shù)百科全書），第5版，JohnWiley和Sons2001內(nèi)的?？谡撌龅矸?、糖和糖漿的章。 此外，將淀粉轉(zhuǎn)化為葡萄糖的工藝是本領(lǐng)域已知的，參見，例如，Schenck，"Glucoseand GlucosecontainingSyrups(葡萄糖和包含葡萄糖的糖漿）"，在叫Imann'sEncyclopedia ofIndustrialQiemistry(烏爾曼工業(yè)化學(xué)百科全書），Wiley-VCH2009。此外，將纖 維素轉(zhuǎn)化為葡萄糖的方法是本領(lǐng)域已知的，參見，例如，Centi和vanSanten，Catalysis forRenewables(可再生物的催化），Wiley-VCH，Weinheim2007 ;Kamm，Gruber和Kamm， Biorefineries-IndustrialProcessesandProducts(生物精制機(jī)-工業(yè)工藝和產(chǎn)品）， Wiley-VCH?Weinheim2006 ；Shang-TianYang?BioprocessingforValue-AddedProducts fromRenewableResourcesNewTechnologiesandApplications(來自可再生資源新技 術(shù)和應(yīng)用的增值產(chǎn)品的生物處理），ElsevierB.V. 2007。
[0026] II.葡髓二酸的制備
[0027] 根據(jù)本發(fā)明，葡萄糖被轉(zhuǎn)化為，例如葡糖二酸。葡糖二酸的制備可W使用本領(lǐng)域 通常已知的氧化方