尼龙聚合物和方法技术

本发明专利技术提供了一种用于制备尼龙聚合物的方法，所述方法包括以下步骤：使ω-末端脂肪酸或脂肪酸酯与戊烯腈接触以制备腈官能化的不饱和脂肪酸或脂肪酸酯，用氢将所述腈官能化的不饱和脂肪酸或脂肪酸酯在氢化催化剂的存在下氢化以制备饱和氨基酸并使所述饱和氨基酸经受聚酰胺化条件以提供尼龙聚合物。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】专利
本文的公开内容涉及化学转化的方法并且涉及特别针对制备聚酰胺聚合物，尤其是尼龙12的方法。这些公开内容使得能够获得用于起始于ω-末端脂肪酸或脂肪酸酯和戊烯腈的饱和氨基酸的合成的方法，并且采用复分解化学方法。专利技术背景聚酰胺是一类特征在于通过酰胺基连接的重复单元的合成聚合物。在酰胺键之间的重复单元基本上是脂族的情况下，将聚酰胺聚合物称为尼龙。这种类型的聚合物通过二胺与二酸之间的缩合反应制备。其他聚合物可以经由具有ω末端胺基的羧酸(ω-氨基酸)的自缩合或氨基酸的内酰胺形式的开环聚合制备。尼龙是最早商业化的聚合物之一，并且是最广泛地使用的聚合物之一。通常可得的尼龙聚合物具有名称:尼龙66、尼龙6、尼龙11、尼龙12、尼龙46、尼龙612和尼龙610等。命名术语中的数字表示用于制备尼龙的单体中的碳原子的数目。在名称中存在至少两个大于一的数字的情况下，尼龙由二胺和二酸制成，第一个是二胺中碳原子的数目并且第二个是二酸中碳原子的数目。例如，尼龙66由六亚甲基二胺，即具有6个碳的直链脂族二胺，与己二酸，即具有6个碳的直链脂族二酸之间的缩合反应制成。当尼龙由内酰胺的开环反应制备时，该数目是内酰胺中的碳原子数。例如，尼龙6由己内酰胺的开环反应制备并且尼龙12由月桂内酰胺，即由ω-末端氨基酸，又名ω-氨基酸形成的12个碳原子的内酰胺的开环反应制备。存在奇数尼龙如尼龙7，但7个碳原子的内酰胺形式是非典型的。7个碳原子的ω-末端氨基酸单体的自缩合是典型的。尼龙66，即聚己二酰己二胺，是第一种作为人造纺织纤维得到广泛应用的商业上成功的尼龙。它从1938年9月20日授予Carothers并且包括权利要求一种包含聚合己二酰己二胺的人造纤维的美国专利号2，130，948已知。传统的基于石油的中间体广泛用于制备尼龙。例如，环己烷用于制备己二酸和己内酰胺。丁二烯和天然气是用于制备六亚甲基二胺的重要的原材料。尼龙12还依赖于丁二烯进料。存在很好的理由相信与石油的价格相关联的用于这些原材料的成本在未来会增加。作为结果，适宜的是找到更加可持续的原材料，而不是纯粹基于石油的原材料，作为用于尼龙中间体的原材料。
技术实现思路
本专利技术涉及一种用于由可持续原材料制备尼龙聚合物的方法。该方法包括起始于ω_末端脂肪酸或脂肪酸酯和戊烯腈的饱和氨基酸的合成，并且采用复分解化学方法。在本专利技术的一个实施方案中，所述方法包括以下步骤:a)使ω -末端脂肪酸或脂肪酸酯与戊烯腈接触以制备腈官能化的不饱和脂肪酸或脂肪酸酯，其中所述ω-末端脂肪酸或脂肪酸酯具有8至25之间的碳脂肪酸链长度，并且其中该反应在复分解催化剂的存在下发生；b)用氢将来自步骤(a)的所述腈官能化的不饱和脂肪酸或脂肪酸酯在氢化催化剂的存在下氢化以制备饱和氨基酸；和c)使来自步骤(b)的所述饱和氨基酸经受聚酰胺化条件以提供尼龙聚合物。在另一个实施方案中，ω -末端脂肪酸或脂肪酸酯是9-癸烯酸，戊烯腈是2-戊烯腈，腈官能化的不饱和脂肪酸或脂肪酸酯是式NCHC=CH (CH2) 7C00H的Cll腈酸，饱和氨基酸是式NH2CH2 (CH2) 9C00H的Cll氨基酸并且尼龙聚合物是尼龙11。在另一个实施方案中，ω-末端脂肪酸或脂肪酸酯是9-癸烯酸，戊烯腈是3-戊烯腈，腈官能化的不饱和脂肪酸或脂肪酸酯是式NCCH2HC=CH(CH2)7C00H的C12腈酸，饱和氨基酸是式NH2CH2 (CH2) 10C00H的C12氨基酸并且尼龙聚合物是尼龙12。在另一个实施方案中，ω-末端脂肪酸或脂肪酸酯是10-十一碳烯酸，戊烯腈是2-戊烯腈，腈官能化的不饱和脂肪酸或脂肪酸酯是式NCCH2HC=CH(CH2)7C00H的C12腈酸，饱和氨基酸是式NH2CH2 (CH2) 10C00H的C12氨基酸并且尼龙聚合物是尼龙12。在另一个实施方案中，ω-末端脂肪酸或脂肪酸酯是10-1碳烯酸，戊烯腈是3-戊烯腈，腈官能化的不饱和脂肪酸或脂肪酸酯是式NCCH2HC=CH(CH2)8C00H的C13腈酸，饱和氨基酸是式NH2CH2 (CH2) 11C00H的C13氨基酸并且尼龙聚合物是尼龙13。本专利技术的另一个实施方案包括以下步骤:a)使ω -末端脂肪酸或脂肪酸酯与氰化氢接触以制备腈官能化的不饱和脂肪酸或脂肪酸酯，其中所述ω-末端脂肪酸或脂肪酸酯具有8至25之间的碳脂肪酸链长度，并且其中该反应在氢氰化催化剂的存在下发生；b)用氢将来自步骤(a)的所述腈官能化的不饱和脂肪酸或脂肪酸酯在氢化催化剂的存在下氢化以制备饱和氨基酸；以及c)使来自步骤(b)的所述饱和氨基酸经受聚酰胺化条件以提供尼龙聚合物。在另一个实施方案中，ω-末端脂肪酸或脂肪酸酯是十二碳烯酸，腈官能化的不饱和脂肪酸或脂肪酸酯是式NCCH2HC=CH (CH2) 7C00H的C12腈酸，饱和氨基酸是式NH2CH2 (CH2) 10C00H的C12氨基酸并且尼龙聚合物是尼龙12。本专利技术的另一个实施方案包括以下步骤:a)使ω-末端脂肪酸或脂肪酸酯与不饱和胺接触以制备饱和氨基酸，其中所述ω_末端脂肪酸或脂肪酸酯具有8至25之间的碳脂肪酸链长度，并且其中该反应在复分解催化剂的存在下发生；以及b)使来自步骤(a)的所述饱和氨基酸经受聚酰胺化条件以提供尼龙聚合物。在另一个实施方案中，ω -末端脂肪酸或脂肪酸酯是9-癸烯酸，不饱和胺是烯丙胺，饱和氨基酸是式NH2CH2(CH2)9C00H的Cll氨基酸并且尼龙聚合物是尼龙11。在另一个实施方案中，ω-末端脂肪酸或脂肪酸酯是9-癸烯酸，不饱和胺是烯丙胺，饱和氨基酸是式NH2CH2 (CH2) 10C00H的C12氨基酸并且尼龙聚合物是尼龙12。实施方案详述本文的实施方案涉及复分解化学方法，其中一种或多种反应物烯烃经历双键断裂和与反应物烯烃不同的一种或多种产物烯烃的随后的再形成。在反应物烯烃具有不同的组成的情况下，该方法称为“交叉复分解”。导致环分子形成或环分子的开环的复分解化学方法分别被称为“闭环复分解”或“开环复分解”。复分解在具有低商业价值的烯烃原料转化为更高价值的不饱和化学品上得到了应用。已知的是不饱和脂肪酸或不饱和脂肪酸酯与短链烯烃的交叉复分解可以产生具有反应物的链长度之间的链长度的中间体的更高价值的ω-不饱和脂肪酸或脂肪酸酯。作为实例，油酸或油酸的甲酯可以与乙烯在合适的复分解催化剂的存在下复分解并分别形成9-癸烯酸或9-癸烯酸甲酯。通过进一步的化学改性，可以将这些末端不饱和酸或酯转化为尼龙单体。本文引用的所有专利、专利申请、测试步骤、优先权文件、文章、出版物、手册和其他文献全部通过引用结合至这些公开内容不与本专利技术冲突的程度并且对于其中允许这种结合的所有辖区。根据在关于用于ω-氨基链烷酸的合成的方法(a METHOD FOR THE SYNTHESISOF 0MEGA-AMIN0-ALKAN0IC ACIDS)(授予 Dubois，Jean-Luc)的美国专利申请号20100168453A1中得到的教导(其公开内容通过引用以其全部内容结合在此)，已知特定的复分解催化剂。例如，具有鹤或钥配合物基体的复分解催化剂由Schrock等(J.Am.Chem.Soc.108(1986)2771 或 Basset 等在 Angew.Chem本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于制备尼龙聚合物的方法，所述方法包括以下步骤：a)使ω?末端脂肪酸或脂肪酸酯与戊烯腈接触以制备腈官能化的不饱和脂肪酸或脂肪酸酯，其中所述ω?末端脂肪酸或脂肪酸酯具有8至25之间的碳脂肪酸链长度，并且其中该反应在复分解催化剂的存在下发生；b)用氢将来自步骤(a)的所述腈官能化的不饱和脂肪酸或脂肪酸酯在氢化催化剂的存在下氢化以制备饱和氨基酸；和c)使来自步骤(b)的所述饱和氨基酸经受聚酰胺化条件以提供尼龙聚合物。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.03.13 US 61/610,2261.一种用于制备尼龙聚合物的方法，所述方法包括以下步骤: a)使ω-末端脂肪酸或脂肪酸酯与戊烯腈接触以制备腈官能化的不饱和脂肪酸或脂肪酸酯，其中所述ω -末端脂肪酸或脂肪酸酯具有8至25之间的碳脂肪酸链长度，并且其中该反应在复分解催化剂的存在下发生； b)用氢将来自步骤(a)的所述腈官能化的不饱和脂肪酸或脂肪酸酯在氢化催化剂的存在下氢化以制备饱和氨基酸；和 c)使来自步骤(b)的所述饱和氨基酸经受聚酰胺化条件以提供尼龙聚合物。2.权利要求1所述的方法，其中所述ω-末端脂肪酸或脂肪酸酯是9-癸烯酸，所述戊烯腈是2-戊烯腈，所述腈官能化的不饱和脂肪酸或脂肪酸酯是式NCHC=CH (CH2) 7COOH的Cl I腈酸，所述饱和氨基酸是式NH2CH2 (CH2)9COOH的Cll氨基酸并且所述尼龙聚合物是尼龙11。3.权利要求1所述的方法，其中所述ω-末端脂肪酸或脂肪酸酯是9-癸烯酸，所述戊烯腈是3-戊烯腈，所述腈官能化的不饱和脂肪酸或脂肪酸酯是式NCCH2HC=CH (CH2) 7C00H的C12腈酸，所述饱和氨基酸是式NH2CH2 (CH2) 10COOH的C12氨基酸并且所述尼龙聚合物是尼龙12。4.权利要求1所述的方法，其中所述ω-末端脂肪酸或脂肪酸酯是10-十一碳烯酸，所述戊烯腈是2-戊烯腈，所述腈官能化的不饱和脂肪酸或脂肪酸酯是式NCCH2HC=CH (CH2) 7C00H的C12腈酸，所述饱和氨基酸是式NH2CH2 (CH2) 10COOH的C12氨基酸并且所述尼龙聚合物是尼龙12。5.权利要求1所述的方法，其中所述ω-末端脂肪酸或脂肪酸酯是10-十一碳烯酸，所述戊烯腈是3-戊烯腈，所述腈官能化的不饱和脂肪酸或脂肪酸酯是式...

【专利技术属性】
技术研发人员：古鲁萨米·拉金德兰，张城，安妮·加夫尼，
申请(专利权)人：因温斯特技术公司，
类型：
国别省市：