对二甲苯和对苯二甲酸的制造方法技术

本公开内容提供在酸例如路易斯酸的存在下由可再生的资源（例如，纤维素、半纤维素）和乙烯制造对二甲苯、甲苯和其他化合物的方法。例如，可以将纤维素和/或半纤维素转化成2,5-二甲基呋喃（DMF）和2-甲基呋喃，其可以分别转化成对二甲苯和甲苯。具体地，然后可以将对二甲苯氧化，以形成对苯二甲酸。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】本公开内容提供在酸例如路易斯酸的存在下由可再生的资源（例如，纤维素、半纤维素）和乙烯制造对二甲苯、甲苯和其他化合物的方法。例如，可以将纤维素和/或半纤维素转化成2,5-二甲基呋喃（DMF）和2-甲基呋喃，其可以分别转化成对二甲苯和甲苯。具体地，然后可以将对二甲苯氧化，以形成对苯二甲酸。【专利说明】相关申请的交叉参考本申请要求于2011年9月16日提交的美国临时专利申请第61/535,853号的优先权,其全部内容并入本文作为参考。专利
本公开内容主要涉及对二甲苯和对苯二甲酸的制造，更具体地，涉及由可再生的生物质资源(例如，纤维素、半纤维素)和乙烯制造对二甲苯和对苯二甲酸。
技术介绍
对于由可再生的生物质资源制造对二甲苯和对苯二甲酸以用于制造衣物和塑料存在有很高的需求。对苯二甲酸是可用于制造聚酯织物的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)的前体。对苯二甲酸可以通过对二甲苯的氧化来制造。对二甲苯的商业制造通常通过石油衍生物的催化重整来实现；但是，使用石油类原料来商业化制造对二甲苯(以及由此对苯二甲酸)会产生温室气体的排放，并导致持续依赖于石油资源。由可再生的生物质资源制造对二甲苯的替代方法已经处于研究中。含有纤维素和/或半纤维素的生物质可以转化成DMFoS后，可以通过乙烯的环加成将DMF转化成对二甲苯。具体地，可以在活性炭的存在下使DMF和乙烯反应，以产生对二甲苯；但是，该反应产生对二甲苯的收率低，使得这些条件在商业上不可实施。因此，本领域需要的是以更高的收率制造对二甲苯和对苯二甲酸的方法。
技术实现思路
通过提供以高于本领域目前已知的收率由2，5-二甲基呋喃(DMF)制造对二甲苯的方法，本公开内容解决了该需求。本文提供的方法使用路易斯酸将DMF转化成对二甲苯。无意拘泥于任何理论，制造对二甲苯的更高的收率可通过减少由DMF形成的2，5-己二酮的量或者通过将任何形成的2，5-己二酮转化成对二甲苯来实现。可以将制造的对二甲苯氧化，以制造对苯二甲酸。本公开内容的一个方面提供用于制造式I的化合物的方法A，其中式I具有以下结构:【权利要求】1.一种用于制造对二甲苯的方法，包括: a)提供2，5-二甲基呋喃(DMF)； b)提供乙稀； c)提供路易斯酸； d)提供溶剂； e)合并所述DMF、所述乙烯、所述路易斯酸和所述溶剂，以形成反应混合物；以及 f )由所述反应混合物中至少一部分的所述DMF制造对二甲苯。2.根据权利要求1所述的方法，还包括从所述反应混合物中分离对二甲苯。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述溶剂是质子惰性溶剂。4.根据权利要求3所述的方法，其中所述质子惰性溶剂的偶极矩大于0.1。5.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述溶剂是醚。6.根据权利要求5所述的方法，其中所述溶剂选自二噁烷、甘醇二甲醚、二甘醇二甲醚、三甘醇二甲醚和四氢呋喃。7.根据权利要求6所述的方法，其中所述溶剂是1，4-二噁烷。8.根据权利要求1-7中任一项所述的方法，其中所述路易斯酸包括金属阳离子。9.根据权利要求1-7中任一项所述的方法，其中所述路易斯酸包括3族金属阳离子、9族金属阳离子、10族金属阳离子、11族金属阳离子或镧系金属阳离子。10.根据权利要求1-7中任一项所述的方法，其中所述路易斯酸包括二价金属阳离子或三价金属阳离子。11.根据权利要求10所述的方法，其中所述二价金属阳离子选自Zn2+、Cu2+、Ni2+和Co2+。12.根据权利要求10所述的方法，其中所述三价金属阳离子选自Al3+、In3+、Fe3+、La3+、Gd3+ 和 Y3+。13.根据权利要求1-7中任一项所述的方法，其中所述路易斯酸是水稳定性的。14.根据权利要求1-7中任一项所述的方法，其中所述路易斯酸选自A1C13、Bi(OTf) 3、CuCl2、Cu (OTf) 2、CoCl2、CrCl3、Fe (OTf) 2、Gd (OTf) 3、InCl3、In (OTf) 3、NiCl2、Ni (OTf) 2、MnCl2、SnCl2' TiCl4' VCl2^Y(OTf) 3、乙酸、氯乙酸和 P2O5 =15.根据权利要求14所述的方法，其中所述路易斯酸是CuCl2或Cu(OTf) 2。16.根据权利要求1-15中任一项所述的方法，其中少于10%的所述反应混合物是2，5-己二酮。17.根据权利要求1-16中任一项所述的方法，其中在至少150°C的温度下将至少一部分的所述DMF转化成对二甲苯。18.根据权利要求17所述的方法，其中在150°C至300°C的温度下将至少一部分的所述DMF转化成对二甲苯。19.根据权利要求1-18中任一项所述的方法，还包括向所述反应混合物中加入一种或多种分子筛。20.根据权利要求19所述的方法，其中所述一种或多种分子筛的孔径为3人至100人。21.一种用于制造对二甲苯的方法，包括: a)提供2，5-二甲基呋喃(DMF)；b)提供乙稀； c)提供水稳定性的路易斯酸； d)提供溶剂； e)合并所述DMF、所述乙烯、所述水稳定性的路易斯酸和所述溶剂，以形成反应混合物；以及 f )由所述反应混合物中至少一部分的所述DMF制造对二甲苯。22.一种用于制造对二甲苯的方法，包括: a)提供2，5-二甲基呋喃(DMF)； b)提供乙稀； c)提供路易斯酸； d)提供溶剂，其中所述溶剂是醚； e)合并所述DMF、所述乙烯、所述路易斯酸和所述溶剂，以形成反应混合物；以及 f )由所述反应混合物中至少一部分的所述DMF制造对二甲苯。23.一种用于制造对二甲苯的方法，包括: a)提供2，5-二甲基呋喃(DMF)； b)提供乙稀； c)提供路易斯酸，其中所述路易斯酸选自乙酸、A1C13、CuCl2,Cu(OTf)2、GdCl3、Gd (OTf) 3、InCl3、In (OTf) 3、YCl3 和 Y (OTf) 3 ； d)合并所述DMF、所述乙烯和所述路易斯酸，以形成反应混合物；以及 e)由所述反应混合物中至少一部分的所述DMF制造对二甲苯。24.根据权利要求23所述的方法，其中所述路易斯酸是CuCl2、Cu(OTf)2或Y(0Tf)3。25.通过权利要求1-24中任一项所述的方法制造的对二甲苯用于制造塑料或燃料的用途。26.一种用于制造对苯二甲酸的方法，包括: a)根据权利要求1-24中任一项所述的方法制造对二甲苯；以及 b)将所述对二甲苯氧化，以制造对苯二甲酸。27.一种用于制造式I的化合物的方法，其中式I具有以下结构: 28.根据权利要求27所述的方法，其中R1和R2各自为甲基。29.根据权利要求27所述的方法，其中R1是11，且R2是甲基。30.根据权利要求27-29中任一项所述的方法，其中所述溶剂是偶极矩大于0.1的质子惰性溶剂。31.根据权利要求27-29中任一项所述的方法，其中所述溶剂是醚。32.根据权利要求27-29中任一项所述的方法，其中所述溶剂选自二噁烷、四氢呋喃、三甘醇二甲醚和环丁砜。33.根据权利要求32所述的方法，其中所述溶剂是1，4-二噁烷。34.根据权利要求27-33中任一项所述的方法，其中所述路易斯酸包括过渡金属阳离子。35.根据权利要求27-33中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于制造对二甲苯的方法，包括：a）提供2,5‑二甲基呋喃（DMF）；b）提供乙烯；c）提供路易斯酸；d）提供溶剂；e）合并所述DMF、所述乙烯、所述路易斯酸和所述溶剂，以形成反应混合物；以及f）由所述反应混合物中至少一部分的所述DMF制造对二甲苯。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：增野真家，D坎农，J·比斯尔，RL史密斯，M·福斯特，A·B·伍德，PB史密斯，DA赫库尔，
申请(专利权)人：微麦德斯公司，
类型：发明
国别省市：美国;US