酸性溶剂和水在2,5‑呋喃二甲酸生产中的用途制造技术

本发明专利技术提出了用于提供生产2,5‑呋喃二甲酸的有效、高效和方便的方式的方法。此外，本发明专利技术提出了包含2,5‑呋喃二甲酸和至少一种副产物的2,5‑呋喃二甲酸的组合物。在某些情况下，将4‑脱氧‑5‑脱氢葡萄糖二酸脱水以获得所述2,5‑呋喃二甲酸。可以将溶剂、催化剂和/或反应剂与所述4‑脱氧‑5‑脱氢葡萄糖二酸合并，以产生包含所述2,5‑呋喃二甲酸的反应产物。在某些安排中，所述反应产物可能另外包含水和/或副产物。

Use acid solvent and water in 2,5 furan two formic acid in production

The invention provides method for producing 2,5 furan two formic acid is effective, efficient and convenient way. In addition, the invention provides compositions containing 2,5 2,5 furan-2-carboxylic furan two formic acid and at least one by-product of two. In some cases, 4 - 5 glucaric acid dehydrogenation dehydration to obtain the 2,5 furan two formic acid. The solvent and catalyst and / or reaction agent and the 4 - 5 dehydrogenation glucarate merger, to produce a reaction product containing the 2,5 furan two formic acid. In some arrangements, the reaction product may additionally contain water and / or by-products.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】酸性溶剂和水在2,5-呋喃二甲酸生产中的用途交叉引用本申请要求2014年10月9日提交的题为“酸性溶剂和水在2,5-呋喃二甲酸生产中的用途”(UseofAcidicSolventandWaterintheProductionof2,5-FuranducarboxylicAcid)的美国临时专利申请系列号62/061843的利益，所述临时申请整体通过参考并入本文。
技术介绍
2,5-呋喃二甲酸(FDCA)和FDCA酯被公认为在大量化学领域中潜在的中间体。例如，FDCA被鉴定为塑料、燃料、聚合材料、药品、农用化学品和食品增强剂等的生产中有希望的前体。此外，FDCA被美国能源部强调为是用于开发未来“绿色”化学的优先化学品。专利技术概述下文提出了简化的概述以便提供本公开的某些情况的基础理解。所述概述不是本公开的广泛综述。它既不打算指定本公开的关键或重要要素，也不打算描绘本公开的范围。下面的概述以简化形式提出了本公开的一些概念，作为后文中描述的序幕。本公开的各个方面提供了生产2,5-呋喃二甲酸(FDCA)的有效、高效且方便的方式。具体来说，本公开的某些方面提供了用于将4-脱氧-5-脱氢葡萄糖二酸(DDG)脱水以获得FDCA的技术。所述脱水反应通过将一种或多种催化剂和/或一种或多种溶剂与DDG起始原料合并来进行。在某些情况下，所述催化剂可以充当脱水剂，并且可以与DDG上的羟基相互作用，由此促进消除反应以形成FDCA。所述催化剂和/或溶剂可以协助所述脱水反应，由此产生提高的FDCA得率。在第一实施方式中，生产FDCA的方法包括使DDG与溶剂在催化剂存在下发生接触(例如，将DDG、溶剂和催化剂在反应器中合并)，其中所述催化剂选自溴化物盐、氢溴酸、元素溴及其组合，以及允许DDG反应以产生FDCA、任何副产物和水。在其他实施方式中，生产FDCA的方法包括使DDG与溶剂在催化剂存在下发生接触(例如，将DDG、溶剂和催化剂在反应器中合并)，其中所述催化剂选自卤化物盐、氢卤酸、元素离子及其组合，以及允许DDG反应以产生FDCA、任何副产物和水。在另一个实施方式中，生产FDCA的方法包括使DDG与酸性溶剂在水存在下发生接触，以及允许DDG、所述酸性溶剂和水相互反应，以产生FDCA、任何副产物和水。在某些实施方式中，生产FDCA的方法包括使DDG与羧酸发生接触，以及允许DDG与所述羧酸相互反应，以产生FDCA、任何副产物和水。这些特点以及许多其他特点，在下文中更详细讨论。附图简述在附图中对本公开进行示例而非限制性的说明，附图中类似的指称数字指示相似的要素，并且其中：图1示出的图描绘了按照一种或多种实施方式，使用水和酸性溶剂的益处。详细描述对于本领域普通技术人员来说，已知本公开的益处之后，本文公开的主题内容的各种不同实例、情况和实施方式都是可能并且显而易见的。在本公开中，对“某些示例性实施方式”或情况(以及类似的短语)的指称，意味着那些实施方式或情况仅仅是主题内容的非限制性实例，并且不排除可能存在其他可替选实施方式或情况。除非另有指明或除非从描述它的上下文明显看出不是如此，否则在下面的实施方式和实例以及上面的概述中的可替选要素或特点都可以彼此互换。在一个实例中描述的要素可以与另一个实例中描述的一个或多个对应的要素互换或替换它。同样地，与特定实施方式或实例相结合公开的任选或非必需特点，应该被理解为被公开以用于所公开的主题内容的任何其他实施方式中。更普遍来说，所述实例的要素应该被理解为被普遍公开以用于本文中公开的产品和方法的其他情况和实例。对具有操作性、即能够执行一种或多种功能、任务和/或操作等的组分或成分的指称，意味着它在至少某些实施方式中能够执行所述明确叙述的功能、任务和/或操作，并且很可能是操作性的，也执行一种或多种其他功能、任务和/或操作。尽管本公开包含了具体实例，包括目前优选的模式或实施方式，但本领域技术人员应该认识到，存在大量在随附的权利要求书中所阐述的本专利技术的精神和范围之内的改变和修改。在权利要求书中使用的每个词语打算包括与它在本公开中的用法和/或与它在任何相关
中的技术和工业用法相符的所有字典意义。不定冠词和定冠词以及其他这样的词语和短语，在权利要求书中以在专利中通常且传统的方式使用，意味着“至少一个”或“一个或多个”。词语“包含”在权利要求书中以其传统的开放式意义使用，也就是说，意味着由权利要求项所定义的产品或方法也可以任选地具有明确叙述的之外的其他特点、要素、步骤等。DDG到FDCA的脱水反应本专利技术涉及通过氧化的糖产品(其可以包括例如DDG)的脱水来合成2,5-双取代的呋喃类化合物(其可以包括例如FDCA)。根据本专利技术的某些方面，所述脱水方法产生与以前已知的脱水反应相比产生更高得率和/或更高纯度的2,5-双取代的呋喃类化合物。在某些情况下，所述DDG可以是DDG盐和/或DDG酯。例如，DDG的酯可以包括二丁酯(DDG-DBE)。DDG的盐可以包括DDG2K，其是DDG二钾盐。所述FDCA可以是FDCA酯(例如FDCA-DBE)。例如，可以将DDG-DBE起始原料脱水以产生FDCA-DBE。为了易于讨论，当在本文中使用时，“DDG”和“FDCA”是指广义的DDG和FDCA(包括但不限于其酯)，而不是指DDG和FDCA的任何特定化学形式。特定的化学形式例如FDCA和DDG的酯被具体指明。DDG被脱水以产生FDCA。除了FDCA之外，所述脱水反应可能另外产生各种不同副产物。在某些情况下，将DDG与溶剂(例如酸性溶剂)和/或催化剂合并，并允许其反应以产生FDCA。在将DDG添加到催化剂之前，可以将DDG溶解在第一溶剂中。在某些情况下，可以将DDG溶解在第一溶剂中，然后向催化剂和/或第二溶剂添加所述DDG(即所述溶解的DDG和第一溶剂)。在某些情况下，将DDG溶解在水中，然后向催化剂和/或酸性溶剂添加所述DDG。众所周知的是，通过在添加任何其他组分(例如催化剂)之前将DDG溶解在水中，引起从FDCA到DDG的更高效的反应。可以发生更高效的反应的几个原因包括：通过在添加催化剂或酸性溶剂之前将DDG-2K溶解在水中，DDG-2K在溶液中更有效；当首先溶解在水中时，DDG可以采取其优选的形式；以及溶液中的DDG可能提高FDCA的得率。在某些情况下，所述催化剂是溶剂。在某些情况下，所述催化剂还充当脱水剂。所述催化剂可以是盐、气体、元素离子和/或酸。在某些情况下，所述催化剂和/或溶剂选自一种或多种元素卤素(例如元素溴、元素氯、元素氟、元素碘等)、氢卤酸(例如氢溴酸、盐酸、氢氟酸、氢碘酸等)、碱和碱土金属盐(例如溴化钠、溴化钾、溴化锂、溴化铷、溴化铯、溴化镁、溴化钙、溴化锶、溴化钡、氯化钠、氯化钾、氯化锂、氯化铷、氯化铯、氯化镁、氯化钙、氯化锶、氯化钡、氟化钠、氟化钾、氟化锂、氟化铷、氟化铯、氟化镁、氟化钙、氟化锶、氟化钡、碘化钠、碘化钾、碘化锂、碘化铷、碘化铯、碘化镁、碘化钙、碘化锶、碘化钡、其他碱或碱土金属盐、其中至少某些负离子是卤素的其他盐等)、乙酰氯、其他酰基卤或活化物质、其他非均相酸催化剂、三氟乙酸、乙酸、水、甲醇、乙醇、1-丙醇、2-丙醇、1-丁醇、n-甲基吡咯烷酮酸、丙酸、丁酸、甲酸、其他离子性液体、硝酸、硫酸本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种生产2,5‑呋喃二甲酸的方法，所述方法包括：将4‑脱氧‑5‑脱氢葡萄糖二酸与水和酸性溶剂混合，以形成反应混合物；允许所述4‑脱氧‑5‑脱氢葡萄糖二酸在所述水和酸性溶剂存在下反应，以产生2,5‑呋喃二甲酸、水和副产物；以及从所述反应产物中移出所述2,5‑呋喃二甲酸，其中所述反应混合物中水的总量为所述反应混合物的至少10vol％，其中所述酸性溶剂选自盐酸、氢碘酸、氢溴酸、氢氟酸、乙酸、硫酸、磷酸、硝酸、三氟乙酸、甲磺酸、乙磺酸、苯磺酸、对甲苯磺酸、酸性离子交换树脂、钨硅酸、磷钼酸、磷钨酸及其组合，并且其中产生的副产物包括内酯。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.10.09 US 62/061,8431.一种生产2,5-呋喃二甲酸的方法，所述方法包括：将4-脱氧-5-脱氢葡萄糖二酸与水和酸性溶剂混合，以形成反应混合物；允许所述4-脱氧-5-脱氢葡萄糖二酸在所述水和酸性溶剂存在下反应，以产生2,5-呋喃二甲酸、水和副产物；以及从所述反应产物中移出所述2,5-呋喃二甲酸，其中所述反应混合物中水的总量为所述反应混合物的至少10vol％，其中所述酸性溶剂选自盐酸、氢碘酸、氢溴酸、氢氟酸、乙酸、硫酸、磷酸、硝酸、三氟乙酸、甲磺酸、乙磺酸、苯磺酸、对甲苯磺酸、酸性离子交换树脂、钨硅酸、磷钼酸、磷钨酸及其组合，并且其中产生的副产物包括内酯。2.权利要求1的方法，其还包括在将4-脱氧-5-脱氢葡萄糖二酸与水和酸性溶剂混合之前，将所述4-脱氧-5-脱氢葡萄糖二酸溶解在水中。3.权利要求1的方法，其中所述2,5-呋喃二甲酸具有超过40mol％的得率。4.权利要求1的方法，其中所述酸性溶剂是氢溴酸。5.权利要求1的方法，其中所述催化剂选自氯化钠、氯化钾、氯化锂、氯化铷、氯化铯、氯化镁、氯化钙、氯化锶、氯化钡、FeCl3、AlCl3、NH4Cl、[EMIM]Cl、氟化钠、氟化钾、氟化锂、氟化铷、氟化铯、氟化镁、氟化钙、氟化锶、氟化钡、FeF3、AlF3、NH4F、[EMIM]F、碘化钠、碘化钾、碘化锂、碘化铷、碘化铯、碘化镁、碘化钙、碘化锶、碘化钡、FeI3、AlI3、NH4I、[EMIM]I、溴化钠、溴化钾、溴化锂、溴化铷、溴化铯、溴化镁、溴化钙、溴化锶、溴化钡、FeBr3、AlBr3、NH4Br、[EMIM]Br及其组合。6.权利要求1的方法，其中所述反应混合物中水的总量为至少30vol％。7.一种生产2,5-呋喃二甲酸的方法，所述方法包括：将4-脱氧-5-脱氢葡萄糖二酸与水和酸性溶剂混合，以形成反应混合物；以及允许所述4-脱氧-5-脱氢葡萄糖二酸在所述水和酸性溶剂存在下反应，以产生2,5-呋喃二甲酸、水和副产物。8.权利要求7的方法，其还包括在与酸性溶剂混合之前将所述4-脱氧-5-脱氢葡萄糖二酸溶解在水中。9.权利要求7的方法，其中所述酸性溶剂选自盐酸、氢碘酸、氢溴酸、氢氟酸、乙酸、硫酸、磷酸、硝酸、三氟乙酸、甲磺酸、乙磺酸、苯磺酸、对甲苯磺酸、酸性离子交换树脂、钨硅酸、磷钼酸、磷钨酸及其组合。10.权利要求7的方法，其中所述反应混合物中水的总量为所述反应混合物的至少10vol％。11.权利要求7的方法，其中所述反应混合物中水的总量为所述反应混合物的至少30vol％。12.权利要求7的方法，其中所述酸性溶剂包含氢溴酸和乙酸。13.权利要求7的方法，其中所述酸性溶剂包含氢溴酸。14.权利要求7的方法，其还包括添加选自卤化物盐、氢卤酸、元素离子及其组合的催化剂。15.权利要求14的方法，其中所述催化剂是选自如下的卤化物盐：碱金属溴化物、碱土金属溴化物、过渡金属溴化物、稀土金属溴化物、碱金属氯化物、碱土金属氯化物、过渡金属氯化物、稀土金属氯化物、碱金属氟化物、碱土金属氟化物、过渡金属氟化物、稀土金属氟化物、碱金属碘化物、碱土金属碘化物、过渡金属碘化物、稀土金属碘化物及其组合。16.权利要求14的方法，其中所述催化剂是选自如下的卤化物盐：与氯化物组合的有机阳离子、与氟化物组合的有机阳离子、与碘化物组合的有机阳离子及其组合。17.权利要求16的方法，其中所述有机阳离子选自季铵离子、叔铵离子、仲铵离子、伯铵离子、鏻离子及其组合。18.权利要求14的方法，其中所述催化剂是选自如下的卤化物盐：氯化钠、氯化钾、氯化锂、氯化铷、氯化铯、氯化镁、氯化钙、氯化锶、氯化钡、FeCl3、AlCl3、NH4Cl、[EMIM]Cl、氟化钠、氟化钾、氟化锂、氟化铷、氟化铯、氟化镁、氟化钙、氟化锶、氟化钡、FeF3、AlF3、NH4F、[EMIM]...

【专利技术属性】
技术研发人员：维克托·A·阿达米安，约瑟夫·B·宾德，瑞安·谢伊，
申请(专利权)人：BP北美公司，
类型：发明
国别省市：美国,US