用于酯化反应的催化剂及催化酯化反应的方法技术

一种用于酯化反应的催化剂，其是由包括至少一第一化合物和至少一第二化合物的混合物反应而成，其中至少一第一化合物是具有钛、铝、锆、铪、锌或铋的金属烷氧化物、无机金属盐、金属羧酸盐、无机金属化合物或其组合；至少一第二化合物是α羟基酸、由α羟基酸及醇类形成的烷基酯、由α羟基酸及胺类形成的烷基酰胺、氨基酸、由氨基酸及醇类形成的烷基酯、由氨基酸及胺类形成的烷基酰胺、或其组合。用于聚酯化反应的催化剂具备良好催化性能，同时解决连续式生产因催化剂水解必须关闭系统并清洁系统的困扰，提高生产效益。

Catalyst for esterification and method of catalytic esterification

【技术实现步骤摘要】
用于酯化反应的催化剂及催化酯化反应的方法
本专利技术是有关于一种用于酯化反应(esterification)的催化剂及其催化方法。
技术介绍
酯类化合物在当今生活中被广泛使用，常见用于进行酯化反应的催化剂包括锡基催化剂(例如，二月桂酸二丁基锡(dibutyltindilaurate,DBTDL)、辛酸锡或乙酰丙酮锡)、钛基催化剂(例如，钛醇盐、乳酸钛或柠檬酸钛)或锑基催化剂(例如，三氧化二锑或乙二醇锑)。锡基催化剂的反应速率快，且较不会影响产物颜色，然而有机锡化合物毒性较高，欧盟已立法限制其应用。相同情形亦发生在锑基催化剂上，举例来说，日本在热充填瓶聚对苯二甲酸乙二酯(polyethyleneterephthalate,PET)中限制使用锑基催化剂。对于传统钛基催化剂而言，虽然钛是无毒金属且拥有良好反应性，但是催化剂容易变色并发生水解，因而造成使用上的困扰。一般而言，使用连续式生产制造聚酯时，如聚对苯二甲酸丁二酯(polybutyleneterephthalate,PBT)，催化剂水解将造成每隔数月即需停车清洁设备，不仅消耗大量人力且减少产能。此外，近年来环保意识抬头，对环境友好的催化剂需求更是不容小觑。有鉴于此，目前急需发展出更好的催化剂以改善上述问题。
技术实现思路
本专利技术的目的之一在于提供能够克服上述现有技术的催化剂存在的种种问题的更好的催化剂。本专利技术的一态样是提供一种用于酯化反应的催化剂，此催化剂是由包括至少一第一化合物和至少一第二化合物的混合物反应而成。至少一第一化合物是具有钛、铝、锆、铪、锌或铋的金属烷氧化物、无机金属盐、金属羧酸盐、无机金属化合物或其组合。至少一第二化合物是α羟基酸、由α羟基酸及醇类形成的烷基酯、由α羟基酸及胺类形成的烷基酰胺、氨基酸、由氨基酸及醇类形成的烷基酯、由氨基酸及胺类形成的烷基酰胺、或其组合。在一些实施方式中，具有钛、铝、锆、铪、铋或锌的金属烷氧化物的化学式为M(OR1)(OR2)(OR3)x(OR4)y，R1、R2、R3及R4独立地为C2～C8烷基。当M为钛、锆或铪时，x＝1且y＝1。当M为铋或铝时，x＝1且y＝0。当M为锌时，x＝0且y＝0。在一些实施方式中，具有钛、铝、锆、铪、铋或锌的无机金属盐包括氯盐、硝酸盐、硫酸盐或其组合。具有钛、铝、锆、铪、铋或锌的金属羧酸盐包括醋酸盐、丙酸盐或其组合。具有钛、铝、锆、铪、铋或锌的无机金属化合物包括金属氧化物、金属氢氧化物或其组合。在一些实施方式中，α羟基酸包括乙醇酸、乳酸、柠檬酸、苹果酸、酒石酸或其组合。在一些实施方式中，由α羟基酸及醇类形成的烷基酯具有C2～C18烷基。由α羟基酸及胺类形成的烷基酰胺具有C2～C18烷基。由氨基酸及醇类形成的烷基酯具有C2～C18烷基。由氨基酸及胺类形成的烷基酰胺烷基具有C2～C18烷基。在一些实施方式中，以催化剂的重量为基准，催化剂中的钛、铝、锆、铪、铋和锌的总重量百分浓度为0.01wt％～50wt％。在一些实施方式中，至少一第一化合物与至少一第二化合物的摩尔比为1:0.1～1:6。本专利技术的另一态样是提供一种催化酯化反应的方法，此方法包括以下操作：(i)提供一混合物，混合物包括至少一醇类及至少一酸类，于混合物加入先前任一实施方式中所述的催化剂，以形成酯类。在一些实施方式中，至少一醇类包括乙二醇、丙二醇、丁二醇、戊二醇、己二醇、丙三醇(甘油)、异山梨醇、环己烷二甲醇、季戊四醇、新戊二醇、三甲醇丙烷、乳酸、柠檬酸、或其组合。在一些实施方式中，至少一酸类包括对苯二甲酸、间苯二甲酸、偏苯三甲酸、偏苯三甲酸酐、2,6-萘二甲酸、己二酸、琥珀酸、丙二酸、辛二酸、癸二酸、顺丁烯二酸、反丁烯二酸、乳酸、柠檬酸、柠康酸、中康酸、衣康酸或其组合。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：本专利技术的催化剂在酯化反应上不仅拥有优异催化速度，且为无毒性催化剂，因此是对环境友善的环保催化剂，符合永续经营的概念；本专利技术的用于聚酯化反应的催化剂具备良好催化性能，同时解决连续式生产因催化剂水解必须关闭系统并清洁系统的困扰，提高生产效益。具体实施方式为了使本揭示内容的叙述更加详尽与完备，下文针对了本专利技术的实施态样与具体实施例提出了说明性的描述；但这并非实施或运用本专利技术具体实施例的唯一形式。以下所揭露的各实施例，在有益的情形下可相互组合或取代，也可在一些实施例中附加其他的实施例，而无须进一步的记载或说明。于本文中，除非内文中对于冠词有所特别限定，否则『一』与『该』可泛指单一个或多个。将进一步理解的是，本文中所使用的『包含』、『包括』、『具有』及相似词汇，指明其所记载的特征、区域、整数、步骤、操作、元件与/或组件，但不排除其所述或额外的其一个或多个其它特征、区域、整数、步骤、操作、元件、组件，与/或其中的群组。本专利技术的一态样是提供一种用于酯化反应的催化剂。此催化剂是由包括至少一第一化合物和至少一第二化合物的一混合物反应而成。具体而言，至少一第一化合物是具有钛、铝、锆、铪、锌或铋的金属烷氧化物、无机金属盐、金属羧酸盐、无机金属化合物或其组合。在一些实施方式中，具有钛、铝、锆、铪、铋或锌的金属烷氧化物的化学式为M(OR1)(OR2)(OR3)x(OR4)y，其中R1、R2、R3及R4独立地为C2～C8烷基。当M为钛、锆或铪时，x＝1且y＝1。当M为铝或铋时，x＝1且y＝0。当M为锌时，x＝0且y＝0。在某些实施方式中，R1、R2、R3及R-4是独立为直链烷基或支链烷基。举例来说，R1、R2、R3及R-4包括但不限于甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、仲丁基、异丁基、叔丁基、正戊基、叔戊基、新戊基、异戊基、仲戊基、3-戊基、己基、庚基、辛基、壬基或癸基。在一些实施例中，具有钛、铝、锆、铪、铋或锌的无机金属盐包括氯盐、硝酸盐、硫酸盐、或其组合，具有钛、铝、锆、铪、铋或锌的金属羧酸盐包括醋酸盐、丙酸盐、或其组合，具有钛、铝、锆、铪、铋或锌的无机金属化合物包括金属氧化物、金属氢氧化物或其组合。具体而言，至少一第二化合物是α羟基酸、由α羟基酸及醇类形成的烷基酯、由α羟基酸及胺类形成的烷基酰胺、氨基酸、由氨基酸及醇类形成的烷基酯、由氨基酸及胺类形成的烷基酰胺、或其组合。在各种实施方式中，α羟基酸包括乙醇酸、乳酸、柠檬酸、苹果酸、酒石酸或其组合。氨基酸包括天冬氨酸、甘氨酸、精氨酸、组氨酸、离氨酸、麸氨酸、丙氨酸、丝氨酸、苏氨酸、天门冬酰胺、麸酰氨酸、半胱氨酸、脯氨酸、缬氨酸、异白氨酸、白氨酸、甲硫氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸、或其组合。在一些实施例中，由α羟基酸及醇类形成的烷基酯具有C2～C18烷基，由α羟基酸及胺类形成的烷基酰胺具有C2～C18烷基，由氨基酸及醇类形成的烷基酯具有C2～C18烷基，由氨基酸及胺类形成的烷基酰胺烷基具有C2～C18烷基。前述C2～C18烷基可以是直链烷基或支链烷基，但不限于此。在一些实施例中，以催化剂的重量为基准，催化剂中的钛、铝、锆、铪、铋和锌的总重量百分浓度为0.01本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于酯化反应的催化剂，其特征在于，该催化剂是由包括至少一第一化合物和至少一第二化合物的混合物反应而成，其中该至少一第一化合物是具有钛、铝、锆、铪、锌或铋的金属烷氧化物、无机金属盐、金属羧酸盐、无机金属化合物或其组合；该至少一第二化合物是α羟基酸、由α羟基酸及醇类形成的烷基酯、由α羟基酸及胺类形成的烷基酰胺、氨基酸、由氨基酸及醇类形成的烷基酯、由氨基酸及胺类形成的烷基酰胺、或其组合。/n

【技术特征摘要】
20191007 TW 108136282;20190621 US 62/864,5061.一种用于酯化反应的催化剂，其特征在于，该催化剂是由包括至少一第一化合物和至少一第二化合物的混合物反应而成，其中该至少一第一化合物是具有钛、铝、锆、铪、锌或铋的金属烷氧化物、无机金属盐、金属羧酸盐、无机金属化合物或其组合；该至少一第二化合物是α羟基酸、由α羟基酸及醇类形成的烷基酯、由α羟基酸及胺类形成的烷基酰胺、氨基酸、由氨基酸及醇类形成的烷基酯、由氨基酸及胺类形成的烷基酰胺、或其组合。


2.如权利要求1所述的催化剂，其中所述具有钛、铝、锆、铪、铋或锌的金属烷氧化物的化学式为M(OR1)(OR2)(OR3)x(OR4)y，R1、R2、R3及R4独立地为C2～C8烷基，其中当M为钛、锆或铪时，x＝1且y＝1，当M为铝或铋时，x＝1且y＝0，当M为锌时，x＝0且y＝0。


3.如权利要求1所述的催化剂，其中所述具有钛、铝、锆、铪、铋或锌的无机金属盐包括氯盐、硝酸盐、硫酸盐、或其组合，所述具有钛、铝、锆、铪、铋或锌的金属羧酸盐包括醋酸盐、丙酸盐、或其组合，所述具有钛、铝、锆、铪、铋或锌的无机金属化合物包括金属氧化物、金属氢氧化物或其组合。


4.如权利要求1所述的催化剂，其中所述α羟基酸包括乙醇酸、乳酸、柠...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢嘉玮，庄允瑄，施淳瀚，啜福铭，
申请(专利权)人：柏瑞克股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71