用于生产乙醇酸的方法技术

披露了一种用于通过使用包含至少一种过渡金属元素的催化剂使乙醛酸选择性氢化来生产乙醇酸的方法、所生产的乙醇酸以及其用途。所生产的乙醇酸以及其用途。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于生产乙醇酸的方法
[0001]本申请要求于2020年12月22日在国际程序中以Nr CN 2020/138279提交的优先权，出于所有目的将该申请的全部内容通过援引并入本文。


[0002]本专利技术涉及一种用于生产乙醇酸的方法。特别地，该乙醇酸是通过使用包含至少一种过渡金属元素的催化剂使乙醛酸选择性氢化来生产的。本专利技术还涉及通过本专利技术生产的乙醇酸。

技术介绍

[0003]乙醇酸(HOCH2COOH；IUPAC名称2
‑
羟基乙酸)是最小的α
‑
羟基酸。该无色、无味且吸湿的结晶固体在水中是高度可溶的。
[0004]乙醇酸在纺织工业中用作染色剂和鞣剂，在食品加工中用作调味剂以及用作防腐剂，并且在制药工业中用作皮肤护理剂。其还用于粘合剂和塑料中。乙醇酸通常包含于用于油墨和涂料的乳液聚合物、溶剂和添加剂中，以改善流动特性并赋予光泽。其用于增加瓷砖地板上的摩擦系数的表面处理产品中。乙醇酸由于其渗透皮肤的能力而在皮肤护理产品中得到应用，最常是作为化学换肤剂(chemical peel)。
[0005]乙醇酸是在一系列反应(包括氧化还原、酯化和长链聚合)中用于有机合成的有用的中间体。
[0006]乙醇酸可以以各种方式合成。
[0007]主要方法使用甲醛与合成气的催化反应(甲醛的羰基化)，因为其成本低(US 2152852 A)。
[0008]US 20190248724 A1披露了一种通过在羰基化反应器中在硫催化剂的存在下使甲醛与一氧化碳和水反应来生产乙醇酸的方法。
[0009]US 20110166383 A1披露了一种用于生产乙醇酸的方法，该方法包括使一氧化碳和甲醛与包含封装在沸石的孔内的酸性多金属氧酸盐化合物的催化剂接触。
[0010]乙醇酸还通过氯乙酸与氢氧化钠反应然后是再酸化来制备。
[0011]其他未明显在使用中的方法包括草酸的氢化和衍生自甲醛的氰醇的水解(Karlheinz Miltenberger,“Hydroxycarboxylic Acids,Aliphatic[脂肪族羟基羧酸]”，在Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry[乌尔曼工业化学百科全书],Wiley
‑
VCH[威利
‑
VCH出版社],魏因海姆,2005中)。
[0012]WO 2017134139 A1披露了一种通过在氢化金属催化剂和氢气存在下使草酸水溶液氢化来制备乙醇酸的方法。
[0013]乙醇酸可以从天然来源如甘蔗、甜菜、菠萝、哈密瓜和未成熟的葡萄中分离。
[0014]本领域仍然需要提供在工业规模上以经济可行的方式生产具有较高转化率和选择性的乙醇酸的新方法。

技术实现思路

[0015]本专利技术的诸位专利技术人出乎意料地发现，商业催化剂适合于在温和的反应条件下以对乙醇酸具高选择性来实现使乙醛酸选择性氢化为乙醇酸。
[0016]本专利技术下文提供了一种通过使用包含至少一种过渡金属元素的催化剂使乙醛酸选择性氢化来生产乙醇酸的新方法，该新方法当与其他可用的方法相比时在工业规模上具有更高的转化率和选择性并且具有合理的成本。
[0017]本专利技术的一个主题是一种用于生产乙醇酸的方法，该方法包括使用包含至少一种过渡金属元素的催化剂使乙醛酸选择性氢化。
[0018]本专利技术的另一个主题是一种用于生产乙醇酸的方法，该方法包括以下步骤：
[0019](a)提供乙醛酸水溶液；
[0020](b)使该乙醛酸水溶液在氢气和包含至少一种过渡金属元素的催化剂的存在下经受选择性氢化，从而获得乙醇酸；以及
[0021](c)收集所获得的乙醇酸。
[0022]本专利技术的另一个主题是通过本专利技术的方法生产的乙醇酸。
[0023]本专利技术的另一个主题是一种乙醇酸，其具有高于50％的生物基碳含量。
[0024]本专利技术的另一个主题是本专利技术的乙醇酸在化妆品、家庭护理产品、个人护理产品、纺织品、食品、饮料、药物、香料、油墨或涂料中的用途。
具体实施方式
[0025]为了方便，在进一步描述本披露之前，说明书和实例中使用的某些术语被收集在此并为本领域技术人员所理解。本文使用的术语具有本领域技术人员公认并且已知的含义，但是，为了方便和完整，以下列出了具体的术语和其含义。
[0026]使用冠词“一个/一种(a/an)”和“该(the)”是指该冠词的语法对象为一个/一种或多于一个/一种(即，至少一个/一种)。
[0027]术语“和/或”包括含义“和”、“或”还有与此术语相关联的要素的所有其他可能的组合。
[0028]遍及本说明书，包括权利要求书，除非另外指明，否则术语“包含一个/一种”应理解为是与术语“包含至少一个/一种”同义，并且“在
…
之间”应理解为包括极限值。应指出，为了说明的连续性，除非另外指示，否则极限值包括在给定的值的范围内。
[0029]表述“包含/包括(comprise)”应理解为同样包括“由
……
组成”或“基本上由
……
组成”。
[0030]应当注意，在指定任何数值范围如浓度、转化率或选择性的范围时，任何特定的上限可以与任何特定的下限相关联。
[0031]如果没有另外指明，则百分比含量是基于重量的。
[0032]在本专利技术中，表述“生物基材料”、“生物来源的材料”或“天然材料”表示全部或主要部分是由生物产品或可再生农业材料(包括植物、动物和海洋材料)或林业材料构成的产品。
[0033]在本专利技术中，表述“生物基碳”是指可再生来源像生活在与大气平衡的自然环境中的农业、植物、动物、真菌、微生物、海洋或林业材料的碳。生物基碳含量通常通过碳14定年
法(也称为碳定年法或放射性碳定年法)进行评估。此外，在本专利技术中，“生物基碳含量”是指生物基碳与化合物或产物的总碳的摩尔比。生物基碳含量可以优选地通过包括通过液体闪烁计数，以每分钟每克碳的崩解度(或dpm/gC)测量14C(碳14)的衰减过程的方法来测量，优选地根据标准测试方法ASTM D6866
‑
16。所述美国标准测试ASTM D6866被认为等同于ISO标准16620
‑
2。根据所述标准ASTM D6866，测试方法可以优选地利用AMS(加速器质谱)和IRMS(同位素比质谱)技术来定量给定产品的生物基含量。
[0034]在本专利技术中，表述“δ
13
C”是指碳13的平均同位素偏差。在光合作用过程中，植物根据3种主要的代谢类型对碳酸气进行同化：代谢C3、代谢C4和代谢CAM。来自C3、C4或CAM植物的三个光合作用过程将产生同位素效应，特别是
13
C同位素效应，这有助于植物来源的可追溯性。远离工业活动，大气二氧化碳在世界各地显示出约δ
13
C＝
‑8‰
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于生产乙醇酸的方法，该方法包括使用包含至少一种过渡金属元素的催化剂使乙醛酸选择性氢化。2.根据权利要求1所述的方法，其中，该催化剂是非均相催化剂。3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，使乙醛酸在反应介质的存在下选择性氢化。4.根据权利要求3所述的方法，其中，该反应介质由水组成。5.根据权利要求3所述的方法，其中，该反应介质包含水和至少一种选自由以下组成的组的另一种溶剂：乙醇、丙酮、乙腈和甲醇。6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，该催化剂呈固体形式。7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，该过渡金属元素选自由以下组成的组：Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ru、Rh、Pd、Ag、Pt和Au，优选地选自由以下组成的组：Ni、Ru、Pd和Pt，更优选地为Pd或Ni。8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，该过渡金属元素未负载在载体上。9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，该过渡金属元素负载在载体上，该载体选自由以下组成的组：活性炭、Al2O3、SiO2、TiO2、ZrO2、分子筛、及其组合。10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，该过渡金属元素负载在不是纳米管的载体上。11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，该催化剂选自由5wt％Pd/C和雷尼Ni组成的组。12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，使该乙醛酸在氢气的存在下选择性氢化。13.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，使该乙醛酸在1atm至50巴的范围内、优选在5
‑
30巴的范围内、更优选在10
‑
20巴的范围内、甚至更优选在10
‑
15巴的范围内的压力下选择性氢化。14.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，使该乙醛酸在从室温至200℃、优选在50℃
‑
150℃的范围内、甚至更优选在80℃
‑
120℃的范围内、并且还更优选在90℃
‑
110℃的范围内的温度下选择性氢化。15.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，使该乙醛酸以不低于40％、优选不低于50％、更优选不低于60％、甚至优选不低于70％、还更优选不低于80％、特别优选不低于90％、并且最优选100％的乙醛酸转化率选择性氢化。16.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，使该乙醛酸以40％至90％，如50％、60％、70％、80％或85％的乙醇酸选择率选择性氢化。17.根据前述权利要求3
‑
16中任一项所述的方法，其中，在该反应介质中乙醛酸的浓度为相对于乙醛酸和该反应介质的总重量在1
‑
50wt％的范围内、优选在5
‑
40wt％的范围内、更优选在5
‑
30wt％的范围内、并且甚至更优选在8
‑
20wt％的范围内。18.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，该催化剂的含量为相对于该乙醛酸的重量在1
‑
20wt％、优选2
‑
15wt％、更优选3
‑<...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏方正，I，
申请(专利权)人：罗地亚经营管理公司，
类型：发明
国别省市：