【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种获得生物来源的取代烷基(甲基)丙烯酰胺的方法，所述方法包括将一方面(甲基)丙烯酸或其酯之一，与另一方面伯或仲烷基胺进行反应，二者之一，优选二者，为至少部分可再生和非化石的。本专利技术涉及生物来源的取代烷基(甲基)丙烯酰胺单体以及由至少一种根据本专利技术的生物来源的取代烷基(甲基)丙烯酰胺单体获得的生物来源聚合物。最后，本专利技术涉及本专利技术的生物来源聚合物在各种中的用途。
技术介绍
0、现有技术
1、烯属不饱和单体，如取代烷基(甲基)丙烯酰胺，广泛用于制造水溶性或水溶胀性聚合物。
2、取代烷基(甲基)丙烯酰胺通常根据以下反应途径获得。
3、
4、其中r1＝h或ch3，r2＝h、含有1至4个碳原子的烷基链或cl，r3＝h或含有1至8个碳原子的烷基链，r4＝含有1至8个碳原子的烷基链、或含有1至4个碳原子的烷基胺(二甲基氨基丙基)、或含有1至4个碳原子的链烷醇胺。脂肪族链可以是直链、支链或环状的。一般来说，它们是直链的。
5、r3和r4可以形成包含4至6个碳原子的杂环。吗啉的情况尤其如此。
6、根据r2的性质存在几种变体。
7、在r2是卤素，通常是氯的情况下，取代烷基(甲基)丙烯酰胺通过肖滕-鲍曼(schotten baumann)反应合成，其中丙烯酰氯与烷基胺和碱接触。合成可以在水相或溶剂相中进行。碱用于中和作为副产物产生的盐酸。这种碱可以是苏打、碳酸钾、碳酸钠、或有机碱如三乙胺。同时，丙烯酰氯由丙烯酸进行氯化反应而产生，其中氯
8、已知烷基胺与丙烯酸或其酯之间的直接反应会导致形成迈克尔加成物。为了克服这一缺点，根据以下反应途径开发了一种替代的合成方法：
9、
10、r1、r2、r3和r4与前面的描述相同。x有利地为烷氧基或脂肪族胺，更优选x为ch3o-或hnr3r4，更优选为hnr3r4。
11、合成分三步进行，首先是丙烯酸酯和通式hx的保护剂之间的反应以形成中间体。然后将该中间体与烷基胺反应以形成第二中间体。最后，最后的中间体发生化学反应，破坏末端碳和保护剂x之间的键，从而产生双键。这一步骤通常被称为反迈克尔反应。
12、保护剂可以是不同类型的，例如文献jp 2015-209419描述了使用烷基胺。该烷基胺通常与用于合成中间体2的胺类型相同。文献us 4,237,067描述了使用氢氧化物作为保护剂。文献ep 1 357 05描述了使用醇作为保护剂。
13、在所有这些文献中，产生双键的反迈克尔步骤必须根据热解方法在非常高的温度下进行。所使用的高温产生一系列副产物并引发反应介质的聚合。
14、此外，转化通常不完全，从热解中获得的保护剂与热解过程中产生的烷基(甲基)丙烯酰胺再次反应，以重新合成第二中间体。为了克服这些缺点，各种先前的文献还描述了使用催化剂来降低热解步骤所需的温度，或使用蒸馏纯化系统来将迈克尔加合物与所需产物分离。取代烷基(甲基)丙烯酰胺本质上是反应性单体，一部分待分离的混合物发生聚合，导致产率损失，产生了必须被破坏的聚合物，并且由于蒸馏塔出于清洁目的而停止运行导致生产单元的产率损失。
15、丙烯酸酯通过丙烯酸和醇之间的酯化获得，通常用酸如对甲苯磺酸、全氟树脂(nafion resin)、硫酸或甲烷磺酸催化，例如文献wo 2015/015100中所述。
16、有许多专利文献描述了如何获得生物来源的丙烯酸，例如文献us 2010/0168471中描述了从甘油转化为丙烯酸，文献wo 2012/074818中描述了生物质发酵以获得3-羟基丙酸中间体，后者是丙烯酸的化学前体。
17、烷基胺通过醇和氨之间的反应获得。例如，在二甲胺的情况下，甲醇与氨反应，如文献us 4,582,936中所述。
18、甲醇通过甲烷的蒸汽重整或甲烷的部分氧化获得。在二乙胺的情况下，乙醇与氨反应，如文献us 4,314,084中所述。乙醇通过乙烯的直接水合作用获得。在二异丙胺的情况下，异丙醇与氨反应，如文献cn 107459465中所述。异丙醇通过用氢气还原丙酮或通过丙烯的直接水合得到。
19、在吗啉的情况下，二甘醇与氨反应，如文献us 4,739,051中所述。二甘醇由环氧乙烷获得，后者通过乙烯的氧化获得。化石基乙烯含有各种杂质，这些杂质在生产环氧乙烷从而生产吗啉的方法中残留或转化。
20、在n,n-二甲基氨基丙胺的特殊情况下，丙烯腈与二甲基胺反应得到中间体二甲基氨基丙腈，然后将其氢化，如专利us 7,723,547中所述。
21、丙烯腈目前通过氨氧化法，通常称为sohio法，通过丙烯和氨之间的反应生产，如专利us2,904,580中所述。
22、丙烯是一种化石基烯烃，目前通过石脑油的蒸汽裂解生产，石脑油本身来自原油精炼。最近，随着页岩气生产的出现，已经描述了各种丙烷脱氢以生产丙烯的方法。化石基丙烯含有各种杂质，这些杂质残留或通过氨氧化法转化。
23、本专利技术提出要解决的问题是提供一种新的和改进的生产取代烷基(甲基)丙烯酰胺的方法。
技术实现思路
0、专利技术概述
1、令人惊讶的是，申请人已经观察到，在获得取代烷基(甲基)丙烯酰胺的方法中，使用至少部分可再生和非化石的(甲基)丙烯酸或其酯之一，和/或至少部分可再生和非化石的烷基胺，可以大幅度改进方法和获得的单体的质量，从而提高聚合物的聚合和应用性能。
2、在不寻求受任何特定理论约束的情况下，申请人提出了这样的可能性，即化石基化合物与可再生和非化石基化合物之间杂质的不同性质是这些意想不到的技术效果的原因。
3、申请人特别观察到了这种改进：根据包括至少一个酶促生物转化步骤的方法获得在本专利技术的方法中使用的(甲基)丙烯酸、或用于获得在本专利技术的方法中使用的相应(甲基)丙烯酸酯的(甲基)丙烯酸。
4、本专利技术的第一个目的是一种获得取代烷基(甲基)丙烯酰胺的方法，该方法包括将一方面(甲基)丙烯酸或其酯之一，与另一方面伯或仲烷基胺进行反应，二者之一，优选二者均至少部分可再生和非化石的。优选地，所述方法包括至少一个步骤：在包含至少一种酶的生物催化剂存在下通过生物转化获得(甲基)丙烯酸。
5、术语“烷基(甲基)丙烯酰胺”是指单取代或二取代的含氮原子的烷基丙烯酰胺和烷基甲基丙烯酰胺。
6、本专利技术的另一个目的是一种取代的生物烷基(甲基)丙烯酰胺，其通过一方面(甲基)丙烯酸或其酯之一，与另一方面伯或仲烷基胺的反应获得，二者之一，优选二者均至少部分可再生和非化石的。
7、本专利技术的另一个目的是一种聚合物，其通过聚合由至少一种本专利技术的方法获得的取代的生物烷基(甲基)丙烯酰胺而获得，或通过聚合至少一种本专利技术的取代本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种获得取代烷基(甲基)丙烯酰胺的方法，包括将一方面(甲基)丙烯酸或其酯之一与另一方面伯或仲烷基胺进行反应，二者之一，优选二者，为至少部分可再生和非化石的。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，相对于所述取代烷基(甲基)丙烯酰胺中的总碳重量，所述取代烷基(甲基)丙烯酰胺具有5重量％至100重量％的生物来源碳含量，所述生物来源碳含量根据标准ASTM D6866-21方法B测量。
3.根据权利要求1至2中的一项所述的方法，其特征在于，相对于所述(甲基)丙烯酸、或视情况而定其酯之一中的总碳重量，所述(甲基)丙烯酸或其酯之一具有5重量％至100重量％的生物来源碳含量，所述生物来源碳含量根据标准ASTM D6866-21方法B测量。
4.根据权利要求1-3中的一项所述的方法，其特征在于，相对于所述烷基胺中的总碳重量，所述烷基胺具有5重量％至100重量％的生物来源碳含量，所述生物来源碳含量根据标准ASTM D6866-21方法B测量。
5.根据权利要求1-4中的一项所述的方法，其特征在于，所述(甲基)丙烯酸或其酯之一选自式(1)化合物
6.根据权利要求1至5中的一项所述的方法，其特征在于，所述烷基胺选自式(2)化合物，
7.根据权利要求1至6中的一项所述的方法，其特征在于，所述(甲基)丙烯酸或其酯之一和/或所述烷基胺是完全可再生和非化石的。
8.根据权利要求1至7中的一项所述的方法，其特征在于，所述方法包括通过生物方法获得(甲基)丙烯酸的步骤，所述生物方法包括至少一个在包含至少一种酶的生物催化剂存在下进行酶促生物转化的步骤，其中所述(甲基)丙烯酸可能转化成相应的丙烯酸酯。
9.根据权利要求1-8中的一项所述的方法，其特征在于，所述(甲基)丙烯酸根据生物方法由至少部分可再生和非化石的3-羟基丙腈，或由至少部分可再生和非化石的(甲基)丙烯腈获得，所述生物方法包括至少一个在包含至少一种酶的生物催化剂存在下进行酶促生物转化的步骤。
10.根据权利要求1至9中的一项所述的方法，其特征在于，所述(甲基)丙烯酸或其酯之一和/或所述烷基胺部分或完全分离。
11.根据权利要求1-10中的一项所述的方法，其特征在于，所述(甲基)丙烯酸或其酯之一和/或所述烷基胺部分或全部来源于回收过程。
12.一种生物来源的取代烷基(甲基)丙烯酰胺，其通过一方面(甲基)丙烯酸或其酯之一与另一方面伯或仲烷基胺之间的反应而获得，二者之一，优选二者，为至少部分可再生和非化石的。
13.根据权利要求12所述的生物来源的取代烷基(甲基)丙烯酰胺，其特征在于，所述(甲基)丙烯酸通过生物方法获得，所述生物方法包括至少一个在包含至少一种酶的生物催化剂存在下进行酶促生物转化的步骤，其中所述(甲基)丙烯酸可能转化成相应的丙烯酸酯。
14.根据权利要求13所述的生物来源的取代烷基(甲基)丙烯酰胺，其特征在于，相对于所述(甲基)丙烯酸或视情况而定的其酯之一中的总碳重量，所述(甲基)丙烯酸或其酯之一具有5重量％至100重量％的生物来源碳含量，和/或相对于所述烷基胺中的总碳重量，所述烷基胺具有5重量％至100重量％的生物来源碳含量，所述生物来源碳含量根据标准ASTMD6866-21方法B测量。
15.一种聚合物，其通过聚合至少一种根据权利要求1至11中任一项所述的方法获得的单体、或至少一种根据权利要求12至14中任一项所述的单体而获得。
16.根据权利要求15所述的聚合物，其特征在于，所述聚合物是共聚物，所述共聚物包含：
17.根据权利要求15或16所述的聚合物，其特征在于，所述聚合物是包含以下成分的聚合物：
18.根据权利要求17所述的聚合物，其特征在于，所述至少一种第二单体选自丙烯酰胺、丙烯酸、丙烯酸的低聚物、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸(ATBS)和/或其盐之一、N-乙烯基甲酰胺(NVF)、N-乙烯吡咯烷酮(NVP)、二甲基二烯丙基氯化铵(DADMAC)、季铵化丙烯酸二甲基氨基乙酯(ADAME)、季铵化甲基丙烯酸二甲氨基乙酯(MADAME)。
19.根据权利要求1至11中的一项所述的方法获得的至少一种单体或根据权利要求12至14中任一项所述的至少一种单体在合成聚合物中的用途。
20.根据权利要求15至18中任一项所述的聚合物在所选领域中的用途：回收烃；钻井和固井；烃井的增产；水处理；发酵浆液处理，污泥处理；造纸；施工；木材加工；水力成分加工；采矿业；化妆品配方；洗涤剂配方；纺织制造业；电池组件制造；地热能；卫生巾生产；或农业。
21.根据权...
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种获得取代烷基(甲基)丙烯酰胺的方法，包括将一方面(甲基)丙烯酸或其酯之一与另一方面伯或仲烷基胺进行反应，二者之一，优选二者，为至少部分可再生和非化石的。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，相对于所述取代烷基(甲基)丙烯酰胺中的总碳重量，所述取代烷基(甲基)丙烯酰胺具有5重量％至100重量％的生物来源碳含量，所述生物来源碳含量根据标准astm d6866-21方法b测量。
3.根据权利要求1至2中的一项所述的方法，其特征在于，相对于所述(甲基)丙烯酸、或视情况而定其酯之一中的总碳重量，所述(甲基)丙烯酸或其酯之一具有5重量％至100重量％的生物来源碳含量，所述生物来源碳含量根据标准astm d6866-21方法b测量。
4.根据权利要求1-3中的一项所述的方法，其特征在于，相对于所述烷基胺中的总碳重量，所述烷基胺具有5重量％至100重量％的生物来源碳含量，所述生物来源碳含量根据标准astm d6866-21方法b测量。
5.根据权利要求1-4中的一项所述的方法，其特征在于，所述(甲基)丙烯酸或其酯之一选自式(1)化合物，
6.根据权利要求1至5中的一项所述的方法，其特征在于，所述烷基胺选自式(2)化合物，
7.根据权利要求1至6中的一项所述的方法，其特征在于，所述(甲基)丙烯酸或其酯之一和/或所述烷基胺是完全可再生和非化石的。
8.根据权利要求1至7中的一项所述的方法，其特征在于，所述方法包括通过生物方法获得(甲基)丙烯酸的步骤，所述生物方法包括至少一个在包含至少一种酶的生物催化剂存在下进行酶促生物转化的步骤，其中所述(甲基)丙烯酸可能转化成相应的丙烯酸酯。
9.根据权利要求1-8中的一项所述的方法，其特征在于，所述(甲基)丙烯酸根据生物方法由至少部分可再生和非化石的3-羟基丙腈，或由至少部分可再生和非化石的(甲基)丙烯腈获得，所述生物方法包括至少一个在包含至少一种酶的生物催化剂存在下进行酶促生物转化的步骤。
10.根据权利要求1至9中的一项所述的方法，其特征在于，所述(甲基)丙烯酸或其酯之一和/或所述烷基胺部分或完全分离。
11.根据权利要求1-10中的一项所述的方法，其特征在于，所述(甲基)丙烯酸或其酯之一和/或所述烷基胺部分或全部来源于回收过程。
12.一种生物来源的取代烷基(甲基)丙烯酰胺，其通过一方面(甲基)丙烯酸或其酯之一与另一方面伯或仲烷基胺之间的反应而获得，二者之一，优选二者，为至少部分可再生和非化石的。
13.根据权利要求12所述的生物来源的取代烷基(甲基)丙烯酰胺，其特征在于，所述(甲基)丙烯酸通过生物方法获得，所述生物方法包括至少一个在包含至少一种酶的生物催化剂存在下进行酶促生物转化的步骤，其中所述(甲基)丙烯酸可能转化成相应的丙烯酸酯。
14.根据权利要求13所述的生物来源的取代烷基(甲基)丙烯酰胺，其特征在...
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