本发明专利技术表征了用于生产源自可再生资源的异戊二烯的聚合物的组合物和方法，所述异戊二烯例如从使用可再生碳源的培养的细胞生产的异戊二烯。起始异戊二烯组合物，诸如生物异戊二烯组合物，与基于石油的异戊二烯的区别在于，纯度特性(例如除了异戊二烯以外的某些C5烃的更低水平，与生产的生物过程有关的某些化合物的存在)和碳同位素的相对含量。根据本发明专利技术通过聚合这样的起始异戊二烯组合物得到的聚合物，诸如聚异戊二烯同聚物或具有源自异戊二烯的重复单元的共聚物，可与来自石化产品资源的含有异戊二烯的聚合物区分开。本发明专利技术更具体地公开了包含源自异戊二烯单体的重复单元的聚异戊二烯聚合物，其中所述聚异戊二烯聚合物具有大于-22‰的δ13C值。这类聚异戊二烯可以是顺式-1，4-聚异戊二烯同聚物橡胶。也提供了用于验证聚异戊二烯同聚物或具有源自异戊二烯的重复单元的共聚物含有来自可持续的可再生的非石油衍生来源的异戊二烯的方法。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】来自可再生资源的异戊二烯的聚合相关申请的交叉引用本申请要求2009年6月17日提交的美国临时专利申请号61/187，944的优先权，其公开内容通过引用整体并入本文。
技术介绍
异戊二烯(2-甲基-丁 -1，3- 二烯)是用于多种用途的重要有机化合物。例如，异戊二烯被用作合成许多化学组合物和聚合物的中间体或原料。异戊二烯也是由许多植物和动物(包括人)天然地合成的一种重要生物物质。异戊二烯在室温是无色液体，且是高度可燃性的。当在二十世纪六十年代早期它的立体调节的聚合变得商业上可行时，异戊二烯变成可用于合成顺式-1，4-聚丁二烯的一种重要单体。通过这种立体调节的聚合制备的顺 式-1，4-聚异戊二烯在结构和性质方面类似于天然橡胶。尽管它不同于天然橡胶，但是它在许多用途中可以用作天然橡胶的替代物。例如，合成的顺式-1，4-聚异戊二烯橡胶被广泛地用于生产轮胎和其它橡胶产品。对合成的顺式-1，4-聚异戊二烯橡胶的这种需求会消耗全球市场上可得到的大部分异戊二烯。剩余的异戊二烯被用于制备其它合成橡胶、嵌段共聚物、和其它化学产品。例如，异戊二烯被用于制备丁二烯-异戊二烯橡胶、苯乙烯-异戊二烯共聚物橡胶、苯乙烯-异戊二烯-丁二烯橡胶、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物、和苯乙烯-异戊二烯嵌段共聚物。多年来，已经研究了许多用于生产异戊二烯的合成途径。例如，通过在有催化剂存在下使异丁烯与甲醛反应来合成异戊二烯，被描述在美国专利3，146，278、美国专利3，437，711、美国专利3，621，072、美国专利3，662，016、美国专利3，972，955、美国专利4，000，209、美国专利4，014，952、美国专利4，067，923、和美国专利4，511，751中。美国专利3，574，780公开了通过使甲基-叔丁基醚和空气的混合物经过混合的氧化物催化剂来生产异戊二烯的另一种方法。然后使甲基-叔丁基醚在催化剂上裂解成异丁烯和甲醇。生成的甲醇被氧化成甲醛，所述甲醛然后在相同催化剂上与异丁烯反应，以生成异戊二烯。美国专利5，177，290公开了一种用于包括异戊二烯在内的二烯的方法，所述方法包括在足以生产高产率的二烯且具有醚的最小再循环的反应条件下，使叔烷基醚和氧源的反应混合物在两种不同功能的催化剂上反应。在工业用途中使用的异戊二烯通常作为石油或石脑油的热裂解副产物而生产，或者以其它方式从石化流中提取。这是一种相对昂贵的能量集中型方法。由于全球对基于石化产品的产物的需求不断地增加，预期异戊二烯的成本会长期地升高至高得多的水平，且它的可用性在任意情况下会受到限制。换而言之，担心的是，将来从基于石化产品的来源供给异戊二烯将不足以满足突出的需求，且价格会升高到空前的水平。因此，目前需要从环境友好的低成本的可再生来源获取异戊二烯来源。另外，在可以将它转化成聚合物之前，从石化产品原料生成的异戊二烯需要大量纯化。需要节省成本的方法来从可再生资源生产高纯度的异戊二烯，并利用生物异戊二烯组合物的高纯度和/或独特的杂质特性，将它转化成聚异戊二烯产物。本文描述的专利技术满足了这些需要，并且还提供了额外的益处。
技术实现思路
除了别的以外，本专利技术提供了用于从可再生资源生产异戊二烯聚合物的组合物和方法。因此，在一个方面，本专利技术提供了用于生产异戊二烯共聚物的系统，所述系统包括(a)源自可再生资源的异戊二烯起始组合物；和(b)从至少一部分异戊二烯原料生产的聚合物；其中至少一部分异戊二烯起始组合物经历与另一种非异戊二烯分子的聚合，以生成共聚物。在一个实施方式中，所述源自可再生资源的异戊二烯起始组合物包含大于约2mg异戊二烯，且包含重量占组合物中所有的C5烃总重量的大于或约99. 94%的异戊二烯。在另一个实施方式中，所述源自可再生资源的异戊二烯起始组合物包含大于约2mg异戊二烯，且包含一种或多种选自下述的化合物乙醇、丙酮、C5异戊二烯基醇、和具有10或更多个碳原子的类异戊二烯化合物。在另一个实施方式中，所述源自可再生资源的异戊二烯起始组合物包含大于约2mg异戊二烯，且包含一种或多种选自下述的第二化合物乙醇、丙酮、甲醇、乙醛、异丁烯醛、甲基乙烯基酮、2-甲基-2-乙烯基环氧乙烷、顺式-和反式-3-甲基-I，3-戊二烯、C5异戊二烯基醇、2-庚酮、6-甲基-5-庚烯-2-酮、2，4，5-三甲基吡啶、2，3，5-三甲基吡嗪、香茅醛、乙醛、甲硫醇、乙酸甲酯、I-丙醇、二乙酰、2-丁酮、2-甲基-3-丁烯-2-醇、乙酸乙酯、2-甲基-I-丙醇、3-甲基-I-丁醛、3-甲基-2-丁酮、I-丁醇、2-戊酮、3-甲基-I-丁醇、异丁酸乙酯、3-甲基-2- 丁烯醛、乙酸丁酯、3-甲基丁基乙酸酯、3-甲基-3- 丁烯-I-基乙酸酯、3-甲基-2- 丁烯-I-基乙酸酯、(E) -3，7- 二甲基-1，3，6-辛三烯、(Z)-3，7-二甲基-1，3，6-辛三烯、和2，3-环庚烯醇吡啶；其中第二化合物的量与异戊二烯的量之比是大于或约0.01% (w/w) 0在另一个实施方式中，所述源自可再生资源的异戊二烯起始组合物包含大于约2mg异戊二烯，且包含小于或约0. 5 u g/L的每种化合物(对于组合物中抑制异戊二烯聚合的任意化合物)。在另一个实施方式中，从异戊二烯原料生成的聚合物是包含源自异戊二烯单体的重复单元的聚异戊二烯聚合物，其中所述聚异戊二烯聚合物具有大于-22%。或在-30%。至-28. 5%。范围内的S 13C值。在另一个实施方式中，从异戊二烯原料生成的聚合物是包含源自异戊二烯单体和至少一种额外单体的重复单元的聚合物，其中所述聚合物包含源自异戊二烯的重复单元段，且其中源自异戊二烯的重复单元段具有大于-22%。或在-32%。至-24%。范围内的S13C值。在另一个实施方式中，从异戊二烯原料生成的聚合物是包含源自异戊二烯单体和至少一种额外单体的重复单元的聚合物，其中所述聚合物包含源自异戊二烯的重复单元段，且其中源自异戊二烯的重复单元段具有大于-22%。或在-34%。至-24%。范围内的S 13C值。在另一个实施方式中，所述聚合物是选自下述的共聚物(i)异戊二烯和1，3-丁二烯的共聚物，(ii)异戊二烯和苯乙烯的共聚物，(iii)异戊二烯、1，3_ 丁二烯、和苯乙烯的共聚物，和(iv)异戊二烯和a-甲基苯乙烯的共聚物。在另一个实施方式中，从异戊二烯原料生成的聚合物是包含源自异戊二烯单体的重复单元的聚异戊二烯聚合物，其中所述聚异戊二烯聚合物具有大于0. 9的fM值。在另一个 实施方式中，所述系统另外包含下述的一种或多种(i)用于聚合异戊二烯的催化剂，(ii)聚合引发剂，(iii)离子型表面活性剂，(iv)合适的有机溶剂，和(V)聚合链终止剂。在另一个方面，本专利技术提供了用于生产异戊二烯聚合物的系统，所述系统包括(a)源自可再生资源的异戊二烯起始组合物；和(b)从至少一部分异戊二烯原料生产的聚合物；其中至少一部分异戊二烯起始组合物经历与其它异戊二烯分子的聚合，以生成分子量为约5，000至约100，000的异戊二烯聚合物。在另一个方面，本专利技术提供了用于生产源自可再生资源的异戊二烯的共聚物的方法，所述方法包括(a)在适合生产异戊二烯的培养条件下培养细胞，所述细胞包含编码异戊二烯合酶多肽的异源核酸本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2009.06.17 US 61/187,9441.一种用于生产异戊ニ烯的共聚物的系统，所述系统包括(a)源自可再生资源的异戊ニ烯起始组合物；和(b)从至少一部分异戊ニ烯原料生产的聚合物；其中至少一部分异戊ニ烯起始组合物经历与另ー种非异戊ニ烯分子的聚合，以生成共聚物。2.如权利要求I所述的系统，其中所述源自可再生资源的异戊ニ烯起始组合物包含大于约2mg异戊ニ烯，且包含重量占所述组合物中所有的C5烃总重量的大于或约99. 94%的异戊ニ烯。3.如权利要求I所述的系统，其中所述源自可再生资源的异戊ニ烯起始组合物包含大于约2mg异戊ニ烯，且包含一种或多种选自下述的化合物こ醇、丙酮、C5异戊ニ烯基醇、和具有10个或更多个碳原子的类异戊ニ烯化合物。4.如权利要求I所述的系统，其中所述源自可再生资源的异戊ニ烯起始组合物包含大于约2mg异戊ニ烯，且包含ー种或多种选自下述的第二化合物こ醇、丙酮、甲醇、こ醛、异丁烯醒、甲基こ烯基酮、2-甲基-2-こ烯基环氧こ烧、顺式-和反式_3_甲基-1，3-戍ニ烯、C5异戊ニ烯基醇、2-庚酮、6-甲基-5-庚烯-2-酮、2，4，5-三甲基吡啶、2，3，5-三甲基吡嗪、香茅醛、こ醛、甲硫醇、こ酸甲酷、I-丙醇、ニこ酰、2- 丁酮、2-甲基-3- 丁烯-2-醇、こ酸こ酷、2-甲基-1-丙醇、3-甲基-1-丁醛、3-甲基-2-丁酮、I-丁醇、2-戊酮、3-甲基-1-丁醇、异丁酸こ酷、3-甲基-2-丁烯醛、こ酸丁酷、3-甲基丁基こ酸酷、3-甲基-3-丁烯-I-基こ酸酷、3-甲基-2-丁烯-I-基こ酸酷、(E)-3，7-ニ甲基-1，3，6-辛三烯、(Z)_3，7_ ニ甲基-1，3，6-辛三烯、和2，3-环庚烯醇吡啶；其中所述第二化合物的量与所述异戊ニ烯的量之比是大于或约O. 01% (w/w) O5.如权利要求I所述的系统，其中所述源自可再生资源的异戊ニ烯起始组合物包含大于约2mg异戊ニ烯，且对于所述组合物中抑制异戊ニ烯聚合的任意化合物而言包含小于或约O. 5 μ g/L的每种化合物。6.如权利要求I所述的系统，其中从所述异戊ニ烯原料生产的所述聚合物是包含源自异戊ニ烯单体的重复单元的聚异戊ニ烯聚合物，其中所述聚异戊ニ烯聚合物具有大于-22%。或在_30%。至-28. 5%。范围内的δ 13C值。7.如权利要求I所述的系统，其中从所述异戊ニ烯原料生产的所述聚合物是包含源自异戊ニ烯单体和至少ー种额外单体的重复单元的聚合物，其中所述聚合物包含源自异戊ニ烯的重...
【专利技术属性】
技术研发人员：J·C·麦考利夫，S·帕拉莫诺夫，S·罗德瓦尔德，K·J·桑福德，
申请(专利权)人：丹尼斯科美国公司，固特异轮胎和橡胶公司，
类型：发明
国别省市：
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