由环氧乙烷制备的丁二酸酐制造技术

连续流动系统和方法通过环氧乙烷与一氧化碳和至少一种催化剂的双羰基化作用产生丁二酸酐。在一些实施例中，使用单一催化剂进行所述双羰基化作用。在其它实施例中，使用第一催化剂促进第一羰基化作用，并且使用与所述第一催化剂不同的第二催化剂促进第二羰基化作用。通过结晶从产物流分离所述丁二酸酐并且所述催化剂被再循环到所述反应流中。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】由环氧乙烷制备的丁二酸酐相关申请案的交叉参考本专利技术主张2010年8月28日申请的美国临时专利申请案第61/377,917号的优先权，其内容以引用的方式并入本文中。

技术介绍
酸酐，尤其丁二酸酐是多种应用中常用的有价值的反应性中间物。举例来说，在共聚物中使用酸酐产生生物可降解的聚酯。此外，酸酐是有机合成中有效的中间物，因为其易于开环形成二元酸或其它衍生物。丁二酸酐尤其适用作4碳型通用化学品(如四氢呋喃、γ丁内酯和1，4-丁二醇)的前驱体。早先的酸酐(包括丁二酸酐)生产方法包括使相应酸脱水或使顺丁烯二酸酐氢化。其它生产方法包括炔烃、链烯酸和内酯的催化羰基化作用。许多方法具有产量低、产生许多副产物或缺乏通用性的缺点。寻求一种新颖方法，其可以使用经济上更合算的起始物质。美国专利第6,852,865号公开了一般类型[路易斯酸(Lewisacid)]+[M(CO)x]-的一种明确定义的双金属催化剂，其用于应变杂环的环扩展羰基化作用。相关催化剂可使所得β-内酯以高产率羰基化为丁二酸酐，同时保留立体化学纯度。鉴于对映异构性纯环氧化物的许多合成方法和产生β-内酯的环氧化物羰基化作用的新发展，这些β-内酯的后续羰基化作用组成用于立体选择性合成丁二酸酐的通用型两步骤方法(方案1)。方案1
技术实现思路
在多个方面，本专利技术包括合成丁二酸酐的方法，其包括以下步骤：在反应条件下向反应容器中提供包括环氧乙烷、至少一种催化剂、至少一种溶剂和一氧化碳的反应流来促进环氧乙烷的双羰基化作用，从而在连续流动过程中在反应流中形成丁二酸酐；b)在引起丁二酸酐结晶的条件下处理含有丁二酸酐的反应流使得反应流包括结晶丁二酸酐和液相，所述液相包括催化剂和溶剂；c)从液相分离结晶丁二酸酐；和d)使催化剂和溶剂再循环到包括环氧乙烷的反应流中。在一些实施例中，溶剂包括二噁烷。在一些实施例中，在绝热蒸发冷却结晶器中进行步骤b)。在一些实施例中，在转筒式过滤器中进行步骤c)。在一些实施例中，步骤d)包括在将包括催化剂和溶剂的溶液返回到反应流中之前将所述溶液供应到回收闪蒸罐中以分离挥发性物质的子步骤。在一些实施例中，所述方法进一步包括通过进行至少一个选自由以下步骤组成的群组的步骤来处理溶液：干燥溶液；加热或冷却溶液；移除废催化剂；添加溶剂；和这些步骤中的两者或两者以上的任何组合。在一些实施例中，在约50磅/平方英寸到约5000磅/平方英寸的压力下进行第一羰基化反应。在一些实施例中，在约50磅/平方英寸到约2000磅/平方英寸的压力下进行第一羰基化反应。在一些实施例中，在约200磅/平方英寸到约1000磅/平方英寸的压力下进行第一羰基化反应。在一些实施例中，在约200磅/平方英寸到约600磅/平方英寸的压力下进行第一羰基化反应。在一些实施例中，在约0℃到约125℃的温度下进行第一羰基化反应。在一些实施例中，在约30℃到约100℃的温度下进行第一羰基化反应。在一些实施例中，在约40℃到约80℃的温度下进行第一羰基化反应。在一些实施例中，所述至少一种催化剂是单一催化剂。在一些实施例中，单一催化剂是[(C1TPP)Al(THF)2]+[Co(CO)4]-，其中ClTPP是间-四(4-氯苯基)卟啉并且THF是四氢呋喃。在一些实施例中，所述至少一种催化剂包括：第一催化剂，其经选择以促进双羰基化作用的第一羰基化作用；和与第一催化剂不同的第二催化剂，其经选择以促进双羰基化作用的第二羰基化作用。在一些实施例中，催化剂包括金属羰基化合物。在一些实施例中，金属羰基化合物具有式[QMy(CO)w]x，其中：Q是任何配体并且未必存在；M是金属原子；y是整数1到6(包括1和6)；w是一个数字，其可提供稳定金属羰基；并且x是整数-3到+3(包括-3和+3)。在一些实施例中，M是选自由以下每一者组成的群组：Ti、Cr、Mn、Fe、Ru、Co、Rh、Ni、Pd、Cu、Zn、Al、Ga和In。在一些实施例中，M是Co。在一些实施例中，羰基化作用催化剂进一步包括路易斯酸性共催化剂(Lewisacidicco-catalyst)。在一些实施例中，金属羰基化合物是阴离子性，并且路易斯酸性共催化剂是阳离子性。在一些实施例中，金属羰基络合物包括羰基钴酸盐，并且路易斯酸性共催化剂包括以金属为中心的路易斯酸(metal-centeredLewisacid)。在一些实施例中，以金属为中心的路易斯酸是式[M′(L)b]c+的金属络合物，其中：M′是金属；每个L是配体；b是整数1到6(包括1和6)；c是1、2或3；并且其中如果存在一个以上L，则每个L可相同或不同。在一些实施例中，M′是选自由过渡金属、第13族或第14族金属和镧系元素组成的群组。在一些实施例中，M′是过渡金属或第13族金属。在一些实施例中，M′是选自由铝、铬、铟和镓组成的群组。在一些实施例中，M′是铝。在一些实施例中，M′是铬。在一些实施例中，路易斯酸包括双阴离子性四配位基配体。在一些实施例中，双阴离子性四配位基配体是选自由以下每一者组成的群组：卟啉衍生物；萨伦衍生物(salenderivative)；二苯并四甲基四氮杂[14]轮烯(tmtaa)衍生物；酞菁衍生物；和特罗斯特配体(Trostligand)衍生物。在一些实施例中，步骤c)包括过滤反应流的子步骤。在多个方面，本专利技术提供丁二酸酐合成系统，其包括：一氧化碳源；环氧乙烷源；溶剂源；催化剂源；至少一个反应容器，通过一氧化碳源、环氧乙烷源、溶剂源和催化剂源向其供应反应流，所述反应流包括一氧化碳、环氧乙烷、溶剂和催化剂；绝热蒸发冷却结晶器，其由所述至少一个反应容器提供进料；转筒式过滤器，其由绝热蒸发冷却结晶器提供进料；固体干燥器，其由转筒式过滤器提供进料；和回收闪蒸罐，其由绝热蒸发冷却结晶器、转筒式过滤器和固体干燥器提供进料，所述回收闪蒸罐将再循环的催化剂和溶剂供应到反应流中。在一些实施例中，反应容器包括管状反应器。在一些实施例中，反应容器包括壳管式绝热反应器。在一些实施例中，绝热蒸发冷却结晶器包括进料冷却器和结晶器闪蒸罐。在一些实施例中，一氧化碳源包括：甲烷源；蒸汽重整单元，其由甲烷源提供进料；氢变压吸附单元，其由蒸汽重整单元提供进料；一氧化碳变压吸附单元，其由氢变压吸附单元提供进料；一氧化碳压缩器，其由一氧化碳变压吸附单元提供进料；和一氧化碳干燥器，其由一氧化碳压缩器提供进料。在一些实施例中，溶剂源包括：溶剂卸载泵；溶剂干燥器，其由溶剂卸载泵提供进料；和溶剂储存槽，其由溶剂干燥器提供进料；和溶剂装料泵，其由溶剂储存槽提供进料。在一些实施例中，催化剂源包括催化剂混合槽和由催化剂混合槽提供进料的催化剂装料泵，其中溶剂装料泵将溶剂供应到催化剂混合槽中。附图说明图1展示本专利技术的一个实施例中用于由环氧乙烷制造丁二酸酐的工艺流程系统。具体实施方式定义下文更详细地描述特定官能团和化学术语的定义。出于本专利技术的目的，根据元素周期表(PeriodicTableoftheElements)，CAS版，化学与物理手册(HandbookofChemistryandPhysics)，第75版，封二识别化学元素，并且通常根据其中所描述来定义特定官能团。此外，有机化学的一般原理以及特定官能部分和反应性描述于有机化学，托本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.08.28 US 61/377,9171.一种合成酸酐的方法，其包含以下步骤：a)在反应条件下向反应容器中供应包含环氧化物、至少一种催化剂、至少一种溶剂和一氧化碳的反应流以促进所述环氧化物的双羰基化作用，从而在所述反应容器中形成所述酸酐，所述酸酐在连续流动过程中在反应产物流中离开所述反应容器；b)在引起所述酸酐结晶的条件下处理含有所述酸酐的所述反应产物流，使得所述反应产物流包含结晶酸酐和液相，所述液相包含溶解的催化剂和溶剂；c)使所述结晶酸酐与所述液相分离；和d)将所述包含溶解的催化剂和溶剂的液相再循环到所述包含所述环氧化物的反应流中。2.根据权利要求1所述的方法，其中步骤b)是在绝热蒸发冷却结晶器中进行。3.根据权利要求1所述的方法，其中步骤c)是在转筒式过滤器中进行。4.根据权利要求1所述的方法，其中步骤d)包含在将所述包含溶解的催化剂和溶剂的液相返回到所述反应流中之前将其供应到回收闪蒸罐中以分离挥发性物质。5.根据权利要求4所述的方法，其进一步包含通过进行至少一个选自由以下步骤组成的群组的步骤来处理所述液相：干燥所述液相；加热或冷却所述液相；移除废催化剂；添加溶剂；和这些步骤中的两者或两者以上的任何组合。6.根据权利要求1到5中任一权利要求所述的方法，其中所述环氧化物是选自由环氧乙烷、环氧丙烷、表氯醇、1,2-环氧丁烷、2,4环氧丁烷和C5-30α烯烃的氧化物组成的群组。7.根据权利要求6所述的方法，其中所述环氧化物是环氧乙烷。8.根据权利要求1到5中任一权利要求所述的方法，其中所述酸酐是选自由丁二酸酐、甲基丁二酸酐、氯甲基丁二酸酐、乙基丁二酸酐和C5-30酸酐组成的群组。9.根据权利要求8所述的方法，其中所述酸酐是丁二酸酐。10.根据权利要求1所述的方法，其中第一羰基化反应是在50磅/平方英寸到5000磅/平方英寸的压力下进行。11.根据权利要求1所述的方法，其中第一羰基化反应是在50磅/平方英寸到2000磅/平方英寸的压力下进行。12.根据权利要求1所述的方法，其中第一羰基化反应是在200磅/平方英寸到1000磅/平方英寸的压力下进行。13.根据权利要求1所述的方法，其中第一羰基化反应是在200磅/平方英寸到600磅/平方英寸的压力下进行。14.根据权利要求1所述的方法，其中第一羰基化反应是在0℃到125℃的温度下进行。15.根据权利要求1所述的方法，其中第一羰基化反应是在30℃到100℃的温度下进行。16.根据权利要求1所述的方法，其中第一羰基化反应是在40℃到80℃的温度下进行。17.根据权利要求1到5和10到16中任一权利要求所述的方法，其中所述反应是在稳态反应条件下操作。18.根据权利要求1到5和10到16中任一权利要求所述的方法，其中所述双羰基化作用是在一个或一个以上连续搅拌槽式反应器中进行。19.根据权利要求1到5和10到16中任一权利要求所述的方法，其中所述双羰基化作用是在一个或一个以上塞式流动反应器中进行。20.根据权利要求1到5和10到16中任一权利要求所述的方法，其中所述双羰基化反应是在绝热反应器中进行。21.根据权利要求20所述的方法，其中所述绝热反应器是管状反应器。22.根据权利要求20所述的方法，其中所述绝热反应器是壳管式反应器。23.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：斯科特·D·艾伦，伯纳德·杜安·东贝克，奥兰·斯坦利·弗鲁彻，奈·A·克林顿，
申请(专利权)人：诺沃梅尔公司，
类型：
国别省市：