[发明专利]羟基羧酸铵盐的热盐裂解

说明书

技术领域

本发明涉及由以下通式的羧酸铵制备羟基羧酸的方法，

其中R¹、R²和R³彼此独立地是H、OH、任选被羟基取代的(C₁-C₆)-烷基、任选被羟基取代的(C₁-C₆)-烯基、任选被羟基取代的(C₁-C₆)-烷氧基、任选被羟基取代的(C₁-C₆)-烷基硫基-(C₁-C₆)-烷基、任选被羟基取代的(C₆-C₁₀)-芳基、任选被羟基取代的(C₇-C₁₂)-芳烷基、任选被羟基取代的(C₃-C₅)-杂芳基，条件是至少一个羟基存在于R¹、R²和R³基团中的至少一个中，

所述方法通过如下方式进行：加热包含所述羧酸铵的起始水溶液，其中通过所述羧酸铵的热分解形成羟基羧酸和氨，并同时从所述溶液中除去游离水和所形成的氨的至少一部分，由此获得包含羟基羧酸的产物级分。

背景技术

以下通式的羟基羧酸

例如乙醇酸、乳酸或2-羟基异丁酸，是药物化学、农业化学和高分子化学领域中的重要原料，并用于合成以工业规模使用的中间体，例如丙烯酸衍生物，并且还用作食品添加剂和饲料添加剂。羟基羧酸可以通过化学合成或生物工程方法，例如糖或淀粉使用微生物的发酵，或腈的酶水解制备。

如果通式(I)中的取代基R¹、R²和R³彼此不同且不是CO₂H，则存在该化合物的两种旋光活性形式(对映异构体)。虽然在化学合成中经常仅获得所述两种对映异构体的外消旋体，但是在生物工程方法中经常可实现一种对映异构体的高过量。优先形成的对映异构体在此可以经由微生物或酶的适合选择而选择。在生物工程方法中，经常作为羧酸铵的水溶液形式获得所述羧酸。羧酸铵在发酵液或酶促反应的反应溶液中的含量取决于所使用的方法，但是在很多情况下，不超过10重量％并经常甚至明显更低(EP 1 466 984 A1、US 6 937 155、US 7 198 927 B2)。

现有技术公开了一系列由相应的羧酸铵的水溶液制备游离羟基羧酸的方法，例如阳离子或阴离子型离子交换色谱、电渗析、用反应性溶剂萃取或用无机酸酸化发酵液并随后通过浓缩、结晶或蒸馏而分离羧酸(Joglekar等人，Separation and Purification Technology，2006，52，1-17)。这些方法中的许多种方法在以工业规模制备羟基羧酸方面具有重大的缺点。一部分方法是非常昂贵的，特别是在由生物工程方法获得的溶液中相对较低浓度的羧酸铵方面，部分情况下要求昂贵且易受干扰的设备配置和/或由于利用额外的化学品而生成摩尔量的副产物，该副产物必须处置或以复杂昂贵的方式再循环。例如，当用无机酸或在离子交换色谱的情况下酸化羧酸铵时，形成摩尔量的无机盐，这引起附加的处置成本。

由它们的相应的羧酸铵获得游离羟基羧酸的另一种方案是羧酸铵按照方程式(i)热分解成游离酸和氨。

US 6 291 708 B1描述了其中将铵盐的水溶液与适合的醇混合，然后在升高的压力下加热这种醇-水混合物以使该铵盐热分解成游离酸和氨的方法。同时，使适合的气体作为夹带剂与所述醇-水混合物接触，以致驱赶出包含氨、水和一部分醇的气态产物料流，而至少10％的醇保留在液相中并与所述游离酸反应而形成相应的酯。这种方法的缺点尤其是需要附加的化学品(醇和作为夹带剂的气体)和所形成的游离羧酸部分转化成酯，该酯又必须被水解以获得游离羧酸。

US 2003/0029711 A1描述了获得有机酸，尤其由铵盐的水溶液在添加作为夹带剂的烃的情况下获得有机酸的方法。通过混合物的加热获得气态产物料流，该气态产物料流包含由有机酸和夹带剂构成的共沸物。为了将酸从这种产物料流中分离，必须进行另外的步骤例如冷凝和附加的蒸馏。另外，这种方法还要求添加附加的化学品(夹带剂)，由此该方法显著更昂贵，特别是对于以工业规模的应用而言。