[发明专利]由包含碳水化合物的材料生产己内酰胺

说明书

相关申请的交叉引用

根据35U.S.C.§119(e)，本申请要求2011年4月13日提交的美国临时申请No.61/475,177的优先权，该申请在此以引用的方式全文并入本公开。

背景技术

I.领域

本公开总体而言涉及用于将葡萄糖通过化学催化转化为己内酰胺的方法；更具体而言，本公开涉及用于将葡萄糖转化为己内酰胺的化学催化氧化和还原方法。

II.相关技术

己内酰胺为主要用于生产尼龙6纤维和树脂的化学中间体。

传统的己内酰胺技术是基于中间体环己酮，其通常通过环己烷氧化来生产，而且还通过苯酚的部分氢化来生产。就通过任一种方法来生产己内酰胺而言，环己酮与羟胺反应，从而生产环己酮羟胺肟，然后使用发烟硫酸使所述的羟胺肟进行Beckmann重排，从而产生己内酰胺。上述传统技术的一个缺点为生产出大量的硫酸铵—至多4.5吨硫酸铵/吨己内酰胺。多年来定向于由环己酮制造己内酰胺的大部分的研发工作集中于减少或者甚至消除这种副产物。例如，目前据信DSM's HPO Plus^TM方法(羟胺-磷酸盐肟法)用于生产全世界大约30%己内酰胺，大幅减少了铵盐副产物的数量（基于盐的吨数/产物的吨数的差不多三分之二）。最近，Sumitomo已经使消除生产硫酸铵的方法商业化。该方法使用了“氨肟化”反应，其中环己烷与氨和过氧化氢在催化剂存在下反应，并进行气相Beckmann重排，例如参见美国专利No6,265,574、6,462,235和4,745,221。显然，该方法的一个缺点为过氧化氢的费用。

在二十世纪就九十年代主要研发的其他途径企图由丁二烯或己二腈来制造己内酰胺。DSM（首先与DuPont工作，其后与Shell工作）研发出Altam方法，例如参见WO2002/083635，由此使用丁二烯和一氧化碳来制造己内酰胺，而未生产硫酸铵。但是，该方法仍处于研发的最终阶段，并使用多种络合催化反应—羰基化、加氢甲酰化、还原胺化以及环化。BASF和DuPont试验了通过己二腈来生产己内酰胺，但是不清楚该方法目前是否被实施。例如参见美国专利No.6,372,939、6,894,163、6,521,779，以及WO2001/096294。

Toray研发了在亚硝酰氯和氯化氢存在下，绕开使用环己酮或肟化步骤，将环己烷转化为环己酮羟胺肟的光化学方法。虽然该方法可能提供资金节省，但是光化学方法明显需要更大的动力，以及研发大规模的光化学反应器。参见Chapter devoted to caprolactam within Kirk-OthmerEncyclopedia of Chemical Technology5th Edition,John Wiley and Sons2001。

除了目前商业化使用的方法（全世界大约90%的己内酰胺的生产是通过环己酮的）以及被宣布或者作为潜在可行的备选方法研发的那些方法的上文提及的缺点以外，这些方法的每一种方法均基本遭受了与使用石油基原料有关的成本增加以及挥发性。

因此，仍需要需要新的工业规模的方法来选择性且商业化意义的将可再生的原料（例如由淀粉、纤维素、蔗糖或其他碳水化合物衍生的葡萄糖）转化为重要的化学中间体（其可以被转化为己内酰胺）。

发明概述

简言之，因此，本发明涉及用于由生物可再生的材料获得的葡萄糖来制备己内酰胺的方法。总体而言，用于由葡萄糖制备己内酰胺的方法包括：将葡萄糖转化为胺化的多元醇底物，更优选的是酰基酰氨基多元醇底物；将至少一部分胺化的多元醇底物转化为酰氨基多羟基酸底物；将至少一部分酰氨基多羟基酸底物转化为氨基己酸或酰氨基己酸产物；以及将至少一部分氨基己酸或酰氨基己酸产物转化为己内酰胺。