[发明专利]氧化烷基芳族化合物的方法

说明书

要求在先国家申请的优先权

本申请要求2011年12月29日提交的美国申请第13/340,166号的优先权。

发明领域

本发明涉及氧化烷基芳族化合物的方法。更特别地，本发明涉及在氧化烷基芳族化合物时控制溶剂的pH以减少杂质和/或改进产物颜色的方法。

发明背景

烷基芳族化合物如甲苯和二甲苯的氧化是重要的商业方法。可获得多种氧化产物，包括芳族羧酸如对苯二甲酸(1,4-苯二甲酸)和间苯二甲酸(1,3-苯二甲酸)，其可用于例如聚合物工业中。

已知在氧化条件下和/或随着反应混合物冷却，氧化产物如芳族醇、芳族醛、芳族酮和芳族羧酸可固化或结晶。因此，可制备氧化产物的混合物，其需要进一步处理以增加所需产物的纯度。例如，在制备对苯二甲酸时，氧化产物通常是指粗对苯二甲酸，因为其含有杂质，包括发色体和中间氧化产物，特别是4-羧基苯甲醛(4-CBA)。为了获得聚合物级或经纯化的对苯二甲酸，在本领域中已知各种纯化步骤，包括：用水和/或溶剂洗涤粗对苯二甲酸，额外的氧化或结晶步骤，和使溶解的粗对苯二甲酸溶液与氢气在氢化条件下反应，氢化条件通常包括催化剂，催化剂包括钯和碳。通常使用数个纯化步骤。

US2,833,816公开了将芳族化合物氧化为对应芳族羧酸的方法。液相氧化烷基芳族化合物的方法在酸的存在下使用分子氧、金属或金属离子和溴或溴离子。金属可包括钴和/或锰。示例性酸是含有1至8个碳原子的低级脂肪族一元羧酸，特别是乙酸。

US6,355,835公开了通过在乙酸作为溶剂、钴盐作为催化剂，和引发剂的存在下使用氧气或空气来氧化而液相氧化二甲苯异构体来制备苯二羧酸方法。在该氧化步骤之后，通过闪蒸反应混合物来移除挥发性物质，并冷却和过滤该物质，以获得呈固体产物和滤液的粗苯二羧酸。还公开了重结晶该粗苯二羧酸以获得至少99%的纯度和再循环该滤液。

US7,094,925公开了制备烷基芳族化合物的方法。该方法包括：在离子液体的存在下，混合氧化剂或硫化合物。可使用空气、双氧、过氧化物、超氧化物或任何其他形式的活性氧、亚硝酸盐、硝酸盐、硝酸或氮的其他氧化物或氧卤化物(水合物或无水)作为氧化剂。通常在布朗斯台德(Bronstead)酸性条件下进行该方法。氧化优选是在含有酸促进剂如甲磺酸的离子液体中进行。产物优选为羧酸或酮或氧化中的中间体化合物如醛或醇。

US7,985,875描述了通过液相氧化二或三取代的苯或萘化合物制备芳族多元羧酸的方法。该方法包括在反应区中在羧酸溶剂、金属催化剂和促进剂的存在下使芳族化合物与氧化剂接触。促进剂是包含有机阳离子和溴或碘阴离子的离子液体。促进剂以10至50,000ppm(基于溶剂)，优选10至1,000ppm的浓度范围使用。在该方法中不需要使用其他促进剂如含溴化合物。该方法制备具有1.4至2.2%的4-CBA的粗对苯二甲酸(CTA)。需要纯化该CTA以获得经纯化的对苯二甲酸(PTA)。

US2010/0174111描述了纯化芳基羧酸如对苯二甲酸的方法。将不纯酸溶解或分散于离子液体中。将非溶剂(定义为分子溶剂，其中离子溶剂具有高溶解度且其中芳基羧酸具有很少或不具有溶解度)添加至溶液以沉淀经纯化的酸。

US7,692,036、US2007/0155985、US2007/0208193和US2010/0200804公开了用于进行可氧化化合物的液相氧化的方法和装置。该液相氧化是在相对低的温度下、在提供高效反应的泡罩塔反应器中进行。当经氧化的化合物是对二甲苯时，来自氧化反应的产物是必须经纯化的CTA。据称，纯化比常规高温方法更容易。

发明内容

本发明的一方面是氧化烷基芳族化合物的方法。在一个实施方案中，本方法包括使烷基芳族化合物、溶剂、溴源、催化剂和氧化剂接触而制备包含芳族醇、芳族醛、芳族酮和芳族羧酸中至少一种的产物；其中溶剂pH值至少为1.0。

在另一个实施方案中，本方法包括使烷基芳族化合物、溶剂、溴源、催化剂和氧化剂接触而制备包含芳族醇、芳族醛、芳族酮和芳族羧酸中至少一种的产物；其中溶剂包括pH调节剂。

本方法的另一个实施方案包括使烷基芳族化合物、溶剂、溴源、催化剂和氧化剂接触来制备包含芳族醇、芳族醛、芳族酮和芳族羧酸中至少一种的产物；并通过控制溶剂的pH而维持产物中4-CBA的含量小于2500ppm。