[发明专利]从5-羟甲基糠醛产生六亚甲基二胺的方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2012年1月18日提交的美国临时申请号61/588,093的权益，其公开内容在此通过引用整体并入。

背景

I.领域

本公开一般涉及将糖源转化成六亚甲基二胺和用于产生六亚甲基二胺和其他工业化学品的中间体的方法。本公开更具体涉及从衍生自糖源的糠醛底物产生六亚甲基二胺的化学催化方法，所述底物被转化为包含1,6-己二醇的中间体，可以通过二醇的化学催化胺化从1,6-己二醇衍生六亚甲基二胺。本发明还涉及从糠醛底物产生1,6-己二醇，其中所述糠醛底物的至少一部分被转化为1,2,6己三醇，然后所述己三醇的至少一部分被转化为1,6-己二醇，然后通过例如二醇的化学催化胺化将1,6-己二醇转化成六亚甲基二胺。本公开还涉及从糠醛底物产生己二醇的改良方法。

II.背景

六亚甲基二胺(HMDA)是一种化学中间体，主要用于通过与己二酸缩合产生尼龙6,6。HMDA还用于产生聚氨酯的单体。而且，HMDA用于产生环氧树脂。今天，每年产生的HMDA超过30亿磅(常衡)。

原油目前是大多数商品和特种有机化学品的来源。这些化学品的许多用于生产聚合物和其他材料。需要的化学品包括例如苯乙烯、双酚A、对苯二甲酸、己二酸、己内酰胺、六亚甲基二胺、己二腈、己内酯、丙烯酸、丙烯腈、1,6-己二醇、1,3-丙二醇和其他。原油通常通过蒸汽裂化而首先被精炼成烃中间体，例如乙烯、丙烯、丁二烯、苯和环己烷。然后这些烃中间体通常通过各种方法而经历一种或多种催化反应以产生这些需要的化学品。

HMDA属于继续通过多步骤方法从油商业生产的那些化学品。HMDA通常从丁二烯产生。丁二烯通常从重质原料的蒸汽裂化产生。此类原料的蒸汽裂化有助于产生丁二烯，但是还产生重质烯烃和芳香族化合物。因此，从裂化步骤产生的丁二烯通常被萃取进入极性溶剂，然后通过蒸馏从极性溶剂汽提丁二烯。丁二烯在镍催化剂存在下经历氢腈化过程以产生己二腈。参见例如US6,331,651。然后通常通过在固体催化剂存在下己二腈的氢化来产生HMDA。参见例如US4,064,172(其公开了通过在氧化铁催化剂存在下氢化己二腈而产生HMDA的方法)和US5,151,543(其公开了HMDA可以通过在掺杂了选自元素周期表第4、5和6族的至少一种金属元素的阮内镍型催化剂存在下氢化己二腈来制备)和最近的WO-A-93/16034和WO-A-96/18603(其每一个公开了用于从己二腈产生HMDA的基于阮内镍催化剂的方法)和美国专利申请号2003/0144552(其公开了用于在特别调理的阮内镍催化剂存在下从己二腈产生HMDA的方法)。

值得注意的是，涉及产生HMDA的上述文件的每一个都承认需要改进这种方法的效率、选择性和商业竞争力。实际上，化学工业向使用轻质原料的进化发展加剧了对产生HMDA的改良或替代商业方法的需求，轻质原料在经历裂化时产生更少量的丁二烯并最终导致产生HMDA的成本增加和增加的价格波动。

多年来一直有使用生物可再生材料作为原料替代或补充原油的兴趣。参见例如Klass,Biomass for Renewable Energy,Fuels,and Chemicals,Academic Press,1998，其在此通过引用并入。

最近，除了其他材料以外，用于产生聚合物例如尼龙的HMDA和其他化学品已经被鉴定为可以从生物可再生资源、特别是含糖材料产生的化学品，葡萄糖可以从含糖材料获得并用作生产此类化学品的原料。参见例如US2010/0317069，其公开了声称用于产生己内酰胺和HMDA以及其他材料的生物途径。

迄今为止，还没有商业上可行的从含糖原料产生HMDA的方法。考虑到从产生传统油衍生起始材料例如丁二烯转移(尽管尼龙和聚氨酯和至少部分从HMDA或其衍生物衍生的其他材料的市场继续增长)和归因于使用可再生原料替代石油衍生原料的益处，从含多羟基生物可再生材料(例如，衍生自淀粉、纤维素或蔗糖的葡萄糖)至重要的化学中间体例如HMDA、选择性且商业上有意义地产生化学品的、新的、工业上可放大的方法是引人注目的。