[发明专利]从生物质水解物分离乙酰丙酸的方法

说明书

发明领域

本发明涉及使用取代苯作为有机溶剂从生物质水解物分离乙酰丙酸的方法，本发明还涉及所述取代苯在从生物质水解物分离乙酰丙酸中的用途。

发明背景

许多工业化合物的分离涉及使用萃取和蒸馏二者。萃取利用投料组分的化学性质的差异，例如极性和疏水/亲水特征的差异来分离它们(T.C.Frank,L.Dahuron,B.S.Holden,W.D.Prince,A.F.Seibert,L.C.Wilson,Liquid-liquid extraction and other liquid-liquid operations and equipment inPerry’s Chemical Engineering Handbook,第8版,第15部分)。在已从含水组合物中萃取出目的化合物之后，通常通过使有机相经受蒸馏来进一步纯化有价值的化合物。合适的萃取溶剂必须不仅提供良好的萃取率，还必须与作为随后的分离步骤的蒸馏相容。例如，溶剂一定不能在蒸馏期间与目标化合物形成复合物，或导致降解或副产物的形成。换言之，提供良好萃取率但在蒸馏中导致副产物形成的溶剂并不合适。同样地，在蒸馏期间不产生问题但提供不良萃取率的溶剂也不合适。

乙酰丙酸是合成已知作为燃料添加剂的酯类的起始分子，已知其作为塑化剂和溶剂有用。乙酰丙酸可被用于合成甲基四氢呋喃(MTHF)或者可被用作溶剂。乙酰丙酸的其它应用为例如，合成用作除草剂和杀虫剂的δ-氨基乙酰丙酸、用于合成聚碳酸酯的双酚酸和用于制造聚酯的琥珀酸。乙酰丙酸还可被用于生产γ-戊内酯(5-甲基丁内酯)，γ-戊内酯可随之被用于生产肥酸(1,6-己二酸)。

可由糠醇生产乙酰丙酸。还可以通过酸水解生物质来生产乙酰丙酸，但这并不在商业上实行。Alonso等人(ChemSusChem 2011,第4卷,第1078-1081页)描述了使用2-仲-丁基苯酚作为萃取乙酰丙酸的溶剂，利用溶剂萃取分离乙酰丙酸。

2-仲-丁基苯酚的问题是：萃取系数不足。一个目标是提供经改进的从生物质水解物的乙酰丙酸分离方法。另一个目标是提供从生物质水解物的乙酰丙酸分离方法，所述方法包括萃取，其提供良好的萃取率且适用于(随后的)蒸馏步骤。另一个目标是提供从生物质水解物的乙酰丙酸分离方法，所述方法包括萃取，该方法可在60℃左右实施。

发明详述

因此，在第一方面，本发明涉及从生物质水解物分离乙酰丙酸的方法，所述方法包括使用取代苯作为有机溶剂的萃取，所述取代苯包含：

(i)至少一个OR₁基团，其中R₁是H或CH₃；和

(ii)至少一个C_1-3烷基，

其中所述至少一个OR₁基团中的每一个均在至少一个C_1-3烷基的邻位。

贯穿本发明，“溶剂”将指取代苯，所述取代苯包含：(i)至少一个OR₁基团，其中R₁是H或CH₃；和(ii)至少一个C_1-3烷基，且其中所述至少一个OR₁基团中的每一个均在至少一个C_1-3烷基的邻位。溶剂可以是包含所述溶剂和其它溶剂的混合物。

发明人已发现：通过在乙酰丙酸的萃取中使用所述溶剂，可获得出乎意料高的萃取率，且蒸馏步骤期间乙酰丙酸副产物的形成可以减少。相比之下，如果使用含有不具有相邻(邻位的)C_1-3烷基的OR₁基团的取代苯，例如具有间位或对位烷基和不具有邻位C_1-3基团的苯酚，则在蒸馏期间可形成乙酰丙酸的副产物。此外，如果使用具有含多于3个C原子的烷基的取代苯，则萃取率比使用含1、2或3个原子的这种烷基时的萃取率低。

在芳环中，任何OR₁基团必须具有至少一个相邻(邻位的)C_1-3烷基。如果溶剂包含多个一个OR₁基团，则每个OR₁基团必须具有至少一个在所述OR₁基团邻位的C_1-3烷基。