[发明专利]用于生产2,5-呋喃二甲酸及其衍生物以及由其制成的聚合物的方法

说明书

本申请涉及用于生产2,5‑呋喃二甲酸及其衍生物以及由其制成的聚合物的方法。由含六碳糖的进料生产2,5‑呋喃二甲酸和/或其衍生物的整合方法包括：a)在溴源和溶剂存在下使包含六碳糖单元的进料脱水以产生氧化进料，其包含在溶剂中的5‑羟甲基糠醛和/或5‑羟甲基糠醛的一种或多种衍生物中的至少一种，连同至少一种含溴物种；b)使来自步骤a)的氧化进料与金属催化剂和氧源在氧化条件下接触以产生氧化产物混合物，其包含2,5‑呋喃二甲酸(FDCA)和/或其衍生物、溶剂和残余催化剂；c)纯化并分离步骤b)中获得的混合物以获得FDCA和/或其衍生物和溶剂；并且d)使步骤(c)中获得的溶剂的至少一部分再循环至步骤a)。

本申请是申请日为2016年4月13日，申请号为201680022208.0，发明名称为“用于生产2,5-呋喃二甲酸及其衍生物以及由其制成的聚合物的方法”的申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及由如可从生物来源获得的六碳糖生产2,5-呋喃二甲酸的氧化方法，并且尤其涉及在溶剂中采用均相催化剂的方法。

背景技术

使用天然产品作为起始材料用于制造目前由石油基或化石燃料基起始材料制成的各种大规模化学品和燃料产品、或用于制造对于这些化学品和燃料产品的生物基等效物或类似物已经成为越来越重要的领域。例如，对于将天然产物转化为燃料已经进行了大量的研究，作为一种更清洁的并且当然作为一种更可持续的化石燃料基能源的替代物。

农业原料(如淀粉、纤维素、蔗糖或菊糖)是用于制造己糖(如葡萄糖和果糖)的廉价并且可再生的起始材料。长期以来已经进而了解到葡萄糖和其他己糖(特别是果糖)可以被转化成其他有用的材料，如5-羟甲基-2-糠醛，又称为5-羟甲基糠醛或简称羟甲基糠醛(HMF)：

可获得的生物质碳水化合物的绝对丰度为基于HMF的商品化学品和燃料产品的发展提供了强劲的可再生资源基础。例如，2008年6月公布的授予Gong的美国专利号7,385,081估算了例如每年生产近似2000亿吨生物质，95％是呈碳水化合物形式，并且总碳水化合物中仅仅3％至4％然后用于食品和其他目的。

鉴于此事实并且由于HMF的不同的功能性，已提出了可以将可如此由己糖(诸如果糖和葡萄糖)获得的HMF用于生产各式各样的衍生自可再生资源的产品例如聚合物、溶剂、表面活性剂、药物、和植物保护剂。在此方面已经提出在多种多样的化合物(如糠基二醇、二醛、酯、醚、卤化物以及羧酸)的合成中将HMF作为起始材料或中间体。

文献中讨论的许多产物衍生自HMF或HMF的某些衍生物、特别是HMF的醚和酯衍生物的氧化。一种这样的产物2,5-呋喃二甲酸(FDCA，也称为脱水粘酸)一直在此类多百万吨级聚酯聚合物如聚(对苯二甲酸乙二酯)或聚(对苯二甲酸丁二酯)的生产中作为对苯二甲酸的生物基可再生模拟物以及用于制备其他有商业价值的聚合物产物(例如，聚酰胺)的有用单体进行论述。近来还已经将FDCA酯评估为用于PVC的邻苯二甲酸酯类增塑剂的代用品，参见例如都转让给赢创公司(Evonik Oxeno GmbH)的WO 2011/023491 A1和WO 2011/023590 A1以及R.D.Sanderson等人的应用聚合物科学杂志(Journal of Appl.Pol.Sci.)1994年，第53卷，第1785-1793页。

尽管FDCA和其衍生物(例如，刚刚提及的酯衍生物)已经引起了大量最近的商业兴趣，随着例如美国能源部在2004年的一项研究中将FDCA确定为用于建立未来的“绿色”化学工业的12种优先化学品之一，FDCA(由于其与对苯二甲酸的结构相似性)用于制造聚酯的潜力例如已经至少早在1946年就被认识到(参见德维特(Drewitt)等人的GB621,971“聚合物的改进(Improvements in Polymer)”)。