用于纯化包含2-甲酰基-呋喃-5-羧酸和2,5-呋喃二羧酸的酸组合物的方法_3

文档序号:9768783阅读:来源:国知局
将所述的醋与水接触。适合地,水 已被酸化或呈现碱性。酸和碱趋于催化醋的水解。因此,使纯化的醋化产物适合地与水在水 解催化剂的存在下接触。所述催化剂可选自多种酸性化合物或碱性化合物。使用无机酸(例 如硫酸、盐酸、硝酸等)是最方便的。也可W使用路易斯酸,例如Ξ氯化侣。适合的碱性催化 剂包括碱金属氨氧化物,例如氨氧化钢或氨氧化钟,但是也可W使用弱有机酸的盐。甲酸、 乙酸、丙酸或下酸的盐是适合的实例。阳离子可为任何金属离子,例如碱金属离子或碱±金 属离子。也可W使用此类弱有机酸的其它金属盐,例如锋盐。如果盐可溶于水中,则运是有 利的。本领域技术人员将认识到,水解催化剂的性质不是至关重要的。
[0030] 尽管水解催化剂可增加水解的反应速率,但是其可能具有运样的缺点,即通过引 入催化剂,添加了可能污染所得酸的外来化合物。因此,纯化的醋化组合物的水解(即纯化 的醋化组合物与水的接触)适合地在不存在水解催化剂下进行。似乎纯化的醋化组合物中 的醋的转化在没有另外的水解催化剂的情况下也顺利进行。因为通过在不存在另外的水解 催化剂下进行水解来避免污染的危险,所W此类工艺是优选的。
[0031] 水解条件在本领域中是众所周知的。在存在或不存在酸或碱的情况下将所述醋在 水中加热是常规的。适合的溫度范围可为l〇〇°C至200°C。因为在目前情况下已发现,在高于 l〇〇°C的溫度下进行水解是有利的。采用高于1己的压力是理想的。因此,纯化的醋化组合物 优选与水在120°c至180°C的溫度和5己至30己的压力下接触。
[0032] 皂化条件可与水解的那些条件相同。然而,溫度甚至可更低,例如60°C至200°C。压 力也可在约1己至30己的范围内。
[0033] 根据本发明的方法可分批的模式进行。运将允许本领域技术人员采用独立于 任何后续步骤的每个步骤的最佳条件。所述条件还包括所述醇与酸组合物的接触时间、在 任何结晶器中的停留时间、W及纯化的醋化组合物与水的接触时间(如果此类组合物经受 水解或皂化的话)。然而,根据本发明的方法优选作为连续工艺进行。连续工艺可W在连续 揽拌罐反应器或任何其它连续反应器中进行。所述醇与酸组合物的接触时间还可例如在活 塞流反应器中进行。
[0034] 参考附图,向过滤单元A引入进料流1,进料流1包含具有2-甲酯基-巧喃-5-簇酸和 2,5-巧喃-二簇酸的酸组合物,和稀释剂(例如乙酸)。过滤单元生成母液,所述母液包含通 过管道3收回的稀释剂,和通过管道2从过滤单元A收回的酸组合物。将酸组合物引入清洗单 元B中,其中酸组合物用通过管道4供应的清洗液(例如水)清洗,W除去杂质,例如剩余乙 酸。清洗可通过将酸组合物与清洗液在高溫(例如80°C)下揽拌特定的时间(诸如0.25小时 至1.0小时)来完成。然后将剩余浆料过滤。可W干燥滤饼,即酸组合物,之后对其进一步处 理(未示出)。
[0035] 所使用的清洗液通过管道5被排出,并且清洗过的酸组合物通过管道6被传送至醋 化单元C。使酸组合物与通过管道7引入的醇(例如甲醇)(可选地与包括在所述醇中的均相 催化剂(例如硫酸)组合)接触。在高达5己的压力和约80°C的溫度下,酸组合物与所述醇的 接触时间可为例如10小时。或者,在大气压的回流条件(即1己和例如65°C)下进行接触高达 24小时。所得醋化产物通过管道8收回并且传送至结晶单元D。在单元D中,将来自管道8的化 合物冷却至约20°C的溫度,由此2,5-巧喃-二簇酸的单醋和二醋沉淀。然后过滤所获得的产 物,得到通过管道則欠回的母液(其含有所述醇、2-甲酯基-巧喃-5-簇酸的醋和可选地2,5-巧喃-二簇酸的一些单醋和二醋),W及通过管道10回收的纯化的醋化组合物(其主要包含 2,5-巧喃-二簇酸化合物)。
[0036] 通过该通道10,可将纯化的醋化产物传送至水解单元E。在单元E中,将纯化产物溶 解于通过管道11供应至单元E的例如氨氧化钢的水溶液中,其中水解在回流条件下发生。当 水解完全时,例如在两小时后,将等分的盐酸水溶液通过管道12添加至单元EW中和溶液。 运导致2,5-巧喃-二簇酸的沉淀。将沉淀从剩余母液过滤并通过管道13传送至重结晶单元 FdW使来自单元E的沉淀完全溶解的量将水通过管道14添加至重结晶单元F。运可带来约1 至10的2,5-巧喃-二簇酸与水的重量比。重结晶单元F中的化合物可保持在回流条件,即在 大气压下约l〇〇°C的溫度。当所有固体溶解时,使获得的溶液冷却至约20°C的溫度,导致纯 化的2,5-巧喃-二簇酸沉淀。将沉淀过滤并且通过管道15回收。剩余的水相通过管道16排 出。可将回收的纯化的2,5-巧喃-二簇酸产物干燥,之后对其进一步使用。
[0037] 通过下面的实施例将进一步说明本发明。
[003引实施例1
[0039]在W下实验中,使用从5-甲氧基甲基慷醒在含有钻、儘和漠的催化剂的存在下于 乙酸中氧化而获得的酸组合物。酸组合物已沉淀,并将固体产物过滤w除去乙酸。随后,将 酸组合物与水混合,在80°C下揽拌30分钟,过滤并在环境溫度下于50毫己的真空度下干燥。 酸组合物包含约Iwt %的2-甲酯基-巧喃-5-簇酸r'FFCA")和约3wt %的2,5-巧喃-二簇酸单 甲醋r'FDCA-M护)、数卵m的FFCA甲醋r'FFCA-M护),余量为2,5-巧喃-二簇酸r'FDCA")。
[0040]将1重量份的酸组合物溶于4重量份的甲醇中,并且加入硫酸作为醋化催化剂。使 获得的混合物经受压力、溫度和硫酸量的不同醋化条件。在醋化反应达到平衡后,使混合物 冷却至室溫并静置过夜。沉淀已结晶。将沉淀过滤并在50°C和100毫己下干燥过夜。其组成 通过HPLC来确定。产物含有FFCA、FFCA-ME和2,5-巧喃-二簇酸化合物(FDCA-C),即酸、单甲 醋和二甲醋。确定FFCA和FFCA-ME的量,余量为FFDA-C。
[0041 ]实验的结果在下面表1中示出。
[0042] 表 1
[0043] _
[0044] 结果显示醋化和结晶产生纯化的醋化产物,其含有相当显著地低于原始酸产物的 量的FFCA衍生物。
[0045] 对比实验1
[0046] W与实施例1中所述的方法类似的方法获得的酸产物用水清洗,并且确定其中的 FFCA的量。将产物随后在90°C下溶于水中并完全溶解。酸产物与水的重量比为约1:150。使 溶液冷却至20°C,形成沉淀。将沉淀滤掉并干燥。使用该程序将该沉淀再重结晶两次。基于 酸产物的重量,确定获得的固体的收率。也确定最终沉淀中FFCA的量。结果示于下面表1C 中。
[0047] 重结晶实验用与起始材料相同的酸产物重复,但是将产物在100°C下溶解于乙酸 中。酸产物与乙酸的重量比为约1:150。使溶液冷却至5°C,形成沉淀。将沉淀滤掉并干燥。基 于酸产物的重量,确定在Ξ次重结晶后获得的固体的收率。也确定最终沉淀中FFCA的量。结 果不于下面表1C中。
[0048] 重结晶实验用与起始材料相同的酸产物重复,但是将产物在60°C下溶解于甲醇 中.酸产物与甲醇的重量比为约1:26。使溶液冷却至-20°C,形成沉淀。将沉淀滤掉并干燥。 基于酸产物的重量,确定在Ξ次重结晶后获得的固体的收率。也确定最终沉淀中FFCA的量。 结果示于下面表1C中。
[0049] 表C1
[(K)加]_

[0051]运些结果显示,重结晶仅对FFCA从酸产物的除去具有适度效果,而产物的损失是 相当大的。
[0化2]实施例2
[0053]该实验显示醋化反应也可连续模式进行。
[0化4] 在连续模式中,使含有约Iwt%的FFCA(基于FDCA)的Iwt%的FDCA组合物于甲醇中 的进料溶液在各个溫度和各个进料速率下通过15ml活塞流反应器,导致不同的停留时间。 为了确保稳态条件,直到该单元的容积已用进料冲洗至少Ξ次才收集产物样品。反应器中 的压力为100己。进料溶液含有少量硫酸作为醋化催化剂。通过将一些水添加至进料溶液来 研究水的影响。产物含有醋化产物。
[0055]反应条件和结果示于表2中。
[0化6] 表2 「nnf;7l
[005引结果显示醋化可有效地在连续工艺中进行。其产物可随后经受在其中出现的FFC
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