用于生产乙醇酸的方法与流程

本发明涉及一种用于生产乙醇酸的方法。特别地，该乙醇酸是通过使用包含至少一种过渡金属元素的催化剂使乙醛酸选择性氢化来生产的。本发明还涉及通过本发明生产的乙醇酸。

背景技术：

1、乙醇酸(hoch2cooh；iupac名称2-羟基乙酸)是最小的α-羟基酸。该无色、无味且吸湿的结晶固体在水中是高度可溶的。

2、乙醇酸在纺织工业中用作染色剂和鞣剂，在食品加工中用作调味剂以及用作防腐剂，并且在制药工业中用作皮肤护理剂。其还用于粘合剂和塑料中。乙醇酸通常包含于用于油墨和涂料的乳液聚合物、溶剂和添加剂中，以改善流动特性并赋予光泽。其用于增加瓷砖地板上的摩擦系数的表面处理产品中。乙醇酸由于其渗透皮肤的能力而在皮肤护理产品中得到应用，最常是作为化学换肤剂(chemical peel)。

3、乙醇酸是在一系列反应(包括氧化还原、酯化和长链聚合)中用于有机合成的有用的中间体。

4、乙醇酸可以以各种方式合成。

5、主要方法使用甲醛与合成气的催化反应(甲醛的羰基化)，因为其成本低(us2152852 a)。

6、us 20190248724 a1披露了一种通过在羰基化反应器中在硫催化剂的存在下使甲醛与一氧化碳和水反应来生产乙醇酸的方法。

7、us 20110166383 a1披露了一种用于生产乙醇酸的方法，该方法包括使一氧化碳和甲醛与包含封装在沸石的孔内的酸性多金属氧酸盐化合物的催化剂接触。

8、乙醇酸还通过氯乙酸与氢氧化钠反应然后是再酸化来制备。

9、其他未明显在使用中的方法包括草酸的氢化和衍生自甲醛的氰醇的水解(karlheinz miltenberger,“hydroxycarboxylic acids,aliphatic[脂肪族羟基羧酸]”，在ullmann's encyclopedia of industrial chemistry[乌尔曼工业化学百科全书],wiley-vch[威利-vch出版社],魏因海姆,2005中)。

10、wo 2017134139 a1披露了一种通过在氢化金属催化剂和氢气存在下使草酸水溶液氢化来制备乙醇酸的方法。

11、乙醇酸可以从天然来源如甘蔗、甜菜、菠萝、哈密瓜和未成熟的葡萄中分离。

12、本领域仍然需要提供在工业规模上以经济可行的方式生产具有较高转化率和选择性的乙醇酸的新方法。

技术实现思路

1、本发明的诸位发明人出乎意料地发现，商业催化剂适合于在温和的反应条件下以对乙醇酸具高选择性来实现使乙醛酸选择性氢化为乙醇酸。

2、本发明下文提供了一种通过使用包含至少一种过渡金属元素的催化剂使乙醛酸选择性氢化来生产乙醇酸的新方法，该新方法当与其他可用的方法相比时在工业规模上具有更高的转化率和选择性并且具有合理的成本。

3、本发明的一个主题是一种用于生产乙醇酸的方法，该方法包括使用包含至少一种过渡金属元素的催化剂使乙醛酸选择性氢化。

4、本发明的另一个主题是一种用于生产乙醇酸的方法，该方法包括以下步骤：

5、(a)提供乙醛酸水溶液；

6、(b)使该乙醛酸水溶液在氢气和包含至少一种过渡金属元素的催化剂的存在下经受选择性氢化，从而获得乙醇酸；以及

7、(c)收集所获得的乙醇酸。

8、本发明的另一个主题是通过本发明的方法生产的乙醇酸。

9、本发明的另一个主题是一种乙醇酸，其具有高于50％的生物基碳含量。

10、本发明的另一个主题是本发明的乙醇酸在化妆品、家庭护理产品、个人护理产品、纺织品、食品、饮料、药物、香料、油墨或涂料中的用途。

1.一种用于生产乙醇酸的方法，该方法包括使用包含至少一种过渡金属元素的催化剂使乙醛酸选择性氢化。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，该催化剂是非均相催化剂。

3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，使乙醛酸在反应介质的存在下选择性氢化。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，该反应介质由水组成。

5.根据权利要求3所述的方法，其中，该反应介质包含水和至少一种选自由以下组成的组的另一种溶剂：乙醇、丙酮、乙腈和甲醇。

6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，该催化剂呈固体形式。

7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，该过渡金属元素选自由以下组成的组：fe、co、ni、cu、zn、ru、rh、pd、ag、pt和au，优选地选自由以下组成的组：ni、ru、pd和pt，更优选地为pd或ni。

8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，该过渡金属元素未负载在载体上。

9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，该过渡金属元素负载在载体上，该载体选自由以下组成的组：活性炭、al2o3、sio2、tio2、zro2、分子筛、及其组合。

10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，该过渡金属元素负载在不是纳米管的载体上。

11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，该催化剂选自由5wt％pd/c和雷尼ni组成的组。

12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，使该乙醛酸在氢气的存在下选择性氢化。

13.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，使该乙醛酸在1atm至50巴的范围内、优选在5-30巴的范围内、更优选在10-20巴的范围内、甚至更优选在10-15巴的范围内的压力下选择性氢化。

14.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，使该乙醛酸在从室温至200℃、优选在50℃-150℃的范围内、甚至更优选在80℃-120℃的范围内、并且还更优选在90℃-110℃的范围内的温度下选择性氢化。

15.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，使该乙醛酸以不低于40％、优选不低于50％、更优选不低于60％、甚至优选不低于70％、还更优选不低于80％、特别优选不低于90％、并且最优选100％的乙醛酸转化率选择性氢化。

16.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，使该乙醛酸以40％至90％，如50％、60％、70％、80％或85％的乙醇酸选择率选择性氢化。

17.根据前述权利要求3-16中任一项所述的方法，其中，在该反应介质中乙醛酸的浓度为相对于乙醛酸和该反应介质的总重量在1-50wt％的范围内、优选在5-40wt％的范围内、更优选在5-30wt％的范围内、并且甚至更优选在8-20wt％的范围内。

18.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，该催化剂的含量为相对于该乙醛酸的重量在1-20wt％、优选2-15wt％、更优选3-10wt％、甚至更优选5-10wt％的范围内。

19.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，使该乙醛酸在2-10小时、优选2-4小时的范围内的持续时间内选择性氢化。

20.一种通过根据前述权利要求中任一项所述的方法生产或来源于根据前述权利要求中任一项所述的方法的乙醇酸，其中，该乙醛酸具有高于50％、优选高于60％、更优选在75％与100％之间、更优选在90％与100％之间、更优选在95％与100％之间、更优选在98％与100％之间、并且更优选在99％与100％之间的生物基碳含量。

21.根据权利要求20所述的乙醇酸，其具有优选从-29‰至-7‰、优选从-28‰至-9‰、更优选从-27‰至-10‰、最优选从-28‰至-25‰的平均同位素13c偏差。

22.根据权利要求20所述的乙醇酸，其具有从-7‰至-3‰、优选严格高于-7‰且低于-3‰、优先从-6.5‰至-5‰的平均同位素偏差。

23.一种乙醇酸，其具有高于50％且低于100％的生物基碳含量。

24.根据权利要求23所述的乙醇酸，其具有从-29‰至-3‰、优选-29‰至-7‰、优选从-28‰至-9‰、更优选从-27‰至-10‰、最优选从-28‰至-25‰的平均同位素13c偏差。

25.根据权利要求23或权利要求24所述的乙醇酸，其具有从-7‰至-3‰、优选严格高于-7‰且低于-3‰、优先从-6.5‰至-5‰的平均同位素偏差。

26.根据权利要求20-25中任一项所述的乙醇酸在化妆品、家庭护理产品、个人护理产品、纺织品、食品、饮料、药物、香料、油墨或涂料中的用途。