一种制备对苯二甲酸的组合物的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种制备对苯二甲酸的组合物。本发明也涉及一种制备对苯二甲酸的 工艺。
【背景技术】
[0002] 对苯二甲酸是一种有机化合物，分子式C6H4(COOH) 2。此无色透明固体是一种日用 化学品，作为用于PET生产衣服和塑料瓶的聚酯聚对苯二甲酸乙二醇酯的前体。1970年的 世界生产量大约175万吨。到2006年，全球精对苯二甲酸（PTA)需求量超过3000万吨。在 聚对苯二甲酸丁二醇酯和其他几个工程塑料的生产中对对甲苯二甲酸的需求较小，但是意 义重大。在研究工作实验室中，对甲苯二甲酸是一种用于金属有机骨架合成的成分。由于 对苯二甲酸更广泛的应用，近年来开发了很多制造和提纯的方法。
[0003] 揭露了对苯二甲酸合成工艺的一些现有技术文件如下。
[0004] 美国专利2833816推荐了一种生产如对苯二甲酸等的芳香羧酸的工艺，其是在 120-175Γ下在醋酸、金属催化剂和溴源参与下通过芳香族化合物氧化生成。在氧化反应 中，所形成的中间产物是对甲苯甲酸和4-羧基苯甲醛（4-CBA)。对甲苯甲酸在溶剂中保持 可溶解状态。但是，4-CBA由于其类似的晶体结构与产物一起结晶。含有4-CBA的对苯二甲 酸通常称为粗对苯二甲酸。含4-CBA的粗对苯二甲酸（CTA)在生产聚酯中是不合需要的， 因其在聚合过程中充当链终止剂。因此CTA需要通过额外的步骤进一步提纯。
[0005] 美国专利7094925提到一种烷基芳香烃化合物的氧化工艺，包括在有一种离子液 体和一种氮的含氧酸类下将芳香族化合物与一种氧化剂或硫化物混合。工艺中使用的离 子液体包括一种有机阴离子，其选自包含三氟醋酸盐，醋酸盐，甲磺酸盐和其组合物或基于 硫，氮，磷，硅，硒，碲，砷，锑，铋的阴离子，或一种金属的含氧阴离子的团组中。在美国专利 7094925中提到的工艺是在布朗斯台德酸性条件下进行的。
[0006] US2009/0326265建议用溴化1-乙基-3-甲基咪唑作为氧化过程中的溴源。通常， 使用分子溴释放的游离溴会腐蚀设备。
[0007] 在美国专利6355835中，建议使用甲基乙基酮（MEK)作为取代溴源的促进剂。但 是，US6355835中的工艺需要大量的催化剂。所述工艺另一个缺点是，在工艺操作条件下， 有机促进剂可能会进行氧化，进一步使提纯步骤复杂化。
[0008] 美国专利6153790建议使用催化体系来制备芳香羧酸，催化体系是钴和锆族的组 合物。
[0009] 专利US2010/0174111建议了一种提供水晶对苯二甲酸的工艺，包括：a)提供一种 包含对苯二甲酸和一种或多种离子液体的组合物；及b)将步骤（a)组合物和非溶剂（水） 结合，从而使对苯二甲酸结晶。
[0010] US20120004449建议了一种氧化烷基芳香烃化合物的工艺，包括形成一种含有烷 基芳香烃化合物、一种溶剂、一种溴源、和一种催化剂的的混合物；使所述混合物与一种氧 化剂接触生成一种固体氧化产物，该氧化产物包括至少芳族醛、芳族醇、芳族酮和芳香羧酸 中的一种；其中所述溶剂包括一种含有1-7个碳原子的羧酸和一种离子液体，该离子液体 选自包含咪唑基离子液体、吡啶离子液体、磷离子液体、四烷基铵离子液体和其组合物的组 团中。
[0011] US2012/0004450建议了一种从对二甲苯中生产对苯二甲酸的工艺，包括形成一种 含有对甲苯甲酸、一种溶剂、一种溴源和一种催化剂的混合物；将所述混合物接触氧化剂以 氧化对二甲苯来生产一种固体氧化产物，该氧化产物包括对苯二甲酸、4-羧基苯甲醛和对 甲苯甲酸；其中所述溶剂包括一种含有1-7个碳原子的羧酸，一种二烃基咪唑基离子液体 和任意水。
[0012] US2012/0004451建议了一种从对二甲苯中生产对苯二甲酸的工艺，包括形成一种 含有对甲苯甲酸、一种溶剂、一种溴源、一种催化剂和一种醋酸铵的混合物；将所述混合物 接触氧化剂以氧化对二甲苯来生产一种固体氧化产物，该氧化产物包括对苯二甲酸、4-羧 基苯甲醛和对甲苯甲酸；其中所述溶剂包括一种含有1-7个碳原子的羧酸。
[0013] US2012/0004454建议了一种氧化烷基芳香烃化合物的混合物，包括：烷基芳香烃 化合物、一种溶剂、一种溴源和一种催化剂；其中所述溶剂包括一种含有1-7个碳原子的羧 酸和一种离子液体，该离子液体选自含有咪唑基离子液体、吡啶离子液体、磷离子液体、四 烷基铵离子液体和其组合物的集团中。
[0014] 上述文件集中研究在有催化剂、溶剂和溴源下通过氧化二甲苯来制备对苯二甲 酸。使用的溶剂包括醋酸、水和离子液体。
[0015] 这些工艺不能生产纯对苯二甲酸，即，这些工艺不能减少如4-羧基苯甲醛等中间 产物的形成。因此，这些工艺本质需要额外的提纯步骤。此外，这些工艺使用过多的溴和金 属催化剂。
[0016] 于是，迫切希望开发一种可以经受氧化并生成大体上没有如4-羧基苯甲醛等的 中间产物的对苯二甲酸的混合物。
[0017] 发明目的
[0018] 至少满足本发明的一个具体实施例的一些目的如下：
[0019] 本发明的一个目的是提供一种制备对苯二甲酸的组合物。
[0020] 本发明的另一个目的是提供一种制备提纯的对苯二甲酸的组合物，其能减少中间 产物的形成。
[0021] 本发明的一个目的是提供一种制备提纯的对苯二甲酸的简单、安全、具有成本效 益的工艺。
[0022] 在以下的描述中，本发明的其他目的和优势将得以进一步明确，但不限制本发明 的范围。
【发明内容】
[0023] 根据本发明，提供一种制备对苯二甲酸的组合物；所述组合物包括：
[0024] ?对甲苯甲酸，占组合物总质量的0· 05% -4% ;
[0025] ?至少一种催化剂，占组合物总质量的0· 02% -2. 5% ;
[0026] ?至少一种离子液体，占组合物总质量的0. 04% -50% ;
[0027] ?至少一种羧酸溶剂；和
[0028] ?对二甲苯，
[0029] 当用于制备对苯二甲酸时，所述组合物会导致4-羧基苯甲醛（4-CBA)形成，比对 苯二甲酸少2000ppm。
[0030] 离子液体对羧酸溶剂的比例可以在1:1到1:20范围内。
[0031] 离子液体可以至少从含有烷基离子液体和芳基烷基离子液体团组中选择一种。
[0032] 离子液体包括一种有机阳离子，其选自含有季铵、胆碱、锍、磷、胍盐、咪唑鑰盐、吡 陡、吡略烧鐵盐、吗琳正尚子、卩奎琳鐵、异卩奎琳、吡唑、基陡鐵团组中；和一种阴尚子，其选自 含有氯化物、溴化物、氟化物、碘化物、甲磺酸、甲苯磺酸盐、硫酸氢盐、硫酸盐、烷基磺酸盐、 磷酸盐、膦酸酯、磷酸烷基酯、硝酸盐、亚硝酸盐、碳酸盐、醋酸盐、碳酸氢盐、氢氧化物和氧 化物的团组中。
[0033] 所述催化剂包括至少一种金属化合物，金属选自含有钴、镁、铬、铜、镍、钒、铁、钼、 锡、铈、锆、铯和钛的团组中。
[0034] 所述催化剂可以至少是选自从含有乙酸钴、乙酸锰、乙酸铈、乙酸甲、乙酸铯、乙酸 锆、乙酸铜、草酸钴、草酸锰、草酸铈、草酸钾、草酸铯、草酸锆和草酸铜的团组中的一种。
[0035] 所述组合物还可以包括至少一种溴源，选自含有HBr、NaBr、KBr, NH4Br、苄基溴、一 溴乙酸、二溴乙酸、溴乙酰溴、四溴甲烷和二溴乙烷的团组中。
[0036] 根据本发明的另一个方面，提供一种制备对苯二甲酸的工艺；所述工艺包括以下 步骤：
[0037] -制备一种组合物，包括对甲苯甲酸，数量占组合物总质量的0. 05% -4% ;至少一 种催化剂，数量占组合物总质量的〇. 02% -2. 5%;至少一种离子液体，数量