固体形式的5-(卤代甲基)糠醛的制作方法
【专利说明】固体形式的5-(卤代甲基）糠醛
[0001] 相关申请的夺叉参考
[0002] 本申请要求2013年3月14日提交的美国临时专利申请第61/785, 749号优先权， 其全部内容通过引用的方式并入本文。 发明领域
[0003] 本公开内容主要涉及糠醛化合物，更具体地，涉及固体形式的5_(卤代甲基）糠 醛，例如5_(氯甲基）糠醛（CMF)以及制备固体形式的5_(卤代甲基）糠醛的方法。
【背景技术】
[0004] 数十年来人们致力于降低对用于运输燃料以及用作工业化学品原料的化石燃料 的依赖，特别是集中于实现可再生原料的经济可行性。由于燃料价格的持续长期增长、对环 境的关心增加、地缘政治稳定性的持续问题以及对化石燃料最终耗尽的持续关注，在更有 效地利用可再生资源以及开发"绿色环保"技术方面正做出加强的努力。
[0005] 生物质中的纤维素通常用作制造生物燃料的原料。例如，纤维素可以用于制造乙 醇。通过5_(卤代甲基）糠醛例如5_(氯甲基）糠醛（CMF)的方式，纤维素还可以用于制 造呋喃基生物燃料。CMF可以转化成5_(乙氧基甲基）糠醛，即一种视作有前途的柴油燃料 添加剂的化合物。另外可选地，CMF还可以转化成5-甲基糠醛，即另一种视作有前途的候 选生物燃料的化合物。
[0006] 由纤维素制造 CMF最早见述于二十世纪早期。目前，在CMF制造领域已知有多种 合成路径。CMF通常作为可以通过蒸馏而提纯的油性残余物而制造。液体形式的CMF通常 获自蒸馈。参见，例如，Szmant&Chundury, J. Chem. Tech. Biotechnol. 1981，31，205-212 ;Liu 等人，J.Phys.Chem. A, 2011，115, 13628-13641 ;和美国专利第 7, 829, 732 号。然后液体 CMF 可以进一步用在一种或多种上述反应中以制造例如燃料和燃料前体。
[0007] 但是，液体形式的CMF和其他5-(卤代甲基）糠醛在商业规模上会存在有关于材 料的处理、运输和储存的若干挑战。因此，在本领域需要固体形式的5-(卤代甲基）糠醛， 例如固体形式的5-(氯甲基）糠醛，以及制备这些固体形式化合物的方法。
【发明内容】
[0008] 本文提供固体形式的5-(卤代甲基）糠醛，包括固体形式的5-(氯甲基）糠醛 (CMF)。在一方面，提供晶体形式的CMF。在一些实施方式中，CMF的晶体形式是具有至少包 含在约16. 6° 2 Θ和约27. 0° 2 Θ处的峰的X-射线衍射（XRD)图谱的I型。在某些实施 方式中，XRD图谱还包含在约20. 7° 2Θ、约22. 0° 2Θ、约30. 3° 2Θ和约31. Γ 2Θ处 的至少一个其他峰。
[0009] 应当理解的是，相对强度可以取决于多种因素而变化，包括样品制备、安装、仪器、 温度、分析过程和其他用于获得图谱的设定。如此，在某些实施方式中，本文所列的峰的分 配（例如，对于I型CMF)可以包含+/-0. 5° 2 Θ的变化。
[0010] I型CMF具有基本上如图1所示的单晶X-射线衍射图谱。除非另外指出，本文提 供的单晶X-射线衍射图谱通过X-射线衍射仪在约90K下生成。I型CMF还具有基本上如 图5(a)至（c)所示的X-射线粉末衍射（XRPD)图谱。除非另外指出，本文提供的XRPD图 谱通过X-射线衍射仪在约320K下生成。在某些情形中，XRPD图谱也可以由该形式获得的 单晶数据进行计算。I型CMF可以具有基本上如图5(d)所示的X-射线衍射图谱。I型还 是单斜晶系，空间群为P 27c。
[0011] 另外提供通过以下来制备固体形式的5-(卤代甲基）糠醛的方法：
[0012] a)提供5-(卤代甲基）糠醛；
[0013] b)提供溶剂或水溶液；
[0014] c)使5_(卤代甲基）糠醛在升高的温度下与溶剂或水溶液接触，以产生混合物； 以及
[0015] d)使该混合物从升高的温度冷却至分离温度，以产生固体形式的5_(卤代甲基） 糠醛。
[0016] 在某些实施方式中，该方法还包括从冷却的混合物中分离出固体形式的5_(卤代 甲基）糠醛。
[0017] 在方法的某些实施方式中，以上步骤（a)中提供的5-(卤代甲基）糠醛可以是无 定形或非晶的。
[0018] 在方法的某些实施方式中，溶剂包括一种或多种芳香族溶剂。在某些实施方式 中，溶剂包括一种或多种烷基苯基溶剂。在某些实施方式中，溶剂包括一种或多种直链烷 基苯。在一个实施方式中，溶剂包括十二烷基苯、戊基苯、己基苯和其他烷基苯（例如， W'ibaryr A、Wibarylk B、Wibaryl·' AB、Wibaryi" l·'、Wibarfl? R、Cepsa PetMjmr酸 55〇-Q、Cepsa Petrepar9〇〇-Q、Santovac、5、Sam〇vac'K 7 )或其任意组合或混合物。
[0019] 在方法的其他实施方式中，水溶液包含H+、Li+和Cl。
[0020] 在方法的某些实施方式中，升高的温度为至少30°C或在30°C与60°C之间。在某些 实施方式中，分离温度为低于10°c或在-50°c与KTC之间。应当理解到，分离温度低于升高 的温度。
[0021] 在方法的某些实施方式中，步骤（a)中提供的5-(卤代甲基）糠醛的纯度小于 90%。在方法的其他实施方式中，步骤（d)中产生的固体形式的5-(卤代甲基）糠醛的纯 度为至少90%。
[0022] 另外提供通过上述方法得到的I型的CMF (例如，通过该方法得到的产物）。
[0023] 另外提供包含I型CMF的组合物，其中该组合物基本上不含无定形或非晶的CMF。 在组合物的一些实施方式中，组合物的少于10%是无定形或非晶的CMF。
[0024] 另外提供包含I型CMF和溶剂的组合物。在组合物的一些实施方式中，溶剂包 括一种或多种芳香族溶剂。在某些实施方式中，溶剂包括一种或多种烷基苯基溶剂。在 某些实施方式中，溶剂包括一种或多种直链烷基苯。在一个实施方式中，溶剂包括十二 烷基苯、戊基苯、己基苯和其他烷基苯（例如，Wibaryf A、Wibaryf B、Wibaryl1" AB、 WibaryP F、 Wibaryfi R、Cepsa Petreparli 550-Q、Cepsa Petrepar" 900-Q、 Saniovack5、Santovae、" 7 )或其任意组合或混合物。
[0025] 另外提供包含I型CMF和水溶液的组合物。在某些实施方式中，水溶液包含H+、Li + 和Cl 〇
[0026] 在方法或组合物的一些实施方式中，固体形式的5_(卤代甲基）糠醛是晶质 5_ (卤代甲基）糠醛。在某些实施方式中，5-(卤代甲基）糠醛是CMF，其中CMF是晶质的 (例如，上述的I型）。
【附图说明】
[0027] 参考以下说明并结合附图可以对本申请加以理解。
[0028] 图1示出在本文中称作I型的晶体形式的5_(氯甲基）糠醛（CMF)的单晶X-射 线衍射图谱。
[0029] 图2示出来自实施例5的样品1的光学显微镜（OM)图像。
[0030] 图3示出来自实施例5的样品2的OM图像。
[0031] 图4示出来自实施例5的样品3的OM图像。
[0032] 图5示出来自实施例5的三份样品的X-射线粉末衍射叠加图，计算的粉末图谱源 自实施例2中所述的Rietveld精修（Rietveld-refined)的单晶结构。图5(a)的图谱是 指样品3 ;图5(b)的图谱是指样品2 ;图5(c)的图谱是指样品1 ;且图5(d)的图谱是指所 计算的粉末图谱。
【具体实施方式】
[0033] 以下说明详细阐述示例性的方法、参数等。但是，应当意识到，这些说明无意对本 公开的范围加以限定，而是提供为示例性实施方式的说明。
[0034] 晶体形式的5-(卤代甲基）糠酵
[0035] 本文提供固体形式的5_(卤代甲基）糠醛。具体地，提供本文中详述的晶体形式 的5_(氯甲基）糠醛（CMF)，以及制造该晶体形式的方法。另外提供通过本文详述的方法 (例如，制造方法）而得到的晶体形式的CMF。另外提供包含该晶体形式CMF的组合物。
[0036] 提供的晶体形式（例如，I型CMF)的特征在于多种固态分析数据，包括，例如， X-射线衍射（XRD)或光学显微镜（OM)。
[0037] 在一方面，提供晶体形式的5-(氯甲基）糠醛，其中该晶体形式是具有基本上如图 1所示的单晶X-射线衍射图谱的I型。术语"基本上如……所示"在提到XRD (例如I型 CMF的XRD)时是指图谱并不必需与本文所示的那些相同，但落入本领域普通技术人员考虑 时的实验误差或偏差的界限内。
[0038] 在一些实施方式中，作为基本上如图1所示的单晶X-射线衍射图谱，I型CMF具 有显示出至少2个、至少3个、至少4个、至少5个或至少6个最大峰的X-射线衍射图谱。
[0039] I型CMF还可以具有基本上如图5 (a)、图5 (b)或图5 (c)所示的X-射线粉末衍射 (XRPD)图谱。在一些实施方式中，作为基本上如图5(a)、图5(b)或图5(c)所示的XRPD图 谱，I型CMF具有显示出至少2个、至少3个、至少4个、至少5个或至少6个最大峰的X-射 线衍射图谱。
[0040] 在另一变化形式中，作为由Rietveld精修的单晶结构而计算的X-射线衍射图谱， I型CMF具有显示出至少2个、至少3个、至少4个、至少5个或至少6个最大峰的X-射线 衍射图谱，其中图谱基本上如图5(d)所示。
[0041] 在一些实施方式中，I型具有至少包含在约16.6° 2 Θ和约27.0° 2 Θ处的 峰的X-射线衍射图谱。在某些实施方式中，晶体形式I具有还包含在约13. 8° 2 Θ、约 15.Γ 2Θ、约 20.7° 2Θ、约22.0° 2Θ、约23.4° 2Θ、约24.Γ 2Θ、约27.0° 2Θ、约 30. 3° 2Θ或约31. Γ 2Θ处的至少一个其他峰的X-射线衍射图谱。
[0042] 例如，在一个实施方式中，I型CMF具有至少包含在约16. 6。2 Θ、约20. 7。2 Θ、 约27. 0° 2Θ、约30. 3° 2Θ、和约31. Γ 2Θ处的峰的X-射线衍射图谱。术语"约"的 使用包括并描述数值或参数本身。例如，"约X"包括并描述"X"本身。参考以上提供的关 于I型CMF的X-射线衍射图谱的例子，术语"约"的使用意在并要理解成包括至少具有在 16.6° 2Θ、20·7° 2Θ、27·0° 2Θ、30·3° 2Θ 和 31.1。2Θ 处的峰的 X-射线衍射图谱。 [0043] 应当理解的是，相对强度可以取决于多种因素而变化，包括样品制备、安装以及仪 器和分析过程和用于获得图谱的设定。这样，本文所列的峰的分配意在包含+/-〇. 5° 2 Θ、 +/-0· 4。2 Θ、+/-〇· 33。2 Θ、+/-〇·