專利名稱：生產(chǎn)丙烯酸和甲基丙烯酸的方法
生產(chǎn)丙烯酸和甲基丙烯酸的方法本發(fā)明涉及生產(chǎn)丙烯酸和甲基丙烯酸的方法，并且擴(kuò)展至通過該方法生產(chǎn)的丙烯酸和甲基丙烯酸并且擴(kuò)展至它們的烷基酯，特別是甲基丙烯酸甲酯。丙烯酸(丙-2-烯酸，AA)和甲基丙烯酸(2-甲基丙-2-烯酸，MAA)是重要的工業(yè)用化學(xué)品，主要作為它們的酯的前驅(qū)體，它們的酯例如丙烯酸甲酯(MA)和甲基丙烯酸甲酯(MMA)。它們的主要應(yīng)用是生產(chǎn)用于多種應(yīng)用的塑料。最重要的聚合應(yīng)用是用于生產(chǎn)高透光率塑料的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的鑄造、模制或擠出。此外，許多共聚物被使用，重要的共聚物是甲基丙烯酸甲酯與α甲基苯乙烯、丙烯酸乙酯和丙烯酸丁酯的共聚物。目前MMA, MAA和AA完全由石油化工原料生產(chǎn)。MAA和MMA通過多種方法以大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。例如，丙酮氰醇(ACH)路線，其使用丙酮和氰化氫作為反應(yīng)物并且其中中間體氰醇使用硫酸被轉(zhuǎn)化為甲基丙烯酰胺的硫酸酯，其甲醇分解得到硫酸氫銨和ΜΜΑ。然而，這種方法不僅是高成本的，而且兩種反應(yīng)物特別 是氰化氫表示顯著的健康和安全性風(fēng)險(xiǎn)并且工藝產(chǎn)生大量的不想要的硫酸銨作為副產(chǎn)物?？蛇x擇地，在另外的工藝中，已知開始使用異丁烯或，等效地，叔丁醇反應(yīng)物，然后其被氧化為異丁烯醛并且然后氧化為甲基丙烯酸。近年來，已經(jīng)已知通過兩階段過程直接地生產(chǎn)ΜΜΑ，其通過乙烯的羰基化來形成丙酸甲酯，隨后與甲醛反應(yīng)獲得ΜΜΑ。這種工藝被稱為α工藝。階段I在W096/19434中描述并且涉及在乙烯高收率且高選擇性地鈀催化羰基化成丙酸甲酯中使用1，2_雙(二叔丁基膦基甲基)苯配體。申請人還已經(jīng)開發(fā)用于使用甲醛來將丙酸甲酯(MEP)催化轉(zhuǎn)化成MMA的工藝。用于此工藝的合適的催化劑是在載體例如二氧化硅上的銫催化劑。然而，雖然這種向MMA的路線提供良好的產(chǎn)物選擇性并且是相對低成本的，但是反應(yīng)物特別是乙烯來源于天然存在的原油的一部分。多年來，生物質(zhì)已經(jīng)被作為化石燃料的替代形式提供，既作為潛在的可選擇的能源，又作為用于化工工藝原料的可選擇的資源。據(jù)此，對依賴化石燃料的一種明顯的解決方案是使用生物質(zhì)來源的原料來實(shí)施用于生產(chǎn)MMA或甲基丙烯酸的任何一種已知工藝。在這點(diǎn)上，熟知的是，合成氣(一氧化碳和氫氣)可以來源于生物質(zhì)并且甲醇可以由合成氣制造。多個工廠基于此由合成氣生產(chǎn)甲醇，例如在德國的Lausitzer AnalytikGmbH Laboratorium fiir Umwelt und Brennstoffe Schwarze Pumpe、荷蘭的 BiomethanolChemie Holdings, Delfzijl0 Nouri 和 Tillman 的 Evaluating synthesis gas basedbiomass to plastics (BTP) technologies (ESA-Report 2005 8ISSN 1404-8167)教導(dǎo)使用從合成氣作為直接原料生產(chǎn)的甲醇或其他原料例如甲醛產(chǎn)生的甲醇的可行性。還具有許多關(guān)于生產(chǎn)適合于從生物質(zhì)生產(chǎn)化學(xué)品的合成氣的專利和非專利公布。通過使生物質(zhì)源的乙醇脫水來生產(chǎn)乙烯也完備地建立在，尤其巴西的制造廠中。從乙醇羰基化生產(chǎn)丙酸以及生物質(zhì)來源的甘油轉(zhuǎn)化成諸如丙烯醛和丙烯酸的分子也在專利文獻(xiàn)中詳細(xì)記載。因此乙烯、一氧化碳和甲醇已經(jīng)良好地建立了從生物質(zhì)的制造路線。通過這種工藝生產(chǎn)的化學(xué)物以與油/氣源的材料相同的規(guī)格銷售，或在其中需要相同純度的工藝中使用。因此，基本上，在以上所謂的α工藝中沒有對從生物質(zhì)來源的原料生產(chǎn)丙酸甲酯的操作的阻礙。實(shí)際上，簡單的原料，例如乙烯、一氧化碳和甲醇，的使用使其分別地作為理想的選擇。丙烯酸可以從丙烯或通過乙炔的氫羧基化來生產(chǎn)，這些方法二者都需要最容易地以原油的組分可用的起始材料。在這點(diǎn)上，W02010/058119明確地涉及在以上的α工藝中使用生物質(zhì)原料以及使用甲醛將所生產(chǎn)的丙酸甲酯(MEP)催化轉(zhuǎn)化成ΜΜΑ。這些MEP和甲醛原料可以來自生物質(zhì)源，如上文提到的。然而，這樣的解決方案仍然涉及為了獲得原料要大量地處理和提純生物質(zhì)資源，這些處理步驟本身涉及化石燃料的大量使用。此外，α工藝需要在一個地點(diǎn)中的多種原料，這可以導(dǎo)致可用性問題。因此，如果任何生物化學(xué)的路線避免多種原料或降低原料的數(shù)量，那么這將是有利的。因此，仍然需要改進(jìn)的可選擇的向丙烯酸酯單體例如甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸和甲基丙烯酸的基于非化石燃料的路線。由于原油的充足性和可用性的下降以及回收原油的有害的環(huán)境影響，遵循這個路線的原材料的成本必定是增加的。因此，期望發(fā)現(xiàn)低成本的并且高效率的并且不使用原油的任何組分作為反應(yīng)物的用于生產(chǎn)丙烯酸烷基酯和甲基丙烯酸烷基酯或它們的中間體前驅(qū)體例如丙烯酸和甲基丙烯酸的路線。本發(fā)明的方面的一個目的是解決上文提到的或其他的問題并且提供一個或多個
解決方案。根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供生產(chǎn)式(i)化合物的方法
權(quán)利要求
1.一種生產(chǎn)式(i)化合物的方法 式⑴ 其中R = H或CH3 所述方法包括將式(ii)化合物的源暴露于溫度和壓カ的反應(yīng)條件 式Qi) 其中R是如以上定義的， 其中當(dāng)R = CH3時，所述式(ii)化合物的源被暴露于其在液相中，任選地在水相中時的溫度和壓カ的反應(yīng)條件。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中所述反應(yīng)條件包括在約200至450°C之間的溫度。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或權(quán)利要求2中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述反應(yīng)條件包括在約200至10，OOOpsi之間的壓力。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述反應(yīng)條件包括所述反應(yīng)介質(zhì)在其下是處于液相的溫度和壓力。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述式(ii)化合物的源在催化劑的存在下被暴露于溫度和壓カ的反應(yīng)條件。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中所述催化劑是堿催化劑、酸催化劑或酸堿催化劑。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述式(ii)化合物的源被暴露于所述反應(yīng)條件持續(xù)在約0. I秒至300秒之間的時間段。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述反應(yīng)條件是大體上酸性的。
9.一種將蘋果酸轉(zhuǎn)化為丙烯酸的方法，所述方法包括將蘋果酸的源暴露于壓カ和溫度的反應(yīng)條件。
10.一種將檸蘋酸轉(zhuǎn)化為甲基丙烯酸的方法，所述方法包括將在液相中的檸蘋酸的源暴露于壓カ和溫度的反應(yīng)條件。
11.ー種式(i)化合物，其通過根據(jù)權(quán)利要求I至10中任一項(xiàng)所述的方法被生產(chǎn)。
12.—種生產(chǎn)圖(i)的化合物的烷基酯的方法，
13.—種生產(chǎn)聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的方法，所述方法包括酯化通過權(quán)利要求I至10中任一項(xiàng)所述的方法形成的甲基丙烯酸以形成甲基丙烯酸甲酷，隨后聚合所述甲基丙烯酸甲酷。
14.聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)，其由根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法形成。
15.一種制備甲基丙烯酸、丙烯酸、甲基丙烯酸酯和/或丙烯酸酯的聚合物或共聚物的方法，包括以下步驟 (i)制備根據(jù)權(quán)利要求I所述的式(i)化合物； (ii)任選地，酷化在步驟(i)中制備的所述化合物以生產(chǎn)相應(yīng)的酯； (iii)任選地采用一種或多種共聚単體，聚合在步驟(i)中制備的所述化合物和/或在步驟(ii)中制備的所述酯以生產(chǎn)其聚合物或共聚物。
全文摘要
一種生產(chǎn)式(i)化合物的方法其中R＝H或CH3，所述方法包括將式(ii)化合物的源暴露于溫度和壓力的反應(yīng)條件式(ii)，其中R是如以上定義的，其中當(dāng)R＝CH3時，所述式(ii)化合物的源被暴露于其在液相中時的溫度和壓力的反應(yīng)條件。
文檔編號C07C57/04GK102781899SQ201080057627
公開日2012年11月14日 申請日期2010年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月21日
發(fā)明者大衛(wèi)·威廉·約翰遜, 托馬斯·安德魯·哈德爾, 格雷厄姆·羅納德·伊斯特漢, 馬丁·波利亞科夫 申請人:璐彩特國際英國有限公司