由環(huán)氧化物生產(chǎn)酸酐的方法
【專利摘要】本發(fā)明提出由環(huán)氧化物和一氧化碳原料制備酸酐的方法。在各方面，所述方法包括以下步驟：使包含環(huán)氧化物、溶劑、羰基化催化劑和一氧化碳的原料流的內(nèi)容物反應(yīng)以產(chǎn)生包含β-內(nèi)酯的第一羰基化產(chǎn)物流，然后將所述第一羰基化產(chǎn)物流的所述內(nèi)容物與另外的一氧化碳反應(yīng)以產(chǎn)生包括酸酐的第二羰基化產(chǎn)物流，并將至少一部分所述酸酐從所述第二羰基化產(chǎn)物流分離以產(chǎn)生：i)包含所述分離的酸酐部分的酸酐產(chǎn)物流；和ii)包含所述羰基化催化劑的循環(huán)流，以及最后將所述循環(huán)流添加至所述原料流中。
【專利說明】由環(huán)氧化物生產(chǎn)酸酐的方法
[0001] 相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002] 本申請(qǐng)要求2012年2月13日提交的美國臨時(shí)申請(qǐng)序列第61/597,863號(hào)的優(yōu)先 權(quán)，其全部內(nèi)容據(jù)此通過引用并入本文。

【背景技術(shù)】
[0003] 酸酐，特別是琥珀酸酐為通常用于多種應(yīng)用的有價(jià)值的反應(yīng)性中間體。例如，將酸 酐用于共聚物以生產(chǎn)可生物降解聚酯。另外，酸酐在有機(jī)合成中為有用的中間體，因?yàn)樗鼈?容易開環(huán)以形成二酸單酯、二酸或其它衍生物。琥珀酸酐作為諸如四氫呋喃、丁內(nèi)酯和 1，4- 丁二醇的4碳商品化學(xué)品的前體是尤其有用的。
[0004] 對(duì)于酸酐（包括琥珀酸酐）的先前生產(chǎn)方法包括相應(yīng)酸的脫水或馬來酸酐的氫 化。另外的生產(chǎn)方法包括炔烴、鏈烯酸和內(nèi)酯的催化的羰基化。許多方法遭受低產(chǎn)率、產(chǎn)生 許多副產(chǎn)物或缺乏普遍性。尋找使用更具有成本效益的起始材料的新型方法。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 在本發(fā)明的各種實(shí)施方案中，呈現(xiàn)由環(huán)氧化物和一氧化碳原料制備酸酐的方法。 在一些實(shí)施方案中，催化將環(huán)氧化物和一氧化碳轉(zhuǎn)化成酸酐的化學(xué)反應(yīng)。
[0006] 在各方面，本發(fā)明包括以下步驟：使包含環(huán)氧化物、溶劑、羰基化催化劑和一氧化 碳的原料流的內(nèi)容物反應(yīng)以產(chǎn)生包含β_內(nèi)酯的第一羰基化產(chǎn)物流，然后將第一羰基化產(chǎn) 物流的內(nèi)容物與另外的一氧化碳反應(yīng)以產(chǎn)生包括酸酐的第二羰基化產(chǎn)物流，并將至少一部 分酸酐從第二羰基化產(chǎn)物流分離以產(chǎn)生：i)包含分離的酸酐部分的酸酐產(chǎn)物流；和ii)包 含羰基化催化劑的循環(huán)流，最后將循環(huán)流添加至原料流中。
[0007] 在一些實(shí)施方案中，將至少一部分酸酐分離的步驟包括將固體酸酐從第二羰基化 產(chǎn)物流中分離。在一些實(shí)施方案中，分離固體酸酐包括以下步驟：將第二羰基化產(chǎn)物流暴 露于溶解于其中的至少一部分酸酐為不溶的條件下。在一些實(shí)施方案中，將第二羰基化液 流暴露于至少一部分酸酐為不溶的條件下的步驟包括降低產(chǎn)物流的溫度。在一些實(shí)施方案 中，將第二羰基化液流暴露于至少一部分酸酐為不溶的條件下的步驟包括降低壓力。在一 些實(shí)施方案中，將第二羰基化液流暴露于至少一部分酸酐為不溶的條件下的步驟包括降低 C0的分壓。在一些實(shí)施方案中，將第二羰基化產(chǎn)物流暴露于至少一部分酸酐為不溶的條件 下的步驟包括將一種或多種其它組分添加至液流中。在一些實(shí)施方案中，添加至第二羰基 化產(chǎn)物流的另外的組分包含降低所述酸酐的溶解度的溶劑。
[0008] 在一些實(shí)施方案中，將第二羰基化產(chǎn)物流暴露于至少一部分酸酐為不溶的條件下 的步驟包括添加作為結(jié)晶成核劑的固體酸酐。在一些實(shí)施方案中，基本上所有的羰基化催 化劑保留在溶液中。在一些實(shí)施方案中，固體酸酐通過過濾分離以提供作為酸酐產(chǎn)物流的 固體和作為循環(huán)流的濾液。在一些實(shí)施方案中，固體酸酐通過沉降分離以提供作為酸酐產(chǎn) 物流的沉淀物和作為循環(huán)流的上清液。
[0009] 在一些實(shí)施方案中，所述方法還包括在將循環(huán)流添加至原料流之前處理所述循環(huán) 流以增加酸酐的溶解度的步驟。
[0010] 在一些實(shí)施方案中，處理所述循環(huán)流以增加所述酸酐的溶解度的步驟包括加熱。 [0011] 在一些實(shí)施方案中，處理所述循環(huán)流以增加所述酸酐的溶解度的步驟包括升高壓 力。在一些實(shí)施方案中，處理所述循環(huán)流以增加所述酸酐的溶解度的步驟包括將一種或多 種其它組分添加至所述循環(huán)流。在一些實(shí)施方案中，添加至所述循環(huán)流的組分包含環(huán)氧化 物。
[0012] 在一些實(shí)施方案中，分離至少一部分酸酐的步驟包括在兩種不可混溶的溶劑之間 分配反應(yīng)混合物，所述不可混溶的溶劑包含第一溶劑和第二溶劑，其中至少一部分琥珀酸 酐分配在第一溶劑中，而大部分催化劑分配在第二溶劑中。
[0013] 在一些實(shí)施方案中，所述方法還包括以下步驟：將兩種不可混溶的溶劑的混合物 物理分離至已經(jīng)分配的第二羰基化產(chǎn)物流中以提供含有第一溶劑的第一溶劑流和含有第 二溶劑的第二溶劑流。
[0014] 在一些實(shí)施方案中，所述第一溶劑流為酸酐產(chǎn)物流，第二溶劑流成為循環(huán)流。在一 些實(shí)施方案中，在將循環(huán)流添加至原料流之前，改變所述第二溶劑流的溶劑組合物。在一些 實(shí)施方案中，兩種不可混溶的溶劑中的一種包含在原料流中存在的大部分溶劑。在一些實(shí) 施方案中，第二溶劑基本上包含在原料流中存在的溶劑。在一些實(shí)施方案中，所述方法還包 括處理第一溶劑流以分離酸酐的步驟。
[0015] 在一些實(shí)施方案中，所述方法還包括處理第二溶劑流以獲得羰基化催化劑濃縮物 的步驟。在一些實(shí)施方案中，羰基化催化劑濃縮物包含催化劑溶液。在一些實(shí)施方案中，循 環(huán)流包含羰基化催化劑濃縮物。在一些實(shí)施方案中，羰基化催化劑濃縮物包含固體。
[0016] 在一些實(shí)施方案中，所述方法還包括將所述固體羰基化催化劑濃縮物溶解在溶劑 中以提供循環(huán)流。
[0017] 在一些實(shí)施方案中，不可混溶的溶劑中的一種包含離子液體。在一些實(shí)施方案中， 不可混溶的溶劑中的一種包含水性溶劑。在一些實(shí)施方案中，將至少一部分酸酐分離的步 驟包括在汽相中分離酸酐。在一些實(shí)施方案中，原料流中的溶劑的蒸汽壓低于琥珀酸酐的 蒸汽壓。
[0018] 在一些實(shí)施方案中，將至少一部分酸酐分離的步驟包括加熱第二羰基化產(chǎn)物流。 在一些實(shí)施方案中，將至少一部分酸酐分離的步驟包括將第二羰基化產(chǎn)物流暴露于減壓 下。
[0019] 在一些實(shí)施方案中，第一羰基化步驟在第一反應(yīng)區(qū)中進(jìn)行，第二羰基化步驟在第 二反應(yīng)區(qū)中進(jìn)行，其中每個(gè)反應(yīng)區(qū)包括一個(gè)或多個(gè)反應(yīng)器。在一些實(shí)施方案中，在第一反應(yīng) 區(qū)中的反應(yīng)器和在第二反應(yīng)區(qū)中的反應(yīng)器為不同的設(shè)計(jì)。在一些實(shí)施方案中，在第一反應(yīng) 區(qū)中的至少一個(gè)反應(yīng)器在穩(wěn)態(tài)反應(yīng)器條件下操作。在一些實(shí)施方案中，在第二反應(yīng)區(qū)中的 至少一個(gè)反應(yīng)器在非穩(wěn)態(tài)反應(yīng)條件下操作。在一些實(shí)施方案中，保持穩(wěn)態(tài)條件使得第一羰 基化產(chǎn)物流包含至少一些未反應(yīng)的環(huán)氧化物。
[0020] 在一些實(shí)施方案中，第一羰基化產(chǎn)物流包含足夠的環(huán)氧化物以防止在第一反應(yīng)器 中形成酸酐。在一些實(shí)施方案中，第一羰基化產(chǎn)物流包含至少約5 %的環(huán)氧化物。在一些實(shí) 施方案中，第一羰基化產(chǎn)物流包含至少約3 %的環(huán)氧化物。在一些實(shí)施方案中，第一羰基化 產(chǎn)物流包含至少約2%的環(huán)氧化物。在一些實(shí)施方案中，第一羰基化產(chǎn)物流包含至少約1% 的環(huán)氧化物。在一些實(shí)施方案中，第一羰基化產(chǎn)物流包含至少約0. 5 %的環(huán)氧化物。在一些 實(shí)施方案中，第一羰基化產(chǎn)物流包含至少約〇. 25 %的環(huán)氧化物。在一些實(shí)施方案中，第一羰 基化產(chǎn)物流包含至少約0. 1 %的環(huán)氧化物。
[0021] 在一些實(shí)施方案中，第一羰基化步驟在一個(gè)或多個(gè)連續(xù)攪拌釜式反應(yīng)器中進(jìn)行。
[0022] 在一些實(shí)施方案中，第二羰基化步驟在一個(gè)或多個(gè)塞流式反應(yīng)器中進(jìn)行。在一些 實(shí)施方案中，第一羰基化步驟在絕熱反應(yīng)器中進(jìn)行。在一些實(shí)施方案中，第一羰基化反應(yīng)器 為管式反應(yīng)器。在一些實(shí)施方案中，第一羰基化反應(yīng)器為列管式反應(yīng)器。
[0023] 在一些實(shí)施方案中，在第一反應(yīng)區(qū)中的反應(yīng)條件和在第二反應(yīng)區(qū)中的反應(yīng)條件不 同。在一些實(shí)施方案中，在第二反應(yīng)區(qū)中的壓力不同于在第一反應(yīng)區(qū)中的壓力。在一些實(shí) 施方案中，在第二反應(yīng)區(qū)中的溫度不同于在第一反應(yīng)區(qū)中的溫度。
[0024] 在一些實(shí)施方案中，第一羰基化反應(yīng)在約50psi至約5000psi的壓力下進(jìn)行。在 一些實(shí)施方案中，第一羰基化反應(yīng)在約50psi至約2000psi的壓力下進(jìn)行。在一些實(shí)施方 案中，第一羰基化反應(yīng)在約200psi至約lOOOpsi的壓力下進(jìn)行。在一些實(shí)施方案中，第一 羰基化反應(yīng)在約200psi至約600psi的壓力下進(jìn)行。
[0025] 在一些實(shí)施方案中，第一羰基化反應(yīng)在約0°C至約125°C的溫度下進(jìn)行。在一些實(shí) 施方案中，第一羰基化反應(yīng)在約30°C至約100°C的溫度下進(jìn)行。在一些實(shí)施方案中，第一羰 基化反應(yīng)在約40°C至約80°C的溫度下進(jìn)行。
[0026] 在一些實(shí)施方案中，第二羰基化反應(yīng)在絕熱反應(yīng)器中進(jìn)行。在一些實(shí)施方案中，第 二羰基化反應(yīng)器為管式反應(yīng)器。在一些實(shí)施方案中，第二羰基化反應(yīng)器為列管式反應(yīng)器。
[0027] 在一些實(shí)施方案中，第二羰基化反應(yīng)在約50psi至約5000psi的壓力下進(jìn)行。在 一些實(shí)施方案中，第二羰基化反應(yīng)在約50psi至約2000psi的壓力下進(jìn)行。在一些實(shí)施方 案中，第二羰基化反應(yīng)在約200psi至約lOOOpsi的壓力下進(jìn)行。在一些實(shí)施方案中，第二 羰基化反應(yīng)在約200psi至約600psi的壓力下進(jìn)行。
[0028] 在一些實(shí)施方案中，第二羰基化反應(yīng)在約0°C至約125°C的溫度下進(jìn)行。在一些實(shí) 施方案中，第二羰基化反應(yīng)在約30°C至約100°C的溫度下進(jìn)行。在一些實(shí)施方案中，第二羰 基化反應(yīng)在約40°C至約80°C的溫度下進(jìn)行。
[0029] 在一些實(shí)施方案中，在任一羰基化反應(yīng)中的一氧化碳以包含一氧化碳和一種或多 種其它氣體的工業(yè)氣流提供。在一些實(shí)施方案中，所述工業(yè)氣流包含合成氣。在一些實(shí)施 方案中，在反應(yīng)步驟中的一氧化碳以基本上純的形式提供。
[0030] 在一些實(shí)施方案中，本發(fā)明還包括將酸酐轉(zhuǎn)化成二羧酸產(chǎn)物的步驟。
[0031] 在一些實(shí)施方案中，循環(huán)流包含酸酐。在一些實(shí)施方案中，原料流用酸酐飽和。在 一些實(shí)施方案中，第一羰基化反應(yīng)流用酸酐飽和。
[0032] 在一些實(shí)施方案中，環(huán)氧化物選自環(huán)氧乙烷、環(huán)氧丙烷、表氯醇、縮水甘油酯、縮水 甘油酯、1，2-環(huán)氧丁烷、2,4環(huán)氧丁烷、C 5_3(l α烯烴的氧化物和上述任何兩種或更多種的混 合物。在一些實(shí)施方案中，環(huán)氧化物為環(huán)氧乙烷。
[0033] 在一些實(shí)施方案中，酸酐選自琥珀酸酐、甲基琥珀酸酐、氯甲基琥珀酸酐、乙基琥 珀酸酐或C 5_3(l酸酐。在一些實(shí)施方案中，所述酸酐為琥珀酸酐。
[0034] 在一些實(shí)施方案中，二羧酸選自琥珀酸、甲基琥珀酸、氯甲基琥珀酸、乙基琥珀酸 或C5_3(l二羧酸。在一些實(shí)施方案中，所述二羧酸為琥珀酸。
[0035] 在一些實(shí)施方案中，溶劑選自1，4-二噁烷；1，3-二噁烷；四氫呋喃；四氫吡喃；二 甲氧基乙烷；甘醇二甲醚；乙醚；叔丁基甲基醚；2,5_二甲基四氫呋喃；乙酸乙酯；乙酸丙 酯；乙酸丁酯；丙酮；2-丁酮；環(huán)己酮；甲苯；乙腈；二氟苯以及它們的組合。在一些實(shí)施方 案中，所述溶劑為強(qiáng)的路易斯堿。在一些實(shí)施方案中，所述溶劑缺乏偶極矩。在一些實(shí)施方 案中，所述溶劑為1，4二噁烷。
[0036] 在某些實(shí)施方案中，羰基化催化劑包含金屬羰基化合物。在一些實(shí)施方案中，所述 金屬羰基化合物具有通式[QM y(C0)w]x，其中：Q為任何配體并且不必存在；Μ為金屬原子；y 為1至6的整數(shù)（包括端值）；w為用以提供穩(wěn)定的金屬羰基的數(shù)目，并且X為-3至+3的 整數(shù)（包括端值）。
[0037] 在一些實(shí)施方案中，Μ選自 Ti、Cr、Mn、Fe、Ru、Co、Rh、Ni、Pd、Cu、Zn、Al、Ga 和 In。 在一些實(shí)施方案中，Μ為Co。在一些實(shí)施方案中，Μ為Co，y為1并且w為4。在一些實(shí)施 方案中，所述羰基化催化劑還包括路易斯酸助催化劑。在一些實(shí)施方案中，金屬羰基化合物 為陰離子，而路易斯酸助催化劑為陽離子。
[0038] 在一些實(shí)施方案中，金屬羰基絡(luò)合物包括羰基鈷酸鹽，路易斯酸助催化劑包括 以金屬中心的陽離子路易斯酸。在一些實(shí)施方案中，以金屬中心的陽離子路易斯酸為式 [M'（L) b?+的金屬絡(luò)合物，其中M'為金屬；每個(gè)L為配體；b為1至6的整數(shù)（包括端值）； c為1、2或3 ;并且其中，如果存在多于一個(gè)L，那么每個(gè)L可以相同或不同。
[0039] 在一些實(shí)施方案中，M'選自：過渡金屬、第13或14族金屬和鑭系元素。在一些實(shí) 施方案中，M'為過渡金屬或第13族金屬。在一些實(shí)施方案中，M'選自鋁、鉻、銦和鎵。在一 些實(shí)施方案中，M'為鋁。
[0040] 在一些實(shí)施方案中，M'為鉻。在一些實(shí)施方案中，路易斯酸包括雙陰離子四齒配 體。在一些實(shí)施方案中，雙陰離子四齒配體選自：卟啉衍生物；salen衍生物；二苯并四甲基 四氮雜[14]輪烯（tmtaa)衍生物；酞菁衍生物；和Trost配體的衍生物。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0041] 圖1示出示例性反應(yīng)系統(tǒng)的工藝流程圖。
[0042] 圖2示出示例性反應(yīng)和工藝步驟的流程圖。
[0043] 圖3示出在環(huán)氧乙烷至羰基化反應(yīng)的連續(xù)添加的羰基化過程中的β -丙內(nèi)酯的濃 度的圖。β -丙內(nèi)酯的濃度隨著環(huán)氧乙烷的每次添加而增加，但是一旦所有環(huán)氧乙烷轉(zhuǎn)化成 β_丙內(nèi)酉旨，β_丙內(nèi)酉旨的濃度就迅速降低，因?yàn)棣耞丙內(nèi)酉旨轉(zhuǎn)化成琥拍酸酐。
[0044] 圖4示出在相同示例性反應(yīng)過程中β_丙內(nèi)酯和總琥珀酸酐濃度的圖。琥珀酸酐 的濃度似乎對(duì)環(huán)氧乙烷至丙內(nèi)酯的羰基化以及隨后的丙內(nèi)酯至琥珀酸酐的進(jìn)一步 羰基化具有很少的影響或無影響。
[0045] 圖5示出通過用相同的循環(huán)催化劑將環(huán)氧乙烷轉(zhuǎn)化成琥珀酸酐的兩個(gè)循環(huán)的催 化劑的效力。
[0046] 圖6示出琥珀酸酐在反應(yīng)混合物中的濃度以及琥珀酸濃度對(duì)Ε0羰基化速率幾乎 沒有影響。
[0047] 定義
[0048] 具體的官能團(tuán)和化學(xué)術(shù)語的定義在以下更詳細(xì)描述。對(duì)于本發(fā)明的目的來說， 根據(jù)CAS版本的元素周期表，Handbook of Chemistry and Physics,第75版，內(nèi)封面， 來鑒別化學(xué)元素以及具體的官能團(tuán)通常定義為其中所述。另外，有機(jī)化學(xué)的一般原理以 及具體的官能部分和反應(yīng)性描述于Organic Chemistry，Thomas Sorrell，University Science Books,Sausalito, 1999 ;Smith和March March,s Advanced Organic Chemistry, 第 5 版，John ffiley&Sons, Inc. , New York,2001 ；Larock, Comprehensive Organic Transformations, VCH Publishers, Inc., New York,1989 ；Carruthers, Some Modern Methods of Organic Synthesis,第3版，Cambridge University Press,Cambridge, 1987 ； 其每一全部內(nèi)容通過引用并入本文。
[0049] 如本文所描述的某些化合物可以具有一個(gè)或多個(gè)雙鍵，所述雙鍵可作為Z或E異 構(gòu)體存在，除非另有說明。本發(fā)明另外涵蓋以基本上不含有其它異構(gòu)體的各個(gè)異構(gòu)體和或 者，以各種異構(gòu)體的混合物（如，對(duì)映體的外消旋混合物）的化合物。除了以上提到的化合 物本身，本發(fā)明還涵蓋包含一種或多種化合物的組合物。
[0050] 本文所用術(shù)語"異構(gòu)體"包括任何和所有的幾何異構(gòu)體和立體異構(gòu)體。例如，"異 構(gòu)體"包括順式和反式異構(gòu)體、E-和Z-異構(gòu)體、R-和S-對(duì)映體、非對(duì)映體、（D)-異構(gòu)體、 (U -異構(gòu)體、它們的外消旋混合物及如落入本發(fā)明范圍內(nèi)的它們的其它混合物。例如，在一 些實(shí)施方案中，可提供基本上不含一個(gè)或多個(gè)對(duì)應(yīng)的立體異構(gòu)體的化合物，并且其還可被 稱為"立體化學(xué)富集的"。
[0051] 本文所用術(shù)語"齒代"和"齒素"是指選自氟（氟，-F)、氯（氯，-C1)、溴（溴，-Br) 和碘（碘，-I)的原子。本文所用術(shù)語"鹵素的"是指被一個(gè)或多個(gè)鹵原子取代的化合物。
[0052] 本文所用術(shù)語"脂族"或"脂族基團(tuán)"表示可以為直鏈（即，未支化）、支鏈或環(huán)狀 (包括稠合、橋接和螺環(huán)-稠合的多環(huán)）且可以為完全飽和的或可以含有一個(gè)或多個(gè)不飽和 單元但其不為芳族的烴部分。除非另外說明，否則脂族基團(tuán)含有1-30個(gè)碳原子。在某些實(shí) 施方案中，脂族基團(tuán)含有1-12個(gè)碳原子。在某些實(shí)施方案中，脂族基團(tuán)含有1-8個(gè)碳原子。 在某些實(shí)施方案中，脂族基團(tuán)含有1-6個(gè)碳原子。在一些實(shí)施方案中，脂族基團(tuán)含有1-5個(gè) 碳原子，在一些實(shí)施方案中，脂族基團(tuán)含有1-4個(gè)碳原子，在其它實(shí)施方案中，脂族基團(tuán)含 有1-3個(gè)碳原子，并且在其它實(shí)施方案中，脂族基團(tuán)含有1-2個(gè)碳原子。合適的脂族基團(tuán)包 括但不限于直鏈或支鏈的燒基、稀基和塊基及其混合物諸如（環(huán)燒基）燒基、（環(huán)稀基）燒 基或（環(huán)燒基）稀基。
[0053] 本文所用術(shù)語"雜脂肪族"是指其中一個(gè)或多個(gè)碳原子獨(dú)立地被選自氧、硫、氮、磷 或硼的一個(gè)或多個(gè)原子代替的脂族基團(tuán)。在某些實(shí)施方案中，一個(gè)或兩個(gè)碳原子獨(dú)立地被 氧、硫、氮或磷中的一個(gè)或多個(gè)代替。雜脂肪族基團(tuán)可以是取代或未取代的、支化或未支化 的、環(huán)狀或非環(huán)狀的并且包括"雜環(huán)"、"雜環(huán)基"、"雜環(huán)脂族"或"雜環(huán)的"基團(tuán)。
[0054] 本文所用術(shù)語"環(huán)氧化物"是指取代的或未取代的環(huán)氧乙烷。取代的環(huán)氧乙烷包 括單取代的環(huán)氧乙烷、二取代的環(huán)氧乙烷、三取代的環(huán)氧乙烷和四取代的環(huán)氧乙烷。這些環(huán) 氧化物可以如本文所定義進(jìn)一步任選取代。在某些實(shí)施方案中，環(huán)氧化物包含單個(gè)環(huán)氧乙 烷部分。在某些實(shí)施方案中，環(huán)氧化物包含兩個(gè)或更多個(gè)環(huán)氧乙烷部分。
[0055] 本文所用術(shù)語"丙烯酸酯（acrylate) "或"丙烯酸酯（acrylates) "指具有與酰基 羰基相鄰的乙烯基基團(tuán)的任何?；鶊F(tuán)。所述術(shù)語涵蓋單、二和三取代的乙烯基基團(tuán)。丙 烯酸酯的實(shí)例包括但不限于：丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、乙基丙烯酸酯、肉桂酸酯（3-苯基 丙烯酸酯）、巴豆酸酯、惕各酸酯和千里酸酯（senecioate)。因?yàn)橐阎h(huán)丙烷基團(tuán)可以在某 些情況下表現(xiàn)得非常像雙鍵，環(huán)丙烷酯被特別地包括在本文丙烯酸酯的定義內(nèi)。
[0056] 本文所用術(shù)語"聚合物"是指高相對(duì)分子量的分子，其結(jié)構(gòu)包括實(shí)際上或概念上衍 生自低相對(duì)分子量的分子的多重重復(fù)單元。在某些實(shí)施方案中，聚合物僅由一種單體物質(zhì) (如聚環(huán)氧乙烷）組成。在某些實(shí)施方案中，本發(fā)明的聚合物為一個(gè)或多個(gè)環(huán)氧化物的共聚 物、三元共聚物、雜聚物、嵌段共聚物或遞變雜聚物。
[0057] 本文所用術(shù)語"不飽和的"意指該部分具有一個(gè)或多個(gè)雙鍵或三鍵。
[0058] 本文所用術(shù)語"烷基"是指通過去除單個(gè)氫原子由含有一至六個(gè)碳原子的脂族部 分衍生的飽和、直鏈或支鏈烴基。除非另外指明，否則烷基基團(tuán)含有1-12個(gè)碳原子。在某 些實(shí)施方案中，烷基基團(tuán)含有1-8個(gè)碳原子。在某些實(shí)施方案中，烷基基團(tuán)含有1-6個(gè)碳 原子。在一些實(shí)施方案中，烷基基團(tuán)含有1-5個(gè)碳原子，在一些實(shí)施方案中，烷基基團(tuán)含有 1-4個(gè)碳原子，在其它實(shí)施方案中，烷基基團(tuán)含有1-3個(gè)碳原子，并且在其它實(shí)施方案中，烷 基基團(tuán)含有1-2個(gè)碳原子。烷基的實(shí)例包括但不限于甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、 異丁基、仲丁基、仲戊基、異戊基、叔丁基、正戊基、新戊基、正己基、仲己基、正庚基、正辛基、 正癸基、正i^一烷基、十二烷基等。
[0059] 如本文所用的術(shù)語"碳環(huán)（carbocycle) "和"碳環(huán)（carbocyclic ring) "指單環(huán) 和多環(huán)部分，其中所述環(huán)僅含有碳原子。除非另有說明，否則碳環(huán)可以為飽和、部分不飽和 或芳族的，并且含有3至20個(gè)碳原子。術(shù)語"碳環(huán)"或"碳環(huán)的"還包括稠合于一個(gè)或多個(gè) 芳族或非芳族環(huán)的脂族環(huán)，諸如十氫萘基或四氫萘基，其中附連基團(tuán)或附連點(diǎn)在脂族環(huán)上。 在一些實(shí)施方案中，碳環(huán)基團(tuán)為雙環(huán)的。在一些實(shí)施方案中，碳環(huán)基團(tuán)為三環(huán)的。在一些實(shí) 施方案中，碳環(huán)基團(tuán)為多環(huán)的。在某些實(shí)施方案中，術(shù)語"3至14元碳環(huán)"和"(： 3_14碳環(huán)"是 指3至8元飽和或部分不飽和的單環(huán)碳環(huán)，或7至14元飽和或部分不飽和的多環(huán)碳環(huán)。
[0060] 代表性碳環(huán)包括環(huán)丙烷、環(huán)丁烷、環(huán)戊烷、環(huán)己烷、二環(huán)[2, 2,1]庚烷、降冰片烯、 苯基、環(huán)己烯、萘、螺[4. 5]癸烷。
[0061] 單獨(dú)使用或作為在"芳烷基"、"芳烷氧基"或"芳氧基烷基"中較大部分的一部分使 用的術(shù)語"芳基"是指具有總共5至20個(gè)環(huán)成員的單環(huán)和多環(huán)環(huán)系，其中系統(tǒng)中的至少一 個(gè)環(huán)為芳族且其中系統(tǒng)中的每個(gè)環(huán)含有三至十二個(gè)環(huán)成員。術(shù)語"芳基"可以與術(shù)語"芳基 環(huán)"互換使用。在本發(fā)明的某些實(shí)施方案中，"芳基"是指芳族環(huán)系，其包括但不限于苯基、 聯(lián)苯基、萘基、蒽基等，所述芳族環(huán)系可以具有一個(gè)或多個(gè)取代基。如本文所用，還包括在術(shù) 語"芳基"的范圍內(nèi)的是其中芳族環(huán)與一個(gè)或多個(gè)額外環(huán)稠合的基團(tuán)，所述基團(tuán)諸如苯并呋 喃基、茚滿基、鄰苯二甲酰亞氨基或四氫萘基等。在某些實(shí)施方案中，術(shù)語"6至10元芳基" 和"C 6_1(l芳基"是指苯基或8至10元多環(huán)芳基環(huán)。
[0062] 單獨(dú)使用或作為較大部分的一部分使用的術(shù)語"雜芳基"和"雜芳_"，如"雜芳烷 基"或"雜芳烷氧基"是指具有5至14個(gè)環(huán)原子的基團(tuán)，優(yōu)選5、6或9個(gè)環(huán)原子；具有在環(huán) 排列中共享的6、10或14pi電子；和具有一至五個(gè)雜原子（除了碳原子以外）。術(shù)語"雜原 子"是指氮、氧或硫且包括氮或硫的任何氧化形式和堿性氮的任何季銨化形式。雜芳基包 括但不限于噻吩基、呋喃基、吡咯基、咪唑基、吡唑基、三唑基、四唑基、噁唑基、異噁唑基、噁 二唑基、噻唑基、異噻唑基、噻二唑基、吡啶基、噠嗪基、嘧啶基、吡嗪基、吲哚嗪基、嘌呤基、 萘啶基、苯并呋喃基和蝶啶基。本文所用術(shù)語"雜芳基"和"雜芳也包括其中雜芳族環(huán)稠 合于一個(gè)或多個(gè)芳基、脂環(huán)族或雜環(huán)的基團(tuán)，其中附連基團(tuán)或附連點(diǎn)在雜芳族環(huán)上。非限制 性實(shí)例包括吲哚基、異吲哚基、苯并噻吩基、苯并呋喃基、二苯并呋喃基、吲唑基、苯并咪唑 基、苯并噻唑基、喹啉基、異喹啉基、噌啉基、酞嗪基、喹唑啉基、喹喔啉基、4H-喹嗪基、咔唑 基、吖啶基、吩嗪基、吩噻嗪基、吩噁嗪基、四氫喹啉基、四氫異喹啉基和吡啶并[2, 3-b]-l， 4-噁嗪-3(4H)_酮。雜芳基可以為單環(huán)或二環(huán)。術(shù)語"雜芳基（heteroaryl)"可以與術(shù)語 "雜芳基環(huán)"、"雜芳基（heteroaryl group) "或"雜芳族"互換使用，這些術(shù)語中的任一者包 括任選取代的環(huán)。術(shù)語"雜芳烷基"指被雜芳基取代的烷基，其中所述烷基和雜芳基部分獨(dú) 立地任選被取代。在某些實(shí)施方案中，術(shù)語"5至14元雜芳基"是指具有1至3個(gè)獨(dú)立地選 自氮、氧或硫的雜原子的5至6元雜芳基環(huán)，或具有1至4個(gè)獨(dú)立地選自氮、氧或硫的雜原 子的8至14元多環(huán)雜芳基環(huán)。
[0063]本文所用術(shù)語"雜環(huán)（heterocycle) "、"雜環(huán)基"（heterocyclyl，heterocyclic radical)和"雜環(huán)（heterocyclic ring)"可互換使用，并且是指穩(wěn)定的5至7元單環(huán)或 7-14元雙環(huán)雜環(huán)部分，所述環(huán)部分或者為飽和的、部分不飽和的或芳族的并且除了碳原子 外具有一個(gè)或多個(gè)（優(yōu)選一至四個(gè)）如上所定義的雜原子。當(dāng)用于指雜環(huán)的環(huán)原子時(shí)，術(shù)語 "氮"包括取代的氮。例如，在具有0-3個(gè)選自氧、硫或氮雜原子的飽和或部分不飽和環(huán)中， 氮可以為N(如在3,4_二氫-2H-批咯基中）、NH(如在吡咯烷基中）或+NR(如在N-取代 的吡咯烷基中）。在一些實(shí)施方案中，術(shù)語"3至14元雜環(huán)"是指具有1至2個(gè)獨(dú)立地選自 氮、氧或硫雜原子的3至8元飽和或部分不飽和的單環(huán)雜環(huán)，或具有1-3個(gè)獨(dú)立地選自氮、 氧或硫雜原子的7至14元飽和或部分不飽和的多環(huán)雜環(huán)。
[0064] 雜環(huán)可以在產(chǎn)生穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的任何雜原子或碳原子處連接于其側(cè)基且環(huán)原子的任 一者可以任選地被取代。此類飽和或部分不飽和的雜環(huán)基的實(shí)例包括但不限于四氫呋喃 基、四氫噻吩基、吡咯烷基、吡咯烷酮基、哌啶基、吡咯啉基、四氫喹啉基、四氫異喹啉基、十 氧喧琳基、嚼卩坐燒基、脈嚷基、-嚼燒基、-氧戊環(huán)基、-氣雜卓基、氧氣雜卓基、硫氣雜卓 基、嗎啉基和奎寧環(huán)基。術(shù)語"雜環(huán)"、"雜環(huán)基（heterocyclyl)"，雜環(huán)基環(huán)"、"雜環(huán)基 (heterocyclic group) "、"雜環(huán)部分"和"雜環(huán)基團(tuán)"在本文中互換使用，且還包括其中雜環(huán) 基環(huán)稠合于一個(gè)或多個(gè)芳基、雜芳基或脂環(huán)族環(huán)的基團(tuán)，諸如二氫吲哚基、3H-吲哚基、苯并 二氫吡喃基、菲啶或四氫喹啉基，其中附連基團(tuán)或附連點(diǎn)在雜環(huán)基環(huán)上。雜環(huán)基可以為單環(huán) 或二環(huán)。術(shù)語"雜環(huán)基烷基"是指被雜環(huán)基取代的烷基，其中烷基部分和雜環(huán)基部分獨(dú)立地 為任選取代的。
[0065] 本文所用術(shù)語"部分不飽和的"是指包括至少一個(gè)雙鍵或三鍵的環(huán)部分。術(shù)語"部 分不飽和的"意在涵蓋具有多個(gè)不飽和位點(diǎn)的環(huán)，但不意在包括芳基或雜芳基部分，如本文 所定義。
[0066] 如本文所述，本發(fā)明的化合物可以含有"任選取代的"部分。通常，無論前面有無 術(shù)語"任選地"，術(shù)語"取代的"意指指定部分的一個(gè)或多個(gè)氫被合適的取代基取代。除非另 外指出，否則"任選取代的"基團(tuán)可以在基團(tuán)的每個(gè)可取代位置具有適合的取代基，且當(dāng)任 一給定結(jié)構(gòu)中一個(gè)以上的位置可經(jīng)一個(gè)以上選自指定群組的取代基取代時(shí)，每一位置上的 取代基可以相同或不同。由本發(fā)明所設(shè)想的取代基組合優(yōu)選為使得形成穩(wěn)定或化學(xué)上可行 的化合物的那些。本文所用術(shù)語"穩(wěn)定"是指當(dāng)經(jīng)受允許化合物制備、檢測及在某些實(shí)施方 案中其回收、純化和用于本文所公開的一個(gè)或多個(gè)目的的條件時(shí)基本未改變的化合物。
[0067] 在"任選取代的"基團(tuán)的可取代碳原子上的合適的單價(jià)取代基獨(dú)立地為鹵素；

【權(quán)利要求】
1. 一種用于連續(xù)生產(chǎn)酸酐的方法，所述方法包括以下步驟： a) 在第一反應(yīng)區(qū)中任選地在存在羰基化催化劑的情況下使環(huán)氧化物與一氧化碳接觸 以提供包含β -內(nèi)酯、殘余環(huán)氧化物，以及，如果存在，羰基化催化劑的第一產(chǎn)物流； b) 將所述第一產(chǎn)物流供料至第二反應(yīng)區(qū)，其中將所述液流與另外的一氧化碳在足以將 基本上所有的所述殘余環(huán)氧化物轉(zhuǎn)化成β-內(nèi)酯并且將一部分所述β-內(nèi)酯轉(zhuǎn)化成酸酐的 條件下接觸以提供包含溶解的酸酐以及，如果存在，羰基化催化劑的第二產(chǎn)物流； c) 處理所述第二產(chǎn)物流使得所述酸酐在所述液流中的濃度超過所述酸酐的溶解度； d) 從所述第二產(chǎn)物流分離固體酸酐以產(chǎn)生包含固體酸酐的酸酐產(chǎn)物流和包含所述溶 解的催化劑，如果存在，和溶解的酸酐的液體催化劑循環(huán)流；以及 e) 將所述液體催化劑循環(huán)流返回至所述第一反應(yīng)區(qū)的入口。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述用于連續(xù)生產(chǎn)琥珀酸酐的方法，所述方法包括以下步驟： a) 在第一反應(yīng)區(qū)中在存在羰基化催化劑的情況下使環(huán)氧乙烷與一氧化碳接觸以提供 包含β丙內(nèi)酯、殘余環(huán)氧乙烷，和所述羰基化催化劑的第一產(chǎn)物流； b) 將所述第一產(chǎn)物流供料至第二反應(yīng)區(qū)，其中將所述液流與另外的一氧化碳在足以將 基本上所有的所述殘余環(huán)氧乙烷轉(zhuǎn)化成β丙內(nèi)酯并且將至少一部分所述β丙內(nèi)酯轉(zhuǎn)化成 琥珀酸酐的條件下接觸以提供包含溶解的琥珀酸酐和羰基化催化劑的第二產(chǎn)物流； c) 處理所述第二產(chǎn)物流使得琥珀酸酐在所述液流中的所述濃度超過琥珀酸酐的所述 溶解度； d) 從所述第二產(chǎn)物流分離固體琥珀酸酐以產(chǎn)生包含固體琥珀酸酐的琥珀酸酐產(chǎn)物流 和包含所述溶解的催化劑和溶解的琥珀酸酐的液體催化劑循環(huán)流；以及 e) 將所述液體催化劑循環(huán)流返回至所述第一反應(yīng)區(qū)的入口。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述第一反應(yīng)區(qū)包括至少一個(gè)連續(xù)攪拌釜式反應(yīng) 器。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中在所述第一反應(yīng)區(qū)中的至少一個(gè)連續(xù)攪拌釜式反 應(yīng)器在穩(wěn)態(tài)條件下操作。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中所述第一反應(yīng)區(qū)包括串聯(lián)的兩個(gè)或多個(gè)連續(xù)攪拌 釜式反應(yīng)器，其中每個(gè)反應(yīng)器的特征在于其具有比其前面的處于串聯(lián)的反應(yīng)器低的穩(wěn)態(tài)環(huán) 氧化物濃度。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述第二反應(yīng)區(qū)包括一個(gè)或多個(gè)塞流式反應(yīng)器。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中在所述第二反應(yīng)區(qū)中的至少一個(gè)塞流式反應(yīng)器在 將在所述反應(yīng)區(qū)中的基本上所有的β-內(nèi)酯轉(zhuǎn)化成酸酐的條件下操作。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述第一反應(yīng)區(qū)包括至少一個(gè)連續(xù)攪拌釜式反應(yīng) 器以及所述第二反應(yīng)區(qū)包括至少一個(gè)塞流式反應(yīng)器。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述第一反應(yīng)區(qū)包括多個(gè)連續(xù)攪拌釜式反應(yīng)器以 及所述第二反應(yīng)區(qū)包括至少一個(gè)塞流式反應(yīng)器。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述第二反應(yīng)區(qū)在比所述第一反應(yīng)區(qū)高的C0壓 力和/或高的溫度下操作。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述第二反應(yīng)區(qū)在高溫下操作。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中處理所述第二產(chǎn)物流的步驟包括冷卻所述液 流。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中所述第二產(chǎn)物流被冷卻到約10°C至約120°C之 間。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中所述第二產(chǎn)物流被冷卻至約20°C至約100°C之 間、約20°C至約80°C之間、約10°C至約60°C之間或約20°C至約40°C之間。
15. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中所述第二產(chǎn)物流被冷卻至約10°C、約20°C、約 30°C、約 40°C、約 60°C、約 80°C或約 100°C。
16. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中處理所述第二產(chǎn)物流的所述步驟包括將所述液 流與酸酐的晶種接觸。
17. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中從所述第二產(chǎn)物流分離固體酸酐的所述步驟包 括過濾所述液流以去除固體酸酐。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中所述過濾在CO氣氛下進(jìn)行。
19. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中所述過濾在范圍為約15psi至約5000psi的CO 壓力下進(jìn)行。
20. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中所述過濾在范圍為約15psi至約1200psi、約 60psi 至約 800psi、約 lOOpsi 至約 600psi、約 200psi 至約 600psi 或約 50psi 至約 500psi 的CO壓力下進(jìn)行。
21. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中所述過濾步驟提供包括所述液體催化劑循環(huán)流 的濾液，特征在于所述濾液在琥珀酸酐中為飽和的。
22. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中在所述濾液返回至所述第一反應(yīng)區(qū)的入口的步 驟之前對(duì)其進(jìn)行加熱。
23. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，特征在于步驟a)和b)在存在溶劑的情況下進(jìn)行。
24. 根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中所述溶劑包含1，4二噁烷。
25. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述羰基化催化劑包含金屬羰基化合物和路易 斯酸。
26. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述羰基化催化劑包含陰離子金屬羰基化合物 和陽離子路易斯酸。
27. 根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，其中所述陰離子金屬羰基化合物包含Co (C0)4'
28. 根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，其中所述陽離子路易斯酸包含金屬原子和多齒配體 的組合。
29. 根據(jù)權(quán)利要求28所述的方法，其中所述陽離子路易斯酸包含處于3+氧化態(tài)的金屬 原子和雙陰離子四齒配體的組合。
30. 根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，其中所述陽離子路易斯酸包含鋁。
31. 根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，其中所述陽離子路易斯酸包含鉻。
32. 根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，其中所述陽離子路易斯酸包含任選取代的卟啉配 體。
33. 根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，其中所述陽離子路易斯酸包含任選取代的salen配 體。
34. 根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，其中所述陽離子路易斯酸包含任選取代的salph配 體。
35. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述第一反應(yīng)區(qū)含有在穩(wěn)態(tài)下的液體反應(yīng)混合 物，所述液體反應(yīng)混合物包含1，4二噁烷、環(huán)氧乙烷、β丙內(nèi)酯、琥珀酸酐和金屬羰基催化 劑的混合物。
36. 根據(jù)權(quán)利要求35所述的方法，其中所述二噁烷包含約10重量％至約95重量％的 所述反應(yīng)混合物，所述β丙內(nèi)酯包含約1至約90重量％的所述混合物，所述環(huán)氧乙烷包含 約0. 01至約10重量％的所述混合物以及所述琥拍酸酐包含約4至約50重量％的所述混 合物。
37. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括從所述體系中去除一部分所述催化劑循環(huán)流 的步驟。
38. 根據(jù)權(quán)利要求37所述的方法，其中去除的催化劑的所述量被進(jìn)料的新鮮催化劑替 換。
【文檔編號(hào)】C07D307/60GK104245659SQ201380018767
【公開日】2014年12月24日 申請(qǐng)日期:2013年2月12日 優(yōu)先權(quán)日:2012年2月13日
【發(fā)明者】李翰, 邁克爾·A·什洛維克 申請(qǐng)人:諾沃梅爾公司