本申請要求于2014年12月10日提交的韓國專利申請?zhí)?0-2014-0177803的優(yōu)先權(quán)的權(quán)益，出于所有目的通過這種引用將該申請的全部內(nèi)容結(jié)合于本文中。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開內(nèi)容涉及己二酸的新合成方法，所述己二酸具有多種用途，包括作為能夠用于汽車發(fā)動機皮帶注射單元(汽車發(fā)動機窗框注射單元，automobile engine sash injection unit)的尼龍用源材料。

背景技術(shù)：

由于人口和工業(yè)發(fā)展持續(xù)增長，所以石油現(xiàn)在是95％的化學(xué)制品的原材料，并且已經(jīng)成為人類最重要的自然資源之一。

然而，油田是有限的，并且存在與開采油田有關(guān)的多種環(huán)境問題。因此，開發(fā)可替代的解決方案是很重要的，因此，存在探索石油資源的可替代材料的多種研究。在這點上，將天然產(chǎn)生、可再生、以及環(huán)境(生態(tài))友好的生物質(zhì)(源自植物資源，如谷物、甘蔗、木頭(木材)-植物資源、棕櫚(palm)、以及藻類)視為石油替代品的重要潛在資源。

汽車工業(yè)與石油資源緊密相關(guān)，并且作為用于汽車工業(yè)的未來資源的生物質(zhì)相關(guān)的研究和開發(fā)的重要性不斷增加。

盡管小工業(yè)規(guī)模和比生物質(zhì)的石油化學(xué)材料更低的經(jīng)濟效率，Utretcht University的近來報告(根據(jù)歐洲生物塑料協(xié)會和EPNOE(歐洲多糖卓越網(wǎng)(European Polysaccharide Network of Excellence))的要求)預(yù)期從現(xiàn)在開始生物材料的使用將快速增長十(10)年，并且高達90％的石油化學(xué)材料能夠用生物材料替代。目前在汽車工業(yè)中使用的內(nèi)部/外部注射單元材料的實例包括聚丙烯、尼龍、聚碳酸酯以及丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)。在以上材料中，聚丙烯是最常用的，并且尼龍是第二最常用的(每輛汽車約15kg)。因此，如果將用于尼龍的制造技術(shù)轉(zhuǎn)化成基于生物質(zhì)的制造技術(shù)，則預(yù)期的是將發(fā)生相當(dāng)多的連鎖反應(yīng)。因此，針對生物質(zhì)類尼龍材料的多種研究項目正在進行中。

在各種尼龍材料中，由于尼龍66以及尼龍6的優(yōu)良性能，因此對于它們存在極大的需求，但尚未建立來自生物質(zhì)資源的制造技術(shù)。一旦已經(jīng)開發(fā)了對于尼龍66的制造技術(shù)，所預(yù)期的是在經(jīng)濟和環(huán)境方面具有巨大的作用。

由于尼龍66的優(yōu)異的耐熱性、耐磨性、以及耐化學(xué)性，因此將尼龍66用于能夠經(jīng)受住高溫的汽車部件。在尼龍6之后，尼龍66是對于汽車最常用的尼龍。通過六亞甲基二胺和己二酸的脫水縮合反應(yīng)制備尼龍66。使用源自原油的純化過程中獲得的苯的環(huán)己酮，經(jīng)由化學(xué)合成方法生產(chǎn)用于尼龍66合成的單體己二酸。

然而，以上制造技術(shù)和方法具有多種問題，如石油價格不穩(wěn)定、使用有毒化合物如苯、以及形成包括NO_X的環(huán)境污染物。因此，對于使用生物質(zhì)技術(shù)替代這種目前的制造技術(shù)，存在需要。因此，使用生物質(zhì)的尼龍生產(chǎn)將降低石油依賴性并且減少環(huán)境污染物的形成。

在使用生物質(zhì)的尼龍66生產(chǎn)中，認(rèn)為從生物質(zhì)合成用于尼龍66單體的己二酸是最重要的步驟。然而，該技術(shù)仍處于研究和開發(fā)(R&D)階段，并且尚未商業(yè)化。

此外，盡管存在使用葡糖二酸作為用于己二酸合成的中間產(chǎn)物的多項專利，但尚未公開由葡萄糖或半乳糖合成己二酸的技術(shù)。

具體地，已經(jīng)應(yīng)用了制備源自綠藻類的D-葡糖二酸的方法。使用綠藻類獲得的糖制備D-葡糖二酸，并且具體地，通過使用用D-葡糖二酸產(chǎn)生基因轉(zhuǎn)染的重組微生物，將D-葡糖醛酸從綠藻類的原始形式轉(zhuǎn)化成D-葡糖二酸。該方法包括以下步驟：(i)干燥和研磨綠藻類以形成綠藻類顆粒；(ii)用酸催化劑使綠藻類粉末水解以獲得單糖；以及(iii)通過用具有D-葡糖二酸產(chǎn)生基因的重組微生物發(fā)酵，將單糖轉(zhuǎn)化成D-葡糖二酸。在此，存在通過使用綠藻類資源制備具有巨大工業(yè)效用的化學(xué)制品的新發(fā)酵方法，但其尚未在工業(yè)規(guī)模上實施。該方法非常復(fù)雜，因為其使用通過利用下述生產(chǎn)葡糖二酸的代謝工程技術(shù)：(i)從綠藻類的原始形式制備單糖的糖化技術(shù)，以及(ii)用于葡糖二酸生產(chǎn)的重組微生物。

關(guān)于由生物質(zhì)生產(chǎn)D-葡糖二酸的其他研究包括Moon,T.S.等人的(Moon,T.S.et al.(2009)Appl.Environ.Microbiol.75:589-595)，其公開了使用D-葡萄糖作為原材料生產(chǎn)D-葡糖二酸的方法。

在以上方法中，通過使用PPS(磷酸烯醇丙酮酸合酶)、肌-肌醇-1-磷酸合酶、磷酸酶、肌-肌醇加氧酶、以及尿酸脫氫酶(urinatedehydrogenase)，經(jīng)由大腸桿菌中的復(fù)雜鏈酶促反應(yīng)來制備D-葡糖二酸。這是非常復(fù)雜的合成，并且葡萄糖進料效率非常低(產(chǎn)率：17.4％或更低)。

進一步地，已經(jīng)開發(fā)了由可再生的脂肪酸和遺傳修飾微生物如酵母制備己二酸的生物學(xué)方法和己二酸。

已經(jīng)研究了針對制備己二酸用于以高產(chǎn)率生產(chǎn)己二酸的遺傳修飾，其中，遺傳修飾酵母包括POX5多肽，其中，除去了POX4多肽或其啟動子、 FAT1多肽或其啟動子、以及ACS1多肽基因，并且已經(jīng)研究了用于經(jīng)由發(fā)酵從脂肪酸資源生產(chǎn)己二酸的方法。

然而，與化學(xué)合成方法相比，以上技術(shù)復(fù)雜得多，并且它們的成本非常高。

在以上情況下，本公開內(nèi)容描述了新合成方法，該新合成方法能夠簡單并且經(jīng)濟地由生物質(zhì)如植物或海洋資源提供己二酸。進一步地，本公開內(nèi)容描述了一種方法，包括以下步驟：由源自植物或海洋資源的葡萄糖或半乳糖制備葡糖二酸或半乳糖二酸作為中間產(chǎn)物，然后將該中間產(chǎn)物還原以形成己二酸，用簡單且生態(tài)友好的方法和低成本提供生物己二酸合成，從而完成本公開內(nèi)容。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了克服上述問題，本公開內(nèi)容旨在提供利用葡糖二酸(glucaric acid)或半乳糖二酸(galactaric acid)作為原材料通過催化還原反應(yīng)有效地合成生物己二酸(尼龍66的單體)的方法，所述葡糖二酸或半乳糖二酸源自來自生物質(zhì)的葡萄糖或半乳糖。

本發(fā)明構(gòu)思的一個方面提供了一種用于己二酸的新合成方法。

根據(jù)本公開內(nèi)容的一個實施方式，用于己二酸的合成方法包括以下步驟：a)將作為原材料的葡糖二酸或半乳糖二酸、錸催化劑、以及酸催化劑添加至選自由庚醇和丁醇組成的組中的一種或多種反應(yīng)溶劑中；以及b)利用貴金屬催化劑使從步驟a)獲得的中間產(chǎn)物進行加氫反應(yīng)(氫化反應(yīng))，然后，使從該反應(yīng)獲得的酯水解以獲得己二酸。

附圖說明

圖1示出了根據(jù)本公開內(nèi)容當(dāng)使用半乳糖二酸作為原材料時的反應(yīng)方案。

圖2示出了實施例1中獲得的半乳糖二酸二庚酯(diheptylgalactarate)的¹H NMR數(shù)據(jù)。

圖3示出了實施例1中獲得的己二酸二庚酯的¹H NMR數(shù)據(jù)。

圖4示出了實施例1中獲得的己二酸的¹H NMR數(shù)據(jù)。

圖5示出了實施例2中獲得的半乳糖二酸二庚酯的¹H NMR數(shù)據(jù)。

圖6示出了實施例2中獲得的己二酸二庚酯的¹H NMR數(shù)據(jù)。

圖7示出了實施例2中獲得的己二酸的¹H NMR數(shù)據(jù)。

圖8示出了實施例3中獲得的半乳糖二酸二庚酯的¹H NMR數(shù)據(jù)。

圖9示出了實施例4中獲得的半乳糖二酸二庚酯的¹H NMR數(shù)據(jù)。

圖10示出了比較例1中獲得的產(chǎn)物的¹H NMR數(shù)據(jù)。

圖11示出了比較例2中獲得的產(chǎn)物的¹H NMR數(shù)據(jù)。

圖12示出了比較例3中獲得的產(chǎn)物的¹H NMR數(shù)據(jù)。

圖13示出了比較例4中獲得的產(chǎn)物的¹H NMR數(shù)據(jù)。

圖14示出了實施例1中獲得的半乳糖二酸二庚酯的¹³C NMR數(shù)據(jù)。

圖15示出了實施例1中獲得的己二酸二庚酯的¹³C NMR數(shù)據(jù)。

圖16示出了實施例1中獲得的己二酸的¹³C NMR數(shù)據(jù)。

具體實施方式

參照以下實施例，更詳細(xì)地進一步解釋本公開內(nèi)容。然而，不應(yīng)以任何方式將這些實施例解釋為限制本公開內(nèi)容的范圍。圖1示出了根據(jù)本公開內(nèi)容當(dāng)使用半乳糖二酸作為原材料時的反應(yīng)方案。圖2示出了實施例1中獲得的半乳糖二酸二庚酯的¹H NMR數(shù)據(jù)。圖3示出了實施例1中獲得的己二酸二庚酯的¹H NMR數(shù)據(jù)。圖4示出了實施例1中獲得的己二酸的¹H NMR數(shù)據(jù)。圖5示出了實施例2中獲得的半乳糖二酸二庚酯的¹H NMR數(shù)據(jù)。圖6示出了實施例2中獲得的己二酸二庚酯的¹H NMR數(shù)據(jù)。圖7示出了實施例2中獲得的己二酸的¹H NMR數(shù)據(jù)。圖8示出了實施例3中獲得的半乳糖二酸二庚酯的¹H NMR數(shù)據(jù)。圖9示出了實施例4中獲得的半乳糖二酸二庚酯的¹H NMR數(shù)據(jù)。圖10示出了比較例1中獲得的產(chǎn)物的¹H NMR數(shù)據(jù)。圖11示出了比較例2中獲得的產(chǎn)物的¹H NMR數(shù)據(jù)。圖12示出了比較例3中獲得的產(chǎn)物的¹H NMR數(shù)據(jù)。圖13示出了比較例4中獲得的產(chǎn)物的¹H NMR數(shù)據(jù)。圖14示出了實施例1中獲得的半乳糖二酸二庚酯的¹³C NMR數(shù)據(jù)。圖15示出了實施例1中獲得的己二酸二庚酯的¹³C NMR數(shù)據(jù)。圖16示出了實施例1中獲得的己二酸的¹³C NMR數(shù)據(jù)。

在下文中，將參照附圖和實施例詳細(xì)地描述己二酸的處理合成方法。

(1)通過脫氧脫水(Deoxydehydration)(DODH)反應(yīng)制備中間產(chǎn)物

用于合成己二酸的公開方法的步驟(a)是通過脫氧脫水(DODH)反應(yīng)制備己二酸的中間產(chǎn)物的步驟。更具體地，該方法包括使用葡糖二酸或半乳糖二酸作為原材料，以及將錸和酸催化劑添加到反應(yīng)溶劑中以制備己二酸的中間產(chǎn)物。

在步驟(a)中使用的反應(yīng)溶劑可以是醇，如丁醇、庚醇、或1-庚醇。使用丁醇或庚醇作為用于步驟(a)的反應(yīng)溶劑具有以下方面的有利效果：(i)相對于其他溶劑成本較低(例如，3-戊醇：每升體積為300,000KRW(約275USD)，丁二醇：10,000KRW(約9.1USD)，以及庚醇：100,000KRW(約91USD))，(ii)易于再循環(huán)，以及準(zhǔn)備供應(yīng)，以及(iii)己二酸的生產(chǎn)產(chǎn)率較高。

進一步地，在步驟(a)中作為原材料使用的葡糖二酸或半乳糖二酸可以通過傳統(tǒng)的制備方法獲得，或也可以使用商業(yè)上可獲得的葡糖二酸或半乳糖二酸，但不限于此?？梢越?jīng)過源自生物質(zhì)(具體地，植物或海洋資源)的葡萄糖或半乳糖的氧化反應(yīng)通過傳統(tǒng)方法制備葡糖二酸或半乳糖二酸。

在本文中使用的葡糖二酸或半乳糖二酸的濃度可以是0.01M至0.2M。如果葡糖二酸或半乳糖二酸的量小于0.01M，則該方法的經(jīng)濟效率將降低，而如果濃度超過0.2M，則DODH反應(yīng)將幾乎不能進行，因此，將僅通過酯化反應(yīng)獲得半乳糖二酸，并且轉(zhuǎn)化率將下降。

通過利用催化劑，具體為錸催化劑，經(jīng)過DODH反應(yīng)除去葡糖二酸或半乳糖二酸的兩(2)個羥基基團，公開的方法的步驟(a)提供了雙鍵。在本公開內(nèi)容中使用的錸催化劑的實例是氧化錸(rhenium oxide)(氧化錸(VII)，Re₂O₇)和氧化錸化合物(氧代錸化合物，oxorhenium compounds)(L_xReO_y(其中，L是胺、鹵素、苯基甲硅烷基(phenylsilyl)、膦(phosphine)、C_1-10烷氧基、C_1-10烷基、或COOR(R是C_1-10烷基)，x+y是0至7的整數(shù)))；選自由以下組成的組中的催化劑：甲基三氧化錸(VII)(methyltrioxorhenium(VII))氧化錸(VII)(Re₂O₇)、三氧代(三苯基甲硅烷基氧基)錸(VII)(三氧代(三苯基硅氧基)錸(VII)， trioxo(triphenylsilyloxy)rhenium(VII))以及它們的混合物；或甲基三氧化錸(methyltrioxorhenium)。

在步驟(a)中使用的葡糖二酸或半乳糖二酸：錸催化劑的摩爾比可以是1:0.01至0.2(1:0.01至1:0.2)。

如果摩爾比小于1:0.01，則反應(yīng)轉(zhuǎn)化率將下降；而如果摩爾比超過1:0.2，則經(jīng)濟效率降低并且會發(fā)生副反應(yīng)。

在步驟(a)中使用的酸催化劑促進葡糖二酸或半乳糖二酸中羥基基團的脫水反應(yīng)。

酸催化劑的實例是有機酸和非有機酸(non-organic acid)，包括Amberlyst 15、2,4-二硝基磺酸、硫酸、三氟甲磺酸、以及對甲苯磺酸。在步驟(a)中使用的葡糖二酸或半乳糖二酸：酸催化劑的摩爾比可以是1:0.05至2(1:0.05至1:2)。

如果摩爾比小于1:0.05，則反應(yīng)效率將下降；而如果摩爾比超過1:2，則將發(fā)生副反應(yīng)如環(huán)化。

進一步地，如以上描述的，將原材料(葡糖二酸或半乳糖二酸)、錸催化劑、以及酸催化劑添加至反應(yīng)溶劑中，并且在適當(dāng)?shù)臏囟认乱黄鸱磻?yīng)適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)時間，然后，分離并且用常規(guī)方法純化(例如，用硅膠柱(silica column)純化)以獲得葡糖二酸酯或半乳糖二酸酯作為己二酸的中間產(chǎn)物。在一個實施方式中，反應(yīng)溫度范圍從100℃至200℃，并且反應(yīng)時間是12小時至24小時。

己二酸的中間產(chǎn)物可以根據(jù)反應(yīng)溶劑而變化。中間產(chǎn)物可以包括半乳糖二酸二庚酯(diheptyl galactarate)或半乳糖二酸二丁酯(dibutyl galactarate)作為半乳糖二酸酯。

在本公開內(nèi)容的一個具體實施方式中，將20ml的1-庚醇、1mmol的半乳糖二酸、0.05mmol的甲基三氧化錸催化劑、以及0.05mmol的對甲苯磺酸傾注到50cc的反應(yīng)器中。然后，將反應(yīng)器中的溫度升高至150℃，并且使反應(yīng)進行12小時，將反應(yīng)器溫度維持在150℃下以獲得半乳糖二酸二庚酯。

在以下反應(yīng)方案1(通過半乳糖二酸的催化反應(yīng)的DODH反應(yīng)方案)和反應(yīng)方案2(反應(yīng)機理)中說明了本發(fā)明方法的步驟(a)，但其不限于這些說明：

[反應(yīng)方案1]

(其中，R可以根據(jù)溶劑的碳數(shù)而變化，并且R可以是丁基或庚基)

[反應(yīng)方案2]

(2)由中間產(chǎn)物制備己二酸

本發(fā)明的用于合成己二酸的方法的步驟(b)是從步驟(a)中獲得的中間產(chǎn)物制備己二酸作為最終產(chǎn)物的步驟，更具體地，利用貴金屬催化劑在適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)溶劑中使葡糖二酸酯或半乳糖二酸酯(步驟(a)中獲得的中間產(chǎn)物)進行加氫反應(yīng)，然后使該反應(yīng)的產(chǎn)物水解以獲得己二酸。

在步驟(b)中使用的反應(yīng)溶劑可以是有用的，只要溶解反應(yīng)物并且具有高的氫溶解度。反應(yīng)溶劑可以是選自由以下組成的組中的一種或多種溶劑：醇、氯仿、己烷、二氯甲烷、乙腈、以及乙酸乙酯，但不限于此。反應(yīng)溶劑可以以使得中間產(chǎn)物溶液具有范圍從0.1M至1M的濃度的量使用。

在步驟(b)中使用的加氫催化劑可以是貴金屬催化劑，具體地，鋁、二氧化硅(硅石)、或碳負(fù)載的鉑或鈀催化劑。加氫催化劑包括Pd/C或Pt/C。使用加氫催化劑以將從步驟(a)中獲得的中間產(chǎn)物的雙鍵轉(zhuǎn)化成單鍵。反應(yīng)物(中間產(chǎn)物)：加氫催化劑的重量比可以是1:0.05至0.3(1:0.05 至1:0.3)。如果重量比小于1:0.05，則反應(yīng)效率將下降；而如果重量比超過1:0.3，則經(jīng)濟效率將降低。

用于加氫反應(yīng)的氫壓力可以是大氣壓至30巴，并且反應(yīng)溫度范圍可以從室溫至70℃。如果反應(yīng)溫度超過70℃，則可能發(fā)生副反應(yīng)。

然后，可以在酸性或堿性條件下使從加氫反應(yīng)獲得的反應(yīng)物的酯基團水解以產(chǎn)生己二酸作為最終產(chǎn)物?？梢允褂眠m當(dāng)?shù)乃峄瘎┤琨}酸(鹽酸可以是濃鹽酸)以形成酸性條件，并且可以使用NaOH以形成堿性條件。

在以下反應(yīng)方案3中描述了作為步驟(b)的一個示例性還原反應(yīng)方案和反應(yīng)機理(使用半乳糖二酸二庚酯作為中間產(chǎn)物)，但不限于此。然而，當(dāng)使用本公開內(nèi)容的另一種中間產(chǎn)物時，可以采用相同的反應(yīng)方案和反應(yīng)機理，不同之處在于，鍵合至氧原子的兩(2)個末端基團(端基)將根據(jù)中間產(chǎn)物而變化。

[反應(yīng)方案3]

在本公開內(nèi)容的一個具體實例中，以連續(xù)順序進行步驟(a)和步驟(b)，并且通過中間產(chǎn)物半乳糖二酸二庚酯或半乳糖二酸二丁酯(白色顆粒，熔點：58℃)產(chǎn)生己二酸的最終產(chǎn)物(白色顆粒，熔點：151℃)。

與使用石油化學(xué)材料的常規(guī)方法相比，本公開內(nèi)容提供了由生物質(zhì)如植物或海洋資源環(huán)境友好地合成己二酸。進一步地，相對于傳統(tǒng)的合成方法，本公開內(nèi)容提供了具有高產(chǎn)率和低成本的己二酸。

實施例

<實施例1>

如在表1中描述的，使用1-庚醇作為溶劑，將半乳糖二酸(原材料)以0.05M的濃度傾注到反應(yīng)器中。以半乳糖二酸：甲基三氧化錸的1:0.05的摩爾比，添加甲基三氧化錸作為催化劑。然后，將對甲苯磺酸以半乳糖二酸：對甲苯磺酸的1:0.05摩爾比的濃度添加至反應(yīng)器。

將反應(yīng)進行12小時，使反應(yīng)器維持150℃。

在反應(yīng)終止之后，將反應(yīng)產(chǎn)物與剩余的催化劑分離，并且通過NMR分析(Bruker AVIII400儀器)確認(rèn)產(chǎn)生的半乳糖二酸二庚酯(圖2和圖14)。通過將TMS(三甲基硅烷)溶解在CDCl₃中作為內(nèi)標(biāo)(內(nèi)標(biāo)物，internal standard)，測定NMR譜(400MHz下的¹H)。

¹H NMR(CDCl₃)δ7.32-7.29(m,2H),6.24-6.16(m,2H),4.17(t,J＝6.8,4H),1.69-1.66(m,4H),1.39-1.29(m,16H),0.91-0.87(m,6H)

¹³C NMR(CDCl₃)δ166.0,140.8,128.4,65.1,31.7,28.9,28.7,25.9,22.6,14.1

然后，將反應(yīng)產(chǎn)物溶解在乙酸乙酯中，添加相對于反應(yīng)產(chǎn)物和氫氣包含10wt％量的Pd的Pd/C。使反應(yīng)在30巴下進行24小時。在反應(yīng)終止之后，將該反應(yīng)的產(chǎn)物與剩余的催化劑分離，并且通過NMR分析(Bruker AVIII400儀器)確認(rèn)產(chǎn)生的己二酸二庚酯(圖3和圖15)。通過將TMS(三甲基硅烷)溶解在CDCl₃中作為內(nèi)標(biāo)，測定NMR譜(400MHz下的¹H)。

¹H NMR(CDCl₃)δ4.17(t,J＝6.8,4H),2.35-2.30(m,4H),1.69-1.58(m,8H),1.36-1.29(m,16H)0.91-0.87(m,6H)

¹³C NMR(CDCl₃)δ173.4,64.5,34.0,31.7,28.9,28.6,25.9,24.5,22.6,14.0

在鹽酸存在的情況下，將產(chǎn)物在高溫下回流，然后，除去剩余的鹽酸。通過進行NMR分析(Bruker AVIII400儀器)和FT-IR分析(Agiilent Technologies Cary 600)來確認(rèn)己二酸合成(圖4和圖16)。通過將TMS(三甲基硅烷)溶解在DMSO中作為內(nèi)標(biāo)，測定NMR譜(400MHz下的¹H)。

¹H NMR(DMSO-d₆)δ12.0(bs,2H),2.23-2.09(m,4H),1.52-1.48(m,4H)

¹³C NMR(DMSO-d₆)δ174.2,33.2,23.9

FT-IR(配備有ATR附件)1689cm^-1

<實施例2>

如在表1中描述的，使用1-庚醇作為溶劑，將半乳糖二酸(原材料)以0.05M的濃度傾注到反應(yīng)器中。以半乳糖二酸：甲基三氧化錸的1:0.05的摩爾比，添加作為催化劑的甲基三氧化錸。然后，將對甲苯磺酸添加到反應(yīng)器至半乳糖二酸：對甲苯磺酸為1:0.05摩爾比的濃度。

將反應(yīng)進行12小時，使反應(yīng)器維持150℃。

在反應(yīng)終止之后，將反應(yīng)產(chǎn)物與剩余的催化劑分離，并且通過NMR分析(Bruker AVIII400儀器)確認(rèn)產(chǎn)生的半乳糖二酸二庚酯(圖5)。通過將TMS(三甲基硅烷)溶解在CDCl₃中作為內(nèi)標(biāo)，測定NMR譜(400MHz下的¹H)。

¹H NMR(CDCl₃)δ7.32-7.29(m,2H),6.24-6.16(m,2H),4.17(t,J＝6.8,4H),1.69-1.66(m,4H),1.39-1.29(m,16H),0.91-0.87(m,6H)

¹³C NMR(CDCl₃)δ166.0,140.8,128.4,65.1,31.7,28.9,28.7,25.9,22.6,14.1

然后，將反應(yīng)產(chǎn)物溶解在乙酸乙酯中，添加相對于反應(yīng)產(chǎn)物和氫氣包含10wt％量的Pd的Pd/C。使反應(yīng)在30巴下進行24小時。在反應(yīng)終止之后，將該反應(yīng)的產(chǎn)物與剩余的催化劑分離，并且通過NMR分析(Bruker AVIII400儀器)確認(rèn)產(chǎn)生的己二酸二庚酯(圖6)。通過將TMS(三甲基硅烷)溶解在CDCl₃中作為內(nèi)標(biāo)，測定NMR譜(400MHz下的¹H)。

¹H NMR(CDCl₃)δ4.17(t,J＝6.8,4H),2.35-2.30(m,4H),1.69-1.58(m,8H),1.36-1.29(m,16H)0.91-0.87(m,6H)

¹³C NMR(CDCl₃)δ173.4,64.5,34.0,31.7,28.9,28.6,25.9,24.5,22.6,14.0

在NaCl存在的情況下在高溫下用甲醇和水的混合溶液(以1:2的體積比)將產(chǎn)物回流12小時，然后，除去剩余的甲醇和水。通過用1N鹽酸溶液形成酸性條件來形成結(jié)晶產(chǎn)物，并且通過過濾進行分離。通過進行NMR分析(Bruker AVIII400儀器)和FT-IR分析(Agiilent Technologies Cary 600)來確認(rèn)產(chǎn)生的己二酸(圖7)。通過將TMS(三甲基硅烷)溶解在DMSO中作為內(nèi)標(biāo)，測定NMR譜(400MHz下的¹H)。

¹H NMR(DMSO-d₆)δ12.0(bs,2H),2.23-2.09(m,4H),1.52-1.48(m,4H)

¹³C NMR(DMSO-d₆)δ174.2,33.2,23.9

FT-IR(配備有ATR附件)1689cm^-1

<實施例3>

根據(jù)在表1中給出的組成，使用1-庚醇作為溶劑，將作為原材料的半乳糖二酸以0.1M的濃度傾注至反應(yīng)器，并且以半乳糖二酸：甲基三氧化錸的1:0.05的摩爾比添加作為催化劑的甲基三氧化錸。然后，將對甲苯磺酸添加到反應(yīng)器至半乳糖二酸：對甲苯磺酸為1:0.05摩爾比的濃度。

將反應(yīng)進行12小時，使反應(yīng)器維持150℃。

在反應(yīng)終止之后，將反應(yīng)產(chǎn)物與剩余的催化劑分離，并且通過NMR分析(Bruker AVIII400儀器)確認(rèn)產(chǎn)生的半乳糖二酸二庚酯(圖8)。通過將TMS(三甲基硅烷)溶解在CDCl₃中作為內(nèi)標(biāo)，測定NMR譜(400MHz下的¹H)。

¹H NMR(CDCl₃)δ7.32-7.29(m,2H),6.24-6.16(m,2H),4.17(t,J＝6.8,4H),1.69-1.66(m,4H),1.39-1.29(m,16H),0.91-0.87(m,6H)

¹³C NMR(CDCl₃)δ166.0,140.8,128.4,65.1,31.7,28.9,28.7,25.9,22.6

然后，將反應(yīng)產(chǎn)物溶解在乙酸乙酯中，添加相對于反應(yīng)產(chǎn)物和氫氣包含10wt％量的Pd的Pd/C。使反應(yīng)在30巴下進行24小時。在反應(yīng)終止之后，將該反應(yīng)的產(chǎn)物與剩余的催化劑分離，并且通過NMR分析(Bruker AVIII400儀器)確認(rèn)產(chǎn)生的己二酸二庚酯(圖3和圖15)。通過將TMS(三甲基硅烷)溶解在CDCl₃中作為內(nèi)標(biāo)，測定NMR譜(400MHz下的¹H)。

¹H NMR(CDCl₃)δ4.17(t,J＝6.8,4H),2.35-2.30(m,4H),1.69-1.58(m,8H),1.36-1.29(m,16H)0.91-0.87(m,6H)

¹³C NMR(CDCl₃)δ173.4,64.5,34.0,31.7,28.9,28.6,25.9,24.5,22.6,14.0

在NaCl存在的情況下在高溫下用甲醇和水的混合溶液(以1:2的體積比)將產(chǎn)物回流12小時，然后，除去剩余的甲醇和水。使用1N鹽酸溶液在酸性條件下形成晶體，并且通過過濾分離。通過進行NMR分析(Bruker AVIII400儀器)和FT-IR分析(Agiilent Technologies Cary 600)來確認(rèn)產(chǎn)生的己二酸。通過將TMS(三甲基硅烷)溶解在DMSO中作為內(nèi)標(biāo)，測定NMR譜(400MHz下的¹H)。

¹H NMR(DMSO-d₆)δ12.0(bs,2H),2.23-2.09(m,4H),1.52-1.48(m,4H)

¹³C NMR(DMSO-d₆)δ174.2,33.2,23.9

FT-IR(配備有ATR附件)1689cm^-1

<實施例4>

根據(jù)在表1中給出的組成，使用1-庚醇作為溶劑，將作為原材料的半乳糖二酸以0.05M的濃度傾注至反應(yīng)器，并且以半乳糖二酸：甲基三氧化錸的1:0.05摩爾比的濃度添加作為催化劑的甲基三氧化錸。然后，將對甲苯磺酸添加到反應(yīng)器至半乳糖二酸：對甲苯磺酸為1:0.05摩爾比的濃度。

將反應(yīng)進行12小時，使反應(yīng)器維持120℃。

在反應(yīng)終止之后，將反應(yīng)產(chǎn)物與剩余的催化劑分離，并且通過NMR分析(Bruker AVIII400儀器)確認(rèn)產(chǎn)生的半乳糖二酸二庚酯(圖9)。通過將TMS(三甲基硅烷)溶解在CDCl₃中作為內(nèi)標(biāo)，測定NMR譜(400MHz下的¹H)。

¹H NMR(CDCl₃)δ7.32-7.29(m,2H),6.24-6.16(m,2H),4.17(t,J＝6.8,4H),1.69-1.66(m,4H),1.39-1.29(m,16H),0.91-0.87(m,6H)

¹³C NMR(CDCl₃)δ166.0,140.8,128.4,65.1,31.7,28.9,28.7,25.9,22.6,14.1

然后，將反應(yīng)產(chǎn)物溶解在乙酸乙酯中，添加相對于反應(yīng)產(chǎn)物和氫氣包含10wt％量的Pd的Pd/C。使反應(yīng)在30巴下進行24小時。在反應(yīng)終止之后，將該反應(yīng)的產(chǎn)物與剩余的催化劑分離，并且通過NMR分析(Bruker AVIII400儀器)確認(rèn)產(chǎn)生的己二酸二庚酯。通過將TMS(三甲基硅烷)溶解在CDCl₃中作為內(nèi)標(biāo)，測定NMR譜(400MHz下的¹H)。

¹H NMR(CDCl₃)δ4.17(t,J＝6.8,4H),2.35-2.30(m,4H),1.69-1.58(m,8H),1.36-1.29(m,16H)0.91-0.87(m,6H)

¹³C NMR(CDCl₃)δ173.4,64.5,34.0,31.7,28.9,28.6,25.9,24.5,22.6,14.0

在NaCl存在的情況下在高溫下用甲醇和水的混合溶液(以1:2的體積比)將產(chǎn)物回流12小時，然后，除去剩余的甲醇和水。使用1N鹽酸溶液在酸性條件下形成晶體，并且通過過濾分離。通過進行NMR分析(Bruker AVIII400儀器)和FT-IR分析(Agiilent Technologies Cary 600)來確認(rèn)產(chǎn)生的己二酸。通過將TMS(三甲基硅烷)溶解在DMSO中作為內(nèi)標(biāo)，測定NMR譜(400MHz下的¹H)。

¹H NMR(DMSO-d₆)δ12.0(bs,2H),2.23-2.09(m,4H),1.52-1.48(m,4H)

¹³C NMR(DMSO-d₆)δ174.2,33.2,23.9

FT-IR(配備有ATR附件)1689cm^-1

<比較例1>

根據(jù)在表1中給出的組成，使用1-庚醇作為溶劑，將作為原材料的半乳糖二酸以0.05M的濃度傾注到反應(yīng)器中，并且以對甲苯磺酸與半乳糖二酸的1:1摩爾比的濃度添加對甲苯磺酸。

將反應(yīng)進行12小時，使反應(yīng)器維持150℃。

在反應(yīng)終止之后，將產(chǎn)物與剩余的催化劑分離，并且通過NMR(Bruker AVIII400儀器)對產(chǎn)物進行分析。沒有很好地合成半乳糖二酸二庚酯(圖10)。

<比較例2>

根據(jù)在表1中給出的組成，使用1-庚醇作為溶劑，將作為原材料的半乳糖二酸以0.05M的濃度傾注到反應(yīng)器中，并且以半乳糖二酸：甲基三氧化錸的1:0.05的摩爾比添加作為催化劑的甲基三氧化錸。然后，將Amberlyst 15添加到反應(yīng)器至半乳糖二酸：Amberlyst 15為1:1摩爾比的濃度。

將反應(yīng)進行12小時，使反應(yīng)器維持80℃。

在反應(yīng)終止之后，將產(chǎn)物與剩余的催化劑分離，并且通過NMR(Bruker AVIII400儀器)對產(chǎn)物進行分析。沒有很好地合成半乳糖二酸二庚酯(圖11)。

<比較例3>

根據(jù)在表1中給出的組成，使用1-庚醇作為溶劑，將作為原材料的半乳糖二酸以0.05M的濃度傾注到反應(yīng)器中，并且以半乳糖二酸：甲基三氧化錸的1:0.05的摩爾比添加甲基三氧化錸作為催化劑。然后，將對甲苯磺酸以半乳糖二酸：對甲苯磺酸的1:0.05摩爾比的濃度添加至反應(yīng)器。

將反應(yīng)進行12小時，使反應(yīng)器維持80℃。

在反應(yīng)終止之后，將產(chǎn)物與剩余的催化劑分離，并且通過NMR(Bruker AVIII400儀器)對產(chǎn)物進行分析。沒有很好地合成半乳糖二酸二庚酯(圖12)。

<比較例4>

根據(jù)在表1中給出的組成，使用1-庚醇作為溶劑，將作為原材料的半乳糖二酸以0.5M的濃度傾注到反應(yīng)器中，并且以半乳糖二酸：甲基三 氧化錸的1:0.05的摩爾比添加甲基三氧化錸作為催化劑。然后，將對甲苯磺酸以半乳糖二酸：對甲苯磺酸的1:0.05摩爾比的濃度添加至反應(yīng)器。

將反應(yīng)進行12小時，使反應(yīng)器維持150℃。

在反應(yīng)終止之后，將產(chǎn)物與剩余的催化劑分離，并且通過NMR(Bruker AVIII400儀器)對產(chǎn)物進行分析。沒有很好地合成半乳糖二酸二庚酯(圖13)。

表1

(A)半乳糖二酸(Sigma-Aldrich(USA))：1-庚醇的摩爾比

(B)半乳糖二酸(Sigma-Aldrich(USA))：甲基三氧化錸的摩爾比

(C)半乳糖二酸(Sigma-Aldrich(USA))：酸催化劑(Amberlyst 15或?qū)妆交撬?的摩爾比

(D)Pd/C催化劑中Pd的量，氫氣的壓力。

<實驗例：NMR分析>

進行NMR分析以確定實施例1至4和比較例1至4中產(chǎn)物的組分。使用分別溶解在CDCl₃或DMSO中的TMS(三甲基硅烷)作為內(nèi)標(biāo)(400MHz下的¹H)和(100MHz下的¹³C)，利用Bruker AVIII400儀器分析NMR譜。

從實施例1至4的產(chǎn)物獲得以下NMR數(shù)據(jù)。

如在表1中示出的，與比較例1至4相比，在特定溫度和催化劑條件下，通過將半乳糖二酸、對甲苯磺酸、以及錸催化劑添加至1-庚醇來合成實施例1至4中的半乳糖二酸二庚酯。

¹H NMR(CDCl₃)δ7.32-7.29(m,2H),6.24-6.16(m,2H),4.17(t,J＝6.8,4H),1.69-1.66(m,4H),1.39-1.29(m,16H),0.91-0.87(m,6H)

¹³C NMR(CDCl₃)δ166.0,140.8,128.4,65.1,31.7,28.9,28.7,25.9,22.6,14.1

然后，將產(chǎn)生的半乳糖二酸二庚酯添加至反應(yīng)器，并且在乙酸乙酯中進行加氫反應(yīng)和水解反應(yīng)。在實施例1至4的特定條件下，添加氫氣和Pt或Pd催化劑。使用NMR(Bruker AVIII400儀器)和FT-IR(Agilent Technologies Cary 600)確定和分析產(chǎn)物。圖4和圖7和圖16中示出的NMR和FT-IR數(shù)據(jù)確認(rèn)了合成的己二酸。

¹H NMR(DMSO-d₆)δ12.0(bs,2H),2.23-2.09(m,4H),1.52-1.48(m,4H)

¹³C NMR(DMSO-d₆)δ174.2,33.2,23.9

FT-IR(配備有ATR附件)1689cm^-1

[有益效果]

根據(jù)本公開內(nèi)容的新合成方法可以由環(huán)境友好的生物質(zhì)如植物或海洋資源制備己二酸。而且，與傳統(tǒng)的合成方法相比，本公開內(nèi)容通過甚至更簡單的方法提供了具有高產(chǎn)率和低成本的己二酸。因此，由于技術(shù)采用生物己二酸作為可用于汽車工業(yè)的尼龍66用原材料，因此本公開內(nèi)容對于工業(yè)能夠具有巨大的連鎖反應(yīng)。