[发明专利]制备包含腈官能团的化合物的方法

说明书

技术领域

本发明涉及制备包含腈官能团的化合物、更优选包含两个腈官能团的化合物，如丁二腈和己二腈。

本发明更特别地涉及从有利地存在于发酵介质或发酵液中的包含羧基官能团的化合物制备包含腈官能团的化合物。

背景技术

包含腈官能团的化合物，特别是二腈化合物如己二腈和丁二腈，是在例如胺化合物类或聚合物的生产中重要的产品。

例如，己二腈是用作己二胺或ε-己内酰胺生产中的中间体的重要化合物。这两种化合物是用于生产聚酰胺，特别是聚己二酰己二胺(PA6，6)或聚己内酰胺(PA 6)的单体。己二胺也用于合成二异氰酸酯，二异氰酸酯是生产聚氨酯的重要单体。

己二腈和丁二腈也可以用于通过与二酸单体的缩合反应生产聚酰胺的方法中。

已经提出了许多用于合成己二腈的方法。这些方法主要是使用从石油精炼获得的烃类化合物作为起始原料。因此，己二腈合成的主要方法是丁二烯的氢氰化和丙烷或丙烯的氨氧化。

另外还开发了一种通过在氢氧化铵的存在下将己二酸转化成为己二腈而制备己二腈的方法。这种方法特别是在法国专利2028842、2132849和2144340中进行了描述。

在这种方法中，用作起始原料的己二酸从在石油炼制过程中获得的烃(例如环己烷)获得。

考虑到石油资源的枯竭，已经进行了许多研究以试图开发从可再生原料或资源合成在生产用于许多应用的材料中的这些重要化合物的方法。一般来说，这些可再生资源是由种植或非种植的植物材料，如树木和如甘蔗、玉米、木薯、小麦等的植物组成。

通过一般包括多种机械、化学和生物步骤的方法将这种植物材料转化为属于糖类的化合物(如葡萄糖、蔗糖、果糖等)。然后有利地通过例如发酵的方法将产生的糖转化为含有特定有机官能团的化合物。因此，通过生物发酵的方法，可以将糖类转化为包含羧基官能团的化合物。这些发酵方法产生称为发酵液的有机化合物水性溶液。

发明内容

本发明的目的之一是提供优选使用羧基化合物的水性溶液和甚至更有利地通过发酵由可再生资源的转化产生的糖获得的称为发酵液的水性溶液作为起始原料，制备包含至少一个腈官能团的化合物的方法。

为此，本发明提供了制备以下通式I的化合物的方法：

(NC)_x-(R₁)-(CN)_y

其中，

R₁代表包含1至20个碳原子和可能含有杂原子的饱和或不饱和的、直链或支链的烃基，和

x和y代表0或1，(x+y)为1或2。

本方法包括在包含晶体正磷酸硅的催化剂存在下，将氨与通式II的有机二酸的盐反应

(H₄NOOC)_x-(R₁)-(COONH₄)_y

其中，x，y和R₁具有上述表示的含义。

在300℃至450℃、优选350℃至425℃的温度下实施本方法。

在与催化剂接触之前，在蒸发设备中或通过喷射到过热的氨流中蒸发式II的化合物的水性溶液。给出这两种蒸发水性溶液的方法仅仅是作为说明。

在本发明的另一特征中，催化剂包含小于5重量％的无定形正磷酸硅。

在本发明的另一特征中，通式II的化合物是水性溶液。更有利地，这种水性溶液在生物转化含糖类的溶液的方法中获得，所述含糖类的溶液本身是从使用构成可再生资源的基本上植物材料作为起始原料的转化或提取方法获得的。

例如通过糖发酵方法获得由生物转化方法获得的这种水性溶液。这种介质一般称为“发酵液”。

这些发酵液可以直接使用或经过过滤将生物材料或生物质与介质分离之后使用。作为用于制备适合作为本发明方法的起始原料的发酵液的方法的例子，可以提及Biotechnol.Pro.1999，15，845-854中的Varadarajan等人的文章或Applied Biochemistry and Biotechnology 2003，Vol.105-108，843-851中的Olson等人的文章中描述的方法。

适于本发明的方法的水性溶液和/或发酵液的通式II的化合物的重量浓度一般大于1重量％，优选为1重量％至30重量％，有利地为5重量％至25重量％。然而，适合的最大浓度由在该溶液被输送进入用于将溶液进料到催化剂上的蒸发装置中的温度下、通式II的化合物在水中的溶解度极限确定。