[发明专利]制备生物质来源的甲基丙烯酸甲酯的方法

说明书

本发明涉及制备生物质来源的甲基丙烯酸甲酯的方法。

甲基丙烯酸甲酯为许多聚合或共聚反应的起始材料。

其是用于制备以和商品名已知的聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)的单体。其以粉末、颗粒或片材的形式提供，粉末或颗粒用于各种物品例如用于汽车工业的物品、家庭物品和办公室物品的模塑，片材用于标记和显示、用于运输、建筑、照明和卫生器具的领域、用作噪声墙、用于艺术品、平面屏幕等。

甲基丙烯酸甲酯还是高级甲基丙烯酸酯的有机合成的起始材料，所述高级甲基丙烯酸酯像甲基丙烯酸甲酯一样用于制备丙烯酸类乳液和丙烯酸类树脂，作为聚(氯乙烯)的添加剂，用作许多共聚物例如甲基丙烯酸甲酯/丁二烯/苯乙烯共聚物制备中的共聚单体，作为润滑剂的添加剂以及具有许多其它应用，其中可提及医疗修复术、絮凝剂、清洁产品等。丙烯酸类乳液和树脂用于涂料、粘合剂、纸、织物、油墨等领域。丙烯酸类树脂还用于制备与PMMA具有相同应用的片材。

甲基丙烯酸甲酯可以用许多方式获得，这些中的一种由根据以下反应的在α-位将丙酸甲酯加成至甲醛构成：

CH₃-CH₂-COOCH₃+HCHO→CH₂＝CH(CH₃)-COOCH₃

甲基丙烯酸甲酯还可通过使丙酸甲酯与甲醛/甲醇混合物或与甲缩醛(二甲氧基甲烷CH₃OCH₂OCH₃)反应获得，后者反应可通过V/Si/P三元氧化物催化剂催化。

可参考Encyclopedia of Chemical Technology，Kirk-Othmer，第三版，15卷，364-365页，其描述了这些合成路线。

丙酸甲酯可通过在甲醇存在下乙烯的羰基化，通过甲醇的丙酸酯化或通过丙烯酸甲酯的氢化来获得。丙酸可通过乙醇羰基化或通过丙烯酸的氢化来获得。丙烯酸甲酯可通过甲醇的丙烯酸酯化来获得。丙烯酸可通过丙烯醛的氧化来获得，后者可通过丙烯的催化氧化或通过甘油的脱水来获得，产生丙烯酸作为副产物。

用于甲基丙烯酸甲酯的这些合成的起始材料主要是石油来源或合成来源的，因此包括许多CO₂排放源，这从而对温室效应增加做贡献。例如，在论文Industrial & Engineering Chemistry Research，1997，36(11)，4600-4608页中，通过使丙酸甲酯与甲醛反应制备甲基丙烯酸甲酯，该丙酸甲酯通过乙烯与来源于得自煤(化石来源的煤)的合成气的一氧化碳的甲氧基羰基化反应来获得。已知世界石油储备减少，这些起始材料的来源将逐渐变得枯竭。

由生物质产生的起始材料是可再生来源并且对环境影响降低。它们不需要在能量方面非常昂贵的石油产品的所有精炼步骤。化石CO₂的产生减少，使得它们对气候变暖的贡献较小。植物，特别是为了其生长，以44g CO₂/摩尔碳(或44g CO₂/12g碳)的比率消耗大气CO₂。因此，使用可再生来源首先降低大气CO₂的量。植物材料显示出能够根据需要在世界的大部分上大量种植的优点。

因此看来必须具有用于合成甲基丙烯酸甲酯的可用方法，其不依赖于化石来源的起始材料，而是代替地使用生物质作为起始材料。

术语“生物质”理解为是指天然产生的植物或动物来源的起始材料。该植物材料特征在于为了其生长，植物消耗大气CO₂以产生氧气。动物为了其生长对于它们的部分来说消耗该植物起始材料并因此吸收来源自大气CO₂的碳。

因此，本发明的目的是响应可持续发展的一些关注。

因此，本发明的主题为通过丙酸甲酯与甲醛或甲醛/甲醇混合物或甲缩醛反应制备甲基丙烯酸甲酯的方法，特征在于该反应中所涉及的至少一种反应物的至少一部分是由生物质开始通过反应或一系列反应获得。

因此，可通过甲醇氧化获得至少一部分甲醛或至少一部分甲缩醛，所涉及的至少一部分甲醇已经通过木材热解，或通过任何动物或植物来源的材料气化产生基本由一氧化碳和氢气组成的合成气，或通过由植物农作物例如小麦、玉米、甘蔗或甜菜开始的发酵，产生可发酵性产物和由此产生醇来获得。