[发明专利]由含碳水化合物的物质生产己二酸和衍生物

说明书

相关申请的引用

本申请要求2009年6月13日提交的美国临时申请第61/268,414号的权益，该临时申请的全部公开内容通过引用并入本文。

发明领域

本发明通常涉及用于将碳水化合物源化学催化转化为己二酸产物的工艺。本发明包括用于将碳水化合物源经由呋喃基质例如2，5-呋喃二羧酸或其衍生物转化为己二酸产物的工艺。本发明还包括用于生产己二酸产物的工艺，该工艺包括将呋喃基质催化加氢以产生四氢呋喃基质和将四氢呋喃基质的至少一部分催化加氢脱氧为己二酸产物。本发明还涉及用于由己二酸产物制备工业化学品例如己二腈、六亚甲基二胺、己内酰胺、己内酯、己二酸酯、1，6-己二醇、聚酰胺(例如，尼龙)和聚酯的工艺，己二酸产物由包括四氢呋喃基质的催化加氢脱氧的工艺获得。本发明还涉及由通过本发明的工艺生产的己二酸产物生产的这些工业化学品。

发明背景

至少最近四十年，科学和经济界的专家已经预测，减少石油化学资源生产全世界所需的能量和基于化学品的材料的可用性。幸运地，对大部分该时期，新发现的石油储量以及石油生产和转化技术的进步已经使这些资源和可由其生产的产品的供应能够基本上跟上不断增加的需求。然而，最近，世界上人口最多的国家中国和印度的快速的工业化速率，加上生产石油区域(最显著地，中东、尼日利亚和委内瑞拉)中的增加的政治不稳定性，已经将油价格推到最高纪录水平，不利地影响美国经济以及其他的。此外，由于从商业性开发除去探明储量以及其他的，美国的环境的、生态的和政治的考虑继续影响该有价值资源的生产。

不断增加的需求和石油生产中减慢的增长率的组合影响不仅影响汽油、柴油和取暖用油价格，而且还影响各种各样的化学品的价格，各种各样的化学品是同样各种各样的产品的原料，仅举几个例子，从药品到塑料到杀虫剂。

在过去的十年，该不利的经济影响已经成为开发可选择的和可持续的方法来满足基于化学品的材料需求的驱动因素。由26位前沿专家编著的The Roadmap for Biomass Technologies in the United States(美国的生物质技术的路标)(美国能源部，登记号ADA436527，2002年12月)预言，到2030年，美国所消耗的所有化学品的25％将由生物质生产。最近，美国能源部已经确定用于生物质处理的12顶层化学品结构单元(top-tier chemical building block)，如DOE能量效率和可再生能量办公室的标题为Top Value Added Chemicals from Biomass(来自生物质的最高增值的化学品)的生物质报告中所报告的，第1卷--Results of Screening for Potential Candidates from Sugars and Synthesis Gas(从糖和合成气体筛选潜在候选物的结果)，2004年8月。

已经报道，每年生产约2000亿吨生物质，其95％以碳水化合物的形式，且总碳水化合物的仅3至4％目前用于食物及其他目的。因此，存在丰富的未被使用的生物质碳水化合物供给，其可以潜在地用于生产完全可再生的基于非石油的专业和工业化学品。即，有价值的化学品例如，诸如可用于生产各样各样的产品的醇、醛、酮、羧酸和酯的持续供给的生物可再生的路线不太可能变成现实，直到与由基于石油的原料的相应的生产成本相比，将生物质转化为这些化学品的成本几乎可比得上或更优选地有利。

己二酸是可由生物可再生的原料生产的最终产物之一。这样的工艺已经被公开在例如美国专利第4,400,468号和第5,487,987号和例如“Benzene-Free Synthesis of Adipic Acid(己二酸的无苯合成)”，Frost等人Biotechnol.Prog.2002，第18卷，第201-211页。然而，至今，还没有用于由生物可再生的原料生产己二酸的工艺被商业化。

被美国政府作为目标的用于由生物质生产的12个结构单元化学品列表中之一是2，5-呋喃二羧酸，且政府已经征求2，5-呋喃二羧酸用于生产工业化学品的提案。至今，还没有实现由2，5-呋喃二羧酸大规模生产高价值工业化学品。

为此，申请人已经发现能够由诸如2，5-呋喃二羧酸的主要结构单元材料成本有效地生产高价值、大市场的工业化学品的工艺。

发明概述