[发明专利]用于形成二酯的氢化并酯化

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2009年8月7日提交的美国临时申请号61/232,096的优先权。本申请通过引用美国临时申请号61/232,096以其全部内容结合在此。

发明领域

本文的公开涉及采用氢化和酯化形成二酯的化学转化方法。更具体地，本公开涉及使包含来自马来酸酐生产的副产物流的组合物经历氢化和酯化的过程并在没有组合物的预先提纯的情况下以高转化率形成二酯。

发明背景

琥珀酸二烷基酯的类别是已知的并且广泛地用于低挥发性有机溶剂中，并且在合成中用作多用途原材料。该类别中的一个成员为琥珀酸二甲酯(在下文中DMS)。提供DMS的已知方法包括琥珀酸的直接酯化。然而，琥珀酸的高成本使得该方法在商业上没有吸引力。

琥珀酸更有成本效率的来源是得自己二酸生产的副产物二元酸(DBA)。然而，琥珀酸仅构成DBA的约20重量％，余量为戊二酸和己二酸。作为结果，由这种混合酸DBA组合物制备的DMS，在已知的情况下，提供比DMS更多的戊二酸二酯和己二酸二酯。通常对于戊二酸二酯和己二酸二酯的需求低于对更希望得到的DMS的需求。考虑到增加的对于DMS的需求和对于与己二酸的生产相关的DBA的生产减少的需求，非常希望能找到合成DMS的低成本路线。

中国专利文献CN101343211公开了一种用于通过马来酸酐生产中的副产物制备丁二醇或琥珀酸二酯的方法。其步骤包括：主要包含固体残渣、马来酸酐残渣和/或结晶废水的这些副产物用C₁-C₈单羟基醇在催化剂的存在下的酯化；之后蒸馏以作为馏出物回收琥珀酸二酯、马来酸酯二酯和富马酸酯二酯的混合物；接下来在基于铜的催化剂的存在下在140-210℃和40-80个大气压下用氢还原；并且最终蒸馏以获得丁二醇或琥珀酸二酯。该方法的缺点是在用氢还原之前作为提纯的方式的蒸馏需要很大的资本投资成本和高能量成本，因为必须将二酯的混合物必须蒸发并冷凝以便将其作为塔顶提纯后的馏分从更高沸点化合物取出。因此避免对于用氢还原的步骤之前的蒸馏步骤的需求将是适宜的。

相应地，马来酸酐的酯化通常产生高水平的富马酸二烷基酯，如富马酸二甲酯，它具有103℃的熔点。因此，它在技术上相比纯马来酸酯二酯更难以在生产设备中处理。

美国专利号3,830,830(Cleveland等；转让给Eastman)公开了琥珀酸二烷基酯由基本上纯的马来酸酐通过首先氢化马来酸单甲酯的生产。其步骤还包括在15-5000磅/平方英寸(psig)下不带有催化剂的高压酯化。不希望的富马酸二甲酯的形成(通过马来酸酯的异构化)被避免并且报告了86％和91％的酯化产率，这对于经济和工业可行的方法可能不足够高。此外，在高压下的酯化通常需要特种设备并且是昂贵的。

在本领域中对容易以经济适宜的方式工业化的制备琥珀酸二烷基酯的简化方法存在尚未满足的需求。本文的公开提供一种用于将马来酸酐、琥珀酸酐、马来酸、琥珀酸、富马酸和其他组分的混合物，如来自马来酸酐生产的副产物或残渣转化为一系列有用的琥珀酸二酯的方法，所述副产物或残渣通常没有被利用而是被焚烧或者以其他方式处理掉。与已知方法的主要区别包括在没有任何预先提纯的情况下氢化来自马来酸酐生产残渣的复杂混合物，所述复杂混合物含有富马酸酯前体如富马酸。也可以将来自马来酸酐生产残渣的该复杂混合物酯化以形成马来酸二烷基酯和富马酸二烷基酯，并且之后可以在不带有任何预先提纯的情况下对其进行氢化以形成琥珀酸二烷基酯。

发明概述

所公开的是一种用于由得自马来酸酐生产的副产物或残渣制备琥珀酸二烷基酯的方法。在一些实施方案中，所述副产物或残渣包含马来酸酐生产残渣的混合物。在一些实施方案中，所述副产物或残渣包含马来酸酐、琥珀酸酐以及它们相应的酸。在一些实施方案中，马来酸酐生产残渣混合物包含基本上约：30至90重量％马来酸酐；5至68重量％富马酸；0.4至2重量％马来酸；0.1至0.5重量％琥珀酸酐；0.05至0.5重量％琥珀酸；0.1至1重量％邻苯二甲酸酐；0.1至0.5重量％富马单醛；0.1至0.5重量％5-羟基-2-呋喃酮；0.5至1.5重量％苹果酸；0.1至0.3重量％邻二甲苯；0.02至0.1重量％乙酸；痕量甲醇，约250ppm氯化物，少于100ppm溴化物，以及未识别的其他有机化合物。

在一些实施方案中，本文的公开提供一种用于制备琥珀酸二烷基酯的方法，所述方法包括：

a.提供混合物，所述混合物包含约30至90重量％马来酸酐和约5至68重量％富马酸；