[发明专利]由可再生资源生产具有1-3个碳原子的羧酸的方法

说明书

技术领域

本发明涉及从2,3-丁二醇和/或乙偶姻（乙酰基甲基甲醇）生产具有1-3个碳原子的羧酸（尤其乙酸）的方法。

背景技术

在工业规模上能通过乙醛的氧化、乙烯的氧化、乙烷的氧化和其他烃类的氧化并且也能通过甲醇的羰基化生产乙酸（Ullmans Encyclopedia of Industrial Chemistry,2000,Vol.1,“Acetic Acid”,pp.151-164）。

也能以可再生的原料为基础通过从植物原料获得的乙醇的氧化发酵获得乙酸（Ullmans Encyclopedia of Industrial Chemistry,2000,Vol.1,“Acetic Acid”,pp.164-165）。但是在经济学上这种方法不能与上述提及的方法竞争，其是以化石原料为基础的。

发明内容

本发明具有提供生产具有1-3个碳原子的羧酸的便宜的方法的目标，尤其是乙酸，其也能使用可再生的原料作为起始要素。

通过其特征在于将2,3-丁二醇和/或乙偶姻转化成具有1-3个碳原子的羧酸方法达到这种目标。

优选通过化学氧化将2,3-丁二醇和/或乙偶姻转化成乙酸。

优选利用氧或含氧气体进行2,3-丁二醇和乙偶姻的氧化。优选采用均相或非均相催化氧化，和特别优选非均相催化氧化。氧化能在液相或气相中发生。

特别优选的是，2,3-丁二醇和/或乙偶姻使用的是通过发酵从含碳水化合物原料获得的混合物。

2,3-丁二醇和乙偶姻的发酵生产是已知的（例如，Appl.Microbiol.Biotechnol.;(2001);55;10-18和WO 2006/053480）。任何含碳水化合物的原料能用作发酵反应物。优选来自于木质纤维的分解的可发酵的、含碳水化合物的组分（例如，“Lignocellulosic Biomass to Ethanol Process Design and Economics Utilizing Co-Current Dilute Acid Prehydrolysis and Enzymatic Hydrolysis for Corn Stover”;A.Aden,M.Ruth,K.Ibsen,J.Jechura,K.Neeves,J.Sheehan,and B.Wallace;National Renewable Energy Laboratory L.Montague,A.Slayton,and J.Lukas;Harris Group;Seattle,Washington;National Renewable Energy Laboratory;Contract No.DE-AC36-99-GO10337;June 2002·NREL/TP-510-32438）。

含碳水化合物原料优选含有单糖、二糖和寡糖，如蔗糖、麦芽糖以及还有C6和/或C5单糖。特别优选的C6和C5糖是葡萄糖、木糖或阿拉伯糖。

首先在一个已知的用于生产2,3-丁二醇的发酵过程中将含碳水化合物原料转化成含有2到5个碳原子的化合物的发酵混合物。特别优选的这些化合物是2,3-丁二醇（S,S；R,R；或内消旋）或乙偶姻（3-羟基-2-丁酮，R-或S-构型）的立体异构体。

在2,3-丁二醇的发酵生产中形成典型的副产物，因此在发酵混合物中同样地可能出现，为乙偶姻、乙醇和乙酸。因为这些化合物同样地是氧化成乙酸中的中间产物，如获得的发酵混合物－没有进一步去除2,3-丁二醇－能以与2,3-丁二醇混合的形式用于化学氧化过程，从而提高乙酸的产率。

优选地，化合物存在于发酵混合物中，即，从发酵获得的混合物中，作为具有1-90wt%的水浓度和更优选具有40-80wt%的水含量的水溶液。

特别优选的是，在用于本发明的方法之前部分地纯化发酵混合物，即，从发酵获得的混合物。部分纯化去除一些水含量和一些不可挥发的杂质（细胞、盐、聚合物、蛋白质、糖）。优选去除10-90wt%的水含量和超过99%的提及的杂质。

通过倾析、离心、过滤、微细过滤、纳米过滤、超滤、反渗透（reverse osmosis）、膜渗透（membrane permeation）、全蒸发、简单蒸馏、精馏、萃取、结晶更优选处理发酵液体，即从发酵获得的液体，以生产含有作为主要成分的2,3-丁二醇和乙偶姻的混合物水溶液和常规发酵副产物。常规发酵副产物优选是醇，例如，乙醇和有机酸如丙酮酸、乳酸和乙酸。