[发明专利]氧化烷基芳族化合物的方法

说明书

优先权声明

本申请要求于2010年6月30日提交的美国临时申请No.61/360,281的优先权权益。

发明领域

本发明涉及可用于氧化烷基芳族化合物的方法和混合物。更特别地，本发明涉及在溶剂、催化剂、溴源和乙酸铵的存在下氧化烷基芳族化合物。

发明背景

烷基芳族化合物(例如甲苯和二甲苯)的氧化是重要的工业方法。可获得多种氧化产物，包括芳族羧酸如对苯二甲酸(1,4-苯二甲酸)和间苯二甲酸(1,3-苯二甲酸)，它们用于例如聚合物工业中。

US 2,833,816公开了将芳族化合物氧化成相应芳族羧酸的方法。在酸存在下液相氧化烷基芳族化合物的方法使用分子氧、金属或金属离子以及溴或溴离子。金属可以包括钴和/或锰。示例性的酸是含有1-8个碳原子的低级脂族单羧酸，尤其是乙酸。

US 6,355,835公开了通过二甲苯异构体的液相氧化来制备苯二甲酸的方法，其使用氧气或空气通过在乙酸作为溶剂、钴盐作为催化剂以及引发剂存在下氧化而进行。氧化步骤之后闪蒸所述反应混合物以除去挥发物质并冷却和过滤，以得到作为固体产物的粗制苯二甲酸和滤液。还公开了重结晶该粗制的苯二甲酸以获得至少99%纯度并回收滤液。

本领域还已知氧化产物如芳族醛、芳族醇、芳族酮和芳族羧酸可在氧化条件下和/或在反应混合物冷却时固化或结晶。因此，可生产氧化产物的混合物，其需要进一步处理以提高所需产物的纯度。例如，在对苯二甲酸的生产中，氧化产物通常称为粗制对苯二甲酸，因为其含有杂质，包括有色体和中间氧化产物，尤其是4-羧基苯甲醛(4-CBA)。为了获得聚合物级或纯化的对苯二甲酸，各种纯化步骤在本领域中是已知的，包括：用水和/或溶剂洗涤该粗制对苯二甲酸、另外的氧化或结晶步骤、以及在氢化条件(通常包括包含钯和碳的催化剂)下使溶解的粗制对苯二甲酸溶液与氢反应。通常使用若干纯化步骤。

US 7,692,036公开了用于更有效且更经济地实施可氧化化合物的液相氧化的优化方法和装置。这种液相氧化在泡罩塔反应器中进行，该反应器可在相对较低温度下提供高效反应。当氧化的化合物是对二甲苯且氧化反应的产物是粗制对苯二甲酸(CTA)时，这种CTA产物可以通过比如果CTA由常规高温氧化方法形成则可能使用的技术更经济的技术纯化并分离。

本领域中仍需要能够氧化烷基芳族化合物的替代方法，包括生产芳族羧酸的氧化方法。合意的是生产更高纯度氧化产物的氧化方法以消除或最小化纯化成本。具有不同比例污染物的所得产物可提供新的中间体，该中间体可在其它应用中用作原料。

发明概述

已发现相对于在常规方法中所观察到的，在乙酸铵的存在下氧化烷基芳族化合物可提供具有不同组成的固体氧化产物。在一个实施方案中，本发明提供了具有更高纯度的固体氧化产物。

在一个实施方案中，本发明是一种氧化烷基芳族化合物的方法，其包括：形成包含烷基芳族化合物、溶剂、溴源、催化剂和乙酸铵的混合物；和在氧化条件下使该混合物与氧化剂接触以产生固体氧化产物，该固体氧化产物包含芳族醛、芳族醇、芳族酮和芳族羧酸中的至少一种；其中该溶剂包含具有1-7个碳原子的羧酸，和该催化剂包含钴、钛、锰、铬、铜、镍、钒、铁、钼、锡、铈和锆中的至少一种。

在另一实施方案中，本发明是氧化烷基芳族化合物的混合物，其包含：烷基芳族化合物、溶剂、溴源、催化剂和乙酸铵；其中该溶剂包含具有1-7个碳原子的羧酸，和该催化剂包含钴、钛、锰、铬、铜、镍、钒、铁、钼、锡、铈和锆中的至少一种。

发明详述

总体上，本发明涉及用于氧化烷基芳族化合物以生产一种或多种氧化产物如芳族醛、芳族醇、芳族酮和芳族羧酸的方法和混合物或组合物。本发明的示例性方法包括将对二甲苯氧化成对苯二甲酸，将邻二甲苯氧化成邻苯二甲酸和将间二甲苯氧化成间苯二甲酸。

要氧化的合适的烷基芳族化合物或进料包括包含至少一个具有至少一个烷基的苯环的芳族化合物。甲基、乙基和异丙基烷基是优选的烷基，但并非必需的。在一个实施方案中，烷基芳族化合物选自甲苯、对二甲苯、邻二甲苯和间二甲苯。进料可包含超过一种的烷基芳族化合物。由于氧化反应通常通过连续的氧化程度进行，故合适的进料化合物还包括相对于所需的氧化产物而言部分氧化的中间体。例如，在生产对苯二甲酸时，烷基芳族进料可包含对甲基苯甲酸和/或4-羧基苯甲醛(4-CBA)。