[发明专利]制备二异丁烯的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种制备二异丁烯的方法，并优选地从可再生原料制备二异丁烯的方法。

背景技术

二异丁烯(2,4,4-三-l-戊烯和2,4,4-三-2-戊烯作为主要组分)是一种重要的工业化学品，也是在生产其它大型工业化合物时重要的中间产品。例如，二异丁烯通过增加一个碳原子被进一步加工成异壬醛(Isononanal)、异壬醇(Isononanol)、异壬酸()以及其羟基化合物的衍生物(Ullmannsder technischen Chemie,4.Auflage,1975,Verlag Chemie,Band 9,Seiten 143-145)。

已知用于制备二异丁烯的方法已有一段时间，且描述于Baerns等的Technische Chemie,1.Auflage,Wiley-VCH,Weinheim 2006。其中，大部分情况下，二异丁烯是来源于萃余液I的异丁烯(Isobuten)在酸性催化剂条件下被二聚化获得。由于二异丁烯对于工业化学的重大意义，因此持续寻找对制备二异丁烯的替代方法以及替代原料来源的进一步改进。

使用可再生原料作为用于工业规模制备有机化学品的起始物料变得日益重要。一方面，由于石油、天然气及煤炭的资源受到保护，另一方面，在其它工业可用碳源中，二氧化碳属于可再生资源，通常，该碳源是廉价的且可大量获得。使用可再生资源工业生产有机化学品的实例包括例如，制备柠檬酸、1,3-丙二醇、L-赖氨酸、丁二酸、乳酸及衣康酸。

发明内容

目前，还未有使用可再生原材料来制备二异丁烯。因此，本发明的目的在于，提供优选用可再生原材料制备二异丁烯的可替代的改进的方法。其中，优选使用无同分异构体的异丁烯制备二异丁烯，这对二异丁烯的应用具有特殊的意义。

通过所述制备二异丁烯的方法解决本发明的目的，该方法包括下列步骤：

a)发酵制备异丁烯；

b)二聚化异丁烯生成二异丁烯；以及

c)纯化二异丁烯。

使用一种意想不到的方式制备，发酵制备的异丁烯具有高纯度的线性丁烯异构体，这使得随后的酸催化的二聚化二异丁烯具有高纯度及高产率。根据现有技术的方法已知，在生化领域中，可在实验室规模下，生产高纯度的异丁烯。因此，Gogerty,D.S和Bobik，T.A.(Gogerty,D.S.and Bobik,T.A.,2010，Applied and Enviornmental Microbilogy,Seite 8004-8010)探究了从直接前驱体3-羟基异戊酸酯(3-羟基-3-丁酸甲酯)开始通过发酵酶法合成异丁烯，其中根据气相色谱，在有价值的产物中显示没有大量正丁烯同分异构体。

发酵过程中产生的副产物二氧化碳及如果存在的其他惰性气体可以通过适当的如果存在的分离方法以传统的方式分离。在本发明的大部分实施方案中，甚至在先前没有进一步纯化异丁烯的情况下可以完成从异丁烯到二异丁烯的反应，因而这代表了本发明的优选实施方案。在本发明的实施方案中，本发明的发酵过程利用了对作为C4烯烃的异丁烯的高选择性。另一方面，二氧化碳及其它惰性气体不会干扰异丁烯到二异丁烯的二聚化。但在特殊情况下，首先将二氧化碳及其它惰性气体与异丁烯分离被证明是有利的。

异丁烯的“发酵制备”应特别理解为，来源于：

-借助于微生物，优选来源于可再生原料；和/或

-通过无细胞酶法，也优选来源于可再生原料。

据我们所知，异丁烯不是自然产物，从某种意义上说，它是生物体代谢过程中形成的，这样的生产量使其似乎适用于工业用途。然而，从天然存在的微生物中产生的异丁烯的量非常少(US4698304；Fukuda，H.1984et al，Agricultural and Biological Chemistry(1984)，48(6)，S.1679-82)。因此，在本发明先前已知的实施方案中，分别通过借助于修饰的非天然微生物和相应的修饰酶来进行异丁烯的发酵制备。这种形式的微生物公开于US2011165644(A1)经，其中在实施例13中讨论了在合适的微生物中由葡萄糖合成异丁烯。在WO2012052427及WO2011032934中描述了其它的酶促反应，该酶促反应描述了作为以下一系列顺序酶促合成来形成异丁烯：

I)从丙酮到3-羟基异戊酸酯，及

II)从3-羟基异戊酸酯到异丁烯和二氧化碳。