[发明专利]由糖制备α-羟基蛋氨酸类似物的方法

说明书

本发明涉及一种用于在含硫化合物、固体路易斯酸催化剂和包含有机溶剂和水的溶剂的存在下由糖制备一种或多种α‑羟基蛋氨酸类似物的连续流方法。本发明提供了用于稳定在连续的反应过程中所使用的路易斯酸催化剂的方法，在该反应过程中，水以大于或等于有机溶剂的10体积％的量存在。

本申请是申请日为2015年11月12日，申请号为：2015800650089，名称为：“由糖制备乳酸酯和2-羟基-3-丁烯酸酯或α-羟基蛋氨酸类似物的酯的方法”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种新的适用于连续流工艺的制备α-羟基蛋氨酸类似物的方法。

发明背景

碳水化合物代表生物质的最大部分并且正在建立各种策略以使其有效用作商业化学品的原料。因为其用于补充以及最终替换石油的潜力，生物质是特别有意义的。可从生物质获得的一种这样的商业化学品是乳酸；乳酸衍生物(乳酸甲酯)是用于可再生和生物可降解的溶剂和聚合物的方便的构建材料。

可以从糖经由各种反应过程，包括生化(酶发酵；对映体产物)和合成(催化转化；外消旋产物)得到乳酸衍生物，特别是乳酸的酯。特别的关注集中于合成(催化)路线上，因为其提供商业上和环境上有利的生化路线的可替代路线，还提供外消旋产物。例如，如果期望需要化学计量量的乳酸对映异构体的两个对映异构体的聚合物(例如聚乳酸(PLA))作为原料，则外消旋产物是有利的。

现有技术证明了乳酸酯和2-羟基-3-丁烯酸酯的外消旋混合物可以在路易斯酸催化剂的存在下由糖制备。

乳酸酯和2-羟基-3-丁烯酸酯或α-羟基蛋氨酸类似物的酯可以通过间歇或连续流工艺在路易斯酸催化剂的存在下由糖制备。Science(2010)328,pp 602-605和EP 2 184270 B1都公开了用于该方法的间歇反应，其中溶剂仅为甲醇或甲醇和2.5重量％的水。这两个参考文献还公开了一种间歇反应，其中溶剂是水，从而从蔗糖制备乳酸(30％)。

为了获得用于制备上述酯的工业上可行的方法，必须使路易斯酸催化剂在延长的工艺持续时间内保持稳定，即活性。这是一个众所周知的问题，路易斯酸催化剂在反应过程中随时间而失活，并且必须通过煅烧来再生。路易斯酸催化剂的失活需要停止工艺，分离催化剂并且通过煅烧至少12-18小时来再生。Science(2010)328,pp 602-605和EP 2 184 270B1公开了对于所有间歇反应，催化剂通过煅烧20小时后再生。

Science(2010)328,pp 602-605还公开了在路易斯酸催化剂(Sn-BEA)和有机溶剂(甲醇)的存在下将糖(果糖)转化成乳酸甲酯的连续流方法。支持性数据的图7表明，来自果糖的乳酸甲酯的产率百分比随运行时间(TOS)降低了至少50％，从3小时的约23％降低至80小时的约11％。该图显示，Sn-BEA随着运行时间的推移而逐渐失活。类似于间歇反应，催化剂通过煅烧再生。注意，Sn-BEA和Sn-β(如本文所用)是相同的。

此外，Science(2010)328,pp 602-605表明了在反应过程中水的存在对催化剂稳定性而言是不利的。当该方法的溶剂仅为水时，催化剂上的碳沉积大大增加，显著促进了催化剂的失活。例如，当该方法的溶剂为水时，每克催化剂中7重量％的碳沉积在催化剂上，与之相比，当该方法仅使用甲醇作为溶剂时，碳沉积为1.3重量％。

在Journal of Catalysis(2003)220,pp 326-332已报告了水的添加对于使用路易斯酸催化剂的方法的不利的另一个实例。该参考文献公开了醛与甲硅烷基烯醇醚在钛硅酸盐路易斯酸催化剂(Ti-β或TS-1)上的Mukiyama型醛醇缩合。该参考文献报道，在初始反应期间向间歇反应介质中加入少量水降低了催化剂的活性。据信路易斯酸催化剂因为水中毒，因此变得无活性。对于替代反应，ChemSusChem(2014)7,pp 2255–2265报道了对于Sn-BEA催化的间歇反应的相同效果。