[发明专利]来自生物衍生的羧酸酯的氢化产物

摘要

在低成本、高效率发酵系统中有机酸的产生使得一种新途径可用于从生物质进行化学生产。描述了一种用于产生氢化产物的方法，该方法涉及直接从发酵过程回收的羧酸酯。 1

主权项

1.一种用于产生氢化产物的方法，该方法包括：a)获得一种处于小于5的pH的发酵培养基，该发酵培养基含有至少一种游离有机酸；b)将所述发酵培养基干燥成一种粉末；并且c)在基本上不存在任何其他外来酸催化剂的情况下，在对应于至少一种醇或CO₂的超临界、临界或近临界条件的反应温度和压力下，在CO₂气氛中使所述粉末中的所述游离有机酸与该醇溶剂反应以合成一种酯；并且d)氢化所述酯以形成一种氢化产物。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述氢化产物包括以下各项中的任一个：1,4‑丁二醇(BDO)、四氢呋喃(THF)、γ‑丁内酯(GBL)、N‑甲基‑2‑吡咯烷酮(NMP)、2‑吡咯烷酮。

3.根据权利要求1所述的方法，进一步包括在干燥之前或在酯合成之后将所述发酵培养基过滤以去除细胞团和不溶性化合物。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，进一步包括将所述发酵培养基过滤以去除从酯合成获得的不溶性副产物，并且浓缩所述酯。

5.根据权利要求3所述的方法，其中所述发酵培养基是连续发酵过程的一部分，并且进一步包括将所述不溶性化合物再循环回到所述发酵培养基中。

6.根据权利要求3所述的方法，其中所述发酵培养基是分批发酵过程的一部分，并且进一步包括将所述不溶性化合物再循环到一个第二发酵反应器中。

7.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中所述游离有机酸选自下组，该组由以下各项组成：甲酸、乙酸、丙酸、乳酸、丁酸、异丁酸、戊酸、己酸、庚酸、癸酸、月桂酸、肉豆蔻酸、以及C₁₅‑C₁₈脂肪酸、富马酸、衣康酸、苹果酸、琥珀酸、马来酸、丙二酸、戊二酸、葡萄糖二酸、草酸、己二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸、十二烷二酸、戊烯二酸、邻苯二甲酸、间苯二甲酸、对苯二甲酸、柠檬酸、异柠檬酸、乌头酸、丙三羧酸、以及均苯三酸。

8.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中所述游离有机酸是一种多元羧酸。

9.根据权利要求8所述的方法，其中所述多元羧酸是至少一种二羧酸或三羧酸。

10.根据权利要求9所述的方法，其中所述合成酯主要是至少一种二酯。

11.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中所述反应温度和压力是处于在150℃与250℃之间的温度，处于在400磅/平方英寸与3,000磅/平方英寸之间的范围内的压力。

12.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中所述方法不将所述游离有机酸活化为一种酰基卤化物。

13.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中所述发酵培养基是处于在1.5与4.5之间的范围内的pH。

14.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中所述干燥利用以下各项中的至少一种：喷雾干燥、转鼓式干燥或冷冻干燥。

15.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中所述游离有机酸是一种二酸，并且该酯的所述合成产生最少50％的向该游离有机酸的一种二酯的转化率。

16.根据权利要求1所述的方法，进一步包括将所述酯纯化至至少90％的纯度。

17.根据权利要求16所述的方法，其中所述纯化利用选自下组的一种手段，该组由以下各项组成：结晶、色谱法、以及蒸馏。

18.根据权利要求1所述的方法，其中所述醇具有C₁‑C₂₀的一个R‑基团，并且是饱和的、不饱和的、或芳香族物种。

19.根据权利要求1所述的方法，其中所述方法进一步包括使所述氢化产物经受进一步的氢化或氢解以便产生一种生物燃料化合物。

20.根据权利要求1所述的方法，其中所述干燥的发酵培养基粉末被运送至与获得所述发酵培养基不同的一个位置。

21.根据权利要求1所述的方法，其中所述酯合成在与获得所述发酵培养基不同的一个远程位置处进行。

22.根据权利要求1所述的方法，其中所述游离有机酸是至少一种C₄二酸，并且所述合成酯是至少一种二酯，并且所述氢化产物是1,4‑丁二醇。