[发明专利]氧化烷基芳族化合物的方法

说明书

较早的国家申请的优先权

本申请主张2011年12月29日提出申请的美国申请第13/340,152号的优先权。

发明所属的技术领域

本发明涉及氧化烷基芳族化合物的方法。更具体而言，本发明涉及用于减少杂质和/或改进氧化的烷基芳族化合物的颜色的方法。

现有技术

烷基芳族化合物(例如，甲苯和二甲苯)的氧化是重要的商业方法。可获得各种氧化产物，包含芳族羧酸(例如对苯二甲酸(1,4-苯二甲酸)和间苯二甲酸(1,3-苯二甲酸))，其例如用于聚合物工业中。

已知氧化产物(例如芳族醇、芳族醛、芳族酮和芳族羧酸)在氧化条件下和/或在反应混合物冷却时可固化或结晶。因此，可制备氧化产物的混合物，其需要进一步处理以增加期望产物的纯度。举例而言，在对苯二甲酸的制备中，氧化产物通常称为粗制对苯二甲酸，因为其含有杂质，包含有色体和中间体氧化产物(尤其4-羧基苯甲醛(4-CBA))。为获得聚合物级或纯化对苯二甲酸，本领域已知各种纯化步骤，其包含：使用水和/或溶剂洗涤粗制对苯二甲酸、额外氧化或结晶步骤和在氢化条件下(通常包含含有钯和碳的催化剂)使所溶解粗制对苯二甲酸的溶液与氢反应。通常使用数个纯化步骤。

US2,833,816揭示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态氧、金属或金属离子和溴或溴离子。金属可包含钴和/或锰。实例性酸为含有1至8个碳原子的低碳脂肪族单羧酸，尤其是乙酸。

US6,355,835揭示通过二甲苯异构体的液相氧化来制备苯二甲酸的方法，其使用氧或空气通过在乙酸作为溶剂、钴盐作为催化剂和起始剂存在下氧化来实施。在氧化步骤后冲洗反应混合物以去除挥发性物质且冷却并过滤材料，从而得到粗制苯二甲酸作为固体产物和滤液。还揭示重结晶粗制苯二甲酸以获得至少99%的纯度和回收滤液。

US7,094,925揭示制备烷基芳族化合物的方法。该方法包含在离子液体存在下混合氧化剂或硫化合物。可使用空气、双氧、过氧化物、超氧化物或任一其它形式的活性氧、亚硝酸盐、硝酸盐和硝酸或氮的其它氧化物或卤氧化物(水合或无水)作为氧化剂。通常在Bronstead(布朗斯台德)酸性条件下实施方法。优选在含有酸促进剂(例如甲磺酸)的离子液体中实施氧化。产物优选为羧酸或酮或氧化时的中间体化合物(例如醛或醇)。

US7,985,875描述了通过液相氧化二-或三取代苯或萘化合物来制备芳族多羧酸的方法。该方法涉及使芳族化合物与氧化剂在羧酸溶剂、金属催化剂和促进剂存在下于反应区中接触。促进剂是包括有机阳离子和溴或碘阴离子的离子液体。促进剂以10-50,000ppm(基于溶剂)的浓度范围使用，其中优选范围为10-1,000ppm。在方法中无需使用其它促进剂，例如含溴化合物。该方法制备具有1.4-2.2%4-CBA的粗制对苯二甲酸(CTA)。需要纯化CTA以获得纯化的对苯二甲酸(PTA)。

US2010/0174111描述了纯化芳基羧酸(例如对苯二甲酸)的方法。将不纯酸溶解或分散于离子液体中。向溶液中添加非溶剂(定义为离子溶剂在其中具有高溶解度且芳基羧酸在其中具有较小或并无溶解度的分子溶剂)以使纯化的酸沉淀。

US7,692,036、US2007/0155985、US2007/0208193和US2010/0200804揭示实施可氧化化合物的液相氧化的方法和装置。液相氧化是在泡罩塔反应器中实施，反应器可在相对较低温度下提供高效反应。在氧化的化合物为对二甲苯时，来自氧化反应的产物是必须纯化的CTA。对于常规高温方法而言，人们认为纯化较容易。

发明内容

本发明的一个方面是氧化烷基芳族化合物的方法。在一个实施方案中，该方法包括：使烷基芳族化合物、溶剂、溴源、催化剂和氧化剂接触以制备包含芳族醇、芳族醛、芳族酮和芳族羧酸中的至少一种的产物；其中溶剂包含羧酸和离子液体，且其中溶剂具有以重量计为7:13至13:7的羧酸与离子液体的比率。

在另一个实施方案中，该方法包含使烷基芳族化合物、溶剂、溴源、催化剂和氧化剂接触以制备包括芳族醇、芳族醛、芳族酮和芳族羧酸中的至少一种的产物；和通过控制溶剂的比率来维持产物中的4-CBA含量小于2500ppm。

该方法的另一个实施方案涉及使烷基芳族化合物、溶剂、溴源、催化剂和氧化剂接触以制备包括芳族醇、芳族醛、芳族酮和芳族羧酸中的至少一种的产物；和通过控制溶剂的比率来维持产物的CIELAB b*值小于5。

附图简述