[发明专利]酯的生产方法及其用途

说明书

技术领域

本发明涉及酯的制备方法，特别是烷基酯和/或酯醇(ester alcohols)的制备方法。

背景技术

酯醇，特别是酯多元醇在聚氨酯类涂料和泡沫体、以及聚醇应用的生产中非常有用。本发明提供使用可再生能源如源于植物和动物的油和脂肪、脂肪酸和脂肪酸酯生产聚氨酯泡沫体和润滑剂的工艺。进一步地，具有碳碳双键的来源如烃类、石油化学品、化石燃料、和原油等将以烷基酯的形式使用。例如，油化学品(oleochemical)为源于植物和动物脂肪的化学品。油化学品类似于源于石油的化学品的石油化学品。由于原油价格增长，对油化学品物质的需求增加。

照惯例，酯多元醇使用臭氧分解由动物或植物脂肪生产。有机溶剂用作臭氧分解中的溶剂以控制中间物的反应性。有机溶剂中发现水的添加抑制所述中间物中不需要的副产物的生成。然而，如果所述臭氧分解为氧化工艺，则形成酮类或羧酸。此工艺的缺点是与第一臭氧分解步骤相比，第二臭氧分解步骤中必须添加更多的臭氧以将酮类或醛类转化为酸类。

由脂肪或油生产多元醇的两阶段臭氧分解(two-stage ozonolysis)方法中，所述醛类转化为缩醛，缩醛然后通过臭氧转化为酯。PCT申请号PCT/US2006/016022(公开号WO2007027223)记录了制备产物酯多元醇的各种基于溶剂的途径。一个途径涉及用于生产产物酯多元醇的两阶段臭氧分解工艺，其中大豆油在伯多元醇(primary polyols)如甘油和溶剂的存在下进行臭氧分解。此工艺中，每摩尔原材料双键需要两摩尔臭氧，其中第一摩尔臭氧最初与原材料的双键反应以形成分子臭氧化物(molozonide)中间物。分子臭 氧化物为不稳定的环状有机化合物。

所述分子臭氧化物离解(dissociate)以形成羰基氧化物和醛中间物。所述羰基氧化物中间物捕获伯多元醇如甘油，以生产烷氧基氢过氧化物官能团(functionality)。所述伯多元醇还与在分子臭氧化物离解期间产生的醛官能团反应以在平衡过程中产生环状缩醛和水。

然后在发生在环境温度下的过程中，添加第二摩尔臭氧以将所述环状缩醛经由氢化三氧化物(hydrotrioxide)中间物转化为酯多元醇。然后通过加热反应混合物以完成该步骤，一般通过回流溶剂以将烷氧基氢过氧化物转化为酯多元醇。溶剂的主要作用是提供散热和不同种类反应物的共增溶解作用(cosolubilization)。大部分有机溶剂含有少量水或不含水。然而，如果存在水，水可与某些中间物反应，从而形成不需要的产物。

上述途径的变形涉及一元醇取代伯多元醇以形成羧酸酯而不是酯多元醇。羧酸酯能够通过与伯多元醇进行酯交换而转化为酯多元醇。

然而，在此技术领域中，仍需要用于制备酯醇的改进方法，特别是在更高效地使用臭氧的同时增加酯多元醇的产量的方法。因此，本发明寻求改进气态臭氧的传递和引入率，臭氧在添加第二摩尔臭氧期间以气泡形式(bubbled)穿过反应混合物。

本发明中所提到的途径和方法论提供关于在臭氧分解期间，相对于臭氧从具有至少一个碳碳双键的物质中的传递量，增加酯的产量的溶液。双键的臭氧分解形成醛。本发明的方面包括使所述醛和一元醇反应以形成缩醛并产生水。进一步地，本发明的特征包括在所述醛与所述一元醇反应以形成缩醛期间和在进行另一臭氧分解反应之前从具有至少一个碳碳双键的物质中回流期间去除水的回流步骤。所述伯多元醇不进行通过暴露至臭氧的直接氧化，因为所述伯多元醇仅用于随后的酯交换工序。因此，所述伯多元醇未暴露至臭氧中。

本发明的另一优点是它使用比较便宜的基料(feadstock)如棕榈脂肪酸馏出物(PFAD)和不需要分级的全组成脂肪酸。PFAD通常以工业用途和非食品 应用销售。PFAD为棕榈油生产的副产物，且可能被视为生物柴油的来源。本发明的另一方面，具有碳碳双键的来源如烃类、石油化学品、化石燃料和原油等可以烷基酯的形式使用。

此处要求保护的主题不局限于解决任何缺点或仅在如上所述的环境下操作的实施方案。当然，仅提供该背景来阐明本文中描述的一些实施方案可在其中实施的示例性技术领域。

发明内容

本发明提供用于生产酯、特别是烷基酯或酯醇的改进方法。

根据第一方面，本发明提供用于生产至少一种酯的方法，所述方法包括在至少一种与水共沸的一元醇、或一元醇和与水也共沸的溶剂的存在下，至少一种具有至少一个碳碳双键的物质与臭氧反应。如果单独使用所述与水共沸的一元醇，所述一元醇必须相对不溶于水，从而得到蒸馏之后冷凝时与水的相分离。