BR112019027341A2 - processo para produzir ésteres de fdca e processo para produzir ésteres de fdca a partir de dextrose - Google Patents

Abstract

A presente invenção refere-se a um processo para produzir ésteres de ácido 2,5-furandicarboxílico, e particularmente os dimetil, dietil ou dipropil ésteres de FDCA para uso como monômeros na produção de poliésteres e outros tipos de polímeros com teor biobaseado, que compreende: reagir uma corrente aquosa que compreende ácido glucárico com um primeiro álcool com alto ponto de ebulição na presença de um catalisador ácido e com remoção de água durante a reação, para formar uma primeira mistura de produto que compreende um primeiro éster de FDCA e o primeiro álcool com alto ponto de ebulição; remover o primeiro álcool com alto ponto de ebulição não reagido da primeira mistura de produto; combinar o primeiro éster de FDCA e o primeiro álcool com alto ponto de ebulição com um segundo álcool com ponto de ebulição menor selecionado a partir do grupo que consiste em metanol, etanol, isopropanol e n-propanol; transesterificar o primeiro éster com o segundo álcool com ponto de ebulição menor para formar uma segunda mistura de produto que compreende um segundo éster de FDCA com o segundo álcool com ponto de ebulição menor; e recuperar o segundo éster de FDCA com o segundo álcool com ponto de ebulição menor.

Description

PROCESSO PARA PRODUZIR ÉSTERES DE FDCA E PROCESSO PARA PRODUZIR ÉSTERES DE FDCA A PARTIR DE DEXTROSE CAMPO DA INVENÇÃO

[0001] A presente invenção se refere a processos para produzir os ésteres de ácido 2,5-furandicarboxílico.

ANTECEDENTES DA TÉCNICA

[0002] Atualmente, um esforço crescente tem sido realizado para identificar novas maneiras e maneiras eficazes para usar matérias-primas renováveis para a produção de produtos químicos orgânicos. A produção de furanos e derivados de furano de carboidratos de seis carbonos são uma área de interesse particular, em que ácido 2,5-furandicarboxílico (ou FDCA) é um exemplo como um "verde" promissor alternativo a ácido tereftálico.

[0003] Embora diversos métodos tenham sido propostos para a produção em escala comercial de FDCA e/ou para a produção de ésteres de FDCA, a maior parte do trabalho relatado até hoje tem como base uma desidratação química de hexoses, como glicose ou frutose, para o 5- hidroximetilfurfural intermediário (HMF) ou para os derivados de éster ou éter de HMF, seguido por uma oxidação do tipo Meio do Século para FDCA – e por uma esterificação subsequente do diácido, se ésteres de FDCA forem o produto desejado.

[0004] Uma dificuldade comumente observada com esses métodos se encontra na instabilidade relativa dos intermediários de desidratação, de modo que outros métodos tenham continuado a ser avaliados que prosseguiriam através de intermediários diferentes e ao longo de trajetórias diferentes.

[0005] Um exemplo pode ser constatado no documento recém-expedido U.S. 9.506.090 para Kambourakis et al., "Method for Synthesizing FDCA and Derivates Thereof", que descreve a produção de FDCA e derivados de FDCA de glicose por meio de 3-de-hidro-4-deoxi-glucarato (DDG) e derivados de DDG, pelo menos em parte, através de métodos enzimáticos. Em particular, na coluna 13, linhas 4-15, métodos para produzir dietil, dibutil e outros ésteres de FDCA são descritos, nos quais DDG é primeiro convertidos em um éster de DDG colocando- se em contato DDG com metanol, etanol, propanol, butanol ou qualquer C1-C20 álcool, um ácido inorgânico como ácido sulfúrico e, opcionalmente, um cossolvente para produzir um éster de DDG, que pode ser convertido para um éster de FDCA por contato com um segundo ácido inorgânico. O intermediário de DDG de glicose pode, por sua vez, ser preparado por meios enzimáticos através de uma variedade de trajetórias e intermediários, consulte, por exemplo, Figuras 2A, 2B, 2C, 2D, 2E, 2F, 3B e 3C.

[0006] Esforços similares são relatados no documento WO 2016/057628 A1 para Adamian et al. em relação à fabricação de FDCA, em que DDG é desidratado para obter FDCA combinando-se DDG com um ou mais catalisadores e/ou um ou mais solventes. Em uma modalidade, DDG é combinado com um solvente e um catalisador na forma de um sal de brometo, um ácido hidrobrômico, um bromo elementar e combinações dos mesmos. Em outras modalidades, o catalisador é selecionado a partir do grupo que consiste em um sal de haleto, um sal hidroálico, íon elementar e combinações dos mesmos, enquanto em ainda outras modalidades, o DDG é colocado em contato com um solvente ácido na presença de água ou com um ácido carboxílico.

[0007] Uma referência adicional de uma natureza similar é o documento U.S. 9.260.403 para Yoshikuni et al., em que ácido (4S, 5S)-4,5-di-hidroxi-2,6-dioxo-hexanoico (denominado DEHU em Yoshikuni) ou ácido (4S, 5R)-4,5-di- hidroxi-2,6-dioxo-hexanoico (DTHU em Yoshikuni) são oxidados para produzir ácido (2S, 3S)-2,3-di-hidroxi-5-oxo-hexanodioico (DOHA em Yoshikuni, e DDG em Adamian ou Kambourakis) e, então, esse material é convertido em um éster de FDCA por desidratação e ciclização do DOHA/DDG com um catalisador selecionado a partir de ácido oxálico, ácido levulínico, ácido maleico, ácido p-toluenossulfônico, Nafion® copolímero de ácido tetrafluoroetileno-perfluoro-3,6-dioxa-4-metil-7- octenossulfônico, um ácido catalisador de sólido de nanocompósito de sílica, ácido cloroacético, ácido fluoroacético, ácido cítrico, ácido fosfórico, ácido sulfúrico, ácido clorídrico, iodo, ácido hidroiódico, um sal de sulfato de amônia, um sal de piridina, um sal de alumínio, um sal de tório, um sal de zircônio, um sal de vanádio, um sal de cromo, um sal de titânio, cloreto de zinco, cloreto de alumínio, trifluoreto de boro, uma resina de troca de íon, um zeólito, zircônia, alumina, ácido fosfórico suportado, carbono ativado ou uma combinação de qualquer um dos mesmos.

[0008] Bratulescu, "New Synthesis Method for 2,5- Bis(Alkoxycarbonyl)Furans in One Single Step", J. Soc. Alger. Chim., vol. 10, no. 1, pp. 135-137 (1999) descreve a síntese de diésteres de FDCA como anestésicos úteis, compostos bacterianos e materiais para a fabricação de membranas de osmose reversa a partir de ainda outro material de partida, a saber, ácido D-sacárico (ou, de modo equivalente, ácido D- glucárico, CAS 87-73-0, ácido (2S, 3S, 4S, 5R)-2,3,4,5-tetra-

hidroxi-hexanedioico). No método de Bratulescu, ácido D- glucárico (doravante, simplesmente "ácido glucárico") é reagido com metanol, etanol, propanol, isopropanol, butanol, isobutanol ou álcool isoamíllico, na presença de 95% de ácido sulfúrico e pelo uso de energia de micronda, para fornecer os diésteres de FDCA correspondentes. Os rendimentos reportados foram de 30 por cento para os dimetil ésteres após 35 minutos de irradiação; 36 por cento para os dietil ésteres após 35 minutos de irradiação; 40 por cento dos dipropil ésteres após 40 minutos de irradiação; 31 por cento para os diisopropil ésteres após 40 minutos de irradiação; 43 por cento para os dibutil ésteres após 37 minutos de irradiação; 38 por cento para os diisobutil ésteres após 37 minutos de irradiação; e 42 por cento para os diisoamil ésteres após 38 minutos de irradiação.

[0009] Ao prosseguir através de ácido glucárico, como em Bratulescu, pareceria oferecer uma vantagem em relação a esses métodos que são dependentes dos deóxi diácidos de seis carbonos (Kambourakis et al., Adamian et al. e Yoshikuni et al.), em que métodos foram propostos para produzir ácido glucárico por métodos tradicionais de síntese de produto químico e sem a necessidade de conversões enzimáticas, consulte, por exemplo, Patentes nº U.S. 9.434.709 e 9.156.766 ambos para Boussie et al. O método proposto por Bratulescu ainda seria aparentemente considerado mais simples que os métodos ressaltados em Kambourakis et al., Adamian et al. e Yoshikuni et al., mas uma deficiência comum de todos esses métodos é que todos envolvem o uso de condições reação corrosivas e altamente ácidas. Uma deficiência significativa de método de Bratulescu, no entanto, é que enquanto FDCA e/ou seus diésteres foram propostos e estão sendo avaliados para produção em muitas milhares de toneladas, níveis em escala de comodidade que, de preferência, fariam uso de métodos de processamento contínuo, o uso de micro-ondas em tal contexto envolvem desafios significativos e introduz suas próprias complexidades para um fabricante.

[0010] Uma proposta ainda mais recente de sintetizar ácido mucônico e produtos químicos de furano, inclusive de diésteres de FDCA de ácidos aldáricos, como ácido galactárico e ácido glucárico, é descrita no documento US 2017/0137363 para Asikainen et al. Asikainen et al. que admite um pedido anterior de 2008 em FR 2723945, em que ácidos aldáricos foram desidroxilados para tais produtos químicos de furano, mas indica que esses métodos conhecidos devem ser evitados como o uso de ácidos minerais fortes e tempos longos de reação, e indicam, em vez disso, o uso de uma combinação de um catalisador de metal de transição, como um catalisador de metil trióxido de rênio, juntamente com um álcool leve, como metanol como um solvente e hidrogênio como um redutor, para produzir ácido furoico, éster metílico de ácido furoico, ácido furandicarboxílico e éster metílico de ácido furandicarboxílico de ácidos aldáricos, especialmente, ácido galactárico, mas também mencionando ácido glucárico. Asikainen et al. também descreve tentativas falhas anteriores (se as tentativas foram realizadas por Asikainen ou por outros não é citado) para fazer uso de álcoois leves (isto é, curtos), como metanol, etanol e n-butanol para a etapa de redução, e sugere que hidrogênio deve ser preferencial como um redutor que é mais barato que "outros redutores de técnica anterior, como 1- butanol", como não representando as dificuldades de separação associadas a outros redutores além de álcoois e como tendo capacidade de reciclagem.

[0011] Embora nenhum exemplo de trabalho atual seja fornecido por Asikainen et al. com o uso de ácido glucárico como um material de partida, exemplos de ácido galactárico e uso de metanol como o solvente produzem uma faixa de materiais, a saber, ácido 2,4-hexanodioico, ácido 1,6- dimetil éster 2,4-hexanodioico, ácido 2-furanocarboxílico, ácido de éster metil 2-furanocarboxílico, ácido 2,5- furandicarboxílico e ácido 2,5-dimetil éster 2,5- furandicarboxílico, e seletivamente e rendimento de FDCA e seu éster dimetílico são baixos em comparação com outros produtos de uma faixa de condições de temperatura e tempos de permanência. Um exemplo subsequente com o uso de etanol como o solvente resulta na produção de ácido 1,6-dietil éster 2,4- hexanodioico, com absolutamente nenhuma menção de espécies furânicas, enquanto um exemplo adicional com 1-butanol produz o ácido 1,6-dibutil éster 2,4-hexanodioico e novamente não mencionada nada sobre espécies furânicas que são constatadas no produto.

[0012] Ademais, há outras preocupações práticas com o processo proposto por Asikainen et al, por exemplo, realização do processo em uma atmosfera de hidrogênio apresenta preocupações significativas de segurança e reciclagem de hidrogênio como a proposta de Asikainen et al. não é nada simples, a tarefa econômica que Asikainen et al. parece sugerir, de modo que, na soma, enquanto é evidente que uma via para os diésteres de FDCA de cadeia leve/curta começa a partir de outros materiais geralmente além dos produtos de desidratação furânicos – HMF, éteres e ésteres de HMF – foi observado como altamente desejado e, em particular, um processo que começa a partir de um ácido aldárico, como ácido glucárico, foi observado como altamente necessário, ainda que possa haver espaço substancial para aprimoramento dos métodos que foram propostos até hoje a partir de materiais de partida alternativos para os produtos de desidratação furânicos.

SUMÁRIO DO INVENTO

[0013] A seguir é apresentado um sumário simplificado da invenção de modo a proporcionar um entendimento básico de alguns dos seus aspectos. Esse sumário não é uma visão geral extensa da invenção, desse modo, a menção ou omissão de um recurso particular não deve ser entendido como implicando, respectivamente, que o recurso é indispensável ou de menor significância. O único propósito deste sumário é apresentar alguns conceitos da invenção em uma forma simplificada como prelúdio à descrição mais detalhada que é apresentada mais tarde.

[0014] Com esse entendimento, a presente invenção, em um aspecto, se refere a um processo para produzir os ésteres de ácido 2,5-furandicarboxílico, e particularmente, os dimetil, dietil ou dipropil ésteres de FDCA para uso como monômeros na produção de poliésteres e outros tipos de polímeros com teor biobaseado, que compreendem:

[0015] reagir uma ração aquosa que compreende ácido glucárico com um primeiro álcool com alto ponto de ebulição na presença de um catalisador ácido e com água de remoção durante a reação, para formar uma primeira mistura de produto que compreende um primeiro éster de FDCA e o primeiro álcool com alto ponto de ebulição;

[0016] remover o primeiro álcool com alto ponto de ebulição não reagido da primeira mistura de produto;

[0017] combinar o primeiro éster de FDCA e o primeiro álcool com alto ponto de ebulição com um segundo álcool com ponto de ebulição menor selecionado a partir do grupo que consiste em metanol, etanol, isopropanol e n- propanol;

[0018] transesterificar o primeiro éster com o segundo álcool com ponto de ebulição menor para formar uma segunda mistura de produto que compreende um segundo éster de FDCA com o segundo álcool com ponto de ebulição menor; e

[0019] recuperar o segundo éster de FDCA com o segundo álcool com ponto de ebulição menor.

[0020] A partir de outra perspectiva mais ampla, a presente invenção pode ser vista como relacionada a um processo para produzir ésteres de FDCA a partir de dextrose, em que a dextrose é oxidada para fornecer uma mistura de materiais, incluindo ácido glucônico, bem como ácido glucárico, uma fração enriquecida por ácido glucárico é cromatograficamente isolada da mistura com o uso de uma resina de troca iônica anfotérica e, então, ácido glucárico dessa fração enriquecida por ácido glucárico é usado para formar um ou mais ésteres de FDCA.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0021] A Figura 1 é um desenho esquemático de uma modalidade de um processo da presente invenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA DAS MODALIDADES

[0022] Como usado neste pedido, as formas singulares "uma", "um" e "o/a" incluem referências no plural a menos que o contexto indique claramente de outro modo. O termo “que compreende” e seus derivados, para uso no presente documento, são de modo similar destinados a serem termos ilimitados que especificam a presença dos recursos, elementos, componentes, grupos, números inteiros e/ou etapas mencionadas, mas não excluem a presença de outros recursos, elementos, componentes, grupos, números inteiros e/ou etapas não mencionadas. Esse entendimento também se aplica a palavras que têm significados similares, tais como os termos “incluindo”, “que tem” e seus derivados. O termo “que consiste” e seus derivados, para uso no presente documento, são destinados a serem termos limitados que especificam a presença dos recursos, elementos, componentes, grupos, números inteiros e/ou etapas mencionadas, mas excluem a presença de outros recursos, elementos, componentes, grupos, números inteiros e/ou etapas não mencionadas. O termo “que consiste essencialmente em”, para uso no presente documento, é destinado a especificar a presença dos recursos, elementos, componentes, grupos, números inteiros e/ou etapas mencionadas, bem como aqueles que não afetam substancialmente a característica (ou características) inovadora e básica de recursos, elementos, componentes, grupos, números inteiros e/ou etapas mencionadas. Os termos de grau, como "substancialmente", "cerca de" e "aproximadamente” como usados no presente documento significam, independentemente do grau de precisão convencionalmente entendido pelo número de figuras significativas usadas ao descrever numericamente um atributo particular, mais ou menos cinco (5) por cento de um valor indicado.

[0023] Quando valores numéricos específicos são usados para quantificar determinados parâmetros relacionados a invenção sem um termo de acompanhamento de grau, e quando os valores numéricos específicos não são expressamente parte de uma faixa numérica, será entendido que cada tal valor numérico específico fornecido no presente documento deve ser interpretado como fornecendo suporte literal para uma faixa ampla, intermediária e estreita de valores para o parâmetro em questão. A faixa ampla deve ser o valor numérico mais e menos 60 por cento do valor numérico, arredondados para dois dígitos significativos. A faixa intermediária deve ser o valor numérico mais e menos 30 por cento do valor numérico, arredondado para dois dígitos significativos, enquanto a faixa estreita deve ser o valor numérico mais e menos 15 por cento do valor numérico novamente para dois dígitos significativos. Além disso, essas faixas numéricas amplas, intermediárias e estreitas devem ser aplicadas não apenas aos valores específicos, mas também às diferenças entre esses valores específicos. Desse modo, se o relatório descritivo descrever uma primeira pressão de 0,76 MPa (110 psia) para uma primeira corrente e uma segunda pressão de 0,33 MPa (48 psia) (uma diferença de 0,43 MPa (62 psia)) para uma segunda corrente, as faixas ampla, intermediária e estreita para a diferença de pressão entre essas duas correntes seria de 0,17 a 0,68 MPa (25 a 99 psia), 0,3 a 0,56 MPa (43 a 81 psia) e 0,37 a 0,49 MPa (53 a 71 psia), respectivamente.

[0024] Quando a presente descrição usa faixas numéricas para quantificar determinados parâmetros relacionados à invenção, será entendido de modo similar que essas faixas devem ser interpretadas como fornecendo suporte literal para as limitações de reivindicação que apenas citam o valor inferior da faixa bem, como limitações de reivindicação que apenas citam o valor superior da faixa.

[0025] Exceto onde indicado em contrário, quaisquer definições ou modalidades descritas nessa ou em outras seções são destinadas a serem aplicáveis a todas as modalidades e aspectos dos assuntos descritos no presente documento para quais seriam adequadas de acordo com o entendimento de um elemento versado na técnica.

[0026] Conforme indicado acima, a presente invenção, em um aspecto, se refere a um processo para produzir ésteres de FDCA, caracterizado por e incluindo as etapas de reagir uma ração aquosa que compreende ácido glucárico com um primeiro álcool com alto ponto de ebulição na presença de um catalisador ácido e com água de remoção durante a reação, para formar uma primeira mistura de produto que compreende um primeiro éster de FDCA e o primeiro álcool com alto ponto de ebulição; remover primeiro álcool com alto ponto de ebulição não tratado da primeira mistura de produto; combinar o primeiro éster de FDCA e o primeiro álcool com alto ponto de ebulição com um segundo álcool com ponto de ebulição menor selecionado a partir do grupo que consiste em metanol, etanol, isopropanol e n-propanol; transesterificar o primeiro diéster com o segundo álcool com ponto de ebulição menor para formar uma segunda mistura de produto que compreende um segundo éster de FDCA com o segundo álcool com ponto de ebulição menor; e recuperar o segundo éster de FDCA com o segundo álcool com ponto de ebulição menor. Os diésteres de FDCA com o segundo álcool com ponto de ebulição menor têm utilidade particular, como já mencionado, como monômeros na produção de poliésteres e outros tipos de polímeros com teor biobaseado.

[0027] Um "primeiro álcool com alto ponto de ebulição", como usado no presente documento, se refere a qualquer álcool com um ponto de ebulição de pelo menos 120 graus Celsius, embora álcoois preferenciais sejam aqueles que cumprem essas qualificações e encontram amplo uso como álcoois de plastificante, por exemplo, os C4 a C11 álcoois lineares e C4 a C11 álcoois ramificados, especialmente, porém, sem limitação, álcool 2-etil-1-hexílico, álcool isobutílico, álcool 2-propil-heptílico, álcool isononílico, álcool isodecílico, álcool iso-octílico, álcool isoamíllico, álcool iso-hexílico, óleo fúsel e misturas de qualquer um dos mesmos.

[0028] Ao empregar um álcool de plastificante particular e produzir diésteres de FDCA com o álcool de plastificante, uma porção do mesmo pode ser recuperada para venda como um plastificante ou para outros usos produtivos, como as exigências do mercado para o segundo éster como um monômero ou para o primeiro éster para tal uso alternativo podem se alterar ao longo do tempo, enquanto o restante é usado para produzir particularmente os ésteres dimetílicos, dietílicos, diisoproílicos ou dipropílicos de FDCA Para aplicações monoméricas.

[0029] Por exemplo, com base na maior utilidade de ftalatos em comparação com tereftalatos como plastificantes para PVC, foi esperado que o 2,3-diéster de FDCA com um álcool de plastificante selecionado provavelmente teria maior valor como um plastificante para PVC em comparação com o 2,5-diéster, de modo que possa ser desejável de tempo em tempo recuperar uma fração de produto de plastificante separada enriquecida no 2,3-diéster de FDCA com o álcool de plastificante selecionado, seguindo uma etapa opcional para separar e recuperar tal fração enriquecida da primeira mistura de produto, por exemplo, por precipitação e filtragem, destilação ou cromatografia.

[0030] Além disso, aqueles versados na técnica observarão que um 2,3-diéster de FDCA pode ser convertido em um anidro da mesma maneira que anidros de ftalato são atualmente produzidos, e usados em resinas de poléster insaturado ainda como uma alternativa adicional, uso produtivo de uma porção do primeiro diéster de FDCA com um primeiro álcool com alto ponto de ebulição, em que, novamente, o restante é usado como uma matéria-prima para a produção de um dimetil, dietil, diisopropil ou dipropil ésteres de FDCA para uso como um monômero na produção de polímeros de poliéster.

[0031] As duas etapas/duas sequências de reação da presente invenção, desse modo, podem fornecer um segundo produto complementar em um segmento de mercado relacionado, mas distinto, que pode compreender uma proporção maior ou menor dos produtos vendáveis do processo como um todo de acordo com demandas de mercado e fornecem uma oportunidade para aprimorar a economia do processo geral.

[0032] Mais geralmente, a presente invenção pode ser observada como fornecendo um método eficaz para a produção de ácido glucárico de ésteres de um primeiro álcool com alto ponto de ebulição e de ésteres de um segundo álcool com ponto de ebulição menor com FDCA, em que os ésteres de um primeiro álcool com alto ponto de ebulição, por um lado, e os ésteres de um segundo álcool com ponto de ebulição menor, por outro lado – ou materiais derivados que aqueles versados na técnica reconhecerão podem ser produzidos a partir desses ésteres, por exemplo, os anidros mencionados recentemente ou oligômeros ou polímeros formados por transesterificação de um diéster de FDCA, como formados, por exemplo, com o primeiro álcool com alto ponto de ebulição com um poliol como etilenoglicol ou

1,3-propanediol – pode servir para diferentes necessidades e solucionar diferentes problemas.

[0033] Ao empregar duas sequências de reação da presente invenção, e particularmente pela seleção de um primeiro álcool com alto ponto de ebulição que é imiscível com água, um sistema bifásico pode ser estabelecido, enquanto os primeiros ésteres são retidos em uma fase orgânica composta por primeiro álcool com alto ponto de ebulição em excesso, e água gerada na ciclização e desidratação de ácido glucárico para FDCA e pela esterificação do FDCA para formar os primeiros ésteres podem ser removidos para deslocar o equilíbrio a favor do primeiro produto de éster desejado. De preferência, a reação é realizada com remoção contínua da água. Em uma modalidade alternativa, em que um primeiro álcool com alto ponto de ebulição é selecionado que é miscível com água, água gerada na ciclização e desidratação de ácido glucárico para FDCA e pela esterificação do FDCA para formar os primeiros ésteres pode ser removido pelo uso de um material higroscópico ou adsorvente para ajudar a acionar a reação de esterificação antecipada.

[0034] Altos rendimentos podem, dessa maneira, ser alcançado dos primeiros ésteres. A transesterificação convencional dos primeiros ésteres para os ésteres dimetílicos, dietílicos, diisoproílicos ou dipropílicos desejados de FDCA pode ser realizada, de modo virtual, quantitativamente, com rendimentos dos primeiros ésteres para o segundo, de preferência, de pelo menos 70 por cento, mais preferencialmente, pelo menos 80 por cento e ainda mais preferencialmente, pelo menos 90 por cento, de modo que rendimentos comercialmente disponíveis podem ser alcançados dos segundos diésteres de cadeia leve/curta sem as deficiências dos métodos anteriores.

[0035] A prática de síntese bifásica e a técnica de esterificação são suficientemente bem desenvolvidas por aqueles versados na técnica terá muita capacidade para realizar o processo da presente invenção ou nas modalidades bifásicas ou alternativas com base no sumário acima, mas os benefícios e vantagens da presente invenção serão mais completamente entendidos em referências às figuras anexas, em que um processo da presente invenção é esquematicamente ilustrado em referência a uma modalidade particular, preferencial. Aqueles versados na técnica observarão que essa modalidade particular, preferencial (e variações da mesma detalhadas abaixo) é apenas ilustrativa e, consequentemente, não deve ser tomada como limitante da presente invenção, como definido nas reivindicações a seguir.

[0036] Agora, voltando para a Figura 1, uma modalidade 10 é representada, na qual uma ração de dextrose 12 é primeiro oxidada em uma etapa de oxidação 14 para gerar um produto de ácidos misturados 16, incluindo ácido D-glucárico, a partir do qual uma ração que contém ácido glucárico aquoso 18 é gerada após uma etapa de separação 20 para separar outros ácidos 22 no produto de ácido misturado 16 distante do ácido glucárico desejado para ração aquosa 18.

[0037] O ácido D-glucárico é comercialmente disponível e produzido pela oxidação de glicose de produto químico não seletiva, com o uso de ácido nítrico, como o oxidante, embora outros métodos tenham sido propostos para produzir ácido glucárico para a ração aquosa 18 e seria preferencial.

[0038] Como relacionado no documento U.S.

8.669.397 para Boussie et al., Pat. nº U.S. 2.472.168 ilustra um método para a preparação de ácido glucárico de glicose com o uso de um catalisador de platina na presença de oxigênio e uma base. Além disso, exemplos similares da preparação de ácido glucárico com o uso de um catalisador de platina na presença de oxigênio e uma base podem ser constatados no Journal of Catalysis, vol. 67, pp. 1-13 e 14-20 (1981). Outros métodos de oxidação anteriores referenciados por Boussie et al. incluem aqueles descritos no documento U.S. 6.049.004 (uso de extração de solvente com éter dialquílico para cristalizar ácido glucárico após oxidação de ácido nítrico, e evitam necessidade de neutralização); U.S. 5.599.977 (oxidação de ácido nítrico com injeção de gás em produto de reação para moderar aumentos de temperatura, seguido por neutralização); U.S. 6.498.269 (uso de um sistema de catalisador de oxo-amônia/cocatalisador de haleto); J. Chem. Technol. Biotechnol., vol. 76, pp.186-190 (2001) (ácido D-glucárico por oxidação de melaço em leitos compactos com o uso de catalisador de pentóxido de vanádio com ácido nítrico em meio de oxidação); J. Agr. Food Chem., vol. 1, pp. 779-783 (1953); J. Carbohydrate Chem., vol. 21, pp. 65- 77 (2002)( oxidação catalisada por 4-AcNH-TEMPO de D-glicose para ácido D-glucárico com o uso de cloro ou bromo elementar como o oxidante terminal); Carbohydrate Res., vol. 337, pp. 1059-1063 (2002) (oxidação mediada por TEMPO de glicose para ácido glucárico com o uso de alvejante). No entanto, esses processos são caracterizados por Boussie et al. como sofrendo de diversas deficiências econômicas que resultam de, dentre outras questões, limitações de rendimento de processo e a exigência por constituintes de reação adicionais.

[0039] Em contrapartida, o antecedente desses métodos de oxidação anteriormente publicados, o documento U.S.

8.669.397 para Boussie et al. descreve um método catalítico para produzir ácido glucárico a partir de glicose, em que o ácido glucárico, então, é convertido por hidrodesoxigenação para ácido adípico. De acordo com Boussie et al., glicose pode ser convertida em ácido glucárico em alto rendimento por reagir glicose com oxigênio (na forma de ar, ar enriquecido com oxigênio ou oxigênio com outros constituintes substancialmente inertes à reação) na presença de um catalisador tipicamente incluindo um ou mais dentre paládio e platinar opcionalmente na presença de um ou mais outros metais d-bloco (por exemplo, Rh ou Ru), sozinhos ou em combinação com um ou mais metais de terra rara, sozinhos ou em combinação com um ou mais metais de grupo principal (por exemplo, Al, Ga, Tl, In, Sn, Pb ou Bi) em um suporte ou sem suporte, mas na ausência de base adicionada.

[0040] Os processos para separar o ácido glucárico de outros componentes do produto de reação do processo de oxidação de Boussie et al são descritos no documento U.S. 2016/0090346 para Diamond et al. Os processos descritos em Diamond et al. são resumidos como envolvendo colocar um meio de separação em uma zona de separação em contato com o produto de reação de Boussie et al., separar pelo menos uma porção do ácido glucárico ou um sal do mesmo no produto de reação de outros intermediários na trajetória para o ácido glucárico (especialmente ácido glucônico, que é formado em níveis comparáveis a ácido glucárico no processo de Boussie et al) em que os intermediários estão contidos em um rafinado, remover o rafinado da zona de separação, e eluir o ácido glucárico ou seu sal do meio de separação com um eluente que compreende água. Um meio de separação preferencial é descrito como compreendendo uma resina de cromatografia de troca de ânion básica fraca empregada em um leito móvel simulado, especialmente uma forma de glucarato de uma resina de cromatografia de troca de ânion. Combinações dessas resinas com funcionalidades de base fraca e base forte também são descritas como úteis. Um exemplo particular de um processo para a separação de ácido glucárico de ácido glucônico e outros intermediários na trajetória é fornecido no Exemplo 2, e envolveu um sistema de leito móvel simulado que emprega uma resina de troca de ânion macroporosa reticulada de estireno/divinilbenzeno Lanxess Lewatit MDS 4368 (caracterizada como tendo funcionalidade de 75 a 80% de base fraca e 25 a 20% de base forte) com 1,4 eq/l de capacidade de troca e 0,3 mm de leito de esfera. As formas de base livre e hidroxila da resina foram convertidas para a forma de glucarato por exposição a uma solução a 1M de ácido glucárico antes do uso. O enriquecimento do teor de ácido glucárico foi tido como sendo possibilitado a partir de 47,9 por cento de mol na ração para 90,1 por cento de mol no extrato, com 97 por cento por massa de glicose não convertida e intermediários na trajetória que é concentrada no rafinado e disponível para nova reciclagem para o processo de oxidação de Boussie et al. Para produzir ácido glucárico adicional.

[0041] Para propósitos da presente invenção, o método descrito em Boussie et al. é preferencial para os outros métodos de oxidação já descritos para preparar o ácido glucárico para a ração aquosa 18, embora seja proposto um método alternativo 20 àquele de Diamond et al. para separar os ácidos glucárico e glucônico em uma mistura 16 desses ácidos.

[0042] Nossa etapa de separação aprimorada 20 envolveria separação cromatográfica por meio de uma resina anfotérica em vez de uma resina de troca de ânion de base fraca, de preferência, em um sistema de leito móvel simulado. São fornecidos exemplos abaixo para demonstrar a eficácia surpreendente de tais resinas para separar esses ácidos carboxílicos de propriedades geralmente muito similares. Nesse contexto, resinas anfotéricas contêm tanto grupos funcionais positivos de ácido fraco e negativos de base forte fixados a uma matriz de poliestireno e são tipicamente considerados como úteis apenas para a separação de um eletrólito e não eletrólito ou para a separação de dois eletrólitos diferentes (por exemplo, açúcar/sal, glicerina/sal, material cáustico/sal, sal/sal).

[0043] Um método preferencial para separar ácido glucárico de ácido glucônico em uma mistura, como produzido por Boussie et al. de acordo com nossa concepção, no entanto, envolveria fornecer uma mistura que contém ácido glucárico que tem pelo menos 35% (por exemplo, de 40% a 55%) de concentração do ácido glucárico; executar uma extração da mistura através de uma coluna cromatográfica configurada com uma resina anfotérica, de modo que o material de ração de ácido glucárico desejado elua, de preferência, a partir da mistura. Foi surpreendentemente constatado que uma resina anfotérica forneceu uma razão de afinidade preferencial de pelo menos 2:1 a 3:1 para glucarato:gluconato, indicando potencial de separação superior para as resinas de troca de ânion de base fraca ensinadas por Diamond et al., com desempenho aprimorado da resina anfotérica ao longo do tempo, bem como em comparação com uma resina de troca de ânion de base fraca.

[0044] O ácido glucárico recuperado da mistura no método descrito em Diamond et al, ou de acordo com o método aprimorado já descrito, seria, então, usado para produzir a ração aquosa 18, enquanto o ácido glucônico poderia ser separado com quantidades menores de outros ácidos constatados no produto de ácidos misturados 16 da etapa de oxidação 14 para outros produtivos de uso conhecido, por exemplo, como um aditivo de alimento ou em produtos de limpeza ou para formar sais de gluconato para aplicações médicas.

[0045] Vias biológicas para ácido glucárico também foram propostas e poderiam ser usadas para fornecer o ácido glucárico para ração aquosa 18, consulte, por exemplo, T.S. Moon et al., "Production of Glucaric Acid from a Synthetic Pathway in Recombinant Escherichia coli", Appl. Environ. Microbiol., vol. 75, no. 3, pp. 589-595 (Fev. 2009), consulte também o documento WO 2009/145838 para Moon et al., que descreve a conversão de glicose em ácido glucárico com o uso de uma síntese de mio-inositol-1-fosfato que expressa Escherichia coli geneticamente modificada e oxigenase de mio- inositol. O rendimento de ácido glucárico desse construto é ~2,5 g/l. Esses rendimentos, embora promissores, se tornam não práticos para produção industrial de ácido glucárico.

[0046] Uma trajetória biológica alternativa é proposta no documento U.S. 2015/0152448 para Ito et al., em que um método é descrito para oxidar glicose para ácido glucárico com o uso de Pseudogluconobacter como catalisador.

[0047] Ainda outra via biológica para ácido glucárico, na forma de um sal de glucarato que forneceria ácido glucárico em solução aquosa, é proposto no documento U.S.

9.528.133 para Kambourakis et al., em que diversas transformações enzimáticas são descritas a partir de glicose por meio de uma cepa que expressa alditol desidrogenase e uronato desidrogenase.

[0048] Além disso, visto que, na solução aquosa, ácido glucárico existe em equilíbrio com duas monolactonas, D- glucaro-1,4-lactona e D-glucaro-6,3-lactona, e com a dilactona D-glucaro-1,4:6,3-dilactona, consulte Brown et al., "An NMR Study of the Equilibration of D-Gluconic Acid with Lactone Forms in Aqueous Acid Solutions", Journal of Carbohydrate Chemistry, vol. 26, pp. 455-467 (2007), a ração aquosa 18 pode estar na forma de uma solução aquosa da dilactona comercialmente disponível ou obtida ou derivada de um método para a síntese da dilactona, consulte, por exemplo, Gehret et al., "Convenient Large-Scale Synthesis of D-Glucaro-1,4:6,3- dilactone", J. Org. Chem., vol. 74, pp. 8373-8376 (2009).

[0049] Consequentemente, será entendido que uma "ração aquosa que compreende ácido glucárico", como usado no presente documento, inclui uma ração aquosa que compreende uma ou mais de glucarodilactonas, sais de ácido sacárico, e as monolactonas e dilactonas de ácido glucárico e qualquer combinação desses materiais, juntamente com quaisquer outros termos pelos quais qualquer um desses compostos se tornaram conhecidos na técnica.

[0050] De preferência, no entanto, o ácido glucárico para ração aquosa 18 é obtido, por métodos biológicos ou não biológicos, a ração aquosa 18 consistirá essencialmente em ácido glucárico ou uma mistura de ácido glucárico e suas formas de lactona em água, em que a água tem de 1 a 50 por cento em peso da ração 18, de preferência, tem de 10 a 40 por cento em peso da ração 18.

[0051] A ração aquosa 18 é, então, na modalidade ilustrada, combinada com um catalisador ácido 24 e um primeiro álcool com alto ponto de ebulição 26, e é submetida a uma etapa de esterificação oxidativa 28 para formar uma primeira mistura de produto 30 que compreende um primeiro diéster de FDCA e o primeiro álcool com alto ponto de ebulição. Como relatado anteriormente, pela seleção de um primeiro álcool com alto ponto de ebulição que é imiscível com água, um sistema bifásico pode ser estabelecido, em que os primeiros diésteres são retidos em uma fase orgânica composta por primeiro álcool com alto ponto de ebulição em excesso, e água gerada na ciclização e desidratação de ácido glucárico para FDCA e pela esterificação do FDCA para formar o primeiro diéster pode ser removida, como indicado esquematicamente na Figura 1 pela seta 32, para deslocar o equilíbrio em favor do primeiro produto de diéster desejado. De preferência, a reação é realizada com remoção contínua da água e mediante condições leves para evitar degradação do primeiro diéster de FDCA. De modo subsequente, primeiro álcool com alto ponto de ebulição em excesso não tratado é recuperado para reciclagem e reutilização na etapa de esterificação oxidativa como primeiro álcool com corrente de reciclagem de alto ponto de ebulição 34, com o restante após remoção de primeiro álcool com alto ponto de ebulição não tratado que forma uma ração de transesterificação 36 do primeiro diéster de FDCA com o primeiro álcool com alto ponto de ebulição. A produção do primeiro álcool com alto ponto de ebulição (38) é adicionada ao álcool não reagido recuperado e reciclado (34), conforme necessário.

[0052] O catalisador ácido 24 na modalidade particular da Figura 1 pode ser qualquer catalisador ácido homogêneo ou heterogêneo para a ciclização e desidratação de ácido glucárico para um ácido furandicarboxílico, por exemplo, mas sem limitação, ácido hidrobrômico (HBr), ácido hidroiódico (HI), ácido clorídrico (HCl), ácido nítrico (HNO3), ácido sulfúrico (H2SO4), ácido tosílico (p-TSA), ácido fosfórico, ácido acético, ácido metanossulfônico, ácido trifluorossulfônico ou ácido heterópoli, os catalisadores de esterificação de estanho (II) conhecidos ou os catalisadores de organoestânicos homogêneos comumente designados, Pedido Internacional Copendente n PCT/US2017/032233 para "Organotin Catalysts In Esterification Processes Of Furan-2,5- Dicarboxylic Acid (FDCA)".

[0053] Em uma modalidade, um ácido mineral forte como ácido sulfúrico é simplesmente usado para catalisador ácido 24. A concentração do ácido pode ser entre 0,1 por cento em peso e 20 por cento em peso, de preferência, ser entre 5 por cento em peso e 15 por cento em peso, em que uma temperatura para a primeira reação de esterificação é de 100 graus Celsius a 240 graus Celsius e em que o processo é realizado no curso de 1 hora a 24 horas. De preferência, a reação nessa primeira etapa 28 é realizada sob uma manta de gás inerte, por exemplo, sob uma manta de nitrogênio, e em temperaturas de 220 graus Celsius ou menos, mais preferencialmente, 180 graus Celsius ou menos e ainda mais preferencialmente 160 graus Celsius ou menos.

[0054] Opcionalmente, a ração de transesterificação 36 é, então, submetida a uma etapa de refinação 40 para separar e recuperar pelo menos uma porção 42 ou dos 2,3- ou 2,5-diésteres de FDCA com o primeiro álcool com alto ponto de ebulição para um uso alternativo ou uso como foi anteriormente descrito, por exemplo, para uso como um plastificante para PVC (tipicamente os 2,3-diésteres serão favorecidos para esse uso em comparação com os 2,5-diésteres), para serem produzidos em um anidro para uso na produção de resinas de poliéster insaturado e/ou como ilustrado esquematicamente na Figura 1, para ser combinado com uma fonte 44 de um poliol como etilenoglicol ou 1,3-propanediol e reagido em uma etapa adicional opcional 46 para formar um produto de oligômero ou polímero 48 e no processo que gera uma ração 50 de primeiro álcool com alto ponto de ebulição que pode ser reciclado para uso na etapa de esterificação 28. A separação de pelo menos uma porção 42 ou dos 2,3- ou 2,5-diésteres de FDCA com o primeiro álcool com alto ponto de ebulição pode ser alcançada por qualquer meio adequado para diferenciação entre os 2,3- e 2,5-diésteres com o primeiro álcool com alto ponto de ebulição, por exemplo, por destilação, cromatografia ou extração de sólido e líquido.

[0055] Quando é desejado, como anteriormente descrito, fornecer para a recuperação de pelo menos uma porção 42 ou dos 2,3- ou 2,5-diésteres de FDCA com o primeiro álcool com alto ponto de ebulição para um uso alternativo ou uso por meio de uma etapa de refinação 40, foi constatado que, ao selecionar catalisadores ácidos particulares 24 para uso na etapa de esterificação oxidativa 28, as proporções relativas dos 2,3- e 2,5-diésteres que são produzidos podem ser afetadas. Desse modo, por exemplo, quando é desejado produzir mais do 2,3-diéster como um coproduto para aplicações de plastificante, em vez do 2,5-diéster do álcool com menor ebulição para aplicações monoméricas, seleção de um catalisador de triflato 24, por exemplo, um catalisador de triflato de gálio ou háfnio, ou de um catalisador de carbono ácido 24 para um grau menor, resultará em uma maior proporção do 2,3-diéster do primeiro álcool com alto ponto de ebulição em comparação com o 2,5-diéster.

[0056] Em uma modalidade em que se deseja fornecer a oportunidade para produzir mais do 2,3-diéster dessa maneira, isso poderia ser alcançado pela ação de um único reator para a etapa de esterificação oxidativa 28 catalisadores diferentes

24. Em outra modalidade, os reatores poderiam convergir em paralelo contendo catalisadores diferentes 24, enquanto, em ainda outra modalidade, catalisadores diferentes 24 poderiam ser empregados em tubos diferentes de um reator multitubular com o uso de válvula e/ou coletores associados para alterar os números de tubos em uso que contêm os respectivos catalisadores

24.

[0057] Na ausência da etapa de refinação opcional 40, então, a ração de transesterificação 36 é suprida diretamente para uma etapa de transesterificação 52, ou se a etapa de refinação opcional 40 for incluída, então, um restante 54 da ração de transesterificação 36 é suprido após a porção 42 ter sido recuperada para um uso alternativo ou uso como já descrito.

[0058] Na etapa de transesterificação 52, diésteres de FDCA formados com o primeiro álcool com alto ponto de ebulição na etapa de esterificação oxidativa 28 e contidos na ração de transesterificação 36 ou em um restante 54 da ração 36 são transesterificados de uma maneira como geralmente conhecido na técnica, na presença de um catalisador adequado e com uma ração 56 de um segundo álcool com ponto de ebulição menor selecionado a partir do grupo que consiste em metanol,

etanol, isopropanol e n-propanol, para fornecer um produto 58 composto pelos diésteres de FDCA correspondentes com o segundo álcool e com uma segunda reciclagem 60 de primeiro álcool com alto ponto de ebulição que também é produzido. As condições na etapa de transesterificação 52 serão, de preferência, mais uma vez, comparativamente leves, em temperaturas, de preferência, menores que 80 graus Celsius e, mais preferencialmente, menores que 60 graus Celsius.

[0059] Na ausência da etapa de refinação opcional 40, o produto 58 conterá tanto 2,3- quanto 2,5-diésteres de FDCA com o segundo álcool com ponto de ebulição menor, e os mesmos podem ser separados em uma etapa de refinação adicional opcional 62 em um produto enriquecido com 2,3-diéster 64 e um produto enriquecido com 2,5-diéster 66. Dentre os mesmos, o produto enriquecido com 2,5-diéster 66 será favorecido para uso como uma ração de monômero para um processo de polimerização separado (não mostrado) para produzir especialmente um produto de polímero de poliéster.

[0060] A presente invenção é mais particularmente ilustrada pelos exemplos não limitadores a seguir: Exemplo 1

[0061] Glucarodilactonas (glucaro-1,4:3,6- dilactona, 28,99 gramas, disponível junto à Chemica Inc., Los Angeles, CA), 1-pentanol (300 ml, Sigma-Aldrich, St. Louis, MO) e ácido sulfúrico concentrado (3 ml) foram colocados em um frasco de fundo redondo de 3 gargalos equipado com agitação magnética, um filtro Dean-Stark e condensador. A mistura foi aquecida sob argônio para refluxo e mantida em refluxo por 4,5 horas, com remoção contínua de água por meio do filtro Dean- Stark. O teor do frasco foi, então, resfriado e enxaguado com bicarbonato de sódio saturado. A fase orgânica foi, então, coletada e rotovaporizada para remover 1-pentanol não reagido, e para o restante (57,85 gramas, que contém tanto o 2,3- dipentil quanto ésteres 2,5-dipentil furandicarboxilato, como verificado por NMR, bem como os ésteres monopentílicos de FDCA, FDCA e algum 2-metil-5-pentil furoato) foram adicionados doze (12,0) gramas de uma solução de 30% de metóxido de sódio em metanol e um adicional de 210 ml de metanol anidro, para realizar a segunda etapa de transesterificação. Essa mistura foi aquecida a 60 graus Celsius por 1 hora. A mistura de produto de transesterificação resultante foi neutralizada com ácido cítrico em metanol, e metanol foi removido por evaporação giratória. Os sólidos que foram abandonados, foram lavados com água, rendendo um produto sólido de 2,5-FDME em mais de 95 por cento de pureza e um produto de 2,3-FDME na fase líquida, conforme determinado por métodos de espectroscopia de ressonância magnética nuclear 1H e métodos analíticos de cromatografia. A razão entre 2,5-FDME e 2,3-FDME foi cerca de 2:1. Exemplo 2

[0062] Glucarodilactonas, conforme empregadas no Exemplo 1 (10,95 gramas), 2-etil-1-hexanol (110 gramas, Sigma- Aldrich, St. Louis MO) e ácido sulfúrico concentrado (1,10 ml) foram colocados em um frasco de fundo redondo de 3 gargalos equipado com agitação magnética, um filtro Dean-Stark e condensador. A mistura foi aquecida sob argônio para refluxo e mantida em refluxo por 2,5 horas com remoção contínua de água por meio do filtro Dean-Stark. RNM de 1H mostrou uma formação de predominantemente bis(2-etil-1-hexil) furan-2,3- dicarboxilato e do bis(2-etil-1-hexil) furan-2,5-

dicarboxilato. O teor do frasco foi resfriado e enxaguado com bicarbonato de sódio saturado. A fase orgânica foi coletada, e excesso de 2-etil-1-hexanol removido da mesma por destilação de trajetória curta. Metanol (77 g) e uma solução de metóxido de sódio em metanol (3,24 g) foram adicionados e a reação sofreu refluxo por 1 hora. A análise de TLC indicou a formação de 2,3-FDME e 2,5-FDME. A mistura foi resfriada e neutralizada com uma solução de ácido cítrico (5 g) em metanol (10 ml). Os sólidos resultantes foram lavados com hexano e secos por congelamento para produzir 5,76 g de produto sólido. Espectroscopia de ressonância magnética nuclear 1H indicou uma composição de cerca de 84% de 2,5-FDME e 16% de 2,3-FDME, em rendimentos molares de 42% de 2,5-FDME e 8% de 2,3-FDME de glucarodilactonas. Exemplo 3

[0063] Glucarodilactonas, conforme empregadas no Exemplo 1 (49,1 gramas), 2-etil-1-hexanol (499,96 gramas, Sigma-Aldrich, St. Louis MO) e ácido sulfúrico concentrado (2,45 ml) foram colocados em um frasco de fundo redondo de 3 gargalos equipado com agitação magnética, um filtro Dean-Stark e condensador. A mistura foi aquecida sob argônio para refluxo e mantida em refluxo por 4,5 horas com remoção contínua de água por meio do filtro Dean-Stark. O teor do frasco foi resfriado e enxaguado com bicarbonato de sódio saturado. A fase orgânica foi coletada, e excesso de 2-etil-1-hexanol removido da mesma por destilação de trajetória curta. Um produto de sólidos foi coletado após lavagem com isopropanol e filtragem. Os sólidos coletados foram determinados como sendo predominantemente bis(2-etil-1-hexil) furan-2,3-dicarboxilato enquanto o bis(2-etil-1-hexil) furan-2,5-dicarboxilato permaneceu na fase líquida, conforme determinado por métodos de espectroscopia de ressonância magnética nuclear 1H e métodos analíticos de cromatografia líquida. A fração líquida que contém o bis(2-etil-1-hexil) furan-2,5-dicarboxilato foi, então, colocada em 350 ml de metanol anidro, e 6,3 gramas de uma solução de 30% de metóxido de sódio em metanol foram, então, adicionados. Após aquecimento para 60 graus Celsius e mantendo a temperatura por uma hora, 2,5-FDME foi isolado como um sólido por precipitação (17 gramas, com uma pureza em excesso de 95 por cento por espectroscopia de ressonância magnética nuclear 1H).

Exemplo 4

[0064] Glucarodilactonas, conforme empregadas no Exemplo 1 (35 gramas), 1-pentanol (499,96 gramas, Sigma- Aldrich, St. Louis MO) e ácido sulfúrico concentrado (3,5 ml) foram colocados em um frasco de fundo redondo de 3 gargalos equipado com agitação magnética, um filtro Dean-Stark e condensador. A mistura foi aquecida sob argônio para refluxo e mantida em refluxo por 9 horas com remoção contínua de água por meio do filtro Dean-Stark. O teor do frasco foi resfriado e a fase orgânica foi coletada, e excesso de 1-pentanol removido do mesmo por evaporação giratória. Análise de HPLC e RMN de 1H indicaram uma razão de 1:2 de ésteres 2,3-dipentíl e 2,5-dipentil furandicarboxilato na mistura de produto bruta. Uma porção da mistura foi lavada com bicarbonato de sódio saturado, e a fase aquosa foi extraída com hexano e seca em sulfato de magnésio. A lavagem de hexano foi resfriada e sólidos precipitados da solução. RMN de 1H indicou uma composição de sólidos de cerca de 75% de éster 2,3-dipentil furandicarboxilato e 24% de éster 2,5-dipentil furandicarboxilato. O filtrado continha predominantemente éster 2,5-dipentil furandicarboxilato em cerca de 80% de pureza e o restante foi composto pelo éster 2,3- dipentilfurandicarboxilato. Uma porção da mistura de produto bruta (24,55 g) foi colocada em metanol (123 g) com 4,37 g de uma metóxido de sódio de 30% em solução de metanol e essa mistura foi aquecida em refluxo por 5 horas. A mistura foi, então, resfriada e uma amostra de sólidos formada foi tomada e enxaguada com água. Os sólidos foram secos e analisados por RMN de 1H e mostraram 2,5-FDME em excesso de 95% de pureza. Exemplo 5

[0065] Glucarodilactonas, conforme empregadas no Exemplo 1 (24 gramas), 1-pentanol (240 ml, Sigma-Aldrich, St. Louis MO) e ácido p-toluenossulfônico (7,83 ml) foram colocados em um frasco de fundo redondo de 3 gargalos equipado com agitação magnética, um filtro Dean-Stark e condensador. A mistura foi aquecida sob argônio para refluxo e mantida em refluxo com remoção contínua de água por meio do filtro Dean- Stark. Após a amostragem em 3 horas, análise de RMN de 1H indicou a formação dos ésteres dipentílicos. A reação sofreu refluxo por 13 horas e a reação foi resfriada. A análise de GC da solução produto indicou uma razão de cerca de 70:30 de éster de 2,5-dipentil furandicarboxilato para éster de 2,3-dipentil furandicarboxilato (em que o 2,3-diéster é produzido em cerca de 3,83%), em que monoésteres também são indicados. Exemplo 6

[0066] Para demonstrar a maneira na qual uma ração de ácido glucárico poderia ser gerada a partir de um produto como produzido por Boussie et al., uma série de testes de pulso foram executados com o uso de uma mistura de ração aquosa que contém 6,3% em peso de sais de gluconato, 8,2% em peso de sais de glucarato, 0,013% de cloreto, 0,025% de enxofre e 2,7% de outros ácidos orgânicos.

[0067] 280 ml da resina de troca de ânion macroporoso reticulado de estireno/divinilbenzeno Lanxess Lewatit MDS 4368 particular exemplificada em Diamond et al. foram carregados para comparação em 2 colunas de vidro revestidas (25 mm x 600 mm) e as bolhas de ar foram removidas. Ambas as colunas foram conectadas a um banho de água e aquecidas para 50 graus Celsius. As colunas foram enxaguadas com aproximadamente 10 volumes de leito de água desionizada, então, uma primeira coluna (coluna #1) foi condicionada com 7 volumes de leito da mistura de ração aquosa enquanto uma segunda coluna (coluna #2) foi condicionada com 7 volumes de leito de uma solução preparada de ácido sacárico que foi passada através de 400 ml de resina de troca de cátion de ácido forte macroporosa de forma de sódio Dowex 88. Ambas as colunas foram executadas em fluxo vertical durante o pré-tratamento devido ao inchaço da resina (cerca de 40 por cento de inchaço foi observado). Após o pré-tratamento, as colunas foram, então, enxaguadas com 10 volumes de leito de água desionizada.

[0068] Após as colunas terem sido condicionadas dessa maneira, as colunas foram configuradas para operação de fluxo para baixo. A válvula no topo da coluna foi aberta, então, conforme o nível de líquido se tornou regular com o topo do leito resina, um pulso de 20 mililitros da mistura de ração aquosa foi introduzido. Conforme o nível de líquido extraído se tornou regular novamente com o topo do leito de resina, 1 a 2 mililitros de água DI foram adicionados e a válvula no topo da coluna foi fechada. Um fluxo de eluição de

20 mililitros por minuto de água DI foi iniciado, e 34 frações de cerca de 48 ml, cada uma, foram coletadas em intervalos de volume de leito de 0,16 para análise subsequente.

[0069] De modo subsequente, 280 ml de resina de troca iônica anfotérica Mitsubishi DIAION AMP-03, descrita por Mitsubishi como uma resina de troca iônica anfotérica na qual um grupo amônia quaternária e um grupo carboxila são incorporados em um quadro de poliestireno reticulado, como tendo um leito de esfera uniforme de 260 µm e resistência excelente à degradação e lixiviação, foram submetidos à pasta fluida em água DI e carregados em duas das mesmas colunas de vidro revestidas da mesma maneira que para a resina de troca de ânion de base fraca Lewatit MDS 4368. Uma primeira coluna foi condicionada/pré-tratada com o uso da mesma mistura de ração aquosa, enquanto a segunda coluna foi condicionada/pré- tratada com água desionizada. O pré-tratamento foi alcançado em uma configuração de fluxo para baixo para as colunas de resina anfotérica, no entanto, nenhum inchaço foi esperado e nenhum foi, de fato, observado. Após enxágue com água desionizada como anteriormente, o teste de pulso foi realizado com a mistura de ração aquosa da mesma maneira que com a resina MDS 4368.

[0070] A análise das frações coletadas a partir da eluição das colunas de MDS 4368 e das colunas de AMP-03, respectivamente, demonstra, comparando-se as áreas cumulativas de sobreposição das frações de ácido glucônico ou ácido glucárico, como pode ser o caso, com as frações para todos os outros materiais, por um lado, e para ácido glucárico e ácido glucônico, específica e respectivamente dentre "todos os outros materiais", por outro lado, que a resina anfotérica forneceu desempenho superior para a resina de troca de ânion de base fraca oferecida por Diamond et al., consulte a Tabela 1 abaixo. Mais particularmente, a resina anfotérica se provou uma resina muito mais eficaz para isolar o ácido glucárico de uma mistura de produto do tipo descrito em Boussie et al., em comparação com a resina de troca de ânion de base fraca advogada por Diamond et al. Na Tabela 1, "OAGnF" será entendido como fazendo referência à área de sobreposição da fração de ácido glucônico com "todos os outros materiais" e com ácido glucárico especificamente dentre "todos os outros materiais" e "OAGrF", de modo correspondente, será entendido como se referindo à área de sobreposição da fração de ácido glucárico com "todos os outros materiais" e com ácido glucônico especificamente dentre "todos os outros materiais" : Tabela 1: Áreas Relativas de Sobreposição Entre Testes de Pulso MDS 4368 e AMP-03 Resultados de Teste Testes de Pulso de Resina MDS de Pulso de Resina 4368 AMP-03 Glucárico Glucárico/ Glucárico/Outros Glucárico/ /Outros Glucônico Glucônico OAGnF 22,2 16,2 43,6 23,4 OAGrF 31,4 28,2 53,8 32,6 Exemplo 7

[0071] Para esse exemplo, uma ração de glucarolactonas foi, primeiro, gerada combinando-se sal de cálcio de ácido sacárico (43,75 gramas), acetona (148 ml) e água desionizada (7 ml) em um frasco de fundo redondo de 500 ml, ao qual 8,52 ml de ácido sulfúrico concentrado foram adicionados no curso de 30 minutos em temperatura ambiente. A mistura foi, então, aquecida para refluxo por 4 horas, e filtrada para remover os sais de sulfato de cálcio e lavada com 150 ml de acetona. A metil isobutil cetona foi, então, adicionada, e o teor do frasco rotovaporizado para remover o solvente. RMN de 1H indicou a formação de glucarolactonas.

[0072] Uma porção (1,17 gramas) das glucarolactonas, desse modo, formadas foi dissolvida em 1,5 gramas de água desionizada e combinada com 50 ml de n-butanol e 0,13 ml de ácido sulfúrico concentrado na disposição de frasco de fundo redondo de 3 gargalos equipado com Dean-Stark usada nos Exemplos 1 e 2. O teor de frasco foi, então, aquecido para 50 graus Celsius, no tempo em que todas as lactonas foram completamente dissolvidas. Uma alumina ácida (0,19 gramas de alumina ativada modificada por superfície de ácido disponível junto à Dynamic Adsorbents, Inc., Norcross, GA) foi adicionada, e a mistura sofreu refluxo no curso de 72 horas em um óleo, banho a 130 graus Celsius, com amostras puxadas regularmente para analisar a progressão da reação de esterificação e com remoção contínua de água por meio do filtro Dean-Stark. O produto final (9,07 gramas) foi analisado por cromatografia de gás e constatado como contendo 3,34% em peso de dibutil furan- 2,5-dicarboxilato, para um rendimento molar de aproximadamente 50% das glucarolactonas de partida. Embora uma análise quantitativa compreensiva não tenha sido realizada da mistura de produto como um todo, uma quantidade pequena de glucaromonolactonas e glucarodilactonas não reagidas foi observada como permanecendo na mistura de produto, enquanto uma quantidade comparativamente maior do dibutil furan-2,5- dicarboxilato, ácido furan-2,5-monobutilcarboílico e ácido furan-2,5-dicarboxílico foram observadas como sendo formadas. Exemplo 8

[0073] Para avaliar o efeito de realizar a etapa de esterificação inicial sob pressão, 1,2 gramas de uma mistura de 48% de ácidos glucáricos e glucônicos em água de Rennovia Inc, Santa Clara, CA (dessa maneira, uma mistura é descrita no documento U.S. 8.669.397 para Boussie et al) foi combinado com 40 ml de n-butanol e 0,13 ml de ácido sulfúrico concentrado, e essa mistura foi, por sua vez, colocada em um multireator Parr de 75 ml. O vaso foi vedado, purgado três vezes com nitrogênio a 3,4 MPa (500 psi) e pressurizado para calibrador de 1,4 MPa (200 psig). Uma temperatura de reação de 175 graus Celsius foi estabelecida e mantida por cinco horas com agitação a 800 rpm. Após análise por RNM de 1H, enquanto um esforço foi novamente não realizado para quantificar as espécies identificadas, o produto final foi ainda assim constatado como contendo mais das mono- e dilactonas em comparação com o Exemplo 7 e, em relação a materiais convertidos, foi verificado que mais do produto estava na forma dos monobutil e dibutil ésteres de FDCA em oposição a FDCA. Exemplo 9

[0074] O mesmo aparelho e o mesmo procedimento, como usado no Exemplo 8, foram empregados para avaliar o efeito de realizar a esterificação de 0,95 gramas de uma mistura de glucarodilactonas, como fornecido por Rennovia Inc., sob pressão. A espectroscopia de ressonância magnética nuclear forneceu resultados relativamente similares aos resultados descritos para o Exemplo 8. Exemplos 10 a 17

[0075] Um conjunto de experimentos de varredura de catalisador foram realizados com o uso de um reator de pressão de varredura por Unchained Labs, para avaliar a eficácia como um todo de diversos catalisadores de esterificação para a primeira etapa do processo da presente invenção, bem como a extensão na qual as quantidades relativas dos 2,3- e 2,5-diésteres poderiam ser influenciadas pela seleção de um catalisador de esterificação particular (incluindo, o caso em que nenhum catalisador de esterificação extrínseco foi empregado, e a reação de esterificação foi autocatalisada).

[0076] Para cada experimento de varredura, glucarodilactonas como empregadas no Exemplo 1 (200 mg), 1- pentanol (4 ml, Sigma-Aldrich, St. Louis MO) e, quando aplicável, 60 mg de catalisador (3,5 ml) foram colocados em frascos de reator de aço inoxidável de 5 ml. As reações foram realizadas em nitrogênio a 8,3 MPa (1.200 psi) e aquecidas a 80 graus Celsius por 2 horas. A análise de GC forneceu as composições produto indicadas na Tabela 2 abaixo, em que todos os números são expressados em termos de porcentagem em peso do produto total formado: Tabela 2 Catalisador FDCA 2,3- 2,5- 2-ácido Razão de FDPE FDPE furoico 2,3:2,5(a) Nenhuma 0 16 84 0 16:84 Alumina 32 25 22 21 47:53 ácida Amberlyst® 3 13 83 1 86:14 35 Triflato de 3 52 44 1 46:54 gálio Triflato de 3 52 44 1 46:54 háfnio Titânia 4 14 63 19 82:18 ácida Carbono 3 24 72 1 82:18 ácido TiO2 29 15 5 50 75:25

(a) São expressadas as porcentagens das quantidades combinadas em peso dos 2,3- e 2,5-diésteres na mistura de produto.

Claims (16)

REIVINDICAÇÕES

1. PROCESSO PARA PRODUZIR ÉSTERES DE FDCA, caracterizado por compreender: reagir uma corrente aquosa que compreende ácido glucárico com um primeiro álcool com alto ponto de ebulição na presença de um catalisador ácido e com remoção de água durante a reação, para formar uma primeira mistura de produto que compreende um primeiro éster de FDCA e o primeiro álcool com alto ponto de ebulição; remover o primeiro álcool com alto ponto de ebulição não reagido da primeira mistura de produto; combinar o primeiro éster de FDCA e o primeiro álcool com alto ponto de ebulição com um segundo álcool com ponto de ebulição menor selecionado a partir do grupo que consiste em metanol, etanol, isopropanol e n-propanol; transesterificar o primeiro éster com o segundo álcool com ponto de ebulição menor para formar uma segunda mistura de produto que compreende um segundo éster de FDCA com o segundo álcool com ponto de ebulição menor; e recuperar o segundo éster de FDCA com o segundo álcool com ponto de ebulição menor.

2. PROCESSO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por 2,3- e/ou 2,5-isômeros do primeiro diéster estarem presentes na primeira mistura de produto e compreende, adicionalmente, recuperar pelo menos uma porção ou porções de qualquer um ou ambos desses isômeros antes da etapa de transesterificação.

3. PROCESSO, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado por pelo menos uma porção do 2,3-isômero ser de preferência, isolada da primeira mistura de produto por meio de destilação, extração de sólido e líquido ou cromatografia.

4. PROCESSO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por 2,3- e/ou 2,5-isômeros do segundo diéster estarem presentes na segunda mistura de produto e compreende, adicionalmente, separar a segunda mistura de produto em uma primeira fração enriquecida com 2,3- isômero e uma segunda fração enriquecida com 2,5- isômero por um ou mais dentre destilação, extração de sólido e líquido, cristalização fracional e cromatografia.

5. PROCESSO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo primeiro álcool com alto ponto de ebulição ser selecionado a partir dos C4 a C11 álcoois lineares e C4 a C11 álcoois ramificados.

6. PROCESSO, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo primeiro álcool com alto ponto de ebulição ser selecionado a partir de álcool 2-etil-1-hexílico, álcool isobutílico, álcool 2-propil-heptílico, álcool isononílico, álcool isodecílico, álcool iso-octílico, álcool isoamíllico, álcool iso-hexílico, óleo fúsel e misturas de qualquer um desses.

7. PROCESSO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado por compreender adicionalmente remover impurezas do segundo éster recuperado por um ou mais dentre destilação, cristalização, cromatografia, absorção, adsorção e hidrotratamento para reduzir a insaturação.

8. PROCESSO, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado por compreender adicionar um antioxidante ou sequestrador de oxigênio ao segundo éster recuperado.

9. PROCESSO, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado por compreender armazenar ou transportar o segundo éster recuperado em ou sob um ambiente com oxigênio reduzido.

10. PROCESSO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pela água ser continuamente removida da reação para formar o primeiro éster.

11. PROCESSO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por qualquer ou ambos dentre a formação do primeiro éster e a transesterificação do primeiro éster com o segundo álcool com ponto de ebulição menor ocorrer em um ambiente com oxigênio reduzido.

12. PROCESSO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender adicionalmente recuperar e reciclar pelo menos uma porção do primeiro álcool com alto ponto de ebulição para a etapa de reagir a corrente aquosa com o primeiro álcool com alto ponto de ebulição para formar o primeiro éster.

13. PROCESSO PARA PRODUZIR ÉSTERES DE FDCA A PARTIR DE DEXTROSE, caracterizado por compreender: converter dextrose em ácido glucárico por meio de oxidação para fornecer uma mistura de materiais que incluem ácido glucônico assim como ácido glucárico;

separar por meio de cromatografia uma fração enriquecida com ácido glucárico a partir da mistura, usando uma resina de troca iônica anfotérica; e converter o ácido glucárico da fração enriquecida com ácido glucárico em um ou mais ésteres de FDCA.

14. PROCESSO, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pela fração enriquecida com ácido glucárico ser usada diretamente e sem o isolamento adicional de ácido glucárico da mesma para formar o um ou mais ésteres de FDCA.

15. PROCESSO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 13 ou 14, caracterizado por compreender adicionalmente um antioxidante ou sequestrador de oxigênio para ésteres de FDCA produzidos pelo processo.

16. PROCESSO, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado por compreender armazenar ou transportar os diésteres de FDCA produzidos pelo processo em ou sob um ambiente com oxigênio reduzido.