CN104822643A - 来自生物衍生的羧酸酯的氢化产物 - Google Patents

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Abstract

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。

Description

来自生物衍生的羧酸酯的氢化产物
优先权要求
本申请要求2012年12月20日提交的美国临时申请号61/739,784的优先权的权益，该申请的内容结合在此。
技术领域
本发明涉及一种用于产生某些化学品的方法。具体而言，本发明涉及一种用于从羧酸的酯类产生氢化产物的方法。
背景技术
作为有价值且重要的化学化合物，1,4-丁二醇(BDO)和γ-丁内酯(GBL)被用于许多工业和商业用途中。例如，BDO是用于常见的工业和商业产品如聚醚二醇、聚氨酯聚合物、以及聚酯聚合物中的中间体，或作为增塑剂，印刷油墨中的载体溶剂，以及清洗剂。GBL的重要用途是作为制造吡咯烷酮中的化学中间体。GBL的其他用途因其强大的溶解特性而包括作为一种去污剂、脱漆剂、强力胶去除剂、或用于电子设备和高技术产业中的电路板的清洗剂。其他应用包括生产除草剂和作为药品生产中的加工助剂。
在BDO的常规工业合成中，在二十世纪三十年代如最初由法本化学工业公司(IG Farben)的沃尔特·雷珀(Walter Reppe)开发，使乙炔与甲醛的两种等效物反应以形成1,4-丁炔二醇，也称为丁-2-炔-1,4-二醇。1,4-丁炔二醇氢化转化成1,4-丁二醇。处理乙炔的要求意味着多年来只有选定的少数制造商能够进行BDO的生产。然而，BDO及其衍生物(四氢呋喃(THF)、GBL等)的价值推动大量的努力投入到新方法开发中，这产生了许多附加的方法，包括丁二烯乙酰氧基化和烯丙醇(来自环氧丙烷)加氢甲酰基化，连同从正丁烷经由马来酸酐/马来酸的各种途径。
根据由戴维麦基有限公司(Davy McKee Ltd.)开发的方法工业合成BDO涉及经由一种中间体甲酯将丁烷-衍生的马来酸酸酐转化成BDO。具体而言，戴维方法在三个方法阶段中将马来酸酐(MAH)转化成1,4-丁二醇(BDO)、四氢呋喃(THF)以及γ-丁内酯(GBL)。首先，将熔融MAH与甲醇混合并且进行放热反应以便形成马来酸单甲酯并且使用专有的酸性树脂催化剂，这将从马来酸单甲酯转化成马来酸二甲酯(DMM)。这被氢化成琥珀酸二甲酯(DMS)，并且之后一系列反应将DMS转化成γ-丁内酯(GBL)并且之后转化成BDO和THF。最终，通过蒸馏将粗产物精制成市场质量的BDO和THF；甲醇被回收用于再循环至MAH酯化阶段，其中DMS和GBL被回收用于再循环至氢化。
近年来，随着对远离天然气或石油化工来源的烃源的兴趣的增长，制造商们已集中于寻找可再生且可持续的“绿色”材料资源。许多制造商已尝试开发将生物衍生的烃进料源与一种用于合成BDO及其相关联的衍生物的系统结合的一种方法，但没有制造商成功做到这一点。目前，制备生物衍生的碳资源的主要方式是借助于发酵以便将糖类和其他基于植物的碳水化合物转化成羧酸。羧酸更容易转化成其他化学品。当前，将羧酸从发酵培养基作为盐而不是游离酸回收。发酵后下游处理中的若干不同步骤要求分离游离酸，以制备用于化学转化的羧酸并且将原酸(raw acid)转化成有用的化合物。这些步骤已显示出不同的缺点，包括高成本、生成大量副产物废弃物、以及限制易于大量生产的规模经济。
因此，需要一种回收各种羧酸如苹果酸或琥珀酸的更好的、更直接的方法，并且该方法可以提供借助于氢化将生物衍生的烃源与不同产物如BDO及其衍生物的产生相结合的一种成功途径。
发明概述
本发明部分地涉及一种用于产生氢化产物的方法。该方法涉及：a)获得一种发酵培养基，该发酵培养基含有至少一种游离有机酸或多种有机酸的混合物，或至少一种游离有机酸和这些有机酸的相关联的碱金属或碱土金属盐；b)将含有游离有机酸的该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催化剂的情况下，在对应于至少一种醇，包括不同醇的混合物或组合，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有机酸与该醇溶剂反应，以便从所述有机酸合成酯；d)氢化所述酯中的至少一种以从其形成一种氢化产物。可以由这种方法从相应的游离有机酸制得的氢化产物可以包括例如以下各项中的任一个或多个：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。用于提供这些氢化产物的酯可以是单酯、二酯、或三酯。优选地，氢化步骤的酯进料主要包含发酵培养基中的这些有机酸的二酯或三酯。
从另一个角度来看，本发明提供一种用于使用羧酸酯生成碳原料流的方法，这些羧酸酯回收自经受氢化的一种发酵系统。
酯化反应温度是在约150℃与约250℃之间，并且操作反应压力是在约400磅/平方英寸与约3,000磅/平方英寸(表压)之间。取决于所希望的结果，酯化反应可以运行约4小时，最高达约12小时。
在另一个方面中，本发明涉及一种处理农产品或生物质的方法。该方法包括从农产品或生物质获得碳水化合物，使这些碳水化合物发酵以产生一种发酵培养基，将该发酵培养基干燥以产生一种发酵培养基粉末，并且将该发酵培养基粉末运输至一个第二处理地点。该第二处理地点可以位于更靠近可源自该发酵培养基粉末的一种产物的需求的一个源处，该发酵培养基粉末可以在该第二地点处进行处理以从其产生一种产物。
本发明方法的另外的特征和优点将披露于以下详细说明中。应理解，先前概述和以下详细说明和实例都仅代表本发明，并且打算提供综述以便理解如所主张的本发明。
图式简要说明
图1是示出了用于酯化源自发酵培养基的一种有机羧酸的本发明方法，以及可以分离所得酯和/或从这类酯生成其他化合物的另外的下游处理的重复的示意图。
图2是示出了根据本发明方法的一个实施例的一部分使用源自发酵的琥珀酸的酯生产，以及Na和Mg盐再循环回到发酵反应器中的一种下游处理的一个实例的示意图。
图3是示出了根据本发明的游离琥珀酸在不同醇中的CO2-辅助酯化的图，这些不同醇被转化成相应的二甲酯、二乙酯或二丁酯。
图4是示出了其他多元羧酸的CO2-辅助酯化的图。
图5示出了总结了源自发酵培养基的游离琥珀酸的CO2-辅助酯化的温度变化的一系列反应图。
图6示出了总结了根据本发明的游离有机酸的CO2-辅助酯化的初始操作压力变化的一系列反应图。
图7示出了总结了根据本发明的游离有机酸的CO2-辅助酯化的温度和反应时间变化的一系列反应图。
图8示出了总结了琥珀酸和它们的Mg2+和Ca2+盐的反应结果的一系列反应图。
发明优选实施方式的详细说明
第I部分-说明
A.
本披露部分地描述了一种用于从生物衍生的碳源如糖或其他基于植物的碳氢化合物制备不同氢化产物如1,4-丁二醇(BDO)、γ-丁内酯(GBL)、四氢呋喃(THF)以及它们的衍生物的方法。该方法结合了从一种发酵培养基回收一种有机酸的能力，以及将酸用作一个流线化程序中的氢化反应的一种原料的能力。本发明方法包括一种以相对高效和成本有效的方式将羧酸转化成其相应的酯(例如，单酯、二酯、或三酯)的方法。
具体而言，本发明方法涉及获得一种发酵培养基，该发酵培养基去除了或未去除细胞团和不溶性化合物，该发酵培养基含有感兴趣的游离有机酸，任选地与相关联的碱金属或碱土金属盐(例如，钠盐、钾盐、或镁盐)的一种混合物；将含有游离有机酸的未加工的或澄清的发酵培养基干燥成一种粉末；在基本上不存在任何其他酸催化剂的情况下，在一种反应温度和压力下，在CO2气氛中使该粉末中的该有机酸与一种醇反应，以便合成一种酯，该反应温度和压力与该醇和/或CO2的超临界、临界或近临界条件对应；并且使该酯经受氢化以形成一种氢化产物。如在此所使用，术语“游离羧酸”指代处于或低于其pKa值、处于溶液中时至少50％处于其质子化状态的一种羧酸化合物。本发明涉及从原本昂贵且难以分离的有机酸产生酯的一种简单但有效的方式的发现。如在此所使用，术语“基本上不存在”指代另一种酸催化剂在很大程度上或完全不存在，或者以低于催化效力的微小的量或痕量存在的一种状况。换言之，不存在其他酸催化剂，或者在反应中相对于羧酸以低于10％、5％、3％或1％重量/重量的水平存在。
图1是示出了从发酵培养基中提取有机酸的一种一般方法的示意性表示，该一般方法包括本发明酯化反应整合可以利用所得酯的另外处理的一个型式。如图所示，将来自一个反应器的发酵培养基1过滤(超滤)3以去除生物材料如细胞团，并且产生有机酸，包括它们的盐、副产物以及其他化合物。然后将所有这些材料干燥3a以制得一种未精制的混合物5。之后在升高的操作反应温度和压力下，将这种干燥的材料混合物在具有一种醇(R-OH；R＝烷基C1-C12)和CO2的一个液体系统中反应7，以产生单酯或二酯，或两者的混合物。溶液中只有这些有机酸发生反应。将所得混合物9过滤11以将酯13和其他副产物15分离。酯是可溶的，而其他副产物化合物是不可溶的。这些副产物包括钙、镁或钠的碳酸盐，这些碳酸盐可以被回收并且循环17回到发酵反应器19中。这种循环可以带来显著的成本节约，并且提高总发酵和提取方法的效率。随后可以分别通过蒸馏21、氢化23或氢解处理25来处理这些酯，以分离不同的酯，从而产生C4平台化合物如在此论述的氢化产物(例如，BDO、GBL、NMP等)和生物燃料(例如，乙烷、乙醇、丁烷、丁醇、丙烷、丙醇等)。
如在此所使用，术语“生物燃料”指代用作燃料的气体、液体或固体物质，它们产生自可再生生物资源如植物、纤维素生物质或农业生物质或它们的衍生物。具体而言，生物燃料指代可以用于或用作内燃机中的运输燃料以便为某些机械或能量产生应用供能的一种材料。例如，丙醇和丁醇可以与乙醇大致相同是汽油添加剂。液化石油气(LPG)中的丁烷和丙烷以及天然气中的乙烷可以适合作为某些运输系统中的燃料。其他生物衍生的烃类如辛醇/辛烷，或比C5或C6更重的烷烃也可以是生物燃料。
回收方法和酯化方法可以应用于从源自一种发酵培养基的游离有机酸产生化学原料分子(例如，BDO、GBL、THF等)。本发明的一个优点在于人们可以直接从一种发酵培养基使用游离有机酸并且从它们生成相应的酯，而不需要从该发酵培养基分离或纯化酸，但这在培养基的常规提取中是必要的。
与中和有机酸或将这些有机酸转化成它们的盐的某些发酵方法相比，本发明方法提供了一种从发酵培养基分离和提取有机酸的更简单的方式。本发明方法消除了对滴定和中和发酵培养基以及用于产生一种原料平台化学品的某些纯化步骤的需要，这些滴定和中和可以使金属盐沉淀。这些游离有机酸被转化成酯，这些酯更易于通过蒸馏或其他纯化技术来处理和提取，而不需使用昂贵且复杂的色谱分离柱或树脂。例如，在一种常规方法中，人们将需要使用离子交换色谱法来分离酸。在离子交换之后可能会不可避免地带走少量盐。因此，人们可能需要多个操作单元以将该酸纯化至可接受的质量水平。每增加一个操作单元，总方法的成本增加。与合成酸的酯的本发明方法相比，人们可以将盐回收作为碳酸盐或氢氧化物，它们可以用于再生成发酵培养基并且最小化废弃物。而且，本发明方法的一个优点在于人们可以进一步将合成副产物直接循环回到发酵培养基中。通过将有机酸转化成它们相应的酯，我们可以避免这类问题。
B.
通常，在一种酸催化剂的存在下，将羧酸与醇一起加热时产生酯。从一种酸和一种醇形成一种酯的机制是一种酯的酸催化的水解步骤的逆向过程。反应可以在任一方向上进行，这取决于所使用的条件。在一个典型的酯化过程中，一种羧酸并不与一种醇反应，除非有一种强酸用作催化剂。催化剂通常是浓硫酸或盐酸。质子化使得羰基更具亲电子性，并且使得羰基能够与该醇反应，该醇是一种弱亲核试剂。
一般而言，本发明酯化方法涉及在基本上不存在任何其他酸催化剂的情况下发酵衍生的游离有机羧酸与一种醇在CO2气氛中产生酯的一种反应。该酯化反应在处于该醇和/或CO2的超临界、临界或近临界温度和/或压力的条件下在溶液中进行。在这类条件下，我们相信CO2自己生成一种酸催化剂或原位用作酸催化剂，并且在酯化反应完成之后反向再生。相信能够原位制得量足够多的反应中间体(单烷基碳酸)以驱动酯化作用并且影响酯产生。这种中间体(具有与游离有机酸相似的pKa(例如，约4-5))用作一种碳酸，它远远弱于常用的强酸。在较高温度下观察到的更大的酯转化趋势证实了这种方法的相对大的活化能。
本发明方法的一个有利特征在于：与一些其他技术不同，将游离羧酸活化为一种酰基卤化物(例如，氟化物、氯化物、溴化物)或通过使用强矿物酸进行的活化是不必要的。酰基卤化物使用不方便，因为这些物种固有地是反应性的，具有稳定性问题，废弃物处理问题，并且可能是麻烦的且高制备成本的。
在本发明方法中，二氧化碳取代常用强酸用作一种催化剂消除了将一种强酸引入到酯化反应中的需求。这种特征可以避开调节pH值以便去除催化酸的一般需求，从而实现一种更简单且更干净的合成。人们可以简单地进行至过滤所得产物以去除碱金属或碱土金属碳酸盐或其他盐。一种更干净的产物将节省纯化成本以及用于转化成其他化学原料的下游处理的成本。
在此描述的方法是一种产生酯的更环境友好的方式。由于相信在酯化反应过程中，在醇的存在下，二氧化碳可以自己原位生成一种酸催化剂，所以本发明方法不要求使用或添加另一种酸催化剂物种。换言之，在基本上不存在任何其他酸催化剂的情况下，仅使用CO2的反应动力学就可以驱动酯化作用。重申一下，本发明方法并不要求将游离酸活化为例如一种酰基氯化物或通过强酸进行活化(即，费歇尔酯化作用(Fischer esterification))。
一般而言，酯化作用在约150℃至约250℃之间的操作或反应温度下，在约450磅/平方英寸或500磅/平方英寸与2,500磅/平方英寸或3,000磅/平方英寸(表压)之间的反应压力下持续进行一个延长的时间段，如约4小时，至多约12小时。典型地，温度可以是在约170℃或190℃至约230℃或245℃之间的范围内(例如，175℃、187℃、195℃或215℃)，并且操作压力是在约900磅/平方英寸或950磅/平方英寸与约2,200磅/平方英寸或2,400磅/平方英寸之间(例如，960磅/平方英寸、980磅/平方英寸、1020磅/平方英寸或1050磅/平方英寸)。可替代地，温度可以是在约180℃至约245℃之间的范围内(例如，约185℃或200℃或210℃至约220℃或235℃或240℃)，并且操作压力是在约1000磅/平方英寸与2,350磅/平方英寸之间(例如，1,100磅/平方英寸、1,200磅/平方英寸、1,550磅/平方英寸、1,750磅/平方英寸、1,810磅/平方英寸或1,900磅/平方英寸)。其他温度可以是在例如从约160℃或185℃至约210℃或225℃的范围内，并且其他操作压力可以是在例如从约1,150磅/平方英寸或1,500磅/平方英寸至约1,800磅/平方英寸或2,000磅/平方英寸的范围内。
这些反应温度和压力与一种或多种醇或CO2的超临界、临界或近临界条件对应。表1出于说明目的列出了一些常见溶剂(即，甲醇、乙醇、1-丙醇、1-丁醇、水、以及CO2)的临界参数。
      
      
在高于临界点(即，临界温度和/或压力)的条件下，流体以超临界相存在，其中该流体展现出介于液体与气体的那些特性之间的特性。更确切地说，超临界流体(SCF)具有类似液体的密度和类似气体的运输特性(即，扩散系数和粘度)。这可以参见于表2，其中比较了三种流体类型-常规液体、超临界流体以及气体之间的这些特性的典型值。
      
类似地，“近临界”指代至少醇物种或CO2气体的温度或压力较低但在它们对应的临界点的150K内(例如，在50至100K内)，或220磅/平方英寸内(例如，在30至150磅/平方英寸内)的条件。相信在温度和压力达到近临界、临界或超临界条件时，试剂的溶解度被增强，这促进了酯化反应。换言之，CO2气体、醇和酸或盐物种在近临界、临界或超临界条件下比在不太严格的条件下能够更好地相互作用。反应并不要求醇物种和CO2气体两者都处于近临界、临界或超临界条件；相反地，只要这些物种中的任一个满足这种条件，反应就能操作。
如果本发明酯化反应在至多分别是约250℃和3,000磅/平方英寸的更高的温度和更大的压力下操作，持续至多约10或12小时的反应时间，那么人们可以在比先前(约是18至20小时)更短的反应时间内产生选择性和纯度水平相对更大的大量酯产物。在较低的操作温度(<190℃)下，更容易形成多元羧酸的单酯分子，而在温度≥190℃或195℃下的反应会优先将多元羧酸转化成二酯。通过选择在从约190℃或195℃或200℃至约245℃或250℃的更高范围内的一个温度，人们可以优先将反应驱动至更高的二酯转化率。酯化可以产生有机酸的最少是约50％、希望的是至少65％或70％的二酯。在或接近超临界操作条件下进行的反应往往产生更好的结果。当在或接近约230℃或约240℃的甲醇和约31℃/1000磅/平方英寸的CO2的临界条件下操作时，人们能够实现约90％或更好的，典型地约93％或95％的转化率。人们可以通过调节温度和反应时间的不同组合(例如，更高的温度和更短的反应时间(例如，小于10或12小时，在4与8小时之间)或反之亦然)的变换来实现高产率，这可以是优于当前方法的一个优点。在最优情况即在250℃下，在相同的或更大的CO2压力下进行酯化作用的情况下，产率将几乎是定量的(即，≥95％产率)，例如高达约98％、99％或99.9％的转化率。
正如随附实例将显示，反应条件的变化表明人们可以在更高的温度和/或延长的反应时间下生成更多的二酯产物。如前所述，然而，温度的不同变换可以影响酯化反应产生相同量的酯产物的持续时间。根据本发明方法的反应不利于高度形成副产物；因此，人们可以避免羧酸和其他起始试剂的环化。本发明方法中未观察到高温(即，>145℃或>150℃)下潜在的脱羧危险。
使用超过羧酸的量的醇溶剂，人们可以产生一种非常干净的酯化作用。本发明合成方法产生初始纯度约为70％至72％的非常干净的酯产物，而不会生成大量副产物如低分子量酸–乙酸或甲酸–分子重排或环状产物，人们通常可以在高温下的标准的酸催化酯化作用中发现这些副产物。这些酯可以进行精制以实现约90％至98％的纯度。可以例如借助于结晶、色谱或蒸馏来实现纯化。
典型地，所得酯产物可以是单酯或二酯，或者形成两者的混合物。人们可以控制反应以驱动酯化作用朝向一种酯形式或另一种形式。例如，人们可以选择优先驱动酯化反应朝向二酯分子的形成的操作温度和压力。类似地，人们可以控制酯是由单一有机酸物种(例如，琥珀酸)形成还是由多个不同种类的有机酸(例如，乙酸、柠檬酸、乳酸、苹果酸、马来酸、琥珀酸)的混合物形成，这些有机酸可以是存在的并且可源自发酵培养基。换言之，人们可以根据本发明酯化反应使用各种不同种类的羧酸以产生各种不同的酯。这些酯进而可以进行分离，在下游化学处理中进一步改性并且在某些实施例中转化成有用的化合物，例如用于药品、化妆品、食物、饲料、聚合物材料。例如，琥珀酸酯可以转化成一种聚合物如聚丁二酸丁二醇酯(PBS)。
在本发明酯化方法中，催化剂(CO2)和酯化试剂(醇)相对于游离有机酸的量都大为过量地存在。CO2在反应阶段期间应处于气相，而不管它的来源(例如，气罐或干冰)，因为反应是在高温下进行的。在使用密封压力反应器的情况下添加固体CO2是具有战略意义的，因为它在组装反应设备时允许缓慢升华形成气态CO2。这可以最小化CO2损失。在CO2(即，含有CO2)气氛中，反应气氛中CO2的浓度按体积计可以是至少10％或15％，有利地是约25％或30％，优选地是大于50％。为了更好的反应结果，CO2的浓度应被最大化。希望的CO2浓度按体积计是从约75％或80％至约99.9％，典型地是在约85％与约98％之间。氮气(N2)或空气在反应器中是容许的，但优选地是除CO2之外的气体的浓度被保持在较小百分率(<50％)或微小量。
具有含C1-C20的R-基团的任何液体醇都可以用作溶剂试剂。在某些实施例中，醇的R-基团可以是饱和的、不饱和的或芳香族物种。不同种类的醇(例如，C1-C12)的混合物也可以用于反应中，但会产生相应的不同酯的混合物，这取决于具体的R-基团。醇类如甲醇、乙醇、丙醇或丁醇鉴于它们在酯化反应中的常见的可用性、廉价性和机理的简单性而优选用作试剂。可替代地，在一些实施例中，该醇还可以是C2-C6-二醇。与二醇的酯化作用可以生成可以容易地聚合的单体或低分子量低聚物。
人们可以使用各种不同的有机酸，例如，选自：a)一元羧酸：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；b)二羧酸：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；或c)三羧酸：柠檬酸、异柠檬酸、乌头酸、丙三羧酸、以及均苯三酸。有机酸可以包括这些有机酸的碱金属或碱土金属(例如，钠、钾或镁)盐。令人希望地，该有机酸是一种二羧酸或三羧酸。
该方法可以通过在一个连续或分批过程中将副产物循环回到发酵培养基中来减少废弃物的量。我们还发现在本发明酯化方法中，当在不存在任何其他酸催化剂的情况下，游离有机酸与一种醇和CO2反应时，有机酸的游离质子化形式在醇溶剂中具有比它们的相应的盐更大的溶解度。在类似反应条件下进行时，使用游离有机酸作为试剂的酯化反应将产生比使用盐物种作为试剂的反应约大2至3倍的量的二酯产物。当人们将随附图3B(游离酸)的反应与图5A(酸式盐)的反应进行比较，并且在表4中分别将实例2和3(酸式盐)与实例5和6(游离酸)进行比较时，可以看见这个结果。相信溶解度是一个差异因素。例如，由于镁盐在甲醇和乙醇中的溶解度显著优于钙盐的溶解度，一种钙盐的一种反应的产物产率远远低于从一种相应的镁盐的一种起始试剂产生的产物产率。
本发明包括一种用于酯化多元羧酸的方法。该酯化方法涉及：提供含一种或多种游离有机酸的一种溶液并且在不存在任何其他酸催化剂的情况下，使该溶液与一种醇在CO2气氛中反应；并且选择与该醇和/或CO2的超临界、临界或近临界条件对应的一个操作反应温度或反应压力以产生一种酯。当有机酸是一种多元羧酸时，与单酯分子相比，该反应温度和压力条件优先驱动反应朝向至少二酯分子的形成。由于存在回收过程，操作反应温度是在约150℃与约250℃之间，并且操作反应压力是在约400磅/平方英寸与约2,500磅/平方英寸之间。取决于所希望的结果，反应可以持续进行至多约12小时。
C.
上文描述的酯化方法可以整合到基于发酵的碳链原料的生产中，并且提供从源自一种可再生源的羧酸生成酯的一种更方便的方法。本发明提供一种直接途径，其中生物衍生的羧酸可以在一种简单的成本有效的方法中从一种发酵培养基回收，转化成酯，并且之后经受氢化过程以产生BDO、GBL、THF以及它们的衍生物。
通过蒸馏过程，人们可以通过除去该醇来浓缩酯，并且之后过滤从酯合成获得的副产物。根据不同酯物种的沸点来进一步蒸馏一种混合酸酯产物混合物允许人们分离不同的单独的酯。例如，表3提供了根据本发明可能存在于一种酯产物混合物中的常见酯的样品的沸点。
      
在剩余溶液中回收酯之后，材料处于易于使用形式，并且人们可以蒸馏酯混合物以分离不同的酯物种以及任何剩余醇。一旦酯被回收，人们就可以使用单酯作为用于转化成螯合剂的前体，并且使用二酯作为溶剂。
从发酵回收处于其相应的酯形式的有机酸的一个优点在于这些酯的下游处理与游离酸的氢化相比是低能量密集的。本发明酯化方法的另一个优点在于：人们将会发现本发明方法与其他方法相比能更简单和更容易地从发酵精制用于C4化学平台的有机酸。该方法能够容易地将酯与其他不溶性材料分离，并且最小化人们需要分离的盐的量。在一种整合方法中，它使得人们能够直接酯化低pH发酵培养基中产生的游离酸和盐的组合，其中在比有机酸的pKa更小的pH下进行发酵。该方法与当前的回收方法相比可以是低能量密集的。
图2示出了结合本发明酯化方法的重复的一种下游处理的示意图。具体而言，图2描绘了使用琥珀酸或源自一种发酵培养基的任何其他种类的有机酸的一个实例，这些有机酸被提取并且在过量CO2的存在下与一种醇反应以生成酯。根据该方法的这个重复，将葡萄糖、玉米浆或其他糖类以及Mg(OH)2/NaOH引入到一个发酵反应器1中并且进行发酵2以产生羧酸。将含有有机酸、盐(例如，琥珀酸盐以及它的钠盐或镁盐)以及其他副产物的混合物的一种发酵培养基液体4过滤6以去除细胞团8和其他不溶性物质。该发酵在低pH值下进行，其中人们起始于高pH(例如，pH约为7或8)，并且在发酵过程期间，pH值下降至约2至3。人们将产生例如在约9:1w/w至7:3w/w的盐与酸的比例范围内的存在的盐和游离酸的一种混合物。pH值(例如，pH 5)小于有机酸的pKa的发酵培养基获取自一个发酵反应器。典型地，该发酵培养基处于约1.5与约4.5之间的一个范围内的pH值。
之后将培养基提取物干燥10成一种粉末。在干燥时，混合的酸滤液应尽可能多地去除水。干燥步骤可以例如借助于喷雾干燥、转鼓式干燥或冷冻干燥来完成。总体上正如酯化作用一样，相对低的水含量是希望的，否则可逆反应往往会水解回到二羧酸。在本发明方法中，应维持按重量计约5％的最大残余含水量。在含有小于3％wt.的水的样品的情况下，人们将期望酯产率增加至多约98％或99％。
然后，在约180℃至约250℃之间的温度下，在过量CO2中，使干燥粉末(平均含水量在约1wt.％与5wt.％之间，希望地是≤3wt.％)与用作烷基化剂的一种醇14反应12，持续约4小时或更多的持续时间，以酯化这些有机酸。在这个实例中，琥珀酸在甲醇和CO2中反应，以生成琥珀酸二甲酯。连同游离有机酸，还将酯化处于发酵培养基中的任何剩余的游离氨基酸。
一旦羧酸酯被生成和收集，人们之后就能够将这些酯进给到一个氢化过程中。氢化可以根据各种不同的方法、系统以及它们的变换形式来进行，例如在以下各项中所描述：美国专利号7,498,450B2(涉及二羧酸和/或酸酐的均相氢化)、6,433,193B或5,969,164(涉及一种用于通过马来酸酐的氢化产生四氢呋喃和γ-丁内酯的方法)；美国专利号4,584,419A(涉及关系到C4二酸的二(C1-C3烷基)酯的氢化的用于产生丁烷-1,4-二醇的方法)；英国专利申请号GB2207914A(涉及一种用于从马来酸盐和富马酸盐产生丁烷1,4-二醇、γ-丁内酯以及四氢呋喃的混合物的方法)；国际专利申请号WO8800937A(涉及一种用于借助于马来酸二烷基酯的氢化同时产生丁烷-1,4-二醇和γ-丁内酯的方法)或WO 82/03854(涉及一种用于羧酸酯的氢解的方法)，或S·瓦拉达拉金(S.Varadarajan)等人的文章，“发酵衍生的有机酸的催化改质(Catalytic Upgrading of Fermentation-DerivedOrganic Acids)”，生物科技进展(Biotechnol.Prog.)，1999,15,845-854，先前披露中的每一个的内容通过引用以其全部内容结合在此。
如图2中的实例所说明，当根据上文定义的反应温度和压力参数与甲醇反应时，琥珀酸被酯化以产生琥珀酸二甲酯(作为主要产物)、NaHCO3、MgCO3/Mg(HCO3)2以及过量的甲醇16。将琥珀酸二甲酯和甲醇18与NaHCO3和MgCO320分离。不同于CaSO4，无论是一个连续过程还是处于一个新的分批过程中，碳酸盐都可以循环22回到反应器1中。将琥珀酸二甲酯和甲醇进一步彼此分离24，其中甲醇14被循环利用26。随后，可以将琥珀酸二甲酯28氢化30成各种不同的化学产物32，包括例如1,4-丁烷-二醇(BDO)、四氢呋喃(THF)、γ-丁内酯(GBL)或N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)。
本发明方法的另一个优点在于它可以简化用于发酵产物的作物的运输和处理。例如，在一种干燥的发酵培养基粉末的情况下，人们不再面临与用湿润的或液体原料作业相关联的问题。一种干燥的发酵培养基粉末可以更经济地运送至与制备或获得发酵培养基不同的位置。这将使得酯合成的反应能够在与获得发酵培养基不同的远程位置进行，并且扩大最终的处理设施可以定位的地理区域。
因此，我们还可以想到，在此描述的酯化方法可以整合到一种用于处理一种农产品或生物质的方法中。该方法涉及从农产品或生物质获得碳水化合物，使这些碳水化合物发酵以产生一种发酵培养基，将该发酵培养基干燥以产生一种发酵培养基粉末，并且将该发酵培养基粉末运输至一个第二处理地点。这个第二地点可以位于更靠近可源自该培养基粉末的一种产物的需求的一个源处，该培养基粉末可以在该第二地点处酯化和/或以其他方式进行处理以从其产生一种产物。
第II部分-实例
A.
将根据本发明酯化方法制备的实例整合到一种用于将游离羧酸从一种发酵培养基中分离的方法中。该方法总体上涉及以下步骤：a)将一种粗发酵培养基过滤以将细胞团和其他生物碎片从一种发酵培养基中去除；b)干燥该发酵培养基；c)在约150℃至近临界或临界温度的温度下并且在醇和/或CO2试剂的近临界或临界压力下，使干燥的发酵培养基与过量甲醇(CH3OH)或乙醇(C2H5OH)以及二氧化碳(CO2)反应，以产生单酯和二酯以及碳酸盐(NaHCO3/MgCO3)的一种混合物；d)将反应产物过滤以去除副产物；并且e)通过蒸馏酯来纯化。
将发酵培养基滤液干燥以去除全部或几乎全部的水以产生一种混合有机物粉末。使用一个喷雾干燥器或转鼓式干燥器，人们将含有混合有机酸的原溶液雾化以干燥成一种粉末。将该干燥的粉末悬浮在一种醇溶剂中。根据在此描述的条件使该粉末与该醇反应以酯化成单酯或二酯。
以下实例各自根据以下通用方案来进行，如所指示的反应温度、压力、时间和/或酸物种的变化除外，可进行必要的修正。将10克冷冻干燥的琥珀酸发酵培养基(灰白色粉末)和300g甲醇装填到1L夹套式不锈钢容器中，并且固定到帕尔反应器(Parr reactor)上。在以1100rpm机械搅拌同时，用N2吹扫反应器容器的内部顶部空间，并且之后最初用CO2加压至400磅/平方英寸并且加热至180℃持续5小时。在180℃下，观察到内部压力是约1650磅/平方英寸。在反应时间之后，在一个水浴中冷却该反应器主体直到达到室温并且释放压力。然后将非均相混合物过滤并且使固体在真空下干燥过夜。使用气相色谱法/质谱法(GC/MS)来定量地分析固体材料和溶液的样品。在反应中消耗了超过95％的可利用的琥珀酸镁的情况下，琥珀酸二甲酯的产率被测定为31.9％。产物的剩余部分包括作为较大部分的相应的单酯，并且在约60％至约65％的范围内。
正如附图和表中描绘的反应显示，某些温度和压力参数的修改和选择使得反应优先产生更多的二酯化合物。在本发明方法的某些实例中，酯化反应产生超过50％，典型地超过70％或80％的琥珀酸二烷基酯或苹果酸二烷基酯。如前所述，将未反应的材料和不希望的产物再循环到发酵反应器中。单酯和二酯的随后的分离通过结晶来实现。
图3示出了总结了游离琥珀酸在不同醇中的CO2-辅助酯化的一系列酯化反应。图3A示出了琥珀酸与甲醇在150℃下在400磅/平方英寸CO2气体中反应5小时，实现了约37％的琥珀酸二甲酯的产率。当操作温度增加至图3B的反应中的180℃并且所有其他参数与图3A中保持相同时，琥珀酸二甲酯产率的量增加超过两倍达到约81.2％。
图3C代表游离琥珀酸在180℃下在当前操作条件下在乙醇中的反应，它生成了处于约60.8％的良好产率的琥珀酸二乙酯。在图3D中，游离琥珀酸在180℃下在操作条件下与正丁醇反应，它生成了处于约52.2％产率的琥珀酸二丁酯。这些实例证明了鉴于不同种类的醇本发明酯化反应的通用性。
图4示出了其他种类的多元羧酸(carboxylic polyacids)的CO2-辅助酯化的实例。在图4A和图4B中，琥珀酸分别被柠檬酸(三元羧酸)和苹果酸取代。柠檬酸三甲酯的产率合理地处于约20.1％，证明CO2-辅助方案可以应用于三元羧酸。苹果酸的二甲基类似物的产率良好地处于约84.3％。因此，新酯化方法对于与其他酸的一般使用是可行的。
表4总结了若干反应的结果，这些反应根据如图5、图6以及图7中所描绘的本披露的酯化方法来进行。每组实例是根据进行反应的操作条件的变化来安排的：A)温度，B)压力，以及C)反应时间。在每个实例中，来自一种发酵培养基的琥珀酸被用作底物。将经过滤的澄清的含有游离酸和盐的培养基干燥并且稍后在溶液中与甲醇和CO2反应。(随着反应被加热，反应器容器内的实际操作温度和压力将超过在此提供的初始温度和压力。)
在A组的三个实例中，我们在以下不同的温度下，在400磅/平方英寸的初始CO2压力下进行反应5小时：实例A-1处于180℃，实例A-2处于210℃，并且实例A-3处于230℃。酸到它的相应的二酯的转化率随着操作温度的升高而增加。图6示出了改变琥珀酸和它的盐的一系列酯化反应中的温度的影响。在图5A中，琥珀酸的酯化是在约180℃的温度下进行超过5小时的时间。反应产生约13.9％的琥珀酸二甲酯的产率。图5B示出了与图5A中相同的反应，当反应时间保持不变，但温度上升到约210℃时，产率为约42.9％。图5C示出了处于230℃的反应并且产率为约72.4％。这表明随着温度的增加，反应动力学驱动朝向酸和烷基化剂的更完全的反应，以及更大的二烷基酯的产率。处于临界温度和/或压力条件下或接近临界温度和/或压力条件下进行的反应可以产生至少95％，可能是≥97％或98％的转化率。
在B组和图6中，我们在180℃的初始温度下进行酯化反应持续5小时，并且改变初始CO2气体压力：实例B-1处于400磅/平方英寸，实例B-2处于500磅/平方英寸并且实例B-3处于600磅/平方英寸。酸到它的相应的二酯的转化率是中等的，并且量产率在统计学上未显示出显著差异。反应器中的初始CO2气体压力并未对酸到它的二酯的转化产生大的影响，但在反应过程中反应器中的操作压力显示出对产率具有影响。
在C组和图7中，我们在恒定压力和温度下进行酯化反应，但改变了反应的持续时间。实例C-1进行5小时，实例C-2进行2小时，并且实例C-3进行0.5小时。图8中所示的实例表明随着增加的反应时间，从酸转化更大量的二酯。
图8示出了使用约4％w/w的浓度的琥珀酸盐进行的第一组CO2-辅助酯化反应，这些CO2-辅助酯化反应呈现为表5中的实例1-3。在实例1和实例2中，琥珀酸和它的镁(Mg2+)盐分别在210℃和180℃下在甲醇和乙醇中反应5小时的反应时间。反应分别产生约33％的琥珀酸二甲酯和约1％的琥珀酸二乙酯。甲醇展现出比乙醇更大的溶解琥珀酸盐的能力。琥珀酸镁展现出在甲醇中合理的溶解度水平，而它展现出在乙醇中有限的溶解度，即使是在高温下。因此，琥珀酸二乙酯的产率是可忽略不计的。实例3示出了使用琥珀酸钙(Ca2+)在180℃下进行超过5小时的反应。反应产生了仅约1.33％的相应的琥珀酸二甲酯。实例2和实例3中相对较低的转化率还突出了相应的碱土金属盐之间的溶解度差异。琥珀酸钙盐在甲醇中是不可溶的，即使是在高温下。对于甲醇与琥珀酸镁，CO2实验中使用的甲醇与盐的摩尔比是约110:1。类似地，对于甲醇与其他羧酸而言，比例是约100:1。
      
      
本发明方法。实例1、实例2和实例3证明了与琥珀酸盐相比琥珀酸的底物溶解度的重要性。实例4-7是第二组反应，其中游离琥珀酸以类似方式在甲醇、乙醇以及1-丁醇中反应。实例8和实例9示出了与其他有机酸如柠檬酸和苹果酸的反应可以分别实现相对良好的约20％和86％的产率。
游离琥珀酸容易与醇类反应，因为它在甲醇、乙醇、丁醇以及直到并且包括辛醇(C8醇)的其他醇中是完全可溶的。在实例6和实例7中，琥珀酸在乙醇和1-丁醇中反应，分别产生60.8％和52.2％的转化率。
羧酸盐在特定溶剂中的溶解度可以对酯化过程产生影响。游离酸的更大的溶解度允许比缺乏酸官能团的羧酸盐更大的反应性。因此，当将两组反应比较时，相应的酯的产率倾向于显著大于对照样品。实例4-7的反应产生比实例1-3的量显著更大的量的相应的二酯。在当前的操作温度和压力条件下，羧酸自身能够足以催化酯化反应。人们可以根据本发明方法来调节成功的酯化的底物溶解度。
B.
实例：氢化
使用与以上引用的参考文献中描述的那些之一类似的一种方法，人们可以进行从以上描述的酯化方法收集的羧酸酯的直接氢化。例如，人们可以使用金属铜催化剂来将琥珀酸二烷基酯氢化成BDO、GBL以及THF。下面描述了氢化过程的说明。
通过将铜盐湿浸渍到以下载体(全部都是16+30目)上：氧化硅-氧化铝(93％氧化硅、7％氧化铝西格玛化学品(Sigma Chemicals))以及两种色谱用氧化硅(相分离公司(Phase Separations,Inc.))XOA-400和XOB-030来制备铜催化剂。向10g载体中添加10毫升含有硝酸铜的溶液用于产生所希望的负载。将浆液在室温下搅拌2小时，并且之后在60℃至70℃的真空下干燥2小时。然后将干燥的固体在炉子中在500℃下在空气中煅烧11至12小时以得到铜氧化物。之后将催化剂材料装载到反应器中并且在200℃和200磅/平方英寸g下在纯氢中原位还原3小时。在反应之前和之后的催化剂载体的特征在于氮气BET表面积和水银孔隙度(mercury porosimetry)。使用正丁胺作为滴定剂在干燥的苯中进行载体酸度测量，其中对二甲基氨基偶氮苯(pKa＝3.9)作为指示剂。
向由167mm长×5mm内径(内径)的316不锈钢制成的锥形封闭反应器(Autoclave Engineers,Inc.)装填1克负载于石英玻璃料(quartz frit)上的催化剂。反应器被由Omega系列CN-2010可编程温度控制器控制的蛤壳式炉围绕。使用Biorad HPLC泵将以30wt％的甲醇溶液的琥珀酸二甲酯进料到反应器的顶部。还从一个标准罐和高压调节器将氢气进料到反应器的顶部；使用一个转子流量计来监测反应器出口处的气体流率。液体进料速率固定在0.05mL/min，并且氢气速率设置为400mL的STP/min以给出DMS/g对催化剂/h的0.9g的重量时空速度(WHSV)以及200:1的H2/琥珀酸盐比。
将可冷凝的产物收集在浸入冰浴中的单端10mL Whitey样品筒中。使用三通阀以将反应产物转移到两个样品筒中的任一个中：在反应过程中，在一个计时时间段内，将可冷凝的产物收集在捕集器中，之后移除捕集器并称重，并且将内容物移除以用于分析。离开收集筒的气体穿过一个爆破片组件(rupture disk assembly)并且使用一个背压调节器使该气体逐步降低至大气压力。将气体产物收集在气袋中以用于使用气体色谱法来进行分析以便定量不可冷凝的产物形成。
在收集之后对可冷凝的产物进行称重，并且在瓦里安(Varian)3300气相色谱仪中进行分析，该气相色谱仪配备了一个火焰电离检测器以及一个Supelco SPB-1宽孔径(0.5mm)毛细管柱(50℃至200℃，在12℃/min下，保持在200℃下)。使用乳酸甲酯作为内部标准以促进产物浓度的计算。
实例：氢解
然后经一种催化剂(例如，还原的CuO/ZnO)将从以上描述的发酵提取获得的酯氢解，这应该会获得高转化率(>98％)和选择性(例如，国际专利申请号WO 82/03854)。
可替代地，人们可以根据例如美国专利号4,584,419中描述的一种方法来进行。使用一个具有油夹套的维持在231℃的不锈钢用于这种反应。借助于一个压力调节器和流量控制器(未示出)通过管线将氢气引入到含有许多钢球的一个蒸发器的底端。酯作为一种液体通过一个管线计量加入到蒸发器中。使所得的酯和氢气的蒸汽混合物穿过预热线圈到达反应器。这含有一个玻璃球层，该玻璃球层上安放了催化剂床。反应器的剩余部分填充有玻璃球，并且反应器的上端装配有一个出口管，该出口管通向一个冷凝器(未在冷凝器的下游使用一个湿式气体计。
将30ml粒状亚铬酸铜催化剂的进料放置在反应器中，然后使用42巴的氮气进行吹扫。将油浴升高至231℃的温度。处于42巴的2％的H2的N2气态混合物之后经过催化剂，持续8小时，接着10％的H2的N2(仍处于42巴)另外持续16小时，并且然后纯H2(也处于42巴)持续另一个12小时。
然后以对应于0.2/h的液体时空速度将琥珀酸二乙酯引入到蒸发器中。蒸汽混合物中的氢气：酯摩尔比是313:1。砂浴的温度维持在231℃。使用一个1.82米长，具有3.18mm的内径的不锈钢柱，30ml/分钟的氦气流率以及一个火焰电离检测器通过气相色谱法来分析冷凝物，该不锈钢柱含有Chromosorb PAW上的10％的二甘醇琥珀酸酯。仪器装配有具有峰积分仪的一个图表记录器，并且使用具有已知组成的马来酸二乙酯、琥珀酸二烷基酯、丁内酯、丁烷-1,4-二醇、四氢呋喃以及水的一种混合物来校准。也对离开气体取样并且使用相同的技术通过气相色谱法来分析。通过将观察到的保留时间与所讨论的材料的真实样本的保留时间进行比较并通过质谱法来证实峰的密度。在反应混合物中检测到了以下化合物：琥珀酸二乙酯、丁内酯、丁烷-1,4-二醇、四氢呋喃以及水。反应混合物中还检测到了痕量的微小副产物，包括2-乙氧基四氢呋喃和2-乙氧基丁烷-1,4-二醇。根据所获得的结果，似乎琥珀酸二乙酯已经顺利地转化成产物，其中对四氢呋喃的选择性是52.2mol％，对正丁醇的选择性是11.6mol％，对γ-丁内酯的选择性是26.1mol％，并且对丁烷-1,4-二醇的选择性是10.1mol％，余量是微量副产物。
已总体地并借助于实例详细地描述了本发明。本领域的技术人员应理解，本发明不必然限于特定披露的实施例，但在不脱离如由随附权利要求书或其等效物所定义的本发明的范围的情况下可以作出修改和变化，包括目前已知或有待开发的其他等效部件，它们可以在本发明的范围内使用。因此，除非变化另外脱离本发明的范围，否则这些变化应被解释为被包括在此。

Claims (22)

1.一种用于产生氢化产物的方法，该方法包括：a)获得一种发酵培养基，该发酵培养基含有至少一种游离有机酸，或多种有机酸的混合物，或至少一种游离有机酸和该有机酸的相关联的碱金属或碱土金属盐；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.根据前述权利要求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.根据前述权利要求中任一项所述的方法，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.根据前述权利要求中任一项所述的方法，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.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述有机酸选自下组，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.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述有机酸是一种多元羧酸。
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.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述反应温度和压力是处于在约150℃与约250℃之间的温度，处于在约400磅/平方英寸与3,000磅/平方英寸之间的范围内的压力。
12.根据前述权利要求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.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述发酵培养基是处于小于5的pH。
14.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述发酵培养基是处于在约1.5与约4.5之间的范围内的pH。
15.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述干燥是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。
16.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述有机酸是一种二酸，并且该酯的所述合成产生最少50％的向该有机酸的一种二酯的转化率。
17.根据权利要求1所述的方法，进一步包括将所述酯纯化至约至少约90％的纯度。
18.根据权利要求17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。
19.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。
20.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。
21.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。
22.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。
23.根据权利要求1所述的方法，其中所述有机酸是至少一种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。
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