CN109053442A - 制备琥珀酸酯的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种制备琥珀酸酯的方法，所述方法包括以下步骤：将含琥珀酸、醇和至少5wt％的溶解的盐酸盐的含水液体引入反应条件，由此获得琥珀酸酯，所述盐酸盐选自氯化镁、氯化钙和氯化锌，所述含量以所述液体重量计，和回收琥珀酸酯和含所述溶解的盐酸盐的含水溶液。已经发现本发明的方法表现出高收率和具有高反应速率。另外，已经发现该方法可以以高收率从所述含水反应介质中分离所述琥珀酸酯。

Description

制备琥珀酸酯的方法
本申请为分案申请，其母案申请的申请日为2014年2月13日，申请号为201480008221.1，和发明名称为“制备琥珀酸酯的方法”。
本发明涉及一种制备琥珀酸酯的方法。本发明还涉及一种制备1,4-丁二醇的方法。
琥珀酸酯用于多种应用中。它们可以例如用作溶剂、用于聚合物生产的单体和用于化学品生产的中间体。已经发现琥珀酸酯作为用于生产丁二醇的初始物料是特别有利的。1,4-丁二醇在工业上用作溶剂和用作各种类型化学品制备如一些类型塑料、弹性纤维和聚氨酯制备中的初始物料。它可以转化为四氢呋喃或丁内酯，而这两者自身也是有用的中间体。目前，丁二醇通常产自石油化学品前体、主要是乙炔。由于它被大量使用，因此有兴趣由可再生资源制备丁二醇。可获得琥珀酸酯的琥珀酸可以由再生资源制备，因此琥珀酸酯是有利的初始物料。
显然，由于琥珀酸酯作为初始物料在工业上是可行的，因此有必要通过成本有效和高效的方法制备琥珀酸。本发明提供了这样一种方法。
因此，本发明涉及一种制备琥珀酸酯的方法，包括如下步骤：
-将含琥珀酸、醇和至少5wt％的溶解的盐酸盐的含水液体引入反应条件，由此获得琥珀酸酯，所述盐酸盐选自氯化镁、氯化钙和氯化锌，所述含量以所述液体重量计，和
-回收琥珀酸酯和含所述溶解的盐酸盐的含水溶液。
琥珀酸为二酸，和因此允许形成单酯和二酯。尽管这两者都可以利用本发明方法形成，但本发明特别涉及二酯的形成。
已经发现本发明方法显示出高收率和具有高反应速率。此外，已经发现该方法可能以高收率从含水反应介质中分离琥珀酸酯。
更具体地，已经发现，相比于不存在所规定的盐的情况，在反应混合物中存在溶解的盐酸盐(选自氯化镁、氯化钙和氯化锌)导致反应速率和产物收率的提高。此外，已经发现，至少5wt％的这些盐的存在可以改进从含水介质中分离酯，特别是当分离通过相分离或提取发生时。已经发现，与其中在第一步骤中制备和从盐溶液中分离琥珀酸和在第二步骤中发生酯化的方法相比，本发明方法还具有许多优势。在本发明方法中，其中在盐存在下发生酯化，不需要使酸经历纯化步骤。因此，降低了酸和酯的总纯化努力，即使当考虑酸的纯化时。此外，如上所示，盐的存在改进了分离过程。因此，本发明方法可以在比在盐不存在下分离酯或从含水溶液中分离琥珀酸时更高的水含量下进行。因此，只须脱除较少的水，和这是经济上的优势。本发明和它的具体实施方案的另外优势将由进一步的说明变得清晰。
不希望受到理论约束，据信在反应混合物中存在溶解的盐酸盐(选自氯化镁、氯化钙和氯化锌)导致pH的降低，这导致了反应速率提高。进一步据信存在至少5wt％的溶解的盐酸盐(选自氯化镁、氯化钙和氯化锌)导致改进的相分离和提取过程。
本发明方法利用含琥珀酸、醇和至少5wt％的溶解的盐酸盐的含水液体开始，所述盐酸盐选自氯化镁、氯化钙和氯化锌，所述含量以所述液体重量计。
要注意的是，含水液体可以为单相溶液。但取决于酸、醇和盐的性质和含量以及是否存在提取剂，如在下文更详细讨论的，含水液体也可以为两相系统(包含两个液相)，和/或包含固体组分如酸颗粒。
含水液体中的琥珀酸浓度可以在宽范围内变化，这尤其取决于该酸在所述液体中的溶解度。可以提到40wt％的值作为最大值。可以提到1wt％的值作为最小值。低于所述最小值，经济操作可能是困难的。含水液体可以为溶液或悬浮液。通常，优选使用溶液。因此，在一个实施方案中，酸浓度为酸在含水液体中的溶解度或更低。如果希望，可以提高含水液体的温度以增加酸的溶解度。
含水液体还包含与酸反应以提供酯的醇。醇可以为适合用于酯化反应的任何烷醇。例如，醇可以为包含1-8个碳原子的烷醇。它可以例如选自甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、丁醇、戊醇、己醇、庚醇、2-乙基己醇和1-辛醇。可以使用仲醇和叔醇，但是优选伯醇，这取决于要获得的产物。如果醇在反应混合物中具有至少一些溶解度，该方法运行最好。醇在反应混合物中的溶解度可以通过提高温度而增加。
优选考虑使用C1-C8醇，更优选使用C1-C4醇。特别地，可以使用甲醇、乙醇和丁醇。
存在于含水液体中的醇量通过存在于系统中的琥珀酸量来确定。待酯化的羧酸基团与醇的摩尔比通常为1:1-1:10，优选为1:1-1:5。
除了酸和醇以外，含水液体还包含以其重量计至少5wt％的溶解的盐酸盐，所述盐酸盐选自氯化镁、氯化钙和氯化锌。如果溶解的盐的量低于5wt％，将不能获得本发明的有利效果。盐酸盐量的最大值对本发明方法来说不是关键的。作为通常值，可以提到40wt％的最大值。可能优选含水液体包含10-30wt％的溶解的盐酸盐，特别是15-25wt％。盐酸盐可以选自氯化镁、氯化钙和氯化锌。还可以使用盐的混合物。优选使用氯化镁，这是由于据信它在确保高分离效率和可能提高反应速率方面特别有效。此外，氯化镁的使用允许通过使用热分解步骤的有利集成过程。这将在下文更详细地讨论。
含琥珀酸、醇和盐酸盐的含水液体可以以各种方式获得。在一个实施方案中，琥珀酸、醇和盐酸盐在水中组合。但存在多种特别有利的可能性。
在一个实施方案中，通过如下步骤制备含琥珀酸、醇和盐酸盐的含水液体：提供含琥珀酸的钙、镁或锌盐的含水液体，通过加入HCl使所述含水液体酸化，和在加入HCl之前、之后或同时加入醇。酸化步骤导致琥珀酸盐转化为琥珀酸，同时形成相应的盐酸盐。通过选择琥珀酸盐和HCl的浓度，可以获得含上述范围内的琥珀酸和盐酸盐的液体。
如果希望如此，可以以各种方式增加这些组分的浓度，例如，通过加入琥珀酸或盐酸盐，或通过进行从系统中脱除水的浓缩步骤。
已经发现HCl的存在进一步提高了反应速率。因此，在一个实施方案中反应混合物包含额外的HCl，例如，0.5-5wt％的量，以琥珀酸的量计。尽管可以将HCl单独加入反应混合物中，但在本发明的一个实施方案中，使用相比于中和琥珀酸盐所需的HCl量过量的HCl进行酸化过程。在该实施方案中，加入的过量HCl可以例如为0.5-5wt％的量，以琥珀酸盐转化为琥珀酸所需的HCl量计。
将含酸、醇和盐酸盐的含水液体引入反应条件，由此获得琥珀酸酯。
反应条件通常包括20-150℃的温度，特别是30-130℃，更特别是50-100℃。反应期间的压力不是关键的，只要含水液体保持液体形式。通常，反应在1-5bar的压力、优选在常压条件下进行。
将含酸、醇和氯化镁的含水液体引入反应条件由此获得琥珀酸酯的步骤可以针对最终液体进行。但它也可以针对形成期间例如如上所讨论的酸化反应期间的液体进行。以相同的方式，以下所讨论的分离步骤可以在完成酯化反应之后、但也可以在酯化步骤期间或在一些实施方案中在组合的酸化/酯化步骤期间进行。各种实施方案讨论如下。
本发明方法的下一个步骤(如上所述可以与前一步骤组合进行)为回收琥珀酸酯和包含选自氯化钙、氯化镁和氯化锌的盐酸盐的含水溶液。存在可以实施该步骤的各种方式，这取决于酯的特性。
已经发现，对于某些琥珀酸酯，产物混合物可以形成两相系统，其中酯和盐酸盐溶液形成分开的液层。这特别适合于高级醇(即C2和更高、特别是C3和更高、更特别是C4和更高)的琥珀酸酯，例如琥珀酸二丁酯。除了琥珀酸酯的性质以外，是否形成两相系统还取决于介质的盐浓度，较高的盐浓度促进形成两相系统，和取决于酯浓度，较高的酯浓度促进形成两相系统。
该系统通常包含过量的醇，取决于醇的特性，过量的醇可以存在于水层和/或有机层。任何酯一形成，产物混合物的相分离就可能开始发生。由于通过形成分开的层从反应混合物中有效地脱除产物，相分离导致酯化率提高。此外，相分离可以允许通过分离各层分离相对纯的酯。应该注意的是，高浓度盐酸盐的存在改进了相分离。因此，在混合物中不与水相分离的酯可能仍在本发明含盐的系统中显示相分离。
术语"两相系统"是指其中存在两个彼此不混溶的液层的系统。两相系统包括含酯的液体有机层(产物层)和含溶解的盐酸盐的含水层。优选存在于系统中的至少80％的羧酸酯存在于液体有机层，特别是至少90％，更特别是至少95％，仍更特别是至少98％。液体有机层通常包含小于20wt％的水，更特别是小于10wt％的水，仍更特别是小于5wt％的水。有机相和含水相中的酯之间的有效分离可以例如通过进行多级逆流操作进行。
含水层包含如上所述的溶解的盐酸盐，和优选小于5wt％的琥珀酸酯，更优选小于2wt％的琥珀酸酯，和甚至更优选小于1wt％的琥珀酸酯。
含水层优选包含小于提供至系统的琥珀酸总量的5wt％，更优选小于2wt％，仍更优选小于1wt％。
本发明方法通常显示出至少90％的转化率，表示为转化的琥珀酸的量，以初始提供至系统的琥珀酸的量计。优选转化率为至少95％，更优选至少99％。
可以操作本发明方法至至少90％的收率，表示为由该方法基于理论收率计算所得的酯的量，由初始提供至系统的酸量计。优选收率为至少95％，更优选至少98％，仍更优选至少99％。已经发现，本发明方法可以给出这种高收率，尤其是当确保将恰当的循环步骤引入方法设计中时。
在本发明的一个实施方案中，提取试剂用于从氯化镁溶液中分离酯，该提取试剂(也称为提取剂)基本上与水不混溶。如果酯在水中的溶解度使得相分离不发生或仅发生有限程度，该方法可能是有利的。取决于条件，这适用于琥珀酸二甲酯和琥珀酸二乙酯。在这种情况下，提取剂的使用改进了酯从含水液体中的分离。
提取剂的使用导致形成两相系统，其中包括含提取剂和酯的液体有机层(产物层)和含溶解的盐酸盐的含水层。该系统通常包含过量的醇，取决于醇和提取剂的特性，过量的醇可以存在于水层和/或有机层。
当完成酯化反应时可以加入提取剂。还可以在酯化反应期间存在提取剂。这可能有利或不利，如在下文所解释的。琥珀酸的酯化反应为两步骤反应，其中首先一个羧酸基团酯化以形成琥珀酸单酯，之后第二羧酸基团酯化以形成琥珀酸二酯。当存在提取剂时，可能琥珀酸单酯优先吸收在提取剂中。如果醇保留在含水相中，这可能限制了琥珀酸单酯向二酯的转化。该影响是否发生取决于提取剂的性质和醇的性质。对于醇和提取剂的特定组合，使用常规实验研究该影响在本领域技术人员的能力范围内。但当使用提取剂时，可能优选在酯化反应完成后将它加入反应介质中。
适合的提取剂的例子为脂肪烃和芳烃如烷烃和芳族化合物、酮和醚。还可以使用多种化合物的混合物。适合的脂肪族烷烃的例子为C5-C10直链、支链或环烷烃如辛烷、己烷、环己烷、2-乙基己烷和庚烷。适合的芳族化合物的例子为C6-C10芳族化合物如甲苯、二甲苯和乙苯。
在本发明中，适合的酮的例子为C5+酮，更特别是C5-C8酮。C5+代表具有至少5个碳原子的酮。C9+酮的使用不太优选。已经发现甲基异丁基酮(MIBK)的使用是特别有利的。适合的醚的例子为C3-C6醚如甲基叔丁基醚(MTBE)和二乙基醚(DEE)。
本发明所用的提取剂的量通常不是关键的。最小量由确保有效分离过程所需的量来确定。通过工业操作来确定最大量，此时加入另外的提取剂不能导致改进的分离而仅能导致反应器体积增加。作为通常的范围，可以提到(水+琥珀酸+醇+盐+酯):提取剂的体积比为1:0.01-1:10，特别是1:0.1-1:10。对于琥珀酸酯、琥珀酸、醇和水在两相间的分布，参考上文针对相分离过程所述。
是否希望加入提取剂将取决于琥珀酸酯的性质和另外的条件如盐浓度、酸浓度、醇浓度和酯浓度。当琥珀酸酯自身与水或盐酸盐溶液不混溶时，自然发生相分离，和不需要加入提取剂。当琥珀酸酯为琥珀酸与具有至少两个碳原子、特别是至少三个碳原子、更特别是至少四个碳原子的醇的酯时，就是这种情况。在这种情况下，可能优选不加入提取剂以防止加入不必要的化合物。但如果希望，在这种情况下可以加入提取剂，和有时这么做可能有利于通过改变分配系数提高酯在有机相中的吸收。当琥珀酸酯与盐溶液混溶时，例如在琥珀酸二甲酯的情况下，如果希望通过相分离回收酯则有必要加入提取剂。对于琥珀酸二乙酯，提取剂的使用也可能是有利的。
如上所示，在酯化反应期间溶解的盐酸盐的存在导致反应速率增加。进一步发现，溶解的盐酸盐的存在可能促进和/或加强通过相分离或提取分离酯。更具体地，溶解的盐酸盐的浓度增加可能导致酯在有机层和含水层之间的分配系数更高，导致改进的酯收率和含水层较低的有机物含量。此外，在一些情况下，相分离仅在较高的溶解的盐酸盐浓度下发生。因此，当通过包括相分离或提取的方法分离酯与盐酸盐溶液时，优选盐酸盐溶液具有相对较高的浓度。在该实施方案中，可能优选在含水液体中盐酸盐浓度为至少10wt％，更优选至少15wt％，甚至更优选至少20wt％。
当通过包括相分离或提取的步骤分离酯与盐酸盐溶液时，可以通过本领域已知的液-液分离方法分离不同层。对于液-液分离的适合的设备和方法的例子包括倾析、沉降、离心分离、板式分离器的使用、凝聚过滤器的使用和水力旋流器的使用。还可以使用不同方法和设备的组合。
本发明方法可以进一步包括在酯化之前或期间的水脱除步骤。例如，水可以在加入醇之前、但在加入氯化氢之后脱除。这一步骤可以允许较高浓度的盐酸盐和/或较高浓度的琥珀酸盐。这可以提高酯化反应速率和/或加强相分离。优选可以浓缩到的琥珀酸盐浓度为上文针对含水混合物所述的。上限可以源自盐酸盐在溶液中的溶解度，因为沉淀盐的存在不能提供额外的好处，但可能导致处理问题。
如上所示，优选用于本发明的盐酸盐为氯化镁。优选该盐的一个原因在于它允许盐酸盐溶液的有利处理方法，即通过热分解进行。因此，在本发明的一个实施方案中，将由分离步骤所得的氯化镁溶液提供至热分解步骤，其中它转化成氧化镁和氯化氢。热分解的过程还被称为热水解。
热分解通常在至少300℃的温度下进行。优选地，热分解在至少350℃的温度下进行。由于能量成本，该温度优选低于1000℃，更优选低于800℃。例如，进行热分解的温度可以为350-600或400-450℃。
优选地，氯化镁溶液的氯化镁浓度为15-40wt％，更优选25-35wt％。存在于溶液中的氯化镁量太高可能导致在进入热水解装置时氯化镁沉淀。对于本发明方法中回收的氯化氢溶液，可以向其中加入水或从其中脱除水以获得希望的氯化镁浓度。
进行热分解的适合设备在本领域中已知。例如，可以使用喷雾焙烧炉或流化床焙烧炉。这些设备可以例如获自SMS Siemag，Andritz.Tenova，CMI，和Chemline。热分解中获得的氧化镁为固体形式。如果希望如此，它可以循环用于发酵过程，特别是作为中和剂。
MgO可以直接使用，但也可以通过与水反应转化为氢氧化镁。如果希望如此，热分解获得的氯化氢可以用于酸化步骤。
该方法可以进一步包括发酵步骤，其中形成包含琥珀酸盐的含水进料。该步骤通常包括以下子步骤：通过微生物使碳源发酵以形成含乳酸的发酵介质，和通过加入中和剂来(部分地)中和发酵介质以达到希望的pH，在这种情况下优选钙碱、锌碱或镁碱，更特别是镁碱，从而形成琥珀酸盐。随后，如果希望如此，可以从发酵介质中分离生物质，例如通过生物质的(超)过滤、离心分离或倾析或通过从发酵介质中沉淀琥珀酸盐(通常为琥珀酸镁)。如上所述，热分解步骤中获得的氧化镁可以在沉淀步骤中循环作为中和剂或其前体。
在一个实施方案中，本发明方法包括在催化剂存在下使琥珀酸酯与氢反应以形成1,4-丁二醇的另外步骤。该反应可以例如在180-300℃的温度和1-40bar的压力下发生。氢与进料的摩尔比可以例如为10:1-400:1。催化剂可以为本领域已知的包含加氢金属如元素周期表的6、7、8、9、10或11族的一种或多种金属的加氢催化剂。使用锌、铜、铬、钯或钌可能是优选的，而使用锌和铜的组合或铜和铬的组合可能是特别有利的。
图1描述了并入集成方法中的本发明方法。发酵过程在发酵反应器(1)中进行，产生琥珀酸。在发酵(未显示)期间加入碱，形成琥珀酸盐。优选碱为钙碱如氧化钙、氢氧化钙或碳酸钙，镁碱如氧化镁、氢氧化镁或碳酸镁，或锌碱如氧化锌、氢氧化锌或碳酸锌。优选使用镁碱。将含琥珀酸盐(优选琥珀酸钙、琥珀酸镁或琥珀酸锌，特别是琥珀酸镁)的产物物流(2)从发酵反应器中抽出，和提供至酸化/酯化反应器。如果希望如此，可以以本领域已知的方式进行中间纯化步骤如生物质脱除。在酸化/酯化反应器(3)中，通过管线(14)加入醇，和通过管线(9)加入氯化氢。氯化氢可以在气相中或在水溶液中。可以在加入醇之前、加入醇的同时或在加入醇之后加入氯化氢。将反应器引入酯化条件。之后，进行分离步骤。在该图中，这作为单独的步骤(5)给出，但它可以在酯化反应器中进行。分离步骤(5)产生包含盐酸盐的含水物流(6)。如果盐酸盐为氯化镁，可以将物流(6)提供至热分解步骤(7)，其中将含水氯化镁溶液分解以形成通过管线(8)脱除的氧化镁和通过管线(9)脱除的氯化氢。如图所示，氯化氢可以作为气体或吸收在含水液体中形成溶液之后循环至酸化步骤。氧化镁可以直接或在转化为氢氧化镁或碳酸镁之后循环至发酵步骤(1)(未显示)。从分离步骤(5)脱除的产物物流(10)包含琥珀酸酯产物。它通常还包含醇，这是由于酯化反应通常在过量醇的存在下进行。可以将产物物流(10)提供至分离步骤(11)，其中将醇与琥珀酸酯分离。分离步骤可以例如为蒸馏步骤。分离步骤产生含琥珀酸酯的产物物流(12)和可以提供至醇进料(14)的醇物流(13)。可以存在可包含琥珀酸和任选的缩合产物的底部物流(15)。如果存在，该物流可以循环至酯化步骤或以另外的方式处置。
图2提供了图1方法的变体。在图(2)的方法中，提取剂通过管线(16)加入分离步骤(5)。产物物流(10)包含琥珀酸酯、醇和提取剂。在这种情况下，分离步骤(11)产生醇物流(13)、酯物流(12)和提供至酯化反应器(33)的循环提取剂物流(16)。分离步骤(11)可以例如通过分馏进行。此外，在图2的方法中，酸化步骤和酯化步骤是分开的，酸化步骤在酸化反应器(31)中进行，其中通过管线(9)提供盐酸。将酸化的产物(含琥珀酸和盐酸盐的含水液体)通过管线(32)提供至酯化反应器(33)，其中通过管线(14)提供醇。
当完成酯化反应时，或在该反应之前或期间，可以将提取剂物流提供至酯化反应器。如以上所讨论的，可能优选完成酯化反应后加入提取剂。
在本发明的一个实施方案中，酯化步骤和分离步骤在单个反应器中在单个步骤中组合。在一个实施方案中，该反应器以逆流操作运行，其中以含盐酸盐的溶液的形式将琥珀酸提供至反应器的顶部，如上所述。将醇提供至反应器的底部。将琥珀酸酯从反应器的顶部抽出。将含溶解的盐酸盐的含水溶液从反应器的底部抽出。该实施方案还可以在提取剂存在下进行。在这种情况下，将提取剂提供至反应器的底部。这可以以各种方式完成，例如单独地或与醇组合。将提取剂从反应器的顶部与琥珀酸酯混合抽出。已经发现，该实施方案允许获得高转化率与高收率的组合，如上所述。该实施方案在图3中进行了描述，但不限于此或不受其限制。
图3给出了在顶部配有入口(2)的反应器(1)，其中将含水液体如含琥珀酸和可溶的盐酸盐的溶液提供至反应器。将醇和提取剂(如果希望)通过管线3提供至反应器的底部。反应器在如上所讨论的酯化条件下。将顶部物流通过管线(4)从反应器抽出。顶部物流包含琥珀酸酯和提取剂(如果存在)。含盐酸盐的底部物流通过管线(5)抽出。对于关于各种液体中的组分、处理条件和所得产物的处理的信息，参见上文的总体描述。
对于本领域技术人员来说，很明显可以组合在上文不同段落中描述的本发明的各个方面。
尽管附图描述了各种集成方法，但将该方法的各种元素以适合的方法组合在本领域技术人员的能力范围内。
本发明和本发明的某些实施方案通过下文的实施例和/或实施方案进行描述，但本发明不限于此或不受其限制。
实施例1：琥珀酸与丁醇的酯化——与不含氯化镁的系统对比
将利用恒温水浴加热至80℃的带夹套的玻璃容器填充有琥珀酸、水、1-丁醇、任选的氯化镁和任选的HCl。在t＝0时加入丁醇和使用磁力搅拌。
含水相中的琥珀酸浓度为14.2％。琥珀酸:BuOH的摩尔比为1:4。在实验2和4中，在酸化期间加入的HCl量模拟2％的HCl过量。在t＝0时的样品组成在下表中给出。
表1
在实验期间，在t＝0、0.5、1、2、4、7和24h按时取样。将4滴上层混合物在1.5ml溶剂(丙酮或甲醇)中稀释，然后通过GLC(面积％)分析样品。
图4给出了结果。从该图可以看出，不含氯化镁或HCl的混合物1显示出最低的反应速率。通过加入HCl(混合物2)或氯化镁(混合物3)可以改进反应速率。当使用氯化镁和HCl的组合时(混合物4)，获得最好的结果。
实施例2：在氯化镁存在下琥珀酸与丁醇的酯化——浓度变化、存在HCl
制备琥珀酸、氯化镁、丁醇和水的四种混合物。向其中的两种加入少量的盐酸。四种混合物的组成在表2中示出。
表2
混合物1表示用20wt％的HCl溶液酸化30wt％的琥珀酸镁溶液的结果，HCl/琥珀酸镁的摩尔比为2.00:1.00。
混合物2类似于混合物1，但仅有一半量的水存在，这可以例如通过在酯化前或在酯化期间的水脱除步骤实现。
混合物3表示用20wt％的HCl溶液酸化30wt％的琥珀酸镁溶液的结果，HCl/琥珀酸镁的摩尔比为2.04:1.00。该比对应酸化期间2％的HCl过量。
混合物4类似于混合物3，但仅有一半量的水存在，这可以例如通过在酯化前或在酯化期间的水脱除步骤实现。
在所有的混合物中丁醇∶琥珀酸的摩尔比为4.0∶1.0，这对应于用丁醇完全酯化琥珀酸的理论量100％过量。
各混合物在容器中在磁力搅拌下在80℃的温度下反应7小时。1、2、4和6.5/7小时后，停止搅拌器。停止磁力搅拌导致非常快的沉降(几秒)以获得两个分开的层。获取上层(产物层)的样品。通过GC(面积％)分析样品以检查反应进展。结果在图5中示出。
数据表明，酯化反应的反应速率可以通过降低水浓度而提高(比较混合物1和2及混合物3和4)。数据进一步表明，反应速率可以通过使用过量的HC1而提高(比较混合物1和3及混合物2和4)。
在实验4中约4个小时后达到平衡。预期通过提高温度可以实现停留时间小于1个或两个小时。该范围的停留时间将允许连续过程。
实施例3：琥珀酸与甲醇的酯化
通用程序
反应容器填充有琥珀酸、水和任选的MgCl2、CaCl2和/或提取剂。实验总结在下表3中。
玻璃容器中的反应在80℃下进行24小时。高压釜中的反应在120℃下进行7小时。
表3
实验NO. MgCl<sub>2</sub> CaCl<sub>2</sub> T(℃) 溶剂 程序
1 - - 80 - 玻璃
2 - - 80 MIBK 玻璃
3 + - 80 - 玻璃
4 + - 80 MIBK 玻璃
5 - - 120 MIBK 高压釜
6 - + 120 MIBK 高压釜
7 + - 120 MIBK 高压釜
在表中的实验中，实验1、2和5是相当的，因为没有盐酸盐存在。
对于所有的实验来说，琥珀酸与甲醇的摩尔比为1∶4。琥珀酸与盐酸盐(如果使用)的摩尔比为1∶1。在反应开始时有机相和含水相的体积比为1:1。在所有的实验中，琥珀酸在含水相(排除甲醇和MIBK)中的初始浓度为14wt％。
在t＝0时加入甲醇。在加入甲醇后，温度在几分钟内恢复至反应温度。使用磁力搅拌的速率使得在两相系统的情况下形成微细乳液，以防止混合成为限制因素。
在具体时刻取样分析。在两相系统的情况下使混合物沉降。然后，将四滴(约0.05ml)混合物或上层在1.5ml作为溶剂的丁醇中稀释。通过GLC(面积％)分析样品。没有使用响应因素，因此结果是半定量的。
结果在图6、7、8和9中给出。
图6表示在存在或不存在盐下形成琥珀酸单甲酯。可以看出，包含氯化镁的系统的反应速率比不含氯化镁的系统的反应速率高(比较实验1和3及2和4)。
图7表示对于形成琥珀酸二甲酯来说，MIBK的存在导致反应速率降低。不希望受到理论约束，据信这可能由琥珀酸单甲酯主要存在于MIBK相而甲醇主要存在于含水相所引起的。这表明仅在反应结束时加入MIBK作为提取剂可能是优选的。对于其它提取剂，情况可能不同。
图8表示包含氯化钙或氯化镁的系统比不含盐的系统表现出更高的生产琥珀酸单甲酯的反应速率。
图9表示在存在或不存在盐酸盐下形成琥珀酸二甲酯。再次，不含盐的系统表现出最低的反应速率。

Claims (12)

1.一种制备琥珀酸酯的方法，所述方法包括以下步骤：
-将含琥珀酸、具有至少两个碳原子的醇和至少5wt％的溶解的盐酸盐的含水液体引入反应条件，由此获得琥珀酸酯，所述盐酸盐选自氯化镁、氯化钙和氯化锌，所述含量以所述液体重量计，和
-通过液-液分离步骤回收琥珀酸酯和含所述溶解的盐酸盐的含水溶液，其中将含琥珀酸酯的有机相与含盐酸盐的含水溶液分离，和其中在分离步骤期间不存在提取剂。
2.权利要求1的方法，其中所述溶解的盐酸盐为氯化镁。
3.权利要求1或2的方法，其中所述溶解的盐酸盐以至少10wt％的量、特别是至少20wt％的量存在。
4.权利要求1的方法，其中琥珀酸酯为琥珀酸与具有至少三个碳原子、更特别是至少四个碳原子的醇的酯。
5.权利要求1的方法，其中所述醇选自乙醇、丙醇、异丙醇、丁醇、戊醇、己醇、2-乙基己醇和庚醇。
6.权利要求任一项的方法，进一步包括通过如下步骤制备含琥珀酸、醇和溶解的盐酸盐的含水液体：提供含琥珀酸的钙、镁或锌盐的含水液体，通过加入HCl使所述含水液体酸化，和在加入HCl之前、之后或同时加入醇。
7.权利要求6的方法，其中酸化步骤与酯化步骤和任选的回收步骤组合。
8.前述权利要求任一项的方法，其中可溶的盐为氯化镁和所述方法包括如下额外步骤：使氯化镁溶液在至少300℃的温度下经历热分解步骤，由此将氯化镁分解为氧化镁和氯化氢。
9.前述权利要求任一项的方法，另外包括发酵步骤，其中碳源通过发酵液中的微生物发酵以形成琥珀酸，和通过加入选自锌、镁或钙的氧化物、氢氧化物或碳酸盐的碱来中和至少部分琥珀酸，由此获得琥珀酸锌、琥珀酸镁或琥珀酸钙。
10.权利要求8或9的方法，其中在酸化步骤中将氯化氢提供至含琥珀酸的钙、镁或锌盐的含水液体中和/或其中将氧化镁直接或在转化为氧化镁、氢氧化镁或碳酸镁之后作为中和剂提供至发酵步骤中。
11.前述权利要求任一项的方法，其中琥珀酸酯为琥珀酸二乙酯或琥珀酸二丁酯。
12.制备1,4-丁二醇的方法，包括根据前述权利要求任一项的方法制备琥珀酸酯和在催化剂的存在下使所制备的琥珀酸酯与氢反应以形成1,4-丁二醇的步骤。
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