CN1938255A - 由α或β－羟基羧酸制备丙烯酸衍生物 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及以高产率和高选择性、由α或β－羟基羧酸或酯或前体物来制备α，β－不饱和酸、酯和酰胺的方法。任选在特定的脱水和/或酯化催化剂的存在下制备α，β－不饱和酸或酯。任选在脱水和/或酰胺化催化剂的存在下制备α，β－不饱和的酰胺或取代的酰胺。α或β－羟基羧酸或前体物的渠道优选源于可再生资源。前体物在本文中进行了定义。
Description
本发明涉及以高产率和高选择性、由α或β-羟基羧酸、多羟基酯或α或β-羟基羧酸的其它衍生物来制备α，β-不饱和酸、酯和酰胺的方法。任选在脱水和/或酯化催化剂的存在下制备α，β-不饱和酸和酯。任选在酰胺化和/或脱水催化剂的存在下制备α，β-不饱和的酰胺或取代的酰胺。α或β-羟基羧酸的来源可以为合成得到或得自可再生资源。
α或β-羟基羧酸是具有高度应用性的一类化合物。它们具有双官能性，并因此可以进行许多化学转化。酸基可以转变为各种酯、酰胺和取代的酰胺。羟基可以与相邻的氢一起被除去，由此导致不饱和化合物。这类化合物的双官能性质还可以聚合为聚酯、低聚物和环化为内酯或交酯。
对这类化合物的具体兴趣是制备商业上重要的α，β-不饱和羧酸和它们的衍生物例如酯、盐或丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯家族的酰胺。(甲基)丙烯酸和其衍生物在聚合物和共聚物的制备中用作单体。所形成的聚合物和共聚物具有许多应用，例如造纸，固体/液体分离方法，油的回收和石油加工，矿物加工，市政的和工业废水处理，纸，表面涂层，个人的护理产品，粘合剂，密封剂，吸附剂，纺织品，无纺织物和作为流变改性剂。
丙烯酸是通过丙烯的氧化制备的。目前丙烯酸酯是通过衍生自丙烯的丙烯酸的酯化来制备的。由丙烷制备丙烯酸也是已知的。制备甲基丙烯酸的最常用的方法是由丙酮氰醇制备。尽管丙烯容易得自于矿物燃料，但以同等或更低的费用由可再生资源来合成(甲基)丙烯酸和酯是理想的。
丙烯酰胺通常由丙烯腈的催化水合作用来制备，而取代的丙烯酰胺由丙烯腈与烯烃或醇在强酸性条件下反应来制备。目前制备丙烯酰胺的其它实际应用的方法，包括冗长的三步方法，其起始于C＝C键的迈克尔加成，其在最后的脱保护步骤中会发生热逆转。在某些情况下，Ritter反应是所选择的方法，其使用浓硫酸。因此，由可再生资源以高产率制备(甲基)丙烯酰胺和取代的(甲基)丙烯酰胺的、技术简单和大为经济的方法也是理想的。
本发明的目的是提供廉价的方法，这种方法使用一种原料，如果需要的话，这种原料源自于制备这些单体的全部可再生资源。按照本发明，(甲基)丙烯酸和酯是以高产率和高选择性、由α或β-取代的羟基羧酸或相应α或β-取代的羟基羧酸的前体物制备的。α或β-羟基羧酸的脱水或脱水/酯化可以在水的存在下进行，并且任选可以在脱水催化剂和/或酯化催化剂的存在下进行。
(甲基)丙烯酰胺是由α-或β-羟基羧酸或衍生物制备的，其中在一或两步方法中发生酰胺化和脱水。任选酰胺化和/或脱水催化剂可以用于该反应。
此外，(甲基)丙烯酸、酯和酰胺可以由来源于生物学来源的α或β-羟基羧酸制备。其可以是作为发酵工艺的一部分产生的α或β-羟基羧酸的形式，或其可以包括多羟基烷羧酸酯例如多羟基丙酸酯或多羟基丁酸酯，可以衍生自生物质例如微生物细胞或植物细胞，这是考虑到非石油来源的最经济的途径。多羟基烷羧酸酯可以由微生物或源于糖例如糖类的植物、农业物质和废农业物质及其它生物质来合成。
例如，PCT申请No.WO03/051813中讨论了处理多羟基烷羧酸酯以形成酯、酰胺和链烯酸衍生物。
U.S.申请No.20020055650公开了甲基丙烯酸和酯的制备方法，其是在醇和固体催化剂的存在下、通过处理羟基异丁酸或酯来制备的。
U.S.专利No.5,250,729公开了制备α，β-不饱和酸或酯的方法，其是从α或β-羟基羧酸酯开始的。反应在酸性脱水催化剂的存在下进行。
U.S.专利No.2,469,701描述了一种方法，其中在与酸脱水催化剂接触、温度从130至190℃的条件下将羟基丙酸脱水。
PCT申请No.WO03/82795公开了在醇和脱水催化剂的存在下、由β-羟基羧酸或酯制备α，β-不饱和的羧酸酯。
U.S.专利No.3,639,466公开了一种制备丙烯酸的方法，该方法是在胺或叔膦的存在下将含有羟基丙酸的残余物进行加热。
U.S.专利No.3,658,895公开了在酸的存在下，丙烯酸与β-羟基羧酸的稀释溶液，形成聚酯，该聚酯经加热形成丙烯酸。
西班牙专利申请N0.ES515891公开了下列内容：在溶剂、阻聚剂和载气的存在下，借助于II、IIIA、IVB、和/或VIII族金属硫酸盐和/或磷酸盐作为催化剂，通过α-羟基羧酸或其酯的脱水，制备α，β-不饱和的羧酸和/或它们的酯。
德国申请No.3141173公开了α，β-不饱和酸或它们的酯的制备方法，该方法通过α-羟基甲酰胺R1R2C(OH)CONH2与固体催化剂单独、或与水一起、或与水和脂肪醇一起、或与脂肪醇一起接触来制备。
U.S.专利No.3,954,854公开了从加工的粗品丙烯酸残余物回收单体丙烯酸。该残余物含有β-丙烯酰氧基氧基丙酸，β-乙酰氧基丙酸，羟基丙酸，双乳酸和聚合的羟基丙酸。这种残余物是在小于1大气压的压力下、加热至150至215℃的温度下用裂解催化剂处理的。
U.S.专利No.2,464,768描述了低分子量丙烯酸酯的制备方法，该方法在130至170℃下，将无水β-羟基丙酸在过量醇中的溶液通到强酸和铜粉的混合物中，并蒸馏出丙烯酸酯和水。
欧洲申请No.1,186,592描述了在高温条件下，将α-羟基异丁酸和醇溶液通过催化剂床来制备甲基丙烯酸酯。
U.S.专利No.2,466,501描述了将通过活性碳催化剂的丙内酯和醇混合，产生丙烯酸酯，从而制备α，β-不饱和的一元羧酸酯。
Wislicenus，Justus von，Liebig′s Ann.Chem，166(1873)，1-64和Wislicenus，Justus von，Liebig′s Ann Chem，174，(1974)，285-301描述了β-羟基丙酸至丙烯酸的转化。该转化是通过用铅或银盐蒸馏形成丙烯酸得到的。
U.S.专利No.2,649,438描述了通过用胺处理内酯、而后经过热脱氢作用，由β-丙内酯形成丙烯酰胺。对于这种转化没有给予详述。
英国申请No.648,886描述了通过β-丙内酯与伯或仲胺反应、而后加热并脱水形成取代的丙烯酰胺来制备不饱和的取代酰胺。
U.S.专利No.4,237,067公开了α，β-不饱和的酰胺和取代酰胺的制备方法。原料是β-羟基羧酸酰胺。脱除步骤需要存在酸或碱。
U.S.专利No.5,268,507描述了羟基酸的酰胺衍生物的制备。
德国申请No.2,819,735描述了通过将合适的饱和β-羟基酰胺与合适的胺加热、而后脱水来制备α，β-不饱和的N-取代酸酰胺。
U.S.专利No.2,548,155描述了通过用取代胺处理β-丙内酯形成羟丙烯酰胺衍生物。
还需要一种方法，这种方法可以由任选衍生自可再生资源例如生物物质的α或β-羟基羧酸或α或β-羟基羧酸形成的聚合物、低聚物、交酯或内酯来高效、温和与简单地制备(甲基)丙烯酸和其衍生物例如酯、盐和酰胺。需要一种简单的方法，利用这种方法可以在水的存在下、在简单、温和的反应条件下高效和有效地进行脱水。进一步希望酯、酸或酰胺的制备可以在相同反应器内进行，并且作为反应结果，实际上没有副产品或大量有害废物产生。
按照本发明，α，β-不饱和酸和它们的衍生物是通过将合适的α或β-羟基羧酸加热和脱水、或将α或β-羟基羧酸的合适的聚合物、低聚物、交酯或内酯任选在催化剂的存在下进行水解和脱水制备的，所述催化剂可以是Si、Ti或Al的氧化物或其它合适的反应催化剂。α或β-羟基羧酸或由脱水反应形成的α，β-不饱和酸，可以使用合适的催化剂例如铝硅酸盐进行酯化。可以通过蒸馏回收(甲基)丙烯酸或酯，或如果在气相中进行反应，可以通过浓缩收集产物。
本发明也包括α，β-不饱和酰胺、α，β-不饱和N-取代的酰胺和α，β-不饱和N，N-二取代的酰胺的制备，该制备通过将合适的α-或β-羟基羧酸、α-或β-羟基羧酸酯、α-或β-羟基羧酸盐或它们的聚合(聚酯)、低聚物、交酯或内酯前体物与胺一起加热形成酰胺化物，随后或同时进行脱水。当脱水完成时，(甲基)丙烯酰胺或取代的(甲基)丙烯酰胺可以通过蒸馏进行回收，或如果反应在气相中进行，可以通过浓缩收集产物。
相应地，
制备α，β-不饱和酸的方法包括
a)提供包括下列中的至少一种的含水溶液
α-或β-羟基羧酸或其盐；
α或β-羟基羧酸的聚酯、低聚物、交酯或内酯衍生物；
或
衍生自微生物或植物细胞的α或β-羟基羧酸，该微生物或植物细胞含有或产生α或β-羟基羧酸、α或β-羟基羧酸的聚酯、或能够转变为α或β-羟基羧酸的其它衍生物，
和
b)加热该含水溶液，任选在合适的脱水催化剂存在下。
还发现α，β-不饱和酸可以在没有催化剂的情况下通过加热α或β-羟基羧酸或前体物形成。
用于本发明目的前体物是指
α或β-羟基羧酸的聚酯、低聚物、交酯或内酯衍生物；
或
衍生自微生物或植物细胞的α或β-羟基羧酸，该微生物或植物细胞含有或产生α或β-羟基羧酸、α或β-羟基羧酸的聚酯、或能够转变为α或β-羟基羧酸的其它衍生物。
此外本发明包括，
制备α，β-不饱和羧酸酯的方法，包括
a)提供包括下列中的至少一种的含水溶液
α-或β-羟基羧酸或其盐；
α或β-羟基羧酸的聚酯、低聚物、交酯或内酯衍生物；
或
衍生自微生物或植物细胞的α或β-羟基羧酸，该微生物或植物细胞含有或产生α或β-羟基羧酸、α或β-羟基羧酸的聚酯、或能够转变为α或β-羟基羧酸的其它衍生物，
和
b)任选在催化剂的存在下加热含水溶液，步骤b)是在醇的存在下进行的。
催化剂可以是脱水和/或酯化催化剂。
意外发现，可以只使用一种催化剂进行脱水和酯化。
相应地，
制备α，β-不饱和羧酸酯的方法，包括
a)提供包括下列中的至少一种的含水溶液
α或β-羟基羧酸或盐；
α或β-羟基羧酸的聚酯、低聚物、交酯或内酯衍生物；
或
衍生自微生物或植物细胞的α或β-羟基羧酸，该微生物或植物细胞含有或产生α或β-羟基羧酸、α或β-羟基羧酸的聚酯、或能够转变为α或β-羟基羧酸的其它衍生物，
和
b)在催化剂的存在下加热含水溶液，
其中步骤b)是在醇的存在下进行的，催化剂是铝硅酸盐。
优选铝硅酸盐是沸石。
相应地，
制备α，β-不饱和酰胺、α，β-不饱和N-取代的酰胺或α，β-不饱和N，N-二取代的酰胺的方法，包括
a)形成包括下列中的至少一种化合物的含水溶液
α或β-羟基羧酸或盐；
α-或β-羟基羧酸酯；
α或β-羟基羧酸的聚酯、低聚物、交酯或内酯衍生物；
或
衍生自微生物或植物细胞的α或β-羟基羧酸，该微生物或植物细胞含有或产生α或β-羟基羧酸、α或β-羟基羧酸的聚酯、或能够转变为α或β-羟基羧酸的其它衍生物，
和
b)在胺或α-或β-羟基羧酸的胺盐的存在下，加热a)的含水溶液，
任选在酰胺化和/或脱水催化剂的存在下。
胺或胺盐选自氨、伯胺和仲胺。
本发明的另一个实施方案是由β或α-羟基羧酸的聚酯或其交酯来制备α，β-不饱和酰胺、α，β-不饱和N-取代的酰胺或α，β-不饱和二取代的酰胺的方法。
相应地，
制备α，β-不饱和酰胺或α，β-不饱和N-取代的酰胺的方法，包括
a)形成包括α或β-羟基羧酸、α或β-羟基羧酸酯或α或β-羟基羧酸盐的含水溶液，
b)聚合形成聚酯、低聚物，或环化形成环状的交酯，
和
c)在胺的存在下，将所形成的b)的聚酯或环状交酯加热，
任选在酰胺化和/或脱水催化剂的存在下。
包含α或β-羟基羧酸或前体物的含水溶液，可以任选地源自于糖的发酵工艺，或源自于包括生物质的发酵工艺，生物质可以是含有或产生α或β-羟基羧酸、α或β-羟基羧酸的聚酯或能够转变为α或β-羟基羧酸的其它前体物的微生物或植物细胞。
可以将β-羟基羧酸的含水溶液脱水为(甲基)丙烯酸，或在醇的存在下同时脱水和酯化，既可以在气相中将它们通过含有催化填充物的加热反应器、也可以在含有催化剂的液相中进行该反应。
由本发明方法形成的α，β-不饱和羧酸或酯是式(I)的化合物
其中R1是H，C1-C8烷基，
R2是H或C1-C4烷基，和
R3是H，甲基或乙基。
C1-C4烷基可以是支链或无支链的碳基团，例如，甲基，乙基，丙基，异丙基，丁基和异丁基。
用于本发明目的的C1-C8烷基可以是支链或无支链的基团，例如，甲基，乙基，异丙基，正丙基，正丁基，异丁基，仲丁基，2-乙基丁基，异戊基，1-甲基戊基，1，3-二甲基丁基，正己基，异庚基，2-乙基己基，1-甲基己基，叔丁基，和正戊基。
优选，通过该方法制备的α，β-不饱和羧酸是丙烯酸、甲基丙烯酸或巴豆酸。
起始α-或β-羟基羧酸或前体物可以是α-或β-羟基羧酸，例如3-羟基丙酸，乳酸，3-羟基丁酸，3-羟基-2-甲基丙酸或2-羟基-2-甲基丙酸。
优选α-或β-羟基羧酸是α，β-羟基羧酸。最优选，β-羟基羧酸是3-羟基丙酸，3-羟基-2-甲基丙酸，或3-羟基丁酸。
由于α或β-羟基羧酸是双官能的，它可以形成聚酯，低聚物，内酯和交酯。因此将用于本发明目的的前体物定义为α或β-羟基羧酸的聚酯、低聚物、交酯或内酯衍生物。或者，还将前体物定义为衍生自微生物或植物细胞的α或β-羟基羧酸，微生物或植物细胞含有或产生α或β-羟基羧酸、α或β-羟基羧酸的聚酯或能够转变为α或β-羟基羧酸的其它前体物衍生物。
这些前体物可以衍生自糖的发酵工艺，或包含生物质的发酵工艺。
α-或β-羟基羧酸源或前体物优先是含有羟基羧酸的含水溶液或发酵液体培养基。
溶液的浓度可以从羟基羧酸或前体物的极低至高浓度变化。例如，浓度从基于溶液总重量的10至90％之间变化。优选，基于溶液总重量的大约20至85％的浓度可以用作本发明中的原料。
用于本发明目的的含水溶液，是指大量水存在于原料中。例如，大于痕量或大于由于脱水反应得到的水量的数量存在于原料中。
在含水溶液中的水，优选其存在数量大于1％，且更优选其数量大于3％。
β-羟基羧酸的含水溶液，可以将气相中的溶液通过任选含有催化填充物的加热反应器而脱水为α，β-不饱和羧酸。
催化填充物可以起脱水催化剂的作用，并且可以包括金属氧化物和/或铝硅酸盐，优选金属氧化物和/或沸石。
优选，金属氧化物是γ-AI2O3，SiO2，TiO2。
脱水催化剂是具有特别高表面积的γ-AI2O3或高表面积的硅石，其中硅石基本上是SiO2。用于本发明目的的基本上的SiO2是指没有用强酸例如H3PO4、CuSO4、NaH2PO4或H2SO4处理的硅石。硅石也不能充当金属催化剂的载体，但其基本上是SiO2。
最优选的脱水催化剂是高表面积的γ-AI2O3或沸石。
用于本发明目的的高表面积，是指大约100m2/g或以上的表面。优选，表面积至少为大约125m2/g，特别是至少大约135m2/g。
α-或β-羟基羧酸或前体物的脱水也可以在没有脱水催化剂的情况下进行。例如，反应可以在气相中、在惰性填料例如玻璃、陶瓷、树脂、瓷料、塑料、金属或砖粉填充物的存在下运行，并且还以良好的产率和纯度形成α，β-不饱和羧酸。尤其出人意料的是因为原料是含水的。
意外发现，铝硅酸盐可以起脱水和酯化催化剂两者的作用。换句话说，通过使用铝硅酸盐，反应原料可以直接转变为α，β-不饱和羧酸酯。
酯化或组合式脱水/酯化催化剂是铝硅酸盐。其可以合成或天然存在。例如铝硅酸盐可以选自天然存在的粘土和长石类，例如高岭石，蒙脱土，凹凸棒石粘土(atapulgite)，伊利石，膨润土，叙永石和酸性白土。或者，铝硅酸盐可以是合成的或天然的沸石，其是结晶型铝硅酸盐结构，具有贯穿固体的小孔(从1-20埃的直径)。天然沸石的例子是abalcite，菱沸石，片沸石，naturolite，辉沸石和thomosonite。
优选酯化或组合式脱水/酯化催化剂是具有直径为1-20埃孔径大小的铝硅酸盐沸石。最优选，沸石是中等或大孔沸石。
例如，ZSM-12是中等孔沸石，具有大约5.6×6.0埃的孔径。也认为ZSM-5是中等孔沸石，具有大约5.1×5.5至5.3×5.6埃的孔径。相比之下，丝光沸石显示了6.5×7.0埃的较大的孔径。用于酯化或脱水/酯化组合的特别优选的催化剂是ZSM-12沸石催化剂。
分子筛是沸石的亚类，它们也是结晶型铝硅酸盐，但进行脱水时，其晶体结构几乎没有变化。孔径在大约5至10埃的范围。因此，用于本发明目的的术语“沸石”是指包括分子筛。
沸石可以在酸性方面有差异。用于本发明的优选的沸石仅具有适度酸性，例如当沸石悬浮在水中时，显示pH值从4至7。
优选，沸石是中等或大孔沸石。最优选，酯化催化剂是ZSM-12沸石。
上面酸和酯的制备可以在液相或气相中进行。液相或汽相反应可以以批量、分批进料(fed-batch)或连续方式进行。优选，脱水和酯化反应在加热催化剂上的气相中进行。
α或β-羟基羧酸的脱水和酯化可以在相同反应器内顺序或同时进行。例如，通过引入脱水和酯化催化剂作为加热填充物、或通过引入具有酯化催化剂床的惰性填料，两个反应可以在相同反应器中进行。将原料通过加热的惰性材料和/或催化剂。或者，反应可以以脱水随后酯化或酯化随后脱水的顺序进行。
选作脱水和/或酯化的催化剂，在非常温和的条件下和在水的存在下，使α，β-不饱和酸或酯以高产率形成，副产品很少。
脱水和/或酯化反应优选在气相中进行。同样，特别优选反应以连续方式进行。
α，β-不饱和羧酸酯是C1-C8烷基(甲基)丙烯酸酯或C1-C8烷基巴豆酸酯。
本发明所形成的酯可以是例如甲基、乙基、异丙基、正丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、2-乙基丁基、异戊基、1-甲基戊基、1，3-二甲基丁基、正己基、异庚基、1-甲基己基、叔丁基、2-乙基己基和正戊基(甲基)丙烯酸酯或巴豆酸酯。
例如，C1-C8烷基(甲基)丙烯酸酯可以选自甲基(甲基)丙烯酸酯，乙基(甲基)丙烯酸酯，正丙基(甲基)丙烯酸酯，异丙基(甲基)丙烯酸酯，正丁基(甲基)丙烯酸酯，异丁基(甲基)丙烯酸酯，仲丁基(甲基)丙烯酸酯，2-乙基丁基(甲基)丙烯酸酯，异戊基(甲基)丙烯酸酯，1-甲基戊基(甲基)丙烯酸酯，1，3-二甲基丁基(甲基)丙烯酸酯，正己基(甲基)丙烯酸酯，异庚基(甲基)丙烯酸酯，1-甲基己基(甲基)丙烯酸酯，叔丁基(甲基)丙烯酸酯，2-乙基己基(甲基)丙烯酸酯和正戊基(甲基)丙烯酸酯。
最优选的(甲基)丙烯酸酯是甲基(甲基)丙烯酸酯，乙基(甲基)丙烯酸酯，和丁基(甲基)丙烯酸酯。
C1-C8烷基巴豆酸酯可以选自甲基巴豆酸酯，乙基巴豆酸酯，正丙基巴豆酸酯，异丙基巴豆酸酯，正丁基巴豆酸酯，异丁基巴豆酸酯，仲丁基巴豆酸酯，2-乙基丁基巴豆酸酯，异戊基巴豆酸酯，1-甲基戊基巴豆酸酯，1，3-二甲基丁基巴豆酸酯，正己基巴豆酸酯，异庚基巴豆酸酯，1-甲基己基巴豆酸酯，叔丁基巴豆酸酯，2-乙基己基巴豆酸酯和正戊基巴豆酸酯。
最优选的巴豆酸酯是甲基巴豆酸酯，乙基巴豆酸酯和丁基巴豆酸酯。
可以将醇直接加入到α-或β-羟基羧酸含水溶液中，然后同时脱水和酯化。脱水步骤之后，还可以加入醇，然后使其与α，β-不饱和羧酸反应形成酯。
还可以将醇和α-或β-羟基羧酸从含有α-或β-羟基羧酸的含水溶液中分别输进气相反应器中。
反应物的数量不是关键的，并且变化幅度可以很大。通常，优选过量的醇，并且当摩尔比是大约5摩尔的醇比大约1摩尔的α-或β-羟基羧酸时，可以获得最好的产率，但可以使用从10摩尔醇比1或甚至更高的比例，具有良好的结果。
形成不饱和酸的脱水步骤可以在气相或液相中、在大约100℃至大约400℃、优选大约100至大约350℃、最优选大约175至大约325℃下进行。另外，反应可以在超临界的反应介质中进行。汽相反应通常比液相反应需要更高的温度。
酯化步骤通常在比脱水步骤更低的温度下进行。这种温度可以变化，从大约100℃至大约300℃，优选大约100℃至大约250℃，最优选大约125℃至大约225℃。
对于用一种催化剂进行的酯化和脱水，例如使用沸石，反应在气相中进行，温度可以变化，从大约100℃至大约300℃，优选大约100℃至大约250℃，最优选大约125℃至大约225℃。
酸或酯的转化时间可以变化。气相中的反应通常比液相中进行的反应更快，并且在几秒钟内发生，而在液相中的反应可以需要大约1至大约6小时。因此，转化需要的时间通常从大约几秒钟至大约6小时。
当反应通过将反应物暴露于加热表面而在气相中进行时，脱水催化剂和/或酯化催化剂可以是加热的表面，或它可以是惰性填料物质例如陶瓷或玻璃，树脂，瓷料，塑料，金属或砖粉。
脱水和/或酯化催化剂的数量可以变化很大，并且不是关键的。
任选要求在加热过程期间，存在可以防止α，β-不饱和酸或酯聚合的物质。用于这种目的的合适物质包括铜、铜盐、对苯二酚、对甲氧基苯酚及其它本领域技术人员熟知的阻聚剂。
通过将α-或β-羟基羧酸和胺盐的含水溶液在气相中通过含有惰性和/或催化填充物的热反应器、或通过在有或者没有催化剂的液相中进行反应，可以将它们同时酰胺化和脱水为丙烯酰胺、N-取代的丙烯酰胺或N，N-二取代的丙烯酰胺。液相或汽相反应可以以批量、分批进料或连续方式进行。
批量是指参与起始反应的所有反应物；分批进料是指作用物在反应期间输进反应器中，但不发生产物的向外流动；连续是指将作用物连续送入反应器中，并且在反应期间从反应器中连续地提取产物。
α-或β-羟基羧酸和胺的液相反应溶液还可以以酰胺化随后脱水的清楚的两步方法进行。在这种情况下，酰胺化之后用蒸馏进行脱水。
由本发明方法形成的α，β-不饱和的羧基酰胺或α，β-不饱和的取代或二取代的酰胺是式(I)的化合物
其中R1和R2独立地是H、C1-C8烷基、环烷基，或R1和R2可以形成环，例如吗啉。
R3是H或C1-C4烷基。
R4是H，甲基或乙基。
C1-C4烷基可以是支链或无支链的碳基团，例如，甲基，乙基，丙基，异丙基，丁基和异丁基。
用于本发明目的的C1-C8烷基可以是支链或无支链的基团，例如，甲基，乙基，异丙基，正丙基，正丁基，异丁基，仲丁基，2-乙基丁基，异戊基，1-甲基戊基，1，3-二甲基丁基，正己基，异庚基，1-甲基己基，叔丁基，2-乙基己基和正戊基。
起始α-或β-羟基羧酸可以是例如，3-羟基丙酸酸，乳酸，3-羟基丁酸，3-羟基-2-甲基丙酸，2-羟基-2-甲基丙酸，酸的C1-C4酯或盐。
α-或β-羟基羧酸源还可以衍生自含有羟基羧酸或前体物的含水溶液或发酵液体培养基，并且在脱水反应期间能够水解为单体组分。
此外，α-或β-羟基羧酸、α或β-羟基羧酸C1-C4酯或α-或β-羟基羧酸盐可以在酰胺化和脱水以前进行聚合、低聚或环化。例如，乳酸可以聚合形成聚乳酸，或二聚为其相应的环状交酯，3，6-二甲基-1，4-二烷-2，5-二酮。
存在各种用于形成α-或β-羟基羧酸的聚酯或二聚环状交酯的简单方法，例如用酸处理。乳酸的缩聚反应可以在含有各种催化剂例如甲磺酸、锡化合物、CaO或BaO、金属醇化物或酶的溶液中或在熔化物中完成。
R1和R2可以独立地是H、C1-C8烷基、环烷基，或R1和R2可以形成环，例如吗啉。
R3和R4可以独立地是H、C1-C4烷基。
n＝0至5000。
用于α-或β-羟基羧酸的酰胺化的胺是氨、伯或仲胺。胺可以进一步被其它官能团例如醇取代，例如乙醇胺和二乙醇胺。
优选的本发明的胺可以包括氨，甲胺，二甲胺，乙胺，二乙胺，正丙基胺，异丙胺，正丁胺，仲丁胺，叔丁胺，仲-正戊基胺，叔戊基胺和环胺例如吗啉。
可以使用纯的或溶于惰性溶剂中的胺。优选，溶剂是水和/或低级烷基醇。胺与酸或酯单元的摩尔比可以是大约10∶0.8。优选，胺与酸或酯单元的摩尔比是大约1∶1至2∶1。
优选过量的胺，由于其有利于酰胺化，但不能过多而造成胺回收过于昂贵。任选使用催化剂，但它可以加速聚酯的解聚或交酯的解除低聚。
低级烷基醇可以是例如甲醇，乙醇，丙醇，丁醇，叔丁醇或异丙醇。
酰胺化步骤可以在压力或等于或低于常压下进行。反应可以在水的存在下或在无水条件下进行。优选α或β-羟基羧酸、α-或β-羟基羧酸盐或α-或β-羟基羧酸酯、聚酯或交酯的含水溶液。反应可以在蒸气或液相中进行。
可以将胺直接加入到α或β-羟基羧酸、α-或β-羟基羧酸酯或α-或β-羟基羧酸盐、聚酯或交酯溶液中。或者，可以采用α-或β-羟基羧酸或α-或β-羟基羧酸的中和的胺盐，并且直接加入到水中，而后进行酰胺化和脱水。同样可以将α或β-羟基羧酸、α-或β-羟基羧酸酯、α-或β-羟基羧酸盐、聚酯或交酯溶液加入到胺溶液中。
还可以将胺和α或β-羟基羧酸分别输进气相或液相反应器中。
酰胺化和脱水步骤是在温度从100℃到400℃下进行的。汽相反应通常比液相反应需要更高的温度。
用于酸、盐、酯、交酯或聚酯转化为酰胺的时间可以变化，这取决于所使用的胺和酸衍生物。气相中的反应通常比液相中进行的反应更快，并且在几秒钟内发生，而在液相中的反应可以需要大约1至大约6小时。因此，转化需要的时间通常从几秒钟至大约6小时。
一旦酰胺化完成，羟基酰胺脱水为例如(甲基)丙烯酰胺，可以在蒸气或液相中、在有或者没有催化剂的条件下进行。
酰胺化可以在脱水以前、或脱水之后发生。或者，可以同时发生酰胺化和脱水。
催化剂可以选自多种脱水催化剂。优选的催化剂是酸性固体催化剂，其在丙烯酸类的制备中是已知的、具有非常好选择性的脱水剂。然而，本发明并不需要它们的用途。
任选地，可以将脱水催化剂加入到含水溶液中，将其加热以增加酰胺的脱水作用，形成α，β-不饱和酰胺。酸性、碱性或中性物质可在水介质中用于催化脱水流程。当过量使用胺时，其本身可以催化脱水流程。或者，当反应通过将反应物暴露于加热表面在气相中进行时，脱水催化剂可以是加热表面。
在溶液反应期间，蒸馏塔中可以填充活性碳或同样促进脱水作用的脱水催化剂。
任选要求在加热过程期间，存在可以防止α，β-不饱和酰胺聚合的物质。用于这种目的的合适物质包括铜、铜盐、对苯二酚、对甲氧基苯酚及本领域技术人员熟知的其它阻聚剂。优选，存在防止聚合的物质。
通过高压液相色谱确定酰胺的百分数产率，使用ZorbaxC8，4.6×150mm柱，70∶30乙腈/水洗脱液，流速1ml/min，检测器在220纳米的波长处。
丙烯酸、丙烯酸酯或丙烯酰胺和取代酰胺的产率可以通过任何合适的分析法例如GC或HPLC确定。丙烯酸和酯的百分数产率是通过气相色谱法确定的，使用PE-FFAP，30m×0.538 PERKIN ELMER柱，N2载气，230℃的注射器温度，和250℃的FID温度。
由3-羟基丙酸(3-HP)形成丙烯酸。
在实施例1-10中的反应全部在气相中进行。
实施例1
将在含有100ppm对甲氧基苯酚的水中的20％3-羟基丙酸溶液，以每小时15克的速度注入到含有500mm陶瓷填料床的垂直硅胶反应管的顶部，同时存在60ml/min的氮气流。利用同心管式炉将该管加热到300℃。将管底部的废气浓缩并收集分析。液体的GC分析显示83％转化为丙烯酸。
实施例2
重复实施例1的实验，除了底部25mm床由高表面积-氧化铝填充物组成和反应器温度是250℃之外。所收集液体的GC分析显示97％转化为丙烯酸，没有未转化的3-羟基丙酸。
实施例3
重复实施例2，除了底部250mm床由高表面积硅胶填充物组成之外。液体产物的分析显示97％转化为丙烯酸，并且基本上没有未转化的3-羟基丙酸。
实施例4、5和6
重复实施例2，除了依次使用40、60和80％重量的3-羟基丙酸在水中的注入溶液之外。就一切情况而论，所显示的丙烯酸的转化是97-98％。
实施例7
重复实施例1的实验，除了床由低表面积TiO2填充物组成和反应器温度是250℃之外。收集的液体的GC分析显示93.6％转化为丙烯酸。
实施例8
重复实施例1的实验，除了床由低表面积SiO2填充物组成和反应器温度是250℃之外。收集的液体的GC分析显示80.6％转化为丙烯酸。
实施例9
重复实施例1的实验，除了床由α-氧化铝填充物组成和反应器温度是250℃之外。收集的液体的GC分析显示83.6％转化为丙烯酸。
实施例10
用预先处理的γ-Al2O3填充石英柱(φ12mm，嵌入带有热敏元件的φ3mm的管)，形成10厘米长度的催化剂床。将该管用管式炉加热至大约260℃，并将7.5ml/min的氮气通过该柱。将去离子水用在催化剂床顶部的“灌注”泵引入。一旦催化剂床的内部温度恒定在大约250℃，将3-HP的水溶液(19.9％w/w，用0.1％对甲氧基苯酚稳定)以7.5ml/hr的速率引入。将气态反应混合物收集在去离子水(含有对甲氧基苯酚作为稳定剂)中。在33.7g的3-HP溶液的剂量之后，中止实验，通过GC确定收率为92.7％AA。
表I
在气相中的脱水反应
| 实施例 | 催化剂 | 填充深度(mm) | 温度(℃) | 3-HP注入速率(g/hr) | ％丙烯酸(GC面积归一化) |
| 1 | 没有惰性陶瓷填充物 | 250 | 300 | 15 | 83.1 |
| 2 | γ-氧化铝1 | 25 | 250 | 15 | 97.3 |
| 3 | 高表面积SiO2 2 | 250 | 250 | 15 | 97.0 |
| 4 | γ-氧化铝 | 25 | 250 | 15(40％3-HP水溶液) | 97.5 |
| 5 | γ-氧化铝 | 25 | 250 | 15(60％3-HP水溶液) | 97.9 |
| 6 | γ-氧化铝 | 25 | 250 | 15(80％3-HP水溶液) | 98.2 |
| 7 | TiO2 3 | 250 | 250 | 15 | 93.6 |
| 8 | 低表面积SiO2 4 | 250 | 250 | 15 | 80.6 |
| 9 | α-氧化铝5 | 250 | 250 | 15 | 83.6 |
| 10 | γ-氧化铝6 | 100 | 250 | 7.5ml/hr | 92.7 |
1.从Alfa Aesar购买γ-氧化铝，1/8″小丸，255m2/g的表面积，70-微米小孔。
2.从Alfa Aesar购买高表面积SiO2，1/8″小丸，具有144m2的表面积，用0.2％NaO处理。
3.从Alfa Aesar购买低表面积TiO2，1/8″小丸，表面积是37m2/g，八面石，中间值孔隙直径270埃。
4.从Alfa Aesar购买低表面积SiO2，1/8″小丸，0.11m2/g的表面积。
5.从Alfa Aesar购买α-氧化铝，3/16″小丸，0.82m2/g的表面积，1、10和250-微米小孔。
6.将γ-Al2O3(T-1894类型，3mm小丸，来源于Sud-Chemie，Munich)在500℃锻烧5小时。
在气相中形成丙烯酸酯
实施例11-16
丙烯酸(AA)至丙烯酸甲酯(MA)的酯化
常规反应条件
将石英柱(φ12mm，嵌入带有热敏元件的φ3mm管)用各种催化剂填充，形成10厘米长度的催化剂床。将该管用管式炉加热至150℃至大约200℃，使2.5ml/min的氮气通过该柱(实施例12以5ml/min运行)。将含水MeOH(大约30％水)用在催化剂床顶部的“灌注”泵引入。一旦催化剂床的内部温度恒定在大约150℃至200℃，以大约2ml/hr至大约5ml/hr的速度加入含水AA溶液(15gAA，35gMeOH，17g去离子水)。将气态反应混合物收集在去离子水中，随着时间的过去，通过GC分析来测定产物的组成。
表2
| 实施例 | 催化剂类型 | 温度(℃) | 运行时间(h) | AA-加入速率(ml/h) | N2-气体速率(ml/min) | 转化％(GC面积％) |
| 11 | Fullcat1(蒙脱土) | 200 | 2 | 5 | 2.5 | 84.3 |
| 12 | 2NAFION SAC-25 | 180 | 3.5 | 5 | 5 | 88.9 |
| 13 | 3EM-1500沸石 | 150 | 2 | 2 | 2.5 | 98 |
| 14 | EM-1500沸石 | 170 | 1 | 3 | 2.5 | 95.9 |
| 15 | EM-1500沸石 | 150 | 7 | 2 | 2.5 | 96.7 |
| 16 | 4带有所有(膨润土，蒙脱土)的ACC粘土 | 180 | 2 | 2 | 2.5 | 8.4 |
| 17 | 5ATC颗粒剂(沸石) | 180 | 3 | 2 | 2.5 | 14.4 |
| 18 | 2Nafion NR50 | 160 | 2 | 2 | 2.5 | 86.1 |
1.漂白土得自于Fluka。
2.NAFION SAC-25和NR50两个都是全氟代磺酸聚合物。SAC-25商业上无法得到，但NR50得自于Fluka。
3.合成硅酸铝沸石由Exxon Mobile提供，具有5.6×6.0埃的孔径大小。pH值是4.78，在10％的水悬浮液中。
4.天然存在的钙基膨润土得自于American Colloid Company。含水的硅酸铝主要包括粘土矿物蒙脱土。表面积是30m2/g，pH值是8.0至10.0。
5.合成titanosilicate由Engelhard提供。
6.具有SO3官能团的强酸性阳离子交换树脂由DuPont制备。
3-羟基丙酸(3-HP)的脱水和随后酯化为丙烯酸甲酯(MA)
实施例19-20
将石英柱(φ12mm，嵌入带有热敏元件的φ3mm管)用分子筛球粒(EM-1500，pH值4.78)填充，形成10厘米长度的催化剂床。将该管用管式炉加热至大约150℃，并将2.5ml/min的氮气通过该柱。将含水MeOH(大约30％水)用在催化剂床顶部的“灌注”泵引入。一旦催化剂床的内部温度恒定在大约150℃，将3-HP溶液(75.2g 3-HP，25.4％水溶液，35g MeOH，5mg对甲氧基苯酚)以2ml/hr的速率引入。将气态反应混合物收集在去离子水中，随着时间的过去，通过GC分析来测定产物的组成。
表3
| 实施例 | 催化剂类型 | 温度(℃) | 运行时间(h) | 3-HP加入速率(ml/h) | N2-气体速率(ml/min) | 转化％(GC面积％) |
| 19 | EM-1500 | 150 | 1 | 2 | 2.5 | 97.4 |
| 20 | EM-1500 | 150 | 2.5 | 2 | 2.5 | 98.9 |
由3-羟基丙酸(3-HP)形成酰胺和取代的酰胺
实施例21
将5克3-羟基丙酸(3-HP)的30％重量水溶液用1.5g无水二甲胺中和。将溶液在高压管中、在180℃加热5小时。在常压下蒸馏液体产物，除去水。在真空中继续蒸馏，得到N，N-二甲基丙烯酰胺和丙烯酸的1∶1混合物(0.7g)。这表示基于3-HP的N，N-二甲基丙烯酰胺的22-23％收率。
实施例22
将3g乳酸的88％水溶液用2.6g无水二甲胺中和。将溶液在高压管中、在160℃加热5小时。在常压下蒸馏液体产物，除去水。在真空中继续蒸馏，得到1.7g2-羟基-N，N-二甲基丙酰胺(产率50％)。
实施例23
将交酯(3，6-二甲基-1，4-二烷-2，5-二酮；5克)加入到圆底烧瓶中，并在油浴中加热到130℃。将气态的二甲胺以缓慢、稳定的速率鼓泡通过融化的交酯，进行5小时，直到1H NMR分析显示酰胺化反应完成。在真空中蒸馏得到的混合物，得到6.7克2-羟基-N，N-二甲基丙酰胺(产率82％)。
实施例24
将源于实施例23的5gN，N-二甲基乙酰胺在氮气氛围中装入含有磷酸钙的管式反应器的顶部，并且在350℃加热。将得到的气态排出物缩合，得到2克N，N-二甲基丙烯酰胺。
实施例25
将30％的3-HP含水溶液用异丙胺中和，并且将得到的溶液注入气相反应器(VPR)的顶部。垂直的硅胶反应管的顶部含有250mm陶瓷填充物的床，在底部含有250mm的高表面积硅胶填充物的床。同时存在60ml/min的氮气流。通过同心管式炉将管加热至250℃。将源于管底部的气态排出物浓缩，并收集分析。液体的GC分析显示，基于GC分析，24.1％的N-异丙基丙烯酰胺收率和36.4％的丙烯酸收率。
实施例26
按照与实施例25类似的方式，将用异丁胺中和的3-HP溶液输进VPR中，并浓缩，收集产物进行分析。显示N-异丁基丙烯酰胺和丙烯酸的转化率分别是17.6％和34.2％。
实施例27
按照类似于实施例25的方式，将3-HP用吗啉中和，并输进VPR中。显示丙烯酰吗啉和丙烯酸的转化率分别是22.2％和32.2％。
实施例28
按照类似于实施例25的方式，将3-HP用二甲胺中和，并输进VPR中。显示的转化率是50％N，N-二甲基丙烯酰胺和18.2％丙烯酸。
Claims (47)
1.制备α，β-不饱和酸的方法，包括
a)提供包括下列中的至少一种的含水溶液
α-或β-羟基羧酸；
由α或β-羟基羧酸形成的聚合物、低聚物、交酯或内酯；
或
衍生自微生物或植物细胞的α-或β-羟基羧酸，该微生物或植物细胞含有或产生α-或β-羟基羧酸、α-或β-羟基羧酸的聚酯、或能够转变为α-或β-羟基羧酸的其它衍生物，
和
b)加热该含水溶液，
任选在脱水催化剂存在下。
2.按照权利要求1的方法，其中该方法是在脱水催化剂的存在下进行的，催化剂选自金属氧化物和铝硅酸盐。
3.按照权利要求1的方法，其中该方法是在没有脱水催化剂的情况下进行的。
4.按照权利要求1的方法，其中铝硅酸盐是沸石。
5.按照权利要求1的方法，其中步骤a)中的溶液基本上是含水的。
6.按照权利要求5的方法，其中步骤a)中的溶液基于含水溶液的总重量含水至少1％。
7.按照权利要求2的方法，其中金属氧化物选自铝、硅或钛氧化物。
8.按照权利要求7的方法，其中金属氧化物选自Al2O3、SiO2和TiO2。
9.按照权利要求8的方法，其中Al2O3和SiO2具有高表面积，并且Al2O3是γ-Al2O3。
10.按照权利要求9的方法，其中γ-Al2O3或SiO2的表面积至少为大约100m2/g。
11.按照权利要求1的方法，其中反应是在气相或液相中进行的。
12.按照权利要求1的方法，其中脱水催化剂是加热表面。
13.按照权利要求12的方法，其中加热表面是Al2O3、SiO2、TiO2或铝硅酸盐。
14.按照权利要求1的方法，其中含水溶液的加热是在没有催化剂的情况下和在惰性加热表面的存在下完成的，惰性加热表面选自玻璃，陶瓷，树脂，瓷料，塑料，金属或砖粉填充物。
15.按照权利要求1的方法，其中β-羟基羧酸是3-羟基丙酸，3-羟基-2-甲基丙酸，或3-羟基丁酸。
16.按照权利要求1的方法，其中α，β-不饱和羧酸是丙烯酸、甲基丙烯酸或巴豆酸。
17.按照权利要求1的方法，其中该方法是以批量、分批进料或连续方式进行的。
18.制备α，β-不饱和羧酸酯的方法，包括
a)提供包括下列中的至少一种的含水溶液
α-或β-羟基羧酸或其盐；
由α或β-羟基羧酸形成的聚合物、低聚物、交酯或内酯；
或
衍生自微生物或植物细胞的α-或β-羟基羧酸，该微生物或植物细胞含有或产生α-或β-羟基羧酸、α-或β-羟基羧酸的聚酯、或能够转变为α-或β-羟基羧酸的其它衍生物，
和
b)任选在脱水和/或酯化催化剂的存在下加热含水溶液，其中步骤b)是在醇的存在下进行的。
19.按照权利要求18的方法，其中脱水和/或酯化催化剂是γ-Al2O3、SiO2、TiO2或铝硅酸盐。
20.按照权利要求19的方法，其中唯一的催化剂是加热表面，并且该加热表面是铝硅酸盐。
21.按照权利要求20的方法，其中铝硅酸盐是沸石。
22.按照权利要求18的方法，其中反应是在气相中进行的。
23.按照权利要求18的方法，其中反应是在液相中进行的。
24.按照权利要求18的方法，其中步骤b)的含水溶液暴露于加热表面，以蒸发溶液，并且加热表面是脱水催化剂和/或酯化催化剂或惰性填料物质。
25.按照权利要求18的方法，其中β-羟基羧酸是3-羟基丙酸，3-羟基丁酸或3-羟基-2-甲基丙酸。
26.按照权利要求18的方法，其中α，β-不饱和羧酸酯是C1-C8烷基(甲基)丙烯酸酯或C1-C8烷基巴豆酸酯。
27.按照权利要求26的方法，其中C1-C8烷基(甲基)丙烯酸酯或C1-C8烷基巴豆酸酯选自：甲基(甲基)丙烯酸酯，乙基(甲基)丙烯酸酯，正丙基(甲基)丙烯酸酯，异丙基(甲基)丙烯酸酯，正丁基(甲基)丙烯酸酯，异丁基(甲基)丙烯酸酯，仲丁基(甲基)丙烯酸酯，2-乙基丁基(甲基)丙烯酸酯，异戊基(甲基)丙烯酸酯，1-甲基戊基(甲基)丙烯酸酯，1，3-二甲基丁基(甲基)丙烯酸酯，正己基(甲基)丙烯酸酯，异庚基(甲基)丙烯酸酯，1-甲基己基(甲基)丙烯酸酯，叔丁基(甲基)丙烯酸酯，2-乙基己基(甲基)丙烯酸酯，正戊基(甲基)丙烯酸酯，甲基巴豆酸酯，乙基巴豆酸酯，正丙基巴豆酸酯，异丙基巴豆酸酯，正丁基巴豆酸酯，异丁基巴豆酸酯，仲丁基巴豆酸酯，2-乙基丁基巴豆酸酯，异戊基巴豆酸酯，1-甲基戊基巴豆酸酯，1，3-二甲基丁基巴豆酸酯，正己基巴豆酸酯，异庚基巴豆酸酯，1-甲基己基巴豆酸酯，叔丁基巴豆酸酯，2-乙基己基巴豆酸酯和正戊基巴豆酸酯。
28.按照权利要求27的方法，其中C1-C8烷基(甲基)丙烯酸酯或C1-C8烷基巴豆酸酯选自甲基(甲基)丙烯酸酯，乙基(甲基)丙烯酸酯，正丁基(甲基)丙烯酸酯，甲基巴豆酸酯，正丁基巴豆酸酯和乙基巴豆酸酯。
29.按照权利要求18的方法，其中脱水催化剂是高表面积的SiO2或高表面积的γ-Al2O3。
30.按照权利要求18的方法，其中脱水催化剂是高表面积的γ-Al2O3，酯化催化剂是沸石。
31.按照权利要求18的方法，其中该方法是连续、分批进料或批量方式。
32.按照权利要求18的方法，其中唯一的催化剂是沸石。
33.按照权利要求32的方法，其中沸石是中等或大孔沸石。
34.制备α，β-不饱和酰胺、α，β-不饱和N-取代的酰胺或α，β-不饱和N，N-二取代的酰胺的方法，包括
a)形成包括下列中的至少一种的含水溶液
α-或β-羟基羧酸；
α-或β-羟基羧酸盐；
α-或β-羟基羧酸酯；
由α或β-羟基羧酸形成的聚合物、低聚物、交酯或内酯；
或
衍生自微生物或植物细胞的α-或β-羟基羧酸，该微生物或植物细胞含有或产生α-或β-羟基羧酸、α-或β-羟基羧酸的聚酯、或能够转变为α-或β-羟基羧酸的其它衍生物，
和
b)在胺或α-或β-羟基羧酸的胺盐的存在下，加热步骤a)的含水溶液，
任选在脱水和/或酰胺化催化剂的存在下。
35.按照权利要求34的方法，其中将水溶液暴露于加热表面，以蒸发溶液，形成α，β-不饱和酰胺、α，β-不饱和N-取代的酰胺或α，β-不饱和N，N-二取代的酰胺。
36.按照权利要求34的方法，其中在液相中形成α，β-不饱和酰胺、α，β-不饱和N-取代的酰胺或α，β-不饱和N，N-二取代的酰胺。
37.按照权利要求34的方法，其中胺和下列中的至少一种：
α-或β-羟基羧酸；
α-或β-羟基羧酸盐；
α-或β-羟基羧酸酯；
由α或β-羟基羧酸形成的聚合物、低聚物、交酯或内酯；
或
衍生自微生物或植物细胞的α-或β-羟基羧酸，该微生物或植物细胞含有或产生α-或β-羟基羧酸、α-或β-羟基羧酸的聚酯、或能够转变为α-或β-羟基羧酸的其它衍生物，
被分别注入反应容器或气相反应器中。
38.按照权利要求34的方法，其中该方法是连续、批量或分批进料方式。
39.按照权利要求34的方法，其中α-或β-羟基羧酸、其α-或β-羟基羧酸盐或α-或β-羟基羧酸酯选自乳酸，3-羟基丙酸，3-羟基丁酸和3-或2-羟基-异丁酸，其盐或酯。
40.按照权利要求34的方法，其中α，β-不饱和羧基酰胺、α，β-不饱和N-取代的或二取代的酰胺是式(I)的化合物
其中R1和R2独立地是H、C1-C6烷基、环烷基，或R1和R2可以形成环，其中环选自吗啉、哌嗪、哌啶和吡咯烷，
R3是H或C1-C4烷基，R4是H、甲基或乙基。
41.按照权利要求40的方法，其中式(I)的化合物选自：(甲基)丙烯酰胺，N-甲基(甲基)丙烯酰胺，N，N-二甲基(甲基)丙烯酰胺，N-乙基(甲基)丙烯酰胺，N，N-二乙基(甲基)丙烯酰胺，N-吗啉代(甲基)丙烯酰胺和N-甲基-N-乙基(甲基)丙烯酰胺，N-异丙基(甲基)丙烯酰胺和N-叔丁基(甲基)丙烯酰胺。
42.制备α，β-不饱和酰胺、α，β-不饱和N-取代的酰胺或N，N-二取代的酰胺的方法，包括
a)形成包括α-或β-羟基羧酸、α-或β-羟基羧酸酯或α-或β-羟基羧酸盐的含水溶液，
b)聚合形成聚酯、低聚物，或环化形成环状的交酯，
和
c)在胺的存在下，加热步骤b)形成的聚酯或交酯，任选在脱水和/或酰胺化催化剂的存在下。
43.按照权利要求42的方法，其中α-或β-羟基羧酸是乳酸，2-羟基异丁酸，3-羟基丙酸，3-羟基丁酸和3-或2-羟基异丁酸，其盐或酯。
44.按照权利要求42的方法，其中环状的交酯是3，6-二甲基-1，4-二烷-2，5-二酮。
45.按照权利要求42的方法，其中聚酯由乳酸、3-羟基丙酸或3-羟基丁酸形成。
46.按照权利要求42的方法，其中将含水溶液暴露于加热表面，以蒸发聚酯或交酯和胺，形成α，β-不饱和酰胺或α，β-不饱和N-取代的或α，β-不饱和N，N-二取代的酰胺。
47.按照权利要求42的方法，其中该方法是在气相中进行的。
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