KR20140131589A - Preparation of alpha, beta-unsaturated carboxylic acids and esters thereof - Google Patents

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에이. 세난 오즈메랄
조셉 피. 글라스
라제쉬 다사리
세트락 태니엘리안
라메쉬 데오람 바가트
모한 레디 캐이셔레디
람닉 싱
비제이 그나나데시칸
로버트 엘. 오거스틴
산토쉬 모어
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미리안트 코포레이션
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Abstract

L-형 제올라이트, 개질된 L-형 제올라이트, 또는 그의 임의의 조합은, 탈히드록실화 반응 및 선택적 에스테르화 반응을 포함하는 반응 경로를 통해 α,β-불포화 카복실산 및/또는 그의 에스테르를 촉매적으로 제조하는데에 유용할 수 있다. 일부 반응 경로에서, 탈히드록실화 반응 및 에스테르화 반응은 순차적으로 또는 동시에 수행될 수 있다.The L-type zeolite, the modified L-type zeolite, or any combination thereof can be produced by catalytic conversion of an alpha, beta -unsaturated carboxylic acid and / or its ester through a reaction pathway including a dehydroxylation reaction and a selective esterification reaction ≪ / RTI > In some reaction paths, the dehydroxylation reaction and the esterification reaction can be carried out sequentially or simultaneously.

Description

알파, 베타-불포화 카복실산 및 그의 에스테르의 제조{PREPARATION OF ALPHA, BETA-UNSATURATED CARBOXYLIC ACIDS AND ESTERS THEREOF}PREPARATION OF ALPHA, BETA-UNSATURATED CARBOXYLIC ACIDS AND ESTERS THEREOF < RTI ID = 0.0 >

본원은 2012년 3월 7일에 출원된 미국가출원번호 61/608,053; 2012년 12월 20일에 출원된 미국가출원번호 61/740,230; 및 2013년 2월 26일에 출원된 미국 정규출원번호 13/819,035의 우선권을 주장한다.This application is a continuation-in-part of U. S. Application No. 61 / 608,053, filed March 7, 2012; U.S. Application No. 61 / 740,230, filed December 20, 2012; And U.S. Provisional Application No. 13 / 819,035, filed February 26, 2013.

본 발명은 α,β-불포화 카복실산 및/또는 그의 에스테르를 촉매 반응을 이용하여 제조하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a process for preparing an alpha, beta -unsaturated carboxylic acids and / or esters thereof using catalysis.

아크릴산 및 그의 에스테르 유도체는 폴리아크릴산 에스테르, 탄성중합체, 고흡수성수지(superabsorbent polymer), 마루 광택제, 접착제, 페인트 등의 제조에 사용되는 중요한 상업적 화학 물질이다. 역사적으로, 아크릴산은 아세틸렌의 히드록시카복실화 반응에 의해 제조되어왔다. 이 방법은 니켈 카보닐 및 고압 일산화탄소를 사용하며, 둘 모두는 값비싸고 자연 비친화적이다. 다른 방법, 예를 들어 에테논(ethenone) 및 에틸렌 시아노히드린을 사용하는 방법은 동일한 위험을 가진다.Acrylic acid and its ester derivatives are important commercial chemicals used in the manufacture of polyacrylic acid esters, elastomers, superabsorbent polymers, floor polishes, adhesives, paints and the like. Historically, acrylic acid has been prepared by the hydroxycarboxylation of acetylene. This method uses nickel carbonyl and high pressure carbon monoxide, both of which are expensive and natural in nature. Other methods, such as the use of ethenone and ethylene cyanohydrin, have the same risks.

그 중에서도 환경 영향을 감소시키기 위한 노력에 있어서, 락트산(lactic acid) 탈히드록실화는 아크릴산을 제조하기 위한 루트로서 조사되어 왔는데, 그 이유는 락트산이 사탕수수와 같은 재생 가능한 생물학적 공급원으로부터 유래될 수 있기 때문이다. 대부분, 고체 촉매는 락트산을 아크릴산으로 전환하는 액체상 및 기체상 탈히드록실화 반응 모두에서 사용하기 위해 조사되어왔다. 조사되어온 특정 고체 촉매는 실리카 상에 지지된 소듐 포스페이트 및 알루미노실리케이트 또는 실리카에 지지된 약산을 포함한다. 이러한 촉매들 중 일부와 함께 수행된 탈히드록실화 반응은 350℃를 초과하는 고온에서만 진행되는 것으로 밝혀졌고, 이는 규모확장시에 현저한 에너지 비용을 부가할 수 있다. 나아가, 전술한 것들을 포함한 많은 고체 촉매들은 아크릴산에 대해 나쁜 선택성을 보였고(즉, 제조 비용을 증가시키는, 제거될 필요가 있는 복수의 부산물들), 반응의 낮은 전체 수율을 보였다. 따라서, 락트산 탈히드록실화를 통해 아크릴산을 제조하는데 드는 비용은 여전히 매우 높다.In an effort to reduce environmental impacts among others, lactic acid dehydroxylation has been investigated as a route for the production of acrylic acid since lactic acid can be derived from a renewable biological source such as sugar cane It is because. For the most part, solid catalysts have been investigated for use in both liquid phase and gaseous dehydroxylation reactions that convert lactic acid to acrylic acid. Certain solid catalysts that have been investigated include sodium phosphate supported on silica and weak acid supported on aluminosilicate or silica. It has been found that the dehydroxylation reaction carried out with some of these catalysts proceeds only at high temperatures in excess of 350 DEG C, which can add significant energy cost during scaling. Furthermore, many of the solid catalysts, including those mentioned above, showed poor selectivity to acrylic acid (i.e., multiple byproducts that need to be removed, which increases manufacturing costs) and low overall yields of the reaction. Therefore, the cost of producing acrylic acid through lactic acid dehydroxylation is still very high.

본 발명은 α,β-불포화 카복실산 및/또는 그의 에스테르를 촉매 반응을 이용하여 제조하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a process for preparing an alpha, beta -unsaturated carboxylic acids and / or esters thereof using catalysis.

본 발명의 일 실시예는 α-히드록시카복실산, α-히드록시카복실산 에스테르, β-히드록시카복실산, β-히드록시카복실산 에스테르, α-알콕시카복실산, α-알콕시카복실산 에스테르, β-알콕시카복실산, β-알콕시카복실산 에스테르, 락티드, 및 그의 임의의 조합으로 구성된 군으로부터 선택된 반응물을 포함하는 조성물을 제공하는 단계; 및 α,β-불포화 카복실산 및/또는 그의 에스테르를 포함하는 생성물을 제조하기 위하여, 탈히드록실화 촉매와 상기 조성물을 접촉시키는 것에 의해 탈히드록실화 반응을 수행하는 단계를 포함하는 방법으로서, 상기 탈히드록실화 촉매는 L-형 제올라이트, 개질된 L-형 제올라이트, 및 그의 임의의 조합으로 구성된 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는 방법을 제공한다.One embodiment of the present invention relates to a process for the production of an alpha -hydroxycarboxylic acid, an alpha -hydroxycarboxylic acid ester, a beta -hydroxycarboxylic acid, a beta -hydroxycarboxylic acid ester, an alpha -alkoxycarboxylic acid, Providing a composition comprising a reactant selected from the group consisting of alkoxycarboxylic acid esters, lactides, and any combination thereof; And performing a dehydroxylation reaction by contacting the composition with a dehydroxylation catalyst to produce a product comprising an alpha, beta -unsaturated carboxylic acid and / or an ester thereof, The dehydroxylation catalyst comprises at least one selected from the group consisting of L-type zeolites, modified L-type zeolites, and any combination thereof.

본 발명의 또 다른 실시예는 α-히드록시카복실산, α-히드록시카복실산 에스테르, β-히드록시카복실산, β-히드록시카복실산 에스테르, α-알콕시카복실산, α-알콕시카복실산 에스테르, β-알콕시카복실산, β-알콕시카복실산 에스테르, 락티드, 및 그의 임의의 조합으로 구성된 군으로부터 선택된 반응물을 포함하는 조성물을 제공하는 단계; 및 α,β-불포화 카복실산 에스테르를 포함하는 생성물을 제조하기 위하여, 알콜 및 촉매와 상기 조성물을 접촉시키는 것에 의해 에스테르화 반응과 탈히드록실화 반응을 동시에 수행하는 단계를 포함하는 방법으로서, 상기 촉매는 L-형 제올라이트, 개질된 L-형 제올라이트, 및 그의 임의의 조합으로 구성된 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는 방법을 제공한다.Yet another embodiment of the present invention is a process for the preparation of an alpha -hydroxycarboxylic acid, an alpha -hydroxycarboxylic acid ester, a beta -hydroxycarboxylic acid, a beta -hydroxycarboxylic acid ester, an alpha -alkoxycarboxylic acid, providing a composition comprising a reactant selected from the group consisting of a? -alkoxycarboxylic acid ester, a lactide, and any combination thereof; And a step of simultaneously conducting an esterification reaction and a dehydroxylation reaction by contacting the composition with an alcohol and a catalyst to produce a product comprising an alpha, beta -unsaturated carboxylic acid ester, wherein the catalyst Comprises at least one selected from the group consisting of L-type zeolites, modified L-type zeolites, and any combination thereof.

본 발명의 또 다른 실시예는 α-히드록시카복실산, β-히드록시카복실산, α-알콕시카복실산, β-알콕시카복실산, 및 그의 임의의 조합으로 구성된 군으로부터 선택된 반응물을 포함하는 조성물을 제공하는 단계; 반응물의 에스테르를 포함하는 중간체를 제조하기 위하여, 에스테르화 촉매 및 알콜과 상기 조성물을 접촉시키는 것에 의해 에스테르화 반응을 수행하는 단계; 및 α,β-불포화 카복실산 에스테르를 포함하는 생성물을 제조하기 위하여, 탈히드록실화 촉매와 중간체를 접촉시키는 것에 의해 탈히드록실화 반응을 수행하는 단계를 포함하는 방법으로서, 상기 탈히드록실화 촉매는 L-형 제올라이트, 개질된 L-형 제올라이트, 및 그의 임의의 조합으로 구성된 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는 방법을 제공한다.Yet another embodiment of the present invention provides a method of preparing a composition comprising: providing a composition comprising a reactant selected from the group consisting of? -Hydroxycarboxylic acid,? -Hydroxycarboxylic acid,? -Alkoxycarboxylic acid,? -Alkoxycarboxylic acid, and any combination thereof; Performing an esterification reaction by contacting the composition with an esterification catalyst and alcohol to produce an intermediate comprising an ester of the reactant; And a step of performing a dehydroxylation reaction by contacting an intermediate with a dehydroxylation catalyst to produce a product comprising an alpha, beta -unsaturated carboxylic acid ester, wherein the dehydroxylation catalyst Comprises at least one selected from the group consisting of L-type zeolites, modified L-type zeolites, and any combination thereof.

본 발명의 또 다른 실시예는 α-히드록시카복실산, β-히드록시카복실산, α-알콕시카복실산, β-알콕시카복실산, 및 그의 임의의 조합으로 구성된 군으로부터 선택된 반응물을 포함하는 조성물을 제공하는 단계; 반응물의 에스테르를 포함하는 중간체를 제조하기 위하여, 알콜과 상기 조성물을 접촉시키는 것에 의해 에스테르화 반응을 수행하는 단계로서, 상기 에스테르화 반응은 외인성 촉매와 함께 수행되고; 그리고 α,β-불포화 카복실산 에스테르를 포함하는 생성물을 제조하기 위하여, 탈히드록실화 촉매와 중간체를 접촉시키는 것에 의해 탈히드록실화 반응을 수행하는 단계를 포함하는 방법으로서, 상기 탈히드록실화 촉매는 L-형 제올라이트, 개질된 L-형 제올라이트, 및 그의 임의의 조합으로 구성된 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는 방법을 제공한다.Yet another embodiment of the present invention provides a method of preparing a composition comprising: providing a composition comprising a reactant selected from the group consisting of? -Hydroxycarboxylic acid,? -Hydroxycarboxylic acid,? -Alkoxycarboxylic acid,? -Alkoxycarboxylic acid, and any combination thereof; Performing an esterification reaction by contacting the composition with an alcohol to produce an intermediate comprising an ester of a reactant, wherein the esterification reaction is performed with an exogenous catalyst; And performing a dehydroxylation reaction by contacting an intermediate with a dehydroxylation catalyst to produce a product comprising an alpha, beta -unsaturated carboxylic acid ester, wherein the dehydroxylation catalyst Comprises at least one selected from the group consisting of L-type zeolites, modified L-type zeolites, and any combination thereof.

본 발명의 또 다른 실시예는 α-히드록시카복실산, α-히드록시카복실산 에스테르, β-히드록시카복실산, β-히드록시카복실산 에스테르, α-알콕시카복실산, α-알콕시카복실산 에스테르, β-알콕시카복실산, β-알콕시카복실산 에스테르, 락티드, 및 그의 임의의 조합으로 구성된 군으로부터 선택된 반응물을 포함하는 조성물을 제공하는 단계; 및 α,β-불포화 카복실산 및/또는 그의 에스테르를 포함하는 생성물을 제조하기 위하여, 캐리어 가스의 존재하에서 탈히드록실화 촉매와 상기 조성물을 접촉시키는 것에 의해 탈히드록실화 반응을 수행하는 단계를 포함하는 방법으로서, 상기 캐리어 가스는 약 90% 초과의 이산화탄소를 포함하는 방법을 제공한다.Yet another embodiment of the present invention is a process for the preparation of an alpha -hydroxycarboxylic acid, an alpha -hydroxycarboxylic acid ester, a beta -hydroxycarboxylic acid, a beta -hydroxycarboxylic acid ester, an alpha -alkoxycarboxylic acid, providing a composition comprising a reactant selected from the group consisting of a? -alkoxycarboxylic acid ester, a lactide, and any combination thereof; And performing the dehydroxylation reaction by contacting the composition with a dehydroxylation catalyst in the presence of a carrier gas to produce a product comprising an alpha, beta -unsaturated carboxylic acid and / or an ester thereof Wherein the carrier gas comprises greater than about 90% carbon dioxide.

본 발명의 또 다른 실시예는 생물학적 촉매 및 생물학적 공급원을 포함하는 발효 공정을 통해서 유래된 반응물로부터 아크릴산 또는 아크릴산 에스테르를 제조하는 단계를 포함하는 방법으로서, 상기 생물학적 공급원은 글루코오스, 수크로오스, 글리세롤 및 그의 임의의 조합 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 반응물은 α-히드록시카복실산, α-히드록시카복실산 에스테르, β-히드록시카복실산, β-히드록시카복실산 에스테르, α-알콕시카복실산, α-알콕시카복실산 에스테르, β-알콕시카복실산, β-알콕시카복실산 에스테르, 락티드, 및 그의 임의의 조합으로 구성된 군으로부터 선택된 것을 포함하는 방법을 제공한다.Another embodiment of the present invention is a process comprising producing acrylic acid or acrylic acid ester from a reactant derived from a fermentation process comprising a biological catalyst and a biological source, wherein the biological source is selected from the group consisting of glucose, sucrose, glycerol, Wherein the reactant is selected from the group consisting of? -Hydroxycarboxylic acid,? -Hydroxycarboxylic acid ester,? -Hydroxycarboxylic acid,? -Hydroxycarboxylic acid ester,? -Alkoxycarboxylic acid,? -Alkoxycarboxylic acid ester,? -Alkoxycarboxylic acid esters, lactides, and any combination thereof.

본 발명의 또 다른 실시예는 화학적 촉매 및 생물학적 공급원을 포함하는 화학적 공정을 통해서 반응물로부터 아크릴산 또는 아크릴산 에스테르를 제조하는 단계를 포함하는 방법으로서, 상기 생물학적 공급원은 글루코오스, 수크로오스, 글리세롤 및 그의 임의의 조합 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 반응물은 α-히드록시카복실산, α-히드록시카복실산 에스테르, β-히드록시카복실산, β-히드록시카복실산 에스테르, α-알콕시카복실산, α-알콕시카복실산 에스테르, β-알콕시카복실산, β-알콕시카복실산 에스테르, 락티드, 및 그의 임의의 조합으로 구성된 군으로부터 선택된 것을 포함하는 방법을 제공한다. Another embodiment of the present invention is a process comprising producing acrylic acid or acrylic ester from a reactant through a chemical process comprising a chemical catalyst and a biological source, wherein the biological source is selected from the group consisting of glucose, sucrose, glycerol, Wherein the reactant is selected from the group consisting of? -Hydroxycarboxylic acid,? -Hydroxycarboxylic acid ester,? -Hydroxycarboxylic acid,? -Hydroxycarboxylic acid ester,? -Alkoxycarboxylic acid,? -Alkoxycarboxylic acid ester, A carboxylic acid, a beta -alkoxycarboxylic acid ester, a lactide, and any combination thereof.

본 발명의 특징 및 효과는 이어지는 바람직한 실시예의 설명을 읽음으로써 통상의 기술자에게 자명할 것이다.Features and advantages of the present invention will become apparent to those of ordinary skill in the art by reading the following description of the preferred embodiments.

하기 도면들은 본 발명의 특정 양태들을 예시하기 위해 포함되었고, 배타적 실시예로서 보여지는 것이 아니다. 본 발명은, 본원의 효과를 갖고 통상의 기술자에게 생각이 떠오르는 상당한 변형, 개조, 조합, 및 형태와 기능에서의 등가물 일 수 있다.
도 1은 본원에서 설명된 몇몇 다른 반응 경로의 비제한 예를 예시한다.
도 2는 본 발명의 적어도 일부 실시예들에 따른 α,β-불포화 카복실산 및/또는 그의 에스테르를 제조하는데에 사용하기 위한 예시적 시스템 도식을 제공한다.
도 3은 화학적 촉매를 사용하여 트리글리세리드를 아크릴산으로 전환하기 위한 화학적 경로를 제공한다.
도 4는 화학적 촉매를 사용하여 글루코오스를 아크릴산으로 전환하기 위한 화학적 경로를 제공한다.
도 5는 본 발명의 적어도 일부 실시예들에 따른 L-형 제올라이트와 함께 수행된 반응의 전환 퍼센트 및 선택성을 제공한다.
도 6은 본 발명의 적어도 일부 실시예들에 따른 L-형 제올라이트 및 재생 L-형 제올라이트와 함께 수행된 반응의 전환 퍼센트 및 선택성을 제공한다.
도 7은 본 발명의 적어도 일부 실시예들에 따른 L-형 제올라이트와 함께 수행된 반응의 전환 퍼센트 및 선택성을 제공한다.
The following drawings are included to illustrate certain aspects of the invention and are not to be seen as exclusive examples. The present invention may be considered as equivalents to the various modifications, adaptations, combinations, and forms and functions that come within the purview of the ordinary skill in the art.
Figure 1 illustrates a non-limiting example of some of the other reaction pathways described herein.
Figure 2 provides an exemplary system schematic for use in preparing an alpha, beta -unsaturated carboxylic acid and / or ester thereof in accordance with at least some embodiments of the present invention.
Figure 3 provides a chemical route for the conversion of triglycerides to acrylic acid using a chemical catalyst.
Figure 4 provides a chemical pathway for converting glucose to acrylic acid using a chemical catalyst.
Figure 5 provides conversion percentages and selectivities of reactions performed with L-type zeolites in accordance with at least some embodiments of the present invention.
Figure 6 provides conversion percentages and selectivities of reactions performed with L-type zeolites and regenerated L-type zeolites in accordance with at least some embodiments of the present invention.
Figure 7 provides conversion percentages and selectivities of reactions performed with L-type zeolites in accordance with at least some embodiments of the present invention.

본 발명은 α,β-불포화 카복실산 및/또는 그의 에스테르를 촉매 반응을 이용하여 제조하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a process for preparing an alpha, beta -unsaturated carboxylic acids and / or esters thereof using catalysis.

본 발명은, 적어도 일부 실시예에서, 락트산-유사 반응물로부터 α,β-불포화 카복실산(예, 아크릴산) 및/또는 그의 에스테르를 효과적으로(즉, 높은 전환 퍼센트) 그리고 선택적으로 제조하는 L-형 제올라이트 촉매를 사용하는 반응 경로를 제공한다. 여기에서 예시되는 바와 같이, 놀랍게도, 일부 실시예에서, L-형 촉매는 락트산-유사 반응물로부터 α,β-불포화 카복실산(예, 아크릴산) 및/또는 그의 에스테르를 더 효과적으로 그리고 선택적으로 제조하는 것으로 밝혀졌다. 그 결과, 여기서 설명되는 반응 경로 및 촉매는, 일부 실시예에서, 락트산으로부터 아크릴산을 비용-효율적이고 자연 친화적으로 공업적 규모에서 제조하기 위해 제공된다.The present invention is based, in at least some examples, on the L-type zeolite catalysts which selectively (i. E., High conversion percentages) and selectively produce an alpha, beta -unsaturated carboxylic acid (e.g., acrylic acid) and / or an ester thereof from a lactic acid- Lt; / RTI > As exemplified herein, surprisingly, in some embodiments, L-type catalysts are found to more effectively and selectively prepare an alpha, beta -unsaturated carboxylic acid (e.g., acrylic acid) and / or an ester thereof from a lactic acid-like reactant lost. As a result, the reaction pathways and catalysts described herein are provided, in some embodiments, to produce acrylic acid from lactic acid on an industrial scale in a cost-effective and naturally-friendly manner.

본원에서 수치 앞에 "약"이 사용되는 경우에, "약"이 수치 리스트의 각 숫자를 일부 변경한다는 것을 알아야할 것이다. 일부 수치 범위의 나열들에서, 나열된 일부 하한치는 나열된 일부 상한치의 값보다 클 수 있다는 것을 알아야 할 것이다. 통상의 기술자는 선택된 부분 집합이 선택된 하한치를 초과하는 상한치의 선택이 필요할 것이라고 인식할 것이다.It is to be understood that when "about" is used before the numerical value herein, "about" In some ranges of numerical ranges, it should be noted that some of the lower limits listed may be greater than some of the upper limits listed. Ordinarily the skilled artisan will recognize that the selected subset will need to select an upper limit that exceeds the selected lower limit.

본원에서 사용된 바와 같이, 용어 "반응 경로"는 α,β-불포화 카복실산 또는 그의 에스테르를 포함하는 생성물로 반응물을 전환하기 위한 반응 또는 일련의 반응들을 지칭하며, 이때 중간체는 반응 또는 일련의 반응들에서 임의적으로 형성된다. 일부 실시예에서, 본 발명의 반응 경로는 L-형 제올라이트를 포함하는 탈히드록실화 촉매를 사용하는 탈히드록실화 반응을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 본 발명의 반응 경로는 에스테르화 반응을 더 포함할 수 있다.As used herein, the term "reaction pathway" refers to a reaction or series of reactions for converting a reactant into a product comprising an alpha, beta -unsaturated carboxylic acid or ester thereof, wherein the intermediate is a reaction or a series of reactions As shown in FIG. In some embodiments, the reaction path of the present invention may comprise a dehydroxylation reaction using a dehydroxylation catalyst comprising an L-type zeolite. In some embodiments, the reaction pathway of the present invention may further comprise an esterification reaction.

본원에서 사용된 바와 같이, 용어 "탈히드록실화 반응"은 반응물로부터 물의 제거를 지칭한다. 용어 "탈히드록실화 반응"은 당해 분야에서 "탈수 반응"으로도 알려져 있다.As used herein, the term "dehydroxylation reaction" refers to the removal of water from the reactants. The term " dehydroxylation reaction "is also known in the art as" dehydration reaction ".

도 1은 본 발명의 몇몇 다른 반응 경로의 제한되지 않은 예를 예시한다. 예를 들어, 도 1의 반응 경로 1에서 보여진 일부 실시예에서는, 반응물들을 포함하는 시작 조성물로 시작하고, 본 발명의 반응 경로는 에스테르화 반응(1A)를 통해 반응물의 에스테르를 포함하는 중간체를 얻고, 이어서 탈히드록실화 반응(1B)를 통해 α,β-불포화 카복실산의 에스테르를 포함하는 생성물을 얻는 것을 포함한다. 도 1의 반응 경로 2에서 보여지는 다른 실시예에서는, 반응물을 포함하는 시작 조성물로 시작하고, 본 발명의 반응 경로는 탈히드록실화 반응(2A)를 통해 α,β-불포화 카복실산을 포함하는 중간체를 얻고, 이어서 에스테르화 반응(2B)를 통해 α,β-불포화 카복실산의 에스테르를 포함하는 생성물을 얻는 것을 포함할 수 있다. 도 1의 반응 경로 3에서 보여지는 또 다른 실시예에서는, 반응물을 포함하는 시작 조성물로 시작하고, 본 발명의 반응 경로는 탈히드록실화 반응(3)를 통해 α,β-불포화 카복실산을 포함하는 생성물을 얻는 것을 포함할 수 있다. 도 1의 반응 경로 4에서 보여지는 다른 실시예에서는, 반응물을 포함하는 시작 조성물로 시작하고, 본 발명의 반응 경로는 동시의 탈히드록실화 및 에스테르화 반응(4)을 통해 α,β-불포화 카복실산의 에스테르를 포함하는 생성물을 얻는 것을 포함할 수 있다.Figure 1 illustrates a non-limiting example of some other reaction pathway of the present invention. For example, in some embodiments shown in reaction path 1 of Figure 1, starting with a starting composition comprising the reactants, the reaction pathway of the present invention is obtained via esterification reaction (1A), an intermediate comprising an ester of the reactant , Followed by a dehydroxylation reaction (1B) to obtain a product comprising an ester of an alpha, beta -unsaturated carboxylic acid. In another embodiment, shown in reaction path 2 of Figure 1, starting with a starting composition comprising the reactant, the reaction pathway of the present invention is via reaction (2A) with an intermediate containing an alpha, beta -unsaturated carboxylic acid And then obtaining a product comprising an ester of an alpha, beta -unsaturated carboxylic acid via esterification reaction (2B). In another embodiment, shown in reaction path 3 of Figure 1, starting with a starting composition comprising the reactant, the reaction pathway of the present invention comprises an alpha, beta -unsaturated carboxylic acid via a dehydroxylation reaction (3) To obtain the product. In another embodiment, shown in Reaction Route 4 of Figure 1, starting with the starting composition comprising the reactants, the reaction pathway of the present invention comprises the simultaneous dehydroxylation and esterification reactions (4) To obtain a product comprising an ester of a carboxylic acid.

본 발명의 반응 경로와 함께 사용하기에 적합한 반응물들은 α-히드록시카복실산, α-히드록시카복실산 에스테르, β-히드록시카복실산, β-히드록시카복실산 에스테르, α-알콕시카복실산, α-알콕시카복실산 에스테르, β-알콕시카복실산, β-알콕시카복실산 에스테르 등, 및 그의 임의의 조합을 포함하지만 이에 제한되지 않는다. 적합한 앞서 언급한 에스테르는 C1-C10 알킬 에스테르일 수 있다. 반응물들의 구체적인 예는 락트산, 락트산의 염(예, 그의 칼슘, 암모늄, 마그네슘, 소듐, 및 포타슘 염), 락트산의 알킬 에스테르, 락티드, 메틸 락테이트, 부틸 락테이트, 3-히드록시프로피온산, 3-히드록시프로피온산의 알킬 에스테르, 메틸 3-히드록시프로피오네이트, 부틸 3-히드록시프로피오네이트, 락트아미드, 및 그의 임의의 조합을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 일부 실시예에서, 반응물들은 고체, 액체, 용융물 또는 가스의 형태일 수 있다. 나아가, 반응물들은 실질적으로 순수한 키랄 반응물 또는 키랄 반응물의 라세믹 혼합물, 예를 들어, D(-) 락트산, L(+) 락트산, DD 락티드, LL락티드, D/L 락트산의 라세믹 혼합물, 또는 D/L 락티디의 라세믹 혼합물일 수 있다.Reactants suitable for use with the reaction pathways of the present invention include, but are not limited to,? -Hydroxycarboxylic acid,? -Hydroxycarboxylic acid ester,? -Hydroxycarboxylic acid,? -Hydroxycarboxylic acid ester,? -Alkoxycarboxylic acid, alkoxycarboxylic acid esters, and the like, and any combinations thereof. Suitable esters mentioned above may be C 1 -C 10 alkyl esters. Specific examples of the reactants include lactic acid, salts of lactic acid (e.g., its calcium, ammonium, magnesium, sodium, and potassium salts), alkyl esters of lactic acid, lactide, methyl lactate, butyl lactate, 3-hydroxypropionic acid, 3 But are not limited to, an alkyl ester of hydroxypropionic acid, methyl 3-hydroxypropionate, butyl 3-hydroxypropionate, lactamide, and any combination thereof. In some embodiments, the reactants may be in the form of a solid, liquid, melt or gas. Further, the reactants may be substantially pure chiral reactants or racemic mixtures of chiral reactants such as D (-) lactic acid, L (+) lactic acid, DD lactide, LLactide, racemic mixture of D / L lactic acid, Or a racemic mixture of D / L lactide.

본 발명의 반응 경로와 함께 사용하기에 적합한 반응물들은 임의의 알려진 방식에 의해 제조될 수 있다. 일부 실시예에서, 반응물들은 생물학적-유래, 화학적-유래, 또는 그의 조합일 수 있다. 생물학적-유래 반응물들의 예는 발명의 명칭 "Catalytic Dehydroxylation of Lactic Acid and Lactic Acid Esters"의 국제특허출원번호 PCT/US11/50707에서 찾을 수 있고, 그 전체는 본원에 참조로서 포함된다. 비제한 예로서, 락트산은, 사탕수수, 비트(beets), 유청(whey) 등으로부터의 수크로오스, 글루코오스 등을 사용 및/또는 대사하는 미생물(예, 산-내성 동종락트산 박테리아)로부터 제조된 발효 브로스(broth)에 존재하는 락트산염(예, 암모늄 락테이트)으로부터 유래될 수 있다.Reactants suitable for use with the reaction pathways of the present invention may be prepared by any known method. In some embodiments, the reactants may be biologically-derived, chemically-derived, or a combination thereof. Examples of biologically-derived reactants can be found in International Patent Application No. PCT / US11 / 50707, entitled " Catalytic Dehydroxylation of Lactic Acid and Lactic Acid Esters ", the entirety of which is incorporated herein by reference. As a non-limiting example, lactic acid may be fermented broth prepared from a microorganism that uses and / or metabolizes sucrose, glucose, etc. from sugarcane, beets, whey, etc. (for example, acid-resistant allogenic lactic acid bacteria) (e.g., ammonium lactate) present in the broth.

일부 실시예에서, 본원에서 설명된 α-히드록시카복실산(예, 락트산 및 그의 유도체)은 발효 브로스로부터 얻어질 수 있다. 일부 실시예에서, 본원에서 설명된 발효 브로스는 상업적 규모로 락트산을 제조하기 위해 선택된 대장균 및 바실러스 코아귤란스(Bacillus coagulans)를 포함하는 박테리아 종의 배양으로부터 유래될 수 있다. 일부 실시예에서, 본원에 설명된 발효 브로스는 락트산 생산을 위해 선택된 사상균 종의 배양액으로부터 유래될 수 있다. 일부 실시예에서, 본원에 설명된 발효 브로스는 공업적 규모로 락트산을 제조할 수 있다고 알려진 효모종으로부터 유래될 수 있다. 락트산을 상업적 규모로 제조하기에 적합한 미생물은, 일부 실시예에서, 대장균, 바실러스 코아귤란스(Bacillus coagulans), 락토바실러스 델브룩키(Lactobacillus delbruckii), 락토바실러스 불가리쿠스(L. bulgaricus), 락토바실러스 써모필루스(L. thermophilus), 락토바실러스 레이치만니(L. leichmanni), 락토바실러스 카세이(L. casei), 락토바실러스 퍼멘티(L. fermentii), 스트렙토코커스 써모필루스(Streptococcus thermophilus), 스트렙토코커스 락티스(S. lactis), 스트렙토코커스 페칼릴스(S. faecalils), 페디오코쿠스(Pediococcus sp), 류코노스톡(Leuconostoc sp), 비피도박테리움(Bifidobacterium sp), 리조푸스 오리제(Rhizopus oryzae) 및 공업적 용도에서 많은 효모 종들을 포함할 수 있다. 본 발명의 혜택을 받는 통상의 기술자는 전술한 개시들의 임의의 적합한 조합을 인식할 것이다.In some embodiments, the [alpha] -hydroxycarboxylic acids (e.g., lactic acid and derivatives thereof) described herein can be obtained from a fermentation broth. In some embodiments, the fermentation broth described herein can be derived from a culture of bacterial species comprising E. coli and Bacillus coagulans selected to produce lactic acid on a commercial scale. In some embodiments, the fermentation broth described herein may be derived from a culture of a filamentous fungi species selected for lactic acid production. In some embodiments, the fermentation broth described herein may be derived from yeast species known to be capable of producing lactic acid on an industrial scale. Suitable microorganisms for producing lactic acid on a commercial scale include, in some embodiments, Escherichia coli, Bacillus coagulans , Lactobacillus delbruckii , L. bulgaricus , Lactobacillus, L. thermophilus , L. leichmanni , L. casei , L. fermentii , Streptococcus thermophilus , Streptococcus thermophilus , Streptococcus thermophilus , S. lactis , S. faecalils , Pediococcus sp , Leuconostoc sp , Bifidobacterium sp , Rhizopus oryzae, ( Rhizopus oryzae ) and many yeast species in industrial applications. Those of ordinary skill in the art having benefit of the present invention will recognize any suitable combination of the foregoing teachings.

락트산과 같은 α-히드록시카복실산을 제조하기 위한 발효 공정은, 일부 실시예에서, 배치 공정, 연속 공정 또는 그의 혼합 공정일 수 있다. 천연 자원으로부터 유래된 다수의 탄수화물 물질은 본원에서 설명된 α-히드록시카복실산의 발효 제조와 함께 공급원료로서 사용될 수 있다. 예를 들어, 사탕수수 및 비트로부터의 수크로오스, 글루코오스, 가수분해된 전분으로부터의 락토오스, 말토오스 및 덱스트로오스를 함유하는 유청, 바이오디젤 산업으로부터의 글리세롤, 및 그의 조합들은 본원에서 설명된 α-히드록시카복실산의 발효 제조에 적합할 수 있다. 미생물들은 셀룰로오스 바이오매스의 가수분해로부터 유래된 펜토오스 당을 본원에서 설명된 α-히드록시카복실산을 제조하는데에 사용하는 능력을 갖도록 만들어질 수 있다. 일부 실시예에서, 락트산의 제조에서 글루코오스와 같은 6-탄소 함유 당 및 자일로오스와 같은 5-탄소 함유 당 모두를 동시에 사용하는 능력을 갖는 미생물은 락트산의 발효 제조에서 바람직한 생촉매이다. 일부 실시예에서, 저렴하게 구입할 수 있는 셀룰로오스 물질로부터 유래된 가수분해물은 C-5 탄소 및 C-6 탄소 함유 당 모두를 함유하고, C-5 탄소 및 C-6 탄소 함유 당을 락트산의 제조에서 동시에 사용할 수 있는 생촉매는 아크릴산 및 아크릴산 에스테르로 전환하기에 적합한 저-비용의 락트산을 제조하는 점에서 매우 바람직하다.The fermentation process to produce an a-hydroxycarboxylic acid, such as lactic acid, may in some embodiments be a batch process, a continuous process, or a mix process thereof. A number of carbohydrate materials derived from natural sources can be used as feedstock with the fermentation of the a-hydroxycarboxylic acids described herein. For example, sucrose from sugarcane and beets, lactose from glucose, hydrolyzed starch, whey containing maltose and dextrose, glycerol from the biodiesel industry, and combinations thereof, Lt; RTI ID = 0.0 > of < / RTI > The microorganisms can be made to have the ability to use the pentose sugars derived from the hydrolysis of cellulose biomass to prepare the [alpha] -hydroxycarboxylic acids described herein. In some embodiments, microorganisms having the ability to use both a 6-carbon containing sugar such as glucose and a 5-carbon containing saccharide such as xylose simultaneously in the production of lactic acid are preferred biocatalysts in fermentation production of lactic acid. In some embodiments, the hydrolyzate derived from the inexpensively available cellulosic material contains both the C-5 carbon and the C-6 carbon containing sugar and the C-5 carbon and the C-6 carbon containing saccharide in the manufacture of lactic acid Biocatalysts that can be used simultaneously are highly desirable in that they produce low-cost lactic acid suitable for conversion to acrylic acid and acrylic acid esters.

일부 실시예에서, 락트산의 제조를 위한 발효 브로스는 산-내성 동종락트산 박테리아를 포함할 수 있다. "동종락트산(homolactic)"에 의해, 박테리아 균주가 발효 생성물로서 실질적으로 락트산만을 제조한다는 것을 의미한다. 산-내성 동종락트산 박테리아는 상업적 옥수수 제분 시설의 옥수수 침적수로부터 일반적으로 단리된다. 승온 온도에서도 성장될 수 있는 산 내성 미생물은 일부 실시예에서 바람직할 수 있다. 일부 바람직한 실시예에서, 발효 유체의 1리터 당 4 g 이상의 락트산(및 더 바람직하게는 1리터 당 50 g의 락트산)을 제조할 수 있는 미생물은 본원에서 설명된 발효 과정에서 사용될 수 있다.In some embodiments, the fermentation broth for the production of lactic acid may comprise acid-resistant homologous lactic acid bacteria. By "homologous" it is meant that the bacterial strain produces substantially only lactic acid as the fermentation product. Acid-resistant allogenic lactic acid bacteria are generally isolated from corn-soaked water in commercial corn milling. Acid resistant microorganisms that can be grown at elevated temperatures may be preferred in some embodiments. In some preferred embodiments, microorganisms capable of producing at least 4 g of lactic acid per liter of fermentation fluid (and more preferably 50 g of lactic acid per liter) can be used in the fermentation process described herein.

일부 실시예에서, 발효 브로스는 제조의 다양한 시점, 예컨대 여과, 산성화, 연마, 농축과 같은 다양한 단위 조작이 이루어진 후에, 또는 전술한 단위 조작들 중 하나 이상에 의해 가공된 후에 사용될 수 있다. 일부 실시예에서, 발효 브로스가 중량/중량(w/w) 기초하에서 약 6 내지 약 20% 락트산을 함유하는 경우에, 락트산은 농축된 형태로 회수될 수 있다. 발효 브로스로부터 농축된 형태로 락트산의 회수는 복수의 방법 및/또는 당해 분야에 알려진 방법의 조합에 의해 달성될 수 있다.In some embodiments, the fermentation broth may be used after various unit operations such as filtration, acidification, polishing, and concentration are made at various times of manufacture, or after processing by one or more of the above-described unit operations. In some embodiments, if the fermentation broth contains about 6 to about 20% lactic acid on a weight / weight (w / w) basis, the lactic acid may be recovered in a concentrated form. Recovery of the lactic acid in concentrated form from the fermentation broth can be accomplished by a plurality of methods and / or a combination of methods known in the art.

본원에 설명된 발효 방법 과정에서, 적어도 하나의 알칼리 물질(예, NaOH, CaCO3, (NH4)2CO3, NH4HCO3. NH4OH, KOH, 또는 그의 임의의 조합)는 성장 배지의 거의 중성 pH를 유지하기 위해 바람직한 알칼리 물질일 수 있다. 발효 배지에 수산화암모늄의 첨가에 따라, 암모늄 락테이트가 발효 브로스에 축적될 수 있다. 암모늄 락테이트가 수용액에서 높은 가용성을 갖기 때문에, 발효 브로스에서 증가된 농도를 가질 수 있다. 암모늄 락테이트를 함유하는 발효 브로스로부터 락트산을 얻기 위한 한 방법은 발효 브로스의 미세 및 한외 여과 후에, 연속 이온 교환(CIX), 가상 이동층 크로마토그래피(SMB), 양극성 막 전기투석(EDBM), 고정층 이온 교환, 또는 액체-액체 추출을 포함할 수 있다. 고정층 이온 교환에서 나온 샘플은, 일부 실시예에서, 양극성 전기투석을 거치게 하여, 농축된 유리산의 형태로 락트산을 얻을 수 있다.In the fermentation process described herein, at least one alkali material (for example, NaOH, CaCO 3, (NH 4) 2 CO 3, NH 4 HCO 3. NH 4 OH, KOH, or a any combination of a) the growth medium Lt; RTI ID = 0.0 > alkaline < / RTI > With the addition of ammonium hydroxide to the fermentation medium, ammonium lactate can be accumulated in the fermentation broth. Since ammonium lactate has a high solubility in aqueous solution, it can have an increased concentration in the fermentation broth. One method for obtaining lactic acid from a fermentation broth containing ammonium lactate is to remove lactic acid from the fermentation broth after microfiltration and ultrafiltration of the fermentation broth by continuous ion exchange (CIX), virtual mobile layer chromatography (SMB), bipolar membrane electrodialysis (EDBM) Ion exchange, or liquid-liquid extraction. Samples from fixed bed ion exchange can, in some embodiments, undergo bipolar electrodialysis to obtain lactic acid in the form of a concentrated free acid.

일부 실시예에서, 반응물들(예, 락트산 밀 락트산 에스테르)은 생촉매를 사용하는 임의의 발효 공정을 수반하지 않고 화학적 촉매를 사용하는 하나 이상의 화학적 공정을 통해서 생물학적 공급원(예, 글루코오스, 수크로오스 및 글리세롤)으로부터 유래될 수 있다. 예를 들어, 생물학적 공급원으로부터 유래된 락트산 및 락트산 에스테르는 전술한 바와 같이 이후에 탈히드록실화 및 에스테르화를 거쳐서 아크릴산 및 아크릴산 에스테르로 제조될 수 있다.In some embodiments, the reactants (e. G., Lactic acid mil lactic acid esters) are reacted with biological sources (e. G., Glucose, sucrose, and glycerol) via one or more chemical processes using chemical catalysts without involving any fermentation processes using biocatalysts. ). ≪ / RTI > For example, lactic acid and lactic acid esters derived from biological sources can be prepared from acrylic acid and acrylic acid esters via dehydroxylation and esterification, as described above.

또 다른 예에서, 글리세롤은 시작물질로서 사용되고 임의의 발효 공정을 수반하지 않는 화학적 공정을 사용하여 락트산 및 이어서 아크릴산을 제조할 수 있다(예, 도 3). 식물성 오일로부터 유래된 지방산 에스테르의 트랜스-에스테르화에 의한 세계적인 바이오디젤 제조는 화석-유해 디젤 연료의 사용을 일부 대체하도록 지난 몇십년 동안 몇배 증가해왔다. 바이오디젤 산업으로부터의 부산물인 글리세롤은 본 발명에 설명된 공정에 따라 아크릴산 및 아크릴산 에스테르를 제조하기 위한 시작 물질로서 적합하거나, 일부 실시예에서는 바람직한 시작 물질일 수 있다.In another example, glycerol may be used as a starting material and a lactic acid and then acrylic acid may be prepared using a chemical process that does not involve any fermentation process (e.g., FIG. 3). The worldwide production of biodiesel by trans-esterification of fatty acid esters derived from vegetable oils has increased several fold over the last few decades to partially replace the use of fossil-hazardous diesel fuel. Glycerol, a by-product from the biodiesel industry, may be suitable as a starting material for the production of acrylic acid and acrylic esters according to the process described in the present invention, or may be a preferred starting material in some embodiments.

예를 들어, 글리세롤로부터 락트산을 제조하기 위한 한 접근법은, 약 550℃ 초과의 온도에서 글리세롤이 글리세르알데히드, 2-히드록시프로펜알 및 피루브알데히드와 같은 중간체 화합물을 통해 락트산으로 전환하는 열화학적 전환 공정을 사용할 수 있다. 그러나, 열화학적 전환 공정은 이런 승온 온도에서 피루브알데히드 및 락트산의 현저한 분해를 유발할 수 있고, 이에 의해 락트산 생산에 대란 선택성의 감소가 초래된다. 일부 예에서, 락트산의 제조에 책임이 있는 탈수소화 반응을 매개하는 화학적 촉매의 사용은 온도의 감소를 허락할 수 있고, 이에 의해 선택성을 향상시키고 분해를 경감시킬 수 있다. 일부 예에서, 비균질 촉매가 회수되고 복수회 재사용될 수 있고, 버퍼링을 필요로 하지 않을 수 있고, 그리고 처리량 및 회전 시간을 증가시키기 위하여 배치 공정 대신에 연속 흐름 공정 방식 상에서 작동되도록 손쉽게 개질될 수 있기 때문에 비균질 촉매가 바람직할 수 있다. 이러한 장점은 작동 비용 및 폐기물 처분에서 현저한 감소로 전환될 수 있다.For example, one approach to preparing lactic acid from glycerol is to use a thermochemical conversion of glycerol to lactic acid via an intermediate compound such as glyceraldehyde, 2-hydroxypropanal and pyruvic aldehyde at temperatures above about 550 < 0 & Process can be used. However, thermochemical conversion processes can cause significant degradation of the pyruvic aldehyde and lactic acid at these elevated temperatures, thereby resulting in reduced selectivity for lactic acid production. In some instances, the use of chemical catalysts mediating the dehydrogenation reaction responsible for the production of lactic acid may allow a reduction in temperature, thereby improving selectivity and reducing degradation. In some instances, the heterogeneous catalyst may be recovered and reused multiple times, may not require buffering, and may be easily modified to operate on a continuous flow process instead of a batch process to increase throughput and turnaround time Thus, heterogeneous catalysts may be preferred. This advantage can be converted to a significant reduction in operating costs and waste disposal.

글리세롤을 락트산으로 전화하기에 적합한 비균질 촉매는 니켈, 코발트, 구리, 플라티늄, 팔라듐, 루테늄, 로듐 및 그의 임의의 조합을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는 금속들을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 비균질 촉매는 탄소, 실리카, 알루미나, 티타니아, 지르코니아, 제올라이트 등을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는 지지체 상에서 임의적으로 지지될 수 있다. 일부 실시예에서, 반응 혼합물은 추가적인 수소 또는 산소를 더 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 선택된 촉매는 추가적인 수소 또는 산소 없이 사용될 수 있다.Suitable heterogeneous catalysts for dialing glycerol with lactic acid may include metals including, but not limited to, nickel, cobalt, copper, platinum, palladium, ruthenium, rhodium and any combination thereof. In some embodiments, the heterogeneous catalyst may be optionally supported on a support, including, but not limited to, carbon, silica, alumina, titania, zirconia, zeolite and the like. In some embodiments, the reaction mixture may further comprise additional hydrogen or oxygen. In some embodiments, the selected catalyst may be used without additional hydrogen or oxygen.

일부 실시예에서, 금속들을 포함하는 비균질 촉매는 알칼리, 알칼리 토 금속 수화물, 고체 염기 및 그의 조합을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는 알칼리 성분의 존재 하에서 사용될 수 있다. 일부 바람직한 실시예에서, 락트산으로 글리세롤의 전환은 염기 프로모터와 함께 구리계 촉매를 사용할 수 있지만, 단일 포트 반응에서 환원제 또는 산화제는 사용하지 않았다.In some embodiments, the heterogeneous catalyst comprising metals may be used in the presence of, but not limited to, alkali components, including alkali, alkaline earth metal hydrates, solid bases, and combinations thereof. In some preferred embodiments, the conversion of glycerol to lactic acid may use a copper based catalyst with a base promoter, but no reducing agent or oxidizing agent is used in a single port reaction.

일부 실시예에서, 아크릴산은 수크로오스로부터 제조될 수 있다. 일부 예에서, 수크로오스는 가수분해되어 글루코오스 및 프룩토오스를 생산할 수 있다. 일부 예에서, 프룩토오스는 화학적 촉매를 사용하여 거의 화학량론 수율로 락트산으로 직접 전환될 수 있지만, 글루코오스에서 락트산으로의 전환은 약 64%의 수율을 제공하는 것으로 관찰되었다. 따라서, 일부 실시예는 글루코오스 및 프룩토오스를 얻기 위하여 수크로오스를 가수분해하는 것; 프룩토오스를 얻기 위하여 글루코오스를 이성질화하는 것; 및 화학적 촉매를 사용하여 혼합된 프룩토오스를 락트산으로 전환하는 것을 수반할 수 있다. 유사하게, 일부 실시예는 글루코오스를 얻기 위해 전분을 가수분해하는 것; 프룩토오스를 얻기 위하여 글루코오스를 이성질화하는 것; 및 화학적 촉매를 사용하여 혼합된 프룩토오스를 락트산으로 전환하는 것을 수반할 수 있다.In some embodiments, acrylic acid may be prepared from sucrose. In some instances, sucrose can be hydrolyzed to produce glucose and fructose. In some instances, fructose could be converted directly to lactic acid in near stoichiometric yield using a chemical catalyst, but conversion of glucose to lactic acid was observed to yield a yield of about 64%. Thus, some embodiments include hydrolyzing sucrose to obtain glucose and fructose; Isomerizing glucose to obtain fructose; And conversion of the mixed fructose to lactic acid using a chemical catalyst. Similarly, some embodiments include hydrolyzing starch to obtain glucose; Isomerizing glucose to obtain fructose; And conversion of the mixed fructose to lactic acid using a chemical catalyst.

화학적 촉매를 사용하여 (혼합된 또는 개별 공급원으로부터의) 프룩토오스를 락트산으로 전환하는 것은, 도 4에서 예시한 바와 같이, 프룩토오스의 역-알돌 반응에 의해 디히드로옥시아세톤(DHA) 및 글리세르알데히드(GLY)를 얻고, 이들이 함께 탈수 및 재배열에 의해 피루빈 알데히드(PAL)로 전환되는 것을 수반할 수 있다. PAL은 알코올 함유 용액 또는 물 중에 루이스 산의 작용 하에서 소정의 알킬 락테이트 또는 락트산으로 더 전환될 수 있다. 이후에, 일부 실시예에서, 락트산 및 알킬 락테이트는 약 330℃에서 제올라이트 촉매를 사용하여 아크릴산 및 아크릴레이트 에스테르로 전환될 수 있다.Conversion of fructose (from a mixed or separate source) to lactic acid using a chemical catalyst can be achieved by the reaction of dihydroxyacetone (DHA) with dihydroxyacetone (DHA) by reverse-aldol reaction of fructose, Glyceraldehyde (GLY), which in turn can be converted to pyruvic aldehyde (PAL) by dehydration and rearrangement. The PAL can be further converted into the desired alkyl lactate or lactic acid under the action of a Lewis acid in an alcohol-containing solution or water. Thereafter, in some embodiments, lactic acid and alkyl lactates can be converted to acrylic acid and acrylate esters using a zeolite catalyst at about 330 < 0 > C.

루이스 산성 제올라이트, 예를 들어 Sn-Beta는 락트산의 에스테르로의 수크로오스, 글루코오스 및 프룩토오스의 전환에 대한 높은 활성 및 선택성을 놀랍게도 보여줬다. 일부 실시예에서, 고체 루이스 산성 촉매는 제오형(zeotype) 물질을 포함할 수 있고, 일부 실시예에서는 제오형 물질의 골격(framework) 내에 포함된, 예를 들어, Sn, Pb, Ge, Ti, Zr 및/또는 Hf와 같은 4가 금속을 더 포함한다. 예를 들어, 고체 루이스 산성 촉매는 제오형 물질 및 4가 Sn 및/또는 4가 Ti를 포함할 수 있다.Lewis acidic zeolites, such as Sn-Beta, surprisingly showed high activity and selectivity for the conversion of sucrose, glucose and fructose to esters of lactic acid. In some embodiments, the solid Lewis acidic catalyst may comprise a zeotype material, and in some embodiments may include, for example, Sn, Pb, Ge, Ti, Zr and / or < RTI ID = 0.0 > Hf. ≪ / RTI > For example, the solid Lewis acidic catalyst may comprise an oleophilic material and tetravalent Sn and / or tetravalent Ti.

적합한 제오형 물질의 예는 제올라이트 베타 및 ZSM-5와 같은 구조 형태 BEA, MFI, MEL, MTW, MOR, LTL 또는 FAU를 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 적합한 제오형 물질의 다른 예는 TS-1을 포함할 수 있다. 제오형 물질의 이러한 다양한 예들은 루이스 산성 다공성 무정형 물질일 수 있으며, 일부 실시예에서는 MCM-41 또는 SBA-15의 구조 유형을 바람직하게 가질 수 있다.Examples of suitable zeolitic materials may include, but are not limited to, the structural forms BEA, MFI, MEL, MTW, MOR, LTL or FAU, such as zeolite beta and ZSM-5. Other examples of suitable dendritic materials may include TS-1. These various examples of the dendritic material may be Lewis acidic porous amorphous materials, and in some embodiments may preferably have a structural type of MCM-41 or SBA-15.

수크로오스, 글루코오스 및 프룩토오스로부터 락트산을 제조하기 위한 반응은 배치 모드에서 또는 유동식 반응기에서 약 50℃ 내지 약 300℃의 온도, 바람직하게는 약 100℃ 내지 약 220℃, 그리고 가장 바람직하게는 약 140℃ 내지 약 200℃에서 수행될 수 있다.The reaction for preparing lactic acid from sucrose, glucose and fructose may be carried out in batch mode or in a fluidized reactor at a temperature of from about 50 ° C to about 300 ° C, preferably from about 100 ° C to about 220 ° C, and most preferably from about 140 ° C Deg.] C to about 200 < 0 > C.

본 발명의 반응 경로를 다시 참조하면, 일부 실시예에서, 본원에서 설명된 시작 조성물은 반응물 및 용매를 포함할 수 있다. 본원에 설명된 반응물과 함께 사용하기에 적합한 용매들은 물, 알콜(예, 메탄올, 에탄올, 프로판올, 이소-프로판올, n-프로판올, 부탄올, 이소-부탄올, n-부탄올, 2-에틸헥산올, 이소-노난올, 이소-데실알콜, 또는 3-프로필헵탄올), 테트라히드로퓨란, 메틸렌 클로라이드, 톨루엔, 자일렌 등, 및 그의 임의의 조합을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 일부 실시예에서, 용매는 초임계상태에 있을 수 있다.Referring back to the reaction path of the present invention, in some embodiments, the starting composition described herein may comprise a reactant and a solvent. Suitable solvents for use with the reactants described herein include water, alcohols such as methanol, ethanol, propanol, iso-propanol, n-propanol, butanol, iso-butanol, n-butanol, But are not limited to, tetrahydrofuran, tetrahydrofuran, methylene chloride, toluene, xylene, and the like, and any combinations thereof. In some embodiments, the solvent may be in a supercritical state.

일부 실시예에서, 본원에 설명된 시작 조성물은 시작 조성물의 중량에 대해 약 5 중량%, 10 중량%, 15 중량%, 25 중량%, 또는 50 중량%의 하한치로부터 시작 조성물의 중량에 대해 약 95 중량%, 90 중량%, 85 중량%, 75 중량%, 또는 50 중량%의 상한치 범위의 농도로 반응물을 포함할 수 있고, 상기 농도는 임의의 하한치로부터 임의의 상한치의 범위일 수 있고 그 사이의 임의의 부분집합을 포함한다. 일부 실시예에서, 본원에 설명된 시작 조성물은 시작 조성물의 중량에 대해 약 5 중량%, 10 중량%, 15 중량%, 25 중량%, 또는 50 중량%의 하한치로부터 시작 조성물의 중량에 대해 약 95 중량%, 90 중량%, 85 중량%, 75 중량%, 또는 50 중량%의 상한치 범위의 농도로 용매를 포함할 수 있고, 상기 농도는 임의의 하한치로부터 임의의 상한치의 범위일 수 있고 그 사이의 임의의 부분집합을 포함한다.In some embodiments, the initiator compositions described herein are prepared from a lower limit of about 5 wt%, 10 wt%, 15 wt%, 25 wt%, or 50 wt% based on the weight of the starting composition to about 95 wt% The concentration can range from any lower limit to any upper limit, and the concentration can range from any upper limit to any upper limit, Includes any subset. In some embodiments, the initiator compositions described herein are prepared from a lower limit of about 5 wt%, 10 wt%, 15 wt%, 25 wt%, or 50 wt% based on the weight of the starting composition to about 95 wt% The solvent may comprise a solvent in a concentration ranging from an upper limit value in the range of from about 1% by weight to about 90% by weight, 85% by weight, 75% by weight, or 50% by weight and the concentration may range from any lower limit to any upper limit, Includes any subset.

일부 실시예에서, 반응물이 에스테르(예, 락트산의 에스테르)를 포함하는 경우에, 본원에 설명된 시작 조성물은 시작 조성물의 중량에 대해 약 1 중량%, 2 중량%, 3 중량%, 또는 4 중량%의 하한치로부터 시작 조성물의 중량에 대해 약 10 중량%, 9 중량%, 8 중량%, 7 중량%, 6 중량%, 또는 5 중량%의 상한치 범위의 물 함량을 가질 수 있고, 상기 물 함량은 임의의 하한치로부터 임의의 상한치의 범위일 수 있고 그 사이의 임의의 부분집합을 포함한다. 비제한 예로서, 시작 조성물은 메틸 락테이트, 메탄올, 및 물을 포함할 수 있고, 이때 물 함량은 시작 조성물의 중량에 대해 약 3.5 중량% 내지 약 5 중량%이다. 비제한 예로서, 시작 조성물은 부틸 락테이트, 부탄올 및 물을 포함할 수 있고, 이때 물 함량은 시작 조성물의 중량에 대해 약 1 중량% 내지 약 5 중량%이다.In some embodiments, where the reactant comprises an ester (e. G., An ester of lactic acid), the initiator composition described herein may be present in an amount of about 1 wt%, 2 wt%, 3 wt%, or 4 wt% % Water content in the upper limit of about 10 wt.%, 9 wt.%, 8 wt.%, 7 wt.%, 6 wt.%, Or 5 wt.% Based on the weight of the starting composition from the lower limit of% May range from any lower limit to any upper limit and includes any subset therebetween. As a non-limiting example, the starting composition may comprise methyl lactate, methanol, and water, wherein the water content is from about 3.5% to about 5% by weight relative to the weight of the starting composition. As a non-limiting example, the starting composition may comprise butyl lactate, butanol and water, wherein the water content is from about 1% to about 5% by weight, based on the weight of the starting composition.

일부 실시예에서, 본원에 설명된 시작 조성물은 본 발명의 반응 경로를 시작하기 이전에 하나 이상의 부가 공정 단계를 거칠 수 있다. 부가 공정 단계의 예뜰은 여과, 산성화, 결정화, 투과증발(pervaporation), 전기 투석, 이온 교환, 액체-액체 추출, 및 가상 이동층 크로마토그래피를 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 비제한 예로서, 부가 공정 단계는 락트산 함량을 풍부하게 하고 락트산이 제조되는 발효 브로스로부터 불순물을 제거하기 위해 사용될 수 있다.In some embodiments, the starting compositions described herein may be subjected to one or more additional processing steps prior to starting the reaction pathway of the present invention. The forecourt of the additional process steps may include, but is not limited to, filtration, acidification, crystallization, pervaporation, electrodialysis, ion exchange, liquid-liquid extraction, and virtual mobile phase chromatography. As a non-limiting example, an additional process step may be used to enrich the lactic acid content and remove impurities from the fermentation broth from which the lactic acid is prepared.

본원에 설명된 반응들 중 일부는(예, 탈히드록실화 반응 및/또는 에스테르화 반응) 반응물 및/또는 중간체를 촉매와 접촉시키는 것을 수반한다. 일부 실시예에서, 접촉시키는 것은 시스템 안에서(예, 촉매를 보유하는 반응기 안으로 시작 조성물을 도입하는 것), 시스템 밖에서(반응기 안으로 도입하기 이전에 시작 조성물에 촉매를 혼합하는 것), 그리고 그의 임의의 조합에서 발생될 수 있다. 시스템 및 공정은 본원에서 더 구체적으로 설명된다.Some of the reactions described herein involve contacting the reactants and / or intermediates with a catalyst (e.g., a dehydroxylation reaction and / or an esterification reaction). In some embodiments, contacting is effected within the system (e.g., introducing the starting composition into the reactor holding the catalyst), outside the system (mixing the catalyst into the starting composition prior to introduction into the reactor) Lt; / RTI > The systems and processes are described in greater detail herein.

일부 실시예에서, 본 발명의 반응 경로에서 유용한 탈히드록실화 반응은 본원에 설명된 탈히드록실화 촉매와 반응물 및/또는 중간체를 접촉시키는 것을 수반한다. 일부 실시예에서, 본원에 설명된 탈히드록실화 촉매는 액체, 고체, 또는 그의 조합일 수 있다. 일부 실시예에서, 반응물 및/또는 중간체는 증기상 및/또는 액체상 중에 있을 수 있다. 비제한 예로서, 일부 실시예에서, 본 발명의 반응 경로에서 유용한 탈히드록실화 반응은 증기상 중에 반응물 및/또는 중간체를 고체 탈히드록실화 촉매와 접촉시키는 것을 수반할 수 있다.In some embodiments, the dehydroxylation reaction useful in the reaction pathways of the present invention involves contacting the reactants and / or intermediates with the dehydroxylation catalysts described herein. In some embodiments, the dehydroxylation catalysts described herein can be liquid, solid, or a combination thereof. In some embodiments, the reactants and / or intermediates may be in a vapor phase and / or a liquid phase. As a non-limiting example, in some embodiments, the dehydroxylation reaction useful in the reaction path of the present invention may involve contacting the reactants and / or intermediates in a vapor phase with a solid dehydroxylation catalyst.

일부 실시예에서, 본 발명과 함께 사용하기에 적합한 탈히드록실화 촉매는 제올라이트, 개질된 제올라이트, 산 촉매, 약산 촉매, 강산 촉매, 중성 촉매, 염기 촉매, 이온 교환 촉매, 제올라이트, 고체 산화물 등, 및 그의 임의의 조합을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 일부 실시예에서, 바람직한 탈히드록실화 촉매는 L-형 제올라이트 및/또는 개질된 제올라이트를 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 본원에서 사용한 바와 같이, 제올라이트는 "분자체(molecular sieve)"로 알려진 미세 다공성 고체 과 중 알루미노실리케이트 멤버를 지칭한다. 제올라이트는 일반 분자식 Mx/n[(AlO2)x(SiO2)y]zH2O를 가지며, 여기서 n은 금속 양이온(M)의 전하이고, M은 보통 Na+, K+ 또는 Ca2+이고, z는 매우 변동이 큰 수화수의 몰 수이다. 제올라이트의 예는 화학식 Na2Al2Si3O10·2H2O의 나트로라이트(natrolite)일 수 있다. 본원에서 사용한 바와 같이, 용어 "개질된 제올라이트"는 (1) 무기염으로 및/또는 산화물로의 함침 및/또는 (2) 이온 교환에 의해 개질된 제올라이트를 지칭한다.In some embodiments, the dehydroxylation catalysts suitable for use with the present invention include zeolites, modified zeolites, acid catalysts, weak acid catalysts, strong acid catalysts, neutral catalysts, base catalysts, ion exchange catalysts, zeolites, And any combination thereof. In some embodiments, preferred dehydroxylation catalysts can include, but are not limited to, L-type zeolites and / or modified zeolites. As used herein, zeolites refer to microporous solids and medium aluminosilicate members, also known as "molecular sieves ". Zeolites general molecular formula M x / n [(AlO 2 ) x (SiO 2) y] zH having a 2 O, where n is the charge of the metal cation (M), M is typically Na +, K + or Ca 2+ , And z is the number of moles of highly fluctuating water. Examples of the zeolite may be a light (natrolite) with sodium of the formula Na 2 Al 2 Si 3 O 10 · 2H 2 O. As used herein, the term "modified zeolite " refers to a zeolite modified by (1) an inorganic salt and / or by impregnation with an oxide and / or (2) ion exchange.

제올라이트는 양이온 및 물 분자에 의해 점령되는 채널(공극 또는 기공으로도 알려져 있음)을 함유하는 것으로 생각된다. 이론에 구속됨 없이, 제올라이트의 존재에서 수행된 탈히드록실화 반응은 제올라이트의 채널 내에서 바람직하게 이루어질 수 있을 것으로 생각된다. 따라서, 채널의 크기는, 그 중에서도, 그것을 통한 화학물질의 확산률에 영향을 미치고, 따라서 탈히드록실화 반응의 선택성 및 전환 효율에 영향을 미친다. 일부 실시예에서, 본원에 개시된 탈히드록실화 반응과 함께 사용하기에 적합한 제올라이트 촉매 중의 채널의 직경은 약 1 내지 약 20 Å일 수 있고, 더 바람직하게는 약 5 내지 약 10 Å이며, 이들 사이의 부분집합도 포함한다.The zeolite is believed to contain channels (also known as voids or pores) occupied by cation and water molecules. Without being bound by theory, it is believed that the dehydroxylation reaction performed in the presence of the zeolite can be advantageously made in the channel of the zeolite. Thus, the size of the channel affects, inter alia, the diffusion rate of the chemical through it, thus affecting the selectivity and conversion efficiency of the dehydroxylation reaction. In some embodiments, the diameter of the channels in the zeolite catalyst suitable for use with the dehydroxylation reactions disclosed herein can be from about 1 to about 20 A, more preferably from about 5 to about 10 A, ≪ / RTI >

본원에 설명된 탈히드록실화 촉매로서 사용하기에 적합한 제올라이트는 자연-발생 물질로부터 유래될 수 있고/있거나 화학적으로 합성될 수 있다. 나아가, 본원에서 설명된 탈히드록실화 촉매로서 사용하기에 적합한 제올라이트는, 일부 실시예에서, L-형 제올라이트, Y-형 제올라이트, X-형 제올라이트, 및 그의 임의의 조합에 상응하는 결정 구조를 가질 수 있다. A, X, Y 및 L과 같은 제올라이트의 다른 유형들은 그들의 조성, 기공 부피, 및/또는 채널 구조에 있어서 서로 상이하다. A-형 및 X-형 제올라이트는 Si 대 Al의 몰비가 약 1이고, 정사면체 알루미노실리케이트 골격을 가진다. Y-형 제올라이트는 Si 대 Al의 몰 비가 약 1.5 내지 약 3.0이고 X-형 제올라이트의 골격 위상과 유사한 골격 위상을 가진다. L-형 제올라이트는 Si 대 Al의 몰 비가 약 3.0이고 약 0.71 nm 구멍의 일차원 기공을 가져서, 약 0.48 nm x 1.24 nm x 1.07 nm의 공동을 초래한다.Suitable zeolites for use as the dehydroxylation catalysts described herein can be derived from naturally-occurring materials and / or can be chemically synthesized. Further, zeolites suitable for use as the dehydroxylation catalysts described herein can, in some embodiments, have a crystal structure corresponding to L-type zeolite, Y-type zeolite, X-type zeolite, Lt; / RTI > Other types of zeolites such as A, X, Y, and L are different in their composition, pore volume, and / or channel structure. The A- and X-type zeolites have a Si-Al molar ratio of about 1 and a tetrahedral aluminosilicate skeleton. The Y-type zeolite has a molar ratio of Si to Al of about 1.5 to about 3.0 and a skeletal phase similar to the skeletal phase of the X-type zeolite. The L-type zeolite has a molar ratio of Si to Al of about 3.0 and a one-dimensional pore size of about 0.71 nm, resulting in a cavity of about 0.48 nm x 1.24 nm x 1.07 nm.

일부 실시예에서, 개질된 제올라이트는 제올라이트와 이온 교환을 수행하는 것에 의해 제조될 수 있다. 일부 실시예에서, 본원에 설명된 탈히드록실화 촉매로서 사용하기에 적합한 개질된 제올라이트는 그들과 함께 연관된 이온을 가질 수 있으며, 이러한 이온은 H+, Li+, Na+, K+, Cs+. Mg2+, Ca2+, La2+, La3+, Ce2+, Ce3+, Ce4+, Sm2+, Sm3+, Eu2+, Eu3+ 등 및 그의 임의의 조합을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 본원에서 설명한 바와 같이, "[이온 연관된]-[결정 구조]-형 제올라이트"는 특정 제올라이트 및/또는 개질된 제올라이트를 약칭하기 위해 사용된다. 예를 들어, 그들과 연관되는 포타슘 이온을 갖는 L-형 제올라이트는 K-L-형 제올라이트로 약칭된다. 다른 예에서, 그들안에 포함되는 포타슘 및 소듐 이온을 갖는 X-형 제올라이트는 Na/K-X-형 제올라이트로 약칭된다. 일부 실시예에서, L-형 제올라이트는 하소, 이온 교환, 초기 습식 함침법, 증기를 이용한 수소화-처리, 그의 임의의 혼합 방법, 및 그의 임의의 조합과 같은 기술에 의해 개질될 수 있다.In some embodiments, the modified zeolite may be prepared by performing ion exchange with a zeolite. In some embodiments, modified zeolites suitable for use as the dehydroxylation catalyst described herein may have associated ions therewith, such ions being H + , Li + , Na + , K + , Cs + . Mg 2+ , Ca 2+ , La 2+ , La 3+ , Ce 2+ , Ce 3+ , Ce 4+ , Sm 2+ , Sm 3+ , Eu 2+ , Eu 3+ , But are not limited thereto. As described herein, "[ion associated] - [crystal structure] -type zeolite" is used to abbreviate a specific zeolite and / or modified zeolite. For example, L-type zeolites with potassium ions associated with them are abbreviated as KL-type zeolites. In another example, the X-type zeolite with potassium and sodium ions contained therein is abbreviated as Na / KX-type zeolite. In some embodiments, the L-type zeolite can be modified by techniques such as calcination, ion exchange, an initial wet impregnation method, a hydrotreating with steam, any mixing method thereof, and any combination thereof.

일부 실시예에서, 본원에 설명된 탈히드록실화 촉매로서 사용하기에 적합한 개질된 제올라이트는 그와 함께 연관되는 하나 초과의 양이온을 가질 수 있다. 특정 실시예에서, 본원에 설명된 탈히드록실화 촉매로서 사용하기에 적합한 개질된 제올라이트는 제1 양이온 및 제2 양이온을 포함할 수 있으며, 제1 양이온 대 제2 양이온의 몰 비는 약 1:1000, 1:500, 1:100, 1:50, 1:10, 1:5, 1:3, 1:2, 또는 1:1의 하한치로부터 약 1000:1, 500:1, 100:1, 50:1, 10:1, 5:1, 3:1, 2:1, 또는 1:1의 상한치의 범위일 수 있고, 여기서 상기 몰 비는 임의의 하한치로부터 임의의 상한치의 범위일 수 있고 그 사이의 임의의 부분집합도 포함한다. 비제한 예로서, 본원에 설명된 탈히드록실화 촉매로서 사용하기에 적합한 개질된 제올라이트는, 일부 실시예에서, H/Na-L-형 제올라이트, Li/Na-X-형 제올라이트, Na/K-Y-형 제올라이트, 및 그의 임의의 조합일 수 있다. 비제한 예로서, 본원에 설명된 탈히드록실화 촉매로서 사용하기에 적합한 개질된 제올라이트는, 일부 실시예에서, Na/K-L-형 제올라이트, Na/K-Y-형 제올라이트, 및/또는 Na/K-X-형 제올라이트일 수 있으며, 여기서 소듐 이온 대 포타슘 이온의 비는 약 1:10 이상이다.In some embodiments, the modified zeolite suitable for use as the dehydroxylation catalyst described herein may have more than one cation associated therewith. In certain embodiments, a modified zeolite suitable for use as the dehydroxylation catalyst described herein may comprise a first cation and a second cation, wherein the molar ratio of the first cation to the second cation is from about 1: 100: 1, 500: 1, 100: 1, 1000: 1, 1: 500, 1: 100, 1:50, 1:10, 1: 5, 1: 3, 1: The molar ratio may be in the range of an upper limit of 50: 1, 10: 1, 5: 1, 3: 1, 2: 1, or 1: 1 wherein the molar ratio may range from any lower limit to any upper limit, ≪ / RTI > As a non-limiting example, a modified zeolite suitable for use as the dehydroxylation catalyst described herein may include, in some embodiments, H / Na-L-type zeolite, Li / Na-X-type zeolite, Na / KY -Form zeolite, and any combination thereof. As a non-limiting example, a modified zeolite suitable for use as the dehydroxylation catalyst described herein may, in some embodiments, be Na / KL-type zeolite, Na / KY-type zeolite, and / Type zeolite, wherein the ratio of sodium ion to potassium ion is at least about 1:10.

이론에 구성되지 않고, 제올라이트 상의 적어도 일부 H+가 교환되는 일부 실시예에서, 제조된 개질된 제올라이트의 촉매 산성은 감소될 수 있을 것으로 생각된다. 산성도의 감소 규모는 적절한 실험을 통해 결정될 수 있다. 예를 들어, ASTM(미국 재료 시험 협회) D4824는 개질된 제올라이트의 산성도를 결정하기 위해 사용될 수 있다. 간략하게, 이 실험은 개질된 제올라이트의 산성도를 결정하기 위해 암모니아 화학 흡착을 사용하며, 여기서 용적 측정 시스템은 화학 흡착된 암모니아의 양을 얻기 위해 사용된다.It is contemplated that in some embodiments where the H & lt ; + & gt ; on zeolite is not exchanged and the H & lt ; + & gt ; phase is exchanged on the zeolite, the catalytic acidity of the prepared modified zeolite may be reduced. The scale of the reduction in acidity can be determined through appropriate experimentation. For example, ASTM (American Society for Testing and Materials) D4824 can be used to determine the acidity of a modified zeolite. Briefly, this experiment uses ammonia chemisorption to determine the acidity of the modified zeolite, where a volumetric measurement system is used to obtain the amount of chemisorbed ammonia.

일부 실시예에서, 개질된 제올라이트는 무기염 및/또는 그의 산화물로 함침된 제올라이트일 수 있다. 본원에 설명된 개질된 제올라이트를 제조하는데에 사용하기 적합한 무기염은, 일부 실시예에서, 인산염, 황산염, 몰리브덴산염, 텅스텐산염, 주석산염, 안티몬산염 등, 및 칼슘, 소듐, 마그네슘, 알루미늄, 포타슘 등의 양이온과 염들의 임의의 조합, 및 그의 임의의 조합을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 비제한 예로서, 일부 실시예에서, 개질된 제올라이트는 소듐 포스페이트(예, 모노소듐 포스페이트(NaH2PO4), 디소듐 포스페이트(Na2HPO4), 및 트리소듐 포스페이트(Na3PO4)), 포타슘 포스페이트 화합물, 소듐 알루미늄 포스페이트 화합물(예, Na8Al2(OH)2(PO4)4), 및 그의 임의의 조합을 이용하여 제조될 수 있다.In some embodiments, the modified zeolite may be a zeolite impregnated with an inorganic salt and / or an oxide thereof. In some embodiments, inorganic salts suitable for use in making the modified zeolites described herein include, but are not limited to, phosphates, sulphates, molybdates, tungstates, tinates, antimonates, and the like, and calcium, sodium, magnesium, aluminum, , And any combination thereof. The term " cation " Non-limiting way of example, in some embodiments, the modified zeolite is sodium phosphate (e.g., monosodium phosphate (NaH 2 PO 4), disodium phosphate (Na 2 HPO 4), and trisodium phosphate (Na 3 PO 4)) , Potassium phosphate compounds, sodium aluminum phosphate compounds (e.g. Na 8 Al 2 (OH) 2 (PO 4 ) 4 ), and any combination thereof.

일부 실시예에서, 본원에 설명된 탈히드록실화 촉매로서 사용하기에 적합한 개질된 제올라이트는, 개질된 제올라이트 1 g당 약 0.1 mmol, 0.2 mmol, 또는 0.4 mmol의 하한치로부터 개질된 제올라이트 1 g당 약 1.0 mmol, 0.8 mmol, 또는 0.6 mmol의 상한치의 범위의 농도에서 무기염 및/또는 그의 산화물로 함침될 수 있고, 이때 상기 농도는 임의의 하한치로부터 임의의 상한치의 범위일 수 있고 그들 사이의 임의의 부분집합도 포함한다. 비제한 예로서, 본원에 설명된 탈히드록실화 반응과 함께 사용하기에 적합한 함침된 L-형 제올라이트는 소듐 포스페이트 화합물로 함침된 Na/K-L-형 제올라이트일 수 있고, 여기서 소듐 이온의 비율은 약 1:10 이상이다.In some embodiments, a modified zeolite suitable for use as the dehydroxylation catalyst described herein is a zeolite having a weight per gram of zeolite modified from the lower limit of about 0.1, 0.2, or 0.4 mmol per gram of modified zeolite At a concentration in the range of 1.0 mmol, 0.8 mmol, or 0.6 mmol upper limit, the concentration can range from any lower limit to any upper limit and any concentration between them It also includes a subset. As a non-limiting example, an impregnated L-type zeolite suitable for use with the dehydroxylation reaction described herein may be a Na / KL-type zeolite impregnated with a sodium phosphate compound, wherein the ratio of sodium ions is about More than 1:10.

통상의 기술자는 이온 교환 및/또는 함침에 의해 개질 제올라이트를 제조하기 위한 부가적인 단계들을 인식할 것이다. 예를 들어, 무엇보다도 건조 및/또는 하소는 기공으로부터 물을 제거 및/또는 염을 산화물로 전환하기 위하여 필요할 수 있다. 나아가, 무엇보다도 적절한 저장은 개질된 제올라이트가 저장 과정에서 적어도 부분적으로 불활성화되는 것을 방지하기 위해 필요할 수 있다. 본원에서 사용된 바와 같이, 용어 "하소"는 제올라이트 촉매가 공기 존재 하에서 휘발성 부분을 제거하기 위하여 열 처리 공정을 거치는 공정을 지칭한다.One of ordinary skill in the art will recognize additional steps to prepare the modified zeolite by ion exchange and / or impregnation. For example, above all, drying and / or calcination may be necessary to remove water from the pores and / or convert the salt to an oxide. Furthermore, and above all, proper storage may be necessary to prevent the modified zeolite from being at least partially inactivated during the storage process. As used herein, the term " calcined "refers to a process in which a zeolite catalyst undergoes a thermal treatment process to remove volatile fractions in the presence of air.

본원에서 설명된 탈히드록힐화 촉매로서 사용하기에 적합한 산 촉매는 액체, 고체 또는 그의 조합일 수 있다. 본원에서 설명된 탈히드록실화 촉매로서 사용하기에 적합한 액체 산 촉매의 예는 황산, 불화수소, 인산, 파라톨루엔 황산(paratoluene sulfonic acid) 등 및 그의 임의의 조합을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.Suitable acid catalysts for use as the dehydroxylation catalysts described herein may be liquid, solid or a combination thereof. Examples of suitable liquid acid catalysts for use as the dehydroxylation catalysts described herein include, but are not limited to, sulfuric acid, hydrogen fluoride, phosphoric acid, paratoluene sulfonic acid, and the like, and any combination thereof Do not.

일부 실시예에서, 고체 산 촉매는 주기율표의 4족에 해당하는 금속의 수산화물 또는 수화된 수산화물과 유황 성분(sulforous component)를 함유하는 용액을 접촉시키고, 약 350℃ 내지 약 800℃ 사이에서 혼합물을 하소하는 것에 의해 얻어질 수 있다. 일부 실시예에서, 고체 산 촉매는 100% 황산의 산도보다 더 높을 수 있다. 일부 실시예에서, 고체 산 촉매는 액체 산 촉매에 비해 더 바람직할 수 있는데, 그 이유는, 무엇보다도 고체 산 촉매가 더 높은 촉매 능력 및 낮은 부식성을 보일 수 있어서, 반응 종료시에 손쉽게 제거할 수 있는 장점을 갖기 때문이다.In some embodiments, the solid acid catalyst is contacted with a solution containing a hydroxide or hydrated hydroxide of a metal corresponding to Group 4 of the periodic table with a sulforous component, calcining the mixture between about 350 ° C and about 800 ° C . ≪ / RTI > In some embodiments, the solid acid catalyst may be higher than the acidity of 100% sulfuric acid. In some embodiments, the solid acid catalyst may be more preferred than the liquid acid catalyst because, among other things, the solid acid catalyst may exhibit higher catalytic capabilities and lower causticity, which can be easily removed at the end of the reaction This is because it has advantages.

본원에서 설명된 탈히드록실화 촉매로서 사용하기에 적합한 약산 촉매는 티타니아 촉매, SiO2/H3PO4 촉매, 불화 Al2O3(예, Al2O3·HF 촉매), Nb2O3/SO4 -2 촉매, Nb2O5·H2O 촉매, 포스포텅스텐산 촉매, 포스포몰리브덴산 촉매, 실리코몰리브덴산 촉매, 실리코텅스텐산 촉매, 산성 폴리비닐피리딘 염화수소 촉매(예, Reilly에서 구입가능한 PVPH+Cl-®), 수화된 산성 실리카 촉매(예, Engelhard에서 구입가능한 ECS-3®) 등 및 그의 임의의 조합을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.Suitable weak acid catalysts for use as the dehydroxylation catalysts described herein include titania catalysts, SiO 2 / H 3 PO 4 catalysts, Al 2 O 3 catalysts (eg, Al 2 O 3 .HF catalysts), Nb 2 O 3 / SO 4 -2 catalyst, a Nb 2 O 5 .H 2 O catalyst, a phosphotungstic acid catalyst, a phosphomolybdic acid catalyst, a silicomolybdic acid catalyst, a silicotungstic acid catalyst, an acidic polyvinylpyridine hydrogen chloride catalyst Commercially available PVPH + Cl - ®), hydrated acidic silica catalysts (eg, ECS-3® available from Engelhard), and the like, and any combinations thereof.

본원에서 설명된 탈히드록실화 촉매로서 사용하기에 적합한 염기성 촉매는 암모니아, 폴리비닐피리딘, 금속 수산화물, Zr(OH)4, 일반식 NR1R2R3의 아민(여기서 R1, R2 및 R3은 수소, 1 내지 20개의 탄소 원자를 함유하는 탄화수소, 1 내지 20개의 탄소 원자를 함유하는 알킬 및/또는 아릴기를 포함하지만, 이에 제한되지 않는 측쇄기 또는 관능기로부터 독립적으로 선택된다) 등 및 그의 임의의 조합을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 일부 실시예에서, 암모늄 락테이트는 아크릴산 제조를 위한 반응물로서 유리하게 사용될 수 있는데, 그 이유는 고온 처리를 겪는 경우에 암모늄 락테이트가 분해되어 암모니아(염기성 촉매) 및 락트산을 방출하기 때문이다.Suitable basic catalysts for use as the dehydroxylation catalysts described herein include ammonia, polyvinylpyridine, metal hydroxides, Zr (OH) 4 , amines of the general formula NR 1 R 2 R 3 wherein R 1 , R 2 , R 3 is independently selected from hydrogen, a hydrocarbon containing from 1 to 20 carbon atoms, a side chain group or functional group including, but not limited to, alkyl and / or aryl groups containing from 1 to 20 carbon atoms, etc. and But is not limited to, any combination thereof. In some embodiments, ammonium lactate can be advantageously used as a reactant for the production of acrylic acid because, when undergoing a high temperature treatment, the ammonium lactate decomposes to release ammonia (basic catalyst) and lactic acid.

본원에서 설명된 탈히드록실화 촉매로서 사용하기에 적합한 고체 산화물은 TiO2(예, Engelhard에서 구입가능한 Ti-0720®), ZrO2, Al2O3, SiO2, ZnO2, SnO2, WO3, MnO2, Fe2O3, V2O5, SiO2/Al2O3, ZrO2/WO3, ZrO2/Fe2O3, ZrO2/MnO2 등 및 그의 임의의 조합을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. L-형 제올라이트와 관련한 이온 교환 및 침지에 관한 상기 설명은 고체 산화물에 전부 적용될 것이다.Suitable solid oxides for use as the de-hydroxylated catalyst described herein, TiO2 (for example, Ti-0720® available purchased from Engelhard), ZrO 2, Al 2 O 3, SiO 2, ZnO 2, SnO 2, WO 3 , MnO 2, Fe 2 O 3 , V 2 O 5, SiO 2 / Al 2 O 3, ZrO 2 / WO 3, ZrO 2 / Fe 2 O 3, ZrO 2 / MnO 2 , etc., and include his any combination of But are not limited thereto. The above discussion of ion exchange and immersion in relation to L-type zeolites will be fully applied to solid oxides.

본원에서 설명된 탈히드록실화 촉매로서 사용하기에 적합한 고체 탈히드록실화 촉매는, 일부 실시예에서, 고 표면적을 가진다. 일부 실시예에서, 본원에서 설명된 탈히드록실화 촉매로서 사용하기에 적합한 고체 탈히드록실화 촉매는 약 100 m2/g 이상의 표면적을 가진다. 일부 실시예에서, 본원에서 설명된 탈히드록실화 촉매로서 사용하기에 적합한 고체 탈히드록실화 촉매는 약 100 m2/g, 125 m2/g, 150 m2/g, 또는 200 m2/g의 하한치로부터 약 500 m2/g, 400 m2/g, 300 m2/g, 또는 250 m2/g의 상한치의 범위의 표면적을 가질 수 있고, 상기 표면적은 임의의 한한치로부터 임의의 상한치까지의 범위일 수 있고, 그 사이의 임의의 부분집합을 포함한다.A solid dehydroxylation catalyst suitable for use as the dehydroxylation catalyst described herein, in some embodiments, has a high surface area. In some embodiments, a solid dehydroxylation catalyst suitable for use as the dehydroxylation catalyst described herein has a surface area of at least about 100 m 2 / g. In some embodiments, the solid dehydroxylation catalyst suitable for use as the dehydroxylation catalyst described herein has a catalytic activity of about 100 m 2 / g, 125 m 2 / g, 150 m 2 / g, or 200 m 2 / g may have a surface area ranging from a lower limit of about 500 m 2 / g, 400 m 2 / g, 300 m 2 / g, or 250 m 2 / g, Up to an upper limit, and includes any subset therebetween.

일부 실시예에서, 본원에서 설명된 탈히드록실화 촉매는 약 1:1000 이상의 촉매 대 반응물/중간체의 몰 비율로 본원에서 설명된 탈히드록실화 반응에서 존재할 수 있다. 일부 실시예에서, 본원에서 설명된 탈히드록실화 촉매는 약 1:1000, 1:500 또는 1:250의 하한치로부터 약 1:1. 1:10, 또는 1:100의 상한치 범위의 촉매 대 반응물/중간체의 몰 비율로 본원에서 설명된 탈히드록실화 반응에서 존재할 수 있고, 여기서 상기 몰 비율은 임의의 하한치 내지 임의의 상한치의 범위일 수 있고, 그들의 임의의 부분집합을 포함한다.In some embodiments, the dehydroxylation catalyst described herein can be present in the dehydroxylation reaction described herein at a molar ratio of catalyst to reactant / intermediate of at least about 1: 1000. In some embodiments, the dehydroxylation catalysts described herein are from about 1: 1000, 1: 500, or 1: 250 to about 1: 1. 1: 10, or 1: 100 in the molar ratio of catalyst to reactant / intermediate, wherein the molar ratio ranges from any lower limit to any upper limit value And includes any arbitrary subset thereof.

일부 실시예에서, 탈히드록실화 반응은 본원에서 설명된 하나 초과의 탈히드록실화 촉매 유형을 사용할 수 있다. 일부 실시예에서, 두 개의 탈히드록실화 촉매의 중량비는 약 1:10 이상일 수 있다. 일부 실시예에서, 두 개의 탈히드록실화 촉매의 중량비는 약 1:10, 1:5, 1:3 또는 1:1의 하한치로부터 약 10:1, 5:1, 3:1, 또는 1:1의 상한치의 범위일 수 있고, 여기서 상기 중량비는 임의의 하한치로부터 임의의 상한치의 범위일 수 있고, 그들의 임의의 부분집합을 포함한다. 본원의 이득을 갖는 통상의 기술자는 본원에서 설명된 세개 이상의 탈히드록실화 촉매까지의 이러한 비율의 확대를 이해할 것이다.In some embodiments, the dehydroxylation reaction may use more than one of the dehydroxylation catalyst types described herein. In some embodiments, the weight ratio of the two dehydroxylation catalysts may be greater than about 1:10. In some embodiments, the weight ratio of the two dehydroxylation catalysts can range from a lower limit of about 1: 10, 1: 5, 1: 3 or 1: 1 to about 10: 1, 5: 1, 3: 1, where the weight ratio can range from any lower limit to any upper limit and includes any subset of them. Those of ordinary skill in the art having the benefit of this disclosure will appreciate the expansion of this ratio to the three or more dehydroxylation catalysts described herein.

일부 실시예에서, 본 발명의 반응 경로에서 유용한 탈히드록실화 반응은 약 100℃, 150℃, 또는 200℃의 하한치로부터 약 500℃, 400℃, 또는 350℃의 상한치의 범위의 온도에서 수행될 수 있고, 여기서 상기 온도는 임의의 하한치로부터 임의의 상한치의 범위일 수 있고, 그들의 임의의 부분집합을 포함한다.In some embodiments, the dehydroxylation reaction useful in the reaction path of the present invention is carried out at a temperature ranging from a lower limit of about 100 DEG C, 150 DEG C, or 200 DEG C to about 500 DEG C, 400 DEG C, or an upper limit of 350 DEG C Where the temperature can range from any lower limit to any upper limit and includes any subset of them.

중합 억제제는 본원에 설명된 탈히드록실화 반응과 함께 사용되어 반응 경로에 따라 제조된 α,β-불포화 카복실산 또는 그의 에스테르의 중합을 방지할 수 있다. 일부 실시예에서, 중합 억제제는 예컨대 시작 조성물 중에, 탈히드록실화 반응 도중에, 에스테르화 반응 도중에, 및 그의 임의의 조합 중에 본 발명의 반응 경로에 도입될 수 있다. 중합 억제제의 예들은 4-메톡시 페놀, 2,6-디-tert-부틸-4-메틸페놀, 입체적으로 방해된 페놀(sterically hindered phenols) 등을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.Polymerization inhibitors can be used in conjunction with the dehydroxylation reactions described herein to prevent polymerization of the alpha, beta -unsaturated carboxylic acids or esters thereof prepared according to the reaction pathways. In some embodiments, the polymerization inhibitor may be introduced into the reaction pathway of the present invention, for example, in the starting composition, during the dehydroxylation reaction, during the esterification reaction, and any combination thereof. Examples of polymerization inhibitors may include, but are not limited to, 4-methoxyphenol, 2,6-di-tert-butyl-4-methylphenol, sterically hindered phenols and the like.

일부 예에서, 본 발명의 탈히드록실화 반응은 본원에서 설명된 임의의 탈히드록실화 촉매가 부재하고, 유리, 세라믹, 자기(porcelain), 또는 반응 용기 내에 존재하는 금속성 물질과 같은 비활성 고체 지지체의 존재 하에서만 수행될 수 있다. 일부 실시예에서, 초임계 용매는 본원에서 설명된 탈히드록실화 촉매의 부재 하에서 수행된 탈히드록실화 반응을 위해 시작 조성물에서 유용할 수 있다.In some instances, the dehydroxylation reaction of the present invention may be carried out in the absence of any dehydroxylation catalyst described herein and in the presence of an inert solid support such as a glass, ceramic, porcelain, or metallic material present in the reaction vessel Lt; / RTI > In some embodiments, the supercritical solvent may be useful in the starting composition for the dehydroxylation reaction performed in the absence of the dehydroxylation catalyst described herein.

일부 실시예에서, 본 발명의 반응 경로에서 유용한 에스테르화 반응은 반응물 및/또는 중간체를 알콜(반응물 및/또는 용매로서)과 본원에 설명된 에스테르화 촉매와 접촉시키는 것을 수반할 수 있다.In some embodiments, the esterification reaction useful in the reaction pathways of the present invention may involve contacting the reactants and / or intermediates with an alcohol (as reactant and / or solvent) and an esterification catalyst as described herein.

일부 실시예에서, 에스테르화 반응은 용매 및/또는 반응물로서 알콜의 존재하에서 수행될 수 있다. 일부 실시예에서, 적절한 알콜의 예는 알킬 알콜(예, C1-C20 알콜)(예, 메탄올, 에탄올, 프로판올, 이소-프로판올, n-프로판올, 부탄올, 이소-부탄올, n-부탄올, 2-에틸헥산올, 이소-노난올, 이소-데실알콜, 또는 3-프로필헵탄올), 아릴 알콜(예, 벤질알콜 등), 고리형 알콜(예, 시클로헥산올, 시클로펜탄올 등), 및 그의 임의의 조합을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.In some embodiments, the esterification reaction can be carried out in the presence of an alcohol as a solvent and / or as a reactant. In some embodiments, examples of suitable alcohols include alkyl alcohols such as C 1 -C 20 alcohols such as methanol, ethanol, propanol, iso-propanol, n-propanol, butanol, iso-butanol, (E.g., cyclohexanol, cyclopentanol, and the like), and alcohols (e.g., cyclohexanol, cyclohexanol, cyclohexanol, But is not limited to, any combination thereof.

일부 실시예에서, 본원에서 설명된 α-히드록시 카복실산의 염(예, 암모늄 락테이트)을 함유하는 본원에 설명된 발효 브로스는 에스테르화 반응을 위한 반응물로서 사용될 수 있다. 이러한 염의 사용은 2-단계의 에스테르화 반응을 필요로 할 수 있는데, 이는 예컨대 암모늄 락테이트를 암모니아와 락트산으로 분해하는 단계, 그리고 다음으로 락트산을 본원에서 설명된 알콜과 반응시키는 단계를 포함한다. 이러한 2단계의 에스테르화 반응 단계 모두는 가역적이고 평형에 도달할 수 있기 때문에, 일부 실시예에서, 과량의 반응물들이 사용될 수 있고/있거나 생성물들은 역반응을 최소화고 전체 수율을 향상시키기 위해 지속적으로 제거될 수 있다.In some embodiments, the fermentation broth described herein containing a salt of an alpha -hydroxycarboxylic acid (e.g., ammonium lactate) as described herein can be used as a reactant for the esterification reaction. The use of such salts may require a two-step esterification reaction, for example, decomposing ammonium lactate into ammonia and lactic acid, and then reacting the lactic acid with the alcohol described herein. Since all of these two stages of esterification reaction steps are reversible and can reach equilibrium, in some embodiments, excess reactants can be used and / or the products are continuously removed to minimize the adverse reaction and improve the overall yield .

일부 실시예에서, 본원에서 설명된 에스테르화 반응은 무엇보다도 배치 공정 또는 반응 증류 공정에서 수행될 수 있다. 본원에서 설명된 에스테르화 반응에서, 에스테르화 공정의 효율을 향상시키기 위해 전술한 공정을 포함하고, 에스테르화 촉매가 사용될 수 있다. 일부 실시예에서, 촉매는 균일 촉매 또는 비균일 촉매일 수 있다. 본 발명의 에스테르화 공정의 속도를 향상시키기 적합한 균일 촉매는, 일부 실시예에서, 강 무기산, 강 유기산, 및 그의 임의의 조합을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 일부 바람직한 실시예에서, 본원에서 설명된 에스테르화 반응과 함께 사용하기 위한 균일 촉매는 염산일 수 있다. 본 발명의 에스테르화 공정의 속도를 향상시키기에 적합한 비균일 촉매는, 일부 실시예에서, 양이온 수지 촉매, 예컨대, AMBERLYST-15 촉매(Rohm 및 Haas에서 구입가능한 강력한 산성, 술폰산, 가교된 스티렌 디비닐벤젠 코폴리머에 기초한 매크로에티큘라 폴피머 수지(macroeticular polymeric resin))를 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 일부 실시예에서, 본원에서 설명된 에스테르화 촉매는 주석 염 및 알루미네이트의 혼합물을 포함할 수 있으며, 여기서 주석 염은 알루미늄 염과 반응하여 제1 주석 알루미네이트(stannous aluminate)을 형성하고/형성하거나 제1 주석 이온을 제공할 수 있다. 일부 실시예에서, 본원에서 설명된 에스테르화 촉매는 제1 주석 염, 알루미네이트, 및 미분된 모래의 혼합물을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 본원에서 설명된 에스테르화 촉매는 가스 CO2를 포함할 수 있다.In some embodiments, the esterification reactions described herein may be performed, among other things, in a batch process or a reactive distillation process. In the esterification reaction described herein, an esterification catalyst may be used, including the process described above to improve the efficiency of the esterification process. In some embodiments, the catalyst may be a homogeneous catalyst or a non-homogeneous catalyst. A homogeneous catalyst suitable for enhancing the rate of the esterification process of the present invention may, in some embodiments, include, but is not limited to, a strong inorganic acid, a strong organic acid, and any combination thereof. In some preferred embodiments, the homogeneous catalyst for use with the esterification reaction described herein may be hydrochloric acid. Non-uniform catalysts suitable for enhancing the rate of the esterification process of the present invention include, in some embodiments, cationic resin catalysts such as the AMBERLYST-15 catalyst (strong acid, sulfonic acid, crosslinked styrenedivinyl available from Rohm and Haas But are not limited to, macroscopic polymeric resins based on benzene copolymers. In some embodiments, the esterification catalysts described herein may comprise a mixture of a tin salt and an aluminate, wherein the tin salt is reacted with an aluminum salt to form and / or form a stannous aluminate A first tin ion can be provided. In some embodiments, the esterification catalysts described herein may comprise a mixture of a primary tin salt, an aluminate, and finely divided sand. In some embodiments, the esterification catalyst described herein may comprise gas CO 2 .

에스테르화 반응의 속도는 많은 다른 방법에 의해 변화될 수 있다. 예를 들어, 촉매의 농도의 증가, 알콜 대 락트산의 비율의 증가, 및/또는 온도의 증가는 에스테르화의 속도를 증가시키기 위해 사용될 수 있다. 본원의 이득을 갖는 통상의 기술자는 에스테르화 반응의 비율을 변화시키는 경우에, 예컨대 온도를 증가시키는 것에 일부 알콜과 같은 휘발성 반응물이 증발하도록 할 수 있는 문제가 있고, 이는 냉각기를 이용하여 해결될 수 있다고 이해할 것이다.The rate of the esterification reaction can be varied by many different methods. For example, an increase in the concentration of the catalyst, an increase in the ratio of alcohol to lactic acid, and / or an increase in temperature may be used to increase the rate of esterification. One of ordinary skill in the art having the benefit of this disclosure has the problem that when changing the rate of the esterification reaction, for example, the volatility reactants such as some alcohols may evaporate in increasing the temperature, which can be solved using a cooler .

일부 실시예에서, 본원에서 설명된 에스테르화 반응의 압력은 약 1 대기압 내지 약 10 대기압의 범위일 수 있다. 예를 들어, 이러한 압력은 반응 혼합물에서 알루미늄 락테이트 및 알콜을 액체 상으로 유지하기에 충분해야 할 것이다.In some embodiments, the pressure of the esterification reaction described herein may range from about 1 atmosphere to about 10 atmospheres. For example, this pressure should be sufficient to maintain the aluminum lactate and alcohol in the liquid phase in the reaction mixture.

암모늄 락테이트 반응물을 사용하는 일부 실시예에서, 에스테르화 반응에서 알콜 대 암모늄 락테이트의 몰 비율은 약 1:1 내지 약 10:1일 수 있고, 더 바람직하게는 약 1:1 내지 약 5:1이고, 그의 임의의 부분집합을 포함한다.In some embodiments where an ammonium lactate reactant is used, the molar ratio of alcohol to ammonium lactate in the esterification reaction may be from about 1: 1 to about 10: 1, more preferably from about 1: 1 to about 5: 1, and includes any subset thereof.

일부 실시예에서, 에스테르화 반응의 효율은 존재하는 물의 양에 의해 영향을 받을 수 있다. 일부 실시예에서, 건조제는 물 함량을 감소시키기 위하여 본원에서 설명된 에스테르화 반응에서 사용될 수 있다. 일부 실시예에서, 건조제는 알콜의 회수 과정에서 증기상으로부터 물을 추출할 수 있다. 일부 실시예에서, 건조제는 건조제 안으로 물의 흡착 흡수에 의해 기능할 수 있다. 바람직한 건조제는 알콜, 특히 에스테르화 반응에서 사용되는 알콜을 흡수하지 않는다. 일부 실시예에서, 건조제는 비활성 다공성 성분일 수 있다. 예시적인 건조제는 규조토, 분자체, 제올라이트 등 및 그의 임의의 조합을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 대략 12 cm2/g 내지 20 cm2/g의 표면적을 갖는 상업적으로 구입가능한 성분은, 일부 실시예에서, 건조제로서도 사용하기에 적절할 수 있다.In some embodiments, the efficiency of the esterification reaction can be influenced by the amount of water present. In some embodiments, the desiccant may be used in the esterification reactions described herein to reduce the water content. In some embodiments, the desiccant may extract water from the vapor phase during the recovery of the alcohol. In some embodiments, the desiccant may function by adsorption absorption of water into the desiccant. Preferred desiccants do not absorb alcohol, especially the alcohol used in the esterification reaction. In some embodiments, the desiccant may be an inert porous component. Exemplary desiccants may include, but are not limited to, diatomaceous earth, molecular sieves, zeolites, and the like, and any combination thereof. Commercially available components having a surface area of about 12 cm 2 / g to 20 cm 2 / g may, in some embodiments, be suitable for use as a desiccant.

에스테르화 반응 과정에서 물 함량을 제어하는 것은 친수성 투과 증발막을 사용하는 것에 의해서도 달성 및/또는 향상될 수 있다. 에스테르화 반응 과정에서 투과 증발막의 사용은 물 함량의 제어를 돕는 것, 역반응을 최소화하는 것, 및 증류에 의해 락트산 에스테르의 분리를 돕는 것을 포함하지만, 이에 제한되지 않는 복수의 기능을 이롭게 제공할 수 있다.Controlling the water content in the esterification reaction can also be achieved and / or improved by using a hydrophilic pervaporation membrane. The use of a pervaporation membrane in the esterification process can advantageously provide multiple functions, including, but not limited to, helping to control the water content, minimizing adverse reactions, and helping to separate the lactic acid ester by distillation have.

에스테르화 반응 과정에서 물 함량을 제어하는 것은 공비제(azeotroping agent), 예컨대 벤젠을 사용하는 것에 의해서도 달성 및/또는 향상될 수 있다.Controlling the water content in the esterification reaction can also be achieved and / or improved by using an azeotroping agent such as benzene.

일부 실시예에서, 절술한 것의 임의의 조합은 본원에서 설명된 에스테르화 반응 과정에서 물 함량을 제어하는데에 사용될 수 있다.In some embodiments, any combination of the recited ones can be used to control the water content in the esterification reaction process described herein.

암모늄 락테이트 반응물을 사용하는 일부 실시예에서, 암모니아는 에스테르화 반응 과정 중에 방출될 수 있다. 일부 실시예에서, 에스테르화 반응은 고온의 환류로 수행될 수 있고, 비활성 가스는 냉각기로부터 암모니아를 제거하기 위해 사용될 수 있다. 일부 실시예에서, 암모늄 락테이트를 함유하는 발효 브로스의 하류 공정 중에 방출된 암모니아는 응결되고, 압축되어, 알칼리 공급원으로서 발효 용기 안으로 재사용되어서, 미생물 성장 배지의 pH를 유지할 수 있다.In some embodiments using ammonium lactate reactants, ammonia can be released during the esterification reaction. In some embodiments, the esterification reaction can be performed at a high temperature reflux and the inert gas can be used to remove ammonia from the cooler. In some embodiments, the ammonia released during the downstream process of the fermentation broth containing ammonium lactate is condensed, compressed and reused as a source of alkali into the fermentation vessel to maintain the pH of the microorganism growth medium.

대규모에서, 반응 증류는, 일부 실시예에서, 수지 에스테르화 촉매화 함께 사용되어서, 전술한 바와 같은 에스테르화 반응의 역반응을 최소화할 수 있고, 이에 의하여 100% 이론적 수율에 거의 근접한 순도를 갖는 고 순도의 에스테르를 제조할 수 있다. 일부 실시예에서, 락트산은 알콜 중에 용해(또는 분산)될 수 있고, 이후에 에스테르화 촉매의 충전층을 갖는 반응 영역을 통과한다. 반응 영역의 출구로부터의 생성물 스트림은 과잉의 알콜 및 소정의 최종 생성물을 함유하고 있고, 이러한 생성물 스트림은 이후에 증류 컬럼 안으로 공급되어 형성된 에스테르를 분리하고 정제할 수 있다. 높은 끓는 점을 갖는 락트산 에스테르는, 일부 실시예에서, 분별 증류를 통해 알콜로부터 분리될 수 있다.On a large scale, reactive distillation, in some embodiments, can be used in conjunction with resin-esterification catalysis to minimize the adverse reaction of the esterification reaction as described above, thereby providing high purity with purity close to 100% theoretical yield Can be prepared. In some embodiments, the lactic acid may be dissolved (or dispersed) in the alcohol and then passed through a reaction zone having a packed bed of the esterification catalyst. The product stream from the outlet of the reaction zone contains excess alcohol and the desired end product which can then be fed into the distillation column to separate and purify the formed ester. Lactic acid esters with high boiling points can, in some embodiments, be separated from the alcohol via fractional distillation.

일부 실시예에서, 본원에서 설명된 에스테르화 촉매는 액체, 고체, 또는 그의 조합일 수 있다. 일부 실시예에서, 반응물 및/또는 중간체는 증기상 및/또는 액체상 중에 있을 수 있다. 일부 실시예에서, 본 발명의 반응 경로와 함께 사용하기에 적합한 에스테르화 촉매는 이온 교환 수지, 알루미늄 실리케이트 화합물(예, 제올라이트 및/또는 본원에서 설명된 개질된 제올라이트) 등 및 그의 임의의 조합을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.In some embodiments, the esterification catalysts described herein may be liquid, solid, or a combination thereof. In some embodiments, the reactants and / or intermediates may be in a vapor phase and / or a liquid phase. In some embodiments, suitable esterification catalysts for use with the reaction pathways of the present invention include ion exchange resins, aluminum silicate compounds (e.g., zeolites and / or modified zeolites described herein), and the like, and any combinations thereof But is not limited thereto.

특정 상황 하에서, 에스테르화 반응은 임의의 외부 촉매의 부재 하에서 수행될 수 있다. 외부 촉매의 부재 하의 에스테르화 반응이 바람직하다. 본원에서 사용된 바와 같이, 용어 "외부 촉매"는 화학 반응에 요구되는 활성화 에너지를 낮추고 화학 반응의 전체 속도를 향상시키기 위하여 외부 공급원으로부터 임의의 화학 반응에 첨가되는 화학물질을 지칭한다. 이 용어 "외부 촉매"는 화학 반응의 성분들 중 일부 그 자체가 촉매로서 작용할 수 있는 상황을 구별하기 위해 사용된다. 에스테르화 반응은, 일부 실시예에서, 임의의 외부 촉매의 첨가 없이 수행될 수 있으며, 이러한 내용은 발명의 명칭 "Catalytic Dehydration of Lactic Acid and Lactic Acid Esters"의 국제출원번호 PCT/US11/50707에 구체적으로 설명되어 있고, 그의 전체는 본원에 참조로서 포함된다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 발효 브로스는 임의의 외부 촉매의 첨가 없이 적절한 알콜의 존재하에서 약 100℃로 가열되어 락트산 에스테르의 형성을 달성할 수 있다.Under certain circumstances, the esterification reaction can be carried out in the absence of any external catalyst. The esterification reaction in the absence of an external catalyst is preferred. As used herein, the term "external catalyst" refers to a chemical that is added to any chemical reaction from an external source to lower the activation energy required for the chemical reaction and to improve the overall rate of the chemical reaction. The term "external catalyst" is used to distinguish a situation where some of the components of the chemical reaction may themselves act as catalysts. The esterification reaction may, in some embodiments, be carried out without the addition of any external catalyst, as described in International Application No. PCT / US11 / 50707, entitled " Catalytic Dehydration of Lactic Acid and Lactic Acid Esters & , The entirety of which is incorporated herein by reference. For example, in some embodiments, the fermentation broth can be heated to about 100 < 0 > C in the presence of the appropriate alcohol without the addition of any external catalyst to achieve formation of the lactic acid ester.

본원에 설명된 에스테르화 반응과 함께 사용하기에 적합한 이온 교환 수지의 예는, 일부 실시예에서, AMBERLYST® 제품, 예, AMBERLYST® 70(Rohm 및 Haas, 및 Dow Chemicals로부터 구입가능한 강산 이온 교환 수지)를 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.Examples of ion exchange resins suitable for use with the esterification reactions described herein include, in some embodiments, AMBERLYST® products such as AMBERLYST® 70 (a strong acid ion exchange resin available from Rohm and Haas, and Dow Chemicals) But is not limited thereto.

일부 실시예에서, 에스테르화 반응물 및 탈히드록실화 반응물은 동일한 반응 용기에서 사용되어서, 본 발명의 공동 반응 경로를 가능하게 할 수 있다(예, 도 1의 반응 경로 4).In some embodiments, the esterification reactants and the dehydroxylation reactants can be used in the same reaction vessel to enable the co-reaction path of the present invention (e.g., reaction path 4 of FIG. 1).

일부 실시예에서, 에스테르화 반응물 및 탈히드록실화 반응물은 두 개의 다른 반응 용기에서 순차적으로 사용되어서, 본 발명의 순차적 반응 경로를 가능하게 할 수 있다(예, 도 1의 반응 경로 1 또는 2). 대안으로, 탈히드록실화 반응 및 에스테르화 반응은 동일한 반응기에서 순차적으로 수행될 수 있다. 예를 들어, 반응 경로 1은, 반응 챔버의 상부가 에스테르화 촉매를 함유하고, 반응 챔버의 하부가 탈히드록실화 촉매를 함유하고, 두 개의 촉매가 중간에 비활성 물질에 의해 분리되도록 수행될 수 있다. 적절한 알콜과 함께 반응물은, 일부 실시예에서, 반응 챔버의 상부에 도입될 수 있다. 반응물이 에스테르화 촉매를 통과함에 따라, 반응물은 에스테르화 되고, 형성된 에스테르가 비활성 물질을 통과하여, 반응 챔버의 하부에 도달하며, 여기서 탈히드록실화 반응이 일어나서, α,β-불포화 카복실산의 에스테르의 형성, 예를 들어 락트산 반응물에 대해서는 아크릴산 에스테르의 형성을 가져온다. In some embodiments, the esterification reactants and the dehydroxylation reactants can be used sequentially in two different reaction vessels to enable the sequential reaction path of the present invention (e.g., reaction path 1 or 2 in Figure 1) . Alternatively, the dehydroxylation reaction and the esterification reaction can be carried out sequentially in the same reactor. For example, reaction path 1 can be carried out such that the top of the reaction chamber contains an esterification catalyst, the bottom of the reaction chamber contains a dehydroxylation catalyst, and the two catalysts are separated by an inactive material have. Reactants with appropriate alcohols, in some embodiments, may be introduced into the top of the reaction chamber. As the reactants pass through the esterification catalyst, the reactants are esterified and the formed ester passes through the inert material and reaches the bottom of the reaction chamber where the dehydroxylation reaction takes place and the ester of the?,? - unsaturated carboxylic acid The formation of acrylate esters for lactic acid reactants, for example.

일부 실시예에서, 탈히드록실화 촉매는 반응 용기의 상부를 차지할 수 있고, 에스테르화 촉매는 반응 용기의 하부를 차지하고, 그들 사이는 반응 경로 2를 수행하기에 적합할 수 있는 비활성 물질이 치지할 수 있다. 예를 들어, 반응물은 반응기의 상부에 공급될 수 있고, 이후에 반응 용기의 상부에서 제조된 α,β-불포화 카복실산은 비활성 물질을 통과할 수 있고, 반응기의 하부에 진입하고, 에스테르화 촉매 및 알콜과 접촉되어 α,β-불포화 카복실산의 에스테르를 제조할 수 있으며, 이는 반응기의 하부에서 수집될 수 있다. 일부 실시예에서, 알콜은 증기상으로 있을 수 있다. 일부 실시예에서, 탈히드록실화 촉매 및 에스테르화 촉매가 동일한 경우에, 반응기의 상부 및 하부 모두 촉매로 채워지며 그 사이에 배치된 비활성 물질은 선택적일 수 있다.In some embodiments, the dehydroxylation catalyst can occupy the top of the reaction vessel, and the esterification catalyst occupies the bottom of the reaction vessel, between which the inactive material, which may be suitable to perform reaction path 2, . For example, the reactants can be fed to the top of the reactor, after which the alpha, beta -unsaturated carboxylic acids produced in the top of the reaction vessel can pass through the inert material, enter the bottom of the reactor, An ester of an alpha, beta -unsaturated carboxylic acid can be prepared in contact with an alcohol, which can be collected at the bottom of the reactor. In some embodiments, the alcohol may be in the vapor phase. In some embodiments, if the dehydroxylation catalyst and the esterification catalyst are the same, both the top and bottom of the reactor are filled with catalyst and the inactive material disposed therebetween may be optional.

일부 실시예에서, 에스테르화 반응 및 탈히드록실화 반응은 반응 경로 4에서 설명된 바와 같이 동일한 반응 용기에서 동시에 일어날 수 있다. 공동 반응을 달성하기 위한 일부 실시예에서, 소정의 알콜을 포함하는 반응물은 반응기 용기의 상부에 동시에 도입될 수 있고, 해당하는 α,β-불포화 카복실산의 에스테르는 반응기 용기의 하부에서 수집될 수 있다.In some embodiments, the esterification reaction and the dehydroxylation reaction may occur simultaneously in the same reaction vessel as described in reaction path 4. In some embodiments for achieving a co-reaction, the reactants comprising the desired alcohol may be simultaneously introduced to the top of the reactor vessel and the corresponding ester of the alpha, beta -unsaturated carboxylic acid may be collected at the bottom of the reactor vessel .

일부 실시예에서, 알루미늄 실리케이트 화합물(예, 제올라이트 및/또는 개질된 제올라이트)은 에스테르화 및 탈히드록실화 촉매로서 모두 기능할 수 있다. 일부 실시예에서, 에스테르화 및 탈히드록실화 촉매로서 모두 기능하는 촉매는 본 발명의 순차적 반응 경로에서(예, 도 1의 반응 경로 1 및 2) 또는 본 발명의 공동 반응 경로에서(예, 도 1의 반응 경로 4) 사용될 수 있다.In some embodiments, aluminum silicate compounds (e.g., zeolites and / or modified zeolites) may function both as esterification and dehydroxylation catalysts. In some embodiments, catalysts that function both as esterification and dehydroxylation catalysts can be used in the sequential reaction path of the present invention (e.g., reaction pathways 1 and 2 of Figure 1) or in the co-reaction pathway of the present invention 1 reaction path 4) can be used.

일부 실시예에서, 본 발명의 반응 경로에서 유용한 에스테르화 반응은 약 50℃, 100℃, 150℃, 또는 200℃의 하한치로부터 약 500℃, 400℃, 또는 350℃의 상한치의 범위의 온도에서 수행될 수 있고, 여기서 상기 온도는 임의의 하한치로부터 임의의 상한치의 범위일 수 있고, 그 사이의 임의의 부분집합을 포함한다.In some embodiments, the esterification reaction useful in the reaction path of the present invention is carried out at a temperature ranging from a lower limit of about 50 ° C, 100 ° C, 150 ° C, or 200 ° C to an upper limit of about 500 ° C, 400 ° C, or 350 ° C Where the temperature can range from any lower limit to any upper limit and includes any subset therebetween.

일부 실시예에서, 본 발명의 반응 경로는 α,β-불포화 카복실산 또는 그의 에스테르를 제조하기 위해 사용될 수 있다. α,β-불포화 카복실산 또는 그의 에스테르의 예는 아크릴산, 아크릴산의 알킬 에스테르(예, 메틸 아크릴레이트 및 부틸 아크릴레이트) 등 및 그의 임의의 조합을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.In some embodiments, the reaction pathway of the present invention may be used to prepare an alpha, beta -unsaturated carboxylic acid or ester thereof. Examples of alpha, beta -unsaturated carboxylic acids or esters thereof may include, but are not limited to, acrylic acid, alkyl esters of acrylic acid (e.g., methyl acrylate and butyl acrylate), and the like, and any combinations thereof.

놀랍게도, 시작 조성물 중에 부틸 락테이트의 사용이 다른 알킬 락테이트 예컨대 메틸 락테이트의 사용에서 보여지는 원치 않는 부산물의 형성을 감소시키고, 부틸 락테이트가 부틸 아크릴레이트보다 아크릴산으로 바람직하게 전환된다는 것을 발견했다.Surprisingly, it has been found that the use of butyl lactate in the starting composition reduces the formation of unwanted by-products seen in the use of other alkyl lactates such as methyl lactate, and butyl lactate is preferably converted to acrylic acid rather than butyl acrylate .

일부 실시예에서, 본 발명의 반응 경로는 알데히드(예, 아세트알데히드)를 제조할 수 있다. 따라서, 반응 경로는 아세트알데히드를 아세트산으로 전환하기 위한 산화 반응을 선택적으로 더 포함할 수 있다.In some embodiments, the reaction pathway of the present invention can produce an aldehyde (e.g., acetaldehyde). Thus, the reaction pathway may optionally further comprise an oxidation reaction to convert acetaldehyde to acetic acid.

일부 실시예에서, 본 발명의 반응 경로는 약 40% 이상의, 일부 실시예에서는 약 50% 이상의, 일부 실시예에서는 약 55% 이상의, 일부 실시예에서는 약 60% 이상의, 일부 실시예에서는 약 65% 이상의, 일부 실시예에서는 약 70% 이상의, 일부 실시예에서는 약 75% 이상의, 일부 실시예에서는 약 80% 이상의, 일부 실시예에서는 약 85% 이상의, 일부 실시예에서는 약 90% 이상의, 일부 실시예에서는 약 95% 이상의, 일부 실시예에서는 약 98% 이상의, 또는 일부 실시예에서는 약 99% 이상의 전환 효율을 가질 수 있다.In some embodiments, the reaction pathway of the present invention is at least about 40%, in some embodiments at least about 50%, in some embodiments at least about 55%, in some embodiments at least about 60%, in some embodiments at least about 65% In some embodiments, at least about 70%, in some embodiments at least about 75%, in some embodiments at least about 80%, in some embodiments at least about 85%, in some embodiments at least about 90% , In some embodiments greater than about 95%, in some embodiments greater than about 98%, or in some embodiments greater than about 99%.

일부 실시예에서, 본 발명의 반응 경로의 선택성은 생성물의 40 몰% 이상인 양으로, 일부 실시예에서는 50 몰% 이상인 양으로, 일부 실시예에서는 55 몰% 이상인 양으로, 일부 실시예에서는 60 몰% 이상인 양으로, 일부 실시예에서는 65 몰% 이상인 양으로, 일부 실시예에서는 70 몰% 이상인 양으로, 일부 실시예에서는 75 몰% 이상인 양으로, 일부 실시예에서는 80 몰% 이상인 양으로, 일부 실시예에서는 85 몰% 이상인 양으로, 일부 실시예에서는 90 몰% 이상인 양으로, 일부 실시예에서는 95 몰% 이상인 양으로, 일부 실시예에서는 98 몰% 이상인 양으로, 또는 일부 실시예에서는 99 몰% 이상인 양으로 α,β-불포화 카복실산 및/또는 그의 에스테르의 제조를 가져올 수 있다.In some embodiments, the selectivity of the reaction pathway of the present invention is in an amount greater than or equal to 40 mole percent of the product, in some embodiments greater than or equal to 50 mole percent, in some embodiments greater than or equal to 55 mole percent, , In some embodiments in an amount greater than or equal to 65 mole percent, in some embodiments in an amount greater than or equal to 70 mole percent, in some embodiments in an amount greater than or equal to 75 mole percent, in some embodiments less than or equal to 80 mole percent, In some embodiments greater than or equal to 85 mole percent, in some embodiments greater than or equal to 90 mole percent, in some embodiments greater than 95 mole percent, in some embodiments greater than 98 mole percent, or in some embodiments less than 99 mole percent / RTI > unsaturated carboxylic acids and / or their esters in an amount of at least < RTI ID = 0.0 > 1% < / RTI >

반응 경로의 전환 효율 및/또는 선택성은 무엇보다도 해당되는 경우 촉매, 탈히드록실화 및/또는 에스테르화 촉매의 조성물을 하소하는 온도, 반응물 및/또는 중간체의 농도, 및/또는 반응물 및/또는 중간체와 탈히드록실화 및/또는 에스테르화 촉매 사이의 접촉 지속시간을 제어하는 것에 의존한다.The conversion efficiency and / or selectivity of the reaction pathway may depend, among other things, on the temperature, the concentration of reactants and / or intermediates, and / or the reactants and / or intermediates used to calcine the composition of the catalyst, dehydroxylation and / And the duration of contact between the dehydroxylation and / or esterification catalyst.

일부 예에서, 반응기 금속공학은 락트산 탈히드록실화 반응에서 아크릴산 선택성에 부정적인 영향을 미칠 수 있다고 관찰되었다. 이론에 구속됨 없이, 락트산 공급은 반응기 벽의 부식을 유발할 수 있어서 반응기 벽으로부터 금속 성분의 침출을 가져올 것으로 생각된다. 예를 들어, 스테일레스 강 반응기가 탈히드록실화 반응에서 사용되는 경우에, 니켈, 크롬 및 철과 같은 금속 성분이 생성물 스트림 안으로 침출될 수 있고/있거나 탈히드록실화 촉매 상에 축적될 수 있으며, 이는 예컨대 유도결합 플라즈마(ICP) 분석을 사용하여 검출될 수 있다. 침출된 금속은 부산물을 형성할 수 있는 촉매로서 작용할 수 있다. 예를 들어, 스테인레스 강 반응기의 벽으로부터 방출된 니켈은 아크릴산으로부터 프로피온산의 형성을 가져오는 수소화 촉매로서 작용할 수 있다. 유사하게, 스테인레스 강 반응기의 벽으로부터 방출된 철은 아세트알데히드의 형성을 가져오는 디카복실화 촉매로서 기능할 수 있다. 또한, 반응기 벽으로부터 침출된 성분들 중 일부는 락트산 및 아크릴산의 중합을 가져올 수 있다. 따라서, 일부 실시예에서, 반응기 물질은 공급물 또는 촉매를 이용한 탈히드록실화 반응을 통해 형성된 생성물 중 어느 것에도 내부식성인 것이 선택될 수 있다. 원치 않는 촉매 반응을 경감시킬 수 있는 적절한 반응기 물질의 예는 티타늄, 실란화 스테인레스 강, 석영 등을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 감소된 부식 수준을 갖는 반응기는 아크릴산에 대한 더 높은 선택성을 위해 그리고 부산물 형성을 감소시키기 위해 제공된다.In some instances, it has been observed that reactor metallurgy can have a negative impact on acrylic acid selectivity in the lactic acid dehydroxylation reaction. Without being bound by theory, it is believed that the lactic acid feed can cause corrosion of the reactor walls, resulting in leaching of the metal components from the reactor walls. For example, when a stainless steel reactor is used in a dehydroxylation reaction, metal components such as nickel, chromium and iron can be leached into the product stream and / or accumulated on the dehydroxylation catalyst , Which can be detected, for example, using inductively coupled plasma (ICP) analysis. The leached metal can act as a catalyst capable of forming a by-product. For example, the nickel released from the walls of a stainless steel reactor can act as a hydrogenation catalyst, leading to the formation of propionic acid from acrylic acid. Similarly, iron released from the walls of a stainless steel reactor can function as a dicarboxylation catalyst, leading to the formation of acetaldehyde. In addition, some of the components leached from the reactor wall can lead to polymerization of lactic acid and acrylic acid. Thus, in some embodiments, the reactor material may be selected to be corrosion resistant to any of the products formed through the dehydroxylation reaction with the feed or catalyst. Examples of suitable reactor materials capable of alleviating unwanted catalytic reactions include, but are not limited to, titanium, silanized stainless steel, quartz, and the like. Reactors with reduced corrosion levels are provided for higher selectivity for acrylic acid and to reduce byproduct formation.

비제한예로서, 도 1에 예시된 반응 경로 2 및 3과 유사하게, 일부 실시예는, L-형 제올라이트를 포함하는 탈히드록실화 촉매와 본원에서 설명된 시작 조성물을 접촉시키는 것에 의해 탈히드록실화 반응을 일차로 수행하는 것을 포함할 수 있고, 이에 의하여 α,β-불포화 카복실산 및/또는 그의 에스테르를 제조한다. α,β-불포화 카복실산이 제조되는 경우에, 일부 실시예는 에스테르화 촉매 및 알콜을 α,β-불포화 카복실산과 접촉시키는 것에 의해 에스테르화 반응을 수행하는 것을 더 포함할 수 있으며, 이에 의하여 α,β-불포화 카복실산 에스테르를 제조한다. 구체적으로, 일부 실시예에서, 시작 조성물은 락트산을 포함할 수 있고, 이후에 탈히드록실화 반응의 생성물은 아크릴산을 포함할 수 있고, 에스테르화 반응의 생성물은(수행된다면) 아크릴산 에스테르를 포함할 수 있다. As a non-limiting example, similar to Reaction Routes 2 and 3 illustrated in FIG. 1, some embodiments are illustrated by reaction of a dehydrocyclization catalyst comprising L-type zeolite with a starting composition as described herein, / RTI > unsaturated carboxylic acids and / or esters thereof, in order to produce the alpha, beta -unsaturated carboxylic acids and / or their esters. When an alpha, beta -unsaturated carboxylic acid is prepared, some embodiments may further comprise performing the esterification reaction by contacting the esterification catalyst and the alcohol with an alpha, beta -unsaturated carboxylic acid, beta -unsaturated carboxylic acid ester. Specifically, in some embodiments, the starting composition may comprise lactic acid, and then the product of the dehydroxylation reaction may comprise acrylic acid, and the product of the esterification reaction may include an acrylic acid ester .

또 다른 비제한 예로서, 도 1에 예시된 반응 경로 1과 유사하게, 일부 실시예는 에스테르화 촉매 및 알콜을 본원에서 설명된 카복실산 유도체를 포함하는 시작 조성물과 접촉시키는 것에 의해 에스테르화 반응을 일차로 수행하여, 이에 의해 에스테르 유도체를 제조하고; L-형 제올라이트를 포함하는 탈히드록실화 촉매와 에스테르 유도체를 접촉시키는 것에 의해 탈히드록실화 반응을 이차로 수행하는 것을 포함할 수 있으며, 이에 의해 α,β-불포화 카복실산 에스테르를 제조한다. 구체적으로, 일부 실시예에서, 시작 조성물은 락트산을 포함할 수 있고, 에스테르화 반응의 생성물은 락트산 에스테르를 포함할 수 있고, 탈히드록실화 반응의 생성물은 아크릴산 에스테르를 포함할 수 있다.As another non-limiting example, similar to Reaction Route 1 illustrated in Figure 1, some embodiments include esterification reactions by contacting the esterification reaction with an initiator composition comprising an esterification catalyst and an alcohol as described herein, To thereby produce an ester derivative; To carry out the dehydroxylation reaction secondarily by contacting the ester derivative with a dehydroxylation catalyst comprising an L-type zeolite, thereby preparing an alpha, beta -unsaturated carboxylic acid ester. Specifically, in some embodiments, the starting composition may comprise lactic acid, the product of the esterification reaction may comprise a lactic acid ester, and the product of the dehydroxylation reaction may comprise an acrylic acid ester.

또 다른 비제한 예로서, 도 1에 예시된 반응 경로 4와 유사하게, 일부 실시예는 L-제올라이트를 포함하는 촉매 및 알콜을 본원에서 설명된 카복실산 유도체를 포함하는 시작 조성물과 접촉시키는 것에 의해 탈히드록실화 반응과 에스트레화 반응을 동시에 수행하는 것을 포함할 수 있고, 이에 의하여 α,β-불포화 카복실산 에스테르를 제조한다. 구체적으로, 일부 실시예에서, 시작 조성물은 락트산을 포함할 수 있고, 공동 탈히드록실화 반응 및 에스테르화 반응은 아크릴산 에스테르를 포함할 수 있다.As another non-limiting example, similar to Reaction Route 4 as illustrated in Figure 1, some embodiments include contacting a catalyst comprising L-zeolite and an alcohol with a starting composition comprising the carboxylic acid derivative described herein To carry out the hydroxylation reaction and the esterification reaction simultaneously, thereby preparing an?,? - unsaturated carboxylic acid ester. Specifically, in some embodiments, the starting composition may comprise lactic acid, and the common dehydroxylation reaction and esterification reaction may comprise an acrylic acid ester.

임의의 적합한 시스템은 본 발명의 반응 경로를 수행하는 것과 함께 사용될 수 있다. 일부 실시예에서, 본 발명의 반응 경로를 수행하는 것과 함께 사용하기에 적합한 시스템은 반응기를 포함할 수 있고, 선택적으로 적어도 하나의 예비 가열기(예, 시작 조성물, 용매, 반응물 등을 예비 가열하기 위함), 펌프, 열 교환기, 냉각기, 물질 취급 장비 등 및 그의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 적절한 반응기의 예는 배치 반응기(batch reactors), 플러그-플로우 반응기(plug-flow reactors), 연속-교반 탱크 반응기(continuously-stirred tank reactors), 충전층 반응기(packed-bed reactors), 슬러리 반응기(slurry reactors), 고정층 반응기(fixed-bed reactors), 유동층 반응기(fluidized-bed reactors) 등을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 반응기는, 일부 실시예에서, 일단(single-staged) 또는 다단(multi-staged)일 수 있다. 나아가, 본 발명의 반응 경로는, 일부 실시예에서, 배치-와이즈(batch-wise), 반연속적(semi-continuously), 연속적, 또는 그의 임의의 혼합으로 수행될 수 있다.Any suitable system may be used in conjunction with performing the reaction pathways of the present invention. In some embodiments, a system suitable for use in conjunction with performing the reaction pathways of the present invention may include a reactor and may optionally include at least one preheater (e.g., to preheat the starting composition, solvent, reactants, etc.) ), Pumps, heat exchangers, coolers, material handling equipment, and the like, and any combination thereof. Examples of suitable reactors include batch reactors, plug-flow reactors, continuously-stirred tank reactors, packed-bed reactors, slurry reactors, but are not limited to, reactors, fixed-bed reactors, fluidized-bed reactors, and the like. The reactor may, in some embodiments, be single-staged or multi-staged. Further, the reaction path of the present invention may, in some embodiments, be performed batch-wise, semi-continuously, continuously, or any combination thereof.

전술한 바와 같이, 반응 경로 또는 그의 일부는 액체상 및/또는 증기상에서 수행될 수 있다. 따라서, 캐리어 가스(예, 아르곤, 질소, 이산화탄소 등)는 본원에서 설명된 반응 경로 및/또는 시스템과 함께 사용될 수 있다. 일부 실시예에서, 반응 경로 또는 그의 일부는 액체상 및/또는 증기상에서 수행될 수 있고, 일부 실시예에서는 실질적으로 단일 불활성 가스(예, 약 90 %를 초과하는 단일 캐리어 가스로 구성된 캐리어 가스) 또는 복수의 불활성 가스의 혼합물일 수 있다. 일부 실시예에서, 반응 경로 또는 그의 일부는 액체상 및/또는 증기상에서 수행될 수 있고, 일부 실시예에서는 실질적으로 이산화탄소(예, 약 90 %를 초과하는 이산화탄소로 구성된 캐리어 가스)일 수 있다.As described above, the reaction path or a portion thereof may be carried out in a liquid phase and / or a vapor phase. Thus, carrier gas (e.g., argon, nitrogen, carbon dioxide, etc.) may be used in conjunction with the reaction pathways and / or systems described herein. In some embodiments, the reaction path, or a portion thereof, may be performed in a liquid phase and / or a vapor phase, and in some embodiments substantially a single inert gas (e.g., a carrier gas comprised of a single carrier gas in excess of about 90% Of an inert gas. In some embodiments, the reaction path, or a portion thereof, may be performed in a liquid phase and / or vapor, and in some embodiments may be substantially carbon dioxide (e.g., a carrier gas comprised of carbon dioxide in excess of about 90%).

일부 실시예에서, 본 발명의 반응 경로는 약 0.2 hr-1 내지 약 1.5 hr-1의 중량시공간속도("WHSV"), 또는 바람직하게는 약 0.5 hr-1 내지 약 1.2 hr-1의 중량시공간속도에서 진행될 수 있다.In some embodiments, the reaction path of the present invention has a weight hourly space velocity ("WHSV") of from about 0.2 hr -1 to about 1.5 hr -1 , or preferably from about 0.5 hr -1 to about 1.2 hr -1 Speed.

일부 실시예에서, 본 발명의 반응 경로의 생성물은 α,β-불포화 카복실산 및/또는 그의 에스테르, 및 다른 성분들(예, 용매, 중합 억제제, 부산물, 미반응 반응물, 탈히드록실화 촉매, 및/또는 에스테르화 촉매)을 포함할 수 있다. 따라서, 본 발명의 반응 경로의 생성물은 생성물(성분들의 혼합물을 포함함)의 성분들로 분리 및/또는 정제될 수 있다. 일부 실시예에서, 용매는 본 발명의 반응 경로의 생성물로부터 분리되고, 재사용을 위해 재생될 수 있다. 재생 용매는 적은 폐기물을 유리하게 제조할 수 있고, α,β-불포화 카복실산 및/또는 그의 에스테르의 제조 비용을 감소시킬 수 있다.In some embodiments, the product of the reaction pathway of the present invention is a reaction product of an alpha, beta -unsaturated carboxylic acid and / or ester thereof, and other components (e.g., solvent, polymerization inhibitor, byproduct, unreacted reactant, / RTI > and / or an esterification catalyst). Thus, the products of the reaction pathway of the present invention can be separated and / or purified into the components of the product (including mixtures of components). In some embodiments, the solvent is separated from the product of the reaction pathway of the present invention and can be regenerated for reuse. The regenerating solvent can advantageously produce less waste and can reduce the cost of producing the alpha, beta -unsaturated carboxylic acid and / or its esters.

분리 및/또는 정제에 적합한 기술은 증류, 추출, 반응성 추출, 흡착, 흡수, 스트리핑(stripping), 결정화, 증발, 승화, 확산 분리, 흡착 기포 분리, 막 분리, 유체-입자 분리 등 및 그의 임의의 조합을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.Suitable techniques for separation and / or purification include, but are not limited to, distillation, extraction, reactive extraction, adsorption, absorption, stripping, crystallization, evaporation, sublimation, diffusion separation, adsorption bubble separation, membrane separation, fluid- Combinations thereof, but are not limited thereto.

본원의 혜택을 받는 통상의 기술자는 본원에 설명된 다양한 탈히드록실화 및/또는 에스테르화 촉매들 중 적어도 일부는 원위치에서(in situ) 또는 외부에서(ex situ) 재생될 수 있다고 더 인식될 것이다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 제올라이트 및/또는 개질된 제올라이트는 산소(예, 불활성 가스에 희석된 공기 또는 산소)의 존재하의 승온에서 재생될 수 있다.Those of ordinary skill in the art having the benefit of this disclosure will recognize that at least some of the various dehydroxylation and / or esterification catalysts described herein can be regenerated either in situ or ex situ . For example, in some embodiments, the zeolite and / or the modified zeolite may be regenerated at elevated temperatures in the presence of oxygen (e. G., Air or oxygen diluted in an inert gas).

본 발명의 더 나은 이해를 위해서, 바람직한 또는 대표적인 실시예의 하기 예시를 제공한다. 하기 예들이 본 발명의 범위를 제한하거나 정의하도록 어떤 방식으로도 읽어져서는 안된다.
For a better understanding of the present invention, the following examples of preferred or exemplary embodiments are provided. The following examples should not be read in any way to limit or define the scope of the invention.

실시예Example

1. 약어 및 계산1. Abbreviations and calculations

표 1은 실시예 부분 전반에 걸쳐 사용된 몇몇 계산을 위한 식을 제공한다.Table 1 provides equations for some calculations used throughout the Examples section.

액체 시공간속도("LHSV")Liquid Spatio-Temporal Rate ("LHSV")

Figure pct00001
Figure pct00001
가스 시공간속도("GHSV")Gas hourly space velocity ("GHSV")
Figure pct00002
Figure pct00002
중량 시공간속도("WHSV")Weight hourly space velocity ("WHSV")
Figure pct00003
Figure pct00003
반응물 전환("CnvX")Reactant Conversion ("Cnv X ")
Figure pct00004
Figure pct00004
생성물 선택성("SelY")Product selectivity ("Sel Y ")
Figure pct00005
Figure pct00005
여기서:
C는 촉매를 나타내며;
mLc는 촉매의 부피를 나타내며;
mL은 액체의 부피를 나타내며;
X는 반응물을 나타내며;
Y는 생성물의 성분을 나타내며;
Flf는 액체 유량(mL/h)이며;
Fgf는 가스 유량(mL/h)이며;
VC는 반응기내에 C의 부피이며;
GX는 X의 질량이며;
GC는 반응기 내에 C의 질량이며;
[X]in은 시작 조성물에서 X의 몰 농도이며;
[X]out은 출구 유동에서 X의 몰 농도이며; 그리고
[Y]out은 출구 유동에서 Y의 몰 농도이다.
here:
C represents a catalyst;
mL c represents the volume of the catalyst;
mL represents the volume of the liquid;
X represents the reactant;
Y represents the component of the product;
F lf is the liquid flow rate (mL / h);
F gf is the gas flow rate (mL / h);
V C is the volume of C in the reactor;
G X is the mass of X;
G C is the mass of C in the reactor;
[X] in is the molar concentration of X in the starting composition;
[X] out is the molar concentration of X in the outlet flow; And
[Y] out is the molar concentration of Y in the outlet flow.

II. 촉매II. catalyst

하기 방법으로 복수의 촉매들을 준비했다. 본원에 제시된 실시예들에서 사용된 촉매들은 USA의 W.R. Grace Company 또는 TOSOH USA, Inc.로부터 얻었고, 필요에 따라서 적절한 화학적 개질을 거쳤다.A plurality of catalysts were prepared in the following manner. The catalysts used in the examples presented herein are described in W.R. Grace Company or TOSOH USA, Inc. and subjected to appropriate chemical modification as required.

"H-Y-형 제올라이트"을 6:1 비율의 SiO2:Al2O3 및 0.28 중량%의 Na2O 함량을 갖는 1/16" 펠릿으로 제조했다. H-Y 형 제올라이트를 500℃에서 3시간 동안 하소했고, 사용할 때까지 데시케이터(desiccator) 안에 밀봉된 바이알(sealed vials)로 보관했다."HY-type zeolite" was prepared as a 1/16 "pellet with a SiO 2 : Al 2 O 3 ratio of 6: 1 and a Na 2 O content of 0.28% .HY type zeolite was calcined at 500 ° C. for 3 hours And stored in sealed vials in a desiccator until use.

"Na-Y-형 제올라이트"를 5:1 비율의 SiO2:Al2O3 및 13 중량%의 Na2O 함량을 갖는 1/16" 압출물로 제조했다. Na-Y-형 제올라이트를 하소했고, H-Y-형 제올라이트에서 설명한 것과 동일하게 저장했다.The "Na-Y-type zeolite" was prepared as a 1/16 "extrudate with a 5: 1 ratio of SiO 2 : Al 2 O 3 and 13 wt% Na 2 O. The Na- And stored as described in the HY-type zeolite.

"K4/Na-Y-형 제올라이트"를 Na-Y-형 제올라이트를 KCl 수용액으로 4배 교환하는 것에 의해 제조했다. 30 g의 Na-Y 제올라이트(분쇄되고 20-60 메쉬 입자 크기로 걸러짐)를 150 mL의 2M KCl 용액에 천천히 첨가했고, 현탁액을 60℃의 Rotavapor 중에서 2시간 동안 교반했다. 플라스크를 제거했고, 2nd 교환을 위해 상청액을 신선한 KCl 용액으로 교체했다. 동일한 과정을 2회 이상 반복했다. 결과로 얻은 샘플을 Cl-가 없어질 때까지 복수회 세척했고, 처음에 30℃ 및 60℃에서 2~3 mmHg에서 2시간 동안 건조했다. 촉매를 진공 오븐으로 이동시켰고, 110℃에서 밤새도록 방치하고, 3시간 동안 500℃에서 하소했고, 이전에 사용한 데시케이터 중에 보관했다."K 4 / Na-Y-type zeolite" was prepared by quadrupling the Na-Y-type zeolite with aqueous KCl solution. 30 g of Na-Y zeolite (pulverized and filtered to 20-60 mesh particle size) was slowly added to 150 mL of 2M KCl solution and the suspension was stirred for 2 hours in a Rotavapor at 60 ° C. The flask was removed and the supernatant was replaced with fresh KCl solution for 2 nd exchange. The same procedure was repeated two more times. The resulting sample was washed multiple times until Cl - was absent, and initially dried at 30 < 0 > C and 60 < 0 > C for 2 hours at 2-3 mmHg. The catalyst was transferred to a vacuum oven, allowed to stand overnight at 110 ° C, calcined at 500 ° C for 3 hours, and stored in a previously used desiccator.

"K-L-형 제올라이트"를 7:9 비율의 SiO2:Al2O3 및 14.4 건조중량%의 K2O 함량을 갖도록 제조했다. K-L-형 제올라이트를 분쇄하고, 20~60 메쉬 크기로 걸렀다. 제올라이트 물질을 상기 H-Y-형 제올라이트에서 설명한 바와 같이 하소했다."KL-type zeolite" was prepared to have a SiO 2 : Al 2 O 3 ratio of 7: 9 and a K 2 O content of 14.4 dry weight percent. The KL-type zeolite was pulverized and squeezed to a size of 20 to 60 mesh. The zeolite material was calcined as described above for the HY-type zeolite.

"Li/K-L-형 제올라이트"를 15 g의 K-L-형 제올라이트에 150 mL의 1M LiCl 용액을 30℃에서 밤새도록 단일 처리하여 제조했다. 결고로 얻은 샘플을 Cl-가 없어질 때까지 복수회 세척했고, 처음에 30℃ 및 60℃에서 2~3 mmHg에서 4시간 동안 건조했다. 촉매를 110℃의 진공 오븐에서 더 건조했고, 마지막으로 450℃에서 3시간 동안 하소했다."Li / KL-type zeolite" was prepared by treating 15 g of KL-type zeolite with 150 mL of 1 M LiCl solution at 30 DEG C overnight. The resulting sample was washed a number of times until no Cl - was removed and initially dried at 30 ° C and 60 ° C at 2 to 3 mmHg for 4 hours. The catalyst was further dried in a vacuum oven at 110 DEG C and finally calcined at 450 DEG C for 3 hours.

"Na/K-L-형 제올라이트"를 15 g의 K-L-형 제올라이트에 200 mL의 1M NaCl 수용액을 천천히 첨가하여 제조했다. 현탁액을 30℃에서 6시간 동안 교반했다. 상청액을 제거한 후에, 고체를 Cl-가 없어질 때까지 복수회 세척했다. 진공 하에서 건조한 후에, 상기 H-Y-형 제올라이트에서 설명한 바와 같이, 촉매를 450℃에서 3시간 동안 하소했다."Na / KL-type zeolite" was prepared by slowly adding 200 mL of 1M NaCl aqueous solution to 15 g of KL-type zeolite. The suspension was stirred at 30 < 0 > C for 6 hours. After removing the supernatant, the solid was washed several times until Cl- was cleared. After drying under vacuum, the catalyst was calcined at 450 DEG C for 3 hours as described for the H-Y-type zeolite.

"Na2/K-L-형 제올라이트"를 Na/K-L-형 제올라이트와 동일한 방식으로 제조했지만, 첫번째 교환 후에, 제올라이트를 신선한 NaCl 용액의 제2 부분으로 처리했다.The "Na 2 / KL-type zeolite" was prepared in the same manner as the Na / KL-type zeolite, but after the first exchange, the zeolite was treated as the second part of the fresh NaCl solution.

"Na3/K-L-형 제올라이트"를 Na2/K-L-형 제올라이트와 동일한 방식으로 제조했지만, 두번째 교환 후에, 제올라이트를 신선한 NaCl 용액의 제3 부분으로 처리했다.The "Na 3 / KL-type zeolite" was prepared in the same manner as the Na 2 / KL-type zeolite, but after the second exchange, the zeolite was treated with the third part of the fresh NaCl solution.

"Na4/K-L-형 제올라이트"를 Na3/K-L-형 제올라이트와 동일한 방식으로 제조했지만, 세번째 교환 후에, 제올라이트를 신선한 NaCl 용액의 제4 부분으로 처리했다.The "Na 4 / KL-type zeolite" was prepared in the same manner as the Na 3 / KL-type zeolite, but after the third exchange, the zeolite was treated with the fourth part of the fresh NaCl solution.

"(7.1% Na2HPO4)/K-L-형 제올라이트"를 K-L-형 제올라이트를 사용하는 초기 습윤 방법에 의해 제조했다. 이 방법에 따르면, Na2HPO4·7H2O(13 mL 탈이온수 중에 2.164 g Na2HPO4)의 용액을 13 g의 K-L-형 제올라이트에 천천히 첨가했다. 결과로 얻은 슬러리를 2시간 동안 밀봉된 비커에 보관했다. 이후에, 함침된 고체를 종래의 오븐으로 옮겨서 120℃에서 밤새도록 건조했다."(7.1% Na 2 HPO 4 ) / KL-type zeolite" was prepared by an initial wetting method using KL-type zeolite. According to this method, a solution of Na 2 HPO 4 .7H 2 O (2.164 g Na 2 HPO 4 in 13 mL deionized water) was added slowly to 13 g of KL-type zeolite. The resulting slurry was kept in a sealed beaker for 2 hours. Subsequently, the impregnated solids were transferred to a conventional oven and dried overnight at 120 < 0 > C.

"(7.1% Na2HPO4)/Na3/K-L-형 제올라이트"를 Na3/K-L-형 제올라이트를 사용하여 (7.1% Na2HPO4)/K-L-형 제올라이트와 동일한 방법으로 제조했다."(7.1% Na 2 HPO 4 ) / Na 3 / KL-type zeolite" was prepared in the same manner as (7.1% Na 2 HPO 4 ) / KL-type zeolite using Na 3 / KL-type zeolite.

"(2.13% Na2HPO4)/K-L-형 제올라이트"를 더 적은 Na2HPO4를 사용하여 (7.1% Na2HPO4)/K-L-형 제올라이트와 동일한 방법으로 제조했다."(2.13% Na 2 HPO 4 ) / KL-type zeolite" was prepared in the same manner as (7.1% Na 2 HPO 4 ) / KL-type zeolite using less Na 2 HPO 4 .

"(3.55% Na2HPO4)/K-L-형 제올라이트"를 더 적은 Na2HPO4를 사용하여 (7.1% Na2HPO4)/K-L-형 제올라이트와 동일한 방법으로 제조했다."(3.55% Na 2 HPO 4 ) / KL-type zeolite" was prepared in the same manner as (7.1% Na 2 HPO 4 ) / KL-type zeolite using less Na 2 HPO 4 .

"(14.0% Na2HPO4)/K-L-형 제올라이트"를 더 많은 Na2HPO4를 사용하여 (7.1% Na2HPO4)/K-L-형 제올라이트와 동일한 방법으로 제조했다.
"(14.0% Na 2 HPO 4 ) / KL-type zeolite" was prepared in the same manner as (7.1% Na 2 HPO 4 ) / KL-type zeolite using more Na 2 HPO 4 .

III. 반응 프로토콜III. Reaction protocol

반응 프로토콜 I(메틸 락테이트의 연속 증기상 탈히드록실화). 고정층 반응기 시스템에서 증기상의 시작 조성물(하기 각 실시예에서 구체적으로 설명함)을 고체 촉매(하기 각 실시예에서 구체적으로 설명함)를 통과하도록 하여 반응을 수행했다. 반응기 시스템의 구체적인 도해는 도 2에 도시되고, 하기에서 더 설명된다. 반응기는 1/2" / 12" 스테인레스 강 튜브로 만들어지고, 상기 튜브의 하부에는 촉매층에 대한 지지체로서 역할하는 3개의 10 μm 스테인레스 강 필터를 보유했다. 반응기의 중간부에는 GC 컬럼 패킹 진동기를 사용하여 10.5 mL의 촉매를 패킹했다. 반응기의 상부는 4개의 동일한 입구 필터를 수용하며, 이에 의해 예비-증발 및/또는 가스-액체 혼합을 위한 8 mL 다공성 스테인레스 강 접촉 영역을 제공한다. 반응기 튜브를 고출력 가열 테이프(Omega, 470 W, Part #STH051-060)가 구비된 컬럼 히터(Flatron CH 30)에 배치했다. 반응기 튜브의 외벽에 근접하여 결합된 열전대에 의해 반응기의 온도를 모니터링했고, 온도 제어기(M-260, J-KEM Scientific 모델)에 의해 반응기의 온도를 제어했다. 액체 시공간 속도("LHSV")를 약 0.50 h-1 내지 약 1.10 h-1에서 변화시켰다(10.5 mL 촉매 부피 및 약 0.1 내지 약 0.2 mL/분 액체 유량에 기초함). 질소 유량을 4.4 및 5.6 mL/분에서 변화시켰다. Reaction protocol I (continuous vapor phase dehydroxylation of methyl lactate). The reaction was carried out in a fixed bed reactor system by passing the starting composition on the vapor phase (described in each of the following examples below) through a solid catalyst (described in each of the following examples). A specific illustration of the reactor system is shown in Figure 2 and is further described below. The reactor was made of 1/2 "/ 12" stainless steel tubing, with three 10 μm stainless steel filters at the bottom of the tube serving as a support for the catalyst layer. A 10.5 mL catalyst was packed in the middle of the reactor using a GC column packing vibrator. The top of the reactor receives four identical inlet filters, thereby providing an 8 mL porous stainless steel contact area for pre-evaporation and / or gas-liquid mixing. The reactor tube was placed in a column heater (Flatron CH 30) equipped with a high output heating tape (Omega, 470 W, Part # STH051-060). The temperature of the reactor was monitored by a thermocouple coupled to the outer wall of the reactor tube and the temperature of the reactor was controlled by a temperature controller (M-260, J-KEM Scientific model). The liquid hourly space velocity ("LHSV") was varied from about 0.50 h- 1 to about 1.10 h- 1 (based on 10.5 mL catalyst volume and about 0.1 to about 0.2 mL / min liquid flow rate). Nitrogen flow rates were varied at 4.4 and 5.6 mL / min.

반응 프로토콜 II(부틸 락테이트의 연속 증기상 탈히드록실화). 상기 메틸 락테이트 탈히드록실화에서 설명한 것과 유사한 방법 및 시스템으로 반응을 수행했다. 액체 시공간속도("LHSV")를 1.2 h-1로 일정하게 유지했다(5 mL 촉매 부피 및 0.1 mL/분 액체 유량에 기초함). 질소 유량도 5.0 mL/분으로 일정하게 유지했다. Reaction protocol II (continuous vapor phase dehydroxylation of butyl lactate). The reaction was carried out by methods and systems similar to those described for the methyl lactate dehydroxylation. The liquid hourly space velocity ("LHSV") was held constant at 1.2 h -1 (based on 5 mL catalyst volume and 0.1 mL / min liquid flow rate). The nitrogen flow rate was also kept constant at 5.0 mL / min.

반응 프로토콜 III(락트산의 연속 증기상 탈히드록실화). 상기 메틸 락테이트 탈히드록실화에서 설명한 것과 유사한 방법 및 시스템으로 반응을 수행했다. 반응기는 5/16" / 6" 스테인레스 강 튜브로 만들어지고, 촉매가 석영 모래(50-70 메쉬 입자 크기)의 두 개의 플러그들 사이에 보유된다. 이런 실험의 세트에서, 액체 시공간속도("LHSV")를 약 0.48 h-1 내지 약 2.4 h-1의 범위에서 변화시켰다(0.04 cc/분 액체 유량에 기초하고, 약 1 cc 내지 약 7 cc의 범위의 촉매 부피에 대한 것). 특정 반응 파라미터는 하기에서 각각의 개별 실시예에 대해 나열된다. Reaction protocol III (continuous vapor phase dehydroxylation of lactic acid). The reaction was carried out by methods and systems similar to those described for the methyl lactate dehydroxylation. The reactor is made of 5/16 "/ 6" stainless steel tubing and the catalyst is held between two plugs of quartz sand (50-70 mesh particle size). In this set of experiments, the liquid hourly space velocity ("LHSV") was varied from about 0.48 h -1 to about 2.4 h -1 (based on a 0.04 cc / min liquid flow rate, from about 1 cc to about 7 cc For a range of catalyst volumes). Specific reaction parameters are listed below for each individual embodiment.

고정층 반응기 시스템. 도 2를 참조하면, 시스템은 4개의 분리된 섹션 A-D로 확인된다. 섹션 A는 대체 가스 및 정화 가스(purge gas)를 위한 두 개의 개별 채널을 포함하는 가스 제어부이다. 대체 가스 채널은 촉매 예비처리 가스, 예를 들어 암모니아 및 이산화탄소를 제공하며, 정화 가스 채널은 2~30 mL/분의 범위에서 질소 흐름을 제공한다. 섹션 A에서 보여지는 바와 같이, 정화 가스 채널 및 대체 가스 채널 각각은 쌍방향 온-오프 밸브(2-1 및 2-2)를 각각 구비하고, 질량 흐름 제어부(mass flow controllers)(1 및 2)를 각각 구비한다. 나아가, 정화 가스 채널은 삼방향 밸브 3-1을 포함한다. Fixed bed reactor system. Referring to Figure 2, the system is identified as four separate sections AD. Section A is a gas control comprising two separate channels for the replacement gas and the purge gas. The alternative gas channel provides a catalyst pre-process gas, such as ammonia and carbon dioxide, and the purge gas channel provides a nitrogen flow in the range of 2 to 30 mL / min. As shown in section A, each of the purge gas channel and the alternate gas channel has bidirectional on-off valves 2-1 and 2-2, respectively, and mass flow controllers 1 and 2 Respectively. Furthermore, the purge gas channel includes a three-way valve 3-1.

섹션 B는 액체상 취금을 위해 제공되고, 두 개의 회로로 구성된다. 제1 회로는 액체 반응물을 시스템 안으로 도입하기 위해 사용되고, 이동 플라스크(4-1) 및 반응물 저장기(4-2)를 포함한다. 이동 플라스크(4-1) 중의 반응물은 불활성 가스의 양압에 의해 반응물 플라스크(4-2)로 이동될 수 있다. 이 시스템에서, 모든 저장기들은 질소에 의해 8 psi로 가압되어, 펌프(5)의 원활한 작동을 가능하게 한다. 또한, 시간에 걸쳐 첨가된 반응물의 연속적인 모니터링을 위한 저울 위에 반응물 플라스크(4-2)를 위치시켰다. 제2 회로는 액체 용매를 시스템 안으로 도입하기 위해 사용되고, 용매 플라스크(4-3)을 포함한다. 반응물 및/또는 용매는 삼방향 선택 밸브(3-2)를 통과해 펌프(5)로 이동된다. 이후에, 액체 반응물 및/또는 용매는 삼방향 밸브(3-3 및 3-4)에 의해 반응기(7) 또는 반응물 저장기(4-2) 각각으로 안내된다. 이는 사용된 용매가 다양한 이동 라인을 정화하거나, 반응물을 반응기(7)에 전달하도록 세팅된다.Section B is provided for liquid phase capture and consists of two circuits. The first circuit is used to introduce the liquid reactant into the system, and includes a moving flask (4-1) and a reactant reservoir (4-2). The reactants in the moving flask (4-1) can be moved to the reactant flask (4-2) by the positive pressure of the inert gas. In this system, all of the reservoirs are pressurized to 8 psi by nitrogen, enabling smooth operation of the pump 5. The reaction flask (4-2) was also placed on a balance for continuous monitoring of the reactants added over time. The second circuit is used to introduce a liquid solvent into the system and includes a solvent flask (4-3). The reactants and / or the solvent are transferred to the pump 5 through the three-way selector valve 3-2. Thereafter, the liquid reactants and / or the solvent are led to the reactor 7 or the reactant reservoir 4-2 respectively by the three-way valves 3-3 and 3-4. This is set so that the solvent used will purify the various transfer lines or transfer the reactants to the reactor (7).

섹션 C는, 전술한 바와 같이, 제어된 온도를 갖는 컬럼 히터내의 반응기(7)이다. 제2 열전대는 반응기 온도의 정밀한 모니터링을 위해 반응기에 결합될 수 있다.Section C is reactor 7 in a column heater having a controlled temperature, as described above. The second thermocouple can be coupled to the reactor for precise monitoring of the reactor temperature.

섹션 D는 스프링 장진형 배압 조절기(spring-loaded back pressure regulator)(8), 인-라인 냉각기(in-line condenser)(9), 및 수집 플라스크(11)(이 시스템 중에서 피복된 유리 플라스크)로 구성된다. 낮은 끓는점을 갖는 모든 생성물을 효율적으로 보유하기 위하여, 수집 플라스크(11)의 온도를 4℃로 유지했다. 건조 아이스 트랩(12)은 수집 플라스크(11) 이후에 위치되어 낮은 끓는점을 갖는 모든 생성물을 퀀칭한다(quench).
Section D consists of a spring-loaded back pressure regulator 8, an in-line condenser 9 and a collection flask 11 (a glass flask coated in this system) do. The temperature of the collecting flask 11 was maintained at 4 DEG C in order to efficiently retain all products having a low boiling point. The dry ice trap 12 is located after the collection flask 11 to quench all products with low boiling points.

IV. 실험IV. Experiment

물용매 중에 락트산의 탈히드록실화. 40% 락트산/60% 물의 시작 조성물을 증기상에서 표 2에 나열된 다양한 촉매들과 상기 반응 프로토콜 III에 따라 320℃에서 4시간 동안 반응시켰다(K-L-형 제올라이트의 경우는 320℃에서 2시간 동안 반응시킴). 이 섹션에서, 반응 시간은 시작 물질 및 촉매 입자의 고정 샘플에 대조하여 시작 조성물이 촉매 입자의 층을 지나가고/지나가거나 통과하는데 걸리는 시간을 지칭하는 것으로 알아야 할 것이다. 나아가, 전환 및 선택성 측정은 전체 반응시간에 걸쳐 수집된 총 생성물에 대조하여 반응 시간에 수집된 생성물의 샘플에 기초한다. Dehydroxylation of lactic acid in water solvent. The starting composition of 40% lactic acid / 60% water was reacted with the various catalysts listed in Table 2 in vapor phase at 320 DEG C for 4 hours according to the above reaction protocol III (KL-type zeolites reacted at 320 DEG C for 2 hours ). In this section, it will be appreciated that the reaction time refers to the time it takes for the starting composition to pass / pass or pass through the bed of catalyst particles as opposed to a fixed sample of the starting material and catalyst particles. Further, conversion and selectivity measurements are based on samples of the product collected at reaction time as opposed to the total product collected over the entire reaction time.

표 2에 보여지는 바와 같이, Y-형 제올라이트는 13% 미만의 매우 낮은 아크릴산 선택성에서 높은 락트산 전환을 보여준다. 대조적으로, K-L-형 제올라이트 및 Na3/K-L-형 제올라이트 모두는약 65%의 좋은 락트산 전환 및 약 50%의 높은 아크릴산 선택성을 보인다. Li/K-L-형 제올라이트는 락트산 전환을 증가시켰지만, 현저히 더 많은 아세트알데히드를 제조했다. 다른 한편으로는, 함침된 제올라이트, 7.1% Na2HPO4/K-L-형 제올라이트는 모체인 K-L-형 제올라이트에 비해 락트산 전환을 증가시켰고, 아세트알데히드 생성물을 감소시켰다.As shown in Table 2, the Y-type zeolite shows high lactic acid conversion at very low acrylic acid selectivity of less than 13%. In contrast, both KL-type zeolite and Na 3 / KL-type zeolite show good lactic acid conversion of about 65% and high acrylic acid selectivity of about 50%. Li / KL-type zeolites increased lactic acid conversion, but produced significantly more acetaldehyde. On the other hand, the impregnated zeolite, 7.1% Na 2 HPO 4 / KL-type zeolite, increased lactate conversion and reduced the acetaldehyde product compared to the parent KL-type zeolite.

촉매
catalyst
락트산 전환
%
Lactate conversion
%
선택성(몰%)Selectivity (mol%)
아세트알데히드Acetaldehyde 프로피온산Propionic acid 아크릴산Acrylic acid H-Y-형 제올라이트H-Y-type zeolite 98.398.3 59.759.7 NANA 0.000.00 Na-Y-형 제올라이트Na-Y-type zeolite 73.673.6 43.743.7 NANA 19.519.5 K/Na-Y-형 제올라이트K / Na-Y-type zeolite 98.598.5 11.111.1 NANA 7.87.8 K-L-형 제올라이트K-L-type zeolite 69.369.3 22.322.3 NANA 35.935.9 Na3/K-L-형 제올라이트Na 3 / KL-type zeolite 70.670.6 27.127.1 NANA 36.336.3 Li/K-L-형 제올라이트Li / K-L-type zeolite 86.886.8 51.351.3 3.13.1 28.728.7 7.1% Na2HPO4/K-L-형
제올라이트
7.1% Na 2 HPO 4 / KL-type
Zeolite
71.771.7 11.711.7 4.24.2 39.939.9

물 용매 중에 락트산의 탈히드록실화. 100 ppm의 중합 억제제 4-메톡시페놀과 함께 40% D,L-락트산/60% 물의 시작 조성물을 증기상에서 표 3에 나열된 다양한 촉매들과 상기 반응 프로토콜 III에 따라 320℃에서 4시간 동안 반응시켰다. 표 3의 결과에서 볼 수 있듯이, 이 실험에서 실험된 촉매들 중, HSZ-500TM KOD1S, L-형 제올라이트 촉매는 전환 수준의 감소를 보였지만, 아크릴산에 대한 더 높은 선택성을 가졌다. Dehydroxylation of lactic acid in water solvent. The starting composition of 40% D, L-lactic acid / 60% water with 100 ppm of the polymerization inhibitor 4-methoxyphenol was reacted with the various catalysts listed in Table 3 in vapor phase at 320 DEG C for 4 hours according to the above reaction protocol III . As can be seen from the results in Table 3, among the catalysts tested in this experiment, the HSZ-500TM KOD1S, L-type zeolite catalyst showed a decrease in conversion level but had a higher selectivity for acrylic acid.

촉매*
catalyst*
락트산 전환
%
Lactate conversion
%
선택성(몰%)Selectivity (mol%)
아세트알데히드Acetaldehyde 아크릴산Acrylic acid HSZ-920TM HOD1A
(베타 제올라이트)
HSZ-920 TM HOD1A
(Beta zeolite)
99.699.6 59.559.5 0.20.2
HSZ-930TM HOD1S
(베타 제올라이트)
HSZ-930 TM HOD1S
(Beta zeolite)
99.999.9 73.873.8 0.50.5
HSZ-500TM KOD1S
(L-형 제올라이트)
HSZ-500 TM KOD1S
(L-type zeolite)
74.774.7 21.821.8 35.435.4
HSZ-640TM HOD1A
(모데나이트 제올라이트)
HSZ-640 TM HOD1A
(Mordenite zeolite)
98.298.2 68.268.2 1.61.6
HSZ-330TM HUD1A
(Y-형 제올라이트)
HSZ-330 TM HUD1A
(Y-type zeolite)
98.398.3 59.759.7 0.00.0
HSZ-360TM HUD1C
(Y-형 제올라이트)
HSZ-360 TM HUD1C
(Y-type zeolite)
99.299.2 71.471.4 1.21.2

* 이러한 제올라이트 촉매들 각각은 TOSOH USA, Inc.에서 구입했다. 촉매들은 임의의 개질 없이 사용했다.Each of these zeolite catalysts was purchased from TOSOH USA, Inc. The catalysts were used without any modification.

물 용매 중에 락트산의 탈히드록실화. 100 ppm의 중합 억제제 4-메톡시페놀과 함께 40% D,L-락트산/60% 물의 시작 조성물을 증기상에서 표 4에 나열된 다양한 촉매들과 상기 반응 프로토콜 III에 따라 320℃에서 4시간 동안 반응시켰다. Dehydroxylation of lactic acid in water solvent. The starting composition of 40% D, L-lactic acid / 60% water with 100 ppm of the polymerization inhibitor 4-methoxyphenol was reacted with the various catalysts listed in Table 4 in vapor phase at 320 DEG C for 4 hours according to the above reaction protocol III .

표 4에서 보는 바와 같이, 작은 양이온으로 개질된 제올라이트는 더 높은 전환율을 가질 수 있었지만, 아크릴산으로의 선택성은 크고 작은 양이온에 의해 부정적인 영향을 받는 것으로 보였다. 따라서, 소듐 이온으로 개질된 제올라이트는 일부 실시예에서 바람직할 수 있다.As shown in Table 4, small cation-modified zeolites could have higher conversion rates, but the selectivity to acrylic acid appeared to be negatively affected by large and small cations. Thus, zeolites modified with sodium ions may be preferred in some embodiments.

촉매
catalyst
락트산 전환
%
Lactate conversion
%
선택성(몰%)Selectivity (mol%)
아세트알데히드Acetaldehyde 아크릴산Acrylic acid Cs3/K-L-형 제올라이트Cs 3 / KL-type zeolite 57.957.9 22.622.6 24.224.2 Na3/K-L-형 제올라이트Na 3 / KL-type zeolite 70.670.6 27.127.1 36.336.3 Li3/K-L-형 제올라이트Li 3 / KL-type zeolite 72.972.9 51.851.8 2929

물 용매 중에 락트산의 탈히드록실화 - 함침양(1). 물 중량에 대해 40 중량% 락트산의 시작 조성물을 증기상에서 표 5에 나열된 다양한 촉매들과 상기 반응 프로토콜 III에 따라 330℃에서 반응시켰다. Dehydroxylation - impregnation amount of lactic acid in water solvent (1). The starting composition of 40 wt% lactic acid by weight with respect to water was reacted with the various catalysts listed in Table 5 on the vapor phase at 330 DEG C according to the above-described reaction protocol III.

표 5에서 보는 바와 같이, 염기 K-L 제올라이트 시스템 상에 지지된 Na2HPO4의 양에서 점진적인 증가는 전환 및 선택성을 모두 향상시키면서, 부산물인 아세트알데히드 및 프로피온산을 감소시켰다. 이런 촉매 시스템에 대하여, 7.1% 로딩은 Na2HPO4 함침을 위한 최적 범위인 것으로 보인다.As shown in Table 5, the gradual increase in the amount of Na 2 HPO 4 supported on the base KL zeolite system reduced by-products acetaldehyde and propionic acid, while improving both conversion and selectivity. For this catalyst system, 7.1% loading appears to be the optimal range for Na 2 HPO 4 impregnation.

촉매
catalyst
락트산 전환
%
Lactate conversion
%
선택성(몰%)Selectivity (mol%)
아세트알데히드Acetaldehyde 프로피온산Propionic acid 아크릴산Acrylic acid K-L-형 제올라이트K-L-type zeolite 80.180.1 19.719.7 8.48.4 33.533.5 2.1% Na2HPO4/K-L-형
제올라이트
2.1% Na 2 HPO 4 / KL-type
Zeolite
81.281.2 14.914.9 6.66.6 32.332.3
3.6% Na2HPO4/K-L-형
제올라이트
3.6% Na 2 HPO 4 / KL-type
Zeolite
8181 12.612.6 4.24.2 31.131.1
7.1% Na2HPO4/K-L-형
제올라이트
7.1% Na 2 HPO 4 / KL-type
Zeolite
82.382.3 1111 5.05.0 31.931.9
14.0% Na2HPO4/K-L-형
제올라이트
14.0% Na 2 HPO 4 / KL-type
Zeolite
79.979.9 15.315.3 5.35.3 32.232.2

물 용매 중에 락트산의 탈히드록실화 - 함침양(2). 물 중량에 대해 40 중량% 락트산의 시작 조성물을 증기상에서 표 6에 나열된 다양한 촉매들과 상기 반응 프로토콜 III에 따라 340℃에서 반응시켰다. Dehydroxylation - impregnation amount of lactic acid in water solvent (2). The starting composition of 40 wt% lactic acid by weight based on the weight of water was reacted with the various catalysts listed in Table 6 on the vapor at 340 DEG C according to the above reaction protocol III.

표 6에서 보는 바와 같이, 함침은 더 높은 전환율을 갖는 촉매 시스템을 낳는 것으로 보인다. 그러나, 염기 Na3/K-L 제올라이트 시스템 상에 지지된 Na2HPO4의 양은 전환 및 선택성에 영향을 미치는 것으로 보이며, 부산물인 아세트알데히드를 현저히 감소시켰다. 이런 촉매 시스템에 대하여, 7.1% 로딩은 Na2HPO4 함침을 위한 최적 범위인 것으로 보인다.As shown in Table 6, impregnation appears to result in a catalyst system with higher conversion rates. However, the amount of Na 2 HPO 4 supported on the base Na 3 / KL zeolite system seemed to affect the conversion and selectivity and significantly reduced by-product acetaldehyde. For this catalyst system, 7.1% loading appears to be the optimal range for Na 2 HPO 4 impregnation.

촉매
catalyst
락트산 전환
%
Lactate conversion
%
선택성(몰%)Selectivity (mol%)
아세트알데히드Acetaldehyde 프로피온산Propionic acid 아크릴산Acrylic acid Na3/K-L-형 제올라이트Na 3 / KL-type zeolite 80.680.6 31.131.1 5.25.2 46.746.7 1.4% Na2HPO4/Na3/K-L-형
제올라이트
1.4% Na 2 HPO 4 / Na 3 / KL-type
Zeolite
90.890.8 22.222.2 4.34.3 37.637.6
7.1% Na2HPO4/Na3/K-L-형
제올라이트
7.1% Na 2 HPO 4 / Na 3 / KL-type
Zeolite
87.387.3 14.914.9 3.03.0 40.740.7
10.7% Na2HPO4/Na3/K-L-형
제올라이트
10.7% Na 2 HPO 4 / Na 3 / KL-type
Zeolite
86.486.4 14.714.7 6.56.5 40.240.2
14% Na2HPO4/Na3/K-L-형
제올라이트
14% Na 2 HPO 4 / Na 3 / KL-type
Zeolite
85.885.8 15.215.2 6.96.9 39.839.8

물 용매 중에 락트산의 탈히드록실화 - 촉매 안정성. 40% 락트산/60% 물의 시작 조성물을 증기상에서 표 7에 나열된 다양한 촉매들과 상기 반응 프로토콜 III에 따라 340℃에서 4시간 동안 반응시켰다. 시간의 경과에 따하 활성을 잃는 각 촉매의 경향을 측정하기 위하여, 4시간 반응의 각 1시간마다 생성물을 분석했다. Dehydroxylation of Lactic Acid in Water Solvents - Catalyst Stability. The starting composition of 40% lactic acid / 60% water was reacted with the various catalysts listed in Table 7 on a steam basis at 340 占 폚 for 4 hours in accordance with the above reaction protocol III. To determine the tendency of each catalyst to lose activity over time, the product was analyzed every 1 hour of the 4 hour reaction.

표 7에서 보는 바와 같이, K-L 제올라이트 및 Na3/K-L-형 제올라이트 모두는 시간의 지남에 따라 점진적으로 약화되는 활성 및 선택성을 보이지만, Na3/K-L-형 제올라이트에 대해서는 보다 적었다. 대조적으로, Na2HPO4와의 함침은 7.1% Na2HPO4/K-L-형 제올라이트 및 7.1% Na2HPO4/Na3/K-L-형 제올라이트 촉매에서 보는 바와 같이 전환 및 선택성 모두를 안정화시키는 것으로 보인다. 부분적 Na 교환 및 Na2HPO4 함침(즉, 7.1% Na2HPO4/Na3/K-L-형 제올라이트) 모두는 아크릴산으로 높고 안정한 선택성에서 높고 안정한 전환을 야기하는 시너지 효과를 갖는 것으로 보인다.As shown in Table 7, both KL zeolite and Na 3 / KL-type zeolite show progressively weakening activity and selectivity over time, but less for Na 3 / KL-type zeolite. In contrast, Na 2 HPO 4 with the impregnation appears to stabilize both the conversion and selectivity, as shown in 7.1% Na 2 HPO 4 / KL- zeolite and 7.1% Na 2 HPO 4 / Na 3 / KL- zeolite catalyst . Both partial Na exchange and Na 2 HPO 4 impregnation (ie, 7.1% Na 2 HPO 4 / Na 3 / KL-type zeolite) appear to have synergistic effects that result in high and stable conversion at high and stable selectivity to acrylic acid.

촉매
catalyst
시간
(시)
time
(city)
락트산 전환
%
Lactate conversion
%
선택성(몰%)Selectivity (mol%)
아세트알데히드Acetaldehyde 프로피온산Propionic acid 아크릴산Acrylic acid
Tosoh K-L


Tosoh KL

1One 86.0686.06 13.6913.69 1.71.7 40.8140.81
22 79.8079.80 16.7016.70 2.22.2 39.6939.69 33 76.7976.79 15.2715.27 2.92.9 38.6238.62 44 76.1976.19 12.3112.31 3.03.0 32.9832.98
Na3/K-L-형
제올라이트

Na3 / KL-type
Zeolite
1One 83.4983.49 29.7329.73 4.44.4 50.8750.87
22 83.8783.87 29.2029.20 4.54.5 45.1045.10 33 77.8977.89 32.7332.73 5.65.6 46.6546.65 44 77.3277.32 32.8032.80 6.46.4 44.2844.28 7.1%
Na2HPO4/K-L-형
제올라이트
7.1%
Na 2 HPO 4 / KL-type
Zeolite
1One 85.0785.07 12.9412.94 5.35.3 34.3134.31
22 83.4283.42 14.5214.52 6.86.8 36.8936.89 33 82.7882.78 14.3814.38 7.27.2 35.9435.94 44 83.3983.39 14.6014.60 7.77.7 34.4634.46 7.1%
Na2HPO4/Na3/K-L-형
제올라이트
7.1%
Na 2 HPO 4 / Na 3 / KL-type
Zeolite
1One 90.2290.22 14.6014.60 2.72.7 39.8539.85
22 87.5887.58 14.5814.58 2.92.9 41.6441.64 33 86.5686.56 15.2715.27 3.03.0 40.9440.94 44 84.6584.65 15.2315.23 3.43.4 40.4140.41

물 용매 중에 락트산의 탈히드록실화 - 온도 효과. 100 ppm의 4-메톡히페놀과 함께 표 8에 나열된 물 중에 다양한 농도의 락트산("LA")을 갖는 시작 조성물을 증기상에서 표 8에 나열된 다양한 온도에서 상기 반응 프로토콜 III에 따라 4시간 동안 7.1% Na2HPO4/Na3/K-L-형 제올라이트와 반응시켰다. Dehydroxylation of Lactic Acid in Water Solvents - Temperature Effect. Starting compositions having varying concentrations of lactic acid ("LA ") in water listed in Table 8 with 100 ppm of 4-methoxyphenol were added to the reaction mixture at 7.1% Na 2 HPO 4 / Na 3 / KL-type zeolite.

표 8에서 보는 바와 같이, 40% 락트산 시작 조성물에 대하여, 온도를 높이는 것은 전환 및 선택성 모두의 증가를 가져왔다. 대조적으로, 30% 및 20% 락트산 시작 조성물의 경우에는, 온도를 높이는 것이 전환을 증가시키지만 아크릴산으로의 선택성을 감소시키는 것으로 보이며, 20% 락트산의 시작 농도를 갖는 샘플에 대해 온도를 340℃로 높이는 경우에 상당히 급격함을 보인다.As shown in Table 8, for the 40% lactic acid starting composition, increasing the temperature resulted in an increase in both conversion and selectivity. In contrast, in the case of the 30% and 20% lactic acid starting compositions, increasing the temperature seems to increase the conversion but reduce the selectivity to acrylic acid, increasing the temperature to 340 [deg.] C for samples with a starting concentration of 20% lactic acid In the case, it seems to be quite abrupt.

초기 락트산 농도Initial lactic acid concentration 온도
(℃)
Temperature
(° C)
락트산 전환
%
Lactate conversion
%
선택성(몰%)Selectivity (mol%)
아세트알데히드Acetaldehyde 프로피온산Propionic acid 아크릴산Acrylic acid
20%

20%
320320 78.678.6 13.813.8 8.08.0 43.743.7
330330 85.985.9 16.316.3 8.38.3 45.245.2 340340 92.592.5 15.315.3 13.413.4 32.332.3
30%

30%
320320 73.573.5 15.515.5 8.08.0 41.741.7
330330 80.380.3 16.916.9 8.68.6 40.140.1 340340 89.089.0 17.717.7 11.311.3 40.240.2
40%

40%
320320 67.367.3 10.810.8 4.14.1 30.530.5
330330 77.577.5 14.714.7 5.65.6 37.937.9 340340 87.387.3 14.914.9 3.03.0 40.740.7

물 용매 중에 락트산의 탈히드록실화 - 락트산 농도 효과. 표 9에 나열된 물 중에 50% 및 60% 락트산의 초기 농도를 갖는 시작 조성물을 증기상에서 표 9에 나열된 다양한 온도에서 상기 반응 프로토콜 III에 따라 5시간 동안 (7.1% Na2HPO4)/Na3/K-L-형 제올라이트와 반응시켰다. Effect of Dehydroxylation - Lactic Acid Concentration of Lactic Acid in Water Solvents. Starting compositions having an initial concentration of 50% and 60% lactic acid in the water listed in Table 9 were added to the reaction mixture at various temperatures listed in Table 9 on a steam basis for 5 hours (7.1% Na 2 HPO 4 ) / Na 3 / KL-type zeolite.

표 9에서 보는 바와 같이, 온도를 높이는 것이 전환을 증가시켰지만, 선택성은 높은 온도에서 최소로 변했다. 나아가, 초기 락트산 농도를 증가시키는 것은 적어도 이러한 농도들에서 해당 온도에서의 전환 및 선택성에 대해 최소의 효과를 가진다.As shown in Table 9, increasing the temperature increased the conversion, but the selectivity changed from the higher temperature to the minimum. Furthermore, increasing the initial lactic acid concentration has minimal effect on conversion and selectivity at these temperatures, at least at these concentrations.

초기 락트산 농도
Initial lactic acid concentration
온도
(℃)
Temperature
(° C)
락트산 전환
%
Lactate conversion
%
선택성(몰%)Selectivity (mol%)
아세트알데히드Acetaldehyde 프로피온산Propionic acid 아크릴산Acrylic acid
50%

50%
340340 78.978.9 18.618.6 3.83.8 42.442.4
350350 86.786.7 22.022.0 5.55.5 47.347.3 360360 93.693.6 22.422.4 8.68.6 45.045.0
60%

60%
340340 79.879.8 20.420.4 8.38.3 46.346.3
350350 85.485.4 23.523.5 8.38.3 47.947.9 360360 93.993.9 23.323.3 14.314.3 44.844.8

물 용매 중에 락트산의 탈히드록실화 - 반응물 유량 효과. 40% 락트산/60% 물의 시작 조성물을 증기상에서 상기 반응 프로토콜 III에 따라 320℃에서 3시간 동안 Na3/K-L-형 제올라이트와 반응시겼으며, 여기서 시작 조성물의 액체 유량을 표 10에서의 중량 시공간속도("WHSV")를 설명하기 위해 변화시켰다. Dehydroxylation of Lactic Acid in Water Solvents - Effect of Reactant Flow Rate. The starting composition of 40% lactic acid / 60% water was reacted in vapor phase with Na 3 / KL-type zeolite at 320 ° C for 3 hours according to the above reaction protocol III, wherein the liquid flow rate of the starting composition Speed ("WHSV").

표 10에서 보는 바와 같이, 락트산 공간속도을 증가시키는 것(즉, 반응물 유량의 증가)은 전환의 감소 및 아크릴산 선택성의 현저한 향상을 초개한다.As shown in Table 10, increasing the lactic acid space velocity (i.e., increasing the reactant flow rate) leads to a reduction in conversion and a significant improvement in acrylic acid selectivity.

WHSV
(gX/gC/h)
WHSV
(g X / g C / h)
락트산 전환
%
Lactate conversion
%
선택성(몰%)Selectivity (mol%)
아세트알데히드Acetaldehyde 프로피온산Propionic acid 아크릴산Acrylic acid 0.6000.600 70.670.6 27.127.1 0.00.0 36.336.3 1.2001.200 54.154.1 32.932.9 0.00.0 49.949.9 1.5001.500 50.950.9 33.033.0 0.00.0 52.852.8

물 용매 중에 락트산의 탈히드록실화 - 캐리어 가스 유량 효과. 40% 락트산/60% 물의 시작 조성물을 증기상에서 상기 반응 프로토콜 III에 따라 320℃에서 3시간 동안 Na3/K-L-형 제올라이트와 반응시겼으며, 여기서 아르곤 캐리어 가스의 액체 유량을 표 11에서 나열된 바와 같이 변화시켰다. Dehydroxylation of Lactic Acid in Water Solvents - Effect of Carrier Gas Flow Rate. The starting composition of 40% lactic acid / 60% water was reacted in vapor phase with Na 3 / KL-type zeolite at 320 ° C for 3 hours according to the above reaction protocol III, wherein the liquid flow rate of the argon carrier gas As well.

표 11에서 보는 바와 같이, 캐리어 가스 유량을 증가시키는 것은 아크릴산 선택성을 유지하면서 아세트알데히드 및 프로피온산 형성을 감소시키는 것으로 보인다.As shown in Table 11, increasing the carrier gas flow appears to reduce acetaldehyde and propionic acid formation while maintaining acrylic acid selectivity.

아르곤 유량
(mL/분)
Argon flow rate
(mL / min)
락트산 전환
%
Lactate conversion
%
선택성(몰%)Selectivity (mol%)
아세트알데히드Acetaldehyde 프로피온산Propionic acid 아크릴산Acrylic acid 55 70.670.6 27.127.1 측정안됨Not measured 36.336.3 1010 78.478.4 22.222.2 4.14.1 34.434.4 2020 79.079.0 16.416.4 2.22.2 37.537.5 3030 81.681.6 14.614.6 2.82.8 36.736.7 4040 79.079.0 10.810.8 1.31.3 37.137.1

용매 중에 락트산의 탈히드록실화 - 용매 효과. 표 12에 나열된 시작 조성물을 증기상에서 상기 반응 프로토콜 III에 따라 340℃에서 4시간 동안 Na3/K-L-형 제올라이트와 반응시겼다. Dehydroxylation - Solvent Effect of Lactic Acid in Solvents. The starting compositions listed in Table 12 were reacted with Na 3 / KL-type zeolite on a steam basis at 340 ° C for 4 hours according to the above reaction protocol III.

표 12에서 보는 바와 같이, Na3/K-L-형 제올라이트는 촉매 에스테르화 반응을 한다. 나아가, 시작 조성물 중에 알콜의 첨가는 전환 상에 최소 효과를 갖지만, 아크릴산에 대한 선택성을 급격히 감소시키는 것으로 보인다.As shown in Table 12, the Na 3 / KL-type zeolite undergoes a catalytic esterification reaction. Furthermore, the addition of alcohol in the starting composition has minimal effect on conversion, but appears to dramatically reduce selectivity for acrylic acid.

시작
조성물
start
Composition
락트산
전환
%
Lactic acid
transform
%
선택성(몰%)Selectivity (mol%)
아세트알데히드Acetaldehyde 아크릴레이트*Acrylate * MOPAE***MOPAE *** 락테이트**Lacate ** 아크릴산Acrylic acid 프로피온산Propionic acid 30% LA 70% 물30% LA 70% water 90.590.5 22.422.4 00 00 00 33.433.4 13.713.7 30% LA 65% MeOH 5% 물30% LA 65% MeOH 5% water 92.292.2 14.914.9 1.61.6 1.01.0 20.820.8 23.023.0 6.86.8 30% LA 65% EtOH 5% 물30% LA 65% EtOH 5% water 93.593.5 15.915.9 0.40.4 00 10.110.1 20.220.2 55

* 메탄올("MeOH") 및 에탄올("EtOH") 각각에 대한 메틸아크릴레이트 또는 에틸아크릴레이트.* Methyl acrylate or ethyl acrylate for methanol ("MeOH") and ethanol ("EtOH" respectively).

** 메탄올 및 에탄올 각각에 대한 메틸락테이트 또는 에틸락테이트.** Methyl lactate or ethyl lactate for methanol and ethanol, respectively.

*** 메탄올 및 에탄올 각각에 대한 2-메톡시프로피온산 메틸에스테르 또는 2-에톡시프로피온산 에틸에스테르.*** 2-Methoxypropionic acid methyl ester or 2-ethoxypropionic acid ethyl ester for methanol and ethanol respectively.

물 용매 중에 락트산의 탈히드록실화 - 촉매 부피 효과. 20% 락트산/80% 물의 시작 조성물을 증기상에서 상기 반응 프로토콜 III에 따라 330℃에서 4시간 동안 7.1% Na2HPO4/Na3/K-L-형 제올라이트와 반응시켰고, 이때 반응기 중에 촉매의 부피를 표 13에 나열된 바와 같이 변화시켰다. Dehydroxylation of Lactic Acid in Water Solvents - Effect of Catalyst Volume. The starting composition of 20% lactic acid / 80% water was reacted in vapor phase with 7.1% Na 2 HPO 4 / Na 3 / KL-type zeolite for 4 hours at 330 ° C according to the above reaction protocol III, Lt; / RTI >

표 13에서 보는 바와 같이, 촉매의 양을 증가시키는 것은 전환을 증가시키는 것으로 보인다. 그러나, 과량의 촉매는 선택성을 감소시키는 것으로 보인다.As shown in Table 13, increasing the amount of catalyst appears to increase the conversion. Excess catalyst, however, appears to reduce selectivity.

촉매(mL)
Catalyst (mL)
락트산 전환
%
Lactate conversion
%
선택성(몰%)Selectivity (mol%)
아세트알데히드Acetaldehyde 프로피온산Propionic acid 아크릴산Acrylic acid 1One 67.867.8 17.317.3 5.45.4 47.247.2 22 85.985.9 16.316.3 8.38.3 45.245.2 33 96.496.4 14.114.1 3.63.6 49.549.5 44 98.498.4 17.017.0 5.35.3 43.943.9 55 99.299.2 9.09.0 3.43.4 40.940.9 66 99.699.6 15.915.9 7.17.1 20.420.4 77 99.999.9 17.317.3 5.35.3 27.027.0

물 용매 중에 락트산의 탈히드록실화 - 촉매 활성 소모. 20% 락트산/80% 물의 시작 조성물을 증기상에서 상기 반응 프로토콜 III에 따라 330℃에서 96시간 동안 7.1% Na2HPO4/Na3/K-L-형 제올라이트 위로 반응시켰다(도 5). 시간에 따라 활성을 잃는 각 촉매의 경향의 척도로서, 생성물을 96 시간에 걸쳐서 주기적으로 각각 분석했다. Dehydroxylation of Lactic Acid in Water Solvents - Catalytic Activity Consumption. The starting composition of 20% lactic acid / 80% water was reacted in vapor phase over 7.1% Na 2 HPO 4 / Na 3 / KL-type zeolite at 330 ° C. for 96 hours according to the above reaction protocol III (FIG. As a measure of the tendency of each catalyst to lose activity over time, the product was analyzed periodically over 96 hours each.

도 5에서 보는 바와 같이, 7.1% Na2HPO4/Na3/K-L-형 제올라이트는 50 시간 이상일정한 락트산 전환 및 약 70% 이상의 아크릴산 선택성을 가진다.As shown in FIG. 5, the 7.1% Na 2 HPO 4 / Na 3 / KL-type zeolite has a constant lactic acid conversion over 50 hours and an acrylic acid selectivity of about 70% or more.

물 용매 중에 락트산의 탈히드록실화 - 락트산 공급원. 20% 또는 30% 농도의 락트산을 갖는 시작 조성물을 증기상에서 상기 반응 프로토콜 III에 따라 330℃에서 4시간 동안 7.1% Na2HPO4/Na3/K-L-형 제올라이트와 반응시켰다. 락트산은 (1)합성 락트산(Sigma-Aldrich, TCI 또는 Alfa Aesar로부터 구입함), 및 (2) 생-유래 락트산(ADM Coporation으로부터 구입함) 중에 하나로부터 유래되었다. 생-유래 락트산은 당의 생물학적 발효로부터 유래되었다. 두 개의 상이한 등급(USP-미국약학자협회; FCC-미국식품화학물질 규격집)의 생-유래 락트산을 이 실험에서 사용했다(표 14). Dehydroxylation of lactic acid in water solvent - Lactic acid source. The starting composition having a 20% or 30% concentration of lactic acid was reacted with 7.1% Na 2 HPO 4 / Na 3 / KL-type zeolite on a steam basis at 330 ° C according to the above reaction protocol III for 4 hours. Lactic acid was derived from one of (1) synthetic lactic acid (purchased from Sigma-Aldrich, TCI or Alfa Aesar) and (2) raw-derived lactic acid (purchased from ADM Coporation). The raw-derived lactic acid is derived from the biological fermentation of sugars. Bovine-derived lactic acid in two different grades (USP-American Pharmacological Association; FCC-US FDA) was used in this experiment (Table 14).

초기 락트산 농도Initial lactic acid concentration 락트산 공급원Lactic acid source 락트산 전환
%
Lactate conversion
%
선택성(몰%)Selectivity (mol%)
아세트알데히드Acetaldehyde 프로피온산Propionic acid 아크릴산Acrylic acid
20%

20%
합성synthesis 85.985.9 16.316.3 8.38.3 45.245.2
생-USP 등급Raw-USP rating 83.183.1 21.021.0 5.85.8 51.151.1 생-FCC 등급Raw-FCC rating 81.681.6 20.520.5 7.77.7 49.949.9
30%

30%
합성synthesis 80.380.3 16.916.9 8.68.6 40.140.1
생-USP 등급Raw-USP rating 75.975.9 20.920.9 5.65.6 46.646.6 생-FCC 등급Raw-FCC rating 83.483.4 20.820.8 7.57.5 47.847.8

부탄올-물 용매 중에 부틸락테이트의 탈히드록실화 - 촉매 효과. 50% 부틸락테이트/45% 부탄올/5% 물의 시작 조성물을 상기 반응 프로토콜 II에 따라 300℃에서 4시간 동안 표 15에 나열된 다양한 촉매와 반응시켰다. Dehydroxylation - Catalytic Effect of Butyl Lactate in Butanol - Water Solvents. The starting composition of 50% butyl lactate / 45% butanol / 5% water was reacted with the various catalysts listed in Table 15 at 300 占 폚 for 4 hours according to the above reaction protocol II.

표 15에서 보는 바와 같이, 촉매와 연관된 Na+의 양을 증가시키는 것(즉, 더 많은 Na+ 교환)은 아크릴산에 대한 선택성을 증가시키며, 이런 효과는 Li+ 교환된 촉매에서도 나타난다.As shown in Table 15, increasing the amount of Na + associated with the catalyst (ie, more Na + exchange) increases the selectivity for acrylic acid, and this effect is also present in Li + exchanged catalysts.

촉매catalyst 부틸락테이트 전환
%
Butyl lactate conversion
%
선택성(몰%)Selectivity (mol%)
아세트알데히드Acetaldehyde 부틸아크릴레이트Butyl acrylate 프로피온산Propionic acid 아크릴산Acrylic acid K-L-형
제올라이트
KL-type
Zeolite
42.642.6 5.95.9 1.51.5 2.42.4 16.716.7
Na/K-L-형
제올라이트
Na / KL-type
Zeolite
49.349.3 10.810.8 1.91.9 3.43.4 30.330.3
Na2/K-L-형
제올라이트
Na 2 / KL-type
Zeolite
45.845.8 15.015.0 2.02.0 5.35.3 39.239.2
Na3/K-L-형
제올라이트
Na 3 / KL-type
Zeolite
53.253.2 17.517.5 1.91.9 3.73.7 42.942.9
Na4/K-L-형
제올라이트
Na 4 / KL-type
Zeolite
54.054.0 14.214.2 1.81.8 3.43.4 38.438.4

부탄올-물 용매 중에 부틸락테이트의 탈히드록실화 - 물 효과. 표 16에 나열된 시작 조성물을 증기상에서 상기 반응 프로토콜 II에 따라 300℃에서 4시간 동안 Na3/K-L-형 제올라이트와 반응시켰다. Dehydroxylation of Butyl Lactate in Butanol - Water Solvent - Water Effect. The starting compositions listed in Table 16 were reacted with Na 3 / KL-type zeolite on a steam basis at 300 ° C for 4 hours according to the above reaction protocol II.

표 16에서 보는 바와 같이, 물을 포함하는 용매 시스템에서, 물 함량을 증가시키는 것은 아크릴산 선택성을 증가시킨다. 따라서, 이러한 반응 파라미터에 대하여, 물 함량의 최적범위는 대략적으로 약 5 내지 약 10%일 수 있으며, 이 범위는 시험된 온도에서 촉매 활성의 안정화를 가져온다.As shown in Table 16, in a solvent system containing water, increasing the water content increases acrylic acid selectivity. Thus, for these reaction parameters, the optimum range of water content can be approximately from about 5 to about 10%, which results in stabilization of the catalytic activity at the temperature tested.

시작
조성물
start
Composition
부틸락테이트 전환
%
Butyl lactate conversion
%
선택성(몰%)Selectivity (mol%)
아세트알데히드Acetaldehyde 부틸아크릴레이트Butyl acrylate 프로피온산Propionic acid 아크릴산Acrylic acid 50% 부틸락테이트
50% 부탄올
0% 물
50% butyl lactate
50% butanol
0% water
39.339.3 16.416.4 2.52.5 4.84.8 37.637.6
50% 부틸락테이트
49%부탄올
1% 물
50% butyl lactate
49% butanol
1% water
45.745.7 12.512.5 1.71.7 3.63.6 29.129.1
50% 부틸락테이트
47.5%부탄올
2.5% 물
50% butyl lactate
47.5% butanol
2.5% water
55.055.0 15.815.8 2.12.1 3.63.6 38.538.5
50% 부틸락테이트
46.5%부탄올
3.5% 물
50% butyl lactate
46.5% butanol
3.5% water
55.955.9 12.012.0 1.51.5 2.82.8 31.731.7
50% 부틸락테이트
45%부탄올
5% 물
50% butyl lactate
45% butanol
5% water
53.253.2 17.517.5 1.91.9 3.73.7 42.942.9
50% 부틸락테이트
40%부탄올
10% 물
50% butyl lactate
40% butanol
10% water
51.051.0 17.017.0 1.91.9 2.02.0 44.344.3

부탄올-물 용매 중에 부틸락테이트의 탈히드록실화 - 온도 효과. 50% 부틸락테이트/45% 부탄올/5% 물의 시작 조성물을 증기상에서 상기 반응 프로토콜 II에 따라 표 17에 나열된 온도에서 4시간 동안 Na3/K-L-형 제올라이트와 반응시켰다. Dehydroxylation of Butyl Lactate in Butanol - Water Solvents - Temperature Effect. The starting composition of 50% butyl lactate / 45% butanol / 5% water was reacted with Na 3 / KL-type zeolite on the steam for 4 hours at the temperatures listed in Table 17 according to the above reaction protocol II.

표 17에서 보는 바와 같이, 온도를 280℃ 초과로 증가시키는 것은 부틸락테이트 전환 및 아크릴산 선택성을 증가시키는 것으로 보인다.As shown in Table 17, increasing the temperature above 280 DEG C seems to increase butyl lactate conversion and acrylic acid selectivity.

온도
(℃)
Temperature
(° C)
부틸락테이트 전환
%
Butyl lactate conversion
%
선택성(몰%)Selectivity (mol%)
아세트알데히드Acetaldehyde 부틸아크릴레이트Butyl acrylate 프로피온산Propionic acid 아크릴산Acrylic acid 280280 32.832.8 10.110.1 00 3.03.0 24.624.6 290290 33.633.6 10.810.8 00 2.52.5 28.328.3 300300 53.253.2 17.517.5 1.91.9 3.73.7 42.942.9 310310 49.349.3 17.017.0 3.23.2 4.64.6 49.749.7 320320 50.750.7 18.218.2 3.63.6 4.84.8 52.552.5

부탄올-물 용매 중에 부틸락테이트의 탈히드록실화 - 반응물 유량 효과. 50% 부틸락테이트/45% 부탄올/5% 물의 시작 조성물을 증기상에서 상기 반응 프로토콜 II에 따라 300℃에서 4시간 동안 Na3/K-L-형 제올라이트와 반응시켰다. 표 18에 나열된 LHSV를 얻도록 시작 조성물의 유량을 조정하였다. Dehydroxylation of Butyl Lactate in Butanol - Water Solvent - Effect of Reactant Flow Rate. The starting composition of 50% butyl lactate / 45% butanol / 5% water was reacted with Na 3 / KL-type zeolite on a steam basis at 300 ° C. for 4 hours according to the above reaction protocol II. The flow rate of the starting composition was adjusted to obtain the LHSV listed in Table 18.

표 18에서 보는 바와 같이, LHSV를 증가시키는 것은 아크릴산 선택성에 최소 효과를 미치는 것으로 보이지만, 부틸락테이트 전환은 떨어뜨리는 것으로 보인다. 그러나, 아크릴산 선택성에 대한 최적의 LHSV는 약 2 hr-1 내지 약 3 hr-1인 것으로 보인다.As shown in Table 18, increasing LHSV appears to have minimal effect on acrylic acid selectivity, but butyl lactate conversion appears to be dropping. However, the optimum LHSV for acrylic acid selectivity appears to be from about 2 hr < -1 > to about 3 hr < -1 >.

LHSV
(h-1)
LHSV
(h -1 )
부틸락테이트 전환
%
Butyl lactate conversion
%
선택성(몰%)Selectivity (mol%)
아세트알데히드Acetaldehyde 부틸아크릴레이트Butyl acrylate 프로피온산Propionic acid 아크릴산Acrylic acid 1.51.5 41.841.8 18.718.7 3.23.2 4.84.8 57.957.9 22 34.734.7 19.719.7 2.62.6 5.05.0 60.160.1 33 25.925.9 19.919.9 1.91.9 4.94.9 59.359.3 66 14.514.5 19.419.4 00 00 56.956.9

물 용매 중에 락트산의 탈히드록실화 - 재생 후에 촉매 활성. 20% 락트산/80% 물의 시작 조성물을 증기상에서 상기 반응 프로토콜 III에 따라 330℃에서 96시간 동안 7.1% Na2HPO4/Na3/K-L-형 제올라이트 상으로 반응시켰고(도 6), 330℃에서 3시간 동안 공기를 이용하여 재생했다. 재생 후 활성에 대한 촉매의 성향의 척도로서, 72시간의 반응에 걸쳐서 주기적으로 생성물을 각각 분석했다. 도 6에서 보는 바와 같이, 70% 이상의 정상 상태 전환을 성공적으로 회복했다. 그러나, 장비 제한에 따른 증착된 코크스를 태우기 위해 필요한 온도 보다 낮은 온도가 재생을 위해 사용되기 때문에, 정상 상태 아크릴산 선택성은 약 50% 이상으로 감소되었다. Dehydroxylation of lactic acid in water solvent - Catalytic activity after regeneration. The starting composition of 20% lactic acid / 80% water was reacted in vapor phase on 7.1% Na 2 HPO 4 / Na 3 / KL-type zeolite for 96 hours at 330 ° C. according to the above reaction protocol III (FIG. 6) It was regenerated with air for 3 hours. As a measure of the propensity of the catalyst for activity after regeneration, the products were analyzed periodically over a 72 hour reaction. As shown in FIG. 6, more than 70% of the normal state conversion was successfully restored. However, steady state acrylic acid selectivity has been reduced by more than about 50%, since temperatures below the temperature required to burn the deposited coke due to equipment limitations are used for regeneration.

메탄올-물 용매 중에 메틸-락테이트의 탈히드록실화. 표 19에 나열된 시작 조성물을 증기상에서 상기 반응 프로토콜 I에 따라 300℃에서 4시간 동안 Na3/K-L-형 제올라이트와 반응시켰다. Dehydroxylation of methyl-lactate in a methanol-water solvent. The starting compositions listed in Table 19 were reacted with Na 3 / KL-type zeolite in a vapor phase at 300 ° C for 4 hours according to the above reaction protocol I.

표 19에서 보는 바와 같이, 물 농도가 증가함에 따라, 아크릴산 선택성은 증가한다. 또한, 부산물인 메톡시 프로피온산은 물 농도가 증가함에 따라 감소했다.As shown in Table 19, as the water concentration increases, the acrylic acid selectivity increases. The byproduct, methoxypropionic acid, also decreased with increasing water concentration.

시작 조성물
Starting composition
메틸락테이트 전환
%
Methyl lactate conversion
%
선택성(몰%)Selectivity (mol%)
아세트알데히드Acetaldehyde 메틸아크릴레이트Methyl acrylate 메톡시
프로피온산
Methoxy
Propionic acid
아크릴산Acrylic acid
50% 메틸락테이트
45% 메탄올
5% 물
50% methyl lactate
45% methanol
5% water
41.341.3 13.713.7 16.216.2 12.712.7 20.520.5
50% 메틸락테이트
40% 메탄올
10% 물
50% methyl lactate
40% methanol
10% water
40.640.6 14.214.2 18.018.0 13.813.8 28.828.8
50% 메틸락테이트
30% 메탄올
20% 물
50% methyl lactate
30% methanol
20% water
39.839.8 14.814.8 12.812.8 7.87.8 35.335.3

물 용매 중에 락트산의 탈히드록실화 - 바인더와의 촉매 활성. 20% 농도의 락트산을 포함하는 시작 조성물을 증기상에서 상기 반응 프로토콜 III에 따라 330 ℃에서 5시간 동안 표 20에 나열된 하소되거나 하소되지 않은 촉매와 반응시켰다. 촉매 HSZ-500TM KOD1C(TOSOH USA, Inc.에서 구입가능한 L-형 제올라이트)를 그대로 사용하거나 450℃에서 하소하여 사용했다. 이 실험에서 바인더로서 점토-A를 사용했다. 이 실험에서 사용된 점토-A 바인더는 본원에서 설명된 모든 다른 실험들에서의 실라카 바인더와 상이하다. Dehydroxylation of Lactic Acid in Water Solvents - Catalytic Activity with Binder. The starting composition containing 20% strength lactic acid was reacted with the calcined or non-calcined catalysts listed in Table 20 at 330 占 폚 for 5 hours in the vapor phase according to the above reaction protocol III. Catalyst HSZ-500 TM KOD1C (L-type zeolite available from TOSOH USA, Inc.) was used as is or calcined at 450 占 폚. Clay-A was used as a binder in this experiment. The clay-A binders used in this experiment differ from the silacar binders in all other experiments described herein.

표 20에서 보여준 결과는, 점토-A와 함께 하소된 촉매를 포함하는 것과 비-하소된 촉매를 포함하는 것을 비교해보면, 이들이 전환율에 최소의 영향을 미칠 수 있지만 아크릴산 선택성을 감소시키고 부산물인 아세트알데히드를 증가시키는 작용을 할 수 있다는 것을 지시한다. 이는 하소 공정 과정에서 촉매 상의 산성 또는 염기성 부위의 개질 때문일 수 있다.The results shown in Table 20 show that comparing those containing calcined and non-calcined catalysts with clay-A shows that they can have the smallest effect on the conversion rate but reduce the selectivity of acrylic acid and the by-product acetaldehyde Lt; / RTI > This may be due to the modification of the acidic or basic sites on the catalyst during the calcination process.

촉매catalyst 락트산 전환
%
Lactate conversion
%
선택성(몰%)Selectivity (mol%)
아세트알데히드Acetaldehyde 프로피온산Propionic acid 아크릴산Acrylic acid 비-하소됨Non-calcined 80.180.1 23.823.8 9.89.8 36.036.0 하소됨Calcined 84.884.8 33.033.0 4.44.4 32.432.4

물 용매 중에 락트산의 탈히드록실화 - 캐리어 가스 조성물의 효과. 20% 농도의 락트산을 포함하는 시작 조성물을 표 21에 나열된 캐리어 가스를 사용하는 증기상에서 상기 반응 프로토콜 III에 따라 330 ℃에서 5시간 동안 표 21에 나열된 다양한 촉매들과 반응시켰다. Effect of dehydroxylation of lactic acid in water solvent - carrier gas composition. The starting composition containing 20% strength lactic acid was reacted with the various catalysts listed in Table 21 for 5 hours at 330 占 폚 in the vapor phase using the carrier gas listed in Table 21 according to the above reaction protocol III.

표 21에서 보여준 결과는, 캐리어 가스로서 이산화탄소를 사용하는 것이 시험된 두 개의 개질된 L-형 제올라이트의 안정한 전환 퍼센트 및 아크릴산 선택성을 모두 개선하였으며, 특히 7.1% Na2HPO4/NA-3rd Ex K-L에 대한 아세트알데히드 부산물의 형성을 감소시켰다는 것을 지시한다. 도 7은, 100시간의 과정에서 캐리어 가스로서 CO2 및 아르곤 또는 질소를 사용하는 7.1% Na2HPO4/NA-3rd Ex K-L에 대하여, 20% 수성 락트산 전환 및 아크릴산 선택성에 관한 비교 데이터를 제시한다.The results shown in Table 21 show that the use of carbon dioxide as the carrier gas improved both the stable conversion percent and acrylic acid selectivity of the two modified L-type zeolites tested, especially 7.1% Na 2 HPO 4 / NA-3 rd Ex Lt; RTI ID = 0.0 > acetaldehyde < / RTI > by-product to KL. Figure 7 shows comparative data on 20% aqueous lactic acid conversion and acrylic acid selectivity for 7.1% Na 2 HPO 4 / NA-3 rd Ex KL using CO 2 and argon or nitrogen as the carrier gas in the course of 100 hours present.

캐리어 가스
Carrier gas
촉매
catalyst
락트산 전환
%
Lactate conversion
%
선택성(몰%)Selectivity (mol%)
아세트알데히드Acetaldehyde 프로피온산Propionic acid 아크릴산Acrylic acid 아르곤
argon
Na-3rd 교환된 K-LNa-3 rd exchanged KL 91.591.5 35.835.8 7.07.0 50.250.2
7.1% Na2HPO4/Na-3rd 교환된 K-L7.1% Na 2 HPO 4 / Na-3 rd exchanged KL 80.280.2 17.417.4 11.211.2 51.851.8 CO2
CO 2
Na-3rd 교환된 K-LNa-3 rd exchanged KL 92.392.3 29.429.4 9.19.1 49.349.3
7.1% Na2HPO4/Na-3rd 교환된 K-L7.1% Na 2 HPO 4 / Na-3 rd exchanged KL 85.585.5 16.816.8 6.06.0 59.159.1

스테인레스 강 반응기 벽의 부식에 대한 측정. 이 실험에서, L-형 제올라이트 촉매를 이용한 스테인레스 강 촉매 반응기의 4일 연속적 작동 동안에, 락트산에 의한 스테인레스 강 반응기 벽의 부식 범위를 모니터링했다. 락트산 수용액(20% w/v)를 공급물로서 사용했다. 반응기의 온도를 330℃로 유지했고, 질소를 캐리어 가스로서 사용했다. 반응기를 연속 모드에서 작동시켰고, 아크릴산을 매일 수집했다. 4일째의 끝에, 표 22에 보여지는 이러한 샘플들 각각 중에 금속 각각의 수준의 존재에 대하여 매일 수집된 아크릴산 분획, 락트산 공급물, 미사용 촉매, 및 사용된 촉매를 분석했다. 결과는, L-형 제올라이트 촉매가 탈히드록실화 반응에서 스테인레스 반응기로부터 침출된 현저한 농도의 금속을 보유한다는 것을 지시한다. Measurement of corrosion of stainless steel reactor walls. In this experiment, the corrosion extent of the stainless steel reactor walls by lactic acid was monitored during four consecutive days of operation of the stainless steel catalytic reactor with L-type zeolite catalyst. A solution of lactic acid (20% w / v) was used as the feed. The temperature of the reactor was maintained at 330 ° C and nitrogen was used as the carrier gas. The reactor was operated in continuous mode and acrylic acid was collected daily. At the end of the fourth day, the acrylic acid fraction, the lactic acid feed, the unused catalyst, and the catalyst used were analyzed daily for the presence of each level of metal in each of these samples shown in Table 22. The results indicate that the L-type zeolite catalyst possesses a significant concentration of metal leached from the stainless steel reactor in the dehydroxylation reaction.

금속
metal
양(mg/kg)Amount (mg / kg)
락트산
공급물
Lactic acid
Supply
아크릴산
1일
Acrylic acid
1 day
아크릴산
2일
Acrylic acid
2 days
아크릴산
3일
Acrylic acid
3 days
아크릴산
4일
Acrylic acid
4 days
미사용
촉매
unused
catalyst
사용된
촉매
Used
catalyst
철(Fe)Iron (Fe) 0.30.3 131.0131.0 113.4113.4 82.482.4 4.24.2 144144 2456524565 니켈(Ni)Nickel (Ni) -- 15.415.4 12.912.9 10.510.5 1.21.2 22 43174317 크롬(Cr)Chromium (Cr) -- 33.733.7 30.430.4 0.90.9 0.90.9 22 68506850

이런 락트산 탈히드록실화 실험에서, 아세트알데히드 및 프로피온산이 부산물로서 검출되었고, 그들의 몰 선택성도 4일간의 실험 과정 중에 결정되었다. 표 23에서 보여진 결과는, 4일간의 실험 과정 중에 아세트알데히드 및 프로피온산에 대한 몰 선택성이 증가하였고, 이에 의하여 아크릴산에 대한 선택성이 감소하였다는 것을 지시한다.In this lactic acid dehydroxylation experiment, acetaldehyde and propionic acid were detected as by-products, and their molar selectivity was also determined during the 4 day experimental period. The results shown in Table 23 indicate that the molar selectivity to acetaldehyde and propionic acid was increased during the course of the 4 day experiment, thereby indicating a decrease in selectivity for acrylic acid.

생성물
product
% 몰 선택성% Mol selectivity
1일1 day 2일2 days 3일3 days 4일4 days 아세트알데히드Acetaldehyde 11.311.3 10.5610.56 11.6111.61 14.414.4 프로피온산Propionic acid 44 5.85.8 7.97.9 22.922.9

상기 예들은, L-형 제올라이트 및 개질된 제올라이트에 기반한 복수의 촉매들이 α,β-불포화 카복실산 및/또는 그의 에스테르의 제조를 위해 사용될 수 있다는 것을 예시한다.The above examples illustrate that a plurality of catalysts based on L-form zeolites and modified zeolites can be used for the preparation of alpha, beta -unsaturated carboxylic acids and / or esters thereof.

따라서, 본 발명은 언급된 목적 및 효과 뿐만 아니라 그 안에 내재하는 목적 및 효과를 달성하기에 매우 적합하다. 앞서 개시된 특정 실시예들은 예시적 목적일 뿐이며, 본 발명은 개질되고 다르게 실시될 수 있지만, 본원에 교시된 혜택을 갖는 통상의 기술자에게 자명한 동등한 방식으로 개질되고 다르게 실시될 수 있다. 나아가, 하기 청구항에 설명된 것 외에 여기서 보여준 구조 또는 디자인의 구체적인 것으로 제한되지 않는다. 따라서, 상기 개시된 특정 예시적 실시예가 변화되거나, 혼합되거나, 개질될 수 있고, 모든 이러한 변형물들이 본 발명의 범위 및 사상 내에 속하는 것으로 여겨진다는 것은 분명하다. 본원에서 예시적으로 개시된 본 발명은 본원에 구체적으로 개시되지 않은 임의의 구성요소 및/또는 본원에 개시된 임의의 선택적 구성요소의 부재하에서 적절히 수행될 수 있다. 조성물 및 방법이 다양한 성분 및 단계들을 "포함하는", "함유하는", 또는 "포함하는" 것으로 설명되지만, 상기 조성물 및 방법은 다양한 성분 및 단계들로 "필수적으로 구성되거나", "구성되는 것"일 수도 있다. 앞서 개시된 모든 숫자 및 범위는 일부 양이 변화할 수 있다. 하한치 및 상한치를 갖는 수치 범위가 개시되는 경우에, 그 범위 내에 속하는 임의의 포함된 범위는 구체적으로 개시된다. 특히, 본원에 개시된 모든 범위의 값들("약 a 내지 약 b"의 형태, 또는 동등하게, "대략 a 내지 b", 또는 동등하게, "대략 a~b")은 넓은 범위의 값들 내에 포함된 모든 숫자 및 범위를 제시하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 청구항에서의 용어는 특허권자에 의해 분명하고 명확하게 정의도지 않는 한 그것의 보통 통상적인 의미를 가진다. 또한, 청구항에서 사용되는 "한" 또는 "하나"와 같은 부정관사는 도입하는 한 구성요소보다 하나 이상을 의미하도록 본원에서 정의된다. 만일 본 명세서 및 본원에 참조로 포함될 수 있는 하나 이상의 특허문헌 또는 비특허문헌에서 단어 또는 용어의 사용에 있어서 모순되는 점이 있다면, 본 명세서와 일관되는 정의가 차용되어야 한다.Accordingly, the present invention is well suited to attaining the objects and effects inherent therein as well as the objects and effects mentioned. It is to be understood that the particular embodiments disclosed above are for illustrative purposes only and that the invention can be modified and practiced otherwise but may be modified and practiced in the equivalent manner obvious to those of ordinary skill in the art having the benefit of the teachings herein. Further, the invention is not limited to the specific details of the structure or design shown herein other than those described in the following claims. It is therefore evident that the specific exemplary embodiments disclosed above may be varied, combined, or modified, all of which are considered to be within the scope and spirit of the invention. The invention illustratively disclosed herein may suitably be carried out in the absence of any components not specifically disclosed herein and / or any optional components disclosed herein. Compositions and methods are described as "comprising," "comprising, " or" comprising ", the various components and steps, wherein the compositions and methods are "essentially composed," " ". All numbers and ranges disclosed above may vary in some amounts. When a numerical range having a lower limit and an upper limit is disclosed, any included range falling within the range is specifically disclosed. In particular, all ranges of values disclosed herein (in the form of "about a to about b", or equivalently, "about a to b", or equivalently, "about a to b"), It should be understood that all numbers and ranges are presented. In addition, the term in a claim has its usual ordinary meaning unless explicitly and explicitly defined by the patentee. Also, as used in the claims, an indefinite article such as "a" or "an" is defined herein to mean one or more than one element of introduction. If there are contradictions in the use of words or terms in one or more patent documents or non-patent documents which may be included herein by reference and hereby incorporated by reference, the definitions consistent with this specification should be borrowed.

Claims (73)

α-히드록시카복실산, α-히드록시카복실산 에스테르, β-히드록시카복실산, β-히드록시카복실산 에스테르, α-알콕시카복실산, α-알콕시카복실산 에스테르, β-알콕시카복실산, β-알콕시카복실산 에스테르, 락티드, 및 그의 임의의 조합으로 구성된 군으로부터 선택된 반응물을 포함하는 조성물을 제공하는 단계; 및
α,β-불포화 카복실산 및/또는 그의 에스테르를 포함하는 생성물을 제조하기 위하여, L-형 제올라이트, 개질된 L-형 제올라이트, 및 그의 임의의 조합으로 구성된 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는 탈히드록실화 촉매와 상기 조성물을 접촉시키는 것에 의해 탈히드록실화 반응을 수행하는 단계
를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
hydroxycarboxylic acid esters,? -hydroxycarboxylic acid esters,? -alkoxycarboxylic acid,? -alkoxycarboxylic acid esters,? -alkoxycarboxylic acid,? -alkoxycarboxylic acid esters,? -hydroxy carboxylic acid esters,? -hydroxycarboxylic acid esters,? -hydroxycarboxylic acid esters, ≪ / RTI > and any combination thereof; And
In order to produce a product comprising an alpha, beta -unsaturated carboxylic acid and / or an ester thereof, at least one selected from the group consisting of L-type zeolite, modified L-type zeolite, Performing a dehydroxylation reaction by contacting the composition with a miscration catalyst
≪ / RTI >
제 1 항에 있어서,
α,β-불포화 카복실산 에스테르를 포함하는 제2 생성물을 제조하기 위하여, 에스테르화 촉매 및 알콜과 상기 생성물을 접촉시키는 것에 의해 에스테르화 반응을 수행하는 단계
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
The method according to claim 1,
performing an esterification reaction by contacting the product with an esterification catalyst and an alcohol to produce a second product comprising an alpha, beta -unsaturated carboxylic acid ester,
≪ / RTI >
제 2 항에 있어서,
탈히드록실화 촉매 및 에스테르화 촉매는 동일한 것을 특징으로 하는 방법.
3. The method of claim 2,
Wherein the dehydroxylation catalyst and the esterification catalyst are the same.
제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
탈히드록실화 반응 및 에스테르화 반응은 동시에 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
The method according to claim 2 or 3,
Wherein the dehydroxylation reaction and the esterification reaction are carried out simultaneously.
제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
탈히드록실화 반응 및 에스테르화 반응은 순차적으로 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
The method according to claim 2 or 3,
Wherein the dehydroxylation reaction and the esterification reaction are carried out sequentially.
제 2 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
탈히드록실화 반응 및 에스테르화 반응은 단일 반응 용기에서 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
6. The method according to any one of claims 2 to 5,
Wherein the dehydroxylation reaction and the esterification reaction are carried out in a single reaction vessel.
제 2 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
에스테르화 반응은, 티타늄, 실란화 스테인레스 강, 석영 및 그의 임의의 조합으로 구성된 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는 반응기 물질을 포함하는 반응기 용기에서 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
6. The method according to any one of claims 2 to 5,
Wherein the esterification reaction is carried out in a reactor vessel comprising a reactor material comprising at least one selected from the group consisting of titanium, silanized stainless steel, quartz, and any combination thereof.
제 2 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
알콜은 C1-C20 알콜, 아릴 알콜, 고리형 알콜, 및 그의 임의의 조합으로 구성된 군으로부터 선택된 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 방법.
8. The method according to any one of claims 2 to 7,
Wherein the alcohol is at least one selected from the group consisting of C 1 -C 20 alcohols, aryl alcohols, cyclic alcohols, and any combination thereof.
제 2 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
알콜은 메탄올, 에탄올, 프로판올, 이소-프로판올, n-프로판올, 부탄올, 이소-부탄올, n-부탄올, 2-에틸헥산올, 이소-노난올, 이소-데실알콜, 3-프로필헵탄올, 벤질알콜, 시클로헥산올, 시클로펜탄올, 및 그의 임의의 조합으로 구성된 군으로부터 선택된 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 방법.
9. The method according to any one of claims 2 to 8,
The alcohol is selected from the group consisting of methanol, ethanol, propanol, iso-propanol, n-propanol, butanol, iso-butanol, n-butanol, 2-ethylhexanol, iso-nonanol, , Cyclohexanol, cyclopentanol, and any combination thereof. ≪ Desc / Clms Page number 14 >
제 2 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
에스테르화 반응은, 이산화탄소를 약 90% 초과하여 포함하는 캐리어 가스의 존재 하에서 일어나는 것을 특징으로 하는 방법.
10. The method according to any one of claims 2 to 9,
Wherein the esterification reaction takes place in the presence of a carrier gas comprising greater than about 90% carbon dioxide.
제 1 항 내지 제 5 항 및 제 8 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
탈히드록실화 반응은, 티타늄, 실란화 스테인레스 강, 석영 및 그의 임의의 조합으로 구성된 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는 반응기 물질을 포함하는 반응기 용기에서 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
11. The method according to any one of claims 1 to 5 and 8 to 10,
Wherein the dehydroxylation reaction is carried out in a reactor vessel comprising a reactor material comprising at least one selected from the group consisting of titanium, silanized stainless steel, quartz, and any combination thereof.
제 6 항에 있어서,
단일 반응 용기는 티타늄, 실란화 스테인레스 강, 석영 및 그의 임의의 조합으로 구성된 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는 반응기 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
The method according to claim 6,
Wherein the single reaction vessel comprises a reactor material comprising at least one selected from the group consisting of titanium, silanized stainless steel, quartz, and any combination thereof.
제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
탈히드록실화 반응은, 이산화탄소를 약 90% 초과하여 포함하는 캐리어 가스의 존재 하에서 일어나는 것을 특징으로 하는 방법.
13. The method according to any one of claims 1 to 12,
Wherein the dehydroxylation reaction occurs in the presence of a carrier gas comprising greater than about 90% carbon dioxide.
제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
반응물은 증기상으로 존재하고, 탈히드록실화 촉매는 고체상으로 존재하는 것을 특징으로 하는 방법.
14. The method according to any one of claims 1 to 13,
Wherein the reactants are in the vapor phase and the dehydroxylation catalyst is in the solid phase.
제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
탈히드록실화 촉매는 고체 산화물, L-형 제올라이트외에 제올라이트, 산 촉매, 약산 촉매, 강산 촉매, 중성 촉매, 염기성 촉매 및 그의 임의의 조합으로 구성된 군으로부터 선택된 적어도 하나를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
15. The method according to any one of claims 1 to 14,
The dehydroxylation catalyst further comprises at least one selected from the group consisting of zeolites, acid catalysts, weak acid catalysts, strong acid catalysts, neutral catalysts, basic catalysts and any combination thereof in addition to the solid oxides, L-type zeolites Way.
제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
개질된 L-형 제올라이트는, 인산염, 황산염, 몰리브덴산염, 텅스텐산염, 주석산염, 안티몬산염, 및 그의 임의의 조합으로 구성된 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는 적어도 하나의 무기염 및/또는 그의 산화물을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
16. The method according to any one of claims 1 to 15,
The modified L-type zeolite comprises at least one inorganic salt comprising at least one selected from the group consisting of phosphates, sulphates, molybdates, tungstates, tinates, antimonates, and any combination thereof and / ≪ / RTI >
제 16 항에 있어서,
무기염 및/또는 그의 산화물은, 약 0.1 mmol/g 개질된 제올라이트 내지 약 1.0 mmol/g 개질된 제올라이트의 농도로 개질된 L-형 제올라이트에서 존재하는 것을 특징으로 하는 방법.
17. The method of claim 16,
Wherein the inorganic salts and / or oxides thereof are present in modified L-type zeolites at a concentration of from about 0.1 mmol / g modified zeolite to about 1.0 mmol / g modified zeolite.
제 16 항 또는 제 17 항에 있어서,
무기염은 모노소듐 포스페이트, 디소듐 포스페이트, 및 트리소듐 포스페이트, 포타슘 포스페이트, 소듐 알루미늄 포스페이트 화합물, 및 그의 임의의 조합으로 구성된 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
18. The method according to claim 16 or 17,
Wherein the inorganic salt comprises at least one selected from the group consisting of monosodium phosphate, disodium phosphate, and trisodium phosphate, potassium phosphate, sodium aluminum phosphate compound, and any combination thereof.
제 1 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서,
개질된 L-형 제올라이트는 적어도 하나의 이온 교환을 거치는 것을 특징으로 하는 방법.
19. The method according to any one of claims 1 to 18,
Characterized in that the modified L-type zeolite undergoes at least one ion exchange.
제 1 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서,
개질된 L-형 제올라이트는 H+, Li+, Na+, K+, Cs+. Mg2+, Ca2+, La2+, La3+, Ce2+, Ce3+, Ce4+, Sm2+, Sm3+, Eu2+, Eu3+, 및 그의 임의의 조합으로 구성된 군으로부터 선택된 적어도 하나와 연관되는 것을 특징으로 하는 방법.
20. The method according to any one of claims 1 to 19,
Modified L-type zeolites include H + , Li + , Na + , K + , Cs + . Mg 2+ , Ca 2+ , La 2+ , La 3+ , Ce 2+ , Ce 3+ , Ce 4+ , Sm 2+ , Sm 3+ , Eu 2+ , Eu 3+ , Lt; RTI ID = 0.0 > of: < / RTI >
제 1 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서,
개질된 L-형 제올라이트는 약 1:10 이상의 소듐 이온 대 포타슘 이온의 비를 갖는 Na/K-L-형 제올라이트인 것을 특징으로 하는 방법.
21. The method according to any one of claims 1 to 20,
Wherein the modified L-type zeolite is a Na / KL-type zeolite having a ratio of sodium ions to potassium ions of about 1:10 or greater.
제 1 항 내지 제 21 항 중 어느 한 항에 있어서,
전환 효율은 약 75% 이상인 것을 특징으로 하는 방법.
22. The method according to any one of claims 1 to 21,
Wherein the conversion efficiency is at least about 75%.
제 1 항 내지 제 22 항 중 어느 한 항에 있어서,
전환 효율은 약 90% 이상인 것을 특징으로 하는 방법.
23. The method according to any one of claims 1 to 22,
Wherein the conversion efficiency is greater than or equal to about 90%.
제 1 항 내지 제 23 항 중 어느 한 항에 있어서,
생성물은 약 60 몰% 이상의 α,β-불포화 카복실산 및/또는 그의 에스테르를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
24. The method according to any one of claims 1 to 23,
Characterized in that the product comprises at least about 60 mole% of alpha, beta -unsaturated carboxylic acids and / or esters thereof.
제 1 항 내지 제 24 항 중 어느 한 항에 있어서.
반응물은 락티드(lactide)인 것을 특징으로 하는 방법.
25. The method according to any one of claims 1 to 24.
Wherein the reactant is lactide.
제 1 항 내지 제 25 항 중 어느 한 항에 있어서,
반응물은 생물학적-유래되는 것을 특징으로 하는 방법.
26. The method according to any one of claims 1 to 25,
Wherein the reactants are biologically-derived.
제 1 항 내지 제 26 항 중 어느 한 항에 있어서,
탈히드록실화 반응은 중합 억제제의 존재하에서 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
27. The method according to any one of claims 1 to 26,
Wherein the dehydroxylation reaction is carried out in the presence of a polymerization inhibitor.
제 1 항 내지 제 27 항 중 어느 한 항에 있어서,
조성물은 용매를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
28. The method according to any one of claims 1 to 27,
Wherein the composition further comprises a solvent.
제 28 항에 있어서,
탈히드록실화 반응 후에 용매를 재생하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
29. The method of claim 28,
≪ / RTI > further comprising the step of regenerating the solvent after the dehydroxylation reaction.
α-히드록시카복실산, β-히드록시카복실산, α-알콕시카복실산, β-알콕시카복실산, 및 그의 임의의 조합으로 구성된 군으로부터 선택된 반응물을 포함하는 조성물을 제공하는 단계;
반응물의 에스테르를 포함하는 중간체를 제조하기 위하여, 에스테르화 촉매 및 알콜과 상기 조성물을 접촉시키는 것에 의해 에스테르화 반응을 수행하는 단계; 및
α,β-불포화 카복실산 에스테르를 포함하는 생성물을 제조하기 위하여, L-형 제올라이트, 개질된 L-형 제올라이트, 및 그의 임의의 조합으로 구성된 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는 탈히드록실화 촉매와 중간체를 접촉시키는 것에 의해 탈히드록실화 반응을 수행하는 단계
를 포함하는 방법.
providing a composition comprising a reactant selected from the group consisting of? -hydroxycarboxylic acid,? -hydroxycarboxylic acid,? -alkoxycarboxylic acid,? -alkoxycarboxylic acid, and any combination thereof;
Performing an esterification reaction by contacting the composition with an esterification catalyst and alcohol to produce an intermediate comprising an ester of the reactant; And
In order to produce a product comprising an alpha, beta -unsaturated carboxylic acid ester, a dehydroxylation catalyst comprising at least one selected from the group consisting of L-type zeolite, modified L-type zeolite, and any combination thereof, To carry out the dehydroxylation reaction
≪ / RTI >
제 30 항에 있어서,
탈히드록실화 반응 및/또는 에스테르화 반응은, 이산화탄소를 실질적으로 포함하는 캐리어 가스의 존재하에서 일어나는 것을 특징으로 하는 방법.
31. The method of claim 30,
Wherein the dehydroxylation reaction and / or the esterification reaction occurs in the presence of a carrier gas substantially comprising carbon dioxide.
제 30 항 또는 제 31 항에 있어서,
탈히드록실화 반응 및/또는 에스테르화 반응은, 티타늄, 실란화 스테인레스 강, 석영 및 그의 임의의 조합으로 구성된 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는 반응기 물질을 포함하는 반응기 용기에서 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
32. The method according to claim 30 or 31,
Characterized in that the dehydroxylation and / or esterification reaction is carried out in a reactor vessel comprising a reactor material comprising at least one selected from the group consisting of titanium, silanized stainless steel, quartz and any combination thereof Way.
제 30 항 내지 제 32 항 중 어느 한 항에 있어서,
탈히드록실화 촉매 및 에스테르화 촉매는 동일한 것을 특징으로 하는 방법.
33. The method according to any one of claims 30 to 32,
Wherein the dehydroxylation catalyst and the esterification catalyst are the same.
제 30 항 내지 제 33 항 중 어느 한 항에 있어서,
알콜은 C1-C20 알콜, 아릴 알콜, 고리형 알콜, 및 그의 임의의 조합으로 구성된 군으로부터 선택된 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 방법.
34. The method according to any one of claims 30 to 33,
Wherein the alcohol is at least one selected from the group consisting of C 1 -C 20 alcohols, aryl alcohols, cyclic alcohols, and any combination thereof.
제 30 항 내지 제 34 항 중 어느 한 항에 있어서,
알콜은 메탄올, 에탄올, 프로판올, 이소-프로판올, n-프로판올, 부탄올, 이소-부탄올, n-부탄올, 2-에틸헥산올, 이소-노난올, 이소-데실알콜, 3-프로필헵탄올, 벤질알콜, 시클로헥산올, 시클로펜탄올, 및 그의 임의의 조합으로 구성된 군으로부터 선택된 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 방법.
35. The method according to any one of claims 30 to 34,
The alcohol is selected from the group consisting of methanol, ethanol, propanol, iso-propanol, n-propanol, butanol, iso-butanol, n-butanol, 2-ethylhexanol, iso-nonanol, , Cyclohexanol, cyclopentanol, and any combination thereof. ≪ Desc / Clms Page number 14 >
제 30 항 내지 제 35 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 개질된 L-형 제올라이트는, 인산염, 황산염, 몰리브덴산염, 텅스텐산염, 주석산염, 안티몬산염, 및 그의 임의의 조합으로 구성된 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는 적어도 하나의 무기염 및/또는 그의 산화물을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
36. The method according to any one of claims 30 to 35,
Wherein the modified L-type zeolite comprises at least one inorganic salt comprising at least one selected from the group consisting of phosphates, sulfates, molybdates, tungstates, tinates, antimonates, and any combination thereof and / ≪ / RTI >
제 30 항 내지 제 36 항 중 어느 한 항에 있어서,
무기염 및/또는 그의 산화물은, 약 0.1 mmol/g 개질된 제올라이트 내지 약 1.0 mmol/g 개질된 제올라이트의 농도로 개질된 L-형 제올라이트에서 존재하는 것을 특징으로 하는 방법.
37. The method according to any one of claims 30-36,
Wherein the inorganic salts and / or oxides thereof are present in modified L-type zeolites at a concentration of from about 0.1 mmol / g modified zeolite to about 1.0 mmol / g modified zeolite.
제 30 항 내지 제 37 항 중 어느 한 항에 있어서,
무기염은 모노소듐 포스페이트, 디소듐 포스페이트, 및 트리소듐 포스페이트, 포타슘 포스페이트, 소듐 알루미늄 포스페이트 화합물, 및 그의 임의의 조합으로 구성된 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
37. The method according to any one of claims 30 to 37,
Wherein the inorganic salt comprises at least one selected from the group consisting of monosodium phosphate, disodium phosphate, and trisodium phosphate, potassium phosphate, sodium aluminum phosphate compound, and any combination thereof.
제 30 항 내지 제 38 항 중 어느 한 항에 있어서,
개질된 L-형 제올라이트는 적어도 하나의 이온 교환을 거치는 것을 특징으로 하는 방법.
39. The method according to any one of claims 30-38,
Characterized in that the modified L-type zeolite undergoes at least one ion exchange.
제 30 항 내지 제 39 항 중 어느 한 항에 있어서,
개질된 L-형 제올라이트는 H+, Li+, Na+, K+, Cs+. Mg2+, Ca2+, La2+, La3+, Ce2+, Ce3+, Ce4+, Sm2+, Sm3+, Eu2+, Eu3+, 및 그의 임의의 조합으로 구성된 군으로부터 선택된 적어도 하나와 연관되는 것을 특징으로 하는 방법.
40. The method according to any one of claims 30-39,
Modified L-type zeolites include H + , Li + , Na + , K + , Cs + . Mg 2+ , Ca 2+ , La 2+ , La 3+ , Ce 2+ , Ce 3+ , Ce 4+ , Sm 2+ , Sm 3+ , Eu 2+ , Eu 3+ , Lt; RTI ID = 0.0 > of: < / RTI >
제 30 항 내지 제 40 항 중 어느 한 항에 있어서,
개질된 L-형 제올라이트는 약 1:10 이상의 소듐 이온 대 포타슘 이온의 비를 갖는 Na/K-L-형 제올라이트인 것을 특징으로 하는 방법.
41. The method according to any one of claims 30 to 40,
Wherein the modified L-type zeolite is a Na / KL-type zeolite having a ratio of sodium ions to potassium ions of about 1:10 or greater.
제 30 항 내지 제 41 항 중 어느 한 항에 있어서,
전환 효율은 약 75% 이상인 것을 특징으로 하는 방법.
42. The method according to any one of claims 30-41,
Wherein the conversion efficiency is at least about 75%.
제 30 항 내지 제 42 항 중 어느 한 항에 있어서,
전환 효율은 약 90% 이상인 것을 특징으로 하는 방법.
43. The method according to any one of claims 30 to 42,
Wherein the conversion efficiency is greater than or equal to about 90%.
제 30 항 내지 제 43 항 중 어느 한 항에 있어서,
생성물은 약 60 몰% 이상의 α,β-불포화 카복실산 에스테르를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
44. The method according to any one of claims 30 to 43,
Characterized in that the product comprises at least about 60 mol% of an alpha, beta -unsaturated carboxylic acid ester.
제 30 항 내지 제 44 항 중 어느 한 항에 있어서,
탈히드록실화 반응은 중합 억제제의 존재하에서 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
45. The method according to any one of claims 30-44,
Wherein the dehydroxylation reaction is carried out in the presence of a polymerization inhibitor.
제 30 항 내지 제 45 항 중 어느 한 항에 있어서,
반응물은 생물학적-유래되는 것을 특징으로 하는 방법.
46. The method according to any one of claims 30-45,
Wherein the reactants are biologically-derived.
제 30 항 내지 제 46 항 중 어느 한 항에 있어서,
조성물은 용매를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
46. The method according to any one of claims 30-46,
Wherein the composition further comprises a solvent.
제 47 항에 있어서,
탈히드록실화 반응 후에 용매를 재생하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
49. The method of claim 47,
≪ / RTI > further comprising the step of regenerating the solvent after the dehydroxylation reaction.
α-히드록시카복실산, α-히드록시카복실산 에스테르, β-히드록시카복실산, β-히드록시카복실산 에스테르, α-알콕시카복실산, α-알콕시카복실산 에스테르, β-알콕시카복실산, β-알콕시카복실산 에스테르, 락티드, 및 그의 임의의 조합으로 구성된 군으로부터 선택된 반응물을 포함하는 조성물을 제공하는 단계; 및
α,β-불포화 카복실산 및/또는 그의 에스테르를 포함하는 생성물을 제조하기 위하여, 이산화탄소를 약 90% 초과하여 포함하는 캐리어 가스의 존재하에서 탈히드록실화 촉매와 상기 조성물을 접촉시키는 것에 의해 탈히드록실화 반응을 수행하는 단계
를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
hydroxycarboxylic acid esters,? -hydroxycarboxylic acid esters,? -alkoxycarboxylic acid,? -alkoxycarboxylic acid esters,? -alkoxycarboxylic acid,? -alkoxycarboxylic acid esters,? -hydroxy carboxylic acid esters,? -hydroxycarboxylic acid esters,? -hydroxycarboxylic acid esters, ≪ / RTI > and any combination thereof; And
In order to produce a product comprising an alpha, beta -unsaturated carboxylic acid and / or ester thereof, the dehydroxylation is carried out by contacting the composition with a dehydroxylation catalyst in the presence of a carrier gas comprising greater than about 90% Performing a misfire reaction
≪ / RTI >
제 49 항에 있어서,
α,β-불포화 카복실산 에스테르를 포함하는 제2 생성물을 제조하기 위하여, 에스테르화 촉매 및 알콜과 상기 생성물을 접촉시키는 것에 의해 에스테르화 반응을 수행하는 단계
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
50. The method of claim 49,
performing an esterification reaction by contacting the product with an esterification catalyst and an alcohol to produce a second product comprising an alpha, beta -unsaturated carboxylic acid ester,
≪ / RTI >
제 50 항에 있어서,
에스테르화 반응은 캐리어 가스의 존재하에서 일어나는 것을 특징으로 하는 방법.
51. The method of claim 50,
Wherein the esterification reaction takes place in the presence of a carrier gas.
당으로부터 아크릴산 또는 아크릴산 에스테르를 제조하는 방법에 있어서, 상기 방법은:
(a) 당을 락트산 또는 알킬락테이트로 촉매 전환(catalytic conversion)하는 단계; 및
(b) 상기 단계 (a)에서 얻은 락트산 또는 알킬락테이트를 아크릴산 또는 아크릴산 에스테르로 촉매 전환하는 단계
를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
A method for producing acrylic acid or acrylic acid ester from a sugar, said method comprising:
(a) catalytic conversion of sugar to lactic acid or alkyl lactate; And
(b) catalytically converting the lactic acid or alkyl lactate obtained in step (a) into acrylic acid or acrylic acid ester
≪ / RTI >
제 52 항에 있어서,
상기 단계 (b)에서 얻은 알크릴산 또는 아크릴산 에스테르를 정제하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
53. The method of claim 52,
Further comprising the step of purifying the acrylic acid or acrylic acid ester obtained in the step (b).
제 52 항 또는 제 53 항에 있어서,
당의 촉매 전환은 제1 화학적 촉매에 의해 매개되는 것을 특징으로 하는 방법.
54. The method of claim 52 or 53,
Wherein the catalytic conversion of the sugar is mediated by a first chemical catalyst.
제 54 항에 있어서,
제1 화학적 촉매는 탈히드록실화 촉매인 것을 특징으로 하는 방법.
55. The method of claim 54,
Wherein the first chemical catalyst is a dehydroxylation catalyst.
제 55 항에 있어서,
탈히드록실화 촉매는 L-형 제올라이트, 개질된 L-형 제올라이트, 및 그의 임의의 조합으로 구성된 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
56. The method of claim 55,
Wherein the dehydroxylation catalyst comprises at least one selected from the group consisting of L-type zeolites, modified L-type zeolites, and any combination thereof.
제 56 항에 있어서,
개질된 L-형 제올라이트는, 인산염, 황산염, 몰리브덴산염, 텅스텐산염, 주석산염, 안티몬산염, 및 그의 임의의 조합으로 구성된 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는 적어도 하나의 무기염 및/또는 그의 산화물을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
57. The method of claim 56,
The modified L-type zeolite comprises at least one inorganic salt comprising at least one selected from the group consisting of phosphates, sulphates, molybdates, tungstates, tinates, antimonates, and any combination thereof and / ≪ / RTI >
제 56 항 또는 제 57 항에 있어서,
개질된 L-형 제올라이트는 적어도 하나의 이온 교환을 거치는 것을 특징으로 하는 방법.
57. The method of claim 56 or 57,
Characterized in that the modified L-type zeolite undergoes at least one ion exchange.
제 56 항 내지 제 58 항 중 어느 한 항에 있어서,
개질된 L-형 제올라이트는 H+, Li+, Na+, K+, Cs+. Mg2+, Ca2+, La2+, La3+, Ce2+, Ce3+, Ce4+, Sm2+, Sm3+, Eu2+, Eu3+, 및 그의 임의의 조합으로 구성된 군으로부터 선택된 적어도 하나와 연관되는 것을 특징으로 하는 방법.
62. The method of any one of claims 56 to 58,
Modified L-type zeolites include H + , Li + , Na + , K + , Cs + . Mg 2+ , Ca 2+ , La 2+ , La 3+ , Ce 2+ , Ce 3+ , Ce 4+ , Sm 2+ , Sm 3+ , Eu 2+ , Eu 3+ , Lt; RTI ID = 0.0 > of: < / RTI >
제 55 항 내지 제 59 항 중 어느 한 항에 있어서,
탈히드록실화 촉매는 고체 산화물, L-형 제올라이트외에 제올라이트, 산 촉매, 약산 촉매, 강산 촉매, 중성 촉매, 염기성 촉매 및 그의 임의의 조합으로 구성된 군으로부터 선택된 적어도 하나를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
60. The method according to any one of claims 55 to 59,
The dehydroxylation catalyst further comprises at least one selected from the group consisting of zeolites, acid catalysts, weak acid catalysts, strong acid catalysts, neutral catalysts, basic catalysts and any combination thereof in addition to the solid oxides, L-type zeolites Way.
제 52 항 내지 제 60 항 중 어느 한 항에 있어서,
락트산 또는 알킬락테이트의 촉매 전환은 제2 화학적 촉매에 의해 매개되는 것을 특징으로 하는 방법.
60. The method according to any one of claims 52 to 60,
Wherein the catalytic conversion of lactic acid or alkyl lactate is mediated by a second chemical catalyst.
제 61 항에 있어서,
제2 화학적 촉매는 에스테르화 촉매인 것을 특징으로 하는 방법.
62. The method of claim 61,
And the second chemical catalyst is an esterification catalyst.
글리세롤로부터 아크릴산 또는 아크릴산 에스테르를 제조하는 방법에 있어서, 상기 방법은:
(a) 글리세롤을 락트산 또는 알킬락테이트로 촉매 전환하는 단계; 및
(b) 상기 단계 (a)에서 얻은 락트산 또는 알킬락테이트를 아크릴산 또는 아크릴산 에스테르로 촉매 전환하는 단계
를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
A process for the production of acrylic acid or acrylic esters from glycerol, said process comprising:
(a) catalytically converting glycerol to lactic acid or alkyl lactate; And
(b) catalytically converting the lactic acid or alkyl lactate obtained in step (a) into acrylic acid or acrylic acid ester
≪ / RTI >
제 63 항에 있어서,
상기 단계 (b)에서 얻은 아크릴산 또는 아크릴산 에스테르를 정제하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
64. The method of claim 63,
Further comprising the step of purifying the acrylic acid or acrylic acid ester obtained in the step (b).
제 63 항 또는 제 64 항에 있어서,
글리세롤의 촉매 전환은 제1 화학적 촉매에 의해 매개되는 것을 특징으로 하는 방법.
65. The method of claim 63 or 64,
Characterized in that the catalytic conversion of glycerol is mediated by a first chemical catalyst.
제 65 항에 있어서,
제1 화학적 촉매는 탈히드록실화 촉매인 것을 특징으로 하는 방법.
66. The method of claim 65,
Wherein the first chemical catalyst is a dehydroxylation catalyst.
제 66 항에 있어서,
탈히드록실화 촉매는 L-형 제올라이트, 개질된 L-형 제올라이트, 및 그의 임의의 조합으로 구성된 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
67. The method of claim 66,
Wherein the dehydroxylation catalyst comprises at least one selected from the group consisting of L-type zeolites, modified L-type zeolites, and any combination thereof.
제 67 항에 있어서,
개질된 L-형 제올라이트는, 인산염, 황산염, 몰리브덴산염, 텅스텐산염, 주석산염, 안티몬산염, 및 그의 임의의 조합으로 구성된 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는 적어도 하나의 무기염 및/또는 그의 산화물을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
68. The method of claim 67,
The modified L-type zeolite comprises at least one inorganic salt comprising at least one selected from the group consisting of phosphates, sulphates, molybdates, tungstates, tinates, antimonates, and any combination thereof and / ≪ / RTI >
제 67 항 또는 제 68 항에 있어서,
개질된 L-형 제올라이트는 적어도 하나의 이온 교환을 거치는 것을 특징으로 하는 방법.
69. The method of claim 67 or 68,
Characterized in that the modified L-type zeolite undergoes at least one ion exchange.
제 67 항 내지 제 69 항 중 어느 한 항에 있어서,
개질된 L-형 제올라이트는 H+, Li+, Na+, K+, Cs+. Mg2+, Ca2+, La2+, La3+, Ce2+, Ce3+, Ce4+, Sm2+, Sm3+, Eu2+, Eu3+, 및 그의 임의의 조합으로 구성된 군으로부터 선택된 적어도 하나와 연관되는 것을 특징으로 하는 방법.
71. The method according to any one of claims 67 to 69,
Modified L-type zeolites include H + , Li + , Na + , K + , Cs + . Mg 2+ , Ca 2+ , La 2+ , La 3+ , Ce 2+ , Ce 3+ , Ce 4+ , Sm 2+ , Sm 3+ , Eu 2+ , Eu 3+ , Lt; RTI ID = 0.0 > of: < / RTI >
제 66 항 내지 제 70 항 중 어느 한 항에 있어서,
탈히드록실화 촉매는 고체 산화물, L-형 제올라이트외에 제올라이트, 산 촉매, 약산 촉매, 강산 촉매, 중성 촉매, 염기성 촉매 및 그의 임의의 조합으로 구성된 군으로부터 선택된 적어도 하나를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
A method according to any one of claims 66 to 70,
The dehydroxylation catalyst further comprises at least one selected from the group consisting of zeolites, acid catalysts, weak acid catalysts, strong acid catalysts, neutral catalysts, basic catalysts and any combination thereof in addition to the solid oxides, L-type zeolites Way.
제 63 항 내지 제 71 항 중 어느 한 항에 있어서,
락트산 또는 알킬락테이트의 촉매 전환은 제2 화학적 촉매에 의해 매개되는 것을 특징으로 하는 방법.
72. The method according to any one of claims 63 to 71,
Wherein the catalytic conversion of lactic acid or alkyl lactate is mediated by a second chemical catalyst.
제 72 항에 있어서,
제2 화학적 촉매는 에스테르화 촉매인 것을 특징으로 하는 방법.
73. The method of claim 72,
And the second chemical catalyst is an esterification catalyst.
KR20147028049A 2012-03-07 2013-03-06 Preparation of alpha, beta-unsaturated carboxylic acids and esters thereof KR20140131589A (en)

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