KR20170093151A

KR20170093151A - 2,5-퓨란디카복실릭 애시드의 디알킬 에스터의 미정제 조성물을 정제하는 방법

Info

Publication number: KR20170093151A
Application number: KR1020177016026A
Authority: KR
Inventors: 벤자민 맥케이; 헤라르뒤스 요한네스 마리아 그루터; 요한네스 마리아 프란치스코 세이븐
Original assignee: 신비나 씨.브이.
Priority date: 2014-11-10
Filing date: 2015-11-10
Publication date: 2017-08-14
Also published as: CA2966607C; MY182537A; CN107207453A; EP3218361A1; BR112017009766B1; BR112017009766A2; US20180155306A1; CN107207453B; US10167268B2; WO2016076712A1; KR101926436B1; AU2015347429A1; MX2017006078A; AU2015347429B2; JP2017534647A; CA2966607A1; EP3218361B1; JP6442055B2

Abstract

출발 디알킬 에스터 농도(concentration)로서 2,5-퓨란디카복실릭 애시드의 디알킬에스터를 90 %wt 이상 포함하고, 출발 모노알킬 에스터 농도로서 2,5-퓨란디카복실릭 애시드의 모노알킬에스터를 5 %wt 이하로 포함하되, 상기 비율은 에스터 조성물의 중량을 기준으로 하는 에스터 조성물은, 상기 출발 디알킬 에스터 농도보다 높은 디알킬 농도를 함유하는 정제된 디알킬 에스터 조성물 및 출발 모노알킬 에스터 농도보다 높은 모노알킬 에스터 농도를 함유하는 용융 잔여물(melt residue) 수득하기 위하여 에스터 조성물을 용융결정화(melt crystallization)하는 것을 포함하는 방법으로 정제할 수 있다. 상기 용융 잔여물로부터 정제된 모노알킬 에스터 조성물 및 오염물이 풍부한 잔여물은 용융 결정화를 통해 준비될 수 있다. 상기 정제된 디알킬 에스터 조성물 및/또는 상기 정제된 모노알킬 에스터 조성물은 가수분해하여 정제된 2,5-퓨란디카복실릭 애시드를 수득할 수있다.

Description

2,5-퓨란디카복실릭 애시드의 디알킬 에스터의 미정제 조성물을 정제하는 방법{Process for purifying a crude composition of dialkyl ester of 2,5-furandicarboxylic acid}

본 발명은 2,5-퓨란디카복실릭 애시드의 디알킬 에스터의 미정제 조성물을 정제하는 방법에 관한 것이다.

2,5-퓨란디카복실릭 애시드(2,5-FDCA)의 디알킬 에스터는 바이오 기반 폴리에스터의 제조에서 모노머로서 사용된다. 이러한 폴리에스터의 제조는 예를 들어, US 2011/0282020 및 WO 2013/062408에 개시된 바 있다. 상기 제조는 알킬렌 디올과 2,5-FDCA의 디알킬 에스터의 중축합 반응을 포함한다. 대안적으로, 산은 모노머로서 사용될 수 있다. 산이 모노머로 사용될 때, 디알킬 에스터를 먼저 제조하는 것이 편리할 수 있고 미정제 2,5-FDCA의 정제가 에스터의 정제보다 더 복잡하기 때문에 얻어진 디알킬 에스터를 비누화시킬 수 있다. 생성된 폴리에스터는 WO 2013/062408에 기술된 바와 같이 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)의 대안으로 사용될 수 있다.

2,5-FDCA의 디알킬 에스터의 제조는 당업계에 공지되어있다. 이와 관련하여, 예를 들어, 탄수화물로부터 5- 하이드록시 메틸푸르푸랄의 에터(ether)를 제조하고, 이어서 상기 에터를 2,5-FDCA 및 그의 에스터를 함유하는 생성물로 산화시키는 방법이 EP2486027호에 개시되어있다. 상기 생성물은 추가적으로 에스터화되어 2,5-FDCA의 디알킬 에스터 및 이의 모노알킬 에스터를 포함하는 에스터 조성물을 수득할 수 있다. 상기 에스터 조성물은 또한 전형적으로 생성된 중합체의 착색을 유발하는 약간의 오염물을 함유하는 것으로 밝혀졌다.

투명(transparent)하고 무색의 폴리에스터의 제조를 가능하게 하기 위하여, 에스터 조성물을 정제하는 것이 바람직하다. PET의 제조를 위한 상응하는 단량체의 정제는 디메틸 테레프탈레이트의 미정제 에스터 조성물의 증류 또는 결정화에 의해 수행될 수 있다는 것이 공지된 바 있다. 미국 특허 제4040793호에는 각 재결정화 단계에 제논 솔루션(genuine solution)의 창조, 각각의 결정화, 결정화된 물질의 분리 및 최종적으로 얻어진 결정의 세척의 4단계가 요구되기 때문에 결정화 및 재결정 화에 상당한 비용이 소요된다는 것이 개시된 바 있다. 미국 특허 제4683034 호 및 미국 특허 제5542372호에는 증발, 결정화 및 용융 결정화의 조합에 의해 디메틸 테레프탈레이트가 이소프탈릭 애시드 및 오르토프탈릭 애시드의 디메틸 에스터로부터 분리되는 디메틸 테레프탈레이트의 정제 방법이 기재되어있다. 이들 특허 문헌은 착색 유발 화합물에 대해서는 개시한 바 없다.

또한, EP 1380566에 따른 방법에서는 디메틸 테레프탈레이트의 용융 결정화를 위해 결정화가 사용되는 것이 제안된 바 있다. 그러나, 용융 결정화만으로는 충분히 순수한 생성물을 수득하기에 불충분한 것으로 나타났다. 따라서 EP 1380566은 p-크실렌과 메틸 p-톨루에이트의 산화 생성물을 에스터화하여 미정제 에스터 생성물을 수득하는 공정, 미정제 에스터 생성물로부터 경질 분획을 분리하는 증류 단계, 중질의 에스터 생성물로부터 경질 분획을 분리하는 플래시 증류, 미정제 에스터 생성물로부터 착색 유발 화합물 및 디메틸 테레프탈레이트를 얻기 위한 두개 이상의 용융 결정화 단계를 포함한다. 두개의 용융 결정화 단계 사이에서, 제1 용융 결정화의 결정화 생성물을 제2 용융 결정화에 적용하기 전에 추가적 증류 칼럼으로 다시 처리하여 착색 유발 화합물을 제거한다. 이 과정은 착색 유발 화합물의 제거가 어렵다는 것을 보여준다.

놀랍게도, 2,5-FDCA의 미정제 에스터 조성물에 있어서, 2,5-FDCA의 모노알킬 에스터가 이의 디알킬 에스터로부터 분리되는 용융 결정화가 수행될 경우 착색 유발 화합물을 제거하기 위한 추가적인 증류 단계가 필요하지 않다는 것이 발견되었다. 이러한 분리는 상기 미정제 에스터 조성물이 조성물의 중량을 기준으로 90 중량% 이상의 디알킬 에스터 및 약 5 중량% 이하의 모노알킬 에스터를 포함하는 경우 수행될 수 있다. 미정제 에스터 조성물이 고함량의 모노알킬 에스터를 포함하는 경우, 용융 결정화에 의한 에스터 조성물의 정제가 수행하기 어렵고 매우 낮은 수율에서만 수행될 수 있다는 것이 더욱 놀라운점이다.

도 1은 여러 용융 결정화 방법의 통합을 보여주는 본 공정의 실시예에 대한 단순환 된 흐름도를 도시한다.
도 2는 미정제 에스터 조성물의 제조 공정이 개략적으로 도시된 다른 구체 예를 나타내며, 상기 조성물은 용융 결정화에 의해 순환된다.

따라서, 본 발명은 출발 디알킬 에스터 농도(concentration)로서 2,5-퓨란디카복실릭 애시드의 디알킬에스터를 90 중량% 이상 포함하고, 출발 모노알킬 에스터 농도로서 2,5-퓨란디카복실릭 애시드의 모노알킬에스터를 5 중량% 이하로 포함하는 에스터 조성물의 정제방법이되, 상기 비율은 상기 에스터 조성물의 중량을 기준으로 하고, 상기 출발 디알킬 에스터 농도보다 높은 디알킬 농도를 함유하는 정제된 디알킬 에스터 조성물 및 출발 모노알킬 에스터 농도보다 높은 모노알킬 에스터 농도를 함유하는 용융 잔여물(melt residue) 수득하기 위하여 에스터 조성물을 용융결정화(melt crystallization)하는 것을 포함하는 에스터 조성물의 정제방법을 제공한다. 디알킬 에스터가 고농도이고 모노알킬 에스터가 적은 양이기 때문에, 용융 결정화 방법은 모노 알킬 에스터로부터 디알킬 에스터를 에스터 조성물에 함유 된 임의의 오염물과 함께 분리시킨다.

상기 에스터 조성물은 에스터 조성물의 중량을 기준으로 약 10 중량 % 이하, 바람직하게는 5 중량 % 이하의 오염물을 함유할 수 있다. 오염물은 이전 반응 동안 형성되었을 수 있다. 상기 나타낸 바와 같이, 상기 에스터 조성물은 5- 히드록시 메틸 푸르푸랄 또는 이의 에터 또는 에스터을 형성하기 위한 탄수화물(carbohydrates)의 탈수화(dehydration)를 비롯한 일련의 반응으로부터의 생성물일 수 있다. 상기 얻어진 탈수화의 생성물은 산화 촉매, 전형적으로 코발트 및 망간을 함유하는 촉매를 통해 산화제에 의해 2,5-FDCA 또는 이의 유도체로 산화될 수있다. 이어서, 산화 생성물은 알칸올(alkanol)과 에스터화될 수 있다. 이러한 반응 동안, 특히 산화 반응 동안, 2,5-FDCA의 디알킬 에스터 및 모노알킬 에스터 이외에 불순물 및 / 또는 부산물 이후 함께, 오염물, 즉 FDCA의 디알킬 에스터 및 모노알킬 에스터 이외의 화합물)이 형성될 수 있다. 이러한 오염물은 에스터화 출발 물질 2,5-FDCA 및 5- 포밀-퓨란-2-카복실릭 애시드(FFCA), FFCA의 알킬 에스터 및 착색 유발 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 화합물을 포함할 수 있다. FFCA 및 이의 유도체의 존재는 그것이 디올과의 임의의 후속 중축합 반응의 종료를 야기하기 때문에 바람직하지 않다.

2,5-FDCA의 모노알킬 에스터의 출발 농도가 약 10 중량% 이상인 2,5-FDCA의 디알킬 에스터의 미정제 에스터 조성물의 용융 결정화는 디알킬 에스터의 함량이 90 중량%를 상당히 초과하는 수준으로 증가된 정제된 디알킬 에스터 조성물을 수득할 수 없음이 발견되었다. 이러한 방식으로 수득될 수 있는 2,5-FDCA의 디알킬 에스터의 가장 높은 순도는 약 90 내지 92 중량 % 범위인 것으로 밝혀졌다. 따라서, 모노알킬 에스터의 수준이 5 중량 % 미만이고, 디알킬 에스터의 수준이 90 중량 %를 초과하는 경우, 모노알킬 에스터의 수준이 더욱 감소 된 정제된 디알킬 에스터 생성물뿐만 아니라, 착색 유발 화합물을 포함하는 오염물이 모노알킬 에스터와 함께 분리된다. 이론에 구속되기를 바라지는 않지만, 2,5-FDCA의 모노알킬 및 디알킬 에스터는 공융 혼합물(eutectic)을 형성하며, 여기서 상기 모노알킬 에스터의 양은 8 내지 10 중량 % 범위에 있는 것으로 믿어진다. 이들 에스터의 혼합의 조성물이 공융 혼합물(eutectic) 조성물과 유사할 때, 용융 결정화에 의한 그러한 혼합물의 순수한 성분으로의 분리는 사실상 불가능해진다. 본 발명에 따른 방법은 디알킬 에스터 농도가 98 중량 % 이상, 바람직하게는 99 중량 % 이상, 보다 바람직하게는 99.5 중량 % 이상일 수 있는 정제된 디알킬 에스터 조성물을 제공한다. 상기 모노알킬 에스터의 농도는 1,000 ppm 이하, 바람직하게는 800 ppm 이하로 낮출 수 있다.

용융 결정화는 당업계에 공지된 기술이며 예를 들어 US 5542372, US 4683034 및 EP 1380566에 개시되어 있다. 이 기술은 냉각 표면과 접촉되는 용융 공급물의 공급을 포함한다. 이러한 접촉시 용융 공급물의 결정화가 시작된다. 용융 결정화는 불순한 용융 물질이 응고점(freezing point) 이하로 냉각되고 추가열이 제거되면 상기 물질 중 일부가 고체화(solidify)될 것이라는 원리에 기초한다. 고체화된 물질이 순수한 경향이 있는 반면, 불순물은 용융물(the melt)에 농축된다. 정제된 물질은 용융물로부터 고체화된 물질을 분리하고, 이를 재 용융시킴으로써 회수된다. 용융 결정화는 층 결정화(layer crystallization) 또는 현탁 용융 결정화(suspension melt crystallization)로서 적합하게 수행된다. 층 결정화 공정에서, 형성된 고체 물질은 냉각된 표면상에 생성된다. 현탁 용융 결정화에서 결정은 열교환기의 냉각된 표면에 생성된다. 결정을 표면에서 긁어 내고 교반된 성장 용기(stirred growth vessel)에서 성장시킨다. 이 용기에서 충분한 크기로 숙성시킨 후, 상기 결정은 용융 잔여물로부터 분리되는 피스톤 형 세척 컬럼으로 이송된다.

층 결정화는 스태틱(static) 결정화 또는 강하식 막(falling film) 결정화로서 수행될 수 있다. 두 방법 모두에서 결정화는 냉각된 표면에서 일어난다. 스태틱 결정화에서, 결정화는 정체된(stagnant) 용융 조성물에 침지된 냉각된 플레이트상에서 일어난다. 바람직하게는, 본 방법은 강하식 막 결정화로서 수행된다. 상기 방법에서, 용융물(the melt)은 냉각된 표면으로서, 튜브의 벽을 따라 예를 들어 튜브의 내벽 아래로 유동(flow)하는 반면, 냉각 매체(cooling medium)는 튜브의 다른면, 예를들어 튜브의 외벽을 따라 분포된다. 재용융시키기 위해 냉각 매체는 가열 매체로 대체될 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 방법은 스태틱 또는 강하식 막 및 / 또는 현탁 용융 결정화 장치에서 적절하게 수행되며, 스태틱 결정화 장치 또는 강하식 막 결정화 장치의 사용이 바람직하다.

본 발명에 따른 방법에서, 2,5-FDCA의 디알킬 에스터는 에스터 조성물로부터 결정화되고 냉각된 표면상에, 예를들어 강하식 막 결정화기(crystallizer)의 튜브에 실질적으로 순수한 고체 물질 층을 형성한다. 모노알킬 에스터뿐만 아니라 5- 포밀-퓨란 -2- 카복실릭 애시드, 이의 알킬 에스터 또는 에스터, 2,5-FDCA 및 착색 유발 화합물은 또한 잔여 용융물에서 농축된다. 따라서, 용융 결정화는 용융된 에스터 조성물을 냉각 튜브의 벽을 따라 통과시켜 냉각 튜브의 벽상에서 2,5-FDCA의 디알킬 에스터의 결정화를 일으키는 강하식 막 장치에서 적절하게 수행된다.

순도를 향상시키기 위해, 고체 물질이 회수를 위해 재용융되기 전에 고체 물질을 약간 재가열하는 것이 유리하다는 것이 밝혀졌다. 약간의 재가열은 온도가 2,5-FDCA의 순수한 디알킬 에스터의 융점을 초과하지 않는 온도에 도달함을 의미한다. 약간의 재가열시에 저 용융 성분은 먼저 용융되고 저 용융 성분의 분리 분획(separate fraction)으로서 수집될 수 있다. 상기 분획은 저 융점 성분 이외에 디알킬 에스터도 함유할 수 있다. 상기 분획은 남아있는 용융물과 결합될 수 있으나, 이를 별도의 분획으로 수집하여 남아있는 용융물과 별도로 처리하는 것도 가능하다. 따라서, 본 발명의 방법은 냉각된 표면상의 2,5-FDCA의 디알킬 에스터의 결정화 후, 상기 냉각된 표면을 2,5-FDCA의 디알킬 에스터의 융점 이하의 온도로 재가열시켜 저 융점 성분의 용융을 수행한다. 상기 기술은 "스웨팅(sweating)"으로 알려져 있다. 따라서 이러한 방식으로 회수될 수 있는 저 용융 성분의 분획은 "스웨트(sweat)"로도 알려져있다. 따라서, 상기 용융된 저 융점 성분은 정제된 디알킬 에스터 조성물 및 용융 잔여물이 외에 스웨트로서 수득될 수 있다.

2,5-FDCA의 디알킬 에스터의 많은 적용에 있어서, 그의 순도가 가장 중요하다. 따라서, 최종 생성물의 순도를 향상시키기 위해 용융 결정화가 1 회 이상 반복되는 몇몇 단계에서 용융 결정화를 수행하는 것이 유리할 수 있다. 본 발명에 따른 방법은 제1 단계에서 에스터 조성물이 용융 결정화되어 제1 정제된 디에스터 조성물, 제 1 용융 잔여물 및 선택적으로 제 1 스웨트를 수득할 수 있으며, 여기서 상기 제 1 정제된 디에스터 조성물은 후속 정제된 디 에스터 조성물 및 후속 용융 잔여물 및 선택적으로 후속 스웨트를 생성하는 후속 용융 결정화 단계로 보내지는데, 후속하는 정제된 디에스터 조성물은 원하는 생성물로서 수득될 수 있다. 상기 절차는 여러 번 반복될 수 있다. 적합하게는, 반복 횟수는 2 내지 7, 바람직하게는 2 내지 4 일 수 있다. 용융 결정화 공정에서 하나 이상의 단계가 적용될 때, 다중 용융 결정화기(multiple melt crystallizers)를 사용할 필요가 없다. 상기 단계는 단일 용융 결정화기(single melt crystallizer)에서 순차적으로 수행될 수 있다.

이러한 절차에서, 이후의 용융 잔여물 및 선택적으로 스웨트를 상기 에스터 조성물의 추가 부분과 조합하는 것이 유리하다. 후속 용융 잔여물은 제 1 에스터 잔여물과 결합될 수 있고, 별도의 용융 결정화 단계에 적용될 수 있다. 이러한 별도의 용융 결정화 단계의 정제된 생성물은 에스터 조성물의 추가의 부분 및 임의로 후속하는 용융 잔여물과 조합될 수있다.

상기 용융 결정화가 수행되는 조건은 정제될 화합물에 의해 결정되며, 특히 디알킬 에스터 잔기의 알킬기에 의존한다. 전형적으로, 상기 에스터 조성물은 알킬기가 1 내지 6 개, 바람직하게는 1 내지 4 개의 탄소 원자를 포함하는 디알킬 에스터를 포함한다. 2,5-FDCA의 디메틸 에스터에 대해 본 발명의 방법을 수행하는 것이 특히 바람직하다. 전형적으로, 상기 용융 결정화가 수행되는 에스터 조성물은 110 내지 150 ℃ 범위의 온도를 갖는다. 상기 냉각된 표면은 전형적으로 2,5-FDCA의 디알킬 에스터의 융점보다 훨씬 낮은 온도를 갖는다. 이러한 온도는 적절하게는 80 내지 110 ℃ 범위이다. 상기 온도는 용융 결정화에 사용되는 열 전달 매체냉각 매체)의 온도를 사용하여 조절된다. 분명히, 고체 물질이 재용융될 때, 표면 및 고체 물질의 온도는 2,5-FDCA의 디알킬 에스터의 융점 이상으로 향상된다. 전형적으로, 상기 온도는 110-150 ℃이다. 스웨트 단계가 고려될 때, 표면 및 고체 물질의 온도는 디알킬 에스터의 융점까지의 온도로 재가열된다. 적합하게는, 열 전달 매체의 온도는 85-118 ℃이다. 이러한 조건은 에스터 조성물의 정제가 증류에 의해 수행될 때 적용되는 조건보다 유리하다는 것이 명백하다. 더욱이, 증류에 의한 정제가 용융 결정화에 의한 것보다 경제적 측면에서 수행하기가 더 어렵기 때문에, 본 공정은 종래의 증류 정제보다 현저한 기술적 및 경제적 장점을 제공한다.

회수되는 용융 잔여물은 2,5-FDCA의 모노알킬 에스터의 강화 된 농도를 함유한다. 상기 조성물은 또한 상당 수준의 디알킬 에스터를 함유한다. 상기 용융 잔여물의 조성물은 상술 바와 같은 공융 혼합물 조성물과 유사할 수 있다. 따라서, 이러한 수준의 모노알킬 에스터를 함유하는 조성물로부터 디알킬 에스터를 회수하는 것은 어려운 일이다. 그러나, 상기 조성물을 공융점(eutectic point)에서 상기 모노알킬 에스터 농도를 훨씬 초과하는 모노알킬 에스터 농도를 함유하는 조성물로 변화시키면, 용융 잔여물로부터 모노알킬 에스터의 분리가 수행될 수있다. 따라서 모노알킬 에스터를 용융 잔여물에 첨가하여 모노알킬 에스터의 함량을 원하는 값으로 증가시킬 수 있다. 그러나, 이러한 첨가를 위해서는 추가량의 FDCA 모노알킬 에스터가 필요하다. 따라서, 용융 잔여물로부터 가치있는 생성물을 회수하기 위해, 용융 잔여물을 공융점에서의 모노알킬 에스터 농도를 초과하는 모노알킬 에스터가 풍부한 중간 생성물, 예를 들면, 정제된 모노알킬 에스터 조성물 및 오염물이 풍부한 잔여물을 얻기 위해 중간 생성물에 용융 결정화를 가한다. 용융 잔여물을 모노알킬 에스터가 풍부한 중간 생성물로 전환시키는 것은 디알킬 에스터와 상응하는 모노알킬 에스터의 반응을 목표로한다. 일반적으로, 이러한 전환을 수행하기 위한 3 가지 방법이 당업자에게 이용 가능하다. 첫 번째 방법은 2,5-FDCA를 갖는 디알킬 에스터의 에스터 교환 반응이다. 이 절차에서는 용융 잔여물에 2,5-FDCA를 200 ℃ 이상, 예를 들어 200 ~ 300℃에서의 온도에서 첨가한다. 바람직하게는, 부가적인 오염물의 존재를 피하기 위해 에스터교환 촉매가 첨가되지 않는다.

상기 중간 생성물을 얻기 위한 두번째 방법은 용융 잔여물을 부분 가수 분해시키는 것이다. 가수 분해가 산성 잔기에 의해 촉매되기 때문에, 모노알킬 에스터의 산성기의 존재는 가수 분해를 촉매한다. 따라서, 부분 가수 분해는 예를 들어 물의 추가, 예를 들어 증기의 형태로 용융 잔여물에 첨가하는 것에 의해 수행될 수 있다. 물의 양이 부분 가수 분해에 필요한 양을 초과하지 않는다는 것을 확인함으로써, 모노알킬 에스터의 수율을 최적화 할 수있다. 이러한 방식으로, 중간 생성물은 높은 수준의 모노알킬 에스터를 가지며, 2,5-FDCA의 과도한 형성 및 임의의 다른 에스터의 비누화가 실질적으로 회피된다. 따라서, 본 공정은 바람직하게는 용융 잔여물이 부분 가수 분해되도록 수행된다. 부분 가수 분해의 조건은 100 내지 200 ℃의 온도 및 1 내지 30 bar의 압력, 바람직하게는 120 내지 180 ℃의 온도 및 2 내지 15 bar의 압력을 포함하는 넓은 범위로부터 선택될 수있다.

용융 잔여물로부터 모노알킬 에스터가 풍부한 중간 생성물에 도달하는 세번째 방법은 용융 잔여물을 강하식 막 증발과 같은 증발을 수행하는 것이다. 증발에 의해, 상대적으로 저비점인(low-boiling) 2,5-FDCA의 디알킬 에스터가 증발되고, 생성물로서 회수되거나 용융 결정화로 재순환될 수 있다. 증발의 나머지 액체는 2,5-FDCA의 모노알킬 및 디알킬 에스터 및 착색 유발 화합물과 같은 일부 오염물로 구성된다. 증발에 의해 잔류 액체 중의 모노알킬 에스터 농도는 잔류 액체를 기준으 하여 적절하게 적어도 10 중량 %이다. 상기 나머지 액체는 중간 생성물로서 회수된다.

유리하게는, 상술한 방법 중 하나에서 수득된 중간 생성물을 이어서 용융 결정화시킨다. 중간 생성물의 용융 결정화는 강하식 막, 스태틱 또는 현탁 용융 결정화로서 수행될 수 있다. 강하식 막 결정화가 바람직하다.

초기 에스터 조성물의 경우에서와 같이, 모노알킬 에스터가 풍부한 중간 생성물의 용융 결정화의 온도 및 다른 조건은 중간 생성물의 알킬기에 따라 조정될 수있다. 또한, 스웨트 생성물이 얻어지도록 용융 결정화를 수행하는 것이 바람직하다. 이 중간 생성물의 용융 결정화는 또한 단계의 스웨트 생성물이 후속 단계의 중간 생성물의 일부에 첨가될 수 있는 몇몇 단계를 포함할 수 있다. 전형적으로, 중간 생성물의 용융 결정화는 모노알킬 에스터가 풍부한 중간 생성물이 160 내지 250 ℃ 범위의 온도를 갖도록 수행된다. 냉각된 표면은 전형적으로 모노알킬 에스터의 융점보다 훨씬 낮은 온도를 가지며, 초기 에스터 조성과 동일한 범위 또는 다소 높은, 예컨대 140 내지 200 ℃ 일 수 있다. 분명히, 고체 물질이 재용융될 때, 표면 및 고체 물질의 온도는 2,5-FDCA의 모노알킬 에스터의 융점 이상으로 향상된다. 일반적으로 상기 온도는 160-250 ℃이다. 스웨트 단계가 고려될 때, 표면 및 고체 물질의 온도는 모노알킬 에스터의 융점까지의 온도로 재가열된다. 적합하게, 상기 스웨트 단계에서의 온도는 160 - 250 ℃이다.

본 발명에 따른 방법의 생성물은 2,5-FDCA의 디알킬 에스터를 포함한다. 용융 잔여물을 처리하여 정제된 모노알킬 에스터가 풍부한 중간 생성물을 형성하는 경우, 본 발명에 따른 방법의 생성물은 또한 2,5-FDCA의 정제된 모노알킬 에스터를 포함한다. 목적하는 생성물이 디알킬 에스터일 때, 모노알킬 에스터는 추가의 알칸올과의 반응에 의해 추가로 에스터화될 수 있다. 이러한 반응은 산촉매의 존재하에 수행될 수 있지만, 모노알킬 에스터가 이미 산성 잔기를 포함하기 때문에 추가의 산성 촉매의 첨가가 필요하지 않다.

그러나, 충분한 순도로 2,5-FDCA를 얻는 것이 어렵기 때문에, 본 발명에 따른 방법은 적합한 출발 물질, 2,5-FDCA로 쉽게 전환될 수있는 고순도의 디알킬 에스터 및 선택적으로 모노알킬 에스터를 제조할 수있다.

따라서, 본 발명은 또한 출발 디알킬 에스터 농도(concentration)로서 2,5-퓨란디카복실릭 애시드의 디알킬에스터를 90 %wt 이상 포함하고, 출발 모노알킬 에스터 농도로서 2,5-퓨란디카복실릭 애시드의 모노알킬에스터를 5 %wt 이하로 포함하는 에스터 조성물로부터 2,5-퓨란디카복실릭 애시드를 제조하는 방법이되, 상기 비율은 상기 에스터 조성물의 중량을 기준으로 하고,

제1항 내지 제17항 중 어느 한 항의 방법에 따라 에스터 조성물을 정제하여 출발 디알킬 에스터 농도보다 높은 디알킬에스터 농도를 함유하는 정제된 디알킬에스터 조성물 및 출발 모노알킬 에스터 농도보다 높은 모노알킬 에스터 농도를 함유하는 용융 잔여물을 얻는 단계; 및 상기 정제된 에스터 조성물을 가수분해 시켜 정제된 2,5-퓨란디카복실릭 애시드를 얻는 단계;를 포함하는 2,5-퓨란디카복실릭 애시드를 제조하는 방법을 제공한다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 방법은 또한 정제된 모노알킬 에스터 조성물의 제조를 유도할 수 있다. 상기 정제된 모노알킬 에스터 조성물은 또한 가수 분해될 때 디카복실릭 애시드 자체를 생성하게될 것이다. 그러므로 가수 분해 생성물은 디알킬 에스터의 가수 분해 생성물과 동일하다. 따라서, 정제된 모노알킬 에스터 생성물을 가수 분해하는 것이 유리하다. 따라서, 상기 방법은 또한 바람직하게는 용융 잔여물을 중간 생성물의 중량을 기준으로 하여 적어도 10 중량 %의 모노알킬 에스터 농도를 함유하는 모노알킬 에스터가 풍부한 중간 생성물로 전환시키는 단계; 모노알킬 에스터가 풍부한 중간 생성물을 용융 결정화시켜 정제된 모노알킬 에스터 조성물을 수득하는 단계; 및 정제된 2,5-FDCA를 수득하기 위해 정제된 모노알킬 에스터 조성물을 가수 분해하는 단계를 포함한다.

상기 용융 잔여물을 모노알킬 에스터가 풍부한 중간 생성물로 전환시키는 단계;는 상술한 바와 같은 에스터 교환 반응 또는 부분 가수 분해 또는 증발에 의해 적절히 수행될 수 있으며, 후자의 두 가지 방법이 바람직하다.

가수 분해는 일반적으로 산성 또는 알칼리성 촉매의 존재하에 수행된다. 모노알킬 에스터는 이미 산성 잔기를 가지고있어 추가 촉매를 첨가 할 필요가 없으므로, 정제된 디알킬 에스터 조성물과 정제된 모노알킬 에스터 조성물을 조합하고 수득 된 혼합물을 동시에 가수 분해하는 것이 바람직하다.

용융 결정화에 적용되는 에스터 조성물은 다양한 방법으로 얻을 수있다. 매우 적합한 방식으로, 이는하기 공정을 포함하는 공정에서 수득된다 :

상기 에스터 조성물은 하기의 단계를 포함하는 방법으로 얻어진다:

-2,5-퓨란디카복실릭 애시드를 포함하는 액체 출발물질과 반대방향으로 반응하는 알칸올alkanol)의 증기류를 반응구역에서 접촉시켜 2,5-퓨란디카복실릭 애시드의 디알킬 에스터 및 물에 에스터화 반응을 수행하는 단계;

-반응구역으로부터 알칸올 및 물을 포함하는 반응 증기를 회수하는 단계; 및

-반응 구역의 바닥 부분으로부터 적어도 2,5-퓨란디카복실릭 애시드의 디알킬 에스터를 포함하는 액체상liquid phase)을 배출시켜 2,5-퓨란디카복실릭 애시드의 디알킬 에스터를 포함하는 에스터 조성물을 얻는 단계.

상기 반응 구역 내의 알칸올은 적절하게는 탄소 원자 1 내지 4 개를 포함하고, 바람직하게는 메탄올이다. 반응 구역은 유리하게는 반응성 스트리핑 컬럼( reactive stripping column)을 포함한다. 이는 반응기 내부 및 / 또는 패킹, 바람직하게는 내부, 더욱 바람직하게는 체판을 적합하게 포함한다.

알칸올 및 물을 포함하는 반응 증기는 증류에 의해 알칸올 분획 및 물 분획, 예를 들어 알칸올 분획로 분리될 수 있다. 상기가 완료되면, 알칸올 분획은 반응 구역으로 재순환될 수 있다. 또한, 액체상(liquid phase)의 일부는 반응 구역으로 재순환될 수있다. 이는 에스터화 반응으로부터 액체상을 분리시키고 한 부분을 반응 구역으로 재순환시킴으로써 수행될 수있다. 선택적으로, 과량의 오염물의 축적을 피하기 위해, 이의 마이너 부분(minor portion)이 블리드 스트림(bleed stream)으로서 배출될 수 있다. 에스터 화 구역에서 수득 된 액체상을 2,5-FDCA의 모노알킬 에스터가 풍부한 제 1 분획 및 2,5-FDCA의 디알킬 에스터가 풍부한 제 2 분획으로 분리하는 것이 특히 바람직하다. 이어서, 제 2 분획을 에스터 조성물로서 사용하고 본 발명에 따라 용융 결정화시킨다. 이러한 분리에 의해, 에스터 조성물 중의 모노알킬 에스터의 부분이 5 중량 % 수준보다 훨씬 낮아 용융 결정화가 유리한 결과를 얻는 것으로 확인된다.

반응 구역에서의 에스터 화는 150 내지 300 ℃ 범위의 반응 온도 및 5 내지 25 bar의 압력에서 수행될 수있다. 용융 결정화는 배치 공정(batch process)이지만, 상기 에스터 화에 의한 에스터 조성물의 제조는 연속 공정(continuous process)으로 수행될 수 있다.

본 발명에 따른 방법은 다음의 도면에 의해 더 설명될 것이다.

도 1은 여러 용융 결정화 방법의 통합을 보여주는 본 공정의 실시예에 대한 단순환 된 흐름도를 도시한다.

도 2는 미정제 에스터 조성물의 제조 공정이 개략적으로 도시된 다른 구체 예를 나타내며, 상기 조성물은 용융 결정화에 의해 순환된다.

상기 에스터 조성물을 기준으로 2,5-FDCA의 디알킬 에스터를 90 중량 % 초과로 포함하는 미정제 에스터 조성물, 예를들어 디메틸 -2,5-퓨란디카복실레이트는 라인 1을 통해 용융 결정화기 A로 통과한다. 용융 결정 장치 A는 편리하게는 튜브 번들을 포함하는 강하식 막 용융 결정화기 일 수 있으며, 여기서 미정제 에스터 조성물은 튜브의 내벽을 따라 통과하고, 열 전달 매체가 벽의 외측을 통과한다. 에스터 조성물은 튜브의 냉각된 표면을 따라 통과하여 고체화된다. 튜브의 내벽에서 고체화되지 않는 용융 잔여물은 라인 3을 통해 배출된다. 동일한 라인 3을 통해 응고 된 물질을 약간 재가열함으로써 얻어지는 스웨트는 용융 잔여물과 합쳐진다. 고체화된 물질을 재용융시킨 후, 재용융된 유체는 라인 2을 통해 용융 결정화기 A로부터 회수되고 라인 4을 통해 공급된 미정제 에스터 조성물의 다른 분획과 합쳐진다. 재용융된 용융 물질 및 분획의 미정제 에스터 조성물은 제 2 용융 결정화기 B로 보내지며, 여기서 이들은 라인 1의 미정제 에스터 조성물과 유사한 방식으로 처리된다. 용융 결정화기 B의 용융 잔여물 및 스웨트가 결정화기로부터 배출되고, 정제된 디알킬 에스터 조성물, 즉 사실상 순수한 디메틸 -2,5-퓨란디카복실레이트는 라인 5를 통해 용융 결정화기 B로부터 배출된다.

라인 3에서 합쳐진 용융 잔여물 및 스웨트는 제 3 용융 결정화기 C로 보내지며, 라인 3에서 합쳐진 물질은 용융 결정화되어 라인 7에서 유체 용융 잔여물 및 스웨트가 수득되고, 라인 8에서 재용융물질이 수득된다. 라인 8은 상당량의 디알킬 에스터를 갖는 물질을 함유하고 있기 때문에, 라인 8의 물질은 초기 용융 결정화기 중 하나, 이 경우에는 라인 1에서 미정제 에스터 조성물이 합쳐지는 용융 결정화기 A로 재순환된다.

용융 결정화는 배치 공정이라는 것이 관찰된다. 도면에서 용융 결정화기는 3 개의 개별적인 장치로 도시되어 있지만, 결정화기의 수가 더 적거나 클 수 있다는 것이 명백하다. 상기 도식은 프로세스 단계의 가능한 순서를 나타내는 작동 모드만을 나타낸다.

라인 7의 용융 잔여물은 폐기될 수 있다. 그러나, 본 발명의 바람직한 구현 예에서, 라인 7의 용융 잔여물은 2,5-FDCA의 모노 메틸 에스터와 같은 상당한 양의 모노알킬 에스터를 함유한다. 상기 유용한 생성물을 회수하기 위해, 용융 잔여물은 라인 7을 통해 가수 분해 반응기 D로 보내진다. 가수 분해 반응기에서 라인 9을 통해 공급 된 D 증기가 반응 혼합물에 첨가된다. 가수 분해 반응기 D에서, 디알킬 에스터는 모노알킬 에스터로 전환된다. 상기 반응으로 또한 메탄올과 같은 알칸올이 산출된다. 모노알킬 에스터는 라인 13을 통해 반응기 D로부터 회수되는 모노알킬 에스터가 풍부한 중간 생성물로서 얻어진다. 그 다음, 모노 클로로 에탄올은 메탄올과 같은 메탄올 제 1 정제된 모노알킬 에스터 생성물은 라인 15를 통해 제 1 정제된 모노알킬 에스터 생성물을 생성하고, 라인 14를 통해 제 1 용융 잔여물 및 스웨트을 생성한다. 제 1 정제 모노알킬 에스터 생성물은 추가의 용융 결정화 장치 G로 적절하게 보내지고, G는 라인 16을 통해 회수되는 정제된 모노알킬 에스터 조성물 및 라인 17을 통해 회수되는 추가의 용융 잔여물 및 스웨트를 생성한다. 라인 13으로부터의 중간 생성물의 부분 라인 17으로부터의 용융 잔여물 및 스웨트는 용융 잔여물에 첨가되어 라인 14에서 스웨트를 생성하고, 라인 14에서 합쳐진 내용물은 용융 결정화기 H로 보내진다. 용융 결정화기 G의 공급물은 콘택 라인 20을 통해 고체화되고 재용융된 분획은 라인 20을 통해 상당한 양의 목적하는 모노알킬 에스터를 함유하기 때문에, 분획은 이전의 용융 결정화기, 이 경우에는 라인 13으로부터의 중간 생성물과 결합되는 용융 결정화기 F로 재순환된다.

라인 5로부터의 정제된 디알킬 에스터 생성물 및 라인 16으로부터의 정제된 모노알킬 에스터 생성물은 별도의 최종 생성물로서 회수될 수있다. 그러나, 원하는 생성물이 2,5-FDCA로 정제되면, 라인 16으로부터의 생성물은 라인 5의 생성물에 첨가될 수 있고, 결합 된 생성물은 라인 5를 통해 가수 분해 반응기 I로 통과될 수있다. 물의 양이 모든 에스터기를 가수 분해하기에 충분한 라인 21을 통해 반응 혼합물에 첨가된다. 가수 분해 반응에서, 메탄올과 같은 알칸올은 유리되고, 라인 22를 통해 배출된다. 알칸올을 회수하기 위해, 알칸올은 라인 22를 통해 증류 컬럼 E로 통과될 수있다. 라인 22에서, 증류 컬럼 E은 또한 가수 분해 반응기 D로부터 라인 10으로부터 알칸올을 공급받을 수있다. 증류 컬럼 E은 알칸올 스트림 11을 생성한다.이 알칸올은 회수될 수 있으며, 생산 공정의 다른 곳 미정제 에스터 조성물. 더 무거운 부산물은 라인 12를 통해 배출될 수 있습니다.

최종 생성물, 즉 정제된 2,5-FDCA는 가수 분해 반응기 I)에서 얻어지고 라인 23)을 통해 회수된다.

도 2를 참조하면,이 도면은 라인 101을 통해 혼합 구역 2A에 공급되는 2,5-FDCA를 포함하는 스트림을 도시한다. 스트림은 2,5-FDCA를 포함 할 수 있고, 또한 2,5-FDCA의 모노 에스터, 예를 들어 2,5-FDCA를 함유 할 수있다. 모노 메틸 에스터. 혼합 구역 2A에서 2,5-FDCA 또는 2,5-FDCA와 그의 모노 에스터의 혼합물은 라인 102을 통해 제공되는 디알킬 -2,5-퓨란디카복실레이트를 포함하는 액체 스트림과 혼합된다. 라인 102은 또한 2,5-FDCA의 모노알킬 에스터의 양을 포함 할 수있다. 혼합 된 액체 스트림은 라인 103을 통해 혼합 구역 2A)으로부터 배출되어 반응 구역 2B으로 보내진다. 반응 구역 2B은 반응성 스트리핑 컬럼의 형태일 수 있다. 라인 103에서 결합 된 액체 스트림은 그 다음 반응성 스트리핑 컬럼 2B의 상부로 도입된다. 반응성 스트리핑 컬럼 2B에는 상부로부터 하부로의 액체의 유동을 허용하는 구멍을 포함하는 체판(sieve plate) 및 바닥에서 상부로의 증기 유동이 제공될 수있는 반면, 역 혼합은 감소된다. 반응성 스트리핑 컬럼 2B 내의 증기는 라인 106을 통해 스트리핑 컬럼 2B의 하부 내로 도입되는 알칸올의 스트림에 의해 제공된다. 스트리핑 컬럼에서 2,5-FDCA와 알칸올 사이의 에스터 화 반응은 알칸올은 2,5-FDCA와 반대로 접촉한다. 에스터 화 동안 형성된 임의의 물은 알칸올 증기와 함께 수증기로서 회수된다. 이로써 에스터 화 반응의 평형이 이동되고 에스터 화 반응이 가상 완성으로 진행될 수 있다. 알칸올 및 물을 포함하는 반응 증기는 반응성 스트리핑 컬럼의 상부로부터 배출되어 라인 107을 통해 증류 컬럼 2D로 전달되어 알칸올 및 물의 분리를 허용한다. 증류 컬럼 2D에서의 증류 동안, 물 분획은 일반적으로 하부 분획으로서 회수되어 라인 109을 통해 증류 컬럼 2D의 바닥으로부터 배출된다.

반응 스트리핑 컬럼 2B에서의 알칸올의 체류 동안, 일부 부산물이 형성될 수있다. 디알킬 에터는 컬럼 2B의 산성 환경에서 알칸올의 에터 화를 통해 생성된다. 디알킬 에터는 또한 알칸올로부터 또한 분리되고, 에터가 저비점의 분획 일 때, 라인 108을 통해 증류 컬럼 2D으로부터 회수될 것이지만, 알칸올은 증류 컬럼 2D으로부터 회수되어 라인 105을 통해 전송된다.

라인 105의 알칸올 분획은 라인 104을 통해 제공된 신선한 보충 알칸올과 합쳐진 조합 구역 2C으로 통과된다. 알칸올의 합한 스트림은 라인 106을 통해 반응성 스트리핑 컬럼 2B으로 통과된다. 이러한 방식으로 알칸올은 효과적으로 재활용된다.

반응성 스트리핑 컬럼 2B에서 형성된 디알킬 -2,5-퓨란디카복실레이트는 라인 110을 통해 반응성 스트리핑 컬럼 2B의 바닥 부분으로부터 액체상으로서 배출된다. 라인 110에서 디알킬 에스터를 함유하는 액체상은 분리 구역 2E을 통과 하였다. 분리 구역 2E에서, 액체상은 라인 102을 통해 혼합 구역 2A으로 통과하는 재순환 스트림으로 라인 111을 통해 배출되는 디알킬 -2,5-퓨란디카복실레이트가 풍부한 미정제 에스터 조성물로 분리된다. 반응성 스트리핑 컬럼 2B으로부터의 액체상은 2,5-FDCA의 생성 동안 형성될 수 있는 고비점 오염물의 형태로 소량의 중질 부산물을 포함할 수있다. 이러한 경우 블리드 스트림을 제공하는 것이 효과적이다. 이러한 블리드 스트림은 라인 102의 액체상을 라인 112을 통해 배출되는 부 스트림으로 분할함으로써 얻어질 수있다.

분리 구역 2E은 적합하게는 디알킬 에스터가 풍부한 생성물 스트림 및 반응성 스트리핑 컬럼 2B으로부터 액체상에 함유 된 모노알킬 에스터의 적어도 대부분을 함유하는 재순환 스트림을 생성시키는 증발 구역이다.

라인 111에서 2,5-FDCA의 디알킬 에스터가 풍부한 미정 제 에스터 조성물은 용융 결정화기 2F로 보내지고, 이로부터 정제된 디알킬 에스터가 라인 113 및 용융 잔여물을 통해 회수되며, 미정제 에스터 조성물 중에 존재하는 임의의 모노알킬 에스터는 라인 114을 통해 배출된다.

도 2에는 오직 하나의 용융 결정화기 만이 도시되어있다. 하나 이상의 결정화기가 사용될 수 있음은 명백하다. 라인 14을 통해 배출되는 용융 잔여물은 가능한 한 많은 디알킬 에스터 생성물을 얻기 위해 동일한 또는 다른 용융 결정화기로 재순환될 수 있음 또한 명백하다.

본 발명은 하기 실시예에 의해 추가로 예시된다.

실시예 1

디메틸 2,5-퓨란 카복실 레이트 및 2,5-FDCA의 모노 메틸 에스터를 포함하는 미정제 조성물을 용융 결정화 단계에 사용하였다. 상기 조성물은 2,5-FDCA의 모노 메틸 에스터 약 2.1 중량 % 및 기타 불순물 약 800ppmw를 함유하고, 나머지는 디메틸 -2,5-퓨란디카복실레이트를 함유하였다. 이 백분율은 조성물의 중량을 기준으로한다. 빙점은 108.40 ℃이다.

용융 결정화는 하기 절차에 따라 수행 하였다. 열 전달 매체(heat transfer medium)의 내부 순환에 의해 가열 또는 냉각된 수직 플레이트를 용융 미정제 생성물과 함께 박스에 현탁시켰다. 열 전달 매체를 미정제 조성물의 빙점 이하로 서서히 냉각시킴으로써 결정이 플레이트 상에 성장하기 시작했다. 결정의 소정 층(predetermined layer)이 전개되었을 때, 오염 물질이 농축된 잔여 용융 물질을 배출시키고 용융 잔여물로서 수집하였다. 이것은 열 전달 매체의 다른 온도에서 수행되었다. 각각의 분획을 수집하였다. 이어서, 결정화된 물질의 나머지 층을 최종적으로 용융시키고 생성물로서 회수하였다.

회수된 분획의 빙점을 측정하였다. 고형 조성물의 빙점은 조성물의 순도가 낮을수록 낮아지기 때문에, 빙점의 수준은 수득된 순도의 수준을 나타낸다. 하기 표 1은 각 분획의 결정화 단계, 스웨팅 단계 및 최종 용융 단계에서의 열 전달 매체(HTM)의 온도, 용융 결정화 장치에 공급된 조성물의 백분율 및 응고점으로 나타낸 것이다.

분획 번호	HTM, ℃	조성물의 백분율 %	빙점, ℃
1-1	104	8.9	104.35
1-2	108	7.4	105.16
1-3	112	11.6	108.02
1-4	130	71.9	109.15

분획 1-1은 용융 잔여물이다. 분획 1-2 및 1-3은 스웨트 분획이다. 분획 1-4를 생성물로서 회수하였다. 가장 높은 빙점을 나타내는 것이 증가된 순도를 나타낸다. 분획 1-4의 조성물을 분석하여 분획 1-4의 중량을 기준으로 2,5-FDCA의 모노 메틸 에스터 0.6 중량 %를 함유하는 것으로 밝혀졌다. 착색 유발 화합물을 비롯한 다른 불순물의 수준은 42ppmw였다. 분획의 나머지는 디메틸 -2,5-퓨란디카복실레이트이다.

상기 실시예는 용융 결정화가 미정제 에스터 조성물을 정제하는 우수한 방법임을 보여준다.

실시예 2

이의 재활용을 위한 스웨트 분획의 적합성을 나타내기 위해, 실시예 1에서 사용된 오리지날 미정제 조성물의 일부와 분획 1-3을 혼합하였다. 분획 1-3의 양은 상기 혼합물을 기준으로 약 11 중량%이다. 혼합물을 통상적으로 실시예 1과 같은 절차에 따라 용융 결정화켰으며, 단 하나의 분획만을 스웨트 분획으로서 수집 하였다. 지시된 양은 용융 결정화기에 공급된 조성물의 백분율로서 나타내었다. 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.

분획 번호	HTM, ℃	조성물의 백분율 %	빙점, ℃
2-1	107	27.4	106.03
2-2	112	11.8	108.44
2-3	130	60.7	109.36

분획 2-1은 용융 잔여물이며, 분획 2-2는 스웨트 분획이다. 분획 2-3은 생성물이다. 보다 높은 빙점으로 나타난 바와 같이, 공급물의 더 많은 부분(larger portion)을 스웨트 분획으로서 배출되게 함으로써, 생성물, 즉 분획 2-3으로 회수되는 분획의 순도가 증가되었다. 또한, 본 실시예 2에서는, 재활용을 위한 몇 가지 분획의 적합성을 보여준다.

상기 분획을 다시 용융 결정화하기 위하여 분획 2-3을 추가 정제하였다. 분획 2-3을 용융 잔여물(분획 2-4), 스웨트 분획 (분획 2-5) 및 최종 생성물 분획 (분획 2-6)로 분리 하였다. 하기 표 3은 HTM 온도, 분획 2-3의 중량을 기준으로 한 각 분획의 양 및 분획의 빙점을 나타낸다.

분획 번호	HTM, ℃	조성물의 백분율 %	빙점, ℃
2-4	109.5	14.6	108.90
2-5	111.4	21.7	109.10
2-6	130	63.7	109.47

표 3의 결과는 분획 2-3의 순도가 또 다른 용융 결정화에 의해 더욱 향상될 수 있음을 보여준다. 분획 2-6의 조성물을 분석한 결과, 2,5-FDCA의 모노메틸 에스터는 분획 2-6의 중량을 기준으로 0.08 중량 %를 함유하는 것으로 밝혀졌다.

다른 불순물도 검출되지 않아, 착색 유발 화합물이 제거되었음을 알 수 있다. 분획의 나머지는 디메틸 -2,5-퓨란디카복실레이트였다.

비교예 3

본 비교예를 통하여 용융 결정화는 이러한 조성물이 2,5-FDCA의 모노알킬 에스터를 5 중량 % 이상 함유하는 경우, 디알킬 -2,5-퓨란디카복실레이트의 미정제 에스터 조성물을 정제하는데 부적당하다는 것이 밝혀졌다.

분획 1-1, 1-2 및 2-1을 혼합하였다. 혼합물은 7.5 중량 % 이상의 2,5-FDCA의 모노메틸 에스터 및 1500ppmw 이상의 다른 불순물을 함유하고, 나머지는 디메틸 -2,5-퓨란디카복실레이트를 함유하였다.

상기 혼합물을 통상적으로 실시예 1과 같은 절차에 따라 용융 결정화켰으며, 단 하나의 분획만을 스웨트 분획으로서 수득하였다. 그 결과를 하기 표 4에 나타내었다.

분획 번호	HTM, ℃	조성물의 양 %	빙점, ℃
3-1	104	6.2	104.3
3-2	110	13.8	104.7
3-3	130	80.0	104.9

표 4의 결과는 7.5 중량 %를 초과하는 모노 메틸 에스터를 함유하는 디메틸 에스터 조성물을 용융 결정화함으로써 빙점의 증가가 거의 이루어지지 않음을 보여준다. 분획 3-3의 오염물 수준은 여전히 1350ppmw 이상이었다.

Claims

출발 디알킬 에스터 농도(oncentration)로서 2,5-퓨란디카복실릭 애시드의 디알킬에스터를 90 중량% 이상 포함하고, 출발 모노알킬 에스터 농도로서 2,5-퓨란디카복실릭 애시드의 모노알킬에스터를 5 중량% 이하로 포함하는 에스터 조성물의 정제방법이되, 상기 비율은 상기 에스터 조성물의 중량을 기준으로 하고,
상기 출발 디알킬 에스터 농도보다 높은 디알킬 농도를 함유하는 정제된 디알킬 에스터 조성물 및 출발 모노알킬 에스터 농도보다 높은 모노알킬 에스터 농도를 함유하는 용융 잔여물(elt residue) 수득하기 위하여 에스터 조성물을 용융결정화(elt crystallization)하는 것을 포함하는 에스터 조성물의 정제방법.
제1항에 있어서,
상기 에스터 조성물은 오염물을 10중량% 이하로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제2항에 있어서,
상기 오염물은 5-포밀-퓨란-2-카복실릭 애시드, 5-포밀-퓨란-2-카복실릭 애시드의 알킬 에스터, 2,5-퓨란디카복실릭 애시드 및 착색 유발 화합물(oloration-causing compounds)으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 에스터 조성물의 용융 결정화는 스태틱(tatic), 강하식 막(alling film) 및/또는 현탁 용융 결정화 장치(uspension melt crystallization equipment)에서 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
제4항에 있어서,
상기 에스터 조성물의 용융 결정화는 냉각된 표면에서 결정화가 일어나는 스태틱 또는 강하식 막 용융 결정화 장치에서 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
제5항에 있어서,
상기 용융 결정화는 상기 용융된 에스터 조성물이 냉각 튜브의 벽을 따라 냉각된 표면으로 통과하여 2,5-퓨란디카복실릭 애시드의 디알킬 에스터를 냉각튜브의 벽에 결정화하는 강하식 막 장치에서 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
제5항 또는 제6항에 있어서,
상기 냉각된 표면에서 2,5-퓨란디카복실릭 애시드의 디알킬 에스터의 결정화 후, 정제된 디알킬 에스터 조성물 및 상기 용융 잔여물 외에 스웨트(weat)로 얻어지는 저융점 성분(ow-melting components)을 용융시키기 위하여 상기 2,5-퓨란디카복실릭 애시드의 디알킬 에스터의 융점보다 낮은 온도까지 냉각된 표면을 재가열시키는 것을 특징으로 하는 방법
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 용융 결정화된 에스터 조성물은 110 내지 200 ℃ 범위의 온도를 가지는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 용융 잔여물은 중간 생성물의 중량 기준 10 중량% 이상의 모노알킬 에스터 농도를 함유하는 모노알킬 에스터가 풍부한 중간 생성물로 전환되는 것을 특징으로 하는 방법.
제9항에 있어서,
상기 용융 잔여물의 전환은 2,5-퓨란디카복실릭 애시드와 디알킬 에스터의 에스터교환인 것을 특징으로 하는 방법.
제9항에 있어서,
상기 용융 잔여물의 전환은 부분 가수분해(artial hydrolysis)인 것을 특징으로 하는 방법.
제9항에 있어서,
상기 용융 잔여물을 증발시켜 2,5-퓨란디카복실릭 애시드의 디알킬에스터를 증발시키고 모노알킬 에스터가 풍부한 중간 생성물로서 남아있는 액체를 회수하는 것을 특징으로 하는 방법.
제9항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 모노알킬 에스터가 풍부한 중간 생성물을 용융 결정화하여 정제된 모노알킬 에스터 조성물 및 오염물이 풍부한 잔여물을 수득하는 것을 특징으로 하는 방법.
제9항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 모노알킬 에스터가 풍부한 중간 생성물의 용융 결정화는 스태틱(tatic), 강하식 막(alling film) 및/또는 현탁 용융 결정화 장치(uspension melt crystallization equipment)에서 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
제9항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 용융 결정화되는 에스터 조성물은 180 내지 250 ℃ 범위의 온도를 가지는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 에스터 조성물은 하기의 단계를 포함하는 방법으로 얻어지는 것을 특징으로 하는 방법:
-2,5-퓨란디카복실릭 애시드를 포함하는 액체 출발물질과 반대방향으로 반응하는 알칸올(lkanol)의 증기류를 반응구역에서 접촉시켜 2,5-퓨란디카복실릭 애시드의 디알킬 에스터 및 물에 에스터화 반응을 수행하는 단계;
-반응구역으로부터 알칸올 및 물을 포함하는 반응 증기를 회수하는 단계; 및
-반응 구역의 바닥 부분으로부터 적어도 2,5-퓨란디카복실릭 애시드의 디알킬 에스터를 포함하는 액체상(iquid phase)을 배출시켜 2,5-퓨란디카복실릭 애시드의 디알킬 에스터를 포함하는 에스터 조성물을 얻는 단계.
제16항에 있어서,
상기 에스터화 반응에서 얻은 액체상은 2,5-퓨란디카복실릭 애시드의 모노알킬 에스터가 풍부한 제1 분획 및 2,5-퓨란디카복실릭 애시드의 디알킬 에스터가 풍부한 제2 분획으로 구분되는 것이되, 상기 제2 분획은 에스터 조성물로서 용융 결정화 되는 것을 특징으로 하는 방법.
출발 디알킬 에스터 농도(oncentration)로서 2,5-퓨란디카복실릭 애시드의 디알킬에스터를 90 중량% 이상 포함하고, 출발 모노알킬 에스터 농도로서 2,5-퓨란디카복실릭 애시드의 모노알킬에스터를 5 중량% 이하로 포함하는 에스터 조성물로부터 2,5-퓨란디카복실릭 애시드를 제조하는 방법이되, 상기 비율은 상기 에스터 조성물의 중량을 기준으로 하고,
제1항 내지 제17항 중 어느 한 항의 방법에 따라 에스터 조성물을 정제하여 출발 디알킬 에스터 농도보다 높은 디알킬에스터 농도를 함유하는 정제된 디알킬에스터 조성물 및 출발 모노알킬 에스터 농도보다 높은 모노알킬 에스터 농도를 함유하는 용융 잔여물을 얻는 단계; 및 상기 정제된 에스터 조성물을 가수분해 시켜 정제된 2,5-퓨란디카복실릭 애시드를 얻는 단계;를 포함하는 2,5-퓨란디카복실릭 애시드를 제조하는 방법.
제18항에 있어서,
상기 방법은 용융 잔여물을 중간 생성물의 중량을 기준으로 하여 적어도 10 중량%의 모노알킬 에스터 농도를 함유하는 모노알킬 에스터가 풍부한 중간 생성물로 전환시키는 단계;
상기 모노알킬 에스터가 풍부한 중간 생성물을 용융 결정화시켜 정제된 모노알킬 에스터 조성물을 수득하는 단계;및
상기 정제된 모노알킬 에스터 조성물을 가수분해시켜 정제된 2,5-퓨란디카복실릭 애시드를 얻는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제18항 또는 제19항에 있어서,
상기 정제된 디알킬 에스터 조성물 및 정제된 모노알킬 에스터 조성물을 합치고 동시에 가수 분해하는 것을 특징으로 하는 방법.