用于产生烯属不饱和羧酸或羧酸酯的工艺
阅读：28发布：2024-02-28
专利汇可以提供用于产生烯属不饱和羧酸或羧酸酯的工艺专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 涉及用于产生烯属不饱和 羧酸 或羧酸酯、优选地α,β烯属不饱和羧酸或羧酸酯的工艺，该工艺通过在 碱 性金属盐的存在下甲 醛 或甲醛的合适来源与非环状羧酸酯的液相反应来进行。，下面是用于产生烯属不饱和羧酸或羧酸酯的工艺专利的具体信息内容。
1.一种用于产生烯属不饱和羧酸或羧酸酯、优选地α,β烯属不饱和羧酸或羧酸酯的工艺，所述工艺通过在碱性金属盐的存在下甲醛或甲醛的合适来源与非环状羧酸酯的液相反应来进行。
2.根据权利要求1所述的工艺，其中所述碱性金属盐是第I族或第II族的金属盐。
3.根据权利要求1或2所述的工艺，其中所述碱性金属盐选自第I族或第II族的金属的氧化物、氢氧化物、碳酸盐、碳酸氢盐、甲基碳酸盐、醇盐例如甲醇盐和叔丁醇盐、氟化物以及磷酸盐。
4.根据任一前述权利要求所述的工艺，其中所述碱性金属盐选自氧化钾、氧化铯、氧化钠、氧化铷、氧化钡、氢氧化钾、氢氧化铯、氢氧化钠、氢氧化铷、氢氧化钡、磷酸钾、磷酸铯、磷酸钠、磷酸铷、磷酸钡、甲醇钠、甲醇钾、甲醇铷、叔丁醇钠、叔丁醇钾、叔丁醇铷、叔丁醇铯、氟化钠、氟化钾、氟化铷、氟化铯、碳酸钾、碳酸铯、碳酸钠、碳酸铷、碳酸钡、碳酸氢钾、碳酸氢钠、碳酸氢铷、碳酸氢铯、碳酸氢钡、甲基碳酸钾、甲基碳酸钠、甲基碳酸铯、甲基碳酸铷或甲基碳酸钡。
5.根据任一前述权利要求所述的工艺，其中所述反应在低于约300℃的温度进行。
6.根据任一前述权利要求所述的工艺，其中所述反应在约5psi和2000psi之间的压力进行。
7.根据任一前述权利要求所述的工艺，其中所述甲醛的合适来源可以选自福尔马林(甲醛、甲醇、水)、低分子量聚甲醛(多聚甲醛)、气态甲醛、甲醛半缩醛(甲醛的醇溶液)、三噁烷或无水甲醛。
8.根据任一前述权利要求所述的工艺，其中所述工艺是分批工艺或连续工艺。
9.根据任一前述权利要求所述的工艺，其中在反应介质中，与所述甲醛或所述甲醛的合适来源相比，所述非环状羧酸酯被保持处于摩尔过量。
10.根据权利要求9所述的工艺，其中所述甲醛或所述甲醛的合适来源以从相对于所述非环状羧酸酯的约1mol％/分钟至10mol％/分钟的速率被添加至反应器。
11.根据权利要求9或10所述的工艺，其中在所述反应的期间，甲醛或甲醛的合适来源与所述非环状羧酸酯的摩尔比被保持在约1:100至1:2、更优选地约1:50至1:5。
12.根据权利要求9所述的工艺，其中所述甲醛或所述甲醛的合适来源以与所述非环状羧酸酯的1.1:1至1:1的摩尔比被进料至反应器。
13.根据任一前述权利要求所述的工艺，其中所述工艺还包括一种或更多种溶剂。
14.根据权利要求13所述的工艺，其中所述溶剂是完全地或大体上非质子的。
15.根据权利要求14所述的工艺，其中所述溶剂是非质子的亲质子溶剂或非质子的避光溶剂，更优选地，非质子的亲质子溶剂。
16.根据权利要求15所述的工艺，其中所述溶剂选自二甲基甲酰胺、二乙基甲酰胺、二甲基乙酰胺(DMAc)、1,3-二甲基-3,4,5,6-四氢-2(1H)-嘧啶酮(DMPU)、1,3-二甲基-2-咪唑烷酮(DMEU或DMI)、3-甲基-2-噁唑烷酮、碳酸丙烯酯、二乙基乙酰胺、1-甲基-2-吡咯烷酮、六甲基磷酰三胺、吡啶、四甲基脲、二甲基亚砜、乙腈、丙腈、苯甲腈、丙酮、2-丁酮、3-戊酮、苯乙酮、硝基甲烷、硝基苯、四氢噻吩、1,1-二氧化物(环丁砜)、二乙醚、二异丙醚、1,4-二氧六环、碳酸二甲酯、四氢呋喃、1,2-二甲氧基乙烷、二甘醇二甲醚、苯、环己烷、二甲苯或甲苯。
17.一种用于产生烯属不饱和羧酸或羧酸酯、优选地α,β烯属不饱和羧酸或羧酸酯的工艺，所述工艺通过在碱性金属盐的存在下甲醛或甲醛的合适来源与式R3-CH2-COOR4的非环状羧酸酯的液相反应来进行，其中R4是烷基基团、优选地C1至C4烷基基团并且R3是甲基。
18.一种烯属不饱和羧酸或羧酸酯、优选地α,β烯属不饱和羧酸或羧酸酯，通过在碱性金属盐的存在下甲醛或甲醛的合适来源与非环状羧酸酯的液相反应来产生。
19.甲基丙烯酸或甲基丙烯酸甲酯，通过在碱性金属盐的存在下甲醛或甲醛的合适来源与非环状羧酸酯的液相反应来产生。
20.碱性金属盐用于通过甲醛或甲醛的合适来源与非环状羧酸酯的液相反应来产生烯属不饱和羧酸或羧酸酯、优选地α,β烯属不饱和羧酸或羧酸酯的用途。
用于产生烯属不饱和羧酸或羧酸酯的工艺
[0001] 本发明涉及用于产生烯属不饱和羧酸或羧酸酯、特别是α,β不饱和羧酸或羧酸酯、更特别是丙烯酸或丙烯酸酯例如(烷基)丙烯酸或(烷基)丙烯酸烷基酯特别是(甲基)丙烯酸或(甲基)丙烯酸烷基酯例如(甲基)丙烯酸甲酯的工艺，该工艺通过在碱的存在下使羧酸酯与甲醛或甲醛来源缩合来进行，特别地，但不排他地，本发明涉及用于产生(甲基)丙烯酸或其烷基酯例如甲基丙烯酸甲酯的工艺，该工艺通过在这样的碱的存在下使丙酸烷基酯例如丙酸甲酯与甲醛或甲醛来源缩合来进行。本发明特别地与产生甲基丙烯酸(MAA)和甲基丙烯酸甲酯(MMA)有关。
[0002] 此类酸或酯可以通过使式R3-CH2-COOR4的烷酸酯(alkanoic ester)与合适的亚甲基来源例如甲醛反应来制成，其中R3和R4各自独立地是丙烯酸类化合物领域中已知的合适的取代基例如烷基基团、特别是包含例如1-4个碳原子的低级烷基基团。因此，例如，甲基丙烯酸或其烷基酯、特别是甲基丙烯酸甲酯可以通过丙酸甲酯与作为亚甲基来源的甲醛的催化反应来制成。
[0003] US485070描述了通过使用负载在多孔硅胶上的铯催化剂使饱和脂肪族单羧酸与甲醛气相缩合来产生α,β不饱和脂肪族羧酸。在铯/二氧化硅催化剂的存在下由丙酸和甲醛产生甲基丙烯酸在范围为从273℃至408℃的温度进行，其中甲基丙烯酸的选择性的范围为从81％至88％。
[0004] 如上文提及的，已知的MMA的产生方法是使用甲醛将丙酸甲酯(MEP)催化转化成MMA。US6544924描述了通过在二氧化硅负载的催化剂的存在下烷酸或烷酸酯、特别是丙酸甲酯与甲醛的催化反应来产生烯属不饱和酸或酯。使用这些催化剂由丙酸甲酯、甲醇和福尔马林产生甲基丙烯酸甲酯(MMA)和甲基丙烯酸(MA)在350℃进行，并且得到在3％和12％之间的MMA和MA的收率以及在88％至97％之间的MMA和MA的选择性。
[0005] 非均相体系的问题是需要高温，这增加了费用并且还增加了不需要的副产物的产生。
[0006] WO00/58298公开了干燥剂可以用于在碱的存在下内酯与甲醛来源的反应中，以除去水，甲醛来源是聚甲醛或醛类。内酯中间体对于水解是非常稳定的，并且由于环结构而被高度活化，并且讨论了非均相碱催化剂和均相碱催化剂两者。另一方面，直链酯对于水解敏感得多，并且更少被活化。
[0007] 令人惊讶地，现在已经发现，特定的金属盐在羧酸酯与甲醛或甲醛来源的液相反应中在改善收率和选择性两者方面是显著有效的。
[0008] 根据本发明的第一方面，提供了用于产生烯属不饱和羧酸或羧酸酯、优选地α,β烯属不饱和羧酸或羧酸酯的工艺，该工艺通过在碱性金属盐(basic metal salt)的存在下甲醛或甲醛的合适来源与非环状羧酸酯的液相反应来进行。
[0009] 碱
[0010] 优选地，碱性金属盐是第I族或第II族的金属盐。优选地，碱性金属盐选自第I族或第II族的金属的氧化物、氢氧化物、碳酸盐、碳酸氢盐、甲基碳酸盐、醇盐例如甲醇盐和叔丁醇盐、氟化物以及磷酸盐，更优选地，碱性金属盐选自第I族或第II族的金属的甲醇盐、碳酸盐或甲基碳酸盐。为了避免疑问，如本文使用的第I族金属意指锂(Li)、钠(Na)、钾(K)、铷(Rb)以及铯(Cs)。为了避免疑问，如本文使用的第II族金属意指铍(Be)、镁(Mg)、钙(Ca)、锶(Sr)、钡(Ba)。优选地，第I族或第II族的金属选自钾(K)、铯(Cs)、铷(Rb)或钡(Ba)，更优选地选自铯(Cs)或铷(Rb)。
[0011] 优选地，碱性金属盐可以选自氧化钾、氧化铯、氧化钠、氧化铷、氧化钡、氢氧化钾、氢氧化铯、氢氧化钠、氢氧化铷、氢氧化钡、磷酸钾、磷酸铯、磷酸钠、磷酸铷、磷酸钡、甲醇钠、甲醇钾、甲醇铷、叔丁醇钠、叔丁醇钾、叔丁醇铷、叔丁醇铯、氟化钠、氟化钾、氟化铷、氟化铯、碳酸钾、碳酸铯、碳酸钠、碳酸铷、碳酸钡、碳酸氢钾、碳酸氢钠、碳酸氢铷、碳酸氢铯、碳酸氢钡、甲基碳酸钾、甲基碳酸钠、甲基碳酸铯、甲基碳酸铷或甲基碳酸钡，更优选地，甲醇铯、甲醇铷、碳酸铯、碳酸铷、甲基碳酸铯或甲基碳酸铷，最优选地，碳酸铯或甲基碳酸铯，特别是甲基碳酸铯。
[0012] 合适的碱性金属盐包括铯(Cs)或铷(Rb)的碳酸盐(包括碳酸氢盐和甲基碳酸盐)。有利地，本发明的碱性金属盐对于本发明的反应产物给出显著高的转化率和选择性。
[0013] 合适的碱性第I族或第II族的金属盐是在多至300℃的温度、更典型地在多至250℃的温度、最优选地在多至200℃的温度在反应介质中至少部分地可溶的那些第I族或第II族的金属盐。
[0014] 在反应期间，碱性金属盐可以以任何合适的形式存在于反应介质中。优选地，碱性金属盐可以大体上完全溶解在反应介质中，或反应介质和碱性金属盐一起可以呈浆料的形式，其中碱性金属盐的一部分溶解在反应介质/液相中，而一部分不溶解，并且因此保持呈固体形式。更优选地，碱性金属盐大体上完全溶解在反应介质/液相中。
[0015] 连续反应可以在反应物中的某些在固相中的情况下进行，但优选地在反应物被大体上完全溶解的情况下进行。
[0016] 分批反应(batch reaction)可以在反应物中的某些在固相中的情况下进行，但优选地在反应物被大体上完全溶解的情况下进行。在不受理论所束缚的情况下，在分批反应中，在该工艺开始时，反应介质和碱性金属盐一起可以呈浆料的形式，但当工艺进展时由于甲醇的形成而使更多的碱性金属盐可以溶解在反应介质中，其中碱性金属盐可以是更可溶的，使得碱性金属盐可以在该工艺结束时被大体上完全溶解。本领域技术人员将理解，提到的溶解在反应介质中的碱性金属盐的量是当其处于反应将被进行的温度时溶解在反应介质中的量。
[0017] 优选地，碱性金属盐在反应介质中是完全饱和的。优选地，当碱性金属盐在反应介质中是完全饱和的时，以不溶解的形式存在的任何碱性金属盐可以随着溶解的碱被反应而能够溶解在反应介质中。
[0018] 优选地，在反应期间，碱性金属盐的至少一部分在液相中。
[0019] 本发明的所述碱性金属盐可以提供，基于在反应介质中存在的金属的总固体重量，在反应介质中存在的总金属的从90wt％至100wt％，例如从在反应介质中存在的总金属的95wt％、99wt％、99.5wt％或99.9wt％，更优选地在反应介质中存在的总金属的大体上100wt％。通常，除了如本文定义的碱性金属盐，没有其他金属类型以高于痕量水平(trace level)存在于本发明的反应介质中，特别地，除了第I族金属盐，没有其他金属类型存在于反应介质中，更特别地，除了如本文更特别地定义的第I族金属盐，没有其他金属类型存在于反应介质中。
[0020] 因此，根据本发明的第二方面，提供了用于产生烯属不饱和羧酸或羧酸酯、优选地α,β烯属不饱和羧酸或羧酸酯的工艺，该工艺通过在均相碱性金属盐(homogeneous basic metal salt)的存在下甲醛或甲醛的合适来源与非环状羧酸酯的液相反应来进行。
[0021] 甲醛
[0022] 甲醛的合适来源可以是式I的化合物
[0023]
[0024] 其中R5和R6独立地选自C1-C12烃或H，X是O，n是从1至100的整数，并且m是1。
[0025] 优选地，R5和R6独立地选自如本文所定义的C1-C12烷基、烯基或芳基，或H，更优选地，C1-C10烷基或H，最优选地，C1-C6烷基或H，特别是甲基或H。优选地，n是从1至10的整数，更优选地，从1至5的整数，特别是1-3的整数。然而，可以使用甲醛的其他来源，包括三噁烷。
[0026] 因此，甲醛的合适来源包括可以提供甲醛来源的任何平衡组分(equilibrium composition)。这样的实例包括但不限于甲缩醛(1,1二甲氧基甲烷)、三噁烷、聚甲醛R1-O-2 1 2
(CH2-O)i-R(其中R和/或R是烷基基团或氢，i＝1至100)、多聚甲醛、福尔马林(甲醛、甲醇、水)以及其他平衡组分例如甲醛、甲醇和丙酸甲酯的混合物。然而，包含多于30％水的甲醛来源不在反应中使用或优选地至少不在反应中使用。
(CH2-O)i-R(其中R和/或R是烷基基团或氢，i＝1至100)、多聚甲醛、福尔马林(甲醛、甲醇、水)以及其他平衡组分例如甲醛、甲醇和丙酸甲酯的混合物。然而，包含多于30％水的甲醛来源不在反应中使用或优选地至少不在反应中使用。
[0027] 通常，聚甲醛是甲醛和甲醇的高级缩甲醛或半缩甲醛，CH3-O-(CH2-O)i-CH3(“缩甲醛-i”)或CH3-O-(CH2-O)i-H(“半缩甲醛-i”)，其中i＝1至100、优选地1-5、特别是1-3，或具有至少一个非甲基末端基团的其他聚甲醛。因此，甲醛来源还可以是式R31-O-(CH2-O-)iR32的聚甲醛，其中R31和R32可以是相同的或不同的基团，并且至少一个选自C2-C10烷基基团，例如R31＝异丁基并且R32＝甲基。
[0028] 福尔马林可以用作甲醛的原料，但通常在该反应中使用之前被脱水。优选地，术语福尔马林意指以按重量计25％至65％∶0.01％至25％∶25％至70％的比率的甲醛∶甲醇∶水的混合物。更优选地，术语福尔马林意指以按重量计30％至60％∶0.03％至20％∶35％至60％的比率的甲醛∶甲醇∶水的混合物。最优选地，术语福尔马林意指以按重量计35％至
55％∶0.05％至18％∶42％至53％的比率的甲醛∶甲醇:水的混合物。
55％∶0.05％至18％∶42％至53％的比率的甲醛∶甲醇:水的混合物。
[0029] 优选地，甲醛的合适来源可以选自福尔马林(甲醛、甲醇、水)、低分子量聚甲醛(多聚甲醛)、气态甲醛、甲醛半缩醛(甲醛的醇溶液(alcoform))、三噁烷或无水甲醛，更优选地，低分子量聚甲醛(多聚甲醛)、甲醛半缩醛(甲醛的醇溶液)或无水甲醛，最优选地，甲醛半缩醛(甲醛的醇溶液)或无水甲醛，特别地，甲醛的合适来源可以是甲醛半缩醛(甲醛的醇溶液)。使用多聚甲醛、三噁烷、无水甲醛和甲醛半缩醛(甲醛的醇溶液)、特别是甲醛半缩醛(甲醛的醇溶液)是优选的，因为这减少了从该工艺除去水的需要。
[0030] 优选地，反应混合物，例如包含甲醛或甲醛的合适来源和非环状羧酸酯的混合物，包含按重量计小于约5％(w/w)的水。更优选地，反应混合物，例如包含甲醛或甲醛的合适来源和非环状羧酸酯的混合物，包含按重量计小于约2％的水。最优选地，反应混合物，例如包含甲醛或甲醛的合适来源和非环状羧酸酯的混合物，可以包含从按重量计约0.1％至1.0％的水。
[0031] 优选地，甲醛或甲醛的合适来源可以具有按重量计小于约15％(w/w)、更优选地按重量计小于约5％w/w、最优选地按重量计小于约1％w/w的含水量。优选地，甲醛或甲醛的合适来源是基本上无水的。
[0032] 在某些实施方案中，甲醛或甲醛的合适来源是甲醛半缩醛(甲醛的醇溶液)。有利地，使用甲醛半缩醛(甲醛的醇溶液)提供无水甲醛。
[0033] 溶剂
[0034] 如上文详述的，甲醛或甲醛的合适来源和非环状羧酸酯以及碱性金属盐在液相中。此液体反应介质可以包括用于反应的溶剂。
[0035] 因此，本发明的工艺还可以任选地包括一种或更多种溶剂。
[0036] 优选地，溶剂是完全或大体上非质子的。合适的非质子溶剂列表在Josef Barthel,Heiner-J.Gores,Georg Schmeer和Rudolf Wachter,Topics in Current Chemistry，第111卷，第33页，1983的“Non-Aqueous Elelctrolyte Solutions in Chemistry and Modern Technology”的第112-114页的表A-1中，在标题“Aprotic protophilic solvents”、“Aprotic protophobic solvents”、“Low permittivity electron donor solvents”以及“Inert solvents”下。优选地，溶剂是非质子的亲质子溶剂(aprotic protophilic solvent)或非质子的避光溶剂(aprotic photophobic solvent)、更优选地，非质子的亲质子溶剂。优选地，溶剂选自二甲基甲酰胺、二乙基甲酰胺、二甲基乙酰胺(DMAc)、1,3-二甲基-3,4,5,6-四氢-2(1H)-嘧啶酮(DMPU)、1,3-二甲基-
2-咪唑烷酮(DMEU或DMI)、3-甲基-2-噁唑烷酮、碳酸丙烯酯、二乙基乙酰胺、1-甲基-2-吡咯烷酮、六甲基磷酰三胺、吡啶、四甲基脲、二甲基亚砜、乙腈、丙腈、苯甲腈、丙酮、2-丁酮、3-戊酮、苯乙酮、硝基甲烷、硝基苯、四氢噻吩、1,1-二氧化物(环丁砜)、二乙醚、二异丙醚、1,
4-二氧六环、碳酸二甲酯、四氢呋喃、1,2-二甲氧基乙烷、二甘醇二甲醚、苯、环己烷、二甲苯或甲苯。更优选地，溶剂选自二甲基甲酰胺、二乙基甲酰胺、二甲基乙酰胺(DMAc)、1,3-二甲基-3,4,5,6-四氢-2(1H)-嘧啶酮(DMPU)、1,3-二甲基-2-咪唑烷酮(DMEU或DMI)、3-甲基-2-噁唑烷酮、二乙基乙酰胺、1-甲基-2-吡咯烷酮、六甲基磷酰三胺、吡啶、四甲基脲、二甲基亚砜、乙腈、丙腈、苯甲腈、丙酮、2-丁酮、3-戊酮、苯乙酮、硝基甲烷、硝基苯、四氢噻吩、1,1-二氧化物(环丁砜)、二乙醚、二异丙醚、1,4-二氧六环、四氢呋喃、1,2-二甲氧基乙烷或二甘醇二甲醚。最优选地，溶剂选自二甲基甲酰胺、二乙基甲酰胺、二甲基乙酰胺(DMAc)、1,3-二甲基-3,4,5,6-四氢-2(1H)-嘧啶酮(DMPU)、1,3-二甲基-2-咪唑烷酮(DMEU或DMI)、3-甲基-2-噁唑烷酮、二乙基乙酰胺、1-甲基-2-吡咯烷酮、六甲基磷酰三胺、吡啶、四甲基脲、二甲基亚砜、乙腈、丙腈、硝基甲烷或四氢噻吩、1,1-二氧化物(环丁砜)。
2-咪唑烷酮(DMEU或DMI)、3-甲基-2-噁唑烷酮、碳酸丙烯酯、二乙基乙酰胺、1-甲基-2-吡咯烷酮、六甲基磷酰三胺、吡啶、四甲基脲、二甲基亚砜、乙腈、丙腈、苯甲腈、丙酮、2-丁酮、3-戊酮、苯乙酮、硝基甲烷、硝基苯、四氢噻吩、1,1-二氧化物(环丁砜)、二乙醚、二异丙醚、1,
4-二氧六环、碳酸二甲酯、四氢呋喃、1,2-二甲氧基乙烷、二甘醇二甲醚、苯、环己烷、二甲苯或甲苯。更优选地，溶剂选自二甲基甲酰胺、二乙基甲酰胺、二甲基乙酰胺(DMAc)、1,3-二甲基-3,4,5,6-四氢-2(1H)-嘧啶酮(DMPU)、1,3-二甲基-2-咪唑烷酮(DMEU或DMI)、3-甲基-2-噁唑烷酮、二乙基乙酰胺、1-甲基-2-吡咯烷酮、六甲基磷酰三胺、吡啶、四甲基脲、二甲基亚砜、乙腈、丙腈、苯甲腈、丙酮、2-丁酮、3-戊酮、苯乙酮、硝基甲烷、硝基苯、四氢噻吩、1,1-二氧化物(环丁砜)、二乙醚、二异丙醚、1,4-二氧六环、四氢呋喃、1,2-二甲氧基乙烷或二甘醇二甲醚。最优选地，溶剂选自二甲基甲酰胺、二乙基甲酰胺、二甲基乙酰胺(DMAc)、1,3-二甲基-3,4,5,6-四氢-2(1H)-嘧啶酮(DMPU)、1,3-二甲基-2-咪唑烷酮(DMEU或DMI)、3-甲基-2-噁唑烷酮、二乙基乙酰胺、1-甲基-2-吡咯烷酮、六甲基磷酰三胺、吡啶、四甲基脲、二甲基亚砜、乙腈、丙腈、硝基甲烷或四氢噻吩、1,1-二氧化物(环丁砜)。
[0037] 本领域技术人员将理解，甲醇或乙醇(当存在时)可以从甲醛来源被引入至反应混合物。然而，这些醇通常应当与如上详述的溶剂结合使用，并且应当以基于反应介质的总重量的小于约50wt％、优选地小于约45wt％、更优选地小于约20wt％的量在反应介质中存在。
[0038] 有利地，使用如本文描述的溶剂可以改善反应速率。
[0039] 非环状反应物
[0040] 优选地，本发明的非环状羧酸酯反应物具有下式：
[0041] R3-CH2-COOR4，
[0042] 其中R4是烷基基团、优选地C1至C4-烷基基团、更优选地，甲基基团，并且R3是甲基基团。
[0043] 因此，根据本发明的另外的方面，提供了用于产生烯属不饱和羧酸或羧酸酯、优选地α,β烯属不饱和羧酸或羧酸酯的工艺，该工艺通过在碱性金属盐的存在下甲醛或甲醛的合适来源与式R3-CH2-COOR4的非环状羧酸酯的液相反应来进行，其中R4是烷基基团、优选地C1至C4烷基基团并且R3是甲基。
[0044] 优选地，根据本发明的任一方面的非环状羧酸酯是丙酸甲酯。
[0045] 产物
[0046] 优选地，通过本发明的工艺产生的烯属不饱和羧酸或羧酸酯选自甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丙酯或甲基丙烯酸丁酯或甲基丙烯酸的金属盐，最优选地，甲基丙烯酸甲酯或甲基丙烯酸的金属盐。
[0047] 本发明的工艺特别适合于产生甲基丙烯酸及其烷基酯。合适地，甲基丙烯酸及其酯是甲基丙烯酸(C1-C4)烷基酯，其通常从在碱性金属盐的存在下相应的丙酸酯与甲醛或甲醛的合适来源的反应产生，优选地，从丙酸甲酯产生甲基丙烯酸或特别是甲基丙烯酸甲酯(MMA)。
[0048] 在本发明中，在缩合反应中产生的水可以将在该工艺中形成的酯的某些水解成酸。因此，这是甲基丙烯酸的一条路线。
[0049] 有利地，已经发现本发明的工艺在用于产生烯属不饱和羧酸或羧酸酯的甲醛或甲醛的合适来源与非环状羧酸酯的反应中产生显著低水平的不需要的副产物。
[0050] 有利地，已经示出，本发明的工艺的烯属不饱和羧酸或羧酸酯产物的选择性大体上不随着如将通常预计的增加的转化率而降低。通常，在现有技术的工艺中，在不受理论所束缚的情况下，由于在反应期间以所述较高的转化率产生更多不需要的副产物，因此当转化率增加时，选择性降低。然而，在本发明的工艺中，产生了显著低水平的不需要的副产物，并且因此，已经令人惊讶地发现本发明的工艺产生改善的转化率，同时保持或改善烯属不饱和羧酸或羧酸酯产物的选择性。
[0051] 此外，本发明的主要副产物是至甲基丙烯酸酯的甲醇加合物(3-甲氧基异丁酸甲酯)或至甲基丙烯酸的甲醇加合物的碱金属盐(金属3-甲氧基异丁酸盐(metal 3-methoxyisobutyrate))。这些可以通过碱催化的工艺(原位或以单独的工艺)容易地转化成对应的甲基丙烯酸酯。因此，这些副产物不导致不可逆的选择性损失，并且当计算总的反应选择性时必然可以不被考虑。
[0052] 根据本发明的另一个方面，提供了烯属不饱和羧酸或羧酸酯、优选地α,β烯属不饱和羧酸或羧酸酯，其通过在碱性金属盐的存在下甲醛或甲醛的合适来源与非环状羧酸酯的液相反应来产生。
[0053] 根据本发明的另一个方面，提供了甲基丙烯酸或甲基丙烯酸甲酯，其通过在碱性金属盐的存在下的甲醛或甲醛的合适来源与非环状羧酸酯的液相反应来产生。
[0054] 根据本发明的另一个方面，提供了碱性金属盐用于通过甲醛或甲醛的合适来源与非环状羧酸酯的液相反应产生烯属不饱和羧酸或羧酸酯、优选地α,β烯属不饱和羧酸或羧酸酯的用途。优选地，本发明提供了碱性金属盐在所述反应中用于以下的用途：用于改进的选择性、特别是丙酸甲酯(MeP)至甲基丙烯酸甲酯(MMA)的选择性和/或甲醛至甲基丙烯酸甲酯(MMA)的选择性，和/或用于减小的温度产生和/或用于减少的副产物、特别是比烯属不饱和羧酸或羧酸酯产物更高沸点的副产物。
[0055] 从未反应的非环状羧酸或羧酸酯反应物分离和/或纯化烯属不饱和羧酸或羧酸酯、优选地α,β烯属不饱和羧酸或羧酸酯，可以通过本领域已知的任何合适的方法进行。
[0056] 反应条件
[0057] 优选地，反应可以在低于约300℃、更优选地低于约280℃、最优选地低于约240℃、特别是低于约190℃，例如从约80℃至250℃、更优选地从约100℃至200℃、特别是从约120℃至190℃的温度进行。有利地，本发明的工艺可以在比通常将从描述气相反应的现有技术所预计的更低的温度进行。考虑到丙酸甲酯(MeP)在其与甲醛的反应中的去质子化在工业工艺(industrial process)中在高温发生，这是特别令人惊讶的。
[0058] 优选地，反应可以在约5psi和2000psi之间、更优选地在约10psi至1000psi之间、最优选地在约大气压或14psi和500psi之间的压力进行。通常，可以选择反应压力，使得反应物在给定温度被保持在液相中。
[0059] 本发明的工艺可以是分批工艺或连续工艺。优选地，使用连续工艺。
[0060] 试剂可以独立地或在预先混合之后被进料至反应器。
[0061] 甲醛或甲醛的合适来源可以以任何合适的速率被添加至容纳包含非环状羧酸酯以及溶解的碱性金属盐的反应介质的反应器。通常，在分批工艺中，甲醛或甲醛的合适来源以一定的速率被添加至容纳包含非环状羧酸酯以及溶解的碱性金属盐的反应介质的反应器，所述速率适合于保持非环状羧酸酯处于与所述甲醛或甲醛的合适来源相比的摩尔过量(molar excess)。
[0062] 除非另外指定，否则如本文使用的“摩尔过量”意指，基于在反应介质中存在的甲醛或甲醛的合适来源和非环状羧酸酯的总量，甲醛或甲醛的合适来源以比非环状羧酸酯的量低至少1mol％、优选地低至少5mol％、更优选地低至少10mol％的量存在。
[0063] 例如，在分批工艺中，甲醛或甲醛的合适来源可以以从相对于非环状羧酸酯的约1mol％/分钟至10mol％/分钟的速率被添加至反应器。
[0064] 优选地，在整个该工艺的持续时间中，甲醛或甲醛的合适来源与非环状羧酸酯的摩尔比被保持在约1∶100至1∶2、更优选地约1∶50至1∶5。
[0065] 优选地，在分批反应中，被添加至反应介质的碱性金属盐与非环状羧酸酯的摩尔比是约5∶1至0.2∶1、更优选地，摩尔比是约2∶1至0.4∶1、最优选地，摩尔比是约2∶1至0.5∶1。
[0066] 优选地，在添加甲醛或甲醛的合适来源之前，包含非环状羧酸酯、碱性金属盐和任选的溶剂的反应介质被加热至反应将被进行的温度周围。优选地，在与反应介质混合之前，甲醛或甲醛的合适来源被加热至反应将被进行的温度周围。本领域技术人员将理解，包含非环状羧酸酯、碱性金属盐和任选的溶剂的反应介质可以被加热至高于或低于反应将被进行的温度30℃的温度。
[0067] 通常，在连续工艺期间，甲醛或甲醛的合适来源以一定的速率被添加至容纳包含非环状羧酸酯以及溶解的碱性金属盐的反应介质的反应器，所述速率保持非环状羧酸酯处于与所述甲醛或甲醛的合适来源相比的摩尔过量(molar excess)。本领域技术人员将理解，在连续反应中，甲醛或甲醛的合适来源可以被进料至包含非环状羧酸酯和溶解的碱性金属盐连同另外的非环状羧酸酯反应物和/或碱性金属盐的反应介质。
[0068] 为了避免疑问，如关于连续反应使用的术语“摩尔过量”具有与上文对于分批反应描述的相同的含义。
[0069] 优选地，在连续反应中，甲醛或甲醛的合适来源可以以与非环状羧酸酯的1.1∶1至1∶1的摩尔比被进料至反应器。
[0070] 优选地，在连续反应中，碱性金属盐与非环状羧酸酯的摩尔比可以在反应介质中被保持在5∶1至0.2∶1、更优选地约2∶1至0.4∶1、最优选地约2∶1至0.5∶1。
[0071] 有利地，在分批反应或连续反应中，以上文定义的方式将甲醛或甲醛的合适来源添加至反应器令人惊讶地得到改善的转化率。有利地，以如上文定义的方式将甲醛或甲醛的合适来源添加至反应器令人惊讶地限制甲醛的累积，从而减少产生不需要的副产物的不需要的副反应。
[0072] 有利地，在不受理论所束缚的情况下，将甲醛或甲醛的合适来源添加至包含非环状羧酸酯以及溶解的碱性金属盐和任选的溶剂的反应介质能够使甲醛被加热至反应温度，而没有由碱性金属盐催化的分解的任何风险。
[0073] 在分批反应中，在碱性金属盐的存在下反应物的接触时间取决于温度、压力以及碱性金属盐的浓度，但反应物的接触时间通常是在2分钟和12小时之间、更优选地在5分钟和8小时之间、最优选地在10分钟和4小时之间。
[0074] 在连续反应中，反应器中的平均停留时间可以对应于在如上文陈述的分批反应中的接触时间。
[0075] 在本发明的工艺中使用的碱性金属盐的量不一定是关键的，并且将通过所采用的工艺的实际性来确定。然而，通常将选择碱的量以实现最优的选择性和收率。然而，本领域技术人员将理解，最小量的碱应当足以引起非环状羧酸酯的充分去质子化以允许可接受的反应速率。
[0076] 在本发明的工艺中使用的或进料至本发明的工艺的试剂的相对量可以在宽的范围内变化，但通常甲醛或甲醛的合适来源与非环状羧酸酯的摩尔比在1∶20至2∶1、更优选地1∶10至1.5∶1、最优选地1∶5至1.2∶1的范围内。最优选的比率将取决于甲醛的形式和碱从甲醛类物质释放甲醛的能力。因此，其中在R31O-(CH2-O-)iR32中的R31和R32中的一个或两个是H的高度反应性甲醛物质需要相对低的比率，通常在此情况下，甲醛或甲醛的合适来源与非环状羧酸酯的摩尔比在1∶9至1∶1的范围内。在甲醛类物质具有低的反应性的情况下，例如在R31和R32没有一个是H的情况下，如例如在CH3O-CH2-OCH3中或在三噁烷中，较高的比率是最优选的，通常1∶9至20∶1。
[0077] 根据本发明的任一方面的工艺还可以任选地包括一种或更多种醇。优选地，用于在本发明的碱性反应中使用的任选的醇是甲醇。甲醇的量不是关键的。通常，使用的量是尽实际可能低的，这允许其在甲醛的某些来源中存在，除非也选择甲醇作为反应溶剂，然而如果需要，还可以使用单独的或另外的溶剂。
[0078] 醇(当在反应中存在时)与非环状酸酯的摩尔比通常在20∶1至1∶20、优选地3∶1至1∶10、最优选地2∶1至1∶5的范围内。
[0079] 甲醇(当在反应中存在时)与非环状酸酯的摩尔比通常在20∶1至1∶20、优选地3∶1至1∶10、最优选地2∶1至1∶5的范围内。
[0080] 干燥剂
[0081] 如上文提及的，由于甲醛的来源，水还可以在反应混合物中存在。取决于甲醛的来源，可能需要在反应之前从其除去水的某些或全部。如上文提及的，保持比在甲醛来源中更低水平的水可以有利于反应效率和/或随后的产物纯化。
[0082] 因此，本发明的工艺还可以任选地包括一种或更多种干燥剂。合适的干燥剂包括无水硫酸钠、无水硫酸镁、分子筛(各种孔径)、氧化钙、氯化钙、碳酸钾、噁唑烷、通式RC(OR′)3的原酸酯、氧化铝、硅胶、活性碳、蒙脱石及其混合物。
[0083] 定义
[0084] 除非另外指定，否则当在本文中使用时，术语“烷基”意指C1至C12烷基，并且包括甲基基团、乙基基团、乙烯基基团、丙基基团、丙烯基基团、丁基基团、丁烯基基团、戊基基团、戊烯基基团、己基基团、己烯基基团以及庚基基团，优选地甲基、乙基、丙基、丁基、戊基以及己基。除非另外指定，否则当存在足够数目的碳原子时，烷基基团可以是直链或支链的、环状的、无环的或部分环状的/无环的、未被取代的、被选自以下的一种或更多种取代基取代19 20 21 22 23 24 25 26
或终止：卤素、氰基、硝基、-OR 、-OC(O)R 、-C(O)R 、-C(O)OR 、-NR R 、-C(O)NR R 、-SR29、-C(O)SR30、-C(S)NR27R28、未被取代的或被取代的芳基、或未被取代或被取代的Het，其中此处R19至R30并且通常在本文中各自独立地代表氢、卤素、未被取代的或被取代的芳基或未被取代的或被取代的烷基，或在R21的情况下，代表卤素、硝基、氰基和氨基和/或被一个或更多个(优选地小于4个)氧原子、硫原子、硅原子或被硅醇基基团(silano group)或二烷基硅基团(dialkylsilcon group)中断，或其混合物。优选地，烷基基团是未被取代的、优选地直链的，并且优选地饱和的。
或终止：卤素、氰基、硝基、-OR 、-OC(O)R 、-C(O)R 、-C(O)OR 、-NR R 、-C(O)NR R 、-SR29、-C(O)SR30、-C(S)NR27R28、未被取代的或被取代的芳基、或未被取代或被取代的Het，其中此处R19至R30并且通常在本文中各自独立地代表氢、卤素、未被取代的或被取代的芳基或未被取代的或被取代的烷基，或在R21的情况下，代表卤素、硝基、氰基和氨基和/或被一个或更多个(优选地小于4个)氧原子、硫原子、硅原子或被硅醇基基团(silano group)或二烷基硅基团(dialkylsilcon group)中断，或其混合物。优选地，烷基基团是未被取代的、优选地直链的，并且优选地饱和的。
[0085] 术语“烯基”应当被理解为上文的“烷基”，除了其中至少一个碳碳键是不饱和的，并且因此该术语涉及C2至C12烯基基团。
[0086] 在不存在相反的信息下，术语“烷(alk)”或类似术语应当被认为与上文“烷基”的定义一致。
[0087] 当在本文中使用时，术语“芳基”包括五元至十元、优选地五元至八元的碳环的芳香族或假芳香族基团(pseudo aromatic group)，例如苯基、环戊二烯基和茚基阴离子以及萘基，这些基团可以是未被取代的或被选自以下的一种或更多种取代基取代：未被取代的或被取代的芳基、烷基(该烷基基团自身可以是未被取代的或被取代的或被终止的，如本文定义的)、Het(该Het基团自身可以是未被取代的或被取代的或被终止的，如本文定义的)、卤素、氰基、硝基、OR19、OC(O)R20、C(O)R21、C(O)OR22、NR23R24、C(O)NR25R26、SR29、C(O)SR30或C(S)NR27R28，其中R19至R30各自独立地代表氢、未被取代的或被取代的芳基或烷基(该烷基基团自身可以是未被取代的或被取代的或被终止的，如本文定义的)，或在R21的情况下，代表卤素、硝基、氰基或氨基。
[0088] 当在本文中使用时，术语“卤素”意指氯基团、溴基团、碘基团或氟基团，优选地氯或氟。
[0089] 当在本文中使用时，术语“Het”包括四元至十二元、优选地四元至十元的环体系，该环包含一个或更多个选自氮、氧、硫及其混合物的杂原子，并且该环不包含一个或更多个双键，或在特性上可以是非芳香族的、部分芳香族的或完全芳香族的。环体系可以是单环的、双环的或稠合的。本文确定的每个“Het”基团可以是未被取代的或被选自以下的一种或更多种取代基取代：卤素、氰基、硝基、氧代、烷基(该烷基基团自身可以是未被取代的或被取代的或被终止的，如本文定义的)、-OR19、-OC(O)R20、-C(O)R21、-C(O)OR22、-N(R23)R24、-C(O)N(R25)R26、-SR29、-C(O)SR30或-C(S)N(R27)R28，其中R19至R30各自独立地代表氢、未被取代的或被取代的芳基或烷基(该烷基基团自身可以是未被取代的或被取代或被终止的，如本文定义的)或在R21的情况下，代表卤素、硝基、氨基或氰基。术语“Het”因此包括诸如任选地被取代的氮杂环丁基、吡咯烷基、咪唑基、吲哚基、呋喃基、噁唑基、异噁唑基、噁二唑基、噻唑基、噻二唑基、三唑基、噁三唑基(oxatriazolyl)、噻三唑基(thiatriazolyl)、哒嗪基、吗啉基、嘧啶基、吡嗪基、喹啉基、异喹啉基、哌啶基、吡唑基以及哌嗪基。在Het处的取代可以是在Het环的碳原子处，或在合适的情况下在杂原子的一个或更多个处。
[0090] “Het”基团还可以呈N氧化物的形式。
[0091] 除非另外指定，否则当在本文中使用时，术语“碱”或“碱性”意指具有能够与氢(质子)或与另一种物质的空轨道形成共价键的至少一个可用电子对的化学物质或分子实体。碱可以是布朗斯特碱( base)或路易斯碱(Lewis base)。为了避免疑问，布朗斯特碱是能够从酸或对应的分子实体或化学物质接受氢(质子)的化学物质或分子实体(即，氢受体)。为了避免疑问，路易斯碱是能够提供一对电子并且因此能够与路易斯酸配位从而产生路易斯加合物的化学物质或分子实体。
[0092] 除非另外指定，否则如本文使用的术语“反应介质”意指反应的液相。
[0093] 除非另外指定，否则如本文使用的术语“均相”意指其中所有组分例如反应物、碱性金属盐和溶剂(当存在时)在相同的相中的工艺。
[0094] 除非另外指定，否则如本文使用的术语“非均相”意指其中组分例如反应物、碱性金属盐和溶剂(当存在时)中的一种或更多种与剩余的组分在不同的相中的工艺。
[0095] 除非另外指定，否则如本文使用的术语“分批工艺”意指其中在反应条件下，使指定量的反应物反应以获得产物的工艺。反应通常继续直到反应物用完。
[0096] 除非另外指定，否则如本文使用的术语“连续工艺”意指其中反应物被进料到反应器中并且在反应开始之后和在工艺期间将产物从反应器取出的工艺。反应通常继续直到关闭反应器。
[0097] 现在将参考以下非限制性实施例并且通过仅例证的方式来描述本发明的实施方案。实施例
[0098] 所有实施例都示出由丙酸甲酯制备甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸。
[0099] 实施例1
[0100] 在填充氮气的手套箱中，将25mL Parr Series 4590压力反应器高压釜装载有1.96g碳酸铯(6mmol)和6mL N,N-二甲基乙酰胺。将高压釜用氮气加压至15巴，缓慢吹扫至
1.5巴，并且然后密封。然后，将混合物在搅拌下在35分钟内加热至135℃。然后，将2.65g丙酸甲酯(30mmol)和3g甲醛的甲醇溶液(methyl alcoform)(55mmol甲醛)在氮气压力下注射到高压釜中的混合物中。注射引起温度降低至117℃之后，温度急剧上升(spike)至155℃。
在温度急剧上升，之后将混合物在10分钟内加热至160℃。在停止搅拌之后，将混合物保持在160℃持续4小时，并且将混合物冷却至低于25℃。将残余的压力缓慢地吹扫，并且取出的混合物(exit mixture)用甲醇稀释直到所有盐已经溶解。
1.5巴，并且然后密封。然后，将混合物在搅拌下在35分钟内加热至135℃。然后，将2.65g丙酸甲酯(30mmol)和3g甲醛的甲醇溶液(methyl alcoform)(55mmol甲醛)在氮气压力下注射到高压釜中的混合物中。注射引起温度降低至117℃之后，温度急剧上升(spike)至155℃。
在温度急剧上升，之后将混合物在10分钟内加热至160℃。在停止搅拌之后，将混合物保持在160℃持续4小时，并且将混合物冷却至低于25℃。将残余的压力缓慢地吹扫，并且取出的混合物(exit mixture)用甲醇稀释直到所有盐已经溶解。
[0101] 溶液的样品通过1H NMR来分析，其示出相对比率是68.0％丙酸甲酯:15.7％丙酸铯:13.5％甲基丙烯酸甲酯:2.8％甲基丙烯酸铯。将混合物在高真空下进行干燥，在液氮阱(liquid nitrogen trap)中收集挥发性材料。反应挥发物通过GC来分析，并且示出15.8％的丙酸甲酯至产物的转化率，以及99.83％的相对于丙酸甲酯的对甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸的选择性。
[0102] 实施例2
[0103] 在填充氮气的手套箱中，将25mL Parr Series 4590压力反应器高压釜装载有2.5g碳酸铯(12mmol)和6mL N,N-二甲基乙酰胺。将高压釜用氮气加压至15巴，缓慢吹扫至
1.5巴，并且然后密封。将混合物在搅拌下在35分钟内加热至135℃。然后，将2.65g丙酸甲酯(30mmol)和3g甲醛的甲醇溶液(55mmol甲醛)在氮气压力下注射到高压釜中的混合物中。注射引起温度降低至118℃，之后温度急剧上升至152℃。在温度急剧上升之后，将混合物在10分钟内加热至160℃。在停止搅拌之后，将混合物保持在160℃持续4小时，并且将混合物冷却至低于25℃。将残余的压力缓慢地吹扫，并且取出的混合物用甲醇稀释直到所有盐已经溶解。
1.5巴，并且然后密封。将混合物在搅拌下在35分钟内加热至135℃。然后，将2.65g丙酸甲酯(30mmol)和3g甲醛的甲醇溶液(55mmol甲醛)在氮气压力下注射到高压釜中的混合物中。注射引起温度降低至118℃，之后温度急剧上升至152℃。在温度急剧上升之后，将混合物在10分钟内加热至160℃。在停止搅拌之后，将混合物保持在160℃持续4小时，并且将混合物冷却至低于25℃。将残余的压力缓慢地吹扫，并且取出的混合物用甲醇稀释直到所有盐已经溶解。
[0104] 溶液的样品通过1H NMR来分析，其示出相对比率是69.8％丙酸甲酯∶9.4％丙酸铯∶18.0％甲基丙烯酸甲酯∶2.8％甲基丙烯酸铯。将混合物在高真空下进行干燥，在液氮阱中收集挥发性材料。反应挥发物通过GC来分析，并且示出13.8％的丙酸甲酯至产物的转化率，以及99.25％的对甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸的选择性。
[0105] 实施例3
[0106] 在填充氮气的手套箱中，将25mL Parr Series 4590压力反应器高压釜装载有2.5g碳酸铯(12mmol)和6mL N,N-二甲基乙酰胺。将高压釜用氮气加压至15巴，缓慢吹扫至
1.5巴，并且然后密封。然后，将混合物在搅拌下在35分钟内加热至135℃。然后，将2.65g丙酸甲酯(30mmol)和0.165g甲醛的甲醇溶液(3mmol甲醛)在氮气压力下注射到高压釜中的混合物中。注射引起温度降低至125℃。然后，将混合物在10分钟内加热至160℃并且在搅拌停止之后保持在此温度持续2小时，并且将混合物冷却至低于25℃。将残余的压力缓慢地吹扫，并且取出的混合物用甲醇稀释直到所有盐已经溶解。
1.5巴，并且然后密封。然后，将混合物在搅拌下在35分钟内加热至135℃。然后，将2.65g丙酸甲酯(30mmol)和0.165g甲醛的甲醇溶液(3mmol甲醛)在氮气压力下注射到高压釜中的混合物中。注射引起温度降低至125℃。然后，将混合物在10分钟内加热至160℃并且在搅拌停止之后保持在此温度持续2小时，并且将混合物冷却至低于25℃。将残余的压力缓慢地吹扫，并且取出的混合物用甲醇稀释直到所有盐已经溶解。
[0107] 溶液的样品通过1H NMR来分析，其示出相对比率是78.0％丙酸甲酯∶16.0％丙酸铯∶3.8％甲基丙烯酸甲酯∶2.2％甲基丙烯酸铯。将混合物在高真空下进行干燥，在液氮阱中收集挥发性材料。反应挥发物通过GC来分析，并且示出4.4％的丙酸甲酯至产物的转化率，以及99.64％的对甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸的选择性。
[0108] 实施例4
[0109] 在填充氮气的手套箱中，将25mL Parr Series 4590压力反应器高压釜装载有1.368g甲基碳酸钾(12mmol)和6mL N,N-二甲基乙酰胺。将高压釜用氮气加压至15巴，缓慢吹扫至1.5巴，并且然后密封。将混合物在搅拌下在35分钟内加热至135℃。然后，将2.65g丙酸甲酯(30mmol)和0.33g甲醛的甲醇溶液(6.0mmol甲醛)在氮气压力下注射到高压釜中的混合物中。注射引起温度降低至118℃，之后温度急剧上升至138℃。在温度急剧上升之后，将混合物在10分钟内加热至160℃。在停止搅拌之后，将混合物保持在160℃持续30分钟，并且将混合物冷却至低于25℃。将残余的压力缓慢地吹扫，并且取出的混合物用甲醇稀释直到所有盐已经溶解。
[0110] 溶液的样品通过1H NMR来分析，其示出相对比率是84.3％丙酸甲酯∶10.3％丙酸钾∶5.2％甲基丙烯酸甲酯∶0.2％甲基丙烯酸钾。将混合物在高真空下进行干燥，在液氮阱中收集挥发性材料。反应挥发物通过GC来分析，并且示出5.5％的丙酸甲酯至产物的转化率，以及99.32％的对甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸的选择性。
[0111] 实施例5
[0112] 在填充氮气的手套箱中，将25mL Parr Series 4590压力反应器高压釜装载有2.5g甲基碳酸铯(12mmol)、2.65g丙酸甲酯(30mmol)以及6mL N,N-二甲基乙酰胺。将高压釜用氮气加压至15巴，缓慢吹扫至1.5巴，并且然后密封。将混合物在搅拌下在50分钟内加热-1
至160℃。然后，将1.65g甲醛的甲醇溶液(30mmol甲醛)以0.05mL min 逐滴地进料持续33分钟。在停止搅拌之后，将混合物密封并且在160℃加热持续另外的27分钟，并且将混合物冷却至低于25℃。将残余的压力缓慢地吹扫，并且取出的混合物用甲醇稀释直到所有盐已经溶解。
至160℃。然后，将1.65g甲醛的甲醇溶液(30mmol甲醛)以0.05mL min 逐滴地进料持续33分钟。在停止搅拌之后，将混合物密封并且在160℃加热持续另外的27分钟，并且将混合物冷却至低于25℃。将残余的压力缓慢地吹扫，并且取出的混合物用甲醇稀释直到所有盐已经溶解。
[0113] 溶液的样品通过1H NMR来分析，其示出相对比率是55.2％丙酸甲酯∶24.2％丙酸铯∶9.6％甲基丙烯酸甲酯∶14.0％甲基丙烯酸铯。将混合物在高真空下进行干燥，在液氮阱中收集挥发性材料。反应挥发物通过GC来分析，并且示出23.9％的丙酸甲酯至产物的转化率，以及99.46％的对甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸的选择性。
[0114] 实施例6
[0115] 在填充氮气的手套箱中，将25mL Parr Series 4590压力反应器高压釜装载有2.5g甲基碳酸铯(12mmol)、2.65g丙酸甲酯(30mmol)以及6mL N,N-二甲基乙酰胺。将高压釜用氮气加压至15巴，缓慢吹扫至1.5巴，并且然后密封。将混合物在搅拌下在50分钟内加热至160℃。然后，将1.65g甲醛的甲醇溶液(30mmol甲醛)以0.05mL min-1逐滴地进料持续33分钟。在停止搅拌之后，将混合物密封并且在160℃加热持续另外的27分钟，并且将混合物冷却至低于25℃。将残余的压力缓慢地吹扫，并且取出的混合物用甲醇稀释直到所有盐已经溶解。
[0116] 溶液的样品通过1H NMR来分析，其示出丙酸酯/盐(propionate)和甲基丙烯酸酯/盐(methacrylate)的相对比率是56.3％丙酸甲酯∶22.5％丙酸铯∶10.7％甲基丙烯酸甲酯∶10.5％甲基丙烯酸铯。将混合物在高真空下进行干燥，在液氮阱中收集挥发性材料。反应挥发物通过GC来分析，并且示出24.3％的丙酸甲酯至产物的转化率，以及99.13％的对甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸的选择性。
[0117] 实施例7
[0118] 在填充氮气的手套箱中，将25mL Parr Series 4590压力反应器高压釜装载有2.5g甲基碳酸铯(12mmol)、2.65g丙酸甲酯(30mmol)以及6mL N,N-二甲基乙酰胺。将高压釜用氮气加压至15巴，缓慢吹扫至1.5巴，并且然后密封。将混合物在搅拌下在50分钟内加热-1
至160℃。然后，将1.65g甲醛的甲醇溶液(30mmol甲醛)以0.05mL min 逐滴地进料持续66分钟。将混合物密封并且停止搅拌，并且将混合物冷却至低于25℃。将残余的压力缓慢地吹扫，并且取出的混合物用甲醇稀释直到所有盐已经溶解。
至160℃。然后，将1.65g甲醛的甲醇溶液(30mmol甲醛)以0.05mL min 逐滴地进料持续66分钟。将混合物密封并且停止搅拌，并且将混合物冷却至低于25℃。将残余的压力缓慢地吹扫，并且取出的混合物用甲醇稀释直到所有盐已经溶解。
[0119] 溶液的样品通过1H NMR来分析，其示出丙酸酯/盐和甲基丙烯酸酯/盐的相对比率是49.0％丙酸甲酯∶27.0％丙酸铯∶12.0％甲基丙烯酸甲酯∶12.0％甲基丙烯酸铯。将混合物在高真空下进行干燥，在液氮阱中收集挥发性材料。反应挥发物通过GC来分析，并且示出25.5％的丙酸甲酯至产物的转化率，以及99.24％的对甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸的选择性。
[0120] 表1-实施例1-7的转化率和选择性的结果
[0121]实施例编号 1 2 3 4 5 6 7
转化率/％ 15.8 13.8 4.4 5.5 23.9 24.3 25.5
选择性/％ 99.83 99.25 99.64 99.32 99.46 99.13 99.24
转化率/％ 15.8 13.8 4.4 5.5 23.9 24.3 25.5
选择性/％ 99.83 99.25 99.64 99.32 99.46 99.13 99.24
[0122] 表1总结了实施例1-7的转化率和选择性的结果，并且示出了选择性不取决于本发明的反应的收率。
[0123] 实施例8-21：一般程序
[0124] 将25mL Parr Series 4590压力反应器高压釜装载有碱金属盐(12mmol)、溶剂(6mL)和丙酸甲酯(2.65g，30mmol)，然后用氮气加压至15巴，缓慢吹扫至1.5巴，并且然后密封。将混合物在搅拌下在50分钟内加热至反应温度。甲醛的甲醇溶液(55重量％甲醛、45重量％甲醇)通过以0.05mL min-1逐滴添加来添加，直到使用Gilson泵已经添加期望的量。将混合物搅拌持续一定时间，以在反应温度完成总反应时间，在此之后，停止搅拌，并且将混合物冷却至室温。将残余的压力缓慢地吹扫，并且排出的混合物用甲醇稀释，直到所有盐已经溶解。
[0125] 溶液的样品通过1H NMR来分析，其示出丙酸酯/盐和甲基丙烯酸酯/盐如丙酸甲酯、丙酸根阴离子、甲基丙烯酸甲酯以及甲基丙烯酸根阴离子的相对比率。将混合物在高真空下进行干燥，在液氮阱中收集挥发性材料。反应挥发物通过使用装配有Restek Rtx-1701 60米0.32mm ID，1微米df柱的Agilent 6890N GC的GC来分析。
[0126] 实施例8-21：结果
[0127] 来自如在上文一般程序部分中描述地进行的分析的数据在表2中示出。
[0128] 在表中使用的缩写如下：
[0129] CsMC＝甲基碳酸铯
[0130] KMC＝甲基碳酸钾
[0131] CsP＝丙酸铯
[0132] CsMA＝甲基丙烯酸铯
[0133] DMAc＝二甲基乙酰胺
[0134] NMP＝1-甲基-2-吡咯烷酮
[0135] MIB＝异丁酸甲酯
[0136] DMAcr＝二甲基丙烯酰胺
[0137] MeP＝丙酸甲酯
[0138] MMA＝甲基丙烯酸甲酯
[0139] HCHO＝甲醛
[0140] 排除如在实施例24中示出的通过温和处理可以转化成MMA和甲醇的3-甲氧基异丁酸甲酯，选择性在一系列的丙酸甲酯至丙酸甲酯的转化中以高的选择性被保持。
[0141] 表2：来自实施例8-21的结果
[0142]
[0143]
[0144]
[0145] 实施例22
[0146] 将丙酸甲酯(160ml)、干燥的甲醛的甲醇溶液(0.1wt水)(140ml，55wt％甲醛)和氟化铯(145.5g)添加到1L哈斯特洛伊高压釜(Hastelloy autoclave)中。然后，将高压釜封闭并且然后加热至160℃持续两小时。允许高压釜冷却到室温，并且取出内容物。将取出的溶液在真空下加热，并且将反应挥发物用液氮冷凝。允许挥发物解冻并且通过GC来分析。GC分析示出了17.7％的MeP的转化率和99.7％的反应选择性。
[0147] 实施例23
[0148] 将丙酸甲酯(160ml)、干燥的甲醛的甲醇溶液(0.1wt水)(140ml，55wt％甲醛)、甲醇(100ml)和氟化铯(156.6g)添加到1L哈斯特洛伊高压釜中。然后，将高压釜封闭并且然后加热至160℃持续两小时。允许高压釜冷却到室温，并且取出内容物。将取出的溶液在真空下加热，并且反应挥发物用液氮冷凝。允许挥发物解冻并且通过GC来分析。GC分析示出8.0％的MeP的转化率和96.6％的反应选择性。
[0149] 实施例24：3-甲氧基异丁酸甲酯至MMA的转化率
[0150] 在氮气下，将甲醇钠(NaOMe；0.61g，11mmol)添加到100ml舒伦克烧瓶(Schlenk flask)中，将此溶解在甲醇(16.16g，517mmol)中。在氮气下，将3-甲氧基异丁酸甲酯(66.78g，505mmol)添加到单独的250ml舒伦克烧瓶中，并且将此加热至95℃。一旦温度已经稳定，就在氮气下使用套管将NaOMe和甲醇溶液添加至3-甲氧基异丁酸甲酯。每两分钟取出所得到的溶液的样品，持续10分钟，并且然后每15分钟取一次，持续一小时。将样品通过硅胶以除去任何NaOMe。然后，样品通过使用GC来分析。在一小时之后，3-甲氧基异丁酸甲酯至MMA的百分比转化率是37.27％。
[0151] 比较实施例25
[0152] 将根据WO 03026795的实施例3B制备的具有组分0.93wt Zr、6.35wt Cs的硅胶催化剂在下文描述的条件下测试催化性能。
[0153] 催化剂样品的催化性能在装载有3g的催化剂珠(catalyst bead)(2mm-4mm直径)的大气压力微反应器中测定。将干燥的催化剂在氮气下加热至350℃，并且然后以约16秒的停留时间用68.3wt％丙酸甲酯、19.5wt％甲醇、6.8wt％水和5.4wt％甲醛的混合物进料过夜。然后，将反应以接触时间以从2.9秒至16.5秒的阶梯变化的这样的速率切换至74.0wt％丙酸甲酯、19.9wt％甲醇、0.5wt％水和5.6wt％甲醛的进料混合物。在进料流已经以每个流量被稳定之后，来自反应器的气体通过冷却至室温来冷凝，并且经由通过小瓶的塑料盖进料以防止空气的进入和水的冷凝的套管收集在玻璃小瓶中。
[0154] 在完成每个样品的收集之后立即将样品转移至密封的小瓶，并且通过使用装配有DB1701柱和火焰离子化检测器的Shimadzu GC的气相色谱法分析，以确定组成。对于每个分析，使用Shimadzu的GC解答软件(Shimadzu′s GC solution software)处理所得到的色谱，以获得个体组分的峰面积。应用个体组分的FID响应因子以将峰面积首先转化成样品中的可检测的材料的wt，然后转化成mol。
[0155] 主要产物是甲基丙烯酸甲酯，除了甲基丙烯酸之外，甲基丙烯酸甲酯还代表用于计算反应选择性的期望的产物。从作为转化成产物的丙酸酯的摩尔浓度量的百分比产生的甲基丙烯酸甲酯组分和甲基丙烯酸组分的摩尔浓度量的总和来计算相对于期望的产物的选择性。丙酸甲酯的一部分被转化成丙酸。此副产物从计算中排除，基于其可以通过酯化容易地转化回至起始的丙酸甲酯。确定的所有其他产物都不可逆转地从起始材料被转化，并且因此不能再循环。
[0156] 主要副产物的鉴定通过GCMS进行，并且基于转化成不同于丙酸的产物的丙酸甲酯，对这些副产物的选择性在下表3中示出：
[0157] 表3：来自比较实施例25的结果
[0158]
[0159]
[0160] 因此，基于进料的丙酸甲酯，当收率从11.7％增加至17.8％时，甲基丙烯酸甲酯加上甲基丙烯酸的丙酸甲酯的转化的选择性从94％降落至84％。主要副产物没有一种可以通过简单的化学加工被转化回至甲基丙烯酸甲酯。
[0163] 除非另外明确陈述，否则本说明书(包括任何随附权利要求、摘要及附图)中所公开的每个特征可以被用作相同、等效或类似目的的可选择的特征所替换。因此，除非另外明确陈述，否则所公开的每个特征仅是一系列通用等效或类似特征的一个实例。
[0164] 本发明不限于前述实施方案的细节。本发明扩展至在本说明书(包括任何附随的权利要求、摘要和附图)中公开的特征的任何新颖特征或任何新颖组合，或这样公开的任何方法或工艺的步骤的任何新颖的步骤或任何新颖的组合。
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