固體形式的5-(鹵代甲基)糠醛的制作方法
【專利說明】固體形式的5-(鹵代甲基）糠醛
[0001] 相關申請的奪叉參考
[0002] 本申請要求2013年3月14日提交的美國臨時專利申請第61/785, 749號優先權， 其全部內容通過引用的方式并入本文。 發明領域
[0003] 本公開內容主要涉及糠醛化合物，更具體地，涉及固體形式的5_(鹵代甲基）糠 醛，例如5_(氯甲基）糠醛（CMF)以及制備固體形式的5_(鹵代甲基）糠醛的方法。
【背景技術】
[0004] 數十年來人們致力于降低對用于運輸燃料以及用作工業化學品原料的化石燃料 的依賴，特別是集中于實現可再生原料的經濟可行性。由于燃料價格的持續長期增長、對環 境的關心增加、地緣政治穩定性的持續問題以及對化石燃料最終耗盡的持續關注，在更有 效地利用可再生資源以及開發"綠色環保"技術方面正做出加強的努力。
[0005] 生物質中的纖維素通常用作制造生物燃料的原料。例如，纖維素可以用于制造乙 醇。通過5_(鹵代甲基）糠醛例如5_(氯甲基）糠醛（CMF)的方式，纖維素還可以用于制 造呋喃基生物燃料。CMF可以轉化成5_(乙氧基甲基）糠醛，即一種視作有前途的柴油燃料 添加劑的化合物。另外可選地，CMF還可以轉化成5-甲基糠醛，即另一種視作有前途的候 選生物燃料的化合物。
[0006] 由纖維素制造 CMF最早見述于二十世紀早期。目前，在CMF制造領域已知有多種 合成路徑。CMF通常作為可以通過蒸餾而提純的油性殘余物而制造。液體形式的CMF通常 獲自蒸饋。參見，例如，Szmant&Chundury, J. Chem. Tech. Biotechnol. 1981，31，205-212 ;Liu 等人，J.Phys.Chem. A, 2011，115, 13628-13641 ;和美國專利第 7, 829, 732 號。然后液體 CMF 可以進一步用在一種或多種上述反應中以制造例如燃料和燃料前體。
[0007] 但是，液體形式的CMF和其他5-(鹵代甲基）糠醛在商業規模上會存在有關于材 料的處理、運輸和儲存的若干挑戰。因此，在本領域需要固體形式的5-(鹵代甲基）糠醛， 例如固體形式的5-(氯甲基）糠醛，以及制備這些固體形式化合物的方法。
【發明內容】
[0008] 本文提供固體形式的5-(鹵代甲基）糠醛，包括固體形式的5-(氯甲基）糠醛 (CMF)。在一方面，提供晶體形式的CMF。在一些實施方式中，CMF的晶體形式是具有至少包 含在約16. 6° 2 Θ和約27. 0° 2 Θ處的峰的X-射線衍射（XRD)圖譜的I型。在某些實施 方式中，XRD圖譜還包含在約20. 7° 2Θ、約22. 0° 2Θ、約30. 3° 2Θ和約31. Γ 2Θ處 的至少一個其他峰。
[0009] 應當理解的是，相對強度可以取決于多種因素而變化，包括樣品制備、安裝、儀器、 溫度、分析過程和其他用于獲得圖譜的設定。如此，在某些實施方式中，本文所列的峰的分 配（例如，對于I型CMF)可以包含+/-0. 5° 2 Θ的變化。
[0010] I型CMF具有基本上如圖1所示的單晶X-射線衍射圖譜。除非另外指出，本文提 供的單晶X-射線衍射圖譜通過X-射線衍射儀在約90K下生成。I型CMF還具有基本上如 圖5(a)至（c)所示的X-射線粉末衍射（XRPD)圖譜。除非另外指出，本文提供的XRPD圖 譜通過X-射線衍射儀在約320K下生成。在某些情形中，XRPD圖譜也可以由該形式獲得的 單晶數據進行計算。I型CMF可以具有基本上如圖5(d)所示的X-射線衍射圖譜。I型還 是單斜晶系，空間群為P 27c。
[0011] 另外提供通過以下來制備固體形式的5-(鹵代甲基）糠醛的方法：
[0012] a)提供5-(鹵代甲基）糠醛；
[0013] b)提供溶劑或水溶液；
[0014] c)使5_(鹵代甲基）糠醛在升高的溫度下與溶劑或水溶液接觸，以產生混合物； 以及
[0015] d)使該混合物從升高的溫度冷卻至分離溫度，以產生固體形式的5_(鹵代甲基） 糠醛。
[0016] 在某些實施方式中，該方法還包括從冷卻的混合物中分離出固體形式的5_(鹵代 甲基）糠醛。
[0017] 在方法的某些實施方式中，以上步驟（a)中提供的5-(鹵代甲基）糠醛可以是無 定形或非晶的。
[0018] 在方法的某些實施方式中，溶劑包括一種或多種芳香族溶劑。在某些實施方式 中，溶劑包括一種或多種烷基苯基溶劑。在某些實施方式中，溶劑包括一種或多種直鏈烷 基苯。在一個實施方式中，溶劑包括十二烷基苯、戊基苯、己基苯和其他烷基苯（例如， W'ibaryr A、Wibarylk B、Wibaryl·' AB、Wibaryi" l·'、Wibarfl? R、Cepsa PetMjmr酸 55〇-Q、Cepsa Petrepar9〇〇-Q、Santovac、5、Sam〇vac'K 7 )或其任意組合或混合物。
[0019] 在方法的其他實施方式中，水溶液包含H+、Li+和Cl。
[0020] 在方法的某些實施方式中，升高的溫度為至少30°C或在30°C與60°C之間。在某些 實施方式中，分離溫度為低于10°c或在-50°c與KTC之間。應當理解到，分離溫度低于升高 的溫度。
[0021] 在方法的某些實施方式中，步驟（a)中提供的5-(鹵代甲基）糠醛的純度小于 90%。在方法的其他實施方式中，步驟（d)中產生的固體形式的5-(鹵代甲基）糠醛的純 度為至少90%。
[0022] 另外提供通過上述方法得到的I型的CMF (例如，通過該方法得到的產物）。
[0023] 另外提供包含I型CMF的組合物，其中該組合物基本上不含無定形或非晶的CMF。 在組合物的一些實施方式中，組合物的少于10%是無定形或非晶的CMF。
[0024] 另外提供包含I型CMF和溶劑的組合物。在組合物的一些實施方式中，溶劑包 括一種或多種芳香族溶劑。在某些實施方式中，溶劑包括一種或多種烷基苯基溶劑。在 某些實施方式中，溶劑包括一種或多種直鏈烷基苯。在一個實施方式中，溶劑包括十二 烷基苯、戊基苯、己基苯和其他烷基苯（例如，Wibaryf A、Wibaryf B、Wibaryl1" AB、 WibaryP F、 Wibaryfi R、Cepsa Petreparli 550-Q、Cepsa Petrepar" 900-Q、 Saniovack5、Santovae、" 7 )或其任意組合或混合物。
[0025] 另外提供包含I型CMF和水溶液的組合物。在某些實施方式中，水溶液包含H+、Li + 和Cl 〇
[0026] 在方法或組合物的一些實施方式中，固體形式的5_(鹵代甲基）糠醛是晶質 5_ (鹵代甲基）糠醛。在某些實施方式中，5-(鹵代甲基）糠醛是CMF，其中CMF是晶質的 (例如，上述的I型）。
【附圖說明】
[0027] 參考以下說明并結合附圖可以對本申請加以理解。
[0028] 圖1示出在本文中稱作I型的晶體形式的5_(氯甲基）糠醛（CMF)的單晶X-射 線衍射圖譜。
[0029] 圖2示出來自實施例5的樣品1的光學顯微鏡（OM)圖像。
[0030] 圖3示出來自實施例5的樣品2的OM圖像。
[0031] 圖4示出來自實施例5的樣品3的OM圖像。
[0032] 圖5示出來自實施例5的三份樣品的X-射線粉末衍射疊加圖，計算的粉末圖譜源 自實施例2中所述的Rietveld精修（Rietveld-refined)的單晶結構。圖5(a)的圖譜是 指樣品3 ;圖5(b)的圖譜是指樣品2 ;圖5(c)的圖譜是指樣品1 ;且圖5(d)的圖譜是指所 計算的粉末圖譜。
【具體實施方式】
[0033] 以下說明詳細闡述示例性的方法、參數等。但是，應當意識到，這些說明無意對本 公開的范圍加以限定，而是提供為示例性實施方式的說明。
[0034] 晶體形式的5-(鹵代甲基）糠酵
[0035] 本文提供固體形式的5_(鹵代甲基）糠醛。具體地，提供本文中詳述的晶體形式 的5_(氯甲基）糠醛（CMF)，以及制造該晶體形式的方法。另外提供通過本文詳述的方法 (例如，制造方法）而得到的晶體形式的CMF。另外提供包含該晶體形式CMF的組合物。
[0036] 提供的晶體形式（例如，I型CMF)的特征在于多種固態分析數據，包括，例如， X-射線衍射（XRD)或光學顯微鏡（OM)。
[0037] 在一方面，提供晶體形式的5-(氯甲基）糠醛，其中該晶體形式是具有基本上如圖 1所示的單晶X-射線衍射圖譜的I型。術語"基本上如……所示"在提到XRD (例如I型 CMF的XRD)時是指圖譜并不必需與本文所示的那些相同，但落入本領域普通技術人員考慮 時的實驗誤差或偏差的界限內。
[0038] 在一些實施方式中，作為基本上如圖1所示的單晶X-射線衍射圖譜，I型CMF具 有顯示出至少2個、至少3個、至少4個、至少5個或至少6個最大峰的X-射線衍射圖譜。
[0039] I型CMF還可以具有基本上如圖5 (a)、圖5 (b)或圖5 (c)所示的X-射線粉末衍射 (XRPD)圖譜。在一些實施方式中，作為基本上如圖5(a)、圖5(b)或圖5(c)所示的XRPD圖 譜，I型CMF具有顯示出至少2個、至少3個、至少4個、至少5個或至少6個最大峰的X-射 線衍射圖譜。
[0040] 在另一變化形式中，作為由Rietveld精修的單晶結構而計算的X-射線衍射圖譜， I型CMF具有顯示出至少2個、至少3個、至少4個、至少5個或至少6個最大峰的X-射線 衍射圖譜，其中圖譜基本上如圖5(d)所示。
[0041] 在一些實施方式中，I型具有至少包含在約16.6° 2 Θ和約27.0° 2 Θ處的 峰的X-射線衍射圖譜。在某些實施方式中，晶體形式I具有還包含在約13. 8° 2 Θ、約 15.Γ 2Θ、約 20.7° 2Θ、約22.0° 2Θ、約23.4° 2Θ、約24.Γ 2Θ、約27.0° 2Θ、約 30. 3° 2Θ或約31. Γ 2Θ處的至少一個其他峰的X-射線衍射圖譜。
[0042] 例如，在一個實施方式中，I型CMF具有至少包含在約16. 6。2 Θ、約20. 7。2 Θ、 約27. 0° 2Θ、約30. 3° 2Θ、和約31. Γ 2Θ處的峰的X-射線衍射圖譜。術語"約"的 使用包括并描述數值或參數本身。例如，"約X"包括并描述"X"本身。參考以上提供的關 于I型CMF的X-射線衍射圖譜的例子，術語"約"的使用意在并要理解成包括至少具有在 16.6° 2Θ、20·7° 2Θ、27·0° 2Θ、30·3° 2Θ 和 31.1。2Θ 處的峰的 X-射線衍射圖譜。 [0043] 應當理解的是，相對強度可以取決于多種因素而變化，包括樣品制備、安裝以及儀 器和分析過程和用于獲得圖譜的設定。這樣，本文所列的峰的分配意在包含+/-〇. 5° 2 Θ、 +/-0· 4。2 Θ、+/-〇· 33。2 Θ、+/-〇·