发明创造名称:一种由芴制备9-芴酮的方法
外观设计名称:
决定号:193718
决定日:2019-10-29
委内编号:1F254413
优先权日:
申请(专利)号:201610234707.8
申请日:2016-04-14
复审请求人:宝舜科技股份有限公司 大连理工大学
无效请求人:
授权公告日:
审定公告日:
专利权人:
主审员:杨永明
合议组组长:吴顺华
参审员:李勇
国际分类号:C07C45/36,C07C49/675
外观设计分类号:
法律依据:专利法第22条第3款
决定要点:当一项权利要求的技术方案相对于最接近的现有技术存在区别特征,但现有技术已经给出将上述区别特征应用到该最接近的现有技术中以解决其技术问题的启示,则认为要求保护的技术方案不具有突出的实质性特点和显著的进步,相应的权利要求不具备创造性。
全文:
本复审请求涉及申请号为201610234707.8,名称为“一种由芴制备9-芴酮的方法”的发明专利申请(下称本申请),申请人为宝舜科技股份有限公司、大连理工大学。本申请的申请日为2016年04月14日,公开日为2016年07月27日。
经实质审查,国家知识产权局原审查部门于2018年05月16日发出驳回决定,驳回了本申请,其理由是:权利要求1-9不符合专利法第22条第3款的规定。驳回决定所依据的文本为:申请人于2018年04月16日提交的权利要求第1-9项,于申请日2016年04月14日提交的说明书第1-10页(即第[0001]-[0089]段)和说明书摘要。
驳回决定针对的权利要求书如下:
“1.一种由芴制备9-芴酮的方法,其特征在于具体包括如下步骤:
将芴原料、分子中含芳环的有机溶剂和冠醚混合,在58-60℃搅拌下,加入碱溶液,通入含氧气体至反应液中,通过冷冻或油吸收方式回收反应尾气夹带的少量有机溶剂,至芴转化率≥98.5%结束反应,冷却反应液,9-芴酮结晶,过滤反应混合物,得到9-芴酮晶体和滤液,滤液直接用于下一次反应,9-芴酮晶体经过简单的洗涤、干燥得产物;
所述的芴原料选自粗芴及其衍生物或经过精制纯度≥99.5的高纯度芴及其衍生物;
所述的碱选自周期表中碱金属的氢氧化物、碱金属的碳酸盐或碱金属的碳酸氢盐;
所述分子中含芳环的有机机溶剂选自沸点≥138℃的≤C9的芳香烃、氮杂环化合物和9-芴酮中的一种;
所述的冠醚的结构通式为其中n≥4的整数;R2和R3分别独立地选自氢原子或C1~10的直链烷基、支链烷基、环烷基烷基、烷基环烷基、烷基芳基或芳基烷基;或R2和R3形成环己烷环结构;或R2和R3形成芳环结构,所述环己烷环结构、芳环结构与冠醚环形成一个或多个稠合环结构;
所述芴原料的加入量为与有机溶剂形成芴的溶液、饱和溶液或悬浮液;
所述的含氧气体选择空气、富氧的空气、氧气中的一种,通过气体分散器进入反应体系;
芴原料与冠醚的摩尔比为5~200:1;
所述碱溶液的浓度为25~55wt%;
所述有机溶剂与碱溶液的体积比为1:0.3~1.5;
所述的含氧气体是洁净的润湿的含氧气体,氧是过量的。
2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于:粗芴是纯度≥95%;高纯度芴是由粗芴经过工业乙醇、乙醇、丙醇、丁醇、苯、甲苯、二甲苯、环己烷等溶剂中至少一种作溶剂重结晶得到的纯度≥99.5%的高纯度芴。
3.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于:碱金属是锂、钠和钾。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:冠醚通式中4≤n≤10。
5.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于:所述有机溶剂选自沸点≥138℃的≤C9的芳香烃,选自邻二甲苯、间二甲苯、对二甲苯、邻甲基乙苯、间甲基乙苯、对甲基乙苯、邻三甲苯、偏三甲苯、均三甲苯、丙基苯和异丙基苯中的至少一种;或选自喹啉、喹啉的烃基衍生物、异喹啉和异喹啉的烃基衍生物中的至少一种;或芴原料相对应的产物9-芴酮。
6.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于:所述含氧气体选自清洁的空气、富氧的空气和纯氧气中的一种;选择纯氧气时,采用封闭式反应器,且氧是微过量的。
7.根据权利要求1和5所述的制备方法,其特征在于:当以产物9-芴酮为溶剂时,反应温度为58℃,先加入少量的芴酮和芴摩尔比为61:39的混合物进行反应,随着芴的转化,一次、多次或连续加入芴,保持反应混合物为芴与9-芴酮呈溶液或呈芴的悬浮液,芴的转化率达到要求后,停止反应,反应液体导入热的有机溶剂,分离反应混合物,回收水层用于下次反应,油层冷却后过滤得到9-芴酮晶体,经过简单洗涤、干燥得到产物芴酮;回收滤液有机溶液保留下次使用。
8.根据权利要求1、5和7所述的制备方法,其特征在于:将反应液导入有机溶剂,所述有机溶剂选自权利要求5中所述沸点≥138℃的≤C9的芳香烃以及苯、甲苯、环己烷、环庚烷、己烷、庚烷中至少一种溶剂。
9.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于:所述粗芴衍生物或高纯芴衍生物是芴芳环上氢被取代的衍生物,烷基取代芴、烷氧基取代芴、酰基取代芴、卤原子取代芴、羟基取代芴或羧基取代芴。”
驳回决定指出:(1)权利要求1与对比文件1(何兴涛,“冠醚在有机合成中的应用”,湖南师范大学自然科学学报,第2期,第113-120、112页,公开日1986年12月31日)区别在于:具体操作步骤和反应条件不同。本申请实际解决的技术问题是提供更多的由芴制备9-芴酮的方法。对于上述区别,对比文件2(CN103804162A,公开日为2014年05月21日)公开了由高纯度芴制备高纯度9-芴酮的方法,本领域技术人员在对比文件2的基础上有动机将对比文件2公开的制备9-芴酮的具体操作步骤和反应条件应用到对比文件1的制备9-芴酮的方法中,对比文件3(CN103787858A,公开日为2014年05月14日)公开了由芴制备9-芴酮的方法,其给出了用粗芴作为原料芴,采用9-芴酮作为溶剂,在碱和相转移催化剂的作用下,以含氧气体作为氧化剂来合成9-芴酮的启示,本领域技术人员在对比文件3的启示下,有动机将对比文件3的制备9-芴酮的具体操作步骤和反应条件应用到对比文件1的制备9-芴酮的方法中。因此,在对比文件1的基础上结合对比文件2和3以及本领域的公知常识,本技术领域技术人员得出权利要求1的技术方案是显而易见的。因此,权利要求1不具备创造性。(2)从属权利要求2-9的附加技术特征或被对比文件公开或是本领域的公知常识,在权利要求1不具有创造性时,权利要求2-9也不具备创造性。(3)申请人的意见陈述不具有说服力:首先,对比文件1的表III的引文4是否为未公开发表的引文并不影响对比文件1表III明确公开了采用空气/KOH作为氧化剂、采用苯作为溶剂、采用18-冠-6作为相转移催化剂使芴氧化生成9-芴酮的技术方案。对比文件2明确公开了本申请所述反应溶剂、对比文件3明确公开以9-芴酮和水为溶剂。其次,对比文件2明确记载了反应温度优选40-60℃,申请人提供的证据无法证明芴酮与芴最低熔点为58℃是发明人的理论性发现,而且也没有任何证据能够证明选择反应温度为58-60℃带来了任何预料不到的技术效果。第三,国际局和日本国特许厅的意见只是参考意见,中国专利必须严格依照《中国专利法》进行审查,本领域技术人员可以将对比文件1-3结合用于评述权利要求1的创造性。
申请人宝舜科技股份有限公司、大连理工大学(下称复审请求人)对上述驳回决定不服,于2018年06月22日向国家知识产权局提出了复审请求,同时修改了权利要求书。相对于驳回文本,复审请求人将权利要求1中的“有机机溶剂”修改为“有机溶剂”,并根据本申请说明书第0038、0045段记载内容,在权利要求1中增加特征“气体进入反应器前经过同反应温度的水蒸气润湿”、“当所述的有机溶剂为产物9-芴酮时,反应温度为58℃”,修改后的权利要求书共2页包括9项权利要求。
复审请求时提交的权利要求书如下:
“1.一种由芴制备9-芴酮的方法,其特征在于具体包括如下步骤:
将芴原料、分子中含芳环的有机溶剂和冠醚混合,在58-60℃搅拌下,加入碱溶液,通入含氧气体至反应液中,通过冷冻或油吸收方式回收反应尾气夹带的少量有机溶剂,至芴转化率≥98.5%结束反应,冷却反应液,9-芴酮结晶,过滤反应混合物,得到9-芴酮晶体和滤液,滤液直接用于下一次反应,9-芴酮晶体经过简单的洗涤、干燥得产物;
所述的芴原料选自粗芴及其衍生物或经过精制纯度≥99.5的高纯度芴及其衍生物;
所述的碱选自周期表中碱金属的氢氧化物、碱金属的碳酸盐或碱金属的碳酸氢盐;
所述分子中含芳环的有机溶剂选自沸点≥138℃的≤C9的芳香烃、氮杂环化合物和产物9-芴酮中的一种;
所述的冠醚的结构通式为其中n≥4的整数;R2和R3分别独立地选自氢原子或C1~10的直链烷基、支链烷基、环烷基烷基、烷基环烷基、烷基芳基或芳基烷基;或R2和R3形成环己烷环结构;或R2和R3形成芳环结构,所述环己烷环结构、芳环结构与冠醚环形成一个或多个稠合环结构;
所述芴原料的加入量为与有机溶剂形成芴的溶液、饱和溶液或悬浮液;
所述的含氧气体选择空气、富氧的空气、氧气中的一种,气体进入反应器前经过同反应温度的水蒸气润湿,通过气体分散器进入反应体系;
芴原料与冠醚的摩尔比为5~200:1;
所述碱溶液的浓度为25~55wt%;
所述有机溶剂与碱溶液的体积比为1:0.3~1.5;
所述的含氧气体是洁净的润湿的含氧气体,氧是过量的;
当所述的有机溶剂为产物9-芴酮时,反应温度为58℃。
2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于:粗芴是纯度≥95%;高纯度芴是由粗芴经过工业乙醇、乙醇、丙醇、丁醇、苯、甲苯、二甲苯、环己烷等溶剂中至少一种作溶剂重结晶得到的纯度≥99.5%的高纯度芴。
3.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于:碱金属是锂、钠和钾。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:冠醚通式中4≤n≤10。
5.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于:所述有机溶剂选自沸点≥138℃的≤C9的芳香烃,选自邻二甲苯、间二甲苯、对二甲苯、邻甲基乙苯、间甲基乙苯、对甲基乙苯、邻三甲苯、偏三甲苯、均三甲苯、丙基苯和异丙基苯中的至少一种;或选自喹啉、喹啉的烃基衍生物、异喹啉和异喹啉的烃基衍生物中的至少一种;或芴原料相对应的产物9-芴酮。
6.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于:所述含氧气体选自清洁的空气、富氧的空气和纯氧气中的一种;选择纯氧气时,采用封闭式反应器,且氧是微过量的。
7.根据权利要求1和5所述的制备方法,其特征在于:当以产物9-芴酮为溶剂时,反应温度为58℃,先加入少量的芴酮和芴摩尔比为61:39的混合物进行反应,随着芴的转化,一次、多次或连续加入芴,保持反应混合物为芴与9-芴酮呈溶液或呈芴的悬浮液,芴的转化率达到要求后,停止反应,反应液体导入热的有机溶剂,分离反应混合物,回收水层用于下次反应,油层冷却后过滤得到9-芴酮晶体,经过简单洗涤、干燥得到产物芴酮;回收滤液有机溶液保留下次使用。
8.根据权利要求1、5和7所述的制备方法,其特征在于:将反应液导入有机溶剂,所述有机溶剂选自权利要求5中所述沸点≥138℃的≤C9的芳香烃以及苯、甲苯、环己烷、环庚烷、己烷、庚烷中至少一种溶剂。
9.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于:所述粗芴衍生物或高纯芴衍生物是芴芳环上氢被取代的衍生物,烷基取代芴、烷氧基取代芴、酰基取代芴、卤原子取代芴、羟基取代芴或羧基取代芴。”
复审请求人认为:(1)本申请与对比文件1不同,不能由对比文件1公开的信息得到本申请的技术方案。首先对比文件1的有机溶剂是苯,不同于本申请采用的有机溶剂,本申请溶剂沸点高,挥发性小,毒性小,不被反应尾气夹带到大气中污染环境,本申请为碱溶液,使得相转移剂能够将溶解再水中的碱转移到有机相中,对比文件中没有水作为反应溶剂,没有公开空气的加入方式,与本申请反应体系不同,也没有公开任何操作参数却得到产率100%的可信度和实践性值得怀疑,而且表III的引文4中多处声称引用的数据是不公开发表的,因此对比文件1不能提供任何借鉴,表III不应作为对比文件评述本申请创造性;对比文件2和3的反应体系的相转移剂都是季胺盐,分子结构不同于本申请的相转移剂冠醚,必然有不同的性质,相转移的机理也必然不同,本申请的多个实施例证实不仅反映了本申请的创造性,也为冠醚作为相转移剂的提供新的观点。(2)9-芴酮与芴的最低共熔点58℃是发明人的理论性发现,基于此,采用反应温度为58-60℃,高于60℃浪费能源,低于57℃二个固体反应难进行。因此本申请具有预料不到的技术效果。综上,本申请是非显而易见的,具备创造性。
经形式审查合格,国家知识产权局于2018年07月04日依法受理了该复审请求,并将其转送至国家知识产权局原审查部门进行前置审查。
国家知识产权局原审查部门在前置审查意见书中认为对比文件2、3均给出了与对比文件1结合的技术启示,本申请相对于对比文件1-3和本领域公知常识是显而易见的,对反应温度的特定选择也没有给本申请带来预料不到的技术效果,因此坚持驳回决定。
随后,国家知识产权局成立合议组对本案进行审理。
合议组于2019年07月30日向复审请求人发出复审通知书,指出:(1)权利要求1与对比文件2公开的技术方案的区别为:①权利要求1对具体反应条件进行了更具体的限定,②相转移剂不同。对于区别特征①, 对比文件2和3都有公开或技术教导,相较于对比文件2和/或对比文件3,本申请的发明点在于将如通式所示的冠醚代替季铵盐作为相转移剂应用于芴催化氧化制备9-芴酮的反应中,即上述区别特征②,然而,对比文件1已经公开了冠醚18-C-6作为相转移剂用于在C6H6、空气/KOH存在下用芴制备9-芴酮的氧化反应中,因此区别特征②,即本申请的关键技术手段已被对比文件1公开且其作用相同。冠醚属醚类化合物,醚对强氧化剂、强还原剂和强碱等稳定是冠醚本身的性质决定的。在对比文件1的明确启示下,本领域技术人员容易想到采用冠醚简单替换季胺盐作为相转移剂。因此,在对比文件2的基础上结合对比文件3和1,本领域技术人员能够显而易见地得到权利要求1的技术方案且其效果可以预期,权利要求1不具备创造性。(2)从属权利要求2-9的附加技术特征或者被对比文件公开或者在其公开内容的基础上是本领域技术上人员容易确定的。因此,在其引用的权利要求不具备创造性时,从属权利要求2-9也不具备创造性。(3)复审请求人的陈述理由不具有说服力:本申请最接近的现有技术为对比文件2并非对比文件1,而且对比文件1表III的内容至少公开了具体的冠醚18-C-6作为碱催化氧化芴制备9-芴酮的氧化反应的相转移剂,由此给出了芴催化氧化制备9-芴酮的反应中用冠醚替换季胺盐作为相转移剂的明确技术启示,复审请求人所述的引文4公开的具体内容、甚至引文4是否存在都不会影响对比文件1给出的上述技术启示。本领域技术人员无需再查看对比文件1中具体引文的内容,只需要在对比文件2的基础上结合对比文件1的明确启示即可得到权利要求1的技术方案,且其效果可以预期;整体而言,本申请并不比对比文件2和3有技术进步性。
针对上述复审通知书,复审请求人于2019年08月22日提交了意见陈述书,未修改申请文件。复审请求人认为:(1)本申请与最接近的现有技术对比文件2的主要区别在于:①相转移剂不同,二者在结构上有本质差别,②溶剂是选自沸点大于138℃的≤C9芳香烃,当以产物9-芴酮为溶剂时,反应温度为58℃。本申请实际要解决的技术问题是;既可保留相转移催化反应的反应条件温和、芴高转化率、芴酮选择性高的优点,又可直接长时间循环利用溶剂、碱液和冠醚等,克服了已有技术的季铰盐易分解不能长时间循环使用的缺欠问题。(2)对比文件1从整体上没有给出将所述区别技术特征应用到对比文件2中来解决本申请要解决的技术问题的启示:首先,在对比文件1空气体/KOH是氧化剂、18-C-6是催化剂、溶剂为苯;本申请中空气是氧化剂,KOH是催化剂、18-C-6是相转移剂,溶剂为水和有机溶剂。因此冠醚在对比文件1不是相转移剂,其在对比文件1和本申请中的作用不同;其次,对比文件1是固(KOH)-液(苯溶液)-气(空气)三相反应,本申请是液(水溶液)-液(有机溶液)-气(含氧气)三相反应,是两种不同的反应体系;第三,本申请的实施例10是18-冠-6与NaOH组合、实施例11是15-冠-5与KOH组合成相转移催化剂,催化效果很好。这有悖于对比文件1第114页第一段得出的相转移催化的理论(见114页前半部分,K十半径与18-冠-6的孔径相当,Na+半径与15-冠-5的孔径相当,“络合常数最大,从而削弱了对阴离子的影响”),体现了本申请不仅有创造性,也对冠醚为相转移剂的相转移催化反应理论提供了创新观点;第四,对比文件1中应用冠醚作为氧化反应的相转移催化剂,是通过冠醚把起氧化作用的实体氧化作用的实体(如KMnO4的负离子MnO4-)带入有机相中进行的”,是指高锰酸钾做氧化剂的反应体系,而不是空气做氧化剂的体系。本申请起氧化作用的实体是氧气,冠醚是不能转移氧气的,强行套用对比文件1于本申请是错误的;第四,对比文件1的18-冠-6(概念错误,见对比文件1的第113页,图一,结构式II的定义)否定了本申请的冠醚通式中的实例(R2、R3为氢原子、n=6)的创造性也是不合适的。(3)本申请权利要求1中反应温度为58-60℃,与对比文件2中的反应温度40-60℃有本质的区别,本申请中反应温度为58℃,是芴酮与芴最低共熔点,是发明人的理论性发现,应用于本申请一一芴酮/水做溶剂(芴酮是芴的氧化产物)体现绿色化学实验,是一种创造性的表现。反应温度为58-60℃是合理的,高于60℃浪费能源;在等于、高于58℃时,二个固体芴与芴酮可共熔成液体,有利于反应;低于57℃是二个固体混合物,难进行反应。从工业实施角度,反应温度为58-60℃是本发明的各种溶剂体系下,设备、运行最合理,最节能的温度。综上,本申请相对于对比文件l、2和/或3及其结合具有实质性特点和显著的进步,因而具备创造性。
在上述程序的基础上,合议组认为本案事实已经清楚,可以作出审查决定。
二、决定的理由
(一)审查文本的认定
复审请求人在提出复审请求时修改并提交了权利要求书全文替换页,经审查,上述修改符合专利法第33条和实施细则第61条第1款的规定。本复审决定依据的文本为复审请求人于2018年06月22日提交的权利要求第1-9项,于申请日2016年04月14日提交的说明书第1-10页(即第[0001]-[0089]段)和说明书摘要。
(二)专利法第22条第3款
专利法第22条第3款规定:创造性,是指与现有技术相比,该发明具有突出的实质性特点和显著的进步,该实用新型具有实质性特点和进步。
当一项权利要求的技术方案相对于最接近的现有技术存在区别特征,但现有技术已经给出将上述区别特征应用到该最接近的现有技术中以解决其技术问题的启示,则认为要求保护的技术方案不具有突出的实质性特点和显著的进步,相应的权利要求不具有创造性。
2.1就本案而言,权利要求1请求保护一种由芴制备9-芴酮的方法(详见案由部分)。
根据本申请说明书记载,本申请涉及一种以冠醚替代季铵盐为相转移剂,催化氧化芴制备芴酮的新方法,为了解决较高温度或在较长时间下,季铵盐与高浓度的强碱氢氧化钠等作用而发生分解等现有技术存在的合成工艺方面的问题,本申请在溶剂的选择、反应条件的优化以及结合冠醚的优点,提出更优化的合成工艺,以冠醚替代季铵盐,既可保留相转移催化反应的反应条件温和、芴高转化率、芴酮选择性高的优点,又可直接长时间循环利用溶剂、碱液、冠醚等,具有显著的工业生产的实践性。所述冠醚的结构通式为,其中n≥4的整数;溶剂是分子中含芳环的有机溶剂,选自沸点≥138℃的≤C9的芳香烃、氮杂环化合物和产物9-芴酮中的至少一种。本申请反应的适应温度很宽,在0~100℃均可以顺利进行,一般是在50~65℃反应较好;当用产物9-芴酮为溶剂时,反应温度58-83℃都可以,反应温度为58~60℃是由芴酮与芴最低共熔点和操作稳定性决定的。高于60℃浪费能源,反应温度为58℃时,先加入少量的芴酮和芴的混合物为反应物,所述芴酮和芴的混合物中芴酮和芴的摩尔比为61:39(参见本申请说明书第0001、0008、0009、0017、0024、0041和0045段)。
本申请所述的制备方法也适用于下述反应通式中芴酮的衍生物制备,所示取代基如其说明书中定义(参见本申请说明书第0047-0053段)。
本申请所述的制备方法,依据用途,可用不同结构、不同纯度规格的芴生产相应结构、纯度规格的9-芴酮;芴可以100%转化成9-芴酮,得到纯度100%的芴酮,满足高端制造对高纯度芴酮的需要。芴可以悬浮状态在溶剂中反应,提高了反应器的利用效率。反应条件温和,是一条节能、环境友好的绿色合成工艺。用9-芴酮做溶剂时,可实现连续生产过程,可以省去用高沸点油吸收反应尾气夹带溶剂的过程(参见本申请说明书第0055-0061段)。
本申请实施例1将质量分数为95.44%的工业芴42.00g、18-冠-63.20g、二甲苯45ml依次加到250ml的四口烧瓶内,调节水浴温度保持50℃,用α-甲基萘吸收尾气夹带的溶剂,启动机械搅拌,调节搅拌速率300转/min,搅拌10min后,加入6.70gKOH和10.0ml水。待混合均匀后,开始通入300mlx2/min的洁净润湿的空气,记录反应时间,用薄层色谱跟踪反应。反应10h后取样点板,芴的斑点消失,继续反应1h,取样做气相色谱分析,色谱图与芴原料的色谱图比较,缺少芴的峰,只增加芴酮的峰。冷却反应液,芴酮结晶,过滤混合物,滤液回收待循环用,用少量水洗涤晶体芴酮,放置空气中自然干燥晶体。称重32.42g,气相色谱分析其纯度为100%。α-甲基萘吸收剂增重且有水珠存在。
实施例2-12以工业芴或精制的芴为原料,在18-冠-6或15-冠-5为相转移剂,二甲苯、产物纯芴酮为反应溶剂,碱溶液为KOH水溶液、NaOH水溶液或K2CO3水溶液,通入洁净润湿的空气或洁净空气,按照实施例1的程序,制备得产物芴酮,其中实施例2、3、5-7和12公开了气相色谱分析产物芴酮纯度为100%(参见本申请说明书实施例1-12)。
本申请还公开了用分出的滤液替代50ml二甲苯、8.11g的18-冠-6和24ml40%的KOH溶液,加入40g工业芴重做上述实验,得到38.82g纯度为100%的芴酮,芴100%转化,(参见本申请说明书第0089段)。说明可循环利用溶剂、碱液、冠醚,但不能确定其可以长时间循环利用。
由此可见,本申请解决的技术问题是在由芴氧化制备芴酮的方法中,在保持反应条件温和、芴转化率高、芴酮选择性高的前提下,可循环利用溶剂、碱液、催化剂,采用的关键技术手段是以冠醚作为相转移剂。
对比文件2公开了由高纯度芴制备高纯度9-芴酮的方法:①制备高纯度芴:以纯度≥95%的工业芴为原料,经过精制得到纯度为99.5~100%的高纯度芴;②将步骤①制备的高纯度芴、具有芳香性的有机溶剂、碱溶液和季铵盐,在10~80℃搅拌下,通入含氧气体至芴转化率≥98.5%,冷却反应液,结晶,过滤得到9-芴酮晶体和滤液;所述具有芳香性有机溶剂选自≤C9的芳香烃和氮杂环化合物中的至少一种;所述芴的最大加入量为芴在芳性有机溶剂中饱和溶解量的2倍;所述芴与季铵盐的摩尔比为50~300:1;所述碱溶液的浓度为20~55wt%;所述有机溶剂与碱溶液的体积比为5:0.8~6,反应温度优选为40~60℃。所述的制备方法,还包括通过冷冻或油吸收方式回收步骤②中反应尾气带的少量有机溶剂的步骤。例如利用高沸点的α-甲基萘吸收等回收尾气中的二甲苯,进一步地,所述制备方法还包括将步骤②所得滤液回收循环利用,做下次反应的溶剂的步骤。其中的有机溶剂、催化剂、相转移剂都得到循环利用,所述芴原料的加入量为与有机溶剂形成芴的溶液、饱和溶液或悬浮液,所述的含氧气体优选自清洁的空气、富氧的空气和纯氧气中的一种(参见对比文件2说明书第0010-0029、0032段)。并且,对比文件2的实施例4还公开了如下具体技术方案:40g100%的芴置于250mL三口烧瓶中,加入45mL二甲苯、1.00g溴化四丁基铵、6gNaOH和9mL水,在40℃水浴下加热,控制机械搅拌速率300r/min,通入洁净空气200×2mL/min,用1-甲基萘吸收反应尾气中的二甲苯。反应开始时有机相为悬浮液。在反应过程中用薄层色谱法监测芴的转化率,反应7h后原料芴斑点消失,继续反应0.5h停止反应。将反应液趁热转移至500mL烧杯中,立即晶体析出,待不再有晶体析出后,抽滤,收集滤液45mL,其中水层13mL,油层32mL,取油层色谱分析含芴2.31%。晶体干燥后得淡黄色固体33.0g,色谱分析芴酮纯度为100%,1-甲基萘中含1%二甲苯(参见对比文件2实施例4)。
可见,对比文件2已公开以芴为原料,芴原料、相转移催化剂(溴化四丁基铵)与有机溶剂二甲苯(含芳环的有机溶剂)形成悬浮液、在40-60℃加入碱NaOH和水,通入洁净空气(含氧气体),将反应液冷却、结晶、过滤和干燥等产物后处理,且NaOH水溶液、二甲苯、1-甲基萘吸收反应尾气中的二甲苯分别是权利要求1中碱金属的氢氧化物溶液、分子中含芳环的有机溶剂为沸点≥138℃的≤C9的芳香烃和通过冷冻或油吸收方式回收反应尾气夹带的少量有机溶剂的具体下位概念。
基于此,权利要求1与对比文件2公开的内容相比,其区别仅为:①权利要求1对具体反应条件进行了更具体的限定。具体表现在权利要求1还限定了当以产物9-芴酮为反应溶剂时反应温度58℃,所述的含氧气体进入反应器前经过同反应温度的水蒸气润湿、是洁净润湿的含氧气体、氧是过量的,含氧气体通过气体分散器进入反应体系、芴原料还可选自粗芴及其衍生物。②相转移剂不同:权利要求1采用的相转移剂为如其通式所示的冠醚,对比文件2采用的相转移剂为季铵盐例如溴化四丁基铵。
对于上述区别特征,对比文件2还公开了如下内容;所述的制备方法反应通式如下:
而且还公开了上述取代基的具体定义范围,对比文件2所述方法先将工业芴进行纯化后,利用高纯度芴制备芴酮,是原子经济性反应,空气是最便宜的氧化剂,高纯度芴以溶解或悬浮于二甲苯等溶剂中进行反应,所得反应液经过冷却、结晶、过滤和洗涤等简单操作即可得到纯净的芴酮,无需进一步纯化产物;在合适的条件下,本反应没有副反应,芴的转化率可达到100%,得到纯度100%的芴酮;芴以悬浮状态在二甲苯等溶剂中反应,提高了反应器的利用效率;通过调整悬浮芴和溶剂的比例可以调节高纯芴酮的单程产量和纯度;反应液冷却、分出晶体芴酮后,含碱、季铵盐和未反应的原料芴的滤液直接循环利用,用油吸收反应尾气的溶剂,是一条节能、环境友好的化学工艺(参见对比文件2说明书第0018-0030、0032和0042-0046段)。
对于区别特征①,首先以产物9-芴酮为反应溶剂时反应温度58℃与对比文件2的反应温度40-60℃没有实质性区别;其次,产物9-芴酮作为反应溶剂、作为氧化剂的氧气润湿和通过气体分散器进入反应体系等特征已经被对文件3公开:对比文件3公开了以产物9-芴酮为溶剂、碱为催化剂、季铵盐为相转移剂、含氧气体为氧化剂,由工业芴经催化氧化制备9-芴酮,芴的转化率容易达到100%且简化操作的连续合成工艺,所述含氧气体先通过温热的水润湿后,经过气体分散器再通入反应器中参与反应。所述方法也适用于上述反应通式反应(参见对比文件3说明书第0009、0016-0024段)。
由此可见,本申请、对比文件2和对比文件3都属于在相转移剂存在下,碱催化芴或其衍生芴制备高纯9-芴酮的技术方案,实现了原料转化率高、产芴9-芴酮纯度高、操作简单、环境友好的绿色合成工艺,而且在对比文件2和对比文件3公开的上述内容,特别是反应温度优选40~60℃和反应溶剂等相关内容的基础上,上述区别特征①已被对比文件2和3公开或者是本领域技术人员在上述公开内容基础上容易想到的。对于区别特征②,也即本申请的关键技术手段,是由芴制备9-芴酮的催化氧化反应中采用了如其通式所示的冠醚代替季铵盐作为相转移剂。因此,现有技术是否公开冠醚代替季胺盐作为相转移剂用于氧化反应是本申请是否具备创造性的关键所在。
对此,对比文件1公开了冠醚是相转移的优良催化剂,目前常用的冠醚如下(参见对比文件1第113页):
并公开了冠醚18-C-6作为相转移剂用于氧化反应,具体如下内容(参见对比文件1第114-115页、表III):
可见,对比文件1已经公开了冠醚18-C-6作为相转移剂用于在C6H6、空气/KOH存在下用芴制备9-芴酮的氧化反应中,因此区别特征②,即本申请的关键技术手段已被对比文件1公开,且其作用同样是作为芴制备9-芴酮的氧化反应的相转移剂的相同作用。冠醚属醚类化合物,醚对强氧化剂、强还原剂和强碱等是稳定的,这是冠醚本身的性质决定的。如上所述,本申请并未提供证明溶剂、碱液、冠醚可以长期直接循环利用,即使确实可以长时间循环利用,也是由其本身的性质决定,即本领域技术人员可以确定对比文件1中的溶剂、碱液、冠醚也可以长期直接循环利用。因此,本领域技术人员为了解决碱催化芴制备9-芴酮的氧化反应中相转移剂季胺盐在较高温度或在较长时间下与高浓度的强碱如氢氧化钠等作用易发生分解、不能长时间循环使用的技术问题时,在对比文件1的明确教导下,会容易地想到采用冠醚替换季胺盐作为相转移剂,从而得到权利要求1的技术方案。可见,本领域技术人员在对比文件2的基础上结合对比文件3和对比文件1,能够显而易见地得到权利要求1的技术方案,且其效果是本领域技术人员根据对比文件2和1可以确定的。因此,权利要求1不具有突出的实质性特点和显著的进步,因而不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
2.从属权利要求2-9的附加技术特征分别进一步限定了由粗芴重结晶提纯得到高纯度芴的具体方法步骤、具体碱金属、冠醚通式中4≤n≤10、具体的有机溶剂和含氧气体。
对比文件1公开了相转移剂冠醚18-冠-6(出处同上),落入权利要求4的冠醚通式中4≤n≤10的冠醚的范围内;
对比文件2(参见对比文件2说明书第0017、0021-0028、0030-0032段)公开了制备高纯度芴可用多种方法实现,如以无水乙醇等为重结晶溶剂,精制纯度≥95%的工业芴得到纯度为99.5%-100%的高纯度芴(即公开了权利要求2的附加特征);碱为氢氧化钾、氢氧化钠、氢氧化锂中的至少一种(即公开了权利要求3的附加特征);有机溶剂优选邻二甲苯、间二甲苯、对二甲苯、邻甲基乙苯、间甲基乙苯、对甲基乙苯、邻三甲苯、偏三甲苯、均三甲苯、丙基苯和异丙基苯中的一种或多种的混合物,或选自吡啶、吡啶的烃基衍生物、喹啉、喹啉的烃基衍生物、异喹啉和异喹啉的烃基衍生物中的一种或几种的混合物(即公开了权利要求5的附加特征);所述含氧气体选自清洁的空气、富氧的空气和纯氧气中的一种,使用不同的氧源可采取不同的操作条件,如使用纯氧气为氧源时可以封闭反应,最大限度的利用氧,使用空气为氧源时可以在常压力下反应(即公开了权利要求6的部分附加特征);对比文件2公开了所述制备方法反应通式的相关内容,限定了芴衍生物芴环上的取代基R1-R8为氢或惰性取代基,所述的惰性取代基选自C1-C10烷基、C1-C10烷氧基、C6-C10烷芳基、C6-C10芳烷基和C1-C10酰基(即公开了权利要求9的附加特征)。
对比文件3公开了以工业芴为原料制备产物9-芴酮的方法中,以产物9-芴酮为溶剂,原料芴一次性加入或随反应进行不断补加。还包括从反应液中回收含季铵盐的碱液和9-芴酮的重结晶耦合操作的过程,所述重结晶溶剂为环己烷(即公开了权利要求8中的有机溶剂为环己烷)或环己烷与乙醇的混合液。具体步骤为:反应结束后,将反应液趁热导入重结晶溶剂中,或将重结晶溶剂导入热的反应液中(即公开了权利要求8中将反应液导入有机溶剂的步骤),重结晶溶剂可预先温热,……(参见对比文件3说明书第0010-0014段):对比文件2(参见对比文件2说明书第0018和0043段)还公开所述芴在有机溶剂中的状态与其加入量有关,芴与有机溶剂形成溶液、饱和溶液或悬浮液,芴的加入量决定产物的量和反应器的利用率。高纯度芴以溶解或悬浮于二甲苯等溶剂中进行反应,所得反应液经过冷却、结晶、过滤和洗涤等简单操作即可得到纯净的芴酮,无需进一步纯化产物(即公开了权利要求7的部分附加特征);此外,采用在干燥前进行简单洗涤、采用回收滤液有机溶液保留下次使用是本领域的惯用手段;在对比文件1-3公开内容的基础上,采用工业乙醇、丙醇、丁醇、苯、甲苯、二甲苯、环己烷等溶剂中的至少一种代替乙醇作为制备高纯度芴的重结晶溶剂,采用氧是微过量的反应条件,采用沸点≥138℃的≤C9的芳香烃、苯、甲苯、环庚烷、己烷、庚烷中的至少一种代替环己烷作为9-芴酮的结晶溶剂,采用卤原子、羟基或羧基代替烷基、烷氧基、酰基作为芴芳环上的取代基,和物料用量比和确定合适的反应温度均是本领域的常规选择。
综上,从属权利要求2-9的附加特征或者被对比文件公开或者在其公开内容的基础上是本领域技术上人员容易确定的。因此,在其引用的权利要求不具备创造性时,从属权利要求2-9也不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
3.复审请求人的陈述理由(具体参见案由部分)不具有说服力:
(1)对比文件1明确公开冠醚是相转移的优良催化剂,应用冠醚作为氧化反应的相转移催化剂(参见对比文件1第113、114页:“冠醚是相转移的优良催化剂,……,常用的冠醚有15-冠醚-5、18-冠醚-6……冠醚之所以能起相转移催化的作用,是由于冠醚具有……,易与中性分子、碱金属及碱土金属等离子形成络合物”),且表III的内容至少公开了具体的冠醚18-C-6作为相转移剂应用于碱催化氧化芴制备9-芴酮的氧化反应。而且本领域公知,美国化学家佩德森在1962年合成了冠醚,冠醚最大特点就是能与正离子,尤其是碱金属离子络合,并且随环的大小不同而且选择性地与不同的金属离子络合。冠醚与试剂中的正离子络合,使该正离子可溶在有机溶剂中,而与它相应的负离子也随同进入有机溶剂内。冠醚不与负离子络合,负离子便游离或裸露在溶剂中,使得这些负离子的反应活性大大提高,从而加速反应,在此过程中,冠醚因为能够把试剂带来入有机溶剂中,而被称作相转移剂或相转移催化剂,这样发生的反应被称为相转移催化反应(参见 邓小丽等著,《改变世界的科学丛书 化学的足迹》[M],上海:上海科技教育出版社,2015年11月)。因此,复审请求人所述的对比文件1中冠醚不是相转移剂而是催化剂、本申请为冠醚相转移剂的相转移催化反应理论提供创造观点理由都不能成立;而且对比文件1在解决现有技术中芴氧化制备9-芴酮的氧化反应中用冠醚替换季胺盐作为相转移剂给出了明确的技术启示,本领域技术人员能够显而易见地使用“冠醚”简单替换“季铵盐”;本领域技术人员只需要在对比文件2的基础上结合对比文件1的明确启示即可得到权利要求1的技术方案。本申请相较于对比文件2和/或3,对现有技术作出的智慧贡献就是采用了冠醚作为芴制备9-芴酮的相转移剂,即使季胺盐与冠醚分子结构不同,具有不同的性质,相转移剂的机理也不相同,但是在对比文件1明确公开了“冠醚作为相转移剂用于芴氧化制备9-芴酮的氧化反应”的教导下,本领域技术人员能够在对比文件2基础上结合对比文件3和对比文件1采用“冠醚”简单替换“季铵盐”作为相转移剂用于芴氧化制备9-芴酮的氧化反应中,显而易见地得到本申请的技术方案,由此得到的技术方案的所有技术效果例如克服了现有技术的季铵盐易分解不能长时间循化使用的缺欠问题等均是 简单替换“季铵盐”作为相转移催化剂的“冠醚”自身的性质带来的,而且如上所述,该性质也是申请日之前已知的,因此,替换后技术方案的效果是本领域技术人员在对比文件1-3的基础上可以确认的。
(2)对比文件1中应用冠醚作为氧化反应的相转移催化剂时提及的“通过冠醚把起氧化作用的实体氧化作用的实体(如KMnO4的负离子MnO4-)带入有机相中……”明显只是举例说明冠醚作为相转移催化剂应用于氧化反应的众多实例之一,KMnO4也只是用于氧化反应的众多氧化剂中的一种而;本申请和对比文件1都是非均相反应,应用冠醚作为相转移催化剂加速反应;一般用简单的方法对冠醚进行命名,即在“冠”字前面用阿拉伯数字标出成环原子总数(包括碳原子和氧原子),在“冠”字后面标出环上氧原子数,中间用短线分开(参见 李东风、李炳奇主编,有机化学[M],武汉:华中科技大学出版社,2007年08月)因此,复审请求人所述本申请与对比文件1属不同反应体系、对比文件1中18-冠-6概念错误不能否定本申请冠醚通式中的实例(R2、R3为氢原子、n=6)的创造性等理由不能成立。
(3)对比文件2公开了芴在有机溶剂中的状态与其加入量有关,芴与有机溶剂形成溶液、饱和溶液或悬浮液,芴的加入量决定产物的量和反应器的利用率。芴以悬浮状态在二甲苯等溶剂中反应,提高了反应器的利用效率;通过调整悬浮芴和溶剂的比例可以调节高纯芴酮的单程产量和纯度(参见对比文件2说明书第0018、0045段);对比文件3公开了以产物9-芴酮作为反应溶剂,反应原料芴一次性加入或随反应进行不断补加,芴和9-芴酮形成溶液并且优选芴与9-芴酮摩尔比为1~2:1时,既有利于相转移催化反应实施又有利于提高反应速率(参见对比文件3说明书第0010段)。此外,本领域公知,反应温度高导致能耗高、二个固体反应相较于其共熔状态要更难以进行。因此,本领域技术人员也容易选择原料芴与有机溶剂形成溶液、饱和溶液或悬浮液的状态进行反应,即使9-芴酮与芴的最低共熔点58℃是发明人的理论性发现从而选择了反应温度58-60℃也不能给本申请带来智慧性贡献,因为该温度并非权利要求1与现有技术的区别特征,况且对比文件2公开的碱催化氧化芴制备9-芴酮的反应温度40-60℃,与本申请的反应温度58-60℃具有共同的端点,特别是对比文件2的实施例4采用40℃水浴加热这种比本申请反应温度更低、成本更低的季胺盐为相转移剂时,取得了和本申请以更高反应温度(58-60℃)、成本更高的冠醚相转移剂时所得产物9-芴酮色谱分析纯度为100%的技术效果,整体而言,本申请并不比对比文件2和3有技术进步性,即本申请不具备突出的实质性特点和显著的进步。
综上,复审请求人陈述的理由不具有说服力,合议组对复审请求人的上述主张不予支持。权利要求1-9不具备创造性,不符合专利法第22条第3款的规定。
基于上述事实和理由,合议组作出如下复审请求审查决定。
三、决定
维持国家知识产权局于2018年05月16日对本申请作出的驳回决定。
如对本复审请求审查决定不服,根据专利法第41条第2款的规定,复审请求人自收到本决定之日起三个月内向北京知识产权法院起诉。
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