[發明專利]催化環氧化方法

有效

• 申請號: 201380052428.4
• 申請日: 2013-10-07
• 公開（公告）號: CN104736527A
• 公開（公告）日: 2015-06-24
• 發明（設計）人: M·卡佩倫;J·連科;J·A·范瑞金
• 申請（專利權）人: 瀚森公司
• 主分類號: C07D301/12
• 分類號: C07D301/12;C07B41/04
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 汪宇偉

本發明領域

本發明涉及催化氧化方法，并且特別涉及催化環氧化方法。

本發明背景技術

公開的歐洲專利申請EP2149569中描述了用于制備1,2-環氧化物的方法。該公開描述了使用可溶于水的錳配合物作為氧化催化劑并且使用過氧化氫作為氧化劑使烯烴催化氧化。所描述的方法在多相系統，例如兩相系統(具有有機相，其可以是液相或氣相，和水相)中進行。就此原因，以希望的朝向1,2-環氧化物的選擇性生產了1,2-環氧化物，同時為分離生產的1,2-環氧化物提供了改善的簡易性。

然而，盡管以希望的選擇性生產環氧化物產物并且其易于分離，該方法的經濟性取決于由轉化數(turnover?number,TON)描述的催化劑效率和描述為收率的氧化劑利用效率兩者。

因此，存在著對用于改善催化氧化方法的氧化劑效率和TON的方法和組合物的需要。

發明內容

因此，本發明提供了在催化劑和添加劑的存在下的催化環氧化方法。

在一個實施方案中，本發明提供了用于制備環氧化物的方法，包括提供組分以形成反應混合物，其中所述組分包括烯烴、氧化劑、堿土金屬離子、催化劑組分、緩沖劑組分和水，和使烯烴與氧化劑反應在混合物中反應。

附圖詳細說明

以下是附圖的簡要說明。

圖1顯示了來自本文描述的方法的一個實施方案的轉化數(TON)和過氧化氫效率(H₂O₂效率(％))相對于添加劑鎂(Mg²⁺)離子濃度的結果的圖。

具體實施方式

如本說明書中使用的，術語“環氧化”和“氧化”指的是相同的反應；將烯烴的碳-碳雙鍵轉化成環氧乙烷環。后文更詳細地討論本發明。具有環氧乙烷環的化學化合物在本文中描述為環氧化物化合物。

以下的說明涉及轉化數(TON)。如本文描述的，轉化數指的是在變得減活之前每摩爾催化劑可以轉化的物質的摩爾數。

如本文描述的，氧化劑效率，例如過氧化氫效率，在本文中限定為形成的環氧化物的摩爾除以消耗的氧化劑的摩爾的比例，特別是形成的環氧化物的摩爾除以消耗的過氧化氫的摩爾的比例。

本發明提供了在催化劑和堿土金屬離子的添加劑的存在下烯烴的環氧化。令人驚奇和預料不到地發現堿土金屬離子的存在相比使用去礦質(去離子)水改善了轉化數(TON)并且增加了氧化劑轉化效率。發現該令人驚奇和預料不到的發現甚至在其它金屬離子(例如作為緩沖劑組分引入至反應混合物的堿金屬離子)的存在下發生。

在本文描述的催化氧化方法的一個實施方案中，該方法包括使烯烴在催化劑、堿土金屬離子和緩沖劑組分的存在下在含水介質中在酸性條件下與氧化劑反應。

堿土金屬離子，元素周期表第II族(第2族)，可以包括鎂離子、鈣離子、鍶離子、鋇離子及其組合。堿土金屬離子具有2+的氧化態。

金屬離子可以由金屬離子來源提供，所述離子來源包括堿土金屬鹽、包含離子的水溶液及其組合。金屬離子優選作為來自這樣的酸的堿土金屬鹽的金屬離子提供，所述酸的pKa為15或更低，例如-10到15的pKa，例如，-9到約14的pKa。pKa為15或更低的酸的實例包括無機酸(例如氫氯酸、硫酸、硝酸、磷酸、碳酸及其組合)、有機酸(例如乙酸、草酸及其組合)，以及無機酸和有機酸的組合。適合的堿土金屬鹽的非限制性實例包括氯化鎂、硫酸鎂、硝酸鎂、乙酸鎂、碳酸鎂、碳酸氫鎂、磷酸鎂、草酸鎂、氯化鈣、硝酸鈣、乙酸鈣、碳酸氫鈣、氯化鍶、硝酸鍶、氯化鋇、硝酸鋇及其組合。

包含離子的水溶液可以包括礦物水，或由給水公司或政府機構提供的處理水，例如，“自來”水，其也可以稱為公共用水。包含離子的水溶液可以包括天然水源，其包含堿土金屬離子，例如鎂或鈣離子，作為天然硬度部分。

堿土金屬離子可以以約0.125毫摩爾每升組合物(mmol/l)-約8mmol/l，例如約0.25mmol/l-約4mmol/l的量存在。對于含離子的水溶液，離子濃度可以鑒于水硬度描述，例如，水硬度為約1°綜合硬度程度(dH)-約40°dH，其中一度的dH對應于約0.178mmol/l的水中的二價離子，使得約1°dH-約40°dH對應于約0.178mmol/l-約7.12mmol/l的量。

替代地，堿土金屬離子，例如，鎂和鈣金屬離子，在存在時，堿土金屬離子可以以組合物的高至約715ppm，例如約5ppm-約160ppm，例如約10-約80ppm的量存在。