[發明專利]烷烴轉化成有機硒和有機碲

有效

• 申請號: 201480050688.2
• 申請日: 2014-08-06
• 公開（公告）號: CN105722959B
• 公開（公告）日: 2017-12-26
• 發明（設計）人: R·A·佩里亞那;M·M·孔尼克;B·G·橋口
• 申請（專利權）人: 斯克里普思研究院
• 主分類號: C07C395/00
• 分類號: C07C395/00
• 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: 王長青

相關申請的交叉引用

本申請要求于2013年8月6日提交的序列號為61/862,732的美國 臨時申請的優先權，其公開內容通過引用全文并入本文。

政府資助的聲明

本發明受到美國能源部的政府資助，批準號為GQ10044-133945。 政府享有本發明的某些權利。

背景

烷烴是一類豐富但化學上頑固的化合物，其具有轉化成官能化化 學產品的廉價底物的潛力，條件是可開發出經濟的方法以將烷烴轉化 成包含官能團的物質，例如醇、胺、酰基化物、烯烴、鹵代烴、有機 硫化合物和有機硒化合物。

在美國和全世界，天然氣(NG)正變成日益豐富的資源。盡管使用 NG來加熱，然而理想的是將該資源升級成化學品和液體燃料。這將 擴大或潛在地取代石油成為化學品和燃料的原料。天然氣在邊遠區域 也是豐富可得的，然而其運輸至應用中心是經濟上不可行的。在這些 情況下，希望提供廉價的方法以將天然氣轉化成更易運輸的形式，例 如液體。然而，基于將天然氣轉化成合成氣(CO/H₂)，隨后將合成氣轉 化成化學品和液體燃料的現有高溫、間接方法的能量和資金過于密集， 以至于在經濟上無法與來源于石油的產品競爭。目前用于將天然氣轉 化成燃料和化學品的方法需要高溫(>800℃)來產生合成氣或烯烴。下 圖1(A)顯示了這些烷烴反應中的一些。這些方法是極其資金和能量密 集型的，且僅在極大規模下才經濟。通常認為將NG中的氣體(主要是 甲烷、乙烷和丙烷)轉化成液體產品如醇的直接、較低溫度(<300℃)、 選擇性方法可以以比現有高溫、間接合成氣方法低得多的成本用來生 產化學品和液體燃料。

用于將天然氣的主要組分(甲烷、乙烷、丙烷)直接且低成本地轉 化成液體燃料和化學品如含氧化合物的技術提供了一種提高這些天然 氣資源的價值的途徑。該技術的潛在市場很大；例如乙二醇的全球市 場價值超過200億美元/年，其中美國超過40億美元/年。其它含氧化 合物如甲醇、乙醇(其還可廉價地轉化成乙烯和聚乙烯)、異丙醇、丙 二醇等的市場也極大。液體燃料市場是巨大的；2％的美國計劃運輸燃 料市場滲透(等于美國的年計劃增長率)代表了約50個14,500桶/天工 廠的產量。

可利用其它烴源，其中也可希望實施一個或多個本文所述的官能 化反應。例如，粗或精煉的石油產品、焦油砂提取物和餾出物、煤炭 和煤炭液化產品以及其它含烷烴狀結構部分材料可為本文所述反應的 底物，從而用于生產有價值的工業化學品。

概述

本發明涉及本發明組合物和體系在實施由烷烴或雜烷烴生產有機 硒和有機碲化合物的經濟可行方法中的用途。用作本發明方法中的底 物的烷烴包括低分子量天然氣烷烴如甲烷、乙烷和丙烷。有機硒和有 機碲中間體也可通過本文的方法由較高分子量烷烴如石油和煤炭衍生 的產物制備。有機硒和有機碲產物也可由雜烷烴(即具有包含雜原子如 氮、氧和鹵素的化學基團作為取代基，或者引入烷烴結構中的烷烴) 制得。底物烷烴的反應產物(本文稱為烷基硒(有機硒)或烷基碲(有機碲) 中間體)可用于隨后制備各種烷烴或雜烷烴的化學衍生物。

例如，分離的烷基硒或烷基碲化合物可經歷例如與過氧化氫等的 氧化，從而獲得烷醇(甲醇類)，或者經歷例如與肼的氧化，從而獲得 胺。也可使用已知的化學方式通過烷基硒或烷基碲化合物與合適試劑 的反應而將該烷基硒或烷基碲化合物轉化成有機錫中間體(錫烷)、膦、 有機硫化合物、鹵代烴和其它官能化烷烴。烷基硒或烷基碲化合物也 可經歷羰基化反應，從而由相應的烷烴獲得酰基化合物，例如醛、羧 酸、酰胺、酯等。烷基硒或烷基碲產物可進一步經歷消去反應，從而 由烷烴底物制備烯烴產物。

烷基硒或烷基碲化合物可原位反應，或者可分離以用于隨后的化 學轉變。由本文所述方法制得的烷烴反應產物的中間體的分離能力允 許實施否則的話與烷烴官能化反應不相容的化學反應。

豐富的烴即天然氣，可用作烷烴源，且因此可用作由該來源生產 有機化學品、潤滑劑和燃料的有成本效益的原料。其它烴源如石油和 石油餾出物、焦油砂和頁巖油材料、煤炭和經處理的煤炭產品、生物 質資源等也可用作實施本文所述且請求保護的本發明方法的底物。雜 烷烴如甲醇類、鹵代烴和其它包含具有至少一個氫原子的sp³雜化碳 原子的有機化合物也可為本發明反應的底物。