[發(fā)明專利]一種雙齒磷配體配位的金屬催化劑及其催化制備3-羥基丙酸酯的方法

有效

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• 申請日: 2018-10-22
• 公開（公告）號: CN109364996B
• 公開（公告）日: 2020-11-03
• 發(fā)明（設計）人: 朱紅平;何明陽;趙金波;錢俊峰;劉睿;陳群;謝素原
• 申請（專利權）人: 廈門大學;常州大學
• 主分類號: B01J31/20
• 分類號: B01J31/20;C07C67/37;C07C69/675
• 代理公司: 廈門南強之路專利事務所(普通合伙) 35200
• 代理人: 馬應森

一種雙齒磷配體配位的金屬催化劑及其催化制備3?羥基丙酸酯的方法，涉及3?羥基丙酸酯。將雙齒磷配體配位的金屬催化劑和助劑中加入有機溶劑反應，得3?羥基丙酸酯。提供一種雙齒磷配體配位的金屬催化劑，也提供使用這種催化劑催化環(huán)氧乙烷羰基氫酯化制備3?羥基丙酸酯的方法。使用這種催化劑，環(huán)氧乙烷的轉化率最高可以達到99％，3?羥基丙酸甲酯的生成選擇性最高達到98％。

技術領域

本發(fā)明涉及3-羥基丙酸酯，尤其是涉及一種雙齒磷配體配位的金屬催化劑及其催化制備 3-羥基丙酸酯的方法。

背景技術

3-羥基丙酸酯是合成1,3-丙二醇的重要原料。1,3-丙二醇在防凍劑、增塑劑、洗滌劑、防腐劑和乳化劑方面有著重要的應用，同時也是多種藥物和有機分子的合成中間體以及新型聚酯材料對苯二甲酸丙二醇酯和新型聚氨酯材料的重要單體。1,3-丙二醇是目前研究和開發(fā)的熱點產品，3-羥基丙酸酯也隨之成為重要的研發(fā)原料。

3-羥基丙酸酯的主要合成路線是環(huán)氧乙烷羰基氫酯化法，即在催化劑的作用下，環(huán)氧乙烷、一氧化碳、有機醇或酚反應生成3-羥基丙酸烷基酯或3-羥基丙酸芳基酯，其中涉及到環(huán)氧乙烷的開環(huán)、一氧化碳的插入以及有機醇(或酚)的偶合酯化，反應復雜，對催化劑的要求高，同時反應條件對3-羥基丙酸酯的動力學轉化影響大。如條件控制不好，會造成環(huán)氧乙烷的轉化率低，并容易生成副產物，3-羥基丙酸酯的選擇性也隨之降低。1990年，Eastman Kodak公司的Wiliam A.Beavers等人使用三苯基膦配位的貴金屬銠催化劑，在14MPa下進行環(huán)氧乙烷羰基氫酯化反應，但是環(huán)氧乙烷的轉化率和3-羥基丙酸甲酯的選擇性并不高(美國專利US 4973741)。2001年，美國Shell公司使用Co₂(CO)₈/1,10-鄰菲羅啉催化劑，在90℃和7.6MPa下反應18h，環(huán)氧乙烷的轉化率僅有11％，3-羥基丙酸甲酯的選擇性為74％(美國專利US 6191321)。2003年，韓國Samsung Electronic Co Ltd公司使用含氮雜環(huán)化合物配位的鈷鹽催化劑，在75℃和6MPa下獲得環(huán)氧乙烷的轉化率為94％，3-羥基丙酸甲酯的選擇性為78％(美國專利US 6521801)。2006年，中科院蘭州物化所陳靜等人使用羰基鈷催化劑，在50～100℃和3～7MPa下獲得環(huán)氧乙烷的轉化率為80～98％，但是3-羥基丙酸甲酯的選擇性僅有80％(中國專利CN 101020635A)。最近，王怡寧等人以Co₂(CO)₈/咪唑為催化劑，在 75℃和2MPa下反應5h，環(huán)氧乙烷的轉化率為87％，3-羥基丙酸甲酯的產率為83％(中國專利CN 107349962和CN107417527)。劉波等人也在專利中陳述，使用離子液體與鹵化亞銅或氯化鈷等組成的催化劑，在60～75℃和5～6MPa下反應，環(huán)氧乙烷轉化率為71％～89％，3-羥基丙酸甲酯選擇性為83％～86％(中國專利CN 107456995和CN107459451)。

這些結果顯示，選用合適的催化劑，并控制相應的反應條件，對環(huán)氧乙烷的轉化率以及 3-羥基丙酸酯的生成選擇性很重要。也可以發(fā)現，控制環(huán)氧乙烷的高轉化率以及3-羥基丙酸酯的高生成選擇性仍然是本領域需要解決的問題，而解決該問題的關鍵在于催化劑。

發(fā)明內容

本發(fā)明的第一目的在于提供一種雙齒磷配體配位的金屬催化劑。

本發(fā)明的第二目的在于提供一種雙齒磷配體配位的金屬催化劑的應用。

本發(fā)明的第三目的在于提供一種雙齒磷配體配位的金屬催化劑催化制備3-羥基丙酸酯的方法。

所述雙齒磷配體配位的金屬催化劑的結構式如下：