[发明专利]包括含有离子交换树脂的聚合物包封的贵金属催化剂的环氧化方法

说明书

发明领域

本发明涉及一种由氢气、氧气和烯烃制备环氧化物的方法。

发明背景

已经开发了许多不同的用于制备环氧化物的方法。在商业上通过 氯乙醇方法或氢过氧化方法而制备环氧丙烷(参见例如美国专利 Nos.3,351,635和4,367,342；EP 0 345 856)。不幸的是这两种方法 都有缺陷。氯乙醇方法遭受了稀的盐流的产生。氢过氧化方法-其中 将丙烯用有机氢过氧化物例如氢过氧化乙苯或氢过氧化叔丁基氧化， 制得了有机副产物例如叔丁醇或苯乙烯，它们的价值必须在市场中进 行捕捉。环氧乙烷在商业上通过在银催化剂上用氧气直接氧化乙烯而 制备。不幸的是，在银催化剂的存在下用氧气将高级烯烃(含有3个或 更多个碳的烯烃)例如丙烯环氧化的尝试没有产生商业方法(参见例如 美国专利Nos.5,856,534、5,780,657和4,994,589)。

近年来的尝试集中于用氧气和氢气将高级烯烃直接环氧化。例如， 该反应可以在包含金和含钛载体的催化剂(参见例如美国专利 Nos.5,623,090、6,362,349和6,646,142)或者包含钛沸石上的钯的 催化剂(参见例如JP 4-352771)的存在下进行。

还披露了用于使用氢气和氧气的烯烃环氧化的混合催化剂体系。 例如，JP 4-352771的实施例13描述了使用钛硅酸盐和碳上的 Pd(Pd-on-carbon)的混合物用于丙烯环氧化。美国专利No.6,008,388 描述了一种包含贵金属和钛或钒沸石的催化剂，但进一步教导了在与 沸石混合之前可以将Pd引入载体。披露的催化剂载体包括二氧化硅、 氧化铝和活性炭。美国专利No.6,498,259披露了在含有缓冲剂的溶剂 中在包含钛沸石和贵金属催化剂的催化剂混合物存在下使用氢气和氧 气的烯烃环氧化。其还披露了可以将有机聚合物树脂例如聚苯乙烯、 苯乙烯-二乙烯基苯共聚物、交联的聚乙烯亚胺、和聚苯并咪唑用作贵 金属催化剂的载体。

近年来，采用被称为“微包封”的技术制备具有改进性能的催化 剂(参见Chem.Commun.(2003)449和其中引用的参考文献； Angew.Chem.，Int.Ed.40(2001)3469；J.Am.Chem.Soc.120(1998) 2985；美国申请公开Nos.2005/0201925、2005/0202957和 2005/0203304)。EP 0498166A1披露了一种氧化铝负载的Pd催化 剂，采用4-溴苯乙烯或苯乙烯将该催化剂浸渍，4-溴苯乙烯或苯乙烯 随后被聚合(参见实施例7和对比例8)。该聚(4-溴苯乙烯)涂覆的催 化剂在由氢气和氧气产生过氧化氢方面是有活性的。美国申请公开 No.2004/0184983描述了一种由以下物质组成的催化剂：(a)作为活性 组分的一种或多种铂系金属；(b)一种或多种聚烯烃；和(c)载体。将 聚烯烃溶于溶剂中，并且使用所得的溶液浸渍载体或催化剂。

发明概述

本发明是一种环氧化方法，其包括：在包含过渡金属沸石的氧化 催化剂和聚合物包封的贵金属催化剂的存在下将烯烃、氢气和氧气反 应。该贵金属催化剂包含贵金属和离子交换树脂。使用该聚合物包封 的贵金属催化剂的方法产生了比使用未被聚合物包封的贵金属催化剂 的方法更高的环氧化物产率。

发明详述