[发明专利]制备环酮的方法

说明书

本发明涉及一种通过使包含至少一种具有4-20个碳原子的单环烯烃的混合物G1与至少包含一氧化二氮(N₂O)的混合物G2反应而制备至少一种具有4-20个碳原子的单环酮的方法，其中所述反应以绝热方式进行。

制备环戊酮的方法原则上由现有技术已知。同样已知环戊酮可通过使环戊烯与一氧化二氮反应而获得。通过用一氧化二氮氧化环戊烯而制备环戊酮是极具选择性的反应，该反应强放热。

例如，GB 649,680公开了烯烃如环己烯与一氧化二氮反应而获得相应的环酮如环己酮。该反应在200-300℃的温度和100-500巴的压力下在液相中进行。所引用的文献没有公开环烯烃在绝热条件下与一氧化二氮反应。

F.S.Bridson-Jones等在J.Chem.Soc.第2999-3008页(1951)中描述了烯烃与一氧化二氮的反应，其例如将环己烯转化为环己酮。该文献的方法在例如300℃的温度和500巴的压力下在高压釜中进行。F.S.Bridson-Jones等没有公开环烯烃可与一氧化二氮在绝热条件下反应。

用一氧化二氮由烯烃合成羰基化合物也描述于各种国际专利申请中。例如，WO 03/078370公开了一种用一氧化二氮由脂族烯烃制备羰基化合物的方法。该反应在20-350℃的温度和0.01-100巴的压力下进行。WO03/078374公开了一种相应的制备环己酮的方法。根据WO 03/078372，制备了具有4-5个碳原子的环酮。根据WO 03/078375，在这些工艺条件下由具有7-20个碳原子的环烯烃制备环酮。WO 03/078371公开了一种由取代烯烃制备取代酮的方法。WO 04/000777公开了一种使二烯烃和多烯烃与一氧化二氮反应以得到相应羰基化合物的方法。在所引用的国际申请中没有公开由相应环烯烃制备环酮的绝热方法。

US 4,806,692公开了一种由烯烃制备含氧有机化合物的方法；更具体地，公开了在温和条件下氧化环烯烃以获得相应的环酮。根据US4,806,692，该氧化在钯催化剂存在下在80℃或更低的温度和大气压下进行。US 4,806,692没有公开由相应环烯烃通过与一氧化二氮在绝热条件下反应而制备环酮的方法。

US 7,282,612B2公开了一种通过使具有4或5个碳原子的相应的环烯烃与一氧化二氮，合适的话其在与惰性气体的混合物中在20-300℃的温度和0.01-10巴的一氧化二氮压力下反应而制备具有4或5个碳原子的单环酮的方法。US 7,282,612B2中没有公开以绝热方式进行的方法。

RU 2002106986公开了一种通过用一氧化二氮同样在0.01-100巴的一氧化二氮压力和20-300℃的温度下氧化环丁烯或环戊烯而制备具有4或5个碳原子的单环酮的方法。

获得相应酮的单环烯烃与一氧化二氮的反应具有强放热性。此外，具有高一氧化二氮浓度的一氧化二氮与有机化合物的混合物存在爆炸风险。因此对相应现有技术方法而言必须提供用于从放热反应中除去热量的复杂和昂贵的设备。此外，必须要设计用于高压和高温的反应器。

因此本发明的目的是提供一种制备具有4-20碳原子的单环酮的方法，其特征在于无需提供复杂且因而昂贵的设备。

本发明的另一目的是提供一种相应方法，通过该方法可以以高产率和最大纯度获得单环酮，尤其是环戊酮和/或环己酮。

根据本发明，这些目的通过一种通过使包含至少一种具有4-20个碳原子的单环烯烃的混合物G1与至少包含一氧化二氮的混合物G2反应而制备至少一种具有4-20个碳原子的单环酮的方法实现，其中所述反应以绝热方式进行。

在本发明上下文中，绝热反应应理解为指在反应期间在反应器内容物和环境之间基本上不发生热交换的反应。在本发明上下文中，绝热反应优选理解为指其中优选小于10％，更优选小于5％的产生的热量释放到环境中的反应。

迄今为止已知的用于由相应烯烃和一氧化二氮制备环酮的方法具有以下缺点：由于烯烃和一氧化二氮的强放热反应，产生了大量热，其必须从反应混合物中除去，即从其中进行反应的反应器中除去。这导致反应器的高材料成本以及由此的高投资费用。迄今为止就用于由相应烯烃和一氧化二氮制备单环酮的反应器的结构而言，简单设计是不可能的。

已发现上述问题可通过绝热进行强放热反应，即反应期间产生的热量基本保留在体系内而不移除到外部而解决。由于反应期间产生的反应热保留在体系内，非常显著地简化了反应器的结构和工艺方案，这是因为冷却和热分散元件无需通过结构方式设置到反应器中。