[发明专利]包含两性离子和/或酸功能化的离子液体的钯催化剂体系

说明书

发明领域

本发明涉及催化剂体系，尤其是含有钯(Pd)和两性离子和/或酸功能化的离子液体以及一种或更多种膦配体的催化剂体系。这样的催化剂体系适用于例如羧化反应、烷氧羰基化反应和/或聚合反应，包括负载离子液体相(SILP)应用。

发明背景

甲基丙烯酸甲酯(MMA)是具有式CH₂＝C(CH₃)CO₂CH₃的有机化合物。该无色液体是甲基丙烯酸(MAA)的甲酯，是大规模制造的用于生产聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)例如plexiglass的单体。

消耗大约80％的MMA的主要应用是制造聚甲基丙烯酸甲酯丙烯酸塑料。甲基丙烯酸甲酯还用于制备用作PVC改性剂的甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯(MBS)共聚物。

MMA可通过数种方法来制造，主要的一种是丙酮氰醇(ACH)路线，利用丙酮和氰化氢作为原料。中间产物氰醇用硫酸转化为甲基丙烯酰胺的硫酸酯，甲基丙烯酰胺的硫酸酯进行甲醇分解得到硫酸氢铵和MMA。尽管ACH路径被广泛使用，但其共同产生大量硫酸铵副产物。一些生产商自异丁烯或者等同的叔丁醇开始，随后首先氧化成异丁烯醛，然后氧化成甲基丙烯酸，然后用甲醇使甲基丙烯酸酯化。丙烯可在酸的存在下羰基化为异丁酸，异丁酸进行后续脱氢。图1-3示出了不同的合成路线。联合技术每年提供超过30亿吨。MMA还可由丙酸甲酯和甲醛制备。

已知的是，可利用Pd催化剂使乙烯甲氧羰基化为丙酸甲酯：

Wang等人的US 7115763涉及用于烯烃的共聚反应的钯催化剂体系，所述钯催化剂体系包括“两性离子配合物”。这些两性离子配合物与根据本发明的两性离子和/或酸功能化的离子液体不同。

已经在离子液体中进行了不同的钯催化的反应，例如氢化、Suzuki偶合和Heck偶合反应等，并且WO06122563涉及一种通过负载离子液体相(SILP)催化剂进行连续羰基化的方法。

Balázs等人(2006)报道了苯乙烯在常规离子液体中用膦和添加的布朗斯台德酸进行的钯催化烷氧羰基化。

令人意外且出乎意料地，本发明人已经发现Pd催化剂体系的稳定性和重复使用性可通过使用一种或更多种两性离子和/或一种或更多种酸功能化的离子液体得以改善而不引起显著的活性改变。特别地，发现所述包含两性离子的Pd催化剂体系无需添加作为稳定剂的常规布朗斯台德酸即为稳定的，即使当含有优选的单膦配体如三苯基膦时也是如此。

当使用酸功能化的离子液体时，反应之后可得到可相分离的体系，其中产物和离子液体催化剂由于相互间的低混溶性而可以保留在单独相中。这使得产物易于分离并且允许重复使用离子液体催化剂相。

由于酸功能化的离子液体的不挥发性，因而本发明的Pd催化剂体系也被认为适用于SILP催化。

发明内容

本发明涉及催化剂体系，特别是含有钯(Pd)、两性离子和/或酸功能化的离子液体的催化剂体系，其中所述Pd催化剂可通过配合物前体提供。这种催化剂体系可用于例如烷氧羰基化反应、羧化反应和/或用于共聚反应中。根据本发明的催化剂体系适用于形成可分离的产品和催化剂相的反应以及负载离子液体相SILP的应用。

因此，在第一方面，本发明涉及一种含有钯(Pd)催化剂和两性离子、和/或酸功能化的离子液体，以及一种或更多种膦配体的催化剂和/或催化剂体系。

根据一个实施方案，所述催化剂体系含有Pd催化剂、以及一种或更多种膦配体。

根据一个实施方案，所述催化剂体系含有Pd催化剂、酸功能化的离子液体以及一种或更多种膦配体。

根据一个实施方案，所述催化剂体系含有Pd催化剂、两性离子、酸功能化的离子液体以及一种或更多种膦配体。

根据一个实施方案，所述催化剂体系含有两相体系，其中Pd催化剂和反应产物基本上包含在不同的相中。

根据一个实施方案，催化剂为负载离子液体相(SILP)催化剂。

本发明的第二方面涉及由根据第一方面的催化剂体系所催化的反应，包括例如羧化反应、烷氧羰基化反应和/或聚合反应。

根据一个实施方案，反应为