[发明专利]催化环氧化方法

说明书

本发明领域

本发明涉及催化氧化方法，并且特别涉及催化环氧化方法。

本发明背景技术

公开的欧洲专利申请EP2149569中描述了用于制备1,2-环氧化物的方法。该公开描述了使用可溶于水的锰配合物作为氧化催化剂并且使用过氧化氢作为氧化剂使烯烃催化氧化。所描述的方法在多相系统，例如两相系统(具有有机相，其可以是液相或气相，和水相)中进行。就此原因，以希望的朝向1,2-环氧化物的选择性生产了1,2-环氧化物，同时为分离生产的1,2-环氧化物提供了改善的简易性。

然而，尽管以希望的选择性生产环氧化物产物并且其易于分离，该方法的经济性取决于由转化数(turnover number,TON)描述的催化剂效率和描述为收率的氧化剂利用效率两者。

因此，存在着对用于改善催化氧化方法的氧化剂效率和TON的方法和组合物的需要。

发明内容

因此，本发明提供了在催化剂和添加剂的存在下的催化环氧化方法。

在一个实施方案中，本发明提供了用于制备环氧化物的方法，包括提供组分以形成反应混合物，其中所述组分包括烯烃、氧化剂、碱土金属离子、催化剂组分、缓冲剂组分和水，和使烯烃与氧化剂反应在混合物中反应。

附图详细说明

以下是附图的简要说明。

图1显示了来自本文描述的方法的一个实施方案的转化数(TON)和过氧化氢效率(H₂O₂效率(％))相对于添加剂镁(Mg²⁺)离子浓度的结果的图。

具体实施方式

如本说明书中使用的，术语“环氧化”和“氧化”指的是相同的反应；将烯烃的碳-碳双键转化成环氧乙烷环。后文更详细地讨论本发明。具有环氧乙烷环的化学化合物在本文中描述为环氧化物化合物。

以下的说明涉及转化数(TON)。如本文描述的，转化数指的是在变得减活之前每摩尔催化剂可以转化的物质的摩尔数。

如本文描述的，氧化剂效率，例如过氧化氢效率，在本文中限定为形成的环氧化物的摩尔除以消耗的氧化剂的摩尔的比例，特别是形成的环氧化物的摩尔除以消耗的过氧化氢的摩尔的比例。

本发明提供了在催化剂和碱土金属离子的添加剂的存在下烯烃的环氧化。令人惊奇和预料不到地发现碱土金属离子的存在相比使用去矿质(去离子)水改善了转化数(TON)并且增加了氧化剂转化效率。发现该令人惊奇和预料不到的发现甚至在其它金属离子(例如作为缓冲剂组分引入至反应混合物的碱金属离子)的存在下发生。

在本文描述的催化氧化方法的一个实施方案中，该方法包括使烯烃在催化剂、碱土金属离子和缓冲剂组分的存在下在含水介质中在酸性条件下与氧化剂反应。

碱土金属离子，元素周期表第II族(第2族)，可以包括镁离子、钙离子、锶离子、钡离子及其组合。碱土金属离子具有2+的氧化态。

金属离子可以由金属离子来源提供，所述离子来源包括碱土金属盐、包含离子的水溶液及其组合。金属离子优选作为来自这样的酸的碱土金属盐的金属离子提供，所述酸的pKa为15或更低，例如-10到15的pKa，例如，-9到约14的pKa。pKa为15或更低的酸的实例包括无机酸(例如氢氯酸、硫酸、硝酸、磷酸、碳酸及其组合)、有机酸(例如乙酸、草酸及其组合)，以及无机酸和有机酸的组合。适合的碱土金属盐的非限制性实例包括氯化镁、硫酸镁、硝酸镁、乙酸镁、碳酸镁、碳酸氢镁、磷酸镁、草酸镁、氯化钙、硝酸钙、乙酸钙、碳酸氢钙、氯化锶、硝酸锶、氯化钡、硝酸钡及其组合。

包含离子的水溶液可以包括矿物水，或由给水公司或政府机构提供的处理水，例如，“自来”水，其也可以称为公共用水。包含离子的水溶液可以包括天然水源，其包含碱土金属离子，例如镁或钙离子，作为天然硬度部分。

碱土金属离子可以以约0.125毫摩尔每升组合物(mmol/l)-约8mmol/l，例如约0.25mmol/l-约4mmol/l的量存在。对于含离子的水溶液，离子浓度可以鉴于水硬度描述，例如，水硬度为约1°综合硬度程度(dH)-约40°dH，其中一度的dH对应于约0.178mmol/l的水中的二价离子，使得约1°dH-约40°dH对应于约0.178mmol/l-约7.12mmol/l的量。

替代地，碱土金属离子，例如，镁和钙金属离子，在存在时，碱土金属离子可以以组合物的高至约715ppm，例如约5ppm-约160ppm，例如约10-约80ppm的量存在。