[发明专利]由异丁烯产生2,5-二甲基己烯的方法

说明书

早期国家申请的优先权要求

本申请要求2012年12月12日提交的美国申请No.61/736,098的优先权。

发明背景

已知低压重整器的进料影响产物选择性。例如，微型反应器试验数据显示正辛烷得到乙苯和邻二甲苯的混合物；3-甲基庚烷得到约50％对二甲苯的选择性；且2,5-二甲基己烷以极高的收率产生对二甲苯(例如在88％转化率下达到95重量％选择性)。

还已知链烷烃的芳构化通过连续脱氢进行。因此，用合适的2,5-二甲基支化结构制备C₈烯烃在制备对二甲苯的方法中是理想的。

通常，重整器使用链烷烃进料的混合物以实现高芳族化合物和氢气的收率。由于关于对二甲苯作为聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)的前体的高需求，由芳族配合物得到对二甲苯的收率驱动该方法的经济性。因此，如果基本包含2,5-二甲基己烷(或己烯)的进料可以以合理的成本产生，则对二甲苯的收率会显著提高，且该方法是经济上可行的。

发明概述

本发明一方面涉及制备2,5-二甲基己-2-烯的方法。在一个实施方案中，该方法包括使异丁烯与异丁醇在铂系金属催化剂的存在下反应以形成2,5-二甲基己-2-烯。

本发明另一方面涉及制备对二甲苯的方法。在一个实施方案中，该方法包括使异丁烯与异丁醇在铂系金属催化剂的存在下反应以形成2,5-二甲基己-2-烯；和将2,5-二甲基己-2-烯在重整区中在重整条件下重整以形成对二甲苯。

附图简述

图1为由异丁烯至对二甲苯的现有技术路线的图。

图2为异丁烯二聚的酸催化机制的图。

图3为异丁烯二聚的碱催化机制的图。

图4为根据本发明一个实施方案由异丁烯和异丁醇合成2,5-二甲基己烯的图。

图5为根据本发明一个实施方案由异丁烯和异丁醇形成对二甲苯的方法的图。

发明详述

对二甲苯可通过将2,5-二甲基己烷重整而以高选择性产生(>80重量％选择性，US 6,358,400 B1和US 6,177,601 B1)。由于该方法被认为借助顺序的脱氢进行，任何具有在2和5位上的支链的二甲基己烯也应选择性重整以产生对二甲苯。如本文中所定义，2,5-二甲基己烯意指所有具有在2和5位上的支链的辛烯异构体，且包括2,5-二甲基己-1-烯、2,5-二甲基己-2-烯、顺-2,5-二甲基己-3-烯和反-2,5-二甲基己-3-烯。

对二甲苯可通过异丁烯头-尾二聚成2,5-二甲基己烯，其后重整步骤而产生，如图1所示。然而，使用现有催化剂的异丁烯头-尾二聚的选择性为20-30％，这是太低的而不能使该方法在经济上可行。

先前的研究显示所需2,5-二甲基己烯组分的低选择性。异丁烯的二聚通常得到多种产物。例如，丁烯在酸催化剂如固体磷酸(SPA)下二聚得到一些产物，包括明显含量的三甲基戊烯。在酸催化剂下制备的主要二甲基C₈为3,4-二甲基己烯。由于碳正离子稳定性，预期酸催化剂得到大量三甲基戊烯，如图2所示。通常，发现明显的异构化，得到许多产物。由于碳阴离子稳定性，碱催化二聚还应得到三甲基戊烯的高选择性，如图3所示。

论证了烯烃与醇偶联形成具有与组合进料相同碳原子数的偶联烯烃和水。Lee，D.H.；Kwon，K.H.；和Yi，C.S.，“Selective Catalytic C-H Alkylation of Alkenes with Alcohols”，SCIENCE 2011，333，1613-6。例如，与乙醇结合的丙烯主要形成2-戊烯和水以及少量2-甲基丁烯。Yi研究了主要使用环烯烃的反应以确定哪些基质可用于该方法中。没有描述涉及异烯烃如异丁烯的反应。

图4阐述异丁烯与异丁醇反应以形成2,5-二甲基己-2-烯作为主要产物。合适的反应条件包括25-500℃的温度和101kPa(1atm)至10.1mPa(10atm)的压力。