[发明专利]使用非均相催化剂的一锅法方法

说明书

本发明涉及一种用于使有机化合物一锅法氢化并且脱水或异构化的方法，并且涉及一种用于此方法的催化剂组合物，该催化剂组合物包含负载在包含至少一种氟化聚合物(P)的材料上的粒径低于50nm的过渡金属颗粒，其中聚合物(P)带有‑SO₂X官能团，X选自X'和OM，X'选自由F、Cl、Br和I组成的组；并且M选自由H、碱金属和NH₄组成的组。

相关申请的交叉引用

本申请要求2014年11月19日提交的欧洲申请号14193925.6的优先权，出于所有目的将所述申请的全部内容通过援引方式并入本申请。

技术领域

本发明涉及一种用于使有机化合物一锅法氢化并且脱水或异构化的方法。

背景技术

目前使用逐步方法生产若干重要的市场产品、精细或商品化学品，这些方法要求单独的反应单元、纯化步骤和经常剧烈的反应条件，具有严重的经济和环境缺点。对于在工业规模上容易可应用的并且能够使一锅法级联/串联反应顺序提供将基础底物更快、更环保且成本效益的全部转化成更复杂化学品的方法仍然感觉到一种需求。

乙酰丙酸是己糖酸水解的众所周知的产物，并且是从纤维素原料廉价地获得的。因此，它是在生产有用的5-碳化合物如甲基四氢呋喃及衍生物和5-甲基-二氢-呋喃-2-酮(还被称为γ-戊内酯)中有吸引力的起始材料。

US 2,786,852 A(桂格燕麦公司(QUAKER OATS COMPANY))3/26/1957披露了使用还原的氧化铜催化剂在从175℃至250℃的温度下从悬浮在氢气气体流中的以汽化形式的乙酰丙酸生产5-甲基-二氢-呋喃-2-酮。

US 5,883,266 A(巴特尔纪念研究所(BATTELLE MEMORIAL INSTITUTE))3/16/1999披露了使用双金属催化剂在200℃或250℃的反应温度下在100atm的操作压力下从乙酰丙酸制备多种产物(包括5-甲基-二氢-呋喃-2-酮)。

US 4,420,622 A(斯塔密卡邦公司(STAMICARBON))12/13/1983涉及使用C₈烃乙酰丙酸酯制备5-烷基-丁内酯，其中具有最高达4个碳原子的侧链烷基取代基作为起始原料，其中该反应是在从150℃至325℃的温度下在气相中并且在由周期表的第VIII族或第Ib族的金属构成的氢化催化剂的存在下用氢气进行的。

US 20040254384 A(杜邦公司(DU PONT))12/16/2004披露了在超流体溶剂存在下使用金属催化剂将乙酰丙酸转化为γ-戊内酯。

本发明的目的是提供一种用于在相对温和的条件下将可容易获得的起始材料(如乙酰丙酸)转化成高级中间体如γ-戊内酯及其衍生物的方法。本发明的另一个目的是提供一种用于此类转化的方法，该方法可以容易地被扩展到工业生产并且是成本效益的且环保的。

发明概述

这些目的是通过本发明借助于一种用于使含有至少一个C＝C、C＝O、缩醛、1,2-二醇或半缩醛部分的底物(I)一锅法氢化并且酸催化异构化或脱水以获得产物(II)的方法解决的，其中所述方法包括在催化剂(III)的存在下使该底物与氢气(H₂)反应的步骤，所述催化剂包含负载在包含至少一种氟化聚合物(P)的材料上的粒径低于50nm的过渡金属颗粒，其中聚合物(P)带有-SO₂X官能团，X选自X'和OM，X'选自由F、Cl、Br和I组成的组；并且M选自由H、碱金属和NH₄组成的组。

诸位发明人发现本发明的一锅法方法以高产率提供了高级中间体，其中很少或没有副产物，并且该固体催化剂可以容易地在若干个循环中被回收和再使用而没有催化活性的损失。

与现有技术的方法不同，用本发明的一锅法方法获得了高催化剂生产率，而没有加入强酸，导致更清洁且更环保的方法和更长的催化剂生命周期。