[发明专利]氮磷配位型金属催化剂及催化制备3-羟基丙酸酯的方法

说明书

氮磷配位型金属催化剂及催化制备3‑羟基丙酸酯的方法，涉及氮磷配位型金属催化剂。氮磷配位金属催化剂的通式为[R¹R²P‑X‑NR³R⁴]ML_n；氮磷配位金属催化剂在催化环氧乙烷羰基氢酯化反应制备3‑羟基丙酸酯中的应用。将氮磷配位金属催化剂与环氧乙烷、一氧化碳和有机醇(或酚)在有机溶剂中催化环氧乙烷羰基氢酯化反应，得3‑羟基丙酸酯。催化反应体系在助剂的作用下能够实现环氧乙烷的转化率最高达到99％和3‑羟基丙酸酯的生成选择性达到98％。

技术领域

本发明涉及氮磷配位型金属催化剂，尤其是涉及氮磷配位型金属催化剂及其催化制备3-羟基丙酸酯的方法。

背景技术

1,3-丙二醇是合成聚酯、聚氨酯以及聚醚等的重要单体，市场需求大。目前，1,3-丙二醇的合成路线主要有：(1)20世纪40年代到90年代，美国Shell公司和德国的Degussa公司开发的丙烯醛水合路线制备1,3-丙二醇；(2)美国杜邦、陶氏化学、德国拜尔、英国ICI等公司研究的以甘油为原料的微生物发酵工艺和以葡萄糖为原料的微生物发酵工艺；(3)1996年，美国Shell公司开发的以环氧乙烷为原料生产1,3-丙二醇；(4)1,3-二氯丙烷水解法制备1,3-丙二醇；(5)以甲醛和乙醛为原料生产1,3-丙二醇的工艺；(6)以醋酸乙烯为原料的生产1,3-丙二醇工艺。其中丙烯醛水合氢化法工艺难度低，但原料易燃易爆且生产成本高；生物工程法虽然反应条件温和，污染和危害小，但生产效率低；以1,3-二氯丙烷为原料的工艺，生产过程中会产生大量的氯化副产物，因此无法实现大规模经济地生产1,3-丙二醇；以甲醛和乙醛为原料的工艺，反应产物呈热力学分布，反应的选择性较差；以醋酸乙烯为原料的工艺，产率也较低下。以环氧乙烷为原料通过羰基化法制备1,3-丙二醇引起了人们的广泛关注。

美国Shell公司以环氧乙烷为原料，通过氢甲酰化法，与CO和氢气反应可制得3-羟基丙醛和1,3-丙二醇，但是反应条件苛刻，其中需要较高的温度和较高的压力，而且中间体3-羟基丙醛不稳定。随后，以环氧乙烷为原料的羰基氢酯化法得到开发，即环氧乙烷与CO和甲醇反应得到稳定的3-羟基丙酸甲酯，进一步将3-羟基丙酸甲酯加氢即得1,3-丙二醇，前者是关键步骤。因此，3-羟基丙酸酯是合成1,3-丙二醇的重要原料。