[发明专利]一种卡宾铱催化剂及其制备方法、应用

说明书

本发明提供了一种卡宾铱催化剂及其制备方法、应用，该卡宾铱催化剂在甲醇羰基化制醋酸甲酯中具有很好的应用，该卡宾铱催化剂主要由CAAC配体、1,5‑环辛二烯氯化铱以及双(三甲基硅烷)氨基钾为原料制得。制备方法包括：取制备卡宾铱催化剂的原料干燥，氮气置换，依次添加丙酮、液氮后，‑78℃反应，溶剂萃取反应产物。本发明将具有较强供电子能力的CAAC配体的CAAC‑IrCl(COD)催化剂应用在甲醇羰基化制醋酸甲酯方面，提高了催化剂的稳定性，保证在相对温和、且无水的条件下直接制备醋酸甲酯，简化了制备工艺，降低了操作成本。

技术领域

本发明涉及卡宾铱催化剂制备领域，具体而言，涉及一种卡宾铱催化剂及其制备方法、应用。

背景技术

醋酸甲酯是一种非常重要的化工产品，广泛的应用于树脂、胶黏剂、皮革以及聚氨酯泡沫发泡剂等产品生产过程。目前醋酸甲酯的生产，在工业上，由甲醇和醋酸在浓硫酸的催化作用下通过酯化反应制备，整个反应体系对设备腐蚀比较严重。

工业上甲醇羰基化制备醋酸的催化剂历经BASF公司开发的钴基催化剂、孟山都公司开发的铑基催化剂以及BP公司开发的铱基催化剂三个阶段，其中，铱基催化剂具有价格相对便宜、含水量低以及催化活性高等特点，已经成为甲醇羰基化生产醋酸的主流催化剂。

但是，铱基催化剂依然存在反应体系对设备腐蚀严重、金属铱容易沉淀失活、反应体系存在一定量的水致使能耗高等问题。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种卡宾铱催化剂的应用，将具有较强供电子能力的CAAC配体的CAAC-IrCl(COD)催化剂应用在甲醇羰基化制醋酸甲酯方面，提高了催化剂的稳定性，保证在相对温和、且无水的条件下直接制备醋酸甲酯，简化了制备工艺，降低了操作成本。

本发明的第二目的在于提供一种卡宾铱催化剂以及其制备方法，该种类型的卡宾铱催化剂应用广泛，稳定性好，制备方法简单、操作步骤前后衔接紧密，值得广泛推广应用。

为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

本发明提供了一种卡宾铱催化剂在甲醇羰基化制备醋酸甲酯方面的应用，该卡宾铱催化剂为CAAC-IrCl(COD)。

现有技术中，在甲醇羰基化制备醋酸甲酯的过程中，所采用的铱基催化剂容易腐蚀设备，稳定性低，活性不好。基于卡宾配体较强的供电子能力，有关卡宾配合物催化有机化学反应的研究越来越多，但是卡宾配合物用于催化甲醇羰基化过程尚未见到相关报道，因此，本发明提供了一种具有较强供电子能力的CAAC配体，应用于甲醇羰基化过程中的CAAC-IrCl(COD)催化剂，该催化剂具有较强的稳定性，能够在相对温和的条件下，通过甲醇羰基化高效的直接制备醋酸甲酯，缩短了工艺路线，体系中不含水，减少生产过程能耗，具有较广阔的应用前景。

优选地，作为进一步可实施的方案，具体应用方法为：在甲醇羰基化制备醋酸甲酯的过程中，添加的卡宾铱催化剂的用量为原料甲醇的0.5-2mol‰，反应温度控制在110-130℃之间，压力1-3MPa之间。

优选地，添加的卡宾铱催化剂的用量为原料甲醇的1mol‰，反应温度为120℃，压力2MPa；

优选地，反应时间为10-30h，更优选地为20h；

优选地，反应转速为500-1000rpm。

优选地，作为进一步可实施的方案，在甲醇羰基化制备醋酸甲酯的过程中，还添加助催剂，所述助催剂优选为碘甲烷，所述碘甲烷的添加量为原料甲醇的2-3mol‰之间，优选地为2.5mol‰。

通过对甲醇羰基化中的各个操作参数进行精确控制后，可以使得卡宾铱催化剂的催化活性达到最佳，也能使得原料的转化率、反应选择性等评价指标达到更高的水平，通过采用本发明的卡宾铱催化剂后，甲醇转化率高达81％，醋酸选择性可达到97％。