[发明专利]使用载体上的金催化剂的环氧化方法

说明书

                    本发明领域

本发明涉及在氢气的存在下，通过使用含有锆的载体上的含金催化剂，使链烯与氧气进行氧化反应，将链烯转化为相应的环氧化物的方法。

                    本发明背景

工业上将乙烯直接氧化为环氧乙烷采用载体上的银催化剂。不幸的是，由于副反应，含有烯丙基氢的链烯如丙烯的类似的直接氧化，通常对环氧化的选择性相当低。由于这类用于乙烯氧化的载体上的银催化剂碰到的问题，因而最近几年已开发出用于更高级链烯的替代催化剂系统。

例如，美国专利第5623090号描述将含有氢分子、不饱和烃和氧气通过含有二氧化钛载体和沉积在所述载体的超细金粉的催化剂床，由不饱和烃生产环氧化物的方法。根据所述专利，“必须使用金和二氧化钛的组合”。该专利的发明人对使用承载在非二氧化钛金属氧化物上的金不会导致丙烯的部分氧化进行了相似的报导(Hayashi等，非均相的烃氧化的论文集，Presented before the Division ofPetroleum Chemistry,Inc.,211th National Meeting,American ChemicalSociety,New Orleans,LA,1996年3月24-29日)。涉及载体上的金催化剂的其它公开书也强调为得到具有活性的链烯环氧化催化剂。载体含钛的关键性参见，例如WO 97/34692,WO98/00413、WO98/00414和WO/00415。

                     本发明概述

本发明提供一种用来制备环氧化物的方法，包括在氢气和含载体上的金的催化剂的存在下，使链烯与氧气接触，其中所述载体含有锆。让人十分惊奇的是发现含锆载体上的金，可以无或基本无钛，能够选择性地将链烯转化为相应环氧化物，因为先有的技术一般认为，除非钛存在于载体中，否则没有环氧化活性。

                  本发明的详细描述

尽管本发明的方法可以采用任何链烯但本发明尤其适用于相对轻的含有烯丙基氢的烯不饱和化合物。优选单烯烃，尽管也使用化合物如含有两个或更多个碳-碳双键的二烯。所述链烯可以为只含有碳和氢原子的烃，还可以被一个或多个卤化物、醚、酯或醇单元或诸如此类取代。尤其优选使用C₃-C₆链烯，尤其当所述方法在汽相中实施时。适用链烯的不具限制性的实例包括乙烯、丙烯、1-丁烯、2-丁烯、异丁烯、1-戊烯、2-戊烯、丁二烯、烯丙基醇、烯丙基氯、苯乙烯、环己烯等。最优选链烯为丙烯。

用于本方法的链烯量可以在大范围内变化，并认为不是十分关键。链烯的最佳量取决于许多过程变量如反应器设计、所用氢气、氧气和任选稀释剂的相对量、反应温度等，但容易通过常规实验进行确定。通常，为提高环氧化物的生产率，需要操作所述方法使得与氧气相比，链烯摩尔过量。基于链烯、氧气、氢气和任选的稀释剂的总摩尔数，通常链烯浓度为约5-85％(摩尔)。

所述方法所需的氧气可以来自于任何适用的来源，如空气或基本纯净的分子氧。也可使用能够用作氧气来源的其它化合物如臭氧和氮氧化物，尽管由于经济的原因，优选分子氧。氧气的量可以在大范围内变化，最佳浓度容易通过常规实验来确定，其前提是至少存在足够的氧气以生产所需的环氧化物。如前所述，通常要求链烯与氧气的摩尔比大于1来操作所述方法。由于减少生成燃烧产物或过度氧化产物如二氧化碳的趋势，由此可以提高所需环氧化物的选择性。通常，基于链烯、氢气、氧气和任选的稀释剂的总摩尔数，氧气的量为1-25％(摩尔)。

用于所述方法的所需的氢气可以由任何适用的来源提供，包括如通过烷烃或醇的脱氢作用得到的分子氢。这种脱氢作用本身可以在环氧化反应器中进行，从而原地生成所需的氢气。采用有效量的氢气以将链烯转化为相应的环氧化物，以链烯、氢气、氧气和任选的稀释剂的总摩尔数为基准，氢浓度通常为0.1-30％(摩尔)。