[发明专利]阮内铁催化剂及其用于氢化有机化合物的方法

说明书

本发明涉及一种新的阮内铁催化剂、其制备和用于包括具有碳-碳重键基团、含氧基团及可还原含氮基团尤其腈的不饱和有机基团的催化氢化。更具体地说，但非限制，本发明提供一种氢化己二腈(ADN)至6-氨基己腈(ACN)和1,6-己二胺(HMD)的改性催化剂及方法。

发明背景

含铁阮内金属催化剂已有报道，但这些催化剂在氢化反应中表现效果差。例如，据“苏联科学院科学论文报告”(112,880(1957))报道，富雷德林、巴兰金及斯拉德科娃(L.Kh.Freidlin,A.A.Balandin and T.A.Sladkova)用阮内铁作为催化剂进行过对苯二甲酸二腈的氢化试验，未分离出二胺。后来，富雷德林及斯拉德科娃在“俄罗斯化学评论”(33,319(1964))上指出“阮内铁催化活性低”及“金属催化剂对二腈还原活性按以下顺序递减：Pt,Pd＞Ni＞Co＞Fe,Cu”。奥古斯汀(R.L.Augusting)在“催化氢化”(Dekker，纽约，1965)一书第32页中指出，“阮内铜及阮内铁都未引起有机合成化学家太多关注，因为用它们实现的反应只有少数几个。”

US 2,257,814描述了在温和作用催化剂存在下氢化二腈，该催化剂是用碱水溶液对铝、铁及钴合金进行浸提，制成一种含5-10重量％钴及95-90重量％铁的催化剂。不赞成采用本专利中所述催化剂组合物中的第三金属。

US 4,826,799及US 4,895,994，均针对由阮内方法制备的催化剂及使其在聚合物和增塑剂基质中造粒，广泛公开了由45-75重量％Al及25-55重量％常规阮内方法金属如Ni、Co、Cu或Fe或其混合物组成的阮内方法合金。对这些阮内催化剂一般可用约总金属的2重量％的金属如Cr、Mo、Pt、Rh、Ru、Os及Pd进行改性。

US 5,151,543报告了一种对脂肪二腈低压选择性氢化为氨基腈的方法，采用阮内型催化剂达到高的收率，该阮内型催化剂选自阮内镍、阮内钴及由选自元素周期表第ⅥB族金属或金属氧化物改性的或用第Ⅷ族亚铁金属改性的阮内镍。因此，在这种催化剂中，即使肯定用铁，铁也应当只是低浓度的。

本发明目的在于提供一种对低压催化氢化各种有机化合物有效的阮内铁催化剂，特别是一种对脂肪有机腈氢化为有机伯胺有效的催化剂。

发明综述

本发明提供包括铁、钴及第三金属的阮内铁催化剂，其中的第三金属选自镍、铑、钌、钯、铂、锇、铱及这组金属的任何混合物，而且其中催化剂中铁浓度按干基计至少为30重量％，但不超过约70重量％；催化剂中钴浓度按干基计为至少10重量％至40重量％；催化剂中第三金属的含量按干基计为约1重量％至不超过6重量％。镍是优选的第三金属，优选催化剂具有下述金属浓度：铁约50重量％；钴约15重量％；镍约2重量％。

本发明包括一种对不饱和有机化合物进行氢化的方法，其包括在反应压力50-2000psig(13.78MPa)和反应温度25-150℃及氢存在下，使不饱和有机化合物与本发明阮内铁催化剂进行接触。

本方法可用于对选自烯烃、炔烃、酮、醛、酰胺、羧酸、羧酸酯、硝基化合物、腈及亚氨化合物的不饱和有机化合物进行氢化。本发明方法特别适用于腈类氢化，尤其是己二腈氢化。

本发明方法适用于温和条件：反应压力约50-1000psig(6.89MPa)及反应温度约25-80℃。

本发明方法可按连续、半连续或间歇法运行。

本发明催化剂是用碱处理金属合金的方法制备的，该合金包括20-50重量％铁、3-30重量％钴、0.5-3重量％第三金属，其中第三金属选自镍、铑、钌、钯、铂、锇、铱及这组金属的任何混合物，其余部分是选自铝、锌、镁及硅的碱溶性金属。镍是优选的第三金属，镍的优选浓度在0.5-1.5％范围。最优选的镍浓度范围在约1％或以下。该合金的优选组成是铁约24-34％、钴约5-15％及镍约0.5-1％。

附图简述

图1对照实施例2催化剂的理论一级反应速率直线表明用实施例2的稳定催化剂时ADN的消失。

图2表明实施例3所述连续运行时的产品分布。

图3对照理论一级反应速率直线表明用实施例6的不稳定催化剂时ADN的消失。

图4表明实施例7的不稳定催化剂的产品分布。

发明详述