RU2845007C2 - Method of catalyzing carbonylation of olefins - Google Patents
Method of catalyzing carbonylation of olefinsInfo
- Publication number
- RU2845007C2 RU2845007C2 RU2024100516A RU2024100516A RU2845007C2 RU 2845007 C2 RU2845007 C2 RU 2845007C2 RU 2024100516 A RU2024100516 A RU 2024100516A RU 2024100516 A RU2024100516 A RU 2024100516A RU 2845007 C2 RU2845007 C2 RU 2845007C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- carbonylation
- reaction
- olefins
- catalyzing
- catalyst
- Prior art date
Links
Abstract
Description
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИAREA OF TECHNOLOGY
Настоящее изобретение относится к области реакций карбонилирования и, в частности, к способу катализирования карбонилирования олефинов.The present invention relates to the field of carbonylation reactions and, in particular, to a method for catalyzing the carbonylation of olefins.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИLEVEL OF TECHNOLOGY
Бутанол и октанол являются очень широко используемым сыпучим химическим сырьем. В настоящее время промышленный синтез бутилоктанола осуществляется главным образом путем гидроформилирования пропилена с получением н-бутиральдегида и изобутиральдегида, а затем они используются в качестве сырья для последующих реакций. Реакция гидроформилирования пропилена является ключевой стадией в синтезе бутилоктанола.Butanol and octanol are very widely used bulk chemical raw materials. At present, the industrial synthesis of butyloctanol is mainly carried out by hydroformylation of propylene to produce n-butyraldehyde and isobutyraldehyde, and then they are used as feedstock for subsequent reactions. The reaction of propylene hydroformylation is a key step in the synthesis of butyloctanol.
На данный момент зарегистрировано много патентов на гидроформилирование пропилена для синтеза н-бутиральдегида и изобутиральдегида. В этих патентах, а также в современных промышленных методах обычно используются катализаторы на основе металлического родия. Например, в патентах WO 0200583, ЕР 3712126 А1 и CN 102826967 A в качестве катализатора используется трифенилфосфор-родий; в патенте JP2002047294 в качестве катализатора используется циклооктадиенацетат-родий; в патенте CN 110156580 используется 6,6'-((3,3'-ди-трет-бутил-5,5'-диметокси-[1,1'-бифенил]-2, бис(окси))дифенил и [d,f] [1,3,2] диоксафосфолен-родий в качестве катализатора; в патенте CN 103896748 A в качестве катализатора используется ацетилморфолин-родий; в патенте ЕР 3770144 А1 в качестве катализатора используется ацетат-родий; в патенте CN 111348995 A в качестве катализатора используется трис [2,4-ди-трет-бутилфенил] фосфит-родий; в патенте US9550179 в качестве катализатора используется длинноцепочечная карбоновая кислота-родий; патент CN 102826973 А использует ацетилацетон карбонилродий в качестве катализатора; в патенте ЕР 2417094 В1 в качестве катализатора используется трифенилфосфинкарбонилродийгидрид; и в патенте ЕР 2417093 В1 в качестве катализатора используются ацетат димера родия и натриевая соль трифенилфосфония трисульфоната. Поскольку металлический родий обладает высокой каталитической активностью в реакции гидроформилирования пропилена, условия реакции в реакционных системах, использующих его в качестве катализатора, как правило, мягкие. Типичные температуры реакции находятся в пределах 90-132°С, а типичные давления реакции - в пределах 1,6-5 МПа (см. таблицу 1).At present, there are many patents registered on the hydroformylation of propylene for the synthesis of n-butyraldehyde and isobutyraldehyde. These patents, as well as modern industrial methods, usually use catalysts based on metallic rhodium. For example, in patents WO 0200583, EP 3712126 A1 and CN 102826967 A, triphenylphosphor-rhodium is used as a catalyst; in patent JP2002047294, cyclooctadiene acetate-rhodium is used as a catalyst; CN 110156580 uses 6,6'-((3,3'-di-tert-butyl-5,5'-dimethoxy-[1,1'-biphenyl]-2,bis(oxy))biphenyl and [d,f][1,3,2]dioxaphospholene rhodium as a catalyst; CN 103896748 A uses acetylmorpholine rhodium as a catalyst; EP 3770144 A1 uses acetate rhodium as a catalyst; CN 111348995 A uses tris[2,4-di-tert-butylphenyl]phosphite rhodium as a catalyst; US9550179 uses long-chain carboxylic acid rhodium as a catalyst; CN 102826973 A uses acetylacetone carbonylrhodium as a catalyst; in patent EP 2 417 094 B1 triphenylphosphine carbonylrhodium hydride is used as a catalyst; and in patent EP 2 417 093 B1 rhodium dimer acetate and sodium triphenylphosphonium trisulfonate are used as a catalyst. Since metallic rhodium has high catalytic activity in the reaction of propylene hydroformylation, reaction conditions in reaction systems using it as a catalyst are generally mild. Typical reaction temperatures are in the range of 90-132°C, and typical reaction pressures are in the range of 1.6-5 MPa (see Table 1).
Хотя металлический родий может многократно перерабатываться в реакции гидроформилирования пропилена, медленные потери и дезактивация неизбежны. Из-за быстрого роста мировых цен на металлический родий стоимость катализаторов в соответствующем процессе также быстро возросла.Although metallic rhodium can be recycled many times in the propylene hydroformylation reaction, slow losses and deactivation are inevitable. Due to the rapid increase in the world price of metallic rhodium, the cost of catalysts in the corresponding process has also increased rapidly.
Ввиду этого предлагается настоящее изобретение. In view of this, the present invention is proposed.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯESSENCE OF THE INVENTION
Первой задачей настоящего изобретения является разработка способа катализирования карбонилирования олефинов. Способ сочетает высокоактивные карбеновые лиганды с металлическим иридием и использует координационные анионы для дальнейшей регулировки характеристик катализатора, что придает катализатору хорошую каталитическую активность. Это позволяет снизить температуру реакции, снизить потребление энергии и снизить затраты.The first objective of the present invention is to provide a method for catalyzing the carbonylation of olefins. The method combines highly active carbene ligands with metallic iridium and uses coordination anions to further adjust the characteristics of the catalyst, which gives the catalyst good catalytic activity. This allows for a reduction in reaction temperature, reduced energy consumption and reduced costs.
Для достижения вышеуказанных целей настоящего изобретения приняты следующие технические схемы.In order to achieve the above objectives of the present invention, the following technical schemes are adopted.
Способ обеспечивает способ катализирования карбонилирования олефинов, включающий следующие стадии:The method provides a method for catalyzing the carbonylation of olefins, comprising the following steps:
использование циклического алкилкарбен-иридия в качестве катализатора и олефина в качестве сырья для проведения реакции карбонилирования с образованием альдегидов, при этом структурная формула циклического алкилкарбен-иридия является следующей:the use of cyclic alkylcarbene-iridium as a catalyst and olefin as a feedstock for carrying out the carbonylation reaction to form aldehydes, wherein the structural formula of cyclic alkylcarbene-iridium is as follows:
где Dipp представляет собой 2,6-диизопропилбензол; R1 и R2 представляют собой метил или этил; X представляет собой Cl, Br, СН3СO2, NO3, ВF4, PF6 или SbF6;where Dipp is 2,6-diisopropylbenzene; R 1 and R 2 are methyl or ethyl; X is Cl, Br, CH 3 CO 2 , NO 3 , BF 4 , PF 6 or SbF 6 ;
где олефин включает один или более из этилена, пропилена, бутилена и высокоуглеродистых олефинов.wherein the olefin comprises one or more of ethylene, propylene, butylene and high carbon olefins.
Вышеупомянутый катализатор предпочтительно можно использовать в процессе реакции карбонилирования олефинов, и по сравнению с предыдущими родиевыми катализаторами его стоимость низкая, его активность хорошая, а каталитический эффект хороший. Предпочтительно, в качестве дополнительного варианта осуществления, реакционный растворитель включает смесь одного или более из н-бутиральдегида, изобутиральдегида, толуола, бензола и тетрагидрофурана.The above catalyst can be preferably used in the olefin carbonylation reaction process, and compared with the previous rhodium catalysts, its cost is low, its activity is good, and the catalytic effect is good. Preferably, as a further embodiment, the reaction solvent includes a mixture of one or more of n-butyraldehyde, isobutyraldehyde, toluene, benzene and tetrahydrofuran.
Предпочтительно, в качестве дополнительного варианта осуществления, дозировка катализатора составляет 0,005-2 мас. % от дозы реакционного растворителя, предпочтительно 0,05-1 мас. %.Preferably, as a further embodiment, the dosage of the catalyst is 0.005-2 wt.% of the dosage of the reaction solvent, preferably 0.05-1 wt.%.
Предпочтительно, в качестве дополнительного варианта осуществления, олефином является пропилен, а другие сырьевые материалы включают монооксид углерода и водород, и общее давление реакции составляет от 0,5 до 5,0 МПа, предпочтительно от 1,0 до 3,0 МПа. Общее давление реакции может составлять 0,6 МПа, 0,7 МПа, 0,8 МПа, 0,9 МПа, 1,0 МПа и т.д.Preferably, as a further embodiment, the olefin is propylene, and the other raw materials include carbon monoxide and hydrogen, and the total reaction pressure is from 0.5 to 5.0 MPa, preferably from 1.0 to 3.0 MPa. The total reaction pressure may be 0.6 MPa, 0.7 MPa, 0.8 MPa, 0.9 MPa, 1.0 MPa, etc.
Предпочтительно, в качестве дополнительного варианта осуществления, температура реакции составляет от 60 до 180°С, предпочтительно от 80 до 140°С.Температура реакции может составлять 60°С, 70°С, 80°С или 90°С.Preferably, as a further embodiment, the reaction temperature is from 60 to 180°C, preferably from 80 to 140°C. The reaction temperature may be 60°C, 70°C, 80°C or 90°C.
Схема по настоящему изобретению больше подходит для реакции гидроформилирования пропилена и может обеспечить лучший эффект реакции при температуре реакции 60~180°С и давлении реакции 0,5-5,0 МПа. В то же время цена металлического иридия составляет лишь около трети от цены металлического родия. Эквивалентно, настоящее изобретение обеспечивает экономичный и щадящий новый способ синтеза н-бутиральдегида и изобутиральдегида посредством реакции гидроформилирования пропилена.The scheme of the present invention is more suitable for the propylene hydroformylation reaction and can achieve a better reaction effect at a reaction temperature of 60~180°C and a reaction pressure of 0.5-5.0 MPa. At the same time, the price of metallic iridium is only about a third of that of metallic rhodium. Equivalently, the present invention provides an economical and gentle new method for synthesizing n-butyraldehyde and isobutyraldehyde through the propylene hydroformylation reaction.
Предпочтительно, в качестве дополнительного варианта осуществления, соотношение парциального давления пропилена к монооксиду углерода составляет между 1:1-1:10, предпочтительно между 1:2-1:5.Preferably, as a further embodiment, the partial pressure ratio of propylene to carbon monoxide is between 1:1-1:10, preferably between 1:2-1:5.
Предпочтительно, в качестве дополнительного варианта осуществления, соотношение парциального давления пропилена к водороду составляет между 1:1-1:10, предпочтительно между 1:2-1:5.Preferably, as a further embodiment, the partial pressure ratio of propylene to hydrogen is between 1:1-1:10, preferably between 1:2-1:5.
Путем регулирования каждого рабочего параметра в вышеуказанном реакционном процессе в пределах соответствующего диапазона пропорций можно значительно улучшить эффект реакции.By adjusting each working parameter in the above reaction process within the appropriate proportion range, the reaction effect can be significantly improved.
По сравнению с известным уровнем техники полезными эффектами настоящего изобретения являются:Compared with the prior art, the advantageous effects of the present invention are:
(1) Способ реакции карбонилирования по настоящему изобретению использует высокоактивные карбеновые лиганды для координации металлического иридия и использует координационные анионы для дальнейшей регулировки характеристик катализатора, что придает катализатору хорошую каталитическую активность.(1) The carbonylation reaction method of the present invention uses highly active carbene ligands to coordinate metallic iridium and uses coordination anions to further adjust the characteristics of the catalyst, which imparts good catalytic activity to the catalyst.
(2) Температура каталитической реакции по настоящему изобретению низкая, потребление энергии низкое, и стоимость используемого катализатора также низкая. (2) The temperature of the catalytic reaction of the present invention is low, the energy consumption is low, and the cost of the catalyst used is also low.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙBRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS
Различные другие преимущества и выгодоприобретатели станут очевидными для обычных специалистов в данной области после прочтения следующего подробного описания предпочтительных вариантов осуществления. Чертежи предназначены только для иллюстрации предпочтительных вариантов осуществления и не должны толковаться как ограничивающие настоящее изобретение. Кроме того, на всех чертежах для обозначения одних и тех же компонентов используются одни и те же условные обозначения. На чертежах:Various other advantages and benefits will become apparent to those of ordinary skill in the art upon reading the following detailed description of preferred embodiments. The drawings are intended to illustrate preferred embodiments only and should not be construed as limiting the present invention. Furthermore, the same reference symbols are used throughout the drawings to refer to the same components. In the drawings:
ФИГ. 1 представляет собой диаграмму углеродного спектра ядерного магнитного резонанса катализатора СААС (С2с2)-IrCl, представленную в варианте осуществления 1 настоящего изобретения.FIG. 1 is a diagram of a carbon nuclear magnetic resonance spectrum of the (C2c2)-IrCl CAAC catalyst provided in Embodiment 1 of the present invention.
ФИГ. 2 представляет собой диаграмму спектра водорода ядерного магнитного резонанса катализатора СААС (С2с2)-IrCl, представленную в варианте осуществления 1 настоящего изобретения.FIG. 2 is a diagram of a hydrogen nuclear magnetic resonance spectrum of the (C2c2)-IrCl CAAC catalyst provided in Embodiment 1 of the present invention.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНОГО ВАРИАНТА ОСУЩЕСТВЛЕНИЯDETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED IMPLEMENTATION OPTION
Схемы настоящего изобретения будут подробно описаны ниже со ссылкой на варианты осуществления, однако специалисты в данной области техники поймут, что следующие варианты осуществления используются только для иллюстрации настоящего изобретения и не должны рассматриваться как ограничивающие объем настоящего изобретения.The present invention will be described in detail below with reference to embodiments, however, those skilled in the art will understand that the following embodiments are used only to illustrate the present invention and should not be construed as limiting the scope of the present invention.
Если в вариантах осуществления не указаны конкретные условия, условия следует выполнять в соответствии с обычными условиями или условиями, рекомендованными производителем. Если производитель используемых реагентов или инструментов не указан, все они являются обычными продуктами, которые можно приобрести на коммерческой основе.If specific conditions are not specified in the embodiments, the conditions should be carried out in accordance with the usual conditions or the conditions recommended by the manufacturer. If the manufacturer of the reagents or instruments used is not specified, all of them are common products that can be purchased commercially.
Вариант осуществления 1Implementation option 1
В реакционный котел высокого давления объемом 50 мл добавьте 10 мл раствора толуола, содержащего 0,25 мас. % СААС (С2с2)-IrCl. После трехкратной замены водорода последовательно вводят 3 бар пропилена, 8 бар монооксида углерода и 8 бар водорода и повышают температуру до 90°С при перемешивании. Реакцию перемешивают при этой температуре в течение 8 часов, а реакционный раствор охлаждают до 0°С. После медленного сброса давления отбираются пробы для газохроматографического анализа. Результаты показывают, что степень конверсии пропилена составляет 92,1%, а селективность по n-бутиральдегиду и изобутиральдегиду составляет 99,9% (n-бутиральдегид: изобутиральдегид=3,3:1). Подтвержденная диаграмма спектра водорода ядерного магнитного резонанса и диаграмма спектра углерода ядерного магнитного резонанса катализатора, используемого в конкретном варианте осуществления, показаны на фиг. 1 - фиг. 2.In a 50 ml high-pressure reaction kettle, 10 ml of a toluene solution containing 0.25 wt % CAAC (C2C2)-IrCl are added. After replacing hydrogen three times, 3 bar of propylene, 8 bar of carbon monoxide and 8 bar of hydrogen are successively added and the temperature is increased to 90°C with stirring. The reaction is stirred at this temperature for 8 hours and the reaction solution is cooled to 0°C. After slowly releasing the pressure, samples are taken for gas chromatographic analysis. The results show that the conversion of propylene is 92.1%, and the selectivity for n-butyraldehyde and isobutyraldehyde is 99.9% (n-butyraldehyde: isobutyraldehyde=3.3:1). The confirmed hydrogen nuclear magnetic resonance spectrum diagram and the carbon nuclear magnetic resonance spectrum diagram of the catalyst used in a specific embodiment are shown in Fig. 1 to Fig. 2.
Варианты осуществления 2-7Implementation options 2-7
Способ реакции гидроформилирования пропилена по варианту осуществления 1 используют при изменении координационного аниона ионов СААС(С2С2)-Ir-X, и результаты показаны в таблице 2. The method of the propylene hydroformylation reaction according to embodiment 1 is used by changing the coordination anion of the ions CAAC(C2C2)-Ir-X, and the results are shown in Table 2.
Варианты осуществления 8-12Implementation options 8-12
Способ реакции гидроформилирования пропилена по варианту осуществления 1 используют при изменении различных температур для проведения реакции, и результаты показаны в таблице 3.The propylene hydroformylation reaction method of Embodiment 1 is used by changing different temperatures to carry out the reaction, and the results are shown in Table 3.
Варианты осуществления 13-16Implementation options 13-16
Способ реакции гидроформилирования пропилена по варианту осуществления 1 используют при изменении давления газа, и результаты показаны в таблице 4. The propylene hydroformylation reaction method of Embodiment 1 is used by changing the gas pressure, and the results are shown in Table 4.
Как видно из приведенных выше таблиц, при использовании иридиевого катализатора для каталитической реакции, даже в условиях низкой температуры и низкого давления, он по-прежнему обладает хорошей селективностью реакции и хорошей скоростью конверсии реакции. Следовательно, в настоящем изобретении используется новый катализатор для проведения каталитической реакции и исследуются условия реакции, тем самым осуществляя реакцию в условиях низкого энергопотребления и высокой эффективности реакции.As can be seen from the above tables, when using the iridium catalyst for the catalytic reaction, even under the conditions of low temperature and low pressure, it still has good reaction selectivity and good reaction conversion rate. Therefore, the present invention uses a new catalyst to carry out the catalytic reaction and investigates the reaction conditions, thereby realizing the reaction under the conditions of low energy consumption and high reaction efficiency.
Наконец, следует отметить, что приведенные выше варианты осуществления используются только для иллюстрации технических схем настоящего изобретения, а не для ограничения настоящего изобретения. Хотя настоящее изобретение было подробно описано со ссылкой на вышеупомянутые варианты осуществления, специалисты в данной области должны понимать, что они все еще могут модифицировать технические схемы, записанные в вышеупомянутых вариантах осуществления, или производить эквивалентные замены некоторых или всех технических признаков. Однако эти модификации или замены не приводят к тому, что сущность соответствующей технической схемы выходит за рамки технической схемы каждого варианта осуществления настоящего изобретения.Finally, it should be noted that the above embodiments are used only to illustrate the technical schemes of the present invention, and not to limit the present invention. Although the present invention has been described in detail with reference to the above embodiments, those skilled in the art should understand that they can still modify the technical schemes recorded in the above embodiments or make equivalent substitutions of some or all of the technical features. However, these modifications or substitutions do not cause the essence of the corresponding technical scheme to go beyond the technical scheme of each embodiment of the present invention.
Claims (11)
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111256876.9 | 2021-10-27 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2024100516A RU2024100516A (en) | 2024-06-18 |
| RU2845007C2 true RU2845007C2 (en) | 2025-08-12 |
Family
ID=
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2673072C2 (en) * | 2013-09-26 | 2018-11-22 | Дау Текнолоджи Инвестментс Ллс | Hydroformylation method |
| RU2699368C2 (en) * | 2014-12-04 | 2019-09-05 | Дау Текнолоджи Инвестментс Ллк | Hydroformylation method |
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2673072C2 (en) * | 2013-09-26 | 2018-11-22 | Дау Текнолоджи Инвестментс Ллс | Hydroformylation method |
| RU2699368C2 (en) * | 2014-12-04 | 2019-09-05 | Дау Текнолоджи Инвестментс Ллк | Hydroformylation method |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5134687B2 (en) | Catalyst composition for hydroformylation of phosphorus-containing olefinic compounds and hydroformylation method using the same | |
| CN111348995B (en) | Method for preparing aldehyde by olefin hydroformylation | |
| KR100596365B1 (en) | Catalyst composition comprising phosphorus and hydroformylation method using the same | |
| US4451665A (en) | Process for dimerizing acrylates and methacrylates | |
| BRPI1010643B1 (en) | “PROCESS FOR ALLYL ALCOHOL HYDROPHORMILATION TO PRODUCE 4-HYDROXYBUTYLDEIDE” | |
| CN113713862A (en) | Co-based multi-phase catalyst for olefin hydroformylation reaction, preparation and application thereof | |
| CN111729687B (en) | Preparation method and application of hydroformylation catalyst | |
| KR101978009B1 (en) | Process for preparing esters from formates and olefinically unsaturated compounds | |
| RU2845007C2 (en) | Method of catalyzing carbonylation of olefins | |
| US12054454B1 (en) | Method for catalyzing olefin carbonylation | |
| CN106607093B (en) | Carbon monoxide-olefin polymeric and application thereof | |
| RU2257262C2 (en) | Single-stage 1,3-diol production process | |
| Luo et al. | Enantioselective Carbonyl‐Ene Reactions of Arylglyoxals with a Chiral Palladium (II)‐BINAP Catalyst | |
| JP7705588B2 (en) | Iridium catalyst, preparation method thereof, and hydroformylation method | |
| CN115739184A (en) | Diisobutylene hydroformylation catalyst composition and application thereof | |
| US4533742A (en) | Preparation of 2-hydroxytetrahydrofuran by hydroformylation of allyl alcohol using ketone solvents | |
| CN115254195A (en) | A kind of catalytic system for olefin hydroformylation reaction | |
| KR20220015336A (en) | Hydroformylation process | |
| CN114100541A (en) | Method for synthesizing isononanal by microchannel reaction device | |
| KR100436594B1 (en) | A catalyst system for hydroformylation and preparation method of aldehyde using the same catalyst system | |
| CN119702082B (en) | A supported catalyst and its application in the hydroformylation reaction to synthesize isononanal. | |
| CN117399073B (en) | A hydrolysis-resistant catalyst for increasing the production of isobutyraldehyde through propylene hydroformylation and its application. | |
| CN114988991B (en) | Method for preparing isomeric aldehyde by hydroformylation of olefin | |
| CN116273186B (en) | Cobalt-doped catalyst and preparation method thereof, and preparation method of aldehyde compound | |
| CN117399073A (en) | A hydrolysis-resistant catalyst for hydroformylation of propylene to increase the production of isobutyraldehyde and its application |