制备用于氢氰化和异构化的催化剂系统的方法技术方案

本发明专利技术公开一种制备用于氢氰化丁二烯或一或多种单烯烃单腈的催化剂系统的方法，所述方法包含使金属镍、至少一种双牙有机磷配体和至少一种式P(XaRa)(XbRb)(XcRc)化合物在液体稀释剂存在下在单步中反应；其中Xa、Xb和Xc各独立地为氧或单键；且其中Ra、Rb和Rc各独立地为具有1到10个碳原子的烷基或具有1到20个碳原子的芳基。

Process for the preparation of a catalyst system for hydrogen cyanide and isomerization

The invention discloses a preparation method for the catalyst system hydrocyanation of butadiene or one or more mono olefin mononitrile, said method comprising the metal nickel, at least one pair of teeth and at least one organic phosphorus ligand P (XaRa) (XbRb) (XcRc) compounds in one-step reaction in liquid diluent the presence of Xa, Xb and Xc; wherein each independently for oxygen or single; and Ra, Rb and Rc each independently with aryl 1 to 10 carbon atoms or having 1 to 20 carbon atoms.

【技术实现步骤摘要】
制备用于氢氰化和异构化的催化剂系统的方法
本专利技术涉及产生用于丁二烯或戊烯腈的氢氰化的催化剂系统的方法。更确切地说，本专利技术也涉及使用在单步反应中制备的催化剂系统用于丁二烯或戊烯腈的氢氰化，和用于将2-甲基-3-丁烯腈异构化为3-戊烯腈的方法。
技术介绍
所属领域中已知特定用于丁二烯或戊烯腈的氢氰化的氢氰化催化剂系统。确切地说，适用于1，3-丁二烯的氢氰化以形成戊烯腈和戊烯腈的后续氢氰化以形成己二腈的系统在商业上重要的尼龙合成领域中已知。此类氢氰化反应在具有单牙或双牙有机磷配体，如亚磷酸酯的零价镍催化剂络合物存在下进行。存在各种已知用于制备具有单牙有机磷配体的零价镍络合物的方法，包括描述于US3,903,120和US4,416,825中的那些。在US3,903,120中，Ni[P(OAr)3]4型络合物通过使元素镍与单牙配体P(OAr)3在0℃到150℃范围内的温度下，在作为催化剂的含有单牙配体的衍生物的卤素存在下反应而制备。US4,416,825描述通过相对于单牙配体的量控制反应温度和在氯离子和有机腈(如己二腈)存在下进行反应而制备包含具有单牙有机磷配体的零价镍络合物的氢氰化催化剂的连续方法。存在若干可用于制造具有单牙和双牙有机磷配体(确切地说亚磷酸酯)的镍催化剂络合物的方法。一种方法为镍双(1，5-环辛二烯)[Ni(COD)2]与有机亚磷酸酯配体的反应。但是，此方法由于Ni(COD)2的高成本而为低效且不经济的并且因此不能够在商业规模上生产。另一方法为使用无水氯化镍与锌金属在有机亚磷酸酯配体存在下的原位还原。此程序对于单牙和双牙有机亚磷酸酯配体均有效，但导致每摩尔形成的镍络合物形成一摩尔氯化锌。方法也难以在商业方法中进行，因为其需要精确计量出进入反应器的两种固体，且无水氯化镍在商业规模上不易于可获得。制备具有有机亚磷酸酯配体的镍催化剂络合物的另一方式为使用催化量的Ar2PCl使精细粉碎的镍粉末直接与有机亚磷酸酯配体反应，其中Ar为芳基氧基，如甲酚，如US3,847,959中所公开。此方法对于使用可商购的镍粉末的单牙有机亚磷酸酯配体有效，但其由于缺乏反应性而不可用于制备双牙零价镍有机亚磷酸酯络合物。US8,815,186公开从镍金属粉末直接制备双牙零价有机亚磷酸镍催化剂络合物。但是，镍金属粉末必须通过其中公开的特定方法制备。此方法的一个缺点为其使用高度反应性自燃镍粉末，所述粉末必须在不存在氧气的情况下处置。另外，需要如ZnCl2的路易斯酸以进行反应，如果催化剂随后用于丁二烯的氢氰化或使2-甲基-3-丁烯腈异构化为3-戊烯腈，那么痕量的所述酸为有害的。制备双牙零价有机亚磷酸镍催化剂络合物的另一方法为EP1414567的主题，所述专利描述制备混合双牙和单牙零价有机亚磷酸镍催化剂络合物的两步方法。方法包含至少两步。首先，零价镍与P(OR)3(其中“R”为有机基团)反应以形成第一系统。接着，在第二步中，第一系统与双牙有机亚磷酸酯配体反应以产生包括单牙物质(即包含与单独的P(OR)3络合的镍的催化剂)和双牙物质(即包含仅与双牙有机亚磷酸酯配体或P(OR)3和双牙有机亚磷酸酯配体的混合物络合的镍的催化剂)的零价有机亚磷酸镍催化剂络合物。此两步法具有不能够商用的缺点，因为不可能在单一标准萃取程序中回收催化剂络合物以供进一步使用。回收对于催化剂再使用于连续方法中至关重要且对于再使用于商业方法中为经济上必需的。此外，将需要在重复催化剂合成步骤之前分离单牙物质(即包含与单独的P(OR)3络合的镍的催化剂)和双牙物质(即包含仅与双牙有机亚磷酸酯配体或P(OR)3和双牙有机亚磷酸酯配体的混合物络合的镍的催化剂)以重复两步方法，其将极困难(即使并非不可能)。EP1414567也公开一种方法，其中Ni(COD)2、亚磷酸间/对甲苯酯和双牙有机亚磷酸酯配体在单步中反应。单步程序受Ni(COD)2对于商业规模生产来说太昂贵的上文所述的缺点困扰。本专利技术的一个目标为解决这些问题中的一或多个。如本文所用，关于有机磷配体使用的术语“单牙”意指具有一个可与单一镍原子缔合以形成镍络合物的磷原子的配体。如本文所用，关于有机磷配体使用的术语“双牙”意指具有两个与单一镍原子缔合以形成镍络合物的磷原子的配体。如本文所用，术语“亚磷酸酯”意指包含结合到三个氧原子的三价磷原子的有机磷化合物。如本文所用，术语“亚膦酸二酯”意指包含结合到两个氧原子和一个碳原子的三价磷原子的有机磷化合物。如本文所用，术语“亚膦酸二酯”意指包含结合到一个氧原子和两个碳原子的三价磷原子的有机磷化合物。如本文所用，术语“膦”意指包含结合到三个碳原子的三价磷原子的有机磷化合物。如本文所用，术语“甲苯基”意指在邻位、间位或对位处经甲基取代的苯基。如本文所用，术语“包含”涵盖“包括”以及“由......组成”和“主要由......组成”，例如组合物“包含”X可仅由X组成或可包括额外组分，例如X+Y。
技术实现思路
根据本专利技术，提供一种制备用于氢氰化丁二烯或一或多种单烯烃单腈的催化剂系统的方法，所述方法包含使金属镍、至少一种双牙有机磷配体和至少一种式P(XaRa)(XbRb)(XcRc)化合物在液体稀释剂存在下在单步中反应；其中Xa、Xb和Xc各独立地为氧或单键；且其中Ra、Rb和Rc各独立地为具有1到10个碳原子的烷基或具有1到20个碳原子的芳基。根据本专利技术的另一个方面，提供一种用于氢氰化丁二烯的方法，其包含：i)通过使金属镍、至少一种双牙有机磷配体和至少一种式P(XaRa)(XbRb)(XcRc)化合物在液体稀释剂存在下在单步中反应制备催化剂系统，其中Xa、Xb和Xc各独立地为氧或单键，且其中Ra、Rb和Rc各独立地为具有1到10个碳原子的烷基或具有1到20个碳原子的芳基；且ii)使丁二烯与HCN在步骤i)中制备的催化剂系统存在下反应以形成包含3-戊烯腈和2-甲基-3丁烯腈的混合物。根据本专利技术的另一个方面，提供一种用于氢氰化一或多种单烯烃单腈的方法，所述方法包含：i)通过使金属镍、至少一种双牙有机磷配体和至少一种式P(XaRa)(XbRb)(XcRc)化合物在液体稀释剂存在下在单步中反应制备催化剂系统，其中Xa、Xb和Xc各独立地为氧或单键，且其中Ra、Rb和Rc各独立地为具有1到10个碳原子的烷基或具有1到20个碳原子的芳基；且ii)使一或多种单烯烃单腈与HCN在步骤i)中制备的催化剂系统存在下反应以形成包含一或多种二腈的混合物。根据本专利技术的另一个方面，提供一种用于使2-甲基-3-丁烯腈异构化为3-戊烯腈的方法，所述方法包含：i)通过使金属镍、至少一种双牙有机磷配体和至少一种式P(XaRa)(XbRb)(XcRc)化合物在液体稀释剂存在下在单步中反应制备催化剂系统，其中Xa、Xb和Xc各独立地为氧或单键，且其中Ra、Rb和Rc各独立地为具有1到10个碳原子的烷基或具有1到20个碳原子的芳基；且ii)使用在步骤i)中制备的催化剂系统使2-甲基-3-丁烯腈异构化为3-戊烯腈。有利地，单步反应可使用可商购的镍散剂在无所属领域中已知的氢氰化反应中显示的选择率减少和重排的情况下进行。举例来说，如实例中所示，在戊烯腈的氢氰化中实现90％和更高的选择率。高选择率和使用低成本可易于获得的商业镍本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备用于氢氰化丁二烯或一或多种单烯烃单腈的催化剂系统的方法，所述方法包含使金属镍、至少一种双牙有机磷配体和至少一种式P(XaRa)(XbRb)(XcRc)化合物在液体稀释剂存在下在单步中反应；其中Xa、Xb和Xc各独立地为氧或单键；且其中Ra、Rb和Rc各独立地为具有1到10个碳原子的烷基或具有1到20个碳原子的芳基。

【技术特征摘要】
2015.09.23 US 62/222,6381.一种制备用于氢氰化丁二烯或一或多种单烯烃单腈的催化剂系统的方法，所述方法包含使金属镍、至少一种双牙有机磷配体和至少一种式P(XaRa)(XbRb)(XcRc)化合物在液体稀释剂存在下在单步中反应；其中Xa、Xb和Xc各独立地为氧或单键；且其中Ra、Rb和Rc各独立地为具有1到10个碳原子的烷基或具有1到20个碳原子的芳基。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述单烯烃单腈为或包含一或多种戊烯腈。3.一种用于氢氰化丁二烯的方法，其包含：i)通过使金属镍、至少一种双牙有机磷配体和至少一种式P(XaRa)(XbRb)(XcRc)化合物在液体稀释剂存在下在单步中反应制备催化剂系统，其中Xa、Xb和Xc各独立地为氧或单键，且其中Ra、Rb和Rc各独立地为具有1到10个碳原子的烷基或具有1到20个碳原子的芳基；且ii)使丁二烯与HCN在步骤i)中制备的催化剂系统存在下反应以形成包含3-戊烯腈和2-甲基-3丁烯腈的混合物。4.一种用于氢氰化一或多种单烯烃单腈的方法，所述方法包含：i)通过使金属镍、至少一种双牙有机磷配体和至少一种式P(XaRa)(XbRb)(XcRc)化合物在液体稀释剂存在下在单步中反应制备催化剂系统，其中Xa、Xb和Xc各独立地为氧或单键，且其中Ra、Rb和Rc各独立地为具有1到10个碳原子的烷基或具有1到20个碳原子的芳基；且ii)使所述一或多种单烯烃单腈与HCN在步骤i)中制备的催化剂系统存在下反应以形成包含一或多种二腈的混合物。5.根据权利要求4所述的方法，其中所述一或多种单烯烃单腈为或包含一或多种戊烯腈。6.根据权利要求2或5所述的方法，其中所述一或多种戊烯腈选自顺-3-戊烯腈、反-3-戊烯腈和4-戊烯腈且所述一或多种二腈为或包含己二腈。7.一种使2-甲基-3-丁烯腈异构化为3-戊烯腈的方法，所述方法包含：i)通过使金属镍、至少一种双牙有机磷配体和至少一种式P(XaRa)(XbRb)(XcRc)化合物在液体稀释剂存在下在单步中反应制备催化剂...

【专利技术属性】
技术研发人员：倪呈宝，约翰·J·奥斯特麦尔，
申请(专利权)人：因温斯特技术公司，
类型：发明
国别省市：瑞士,CH