[发明专利]氢化催化剂及其制备和用途

说明书

本发明涉及一种通过使包含一种或多种选自钴、镍和铜的元素的催化剂与一种或多种选自碱金属、碱土金属和稀土金属的碱性化合物接触，而改进所述催化剂的催化性能的方法，其中所述催化剂以结构化单块的形式存在。本发明进一步涉及一种在包含一种或多种选自钴、镍和铜的元素的催化剂存在下，通过使所述催化剂与一种或多种选自碱金属、碱土金属和稀土金属的碱性化合物接触而氢化包含至少一个不饱和碳-碳、碳-氮或碳-氧键的化合物的方法，其中所述催化剂以结构化单块的形式存在。本发明还涉及一种选自碱金属、碱土金属和稀土金属的碱性化合物在改进包含钴和/或铜和/或镍的催化剂的催化性能中的用途，其中所述催化剂以结构化单块的形式存在。

胺的制备通常通过在包含元素Cu、Ni和Co的催化剂存在下，氢化腈而进行。

在腈的氢化中，经常发生的副反应为仲胺的形成。

当氢化在氨存在下进行时，可减少该副反应的发生(参见Ullman’s Encyclopedia of Industrial Chemistry，第6版，第2卷，第385页)。然而，为有效减少副反应的形成，需要较大量的氨。额外的是，氨的处理在技术上是复杂的，因为其必须在高压下储存、处理和反应。

US 2,449,036公开了在使用活性镍或钴海绵催化剂的情况下，当氢化在强碱如碱金属或碱土金属氢氧化物存在下进行时，仲胺的形成甚至可在氨不存在下被有效抑制。

WO 92/21650描述了其它碱如碱金属醇盐和碱金属碳酸盐在用阮内催化剂氢化中的用途。

EP-A1-913388教导了当在水和已用催化量的LiOH处理过的悬浮的阮内钴催化剂存在下操作时，在腈的氢化中获得伯胺的良好的选择性和产率。

为使金属如在骨架催化剂情况下的铝或碱性促进剂如锂从催化剂中浸出最小化，WO 2007/104663描述了混合氧化物催化剂，特别是LiCoO₂，其中将碱金属原子掺入晶格中。

在上述方法中，催化剂通常以未负载催化剂形式使用，即催化剂几乎完全由催化活性材料组成。在所引用的现有技术中，通常在悬浮液中进行氢化。这意味着，在反应结束之后必须将催化剂通过过滤从反应混合物中除去。

WO 2007/028411对负载型阮内催化剂的制备进行了综述。其中描述了这些催化剂所具有的数个缺点，包括它们的低机械稳定性、它们的活性较低以及它们制备的复杂性。WO 2007/028411的公开内容描述了通过用镍/铝、钴/铝或铜/铝合金涂覆载体材料获得了具有改进活性的负载型阮内催化剂。如此制备的催化剂通过用碱浸出所有或部分铝而活化。

WO 2006/079850描述了据说适用于腈氢化的负载型催化剂的另一制备途径。这些催化剂通过将金属施加至结构化单块上而得到，其中所述施加通过用溶液浸渍该单块而进行，其中金属以胺配合物存在于所述溶液中。根据该公开内容，如此制备的催化剂适用于一系列化学反应，所提及的反应之一为腈的氢化。然而，对于腈的氢化，WO 2006/079850并没有构成可实施的公开内容，因为其并没有对该反应类型给出细节、教导或实验。

借助本发明，应改进以结构化单块形式存在的催化剂的催化性能。

尤其应减少不希望的副产物的形成，特别是减少由腈形成仲胺，从而以高的产率和选择性获得目标产物。此外，应该改进催化剂的使用寿命，以及应降低随操作时间增加的选择性及活性损失。另一目的是恢复用过的催化剂的催化性能。

因此找到了一种改进包含一种或多种选自钴、镍和铜的催化剂的催化性能的方法，所述催化剂以结构化单块形式存在，其包括使所述催化剂与一种或多种选自碱金属、碱土金属和稀土金属的碱性化合物接触。

用于本发明方法的催化剂包含一种或多种选自钴、镍和铜的元素。该催化剂优选包含钴或镍，在优选实施方案中，催化剂包含钴。

在特别优选的实施方案中，本发明催化剂进一步包含一种或多种选自碱金属、碱土金属和稀土金属的元素。

就本发明而言，碱金属、碱土金属和稀土金属中的一种或多种的存在导致催化性能和机械性能的额外改进。

碱金属族的优选元素为Li、Na、K、Rb和Cs，其中特别优选Li、Na、K和Cs，特别是Li、Na和K。

碱土金属的的优选元素为Be、Mg、Ca、Sr和钡，其中特别优选Mg和Ca。

稀土族的优选元素为Sc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb和Lu，其中特别优选Sc、Y、La和Ce。