[发明专利]用分子氧液相选择性氧化成环氧化物

说明书

本公开涉及一种在包含全氟化溶剂的液相中用分子氧使烯属化合物进行催化选择性氧化以产生环氧化物的方法。该方法可以提供对环氧化物的增强的选择性大于60％。烯属化合物可以是乙烯、丙烯、丁烯、1‑辛烯、丁二烯、烯丙基氯、烯丙醇、苯乙烯等。全氟化溶剂可以是全氟甲基萘烷、全氟萘烷、全氟全氢菲、全氟(丁基四氢呋喃)、其异构体或其组合。在一些实施方案中，该方法包括在包含全氟化溶剂的液相中，用分子氧使丙烯催化环氧化以产生环氧丙烷。还提供了一种用于实施该方法的系统，该系统包括全氟化溶剂源和与该源流体连接的液相反应器，并配置用于在包含全氟化溶剂的液相中，用分子氧使烯属化合物进行催化选择性氧化以产生环氧化物。

相关申请的交叉引用

本申请根据专利合作条约提交，该专利合作条约要求2017年1月24日提交的美国临时申请No.62/449,868的优先权，该临时申请通过引用整体并入本文。

关于联邦政府赞助研究或开发的声明

不适用。

缩微附录的引用

不适用。

技术领域

本公开涉及用分子氧液相选择性氧化成环氧化物；更具体地，本公开涉及在高沸点非反应性溶剂存在下用分子氧液相选择性氧化成环氧化物的系统和方法；更具体地，本公开涉及在全氟化溶剂存在下用分子氧液相选择性氧化成环氧化物的系统和方法。

背景技术

使用除分子氧之外的氧源(如过氧化氢、叔丁基过氧化物(TBHP)，过氧化乙苯(EBHP)和氢过氧化枯烯)将烯烃(例如丙烯)液相选择性氧化成环氧化物是已知的并且可以通过使用均相和非均相催化剂，例如钼化合物或钛酸化二氧化硅，可以用于生产环氧化物以及一种或多种副产物。这些副产物，例如在TBHP的情况下的叔丁醇，或在EBHP的情况下的甲基苄醇，并不总是理想的。希望有一种不含副产物的方法来生产环氧化物，例如环氧丙烷。从概念上讲，这可以通过利用分子氧来实现。

已知利用分子氧的气相环氧化，例如，在含银催化剂存在下，在200-300℃下乙烯的气相环氧化。然而，由于与在双键的烯丙基位置存在反应性氢原子相关的反应的低过程选择性，乙烯以外的烯烃在气相中的环氧化是困难的。

对于用分子氧进行选择性环氧化的系统和方法存在持续的需求；理想地，这种系统和方法能够在液相中进行选择性氧化，该选择性氧化可以是连续的。

发明内容

本文公开了一种方法，包括：用分子氧使烯属化合物在液相中进行选择性氧化以产生环氧化物，其中液相包含全氟化溶剂，并且其中选择性氧化在催化剂存在下进行。在实施方案中，全氟化溶剂在大气压下的沸点为约80-300℃的范围。非限制性地，在实施方案中，全氟化溶剂选自由以下组成的组：全氟甲基萘烷、全氟萘烷、全氟全氢菲、全氟(丁基四氢呋喃)(FC-75)、其异构体及其组合。在实施方案中，全氟化溶剂是非反应性溶剂。

在实施方案中，在均相催化剂、非均相催化剂或两者的存在下进行选择性氧化成环氧化物。在实施方案中，在均相催化剂存在下进行选择性氧化成环氧化物。在实施方案中，均相催化剂选自由以下组成的组：包含一种或多种选自由以下组成的组：锰、钼、钨、铁、铬、镍、钴、铜、钌及其组合的配合物的组分的过渡金属化合物。在实施方案中，在非均相催化剂存在下进行选择性氧化成环氧化物。在实施方案中，非均相催化剂包含载体和选自由以下组成的组：银、金、铜、钌、钼、钨及其组合的金属。在实施方案中，载体包含一种或多种选自由以下组成的组：金属氧化物、碱土金属碳酸盐和页硅酸盐的组分。在实施方案中，金属氧化物选自由以下组成的组：氧化铝、二氧化硅二氧化钛、氧化锆及其混合物。在实施方案中，碱土金属碳酸盐包括碳酸钙。在实施方案中，页硅酸盐选自由以下组成的组：滑石、高岭石、叶蜡石及其组合。