[发明专利]一种用于乙烯氢甲酯化合成丙酸甲酯的咪唑类磺酸离子液体基钯膦配合物催化剂

说明书

本发明涉及一种用于乙烯氢甲酯化合成丙酸甲酯的咪唑类磺酸离子液体基钯膦配合物催化剂，该催化剂由中心原子钯与双齿膦配体和咪唑类磺酸离子液体配位而成，所描述的咪唑类磺酸离子液体修饰的钯膦配合物结构式如图1，其中Rsupgt;1/supgt;表示带有磺酸基团的烷基，Rsupgt;2/supgt;表示H或烷基。本发明还涉及一种乙烯合成丙酸甲酯的方法，将乙烯、一氧化碳和甲醇在催化剂的存在下通过氢甲酯化反应合成丙酸甲酯。将所述的催化剂用于乙烯氢甲酯化合成丙酸甲酯具有转化率和选择性高、稳定性好的优点，在较低的反应压力和反应温度下具有良好的催化活性和选择性，能够有效的催化乙烯、一氧化碳和甲醇氢甲酯化合成丙酸甲酯，反应结果以乙烯计，丙酸甲酯的收率可达99.5％，具有良好的商业化价值。

技术领域

本发明属于乙烯氢甲酯化合成有机化工产品技术领域，具体涉及一种乙烯合成丙酸甲酯用钯膦离子液体配合物催化剂。

背景技术

丙酸甲酯是一种无色透明的有机液体，广泛用作高品位的食品或化妆品的添加剂，也可以作为一种优良的防腐剂或香料，用于部分食品、饲料之中。丙酸甲酯还可以通过与甲醛进行羟醛缩合反应生成重要的化工合成原料甲基丙烯酸甲酯(MMA),也能通过皂化反应、水解反应、酯交换反应制取丙烯酸、丙酸、丙酸酯(丙酸苄酯、丙酸异戊酯等)等各类产品，因此开发丙酸甲酯合成工艺过程有利于丙酸、丙酸盐、丙酸酯等工艺技术的进步和发展当前用于氢甲酯化合成丙酸甲酯的催化剂为过渡金属配合物，以二价钯盐和三苯基膦的配合物为主，并且通过加入酸促进剂加快反应速率。如SHELL公司的专利CN87110635中涉及到二价钯化合物、芳基取代单齿膦和酸体系来催化乙烯氢甲酯化合成丙酸甲酯；中国专利CN107497489采用Co配合物为主催化剂，三苯基膦或三(3，4-二甲氧基苯基)膦为配体，磷酸、苯碳酸、甲基苯碳酸、硫酸、水杨酸等酸性物质为促进剂，BF₃OEt₂等多氟化物为结构助剂的催化体系来催化乙烯合成丙酸甲酯；中国专利CN107497493选择三价钌为主催化剂，三苯基膦为配体，磷酸、苯碳酸、甲基苯碳酸、硫酸、水杨酸等酸性物质为为酸促进剂， [M(X)_a](BF₄)₂·(6-b)H₂O,X-Ni，Co为结构助剂的催化体系来催化乙烯氢甲酯化合成丙酸甲酯；中国专利CN103319337选择醋酸钯为主催化剂、三苯基膦或三(3，4-二甲氧基苯基)膦为配体，磷酸、苯碳酸、2，6-二氯甲苯酸为酸促进剂，醋酸钴、醋酸钌、醋酸镍为助剂的催化剂来催化乙烯氢甲酯化生成丙酸甲酯。此类催化剂的特点是选择金属络合物为主要活性组分，三苯基膦为添加剂，酸性物质为酸促进剂，反应条件温和，转化率较高，选择性较高。但是在酸促进剂作用下三苯基膦会发生烷基化导致催化剂失活，使得催化剂寿命短，在使用过程中要不断补加膦配体，加大了生产成本。

因此，目前存在的问题是急需研究开发一种催化活性高、选择性好以及使用寿命长的金属配合物用于乙烯氢甲酯化合成丙酸甲酯。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种用于乙烯氢甲酯化合成丙酸甲酯的配合物催化剂，该催化剂为咪唑类磺酸离子液体修饰的钯膦配合物，结构如附图说明中图1所示。

本发明还提供了一种乙烯合成丙酸甲酯的方法，该方法克服了过渡金属催化剂体系不稳定，催化剂使用寿命短的缺点，能显著降低丙酸甲酯的生产成本。

鉴于现有过渡金属催化剂存在稳定性差、寿命短，需在使用过程中不断补加膦配体的缺点，本发明的针对催化乙烯氢甲酯化合成丙酸甲酯的金属配合物进行了广泛深入的研究，发现当采用图1所示的咪唑类磺酸离子液体修饰的钯膦配合物催化剂时，能很好地克服现有钯膦催化体系稳定性差和催化剂使用寿命短的缺点。同时保证高催化活性和选择性。

因此，本发明第一方面所涉及的乙烯氢甲酯化合成丙酸甲酯用催化剂如图1所示，该钯膦离子液体配合物是由醋酸钯，双齿膦配体与咪唑类磺酸离子液体在溶剂中原位生成的。