[发明专利]铱为基的溶液的制备方法、所得到的溶液以及该溶液作为催化剂的用途

说明书

本发明涉及铱基溶液的制备、所得到的溶液以及该溶液作为催化剂的用途。

铱用作许多类型的反应的催化剂已广为人知。例如，为了制造羧酸或羧酸酸酐，醇、醚或羧酸酯类化合物的羰基化反应中就使用上述的铱基催化体系。铱用作由链烯生产醛的加氢甲酰化反应的催化剂也是已知的。这类催化剂同样也可以用在由甲酸甲酯异构化生产乙酸上，所述催化剂另外也可以用于水煤气反应中。

在通过羰基化作用生产羧酸的更具体情况下，美国专利US3,772,380描述了使用以溶于或不溶于反应介质的形式提供的催化体系。该催化体系是以铱为基础的，它可与卤素结合；以及以如烷基卤化物的共价卤化物为基础。铱可直接以含卤素的化合物形式引入到反应混合物中或以两种分开的化合物形式引入，如以含铱和卤素的最终化合物的前体引入。

但是，正如该专利中描述的，在工业规模生产上，进行上述过程时还存在许多不足，特别是在均相催化反应过程中。事实上，在大多数情况下，所述专利中提及的化合物在工业上是不适用的，而且化合物的合成复杂而又昂贵。进一步地，化合物可能含有体系所不必要的成分，具有污染反应介质的危险或者会干扰反应的行为。

使用固体化合物以及将它们直接与反应介质接触的可能性也在该专利中提到。但是工业过程与该方法并不相同。事实上，这包括了与获得最终溶解的催化剂所需时间相对应的反应引发期(因此产量低)。这也是抑制催化剂或者增加副产物产生的原因。

最后，至于与含铱和氧的化合物特别相关，该专利没有描述所述化合物可在反应介质中被溶解成均匀的催化溶液的工艺条件。

本发明的目的就是要克服上文提到的各种缺点。因此，本发明公开了可用于工业规模的含铱溶液的路径，也就是说，本发明的含铱溶液即不需要一系列复杂和/或昂贵的过程，又不需要使用非商业化的反应物。

另外，本发明一方面使解决溶解含铱和氧的化合物的问题成为可能，另一方面使这些化合物转变成直接的活性化合物。

事实上，这类化合物很难溶解是已知的，特别是溶解在酸中；正如无水氧化铱(Ⅳ)，此类化合物在如王水混合物中也确实不溶。

最后，本发明能够获得直接用作催化剂的溶液，该催化剂至少在相同条件下与已知催化剂一样有效，另外，该催化剂在使用中没有引发期。

因此，本发明的主题是制备铱基溶液的方法。在存在溶剂条件下，所述铱基溶液中至少一种水合或不水合的氧化铱或氢氧化铱在液相中与氢碘酸或能够释放氢碘酸的化合物相接触，其中氢碘酸的摩尔数与铱的摩尔数之比在1-100之间。

另外，本发明涉及能够从所述方法获得的铱为基的溶液。

最后，本发明的另一个主题涉及上述铱基溶液作为催化剂的用途。

但是，本发明的其它优点和特征通过阅读下文的说明书和实施例而变得更清楚。

除了上文所述，本发明的方法还包括在液相中将铱化合物与氢碘酸或能够释放氢碘酸的化合物相接触，所述铱化合物选自能水合或不能水合的氧化铱或氢氧化铱，它们可单独使用或以混合物使用。

更特别地，化合物中铱的氧化度可在(Ⅲ)到(Ⅳ)之间变化。

根据本发明，下列化合物适合于实现该方法：Ir₂O₃.XH₂O和IrO₂.YH₂O，其中X为0～10，Y为0～5。

当然，适合于实现本发明的铱基化合物不仅限于这些所列化合物，后者的主要优点是该组化合物是商业化的。因此，基本上含氧以及含水分子或不含水分子的所有含铱化合物均适用于该方法。

氧化铱或氢氧化铱是以粉末状态提供的。

使用粒度小于300nm的粉末为优选。应当注意，粒度大于此值的化合物也可用于本发明的方法中。但是，考虑到实现本发明方法过程中的动力学原因，使用前研磨所述化合物为优选。

惊奇地发现当在存在溶剂条件下将能水合或不水合的氧化铱和/或氢氧化铱在液相中与氢碘酸接触时，可以获得溶液，该溶液中原始化合物中的铱至少有20％(至少40％为优选)被发现以溶解态存在。

该方法中所含的铱没有完全溶解的事实并不会产生任何特别的问题。事实上，在多数工业过程中，主要目的不是为了获得最高可能的产量，而是为了得到产率(利率)与产量之间的折衷。在这种特定情况下，所含铱的至少20％(至少40％为优选)的溶解代表了一个很好的折衷，而且在随后的生产过程中，剩余的固体可循环使用。

氢碘酸可以气体形式使用，或以溶液形式使用或以前体形式使用。

作为能够释放氢碘酸的前体，它可由如碘或C₁-C₁₀烷基碘化物构成。