环氧化物羰基化催化剂制造技术

本发明专利技术涵盖用于杂环(如环氧乙烷)的羰基化的催化剂，以及其使用方法。所述催化剂的特征在于具有一或多个系栓金属配位基团的路易斯(Lewis)酸性金属络合物与至少一种金属羰基物质组合。在优选实施例中，本发明专利技术催化剂在连续环氧乙烷羰基化方法中经受产物分离条件时具有改良的稳定性。

Epoxide carbonylation catalyst

The present invention relates to a catalyst for carbonylation of heterocyclic compounds, such as ethylene oxide, and methods of use thereof. The catalyst is characterized by the combination of a Lewis (Lewis) acid metal complex having at least one metal coordination group and at least one metal carbonyl compound. In a preferred embodiment, the catalyst of the present invention has improved stability when subjected to product separation conditions in a continuous ethylene oxide carbonylation process.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请的交叉参考本申请主张2014年3月14日申请的美国临时专利申请第61/953,243号的优先权，其全部内容以引用的方式并入本文中。
本专利技术涉及化学合成领域。更确切地说，本专利技术涉及环氧化物的羰基化的催化剂。
技术实现思路
环氧化物的催化羰基化已被示为适用于日用化学品的合成。已通过这类羰基化反应靶向几类产品。确切地说，最近已开发出环氧乙烷的羰基化的方法以提供丙内酯、聚丙内酯和/或琥珀酸酐，其可以被转化为有用的C3和C4化学物质，如丙烯酸、四氢呋喃、1,4丁二醇以及琥珀酸。与这些方法相关的专利技术描述于公布为WO/2012523421、WO/2012030619、WO/2013063191、WO/2013122905、WO/2013165670、WO/2014004858以及WO/2014008232的共同拥有的专利申请中，其中每一者的全部内容以引用的方式并入本文中。在工业上有用的规模上实践这些方法的一个关键挑战是羰基化催化剂与所要产品的有效分离。这已通过蒸馏、纳米过滤以及非均相催化剂的使用来达成，然而，这些方法中的每一者具有某些缺点。一个关键挑战在于获得具有高反应速率和良好选择性，也可以容易从反应流中分离的催化剂。迄今为止发现的最具活性的催化剂是含有路易斯酸(Lewis acid)(如路易斯酸性阳离子金属络合物)与亲核金属羰基化合物(如羰基钴阴离子)的组合的双组分系统。这些催化剂的回收可能是复杂的，因为构成催化剂的两种组分在某些分离过程中在其稳定性和其行为方面往往会具有不同特性。简单地说，可能具有挑战性的是建立催化剂回收方案，其中这类催化剂的每种组分保持完整并且其中两种组分的摩尔比不改变。因此，仍需要具有增加的可恢复性和/或可回收性的环氧化物羰基化催化剂。定义下文更详细描述特定官能团和化学术语的定义。出于本专利技术的目的，根据化学和物理学手册(Handbook of Chemistry and Physics),第75版里封，元素周期表(CAS版本)来鉴别化学元素，并且特定官能团一般如其中所描述来定义。另外，有机化学的一般原理以及特定官能性部分和反应性描述于有机化学(Organic Chemistry),托马斯索雷尔(Thomas Sorrell),大学科学书籍(University Science Books),索萨利托(Sausalito),1999；史密斯(Smith)和马奇(March),马奇高等有机化学(March's Advanced Organic Chemistry),第5版,约翰·威利父子公司(John Wiley&Sons,Inc.),纽约(New York),2001；拉罗克(Larock),综合有机转化(Comprehensive Organic Transformations),VCH出版公司(VCH Publishers,Inc.),纽约,1989；卡罗瑟斯(Carruthers),一些现代有机合成方法(Some Modern Methods of Organic Synthesis),第3版,剑桥大学出版社(Cambridge University Press),剑桥(Cambridge),1987中；其中每一者的全部内容以引用的方式并入本文中。如本文所描述，某些化合物可以具有一或多个双键，除非另有指示，否则其可以Z或E异构体形式存在。另外，本专利技术涵盖呈实质上不含其它异构体的个别异构体形式和替代地呈多种异构体的混合物(例如，对映异构体的外消旋混合物)形式的化合物。除上文所提及的化合物本身以外，本专利技术还涵盖包括一或多种化合物的组合物。如本文所用，术语“异构体”包括任何和所有的几何异构体和立体异构体。举例来说，如在本专利技术的范围内，“异构体”包括顺式和反式异构体、E-和Z-异构体、R-和S-对映异构体、非对映异构体、(D)-异构体、(L)-异构体、其外消旋混合物以及其其它混合物。举例来说，在一些实施例中，可以提供实质上不含一或多种相应立体异构体并且也可以被称作“立体化学富集”的化合物。如本文所用，术语“卤基”和“卤素”是指选自氟(氟基，-F)、氯(氯基，-Cl)、溴(溴基，-Br)以及碘(碘基，-I)的原子。如本文所用，术语“脂肪族”或“脂肪族基团”表示可以是直链(即，非支链)、支链或环状(包括稠合、桥接以及螺稠合多环)，并且可以是完全饱和或可以含有一或多个不饱和单元，但不是芳香族的烃部分。除非另外说明，否则脂肪族基团含有1-30个碳原子。在某些实施例中，脂肪族基团含有1-12个碳原子。在某些实施例中，脂肪族基团含有1-8个碳原子。在某些实施例中，脂肪族基团含有1-6个碳原子。在一些实施例中，脂肪族基团含有1-5个碳原子；在一些实施例中，脂肪族基团含有1-4个碳原子；在又其它实施例中，脂肪族基团含有1-3个碳原子；并且在又其它实施例中，脂肪族基团含有1-2个碳原子。合适的脂肪族基团包括(但不限于)直链或支链烷基、烯基以及炔基，以及其混杂基团，如(环烷基)烷基、(环烯基)烷基或(环烷基)烯基。如本文所用，术语“杂脂肪族基团”是指其中一或多个碳原子独立地由一或多个选自由以下组成的群组的原子置换的脂肪族基团：氧、硫、氮、磷以及硼。在某些实施例中，一或两个碳原子独立地由氧、硫、氮或磷中的一或多者置换。杂脂肪族基团可以是被取代或未被取代、支链或非支链、环状或非环状的，并且包括“杂环(heterocycle)”、“杂环基”、“杂环脂肪族”或“杂环(heterocyclic)”基团。如本文所用，术语“环氧化物”是指被取代或未被取代的环氧乙烷。被取代的环氧乙烷包括被单取代的环氧乙烷、被双取代的环氧乙烷、被三取代的环氧乙烷以及被四取代的环氧乙烷。如本文所定义，这类环氧化物可以进一步任选地被取代。在某些实施例中，环氧化物包括单一环氧乙烷部分。在某些实施例中，环氧化物包括两个或更多个环氧乙烷部分。如本文所用，术语“酰基”是指通过从含氧酸(即，酸性基团中具有氧的酸)去除一或多个羟基所形成的基团，以及这类中间物的置换类似物。作为非限制性实例，酰基包括羧酸、酯、酰胺、氨基甲酸酯、碳酸酯、酮等。如本文所用，术语“丙烯酸酯”是指任何具有与酰基羰基相邻的乙烯基的酰基。所述术语涵盖被单取代、双取代以及三取代的乙烯基。丙烯酸酯的实例包括(但不限于)：丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、乙基丙烯酸酯、肉桂酸酯(3-苯基丙烯酸酯)、巴豆酸酯、惕各酸酯以及异戊烯酸酯。因为已知环丙烷基团可以在某些情况下表现非常相似的双键，具体地说，环丙烷酯包括在本文丙烯酸酯的定义内。如本文所用，术语“聚合物”是指具有高相对分子量的分子，其结构包括实际上或概念上来源于具有低相对分子量的分子的单元的多重重复。在某些实施例中，聚合物仅包括一种单体物质(例如，聚环氧乙烷)。在某些实施例中，本专利技术的聚合物是一或多种环氧化物的共聚物、三元共聚物、杂聚物、嵌段共聚物或锥形杂聚物。如本文所用，术语“不饱和”意指部分具有一或多个双键或三键。如本文所用，术语“烷基”是指通过去除单个氢原子而从含有一到六个碳原子的脂肪族部分获得的饱和、直链或支链烃自由基。除非另外说明，否则烷基含有1-12个碳原子。在某些实施例中，烷基含有1-8个碳原子本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于杂环的羰基化的金属络合物，其包含以下各者的组合：i)一或多个系栓金属配位部分，其中每个金属配位部分包含连接子和1到4个金属配位基团；ii)与所述一或多个金属配位部分共价系栓的一或多个配位体，其中所述一或多个配位体与一或两个金属原子配位；以及iii)至少一种金属羰基物质，其与所述金属络合物上存在的金属配位部分缔合。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.03.14 US 61/953,2431.一种用于杂环的羰基化的金属络合物，其包含以下各者的组合：i)一或多个系栓金属配位部分，其中每个金属配位部分包含连接子和1到4个金属配位基团；ii)与所述一或多个金属配位部分共价系栓的一或多个配位体，其中所述一或多个配位体与一或两个金属原子配位；以及iii)至少一种金属羰基物质，其与所述金属络合物上存在的金属配位部分缔合。2.根据权利要求1所述的金属络合物，其中与至少一个金属配位部分共价系栓的所述一或多个配位体选自由以下组成的群组：卟啉配位体和沙仑配位体。3.根据权利要求2所述的金属络合物，其中金属络合物包含选自由以下组成的群组的金属的沙仑或卟啉络合物：Zn(II)、Cu(II)、Mn(II)、Co(II)、Ru(II)、Fe(II)...

【专利技术属性】
技术研发人员：杰伊·J·法默，斯科特·D·艾伦，
申请(专利权)人：诺沃梅尔公司，
类型：发明
国别省市：美国;US