制备羰基化合物衍生物的碱性催化剂和方法技术

碱性催化剂是从至少一种选自碱金属的醇盐、氢氧化物和氧化物的碱金属化合物和碱土金属氧化物，以“碱金属化合物对碱土金属氧化物的重量比”０．００５／１至１／１进行制备的。其用于醛的反应形成乙二醇单酯。如此，提供了应用于醛醇反应等反应的、以高选择性制备目标产物的高活性及效率高的碱性催化剂。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及碱性催化剂和采用它制备羰基化合物衍生物的方法。更具体地说，本专利技术涉及包含选自碱金属的醇盐、氢氧化物和氧化物的碱金属化合物和碱土金属氧化物的碱性催化剂，还涉及使用该催化剂从醛制备诸如乙二醇单酯(glycol monoester)等的羰基化合物衍生物的方法。
技术介绍
碱性催化剂被用于诸如醛醇缩合反应之类的合成反应中，制备许多种化合物。当使用碱性催化剂以工业规模进行这些反应时，广泛使用碱金属氢氧化物，常用的是氢氧化钠，和碱金属醇盐，常用的是甲醇钠。然而，多数碱金属氢氧化物和醇盐在反应体系中作为均相催化剂，因此在反应完成之后需要进行中和及水洗操作，以便除去催化剂。这样自然会产生大量废水。一般说，均相催化剂产生大量副产物，因此经常出现产物选择性(目标产物选择性)降低的情况。另一方面，日本专利申请公开No 58-65245叙述了，在采用固态碱性催化剂从醛制备乙二醇单酯的方法中，使用碱土金属氧化物作固态碱性催化剂的方法。然而，单独采用氧化钡或氧化镁的反应会出现，例如，催化活性水平低的情况，因此，通过单独使用碱土金属氧化物难以提供足够的催化活性。如上所述，对于传统催化剂体系来说，使用活性较高的均相催化剂导致较大量废水，而使用非均相催化剂虽然仅仅产生少量废水，但是难以得到足够的催化剂活性或产物选择性。一般说，使用非均相固态催化剂，与均相催化反应比较，具有如下优点。(1)不需要中和催化剂、水洗催化剂等操作，因而不产生废水，或产生得很少。(2)催化剂能够再使用。(3)在多数情况下产物选择性高。所以，可预期，与使用均相催化剂的那些方法比较，为得到目标产物，涉及使用非均相固态催化剂的方法在工艺方面较简单、设备成本较低廉、目标产物产率较高。另外，因为与使用均相催化剂的后一个方法比较，前一个方法不产生废水或产生得少得多，所以前法不仅废水处理成本低，而且还能减少对环境的有害影响，关于环保问题现在正日益受到重视。然而，如上所述，没有一种传统非均相固态催化剂具有足够的催化活性或足够的产物选择性，因此，还需要进行进一步的技术改进。
技术实现思路
本专利技术的目的是，解决上述问题，并且提供一种能够应用于一般使用的碱催化反应中的有效碱性催化剂，例如醛醇反应，迈克尔加成反应和Tishchenko反应等，其还应能以高活性和高选择性生产目标产物。本专利技术人先前已完成了关于制备羰基化合物衍生物的方法的专利技术，该方法所使用的固态碱性催化剂包括钡和钙(日本专利申请公开No 8-29979)；他们进一步研究揭示使用作为传统固态碱性催化剂的碱土金属氧化物与少量碱金属化合物共同作催化剂；还使用两步反应，在前一步反应中使用碱金属化合物作催化剂，在后一步反应中使用碱土金属氧化物作催化剂；结果催化活性增加，这使所使用的催化剂量显著减少，还有产物选择性增加，并且抑制了废水生成，使其量减少到极低水平，从而完成了本专利技术。也就是说，本专利技术的碱性催化剂包含至少一种选自碱金属的醇盐、氢氧化物和氧化物的碱金属化合物以及碱土金属氧化物，其中碱金属化合物与碱土金属氧化物的重量比为0.005-1，该重量比按公式“碱金属化合物的重量/碱土金属氧化物的重量”计算。按照本专利技术制备羰基化合物衍生物的方法，是在下述催化剂存在下从羰基化合物制备羰基化合物衍生物的方法，其中催化剂是包含至少一种选自碱金属的醇盐、氢氧化物和氧化物的碱金属化合物以及碱土金属氧化物的催化剂。按照本专利技术的制备羰基化合物衍生物的另一个方法包括前一个反应步骤，其中至少一种选自碱金属的醇盐、氢氧化物和氧化物的碱金属化合物作催化剂；和后一个反应步骤，其中使用碱土金属氧化物作催化剂。当反应采用碱金属化合物单独作催化剂进行时，得到高催化剂活性，而产物选择性不够。相反，碱土金属氧化物的单独使用导致反应速度下降。本专利技术的碱性催化剂是包含碱金属化合物和碱土金属氧化物并以特定重量比组合的碱性催化剂，能够提供高催化活性，同时提供优良的产物选择性，并且产生较少的废水。下文，将叙述本专利技术的实施方案。(1)碱性催化剂本专利技术的碱性催化剂包含碱金属化合物和碱土金属氧化物。本专利技术的碱金属化合物选自碱金属醇盐、碱金属氢氧化物和碱金属氧化物。碱金属包括，优选，钠，钾和锂，但并不限于此。作为碱金属醇盐，能够使用烷基含有1-12个碳原子者。其具体例子包括甲醇钠、乙醇钠、叔丁醇钠、甲醇钾、乙醇钾、叔丁醇钾、甲醇锂、乙醇锂、叔丁醇锂等。作为碱金属氢氧化物，能够使用，优选氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化锂等。而作为碱金属氧化物，能够使用，优选氧化钠、氧化钾、氧化锂等。在本专利技术的碱土金属氧化物中碱土金属包括镁、钙、钡和锶，优选钙、钡和锶，特别优选钡和锶，但并不限于此。碱土金属氧化物的具体例子包括氧化钙、氧化钡和氧化锶。在本专利技术的碱性催化剂中碱金属化合物与碱土金属氧化物的重量比为，碱金属化合物/碱土金属氧化物＝0.005-1，优选，0.01-0.5(重量比)。当该比太小时，碱性催化剂作为一个整体催化活性趋于下降，而当该比太大时，产物选择性趋于减少。在本专利技术中使用的碱金属化合物可以是任何形态，例如粉状、颗粒状、块状和液态等。在本专利技术中使用的碱土金属氧化物也可以是任何形态，例如粉状、颗粒状和块状等。在这些形态中，优选的是液态碱金属化合物和固态碱土金属氧化物的组合。含有固态碱土金属氧化物和在反应体系中以液态形式起作用的适宜量的碱金属化合物的组合的本专利技术碱性催化剂能够克服碱土金属氧化物的成本高和催化活性低的缺点，还能够将伴随着中和和水洗产生的大量废水抑制到极低水平，还能够克服碱金属化合物的目标化合物选择性低的缺点。作为本专利技术的碱性催化剂组分，即碱金属化合物和碱土金属氧化物，能够直接使用其市售者。另外，关于制备碱性催化剂的方法，能够使用已知方法，例如，采用已知设备混合碱金属化合物和碱土金属氧化物的方法。因为本专利技术的碱性催化剂包含碱金属化合物和碱土金属氧化物，所以该碱性催化剂只要将两者组合使用就可以以任何形式使用。例如，碱金属化合物和碱土金属氧化物可以同时或预先混合和配制，以便能够把它们一起加到反应系统之中。或者换个方式，可以在两步骤中分开使用催化剂组分，这种方式是在第一步中使用碱金属化合物进行反应。而在第二步中使用碱土金属氧化物。当本专利技术的碱性催化剂能够用于一般的碱催化反应时，该碱性催化剂能够有利地优选用于从羰基化合物制备羰基化合物衍生物。特别是，当将其应用于从异丁醛制备2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇-单异丁酸酯时，它显示出相当可观的效果，但是本专利技术并不仅限于此。(2)羰基化合物衍生物的制备方法本专利技术的制备方法是，在包含碱金属化合物和碱土金属氧化物的催化剂存在下，从羰基化合物制备羰基化合物衍生物。所使用的碱金属化合物和碱土金属氧化物可以是在上述碱性催化剂中使用者。在上述催化剂中的碱金属化合物和碱土金属氧化物的重量比没有特别限制，但是优选使用它们的重量比为，碱金属化合物/碱土金属氧化物＝0.005-1，更优选为0.01-0.5(重量比)的上述碱性催化剂。在本专利技术的生产方法中作为原材料使用的羰基化合物没有特别限制，只要它们是含有羰基的有机化合物就行，包括，例如，醛和酮，优选醛类，更优选含有2-12个碳原子的醛，特别优选含有4-8个碳原子的脂族醛。更具体地说，脂族醛包括异丁醛本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种碱性催化剂，其包含至少一种选自碱金属的醇盐、氢氧化物和氧化物的碱金属化合物以及碱土金属氧化物，其中碱金属化合物与碱土金属氧化物的重量比为０．００５～１，该重量比按公式“碱金属化合物的重量／碱土金属氧化物的重量”计算。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：乾贯一郎，大岛俊二，仓林彻，河村荣，横多正浩，
申请(专利权)人：智索股份有限公司，
类型：发明
国别省市：JP[日本]