CN1057991C - 1－己烯的制造方法 - Google Patents

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Abstract

1-己烯的制法，采用一种在1-己烯溶剂中使(A)、(B)、(C)和(D)相接触而得到的催化剂体系，在1-己烯溶剂中使乙烯进行三聚。(A)：用通式CrXkYm表示的含铬化合物。(各符号含义如说明书所示)(B)：三烷基铝或二烷基铝氢化物(C)：吡咯类或它的衍生物(D)：通式MTtU3-t表示的13(3B)族卤素化合物或通式M′TtU4-t′表示的14(4A)族卤素化合物(M表示13(3B)族原子，M′表示14(4A)族原子，T表示烷基、芳基、烯丙基或氢原子，U为卤原子，t为0-3的实数，t′为0-4的实数)。

Description

1-己烯的制造方法
本发明是关于1-己烯的制造方法
作为利用三聚乙烯制1-己烯的方法，已知有如下方法。
例如，US 468838公开了一种方法，把铬化合物、铝化合物加水分解生成物及供体配位体作催化剂，这种方法的问题是催化剂的活性和选择性不够充分，而且维持催化剂的活性很困难。
EP 0537609、EP 0622347公开了一种使用铬的络合物和铝酸作催化剂的方法，这种方法的缺点是催化剂的活性和选择性不够充分。
EP0611743公开的是采用铬化合物、烷基铝化合物和胺或金属氨化物作为催化剂的方法。然而，此方法的催化剂活性和选择性皆不足够。
特开平6-157655公开了一种使用铬化合物、铝化合物及吡咯化合物作催化剂的方法，EP 0608447公开了一种使用铬化合物、铝化合物、吡咯化合物及卤素化合物催化剂的方法。然而，这些方法由于使用了除1-己烯外的其它化合物作溶剂，需要分离目的物1-己烯和溶剂的工艺，就必须需要分离设备和大量的能源。
本发明者们对于不存在上述问题的1-己烯制造方法，经过努力研究，结果发现使用含铬化合物、铝化合物、吡咯化合物，及13(IIIB)族卤素化合物或14(IVB)族卤素化合物形成的催化剂，将目的物1-己烯作溶剂，把乙烯进行三聚，这种三聚体C6化合物的选择率和C6化合物中1-己烯的纯度保持极优的标准，而且作为目的物将1-己烯与溶剂分离的设备和能源，不需要了，在工业上制造1-己烯效率极好，从而完成本发明。
即，本发明1-己烯制造方法的特征是使用在1-己烯溶剂中，与下述成分(A)、(B)、(C)和(D)接触而获得的催化剂系列，在1-己烯溶剂中将乙烯三聚化。
(A)：用通式CrXkYm表示的含铬化合物。(此处X表示羧酸残基、1，3-二酮残基、卤素原子或烷氧基、K表示2-4的整数。Ym的Y表示胺类、膦类、膦氧化物类、亚硝酰基或醚类、m表示0-6的整数。但，Ym的Y可以相同，也可以不同。)
(B)：三烷基铝或二烷基铝氢化物。
(C)：吡咯类或它的衍生物。
(D)：用通式MTtU3-t表示的13(IIIB)族卤素化合物或通式M′Tt′U4-t′表示的14(IVB)族卤素化合物。(其中M表示13(IIIB)族原子，M′表示14(IVB)族原子，T表示烷基、芳基、烯丙基或氢原子，U表示卤原子，t表示0以上，3以下的实数，t′表示0以上，4以下的实数。)
以下详细说明本发明。
本发明中使用的催化剂(A)成分是用通式Cr Xk Ym表示的含铬化合物。
(A)成分中的X表示羧酸残基、1，3-二酮残基、卤原子或烷氧基，K表示2-4的整数。Ym的Y表示胺类、膦类、膦氧化物类、亚硝酰基或醚类，m表示0-6的整数。Ym的Y可以相同，也可以不同。)
此处可举出，作为羧酸残基最好是1-20个碳原子的，例如：2-乙基己酸、环烷酸、醋酸、羟基-2-乙基己酸、二氯乙基己酸、丁酸、2，2-二甲基丙烷酸、月桂酸、硬脂酸、草酸等的残基。2-酮、2，2，6，6-四甲基-3，5-庚二酮、1，1，1-三氟代戊间二酮、苯甲酰丙酮等的残基。
作为卤素原子可举出氯、溴、碘、氟、最好为氯原子。
作为烷氧基，最好是1-20个碳原子的，例如，可举出叔丁氧基、异丙氧基等。
作为胺类可举出如：氨、乙二胺、二乙三胺、吡啶，吡啶衍一生物、异喹啉、异喹啉衍生物、苯胺等。
作为吡啶衍生物可举出：4-二甲基氨基吡啶、4-氰基吡啶、2-甲基吡啶、3-甲基吡啶、4-甲基吡啶、2-乙基吡啶、3-乙基吡啶、4-乙基吡啶、2-丙基吡啶、4-丙基吡啶、4-异丙基吡啶、3-丁基吡啶、4-丁基吡啶、4-异丁基吡啶、4-叔丁基吡啶、2-苯基吡啶、3-苯基吡啶、4-苯基吡啶、2-苄基吡啶、4-苄基吡啶、4-苯丙基吡啶、4-(5-壬基)-吡啶、3-(4-吡啶基)-1，5-二苯基戊烷、2-乙烯基吡啶、4-乙烯基吡啶、4-丁烯基吡啶、4-(1-丙烯基丁烯基)吡啶、4-戊烯基吡啶、4-(1-丁烯戊烯基)吡啶、2，6-二甲基吡啶、2，4-二甲基吡啶、2，5-二甲基吡啶、3，4-二甲基吡啶、3，5-二甲基吡啶、2-甲基-4-乙基吡啶、2-甲基-5-乙基吡啶、3-甲基-4-乙基吡啶、3-乙基-4-甲基吡啶、3，4-二乙基吡啶、3，5-二乙基吡啶、2-甲基-5-丁基吡啶、2，6-二丙基吡啶、2，6-二叔丁基吡啶、2，6-二苯基吡啶、2，3-环戊烯吡啶、2，3-环己烯吡啶、2-甲基-6-乙烯基吡啶、5-乙基-2-乙烯基吡啶、2，4，6-三甲基吡啶、2，3，5-三甲基吡啶、2-甲基-3-乙基-6-丙基吡啶、-2，6-二叔丁基-4-甲基吡啶，等。
作为异喹啉衍生物可举出：1-甲基异喹啉、3-甲基异喹啉、菲啶等。
作为膦化物类可举出：三丁基膦、三苯基膦等。
作为膦氧化物类可举出：三丁基氧膦、三苯基氧膦等。
作为醚类可举出四氢呋喃。
(A)的具体实例，可举出：三氯三(乙二胺)铬(III)3.5水和物、三氯三(4-二甲氨基吡啶)铬(III)、三氯三吡啶铬(III)、三氯三(4-乙基吡啶)铬(III)、三氯三(4-异丙基吡啶)铬(III)、三氯三(4-叔丁基吡啶)铬(III)、三氯三(4-苯基吡啶)铬(III)、三氯三(4-苯基丙基吡啶)铬(III)、三氯三(4-(5-壬基)-吡啶)铬(III)、三氯三(3，5-二甲基吡啶)铬(III)、三溴三吡啶铬(III)、三氟三吡啶铬(III)、二氯二(吡啶)铬(II)、二溴二(吡啶)铬(II)、三氯三异喹啉铬(III)、三氯三苯胺铬(III)、三氯三四氢呋喃铬(III)、三(2-乙基己酸)铬(III)、二(2-乙基己酸)铬(II)、三(环烷酸)铬(III)、二(环烷酸)铬(II)、三乙酸铬(III)、二乙酸铬(II)、三乙酰丙酮铬(III)，二(乙酰丙酮铬(II))，三(2，2，6，6-四甲基-3，5-庚二醇铬(II)、四叔丁氧基铬(IV)、二氯二亚硝酰二(三苯氧化膦)铬、二氯二(三苯氧化膦)铬(II)、二氯二亚硝酰二(4-乙基吡啶)铬(II)、三氟二(三丁基膦)铬(III)二聚物、三氯(1，4，7-三甲基-1，4，7-三氮杂环壬烷)铬(III)等。
最好使用三氯三(乙二胺)铬(III)3，5水合物、三氯三(4二甲基氨基吡啶)铬(III)、三氯三吡啶铬(III)、三氯三(4-乙基吡啶)铬(III)、三氯三(4-异丙基吡啶)铬(III)、三氯三(4-叔丁基吡啶)铬(III)、三氯三(4-苯基吡啶)铬(III)、三氯三(4-苯丙基吡啶)铬(III)、三氯三(4-(5-壬基)-吡啶)铬(III)、三氯三(3，5-二甲基吡啶)铬(III)、三氯三异喹啉铬(III)。
本发明的(A)成分中，X是卤素原子，K为2或3，为最好。
作为本发明中使用的催化剂的(B)成分，可举出三烷基铝或二烷基铝氢化物。
作为(B)成分中的烷基可为甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、己基、辛基等。
作为(B)成分的具体实例，可举出：三甲基铝、三乙基铝、三一丙基铝、三丁基铝、三异丁基铝、三己基铝、三辛基铝、二乙基铝氢化物、二异丁基铝氢化物。最好是三乙基铝。
作为本发明中使用的催化剂的(C)成分，可举出吡啶类或它的衍生物。
作为(C)成分的具体实例，可举出：吡咯、2，5-二甲基吡咯、2，5-二乙基吡咯、2，5-二丙基吡咯、2-甲基吡咯、2-乙基吡咯、3-甲基吡咯、3-乙基吡咯、3-丙基吡咯、3-丁基吡咯、3-庚基吡咯、3-辛基吡吡、3-乙基-2，4-二甲基吡咯、2，3，4，5-四甲基吡咯、4，5，6，7-四氢吲哚、吲哚、咔唑、二异丁基铝-2，5-二甲基吡咯化物、二乙基铝-2，5-二甲基吡咯化物、二甲基铝-2，5-二甲基吡咯化物、二异丁基铝吡咯化物、二乙基铝吡咯化物、二甲基铝吡咯化物等。
作为本发明中使用的催化剂的(D)成分是通式MTtU3-t表示的13(IIIB)族卤素化合物或通式M′Tt′U4-t表示的14(IVB)族卤素化合物。
其中，M表示13(IIIB)族原子，M′表示14(IVB)族原子。T表示烷基、芳基、烯丙基或氢原子、U表示卤素原子。t表示0以上，3以下的实数，t′表示0以上，4以下的实数。
作为13(IIIB)族原子可举出如，硼、铝、镓、铟、铊。铝最好。
作为14(IVB)族原子可举出如，碳、硅、锗、锡、铅。碳、硅、锗、锡为最好。
作为烷基可举出，如甲基、乙基、丙基、丁基等。
作为芳基可举出，如苯基、甲苯基、二甲苯基、茚基、萘基等。
作为烯丙基可举出，如1-烯丙基等。
作为卤素原子可举出：氯、溴、碘、氟、其中氯、溴最好。
作为13(IIIB)族卤素化合物，可具体举出：氯化二乙基铝、氯化二异丁基铝、2氯化乙基铝、2氯化异丁基铝、乙基铝半氯化物等的卤化铝化合物。
作为14(IVB)族卤素化合物，可具体举出：正丁基溴、异丁基溴、叔丁基溴、正己基溴、正辛基溴、1，4-二溴丁烷、1，6-二溴己烷、正丁基氯、异丁基氯、叔丁基氯、正己基氯、正辛基氯、1，4-二氯丁烷-1，6-二氯己烷、溴化苄、氯化苄等的有机卤素化合物、四氯化锗等的卤素化锗化合物、四氯化锡等的卤化锡化合物、三甲基氯硅烷等的卤化硅化合物，等。
(A)/(B)/(C)/(D)的用量比(摩尔比)通常为1/(1-100)/(1-50)/(1-50)，最好为1/(5-75)/(1-20)/(1-30)，更好为1/(5-50)/(1-10)/(1-10)。当(A)过少时，活性不够充分。当(B)过少时，活性不够充分。当(C)过少时，1-己烯的选择率会降低。
在(A)、(B)、(C)和(D)相接触时，必须用1-己烯作溶剂。因此，不需要分离目的物1-己烯的设备和能源。在使用除1-己烯以外的其它溶剂时，例如丁烷、异丁烷、戊烷、己烷、庚烷、1-辛烯、甲苯、二甲苯、氯化苄、二氯化苄等时，从经济方面考虑，必须需要回收这些溶剂的设备，使用高压三聚反应器，根据溶剂的溶积必须加大设备容量。进而，为了分离目的物1-己烯和溶剂还需要额外的能源。即本发明在使用1-己烯作熔剂时，其特点就是固定资产费和运行费都很少。
在调制本发明系列催化剂时，可以在氮气、氩气等惰性气体下或反应原料为乙烯气的气体环境下，在溶剂为1-己烯中搅拌溶解或悬浮(A)-(D)成分。其中，(A)、(C)和(D)-开始就添加，再在该溶液中添加(B)为好。另外，所获得的催化剂系列，不必去除作为溶剂的1-己烯，直接可提供给三聚反应中。
(A)-(D)相接触时的温度在10℃以下，最好在-100℃-10℃，在-20℃-5℃更好。当接触温度很高时，有会产生1-己烯的选择率降低的情况。
(A)-(D)相接触的时间，可选择任意时间，通常为1分钟到24小时。即使长时间接触也不会产生问题，但从经济角度看没有什么优点。
本发明的三聚化反应，例如可按如下步骤实施。即，将上述催化剂系列和溶剂1-己烯装入耐压反应容器内，接着送入乙烯、升温，使其反应。催化剂的用量，最好设定在反应溶中铬原子的浓度为0.000001-0.05mol/l，设定在0.00001-0.01mol/l更好。该催化剂系列的使用量过少时，活性不够充分。反应温度通常为20-200℃，最好20-150℃。反应温度过低时活性也降低。另一方面，反应温度过高时，目的物1-己烯的选择率也会变的降低。反应压力通常为大气压-200kg/cm2，最好10-100kg/cm2。反应压力过低时，活性不够充分。反应时间通常为0.1-8小时，最好0.5-7小时。反应时间过短时反应率会降低。从本发明反应混合物中分离回收目的物1-己烯时，可使用如蒸馏等方法。
另外，本发明的催化剂系列，除上述使用方法之外，也可以使用载在二氧化硅、氧化铝、氧化硅一氧化铝、沸石、磷酸铝等无机载体，离子交换树脂、聚苯乙烯、聚乙烯吡啶等有机载体上的载持催化剂。
如上所述，作为实施三聚化反应时的溶剂，可使用1-己烯、此处所用的1-己烯，可以作为调制催化剂系列时的溶剂一次性地使用，也可以作为调制催化剂系列时的溶剂，追加添加到使用的1-己烯中。
本发明的特征在于制造催化剂时及实施三聚反应时的溶剂限定为1-己烯、其理由如前所述。在使用保存在1-己烯以外的其它溶剂中的(A)-(D)成分时，可能在催化剂系统内或三聚化反应系统内，会混入少量的除1-己烯外其它的溶剂，例如，对于三聚反应系统的1-己烯溶剂，即使混合5(重量)％以下的其它溶剂，也不会产生任何问题。
实施例
以下根据实施例说明本发明，但实施例并不对本发明构成限定。
实施例1
在氩气的气氛下，在冰水浴中将预先脱气、脱水的20ml 1-己烯溶剂冷却到2-3℃，向其中搅拌加入13.4mg(0.026毫摩尔)(A1)三氯三(4-二甲氨基吡啶)铬(III)，及7.2mg(0.076毫摩尔)(C1)，2，5-二甲基吡咯(9.5重量％的庚烷溶液)和14.7mg(0.069毫摩尔)(D1)四氯化锗(0.8mol/l的庚烷溶液)，得到悬浮液。接着，向用冰水冷却到10℃以下，内容积为0.51的耐压反应容器中，在乙烯环境气下，上述悬浮液中加入(B1)85.5mg(0.75毫摩尔)三乙基铝(1.0mol/l的庚烷溶液)和140ml1-己烯溶剂，随后通入压力为25kg/cm2G的乙烯。搅拌下升温进行三聚反应。反应温度为100℃，反应压力为40kg/cm2G和反应时间为2小时，反应中，根据需要可继续供给乙烯。
将反应混合物进行固液分离，由固体的重量求得聚合物生成量、液相利用气相色谱法进行分析，求得生成物的量。反应条件和结果示于表1和表2。
实施例2
除了含铬化合物用10.5mg(0.026毫摩尔)(A2)三氯三(乙二胺)铬(III)3.5水合物代替(A1)三氯三(4-二甲氨基吡啶)铬(III)外，其它进行和实施例1相同的反应。反应条件和结果示于表1和表2。
实施例3
除了含铬化合物用12.3mg(0.026毫摩尔)(A3)三(2-乙基己酸铬(III))(0.8重量％的庚烷溶液)代替(A1)三氯三(4-二甲基氨吡啶)铬(III)，反应温度取为80℃外，其它进行和实施例1相同的反应。反应条件和结果示于表1和表2。
实施例4
除了用18.6mg(0.075毫摩尔)(D2)乙基倍半氯化铝(1.0摩尔/升的庚烷溶液)作为卤素化合物代替四氯化锗，且反应时间定为3小时以外，其它与实施1相同地进行反应。反应条件和结果示于表1和表2。
实施例5
除了用12.3mg(0.026毫摩尔)的(A3)三(2-乙基己酸)铬(0.8重量％的庚烷溶液)作为含铬化合物代替(A1)三氯三(4-二甲基氨基吡啶)铬(III)以外，其它与实施例4相同地进行反应。反应条件和结果示于表1和表2。
比较例1
除了没有使用(D1)四氯化锗外，其它进行和实施例2相同的反应。反应条件和结果示于表1和表2。表1
       实施例  实施例  实施例  实施例  实施例  比较例
          1       2       3       4      5      1催化剂成分种类*1(A)           A1     A2     A3      A1      A3      A2(B)           B1     B1     B1      B1      B1      B1(C)           C1     C1     C1      C1      C1      C1(D)           D1     D1     D1      D2      D2      ---组成*2(A)           1      1      1       1       1       1(B)           29     29     30      29      29      29(C)           3      3      3       3       3       3(D)           3      3      3       3       3       3催化剂调制    ＜10   ＜10   ＜10    ＜10    ＜10    ＜10温度℃*3催化剂用量*4 0.16   0.16   0.16    0.16    0.16    0.16反应温度℃    100    100    80      100     100     100反应压力      40     40     40      40      40      40kg/cm2 G反应时间hr    2      2      2       3       3       2表2
            实施例   实施例  实施例  实施例  实施例  比较例
               1        2       3       4       5      1结果活性g/g-Cr*5    58440    55672   57922   92649   64074   26020
g/g-Cr/hr    29220    27836   28961   30883   21358   13010选择率％*6C6化合物*7   79.8    74.8    70.9    76.4    60.6    28.31-己烯         78.8     73.8    69.6    75.4    58.8    22.7C4化合物      0.1      0.2     0.2     0.2     1.1     7.0C8化合物      0.4      0.7     0.8     0.5     2.1     6.3C10化合物     17.3     20.9    22.4    19.4    26.4    42.2聚合物         ＜0.1    0.1     0.5     ＜0.1   0.1     0.21-己烯纯度*8    98.6     98.1    98.2    98.7    97.1    80.2*1催化剂成分  种类A1：三氯三(4-二甲基氨基吡啶)铬(III)A2：三氯三(乙二胺)铬(III)3.5水合物A3：三(2-乙基己酸)铬(III)B1：三乙基铝C1：2，5-二甲基吡咯D1：四氯化锗D2：乙基陪半氯化铝*2：催化剂成分组成每1mol(A)成分的使用比率(mol)*3催化剂调制温度
(A)、(B)、(C)和(D)成分的接触温度
*4催化剂用量
加入耐压反应器中溶剂中的铬原子浓度(毫摩尔/l)
*5活性：
g/g-cr：每1g催化剂的铬原子的总生成物(生成1-己烯、生成聚合物、其它的生成物)量(g)
g/g-cr/hr：每1g催化剂的铬原子、每1小时的总生成物(生成1-己烯、生成聚合物、其它的生成物)量(g)
*6选择率
C6化合物：生成C6化合物(g)/总生成物量(g)×100
1-己烯：生成1-己烯(g)/总生成物量(g)×100
C4化合物：生成C4化合物(g)/总生成物量(g)×100
C8化合物：生成C8化合物(g)/总生成物量(g)×100
C10化合物：生成C10化合物(g)/总生成物量(g)×100
聚合物：生成聚合物量(g)/总生成物量(g)×100
*7 C6化合物：生成1-己烯、生成2-己烯、3-己烯、生成己烷、
*8 1-己烯纯度：生成1-己烯(g)/生成C6化合物(g)×100

Claims (4)

1.一种1-己烯的制造方法，其特征是采用在1-己烯溶剂中使下述成分(A)、(B)、(C)和(D)相接触而得到的催化剂体系，在1-己烯溶剂中使乙烯进行三聚，其反应条件为：反应温度为20-200℃；反应压力为从大气压-196×105Pa；反应时间为0.1-8小时；反应混合物中铬原子浓度为0.000001-0.05mole/升；成分(A)/(B)/(C)/(D)的摩尔浓度比为1/(1-100)/(1-50)/(1-50)，
(A)用通式CrXkYm表示的含铬化合物，其中，X表示羧酸残基，1，3-二酮残基、卤素原子或烷氧基，K表示2-4的整数，Ym的Y表示胺类、膦类、膦氧化物类、亚硝酰基或醚类，m表示0-6的整数，Ym的各Y可以相同，也可以不同，
(B)三烷基铝或二烷基铝氢化物，
(C)吡咯类或它的衍生物，
(D)用通式MTtU3-t表示的13(IIIB)族卤素化合物或通式M′Tt′U4-t′表示的14(IVB)族卤素化合物，其中M表示13(IIIB)族原子，M′表示14(IVB)族原子，T表示烷基、芳基、烯丙基或氢原子，U表示卤原子，t为0以上，3以下的实数，t′为0以上，4以下的实数。
2.根据权利要求1的方法，其特征是(A)成分的X是卤素原子。
3.根据权利要求1的方法，其特征是(B)成分是三烷基铝。
4.根据权利要求1的方法，其特征是，催化剂体系是将(A)，(C)和(D)成分添加到溶剂中，接着将(B)成分添加进去，而得到催化剂体系。
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