EP1603852A2 - Metallic compound fixed to a support, method for production and use of said compound in hydrocarbon metathesis reactions - Google Patents

Metallic compound fixed to a support, method for production and use of said compound in hydrocarbon metathesis reactions

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Publication number
EP1603852A2
EP1603852A2 EP04742338A EP04742338A EP1603852A2 EP 1603852 A2 EP1603852 A2 EP 1603852A2 EP 04742338 A EP04742338 A EP 04742338A EP 04742338 A EP04742338 A EP 04742338A EP 1603852 A2 EP1603852 A2 EP 1603852A2
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
hydrocarbon
compound according
tungsten
alumina
support
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP04742338A
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German (de)
French (fr)
Inventor
Jean-Marie Basset
Christophe Coperet
Daravong Soulivong
Mostafa Taoufik
Jean Thivolle-Cazat
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CPE Lyon FCR SAS
CPE Lyon Formation Continue et Recherche SAS
Original Assignee
CPE Lyon FCR SAS
CPE Lyon Formation Continue et Recherche SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by CPE Lyon FCR SAS, CPE Lyon Formation Continue et Recherche SAS filed Critical CPE Lyon FCR SAS
Publication of EP1603852A2 publication Critical patent/EP1603852A2/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C6/00Preparation of hydrocarbons from hydrocarbons containing a different number of carbon atoms by redistribution reactions
    • C07C6/08Preparation of hydrocarbons from hydrocarbons containing a different number of carbon atoms by redistribution reactions by conversion at a saturated carbon-to-carbon bond
    • C07C6/10Preparation of hydrocarbons from hydrocarbons containing a different number of carbon atoms by redistribution reactions by conversion at a saturated carbon-to-carbon bond in hydrocarbons containing no six-membered aromatic rings
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J31/00Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds
    • B01J31/02Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds containing organic compounds or metal hydrides
    • B01J31/12Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds containing organic compounds or metal hydrides containing organo-metallic compounds or metal hydrides
    • B01J31/121Metal hydrides
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/02Impregnation, coating or precipitation
    • B01J37/0201Impregnation
    • B01J37/0209Impregnation involving a reaction between the support and a fluid
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B01J37/16Reducing
    • B01J37/18Reducing with gases containing free hydrogen
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L61/00Compositions of condensation polymers of aldehydes or ketones; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L61/04Condensation polymers of aldehydes or ketones with phenols only
    • C08L61/06Condensation polymers of aldehydes or ketones with phenols only of aldehydes with phenols
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C2521/00Catalysts comprising the elements, oxides or hydroxides of magnesium, boron, aluminium, carbon, silicon, titanium, zirconium or hafnium
    • C07C2521/02Boron or aluminium; Oxides or hydroxides thereof
    • C07C2521/04Alumina
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C2531/00Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds
    • C07C2531/02Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds containing organic compounds or metal hydrides
    • C07C2531/12Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds containing organic compounds or metal hydrides containing organo-metallic compounds or metal hydrides

Definitions

  • the present invention relates to a metal compound fixed on a solid support, to a process for the preparation and to uses of the compound in particular as a reaction catalyst for the metathesis of hydrocarbon compounds.
  • the metal of the metal hydride can be chosen from the transition metals from Groups 5 to 6 of the Table of the Periodic Classification of the Elements, and the support can be chosen from many solid oxides.
  • the examples of the international patent application describe the preparation of a tantalum hydride grafted onto silica and the use of this hydride in metathesis reactions of emane, propane, butane or isobutane.
  • the examples also describe the preparation of a tungsten hydride grafted onto silica and the use of this hydride in a propane metathesis reaction.
  • These tantalum or tungsten hydrides grafted onto silica are active in alkane metathesis reactions. However, it appeared as an important objective to find reaction catalysts for metathesis of hydrocarbons having an even higher activity in this field.
  • the present invention relates first of all to a supported metallic compound comprising a support based on aluminum oxide onto which a tungsten hydride is grafted.
  • tungsten hydride grafted onto a support based on aluminum oxide generally means a tungsten atom linked to at least one hydrogen atom and, in particular by at least one single bond, to said support.
  • the compound according to the invention essentially comprises a tungsten hydride grafted on a support based on aluminum oxide.
  • the support can be any support based on aluminum oxide, and more particularly any support where aluminum oxide is accessible in particular on the surface of said support.
  • the support can be chosen from relatively homogeneous supports in composition based on aluminum oxide, having in particular a composition based on aluminum oxide relatively homogeneous throughout the whole mass of the support, that is to say say from the heart to the surface of the support, and also among heterogeneous supports based on aluminum oxide comprising aluminum oxide essentially on the surface of the supports.
  • the support can comprise aluminum oxide deposited, supported or grafted on an inorganic solid which can itself be an inorganic solid support, in particular chosen from metals, oxides or sulfides and salts, for example from silica and metal oxides.
  • the support can have a specific surface (BET) chosen in a range going from 0.1 to 1000 m 2 / g, preferably from 0.5 to 800 m 2 / g.
  • the specific surface (BET) is measured according to standard ISO 9277 (1995).
  • the support may in particular comprise aluminum oxide, mixed aluminum oxides or aluminum oxides modified, in particular by one or more elements from Groups 15 to 17 of the Table of the Periodic Table of the Elements.
  • aluminum oxide also called simple alumina
  • the support may preferably comprise aluminum oxide chosen from porous aluminas, non-porous aluminas and mesoporous aluminas.
  • Porous aluminas are often called “activated aluminas” or “transition aluminas”. They generally correspond to different aluminum oxides, A1 2 0 3 , partially hydroxylated. These are porous supports generally obtained by a so-called “activation” treatment comprising in particular a heat treatment (or dehydration) of a precursor chosen from aluminum hydroxides, such as aluminum tri-hydroxides, aluminum oxide hydroxides or gelatinous aluminum hydroxides. The activation treatment makes it possible to remove the water contained in the precursor, but also in part the hydroxyl groups, thus leaving a few residual hydroxyl groups and a specific porous structure.
  • activation treatment comprising in particular a heat treatment (or dehydration) of a precursor chosen from aluminum hydroxides, such as aluminum tri-hydroxides, aluminum oxide hydroxides or gelatinous aluminum hydroxides.
  • the activation treatment makes it possible to remove the water contained in the precursor, but also in part the hydroxyl groups, thus leaving a few residual hydroxyl groups and
  • porous aluminas generally comprises a complex mixture of aluminum and oxygen atoms and hydroxyl ions which combine according to specific crystalline forms and which in particular produce both acid and basic sites.
  • a porous alumina among Talumine- ⁇ (alumina-gamma), alumina-T (alumina-eta), alumina- ⁇ (alumina-delta), alumina-fl (alumina- theta), alumina-c (alumina-kappa), alumina-p (alumina-ro) and alumina- ⁇ (alumina-ksi or -chi), and preferably from alumina-7 and l alumina- ⁇ .
  • Activation processing can be performed by example under a stream of air or a stream of another gas, in particular an inert gas, at a temperature which can be chosen in a range going from 100 to 1000 ° C., preferably from 200 to 1000 ° C.
  • porous or even semi-porous aluminas prepared by an activation treatment as previously described, in particular at a temperature ranging from 600 to 1000 ° C.
  • porous or semi-porous aluminas can comprise mixtures of porous aluminas under at least one of the crystalline foundations previously described, such as alumina- ⁇ , alumina-77, alumina- ⁇ , alumina - ⁇ , alumina- * :, alumina-p or alumma- ⁇ , with a non-porous alumina, in particular alumina- ⁇ , in particular in a proportion of 20 to 80% by weight.
  • Porous aluminas are generally the decomposition products of aluminum tri-hydroxides, hydroxides of aluminum oxide (or hydrates of aluminum oxide) and gelatinous hydroxides of aluminum (or gels of alumina).
  • Aluminum tri-hydroxides of general formula Al (OH) 3 A1 2 0 3 ,
  • 3H 2 0 can exist in different crystalline forms, such as gibbsite or hydrargillite (Al (OH) -a), bayerite (Al (OH) 3 -j8), or nordstrandite.
  • Aluminum trihydroxides can be obtained by precipitation from aluminum salts in generally alkaline solutions.
  • Aluminum oxide hydroxides of general formula AIO (OH)
  • A1 2 0 3 , H 2 0 can also exist in different crystalline forms, such as diaspore (A10 (OH) - / 3) or boehmite (or AIO (OH) -C ⁇ ).
  • Diaspore can be found in certain types of clay and bauxite, and can be synthesized by a heat treatment of gibbsite at around 150 ° C, or by a hydrothermal treatment of boehmite at 380 ° C under a pressure of 50MPa.
  • Boehmite can be easily obtained by heating the gelatinous precipitate formed by cold treating solutions of aluminum salts with ammonia.
  • Aluminum oxide hydroxides can also be obtained by hydrolysis of aluminum alcoholates.
  • Gelatinous aluminum hydroxides are generally aluminum polyhydroxides, in particular of general formula: nAl (OH) 3 , (nl) H 2 0 (1) in which n is a number varying from 1 to 8.
  • the gelatinous aluminum hydroxides can be obtained by one of the methods chosen from the thermal decomposition of an aluminum salt, such as aluminum chloride, electrolysis of aluminum salts, such as a mixture of aluminum sulphate and alkaline sulphate, hydrolysis of aluminum alcoholates, such as aluminum methylate, precipitation from aluminates, such as alkali or alkaline-alkali aluminates, and precipitation from aluminum salts, for example by contacting aqueous solutions of A1 2 (S0) 3 and ammonia, or NaA10 2 and an acid, or NaA10 2 and Al 2 (S0 4 ) 3 ⁇ the precipitates thus obtained can then undergo aging and drying i to remove the water.
  • Gelatinous aluminum hydroxides are generally present in the form of an aluminum salt,
  • Porous aluminas may have a specific surface (BET) chosen from a range from 100 to 1000 m 2 / g, preferably from 300 to 1000 m 2 / g, in particular from 300 to 800 m 2 / g, in particular from 300 at 600 m 2 / g. They can also have a specific pore volume equal to or less than 1 cm 3 / g, preferably equal to or less than 0.9 cm 3 / g, in particular equal to or less than 0.6 cm 3 / g.
  • BET specific surface
  • the support can also comprise non-porous aluminas, preferably ⁇ -alumina (alpha-alumina), generally known under the term of "calcined alumina” or of "flame alumina".
  • ⁇ -alumina alpha-alumina
  • Alumina- ⁇ exists naturally under the term “corundum”. It can generally be synthesized by heat treatment or calcination of a precursor chosen in particular from aluminum salts, aluminum oxide hydroxides, aluminum tri-hydroxides and aluminum oxides, such as alumina- ⁇ , at a temperature above 1000 ° C, preferably above 1100 ° C.
  • Non-porous aluminas such as Talumine- ⁇ , can have a specific surface (BET) chosen in a range going from 0.1 to less than 300 m 2 / g, preferably from 0.5 to 300 m 2 / g , in particular from 0.5 to 250 m 2 / g.
  • the support can also comprise mesoporous aluminas, in particular having a specific surface (BET) chosen from a range going from 100 to 800 m 2 / g.
  • Mesoporous aluminas generally have pores ranging from 2 nm to 0.05 ⁇ m in width.
  • the support can also include mixed aluminum oxides.
  • mixed aluminum oxides is generally meant aluminum oxides combined with at least one other oxide in a proportion by weight preferably of 2 to less than 80%, in particular from 2 to less than 50%, in particular from 2 to less than 40% or even 2 to less than 30%.
  • the other oxide or oxides may be oxides of the elements, M, chosen by the metals from Groups 1 to 13 and the elements from Group 14, with the exception of carbon, from the Table of the Periodic Table of the Elements. More particularly, they can be oxides of the elements M chosen from alkali metals, alkaline earth metals, transition metals and elements from Groups 13 and 14 of said Table, with the exception of carbon.
  • the transition metals generally include the metals of Groups 3 to 11 of said Table, in particular the elements 21 to 29, 39 to 47, 57 to 79 (including the lanthanides) and the actinides.
  • the other oxide (s) of the elements M are preferably chosen from the transition metals from Groups 3 to 1, the lanthanides, the actinides and the elements from Groups 13 and 14 of said Table, with the exception of carbon. More particularly, they can be chosen from oxides of silicon, boron, gallium, germanium, titanium, zirconium, cerium, vanadium, niobium, tantalum, chromium, molybdenum and tungsten.
  • Mixed aluminum oxides can be chosen from anhydrous aluminates, spinels and aluminosilicates.
  • anhydrous aluminates can be chosen from anhydrous alkaline aluminates, such as anhydrous lithium aluminate (LiA10 2 ) or anhydrous sodium aluminate (Na 0, A1 0 3 ), and anhydrous alkaline earth aluminates , such as anhydrous tricalcium aluminate (3CaO, A1 2 0) or anhydrous beryllium aluminate (BeO, A1 2 0 3 ).
  • anhydrous alkaline aluminates such as anhydrous lithium aluminate (LiA10 2 ) or anhydrous sodium aluminate (Na 0, A1 0 3 )
  • anhydrous alkaline earth aluminates such as anhydrous tricalcium aluminate (3CaO, A1 2 0) or anhydrous beryllium a
  • the spinels can be chosen in particular from the aluminum oxides combined with the oxides of the divalent metals, and in particular from the magnesium spinel (MgAl 2 0 4 ), the calcium spinel (CaAl 2 0), the zinc spinel (ZnAl 2 0), the manganese spinel (MnAl 2 O), iron spinel (FeAl 2 0) and cobalt spinel (CoAl 2 0).
  • MgAl 2 0 4 the magnesium spinel
  • CaAl 2 0 calcium spinel
  • ZnAl 2 0 zinc spinel
  • MnAl 2 O manganese spinel
  • FeAl 2 0 iron spinel
  • cobalt spinel CoAl 2 0
  • the support can also comprise modified aluminum oxides, in particular modified by one or more elements from Groups 15 to 17, preferably from Groups 16 to 17 of the Table of the Periodic Classification of the Elements, for example phosphorus, sulfur, fluorine or chlorine.
  • the support may in particular comprise alumina super acids or sulphated, sulphurized, chlorinated or fluorinated aluminum oxides.
  • the support can be a homogeneous support in composition, in particular across the whole mass of the support. It can also be a heterogeneous support based on aluminum oxide, support in which aluminum oxide, mixed aluminum oxides or modified aluminum oxides, as described above, are essentially arranged on the surface of the support, and the core of the support consists essentially of an inorganic solid chosen in particular from metals, oxides or sulfides, and salts, such as silica or metal oxides.
  • the heterogeneous support can be prepared by dispersion, by precipitation and / or by grafting onto the mineral solid of one of the precursors of the compounds based on aluminum oxide mentioned above.
  • the precursors can in particular be chosen from aluminum hydroxides, in particular from aluininium tri-hydroxides, aluminum oxide hydroxides and gelatinous aluminum hydroxides.
  • Preferred are the gelatinous hydroxides of alumimum, as described above, known as alumina gels or amorphous alumina.
  • the preparation of a heterogeneous support can be carried out in particular by using such a precursor by means of a sol-gel or using an organometallic compound which in particular facilitates grafting on the mineral solid.
  • the compound according to the invention is generally in the form of particles which can have any shape and any size, in particular an average size ranging from 10 to 5 mm, preferably from 20 nm to 4 mm.
  • the particles of the support can be presented as they are or can be shaped so as to have a specific faith, in particular a spherical, spheroidal, hemispherical, hemispheroidal, cylindrical or cubic shape, or a form of rings, pellets, discs or granules.
  • the compound according to the invention essentially comprises a tungsten hydride grafted on the support based on aluminum oxide.
  • the degree of oxidation of tungsten in the supported metal compound can have a value chosen from a range from 2 to 6, preferably from 4 to 6.
  • the tungsten atom is linked in particular to the solid support, in particular by at least one single bond. It can also be linked to one or more hydrogen atoms by single bonds (W - H) and optionally to one or more hydrocarbon radicals, R, in particular by simple or multiple carbon-tungsten bonds.
  • the number of hydrogen atoms linked to a tungsten atom depends on the degree of oxidation of the tungsten, on the number of single bonds linking said tungsten atom to the support and possibly on the number of single or multiple bonds linking said tungsten atom to hydrocarbon radical, R.
  • the number of hydrogen atoms linked to a tungsten atom can be at least 1 and at most 5, and can preferably range from 1 to 4, preferably from 1 to 3.
  • the number of single bonds linking the tungsten atom to the support depends on the degree of oxidation of the tungsten and on the number of the other bonds binding the tungsten atom, and is generally equal to 1, 2 or 3.
  • the tungsten atom of the compound according to the invention may optionally be linked to one or more hydrocarbon radicals, R, by one or more simple, double or triple carbon-tungsten bonds.
  • the hydrocarbon radical (s), R can be hydrocarbon radicals, identical or different, saturated or unsaturated, in particular comprising from 1 to 20, preferably from 1 to 10 carbon atoms, and optionally comprising silicon, in particular in a group organo-silane.
  • alkyl radicals in particular linear or branched, aliphatic or alicyclic, for example alkyl radicals, alkylidene or alkylidyne, in particular from Ci to Cio, pamii aryl radicals, in particular from C 6 to Ci 2 , and panni aralkyl, aralkylidene or aralkylidyne radicals, notaimxient from C 7 to C ⁇ 4 .
  • the tungsten atom of the grafted tungsten hydride can be linked to the hydrocarbon radical, R, by one or more simple, double or triple carbon-tungsten bonds. It may be a simple carbon-tungsten bond, in particular of the ⁇ type: in this case, the hydrocarbon radical, R, may be an alkyl radical, in particular linear or branched, or an aryl radical, for example the phenyl radical , or an aralkyl radical, for example the benzyl radical or the radical of formula (C6H5-CH2-CH2-).
  • the alkyl radical can be for example of formula (R'- CH2-) where R 'represents an alkyl radical, linear or branched.
  • the hydrocarbon radical, R can be an alkylidene radical, in particular linear or branched, or an aralkylidene radical.
  • R ' represents an alkyl radical, linear or branched.
  • aralkylidene radical generally means a bivalent aliphatic radical originating from the removal of two hydrogen atoms on the same carbon from an alkyl, alkenyl or alkynyl radical connected to an aromatic group. It can also be a triple carbon-tungsten bond: in this case, the hydrocarbon radical, R, can be an alkylidyne radical, in particular linear or branched, or an aralkylidyne radical.
  • the alkylidyne radical can be for example of formula (R'-C ⁇ where R 'represents an alkyl radical, linear or branched.
  • aralkylidyne radical is generally understood an aliphatic trivalent radical originating from the removal of three hydrogen atoms from the same carbon of an alkyl radical , alkenyl or alkynyl connected to an aromatic group.
  • the hydrocarbon radical, R can be chosen from the methyl, ethyl, n-propyl, isopropyl, n-butyl, isobutyl, neopentyl, allyl, neopentylidene, allylidene, neopentylidyne and neosilyl radicals.
  • the tungsten atom of the compound according to the invention can be complexed with one or more hydrocarbon ligands, in particular aromatic or carbonyl ligands.
  • the tungsten hydride grafted onto the support based on aluminum oxide can be represented diagrammatically by the following formula: ⁇ (Al- O) x Hy ⁇ /
  • connections - (Al - O) and - (M - O) represent a or several single or multiple bonds connecting the aluminum atom and the M atom respectively to one of the atomic constituents of the support based on aluminum oxide, in particular to one of the oxygen atoms of this support.
  • the compound according to the invention generally exhibits, by infrared spectroscopy, one or more absorption bands specific for the bond (WH), bands whose frequency can vary according to the coordination sphere of tungsten and depend in particular on the number of bonds of tungsten with the support, with the hydrocarbon radicals R and with other hydrogen atoms.
  • WH absorption bands specific for the bond
  • W-OA1 specific bands in particular of the bond (WH) considered in particular in the environment of bonds (W-OA1) binding the same tungsten atom to an oxygen atom itself bound to an aluminum atom of an ⁇ -alumina.
  • tungsten hydride grafted under the same conditions on a silica support generally exhibits in infrared spectroscopy a at least of the two absorption bands at 1940 and 1960 cm “1 , bands which are different from the previous ones and which are in particular specific for the bond (WH) considered in particular in the environment of the bonds (W-OSi) binding the same tungsten atom to an oxygen atom itself linked to a silicon atom of the silica support.
  • the compound according to the invention may also comprise an aluminum hydride, in particular on the surface of the support and in particular in the vicinity of the grafted tungsten hydride. It is believed that an aluminum hydride can form by opening an aluminoxane bridge (of formula Al-O-Al) present in particular on the surface of the support and by reaction between a hydrogen atom of a grafted tungsten hydride. and the aluminoxane bridge thus opened.
  • a simple test for characterizing the aluminum hydride present in the compound of the invention alongside a tungsten hydride comprises a deuteration reaction of said compound.
  • the test can be carried out by bringing the compound according to the invention into contact with a deuterium atmosphere under an absolute pressure of 66.7 kPa, at a temperature chosen between 25 and 80 ° C., preferably equal to 60 ° C, for a period of 15 minutes.
  • a selective deuteration reaction is thus carried out under these conditions: it makes it possible to substitute the hydrogen atoms by deuterium atoms in the bonds (WH) and thus to form new bonds (W- D) which in infrared spectroscopy present two absorption bands at 1293 and 1393 cm “1 , while leaving unchanged the hydrogen atoms in the bonds (Al-H) which can then be characterized in infrared spectroscopy by an absorption band at 1914 cm "1 .
  • the present invention also relates to a process for the preparation of the supported metal compound.
  • the compound according to the invention which is essentially in the form of a tungsten hydride grafted on a support based on aluminum oxide, can be prepared by a process comprising the following steps:
  • the organometallic tungsten precursor, Pr preferably comprises a tungsten atom linked or complexed with one or more hydrocarbon ligands.
  • the atony of tungsten can in particular be linked to a carbon of the hydrocarbon ligand by single, double or triple (carbon-tungsten) bonds.
  • the hydrocarbon ligands can be hydrocarbon radicals, identical or different, saturated or unsaturated, in particular aliphatic or alicyclic, preferably from Ci to C 2 o, in particular from Ci to Cio, and can be chosen in particular from hydrocarbon radicals, R, described previously.
  • the number of hydrocarbon ligands linked to the tungsten atom depends on the degree of oxidation of tungsten in the precursor Pr and may be at most equal to the degree of oxidation of tungsten in the precursor Pr, in particular be greater than 0 and at most equal to the maximum degree of oxidation of the tungsten and preferably have any value ranging from 2 to 6, in particular from 4 to 6.
  • the precursor Pr may include a tungsten atony, in particular complexed with one or more hydrocarbon ligands, the degree of oxidation of the tungsten being, in this case, equal to zero.
  • the hydrocarbon ligand can be chosen from aromatic ligands or carbonyl ligands.
  • the precursor Pr can be chosen from tungsten bis-arene and tungsten hexacarbonyl.
  • the support based on aluminum oxide Prior to the first stage of dispersion and grafting, the support based on aluminum oxide can be subjected to a prior stage of calcination and / or dehydroxylation.
  • the calcination of the support can be carried out so as to oxidize the carbon possibly present in the support and to eliminate it in the form of carbon dioxide. It can be carried out by subjecting the support to an oxidizing heat treatment, in particular under a stream of dry air, at a temperature below the sintering temperature of the support, for example at a temperature ranging from 100 to 1000 ° C., preferably from 200 to 800 ° C, for a sufficient time allowing the elimination of carbon dioxide and which can range from 0.1 to 48 hours, under a pressure lower, equal to or higher than atmospheric pressure.
  • the support can also be subjected to another prior step, called dehydroxylation.
  • This step can be carried out so as to optionally remove the residual water from the support and part of the hydroxyl groups, to allow a residual amount of the hydroxyl groups to remain in particular on the surface of the support and to optionally form aluminoxane bridges (of formula Al-O -Al).
  • the dehydroxylation can be carried out by subjecting the support to a heat treatment under an inert gas stream, for example under a stream of nitrogen, argon or helium, under a pressure preferably lower than atmospheric pressure, for example under an absolute pressure ranging from 10 "4 Pa to 10 2 kPa, preferably from 10 " 2 Pa to 50 kPa, at a temperature below the sintering temperature of the support, for example at a temperature ranging from 100 to 1000 ° C, from preferably 200 to 800 ° C, and for a sufficient time permitting to leave an appropriate residual amount of hydroxyl and / or aluminoxane groups in the support and which can range from 0.1 to 48 hours.
  • the dehydroxylation step can advantageously be carried out after the calcination step.
  • the dispersion and grafting step can be carried out by sublimation, by impregnation using a solvent, or by dry mixing.
  • a sublimation step the precursor Pr, which generally occurs in the solid state under normal conditions, is heated in particular under a pressure below atmospheric pressure and under temperature conditions ensuring its sublimation and its migration in the gaseous state on the support.
  • the sublimation may be carried out at a temperature ranging from -30 to 200 ° C, and in particular an absolute pressure ranging from 10 "4-1 Pa.
  • the grafting of the Pr precursor on the support can be monitored by infrared spectroscopy.
  • the 'excess of precursor Pr which is not grafted on the support can be eliminated by reverse sublimation.
  • the dispersion and grafting step can also be carried out by impregnation using a solvent.
  • the precursor Pr can be dissolved in an organic solvent, polar or non-polar, for example pentane or ethyl ether.
  • the impregnation can be carried out by bringing the support based on aluminum oxide into contact with the solution of the precursor Pr prepared previously.
  • the impregnation can be carried out at a temperature ranging from -80 to 200 ° C., under an inert atmosphere, for example an atmosphere of nitrogen, argon or helium, and preferably with stirring.
  • a suspension of a tungsten hydrocarbon compound or complex is thus obtained grafted onto the support.
  • the excess of precursor Pr which has not been grafted onto the support can be eliminated by washing with an organic solvent, identical or different from that used during the impregnation.
  • the dispersion and grafting step can also be carried out by dry mixing, in particular by mechanical dry mixing, in the absence of liquid or of liquid solvent.
  • the precursor Pr which is present in the form of a solid is mixed with the support based on aluminum oxide, in the absence of liquid or of liquid solvent, in particular under mechanical stirring and under a inert atmosphere, for example an atmosphere of nitrogen, argon or helium, so as to form a mixture of two solids.
  • a heat treatment and / or a treatment can be carried out at a pressure below the pressure atmospheric, so as to migrate and react the precursor Pr with the support.
  • the precursor which has not been grafted onto the support can be removed by reverse sublimation or by washing using an organic solvent.
  • the preparation of the compound according to the invention may comprise a second step called hydrogenolysis. It is a hydrogenolysis reaction of the tungsten hydrocarbon compound or complex grafted onto the support, as prepared in the previous step. The reaction is generally carried out so as to form a tungsten hydride grafted on the support. Hydrogenolysis is generally understood to mean a scission reaction of a molecule with fixation of hydrogen on the two split portions. In this case, the cleavage reaction takes place in particular between the tungsten atom grafted on the support and the carbon atom of the precursor Pr fixed or complexed with said tungsten atom.
  • Hydrogenolysis can be carried out using hydrogen or a reducing agent, capable in particular of transforming the grafted tungsten hydrocarbon compound or complex into grafted tungsten hydride. Hydrogenolysis can be carried out by bringing the grafted tungsten hydrocarbon compound or complex into contact with hydrogen or the reducing agent. It can be carried out under a hydrogen atmosphere or an inert atmosphere when a reducing agent is used, under an absolute pressure ranging from 10 "2 to 10 MPa, at a temperature ranging from 20 to 500 ° C., for a duration ranging from 0.1 to 48 hours
  • the present invention also relates to the use of the compound according to the invention in a process implementing cleavage and recombination reactions of hydrocarbon (s).
  • an aliphatic hydrocarbon chosen from linear aliphatic hydrocarbons, in particular from C 2 to C 30 , preferably from C 2 to C 0 , and branched aliphatic hydrocarbons, in particular from C 4 to C 30 , preferably from C 4 to C 20 , or an aromatic hydrocarbon substituted by at least one alkyl radical chosen from the hydrocarbons substituted aromatics from C to C 30 , preferably from C to C 20 , with at least at least one linear or branched alkyl radical, in particular from Ci to C 24 , preferably from Ci to C ⁇ , or a cyclanic hydrocarbon substituted by at least one alkyl radical chosen from cyclanic hydrocarbons substituted from C 4 to C 3 o, preferably from C to C 2 o, with at least one linear or branched alkyl radical, in particular from Ci to C 27 , preferably from Ci to C ⁇ 7 .
  • the process can be carried out at a temperature ranging from 20 to 600 ° C., preferably from 50 to 500 ° C., under an absolute pressure ranging from 0.1 to 100 MPa, preferably from 0.1 to 50 MPa. It can preferably be carried out in the presence of hydrogen or of an agent forming "in situ" of hydrogen, for example under a partial pressure of hydrogen ranging from 0.01 to 50 MPa, preferably from 0.1 to 20 MPa.
  • the compound according to the invention acts in particular as a catalyst, in particular as a reaction catalyst for metathesis of hydrocarbon (s). It can be reactivated or regenerated by contacting with hydrogen or any agent forming “in situ” hydrogen, during or separately from the hydrocarbon (s) manufacturing process.
  • the compound according to the invention can in particular be used as a reaction catalyst for metathesis of hydrocarbon (s) and in particular of alkane (s). In a particularly remarkable way, it exhibits an extremely high catalytic activity in metathesis and / or homologation (or disproportionation) reactions of hydrocarbon (s), and a very high selectivity in the formation of normal hydrocarbons (c (that is to say straight chain) in comparison with the formation of branched chain hydrocarbons, in particular of hydrocarbons in "iso" form.
  • the compound according to the invention exhibits in particular a particularly high catalytic activity in the reactions of metathesis and / or homologation (or disproportionation) of alkane (s) and simultaneously a high selectivity in n-alkanes in comparison with the iso- alkanes formed.
  • the compound according to the invention can also be used, in particular as a catalyst, in a process for the manufacture of hydrocarbon (s) by reaction of methane with at least one other aliphatic hydrocarbon, or with at least one aromatic or cyclanic hydrocarbon substituted with minus one alkyl radical.
  • a process for the manufacture of hydrocarbon (s) by reaction of methane with at least one other aliphatic hydrocarbon, or with at least one aromatic or cyclanic hydrocarbon substituted with minus one alkyl radical.
  • Such a method is described in international patent application WO 01/04077.
  • the process includes in particular bringing methane into contact with at least one of the hydrocarbons mentioned above, in the presence of the metallic compound supported according to the invention.
  • the reactions resulting from these contacts are generally metathesis reactions of hydrocarbons comprising cleavage and recombination reactions of hydrocarbons and simultaneously reactions of incorporation of methane into these hydrocarbons.
  • methane can be used with at least one other aliphatic hydrocarbon chosen from linear aliphatic hydrocarbons, in particular from C 2 to C 30 , preferably from C 3 to C 20 , and branched aliphatic hydrocarbons, in particular from C to C 30 , preferably from C 4 to C 2 o, or an aromatic hydrocarbon substituted by at least one alkyl radical chosen from aromatic hydrocarbons substituted from C 7 to C 30 , preferably from C to C 2 o, with at least one linear or branched alkyl radical, in particular from Ci to C 24 , preferably from Ci to Cu, or a cyclanic hydrocarbon substituted by at least one alkyl radical chosen from cyclanic hydrocarbons substituted from C to C 3 o, preferably from C to C 2 o, with at least one linear or branched alkyl radical, in particular from Ci to C 2 , preferably from Ci to C ⁇ 7 .
  • at least one other aliphatic hydrocarbon chosen from linear aliphatic hydrocarbons
  • a mixture of methane with one or more other aliphatic and / or cyclanic hydrocarbons such as natural gas, liquefied petroleum gases or LPG (in English: “liquefied petroleum gas” or LPG), wet gas or wet natural gas (in English: “wet gas” or “wet natural gas”, that is to say a mixture of methane with alkanes of C 2 to C 5 or C 3 and / or C), natural gas liquids or LGN (in English: "natural-gas liquids” or NGL), or cuts of light hydrocarbons from Ci to C 6 , or from Ci to C 5 , or from Ci to C, or from Ci to C 3 , or from Ci to C 2 .
  • the process can be carried out at a temperature ranging from 20 to 600 ° C, preferably from 50 to 500 ° C, in particular under a partial methane pressure ranging from
  • 0.1 to 100 MPa preferably 0.1 to 50 MPa
  • optionally in the presence of hydrogen or of an agent forming "in situ" of hydrogen for example under a partial pressure of hydrogen ranging from 0 , 01 to 50 MPa, preferably 0.1 to 20 MPa.
  • the compound according to the invention can also be used, in particular as a catalyst, in a process for the manufacture of alkane (s), in particular of ethane, by reaction of methane with itself. It is more precisely a process comprising bringing methane into contact with the compound according to the invention. This process is generally known as the methane to emanate conversion process.
  • the methane conversion process is in particular a non-oxidizing conversion process, carried out in particular by catalytic coupling of methane in order to convert methane essentially into ethane, with in particular an extremely high ethane selectivity.
  • the process can be carried out at a temperature ranging from 20 to 800 ° C, preferably from 50 to 600 ° C, under an absolute pressure ranging from 0.01 to 100 MPa, preferably from 0.1 to 50 MPa.
  • the compound according to the invention can also be used in a process for the manufacture of hydrocarbon (s) by cross-metathesis reaction between at least one initial hydrocarbon and said compound.
  • a process for the manufacture of hydrocarbon (s) by cross-metathesis reaction between at least one initial hydrocarbon and said compound.
  • Such a method is in particular described in international patent application WO 00/27781.
  • the cross metathesis reaction is that in particular obtained by scission of the hydrocarbon radical or ligand linked or complexed with the tungsten hydride of the compound according to the invention and by recombination of said radical or ligand with at least one other radical originating from a scission of the initial hydrocarbon.
  • an initial hydrocarbon chosen from aliphatic hydrocarbons, linear or branched, in particular from C 2 to C 30 , preferably from C 2 to C 20 , and cyclanic hydrocarbons substituted with at least one alkyl radical, in particular from C 4 to C 3 o, preferably from C 4 to C 20 , the alkyl radical being linear or branched, in particular from C 1 to C 27 , preferably from C 1 to C 1 .
  • the compound according to the invention especially comprises at least one hydrocarbon radical R or a hydrocarbon ligand linked to tungsten hydride.
  • the process can be carried out at a temperature ranging from 20 to 500 ° C, preferably from 50 to 400 ° C, under an absolute pressure ranging from 0.01 to 50 MPa, preferably from 0.1 to 20 MPa.
  • the compound according to the invention can also be used, in particular as a catalyst, in a process for the manufacture of hydrocarbon (s) or oligomer (s) or of hydrocarbon polymer (s) with a carbon skeleton modified by reaction d 'an initial hydrocarbon polymer with hydrogen. Such a process is in particular described in European patent application EP 0 840 771.
  • the initial hydrocarbon polymer can be a (co-) polymer of one or more olefinic or vinyl monomers, in particular a polyolefin such as a polyethylene, polypropylene, polybutene-1, a polyisobutene, a copolymer of ethylene with at least one C 3 to C 8 alpha olefin, a copolymer of propylene with at least one C 4 to C 8 alpha olefin, a copolymer of isobutene with butene- 1, or an aromatic polyvinyl such as a polystyrene or a polyalpha-methylstyrene.
  • a polyolefin such as a polyethylene, polypropylene, polybutene-1, a polyisobutene
  • a copolymer of ethylene with at least one C 3 to C 8 alpha olefin a copolymer of propylene with at least one C 4 to C 8 alpha ole
  • the hydrocarbon-based polymer can have a weight-average molecular mass, Mw, ranging from 10 3 to 10 7 , preferably from 10 4 to 10.
  • Mw weight-average molecular mass
  • the process can be carried out by bringing the initial polymer into contact with the metallic compound supported according to the invention, in the presence of hydrogen and optionally a solvent medium, in particular capable of dissolving the initial polymer, or under temperature conditions making it possible to use the initial polymer in the molten state during contacting.
  • the process can be carried out at a temperature ranging from 20 to 400 ° C, preferably from 50 to 300 ° C, under a partial pressure of hydrogen ranging from 0.001 to 20 MPa, preferably from 0.01 to 10 MPa, for a duration ranging in particular from 5 minutes to 100 hours, preferably from 10 minutes to 50 hours.
  • the process can in particular be carried out under an increasing centrifugal force field, for example from 5 to 1000 times greater than the earth's gravitational force, in particular in a rotating disc reactor.
  • the duration of the process can be from 1 second to 5 minutes, preferably from 2 seconds to 2 minutes.
  • the use of the compound according to the invention in one of the processes described above is particularly advantageous, since a considerable increase in the catalytic activity of this compound is generally observed in the cleavage and recombination reactions of carbon-carbon bonds , carbon-hydrogen and possibly tungsten-carbon, in particular in the metathesis reactions of hydrocarbon (s), in particular of alkane (s). Furthermore, the compound according to the invention exhibits in the metathesis reactions of alkane (s) an extremely high selectivity for n-alkanes, in comparison with the iso-alkanes formed.
  • Example 1 preparation of a tungsten hydride grafted onto an alumina.
  • 530 mg of an ⁇ -alumina having an average size of 40 ⁇ m and a specific surface (BET) of 200 m 2 / g, containing 90% by weight alumina and 9% by weight of water, and sold by Johnson Matthey (Great Britain) are subjected to a calcination treatment under a stream of dry air at 500 ° C for 15 hours, then to a treatment of dehydroxylation under an absolute pressure of 10 "2 Pa, at 500 ° C for 15 hours, so that the alumina thus calcined and dehydroxylated presents in infrared spectroscopy three absorption bands respectively at 3774, 3727 and 3683 cm “ 1 , characteristics in particular of residual bonding (AlO - H).
  • alumina prepared above is introduced into a glass reactor, under an argon atmosphere and at 25 ° C., then a solution of 6 ml of n-pentane containing 300 mg of tris ( neopentyl) neopentylidyne of tungsten, used as a precursor Pr and corresponding to the general formula:
  • the mixture thus obtained is maintained at 25 ° C for 3 hours.
  • an organo-metallic tungsten compound grafted onto the alumina is obtained, the excess of precursor Pr which has not reacted, being removed by washing with n-pentane at 25 ° C.
  • the organo-metallic tungsten compound thus grafted is dried under vacuum. It contains 1.5% by weight of tungsten and corresponds to the general formula:
  • a second step 40 mg of the organo-metallic grafted tungsten compound obtained above are isolated, which are subjected in a glass reactor to a hydrogenolysis treatment by contacting with hydrogen, under absolute hydrogen pressure. 73 kPa at 150 ° C for 15 hours. At the end of this time, the reactor is cooled to 25 ° C., a compound (W / Al-1) according to the invention is obtained and isolated under argon, which in particular comprises a tungsten hydride grafted on alumina.
  • the compound (W / Al-1) contains 1.5% by weight of tungsten and has, by infrared spectroscopy, two absorption bands respectively at 1903 and 1804 cm “1 , characteristics of the bond (W -H), in particular grafted on alumina.
  • Example 2 preparation of a tungsten hydride grafted onto an alumina.
  • the preliminary stages of calcination and dehydroxylation of alumina-o; are exactly identical to those of Example 1.
  • 53 mg of the alumina prepared above are isolated and they are introduced into a reactor at night temperature at 25 ° C. under an atmosphere of argon.
  • the precursor Pr of general formula (3) as used in Example 1 is introduced into the reactor.
  • the reactor is then heated to 70 ° C. for 2 hours, so as to sublimate the precursor Pr on the alumina. and forming an organometallic tungsten compound grafted onto alumina.
  • the excess of unreacted Pr precursor is eliminated by reverse sublimation at 70 ° C.
  • the reactor is cooled to
  • the second step is carried out exactly as in Example 1, except that the organometallic compound of tungsten grafted on the alumina used in the previous step is used.
  • a compound (W / Al-2) according to the invention is thus obtained comprising a tungsten hydride grafted on alumina and containing 3.7% by weight of tungsten. It presents in infrared spectroscopy two absorption bands respectively at 1903 and 1804 cm “1 , characteristics of the bond (W - H) in particular grafted on alumina.
  • the compound (W / Al-2) is subjected to a selective deuteration test showing that it comprises a tungsten hydride and an aluminum hydride, both grafted onto alumina.
  • a sample of the compound (W / Al-2) is placed in a venous reactor, then is brought into contact in this reactor with a deuterium atmosphere under an absolute pressure of 66.7 kPa, at a temperature of 60 ° C., for 15 minutes. At the end of this time, the reactor is cooled to 25 ° C.
  • Example 3 Preparation of a tungsten hydride grafted on an alumina.
  • alumina prepared above are isolated and they are introduced under an argon atmosphere into a glass reactor at 25 ° C. fitted with a magnetic stirring bar. Then, 305 mg of the precursor Pr of general formula (3) as used in Example 1 is introduced into the reactor. The reactor is heated to 66 ° C. and the mixture thus produced is stirred dry for 4 hours. At the end of this time, the reactor is cooled to 25 ° C., then the solid mixture is washed with n-pentane at 25 ° C. The solid compound thus washed is dried under vacuum, then is isolated under argon so as to obtain an organometallic compound of tungsten grafted on alumina containing 3.9% by weight of tungsten and which corresponds to the general formula (4) above.
  • the second step is carried out exactly as in Example 1, except that the organometallic compound of tungsten grafted on the alumina prepared previously is used.
  • a compound (W / Al-3) according to the invention is thus obtained comprising a tungsten hydride grafted on alumina and containing 3.9% by weight of tungsten. It presents in infrared spectroscopy two absorption bands respectively at 1903 and 1804 cm “1 , characteristics of the bond (W - H) grafted on alumina. In addition, it presents in nuclear magnetic resonance (1 H-NMR solid ) at 500 MHz a value of the chemical shift of tungsten hydride ( ⁇ w-n) equal to 10.6 ppm (parts per million).
  • Example 4 comparativative: preparation of a tungsten hydride grafted onto a silica.
  • a first step 44 mg of the previously prepared silica are isolated, which are introduced into a glass reactor at 25 ° C. under an argon atmosphere. Then, the precursor Pr of general formula (3), as used in Example 1, is introduced into the reactor. The reactor is then heated to 70 ° C. for 2 hours, so as to sublimate the precursor Pr on silica. and forming an organometallic tungsten compound grafted onto the silica. At the end of this time, the excess of unreacted Pr precursor is eliminated by reverse sublimation at 70 ° C. Then, the reactor is cooled to 25 ° C.
  • the organometallic tungsten compound grafted onto the prepared silica in the previous step is subjected to a hydrogenolysis treatment by contacting with hydrogen under a pressure of 73 kPa, at 150 ° C, for 15 hours.
  • a compound (W / Si-1) is obtained and isolated under argon for comparison, comprising a tungsten hydride grafted on silica and containing 5.5% by weight of tungsten. It presents in infrared spectroscopy an absorption band at 1940 cm “1 , characteristic of the bond (W - H) in particular grafted on silica.
  • Example 5 (comparative): preparation of a tantalum hydride grafted onto an alumina.
  • An organometallic tantalum compound grafted onto alumina is thus obtained, containing 5.6% by weight of tantalum.
  • the second step is carried out exactly as in Example 2, except that the organometallic tantalum compound grafted on the alumina used previously is used.
  • a compound (Ta / Al-1) is thus obtained for comparison, comprising a tantalum hydride grafted onto alumina and containing 5.6% by weight of tantalum. It presents in infrared spectroscopy a band of absoiption at 1830 cm “1 , characteristic of the bond (Ta - H) grafted on alumina, next to another band at 1914 cm " 1 , characteristic in particular of bond (Al - H).
  • Example 6 preparation of a tantalum hydride grafted onto a silica.
  • Example 4 The procedure is exactly as in Example 4, except that in the first step 50 mg of the silica prepared during the previous step are isolated and that is introduced into the reactor, in place of the precursor Pr, the tris (neopentyl) neopentylidene of tantalum as a precursor Pr ', corresponding to the general formula (6).
  • An organometallic tantalum compound grafted onto the silica is thus obtained which contains 5.5% by weight of tantalum.
  • the second step is carried out exactly as in Example 4, except that the organometallic tantalum compound grafted on the silica prepared above is used.
  • a compound (Ta / Si-1) is thus obtained for comparison, comprising a tantalum hydride grafted on the silica and containing 5.5% by weight of tantalum. He introduces in infrared spectroscopy an absorption band at 1830 cm "1 , characteristic of the bond (Ta - H) grafted on the silica.
  • Example 7 metathesis of propane. Supported metal compounds (W / Al-3), (W / Si-1), (Ta / Al-1) and
  • Each propane metathesis reaction is carried out under the following conditions.
  • the supported metal compound is prepared "in situ" in a reactor in ve ⁇ e as described above.
  • the reactor is then placed under vacuum, then is filled with propane to a pressure of 76 kPa, and is heated to 150 ° C.
  • propane to a pressure of 76 kPa
  • the cumulative number (NC) of moles of propane transformed over time per mole of tungsten or tantalum of the supported metal compound is measured and calculated after 120 hours. of reaction.
  • the ratio of the selectivity (SnC 4 ) of the reaction in n-butane formed to the selectivity (SiC) of the reaction in iso-butane formed after 120 hours is measured and calculated.
  • SiC 4 (number of moles of iso-butane formed) / (total number of moles of alkanes formed)
  • Table 1 brings together the results of the measurements and calculations cited above for each of the tests carried out in propane metathesis. Table 1
  • Example 8 "methane-olysis" of propane. Through a reactor with a capacity of 5 ml, heated to 250 ° C and containing

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Abstract

The invention relates to a supported metal compound, comprising a support made from aluminium oxide to which a tungsten hydride is grafted. The support may be selected from the homogeneous supports with a composition based on aluminum oxide and from heterogeneous supports made from aluminium oxide with aluminum oxide essentially on the surface of said support. The support may in particular comprise aluminium oxide, mixed aluminium oxides and modified aluminium oxides particularly comprising one or more elements of groups 15 to 17 of the periodic table of the elements, such as phosphorus, sulphur, fluorine or chlorine. A support made from porous, non-porous or mesoporous aluminas is preferred. The degree of oxidation of the tungsten may have a value of from 2 to 6. The tungsten atom is generally bonded to one or several hydrogen atoms and optionally to one or several hydrocarbon groups. According to the invention, the compound may be prepared by a dispersion step and grafting of a tungsten organometallic precursor to the support made from aluminium oxide then hydrogenation of the resulting product. The product may be used as catalyst in reactions of cleavage and recombination of hydrocarbons, particularly in hydrocarbon metathesis reactions most particularly of alkanes. The product has a surprising, extremely high catalytic activity in this type of reaction and in particular, a high selectivity for the formation of n-alkanes with relation to iso-alkanes.

Description

La présente invention concerne un composé métallique fixé sur un support solide, un procédé de préparation et des utilisations du composé notamment comme catalyseur de réaction de métathèse de composés hydrocarbonés. The present invention relates to a metal compound fixed on a solid support, to a process for the preparation and to uses of the compound in particular as a reaction catalyst for the metathesis of hydrocarbon compounds.
La demande de brevet internationale WO 98/02244 décrit un procédé de métathèse d'alcanes dans lequel on fait réagir un ou plusieurs alcanes sur un composé solide comprenant un hydrure métallique greffé sur un support solide. La préparation du composé solide comprend d'abord un greffage d'un composé organométallique sur un support solide de façon à tonner un composé organométallique greffé, puis un traitement par hydrogénolyse dudit composé à l'aide d'hydrogène ou d'un autre agent réducteur de façon à fonrxer un hydrure métallique greffé sur le support. L'hydrure métallique ainsi préparé est utilisé comme catalyseur dans des réactions de métathèse d'alcanes. Le métal de l'hydrure métallique peut être choisi parmi les métaux de transition des Groupes 5 à 6 du Tableau de la Classification Périodique des Eléments, et le support peut être choisi parmi de nombreux oxydes solides. Typiquement, les exemples de la demande de brevet internationale décrivent la préparation d'un hydrure de tantale greffé sur de la silice et l'utilisation de cet hydrure dans des réactions de métathèse de l' émane, du propane, du butane ou de l'isobutane. Les exemples décrivent également la préparation d'un hydrure de tungstène greffé sur de la silice et l'utilisation de cet hydrure dans une réaction de métathèse du propane. Ces hydrures de tantale ou de tungstène greffés sur de la silice sont actifs dans les réactions de métathèse d'alcanes. Cependant, il est apparu comme un objectif important de trouver des catalyseurs de réaction de métathèse d'hydrocarbures ayant une activité encore plus élevée dans ce domaine.International patent application WO 98/02244 describes a process for metathesis of alkanes in which one or more alkanes are reacted on a solid compound comprising a metal hydride grafted on a solid support. The preparation of the solid compound comprises firstly a grafting of an organometallic compound onto a solid support so as to form an organometallic compound grafted, then a treatment by hydrogenolysis of the said compound with hydrogen or another reducing agent so as to melt a metal hydride grafted on the support. The metal hydride thus prepared is used as a catalyst in alkane metathesis reactions. The metal of the metal hydride can be chosen from the transition metals from Groups 5 to 6 of the Table of the Periodic Classification of the Elements, and the support can be chosen from many solid oxides. Typically, the examples of the international patent application describe the preparation of a tantalum hydride grafted onto silica and the use of this hydride in metathesis reactions of emane, propane, butane or isobutane. The examples also describe the preparation of a tungsten hydride grafted onto silica and the use of this hydride in a propane metathesis reaction. These tantalum or tungsten hydrides grafted onto silica are active in alkane metathesis reactions. However, it appeared as an important objective to find reaction catalysts for metathesis of hydrocarbons having an even higher activity in this field.
On a trouvé d'une façon surprenante que panai toutes les combinaisons possibles entre d'une part les métaux de transition des Groupes 5 et 6 et d'autre part les supports à base d'oxydes solides, rien ne laissait prévoir que les choix spécifiques portant sur le tungstène comme métal de transition et sur l'oxyde d'aluminium comme support solide pouvaient conduire à un hydrure métallique greffé sur un support solide capable d'améliorer considérablement la catalyse des réactions de métathèse d'hydrocarbures. Cette amélioration concerne à la fois un accroissement considérable de l'activité catalytique et une augmentation de la sélectivité en hydrocarbures normaux formés en comparaison avec les hydrocarbures de fonne « iso » dans les réactions de métathèse d'hydrocarbures.It was surprisingly found that all the possible combinations between the transition metals of Groups 5 and 6 on the one hand and the supports based on solid oxides on the other, nothing suggested that the specific choices bearing on tungsten as a transition metal and on aluminum oxide as a solid support could lead to a metal hydride grafted on a solid support capable of considerably improving the catalysis of the reactions of hydrocarbon metathesis. This improvement concerns both a considerable increase in the catalytic activity and an increase in the selectivity towards normal hydrocarbons formed in comparison with hydrocarbons of “iso” form in the metathesis reactions of hydrocarbons.
La présente invention concerne tout d'abord un composé métallique supporté comprenant un support à base d'oxyde d'aluminium sur lequel est greffé un hydrure de tungstène. Par hydrure de tungstène greffé sur un support à base d'oxyde d'aluminium, on entend généralement un atome de tungstène lié à au moins un atome d'hydrogène et, notamment par au moins une liaison simple, audit support.The present invention relates first of all to a supported metallic compound comprising a support based on aluminum oxide onto which a tungsten hydride is grafted. The term “tungsten hydride grafted onto a support based on aluminum oxide” generally means a tungsten atom linked to at least one hydrogen atom and, in particular by at least one single bond, to said support.
Le Tableau de la Classification Périodique des Eléments cité précédemment et ultérieurement est celui présenté par l'IUPAC en 1991 dans lequel les groupes sont numérotés de 1 à 18 et que l'on trouve par exemple dans « CRC Handbook of Chemistry and Physics », 76th Edition (1995-1996), de David R. Lide, publié par CRC Press, hic. (USA).The Table of the Periodic Classification of the Elements quoted previously and later is that presented by IUPAC in 1991 in which the groups are numbered from 1 to 18 and which one finds for example in “CRC Handbook of Chemistry and Physics”, 76th Edition (1995-1996), by David R. Lide, published by CRC Press, hic. (USA).
Le composé selon l'invention comprend essentiellement un hydrure de tungstène greffé sur un support à base d'oxyde d'aluminium. Dans ce composé, le support peut être tout support à base d'oxyde d'aluminium, et plus particulièrement tout support où l'oxyde d'aluminium est accessible notamment en surface dudit support. Ainsi le support peut être choisi parmi les supports relativement homogènes en composition à base d'oxyde d'aluminium, ayant notamment une composition à base d'oxyde d'aluminium relativement homogène à travers toute la masse du support, c'est- à-dire depuis le cœur jusqu'à la surface du support, et également parmi les supports hétérogènes à base d'oxyde d'aluminium comprenant de l'oxyde d'aluminium essentiellement en surface des supports. Dans le cas d'un support hétérogène, le support peut comprendre de l'oxyde d'aluminium déposé, supporté ou greffé sur un solide minéral qui peut être lui-même un support solide inorganique, notamment choisi parmi les métaux, les oxydes ou sulfures et les sels, par exemple parmi la silice et les oxydes métalliques.The compound according to the invention essentially comprises a tungsten hydride grafted on a support based on aluminum oxide. In this compound, the support can be any support based on aluminum oxide, and more particularly any support where aluminum oxide is accessible in particular on the surface of said support. Thus the support can be chosen from relatively homogeneous supports in composition based on aluminum oxide, having in particular a composition based on aluminum oxide relatively homogeneous throughout the whole mass of the support, that is to say say from the heart to the surface of the support, and also among heterogeneous supports based on aluminum oxide comprising aluminum oxide essentially on the surface of the supports. In the case of a heterogeneous support, the support can comprise aluminum oxide deposited, supported or grafted on an inorganic solid which can itself be an inorganic solid support, in particular chosen from metals, oxides or sulfides and salts, for example from silica and metal oxides.
Le support peut avoir une surface spécifique (B.E.T) choisie dans une gamme allant de 0,1 à 1000 m2/g, de préférence de 0,5 à 800 m2/g. La surface spécifique (B.E.T.) est mesurée selon la norme ISO 9277 (1995). Le support peut en particulier comprendre de l'oxyde d'aluminium, des oxydes mixtes d'aluminium ou des oxydes d'aluminium modifiés, notamment par un ou plusieurs éléments des Groupes 15 à 17 du Tableau de la Classification Périodique des Eléments . Par oxyde d'aluminium (encore appelé alumine simple), on entend généralement un oxyde d'aluminium substantiellement exempt de tout autre oxyde (ou contenant moins de 2 % en poids d'un ou plusieurs autres oxydes, présents sous forme d'impuretés). S'il contient plus de 2 % en poids d'un ou plusieurs autres oxydes, alors il est généralement convenu de considérer l'oxyde comme un oxyde mixte d'alummiu , c'est-à-dire un oxyde d'aluminium combiné avec au moins un autre oxyde.The support can have a specific surface (BET) chosen in a range going from 0.1 to 1000 m 2 / g, preferably from 0.5 to 800 m 2 / g. The specific surface (BET) is measured according to standard ISO 9277 (1995). The support may in particular comprise aluminum oxide, mixed aluminum oxides or aluminum oxides modified, in particular by one or more elements from Groups 15 to 17 of the Table of the Periodic Table of the Elements. By aluminum oxide (also called simple alumina), is generally meant an aluminum oxide substantially free of any other oxide (or containing less than 2% by weight of one or more other oxides, present in the form of impurities) . If it contains more than 2% by weight of one or more other oxides, then it is generally agreed to consider the oxide as a mixed oxide of alummiu, i.e. an aluminum oxide combined with at least one other oxide.
Le support peut de préférence comprendre de l'oxyde d'aluminium choisi parmi les alumines poreuses, les alumines non-poreuses et les alumines mésoporeuses.The support may preferably comprise aluminum oxide chosen from porous aluminas, non-porous aluminas and mesoporous aluminas.
Les alumines poreuses sont souvent appelées « alumines activées » ou encore « alumines de transition ». Elles correspondent généralement à différents oxydes d'aluminium, A1203, partiellement hydroxylés. Il s'agit de supports poreux obtenus généralement par un traitement dit d'« activation » comprenant notamment un traitement thermique (ou de déshydratation) d'un précurseur choisis parmi les hydroxydes d'aluminium, tels que les tri-hydroxydes d'aluminium, les hydroxydes de l'oxyde d'aluminium ou les hydroxydes gélatineux d'aluminium. Le traitement d'activation permet d'éliminer l'eau contenue dans le précurseur, mais aussi en partie les groupes hydroxyle, laissant ainsi subsister quelques groupes hydroxyle résiduels et une structure poreuse spécifique. La surface des alumines poreuses comprend généralement un mélange complexe d'atomes d'aluminium et d'oxygène et d'ions hydroxyle qui se combinent selon des fonnes cristallines spécifiques et qui notamment produisent à la fois des sites acides et basiques. On peut ainsi choisir comme support solide une alumine poreuse parmi Talumine-γ (alumine-gamma), l'alumine-T (alumine- éta), l'alumine-δ (alumine-delta), l'alumine-fl (alumine-théta), l'alumine- c (alumine- kappa), l'alumine-p (alumine-ro) et l'alumine-χ (alumine-ksi ou -chi), et de préférence parmi l'alumine-7 et l'alumine-η. Ces différentes formes cristallines dépendent essentiellement du choix du précurseur et des conditions du traitement d'activation, en particulier la température et la pression. Le traitement d'activation peut être réalisé par exemple sous un courant d'air ou un courant d'un autre gaz, notamment un gaz inerte, à une température pouvant être choisie dans une gamme allant de 100 à 1000°C, de préférence de 200 à 1000°C.Porous aluminas are often called "activated aluminas" or "transition aluminas". They generally correspond to different aluminum oxides, A1 2 0 3 , partially hydroxylated. These are porous supports generally obtained by a so-called “activation” treatment comprising in particular a heat treatment (or dehydration) of a precursor chosen from aluminum hydroxides, such as aluminum tri-hydroxides, aluminum oxide hydroxides or gelatinous aluminum hydroxides. The activation treatment makes it possible to remove the water contained in the precursor, but also in part the hydroxyl groups, thus leaving a few residual hydroxyl groups and a specific porous structure. The surface of porous aluminas generally comprises a complex mixture of aluminum and oxygen atoms and hydroxyl ions which combine according to specific crystalline forms and which in particular produce both acid and basic sites. One can thus choose as solid support a porous alumina among Talumine-γ (alumina-gamma), alumina-T (alumina-eta), alumina-δ (alumina-delta), alumina-fl (alumina- theta), alumina-c (alumina-kappa), alumina-p (alumina-ro) and alumina-χ (alumina-ksi or -chi), and preferably from alumina-7 and l alumina-η. These different crystalline forms depend essentially on the choice of the precursor and the conditions of the activation treatment, in particular the temperature and the pressure. Activation processing can be performed by example under a stream of air or a stream of another gas, in particular an inert gas, at a temperature which can be chosen in a range going from 100 to 1000 ° C., preferably from 200 to 1000 ° C.
On peut également utiliser des alumines poreuses ou encore semi-poreuses, préparées par un traitement d'activation comme précédemment décrit, notamment à une température allant de 600 à 1000°C. Ces alumines poreuses ou semi-poreuses peuvent comprendre des mélanges d'alumines poreuses sous l'une au moins des fonries cristallines précédemment décrites, telles que l'alumine-γ, l'alumine-77, l'alumine-δ, l'alumine-^, l'alumine-*:, l'alumine-p ou l'alumme-χ, avec une alumine non-poreuse, en particulier l'alumine-α, notamment en une proportion de 20 à 80 % en poids.It is also possible to use porous or even semi-porous aluminas, prepared by an activation treatment as previously described, in particular at a temperature ranging from 600 to 1000 ° C. These porous or semi-porous aluminas can comprise mixtures of porous aluminas under at least one of the crystalline foundations previously described, such as alumina-γ, alumina-77, alumina-δ, alumina - ^, alumina- * :, alumina-p or alumma-χ, with a non-porous alumina, in particular alumina-α, in particular in a proportion of 20 to 80% by weight.
Les alumines poreuses sont généralement des produits de décomposition theπnique des tri-hydroxydes d'aluminium, des hydroxydes de l'oxyde d'aluminium (ou hydrates de l'oxyde d'aluminium) et des hydroxydes gélatineux d'aluminium (ou gels d'alumine). Les tri-hydroxydes d'aluminium de fonnule générale Al(OH)3 = A1203,Porous aluminas are generally the decomposition products of aluminum tri-hydroxides, hydroxides of aluminum oxide (or hydrates of aluminum oxide) and gelatinous hydroxides of aluminum (or gels of alumina). Aluminum tri-hydroxides of general formula Al (OH) 3 = A1 2 0 3 ,
3H20 peuvent exister sous différentes formes cristallines, telles que la gibbsite ou l'hydrargillite (Al(OH) -a ) , la bayérite (Al(OH)3-j8), ou la nordstrandite. Les tri- hydroxydes d'aluminium peuvent être obtenus par précipitation à partir de sels d'aluminium dans des solutions généralement alcalines. Les hydroxydes de l'oxyde d'aluminium de formule générale AIO(OH) =3H 2 0 can exist in different crystalline forms, such as gibbsite or hydrargillite (Al (OH) -a), bayerite (Al (OH) 3 -j8), or nordstrandite. Aluminum trihydroxides can be obtained by precipitation from aluminum salts in generally alkaline solutions. Aluminum oxide hydroxides of general formula AIO (OH) =
A1203, H20 peuvent également exister sous différentes formes cristallines, telles que le diaspore (A10(OH)-/3) ou la boehmite (ou AIO(OH)-CÏ). Le diaspore peut se trouver dans certains types d'argile et de bauxite, et peut être synthétisé par un traitement thermique de la gibbsite à environ 150°C, ou par un traitement hydrothermique de la boehmite à 380°C sous une pression de 50MPa. La boehmite peut être facilement obtenue en chauffant le précipité gélatineux formé en traitant à froid des solutions de sels d'aluminium avec de l'ammoniac. Les hydroxydes de l'oxyde d'aluminium peuvent être aussi obtenus par hydrolyse d'alcoolates d'aluminium.A1 2 0 3 , H 2 0 can also exist in different crystalline forms, such as diaspore (A10 (OH) - / 3) or boehmite (or AIO (OH) -CÏ). Diaspore can be found in certain types of clay and bauxite, and can be synthesized by a heat treatment of gibbsite at around 150 ° C, or by a hydrothermal treatment of boehmite at 380 ° C under a pressure of 50MPa. Boehmite can be easily obtained by heating the gelatinous precipitate formed by cold treating solutions of aluminum salts with ammonia. Aluminum oxide hydroxides can also be obtained by hydrolysis of aluminum alcoholates.
Les hydroxydes gélatineux d'aluminium (ou gels d'alumine) sont généralement des polyhydroxydes d'aluminium, notamment de formule générale : nAl(OH)3, (n-l)H20 (1) dans laquelle n est un nombre variant de 1 à 8. Les hydroxydes gélatineux d'aluminium peuvent être obtenus par l'un des procédés choisis parmi la décomposition thermique d'un sel d'aluminium, tel que le chlorure d'aluminium, l'électrolyse de sels d'aluminium, tels qu'un mélange de sulfate d'aluminium et de sulfate alcalin, l'hydrolyse d'alcoolates d'aluminium, tels que le méthylate d'aluminium, la précipitation à partir d'aluminates, tels que des aluminates alcalins ou alcalino-teιτeux, et la précipitation à partir de sels d'aluminium, par exemple par mise en contact de solutions aqueuses de A12(S0 )3 et d'ammoniac, ou de NaA102 et d'un acide, ou de NaA102 et de Al2(S04) les précipités ainsi obtenus pouvant subir ensuite un vieillissement et i séchage pour éliminer l'eau. Les hydroxydes gélatineux d'aluminium se présentent généralement sous la tonne d'un gel d'alumine amorphe, notamment sous la forme d'une pseudoboehmite.Gelatinous aluminum hydroxides (or alumina gels) are generally aluminum polyhydroxides, in particular of general formula: nAl (OH) 3 , (nl) H 2 0 (1) in which n is a number varying from 1 to 8. The gelatinous aluminum hydroxides can be obtained by one of the methods chosen from the thermal decomposition of an aluminum salt, such as aluminum chloride, electrolysis of aluminum salts, such as a mixture of aluminum sulphate and alkaline sulphate, hydrolysis of aluminum alcoholates, such as aluminum methylate, precipitation from aluminates, such as alkali or alkaline-alkali aluminates, and precipitation from aluminum salts, for example by contacting aqueous solutions of A1 2 (S0) 3 and ammonia, or NaA10 2 and an acid, or NaA10 2 and Al 2 (S0 4 ) the precipitates thus obtained can then undergo aging and drying i to remove the water. Gelatinous aluminum hydroxides are generally present in the form of an amorphous alumina gel, in particular in the form of a pseudoboehmite.
Les alumines poreuses peuvent avoir une surface spécifique (B.E.T.) choisie dans une gamme allant de 100 à 1000 m2/g, de préférence de 300 à 1000 m2/g, notamment de 300 à 800 m2/g, en particulier de 300 à 600 m2/g. Elles peuvent en outre présenter un volume spécifique de pore égal ou inférieur à 1 cm3/g, de préférence égal ou inférieur à 0,9 cm3/g, notamment égal ou inférieur à 0,6 cm3/g.Porous aluminas may have a specific surface (BET) chosen from a range from 100 to 1000 m 2 / g, preferably from 300 to 1000 m 2 / g, in particular from 300 to 800 m 2 / g, in particular from 300 at 600 m 2 / g. They can also have a specific pore volume equal to or less than 1 cm 3 / g, preferably equal to or less than 0.9 cm 3 / g, in particular equal to or less than 0.6 cm 3 / g.
Le support peut aussi comprendre des alumines non-poreuses, de préférence l'alumine-α (alumine-alpha), connue généralement sous le terme de d'« alumine calcinée » ou d'« alumine de flamme». L'alumine-α existe à l'état naturel sous le terme de « corindon ». Elle peut être synthétisée généralement par un traitement thermique ou une calcination d'un précurseur choisi notamment parmi les sels de l'aluminium, les hydroxydes de l'oxyde d'aluminium, les tri-hydroxydes d'aluminium et les oxydes d'aluminium, tels que l'alumine-γ, à une température supérieure à 1000°C, de préférence supérieure à 1100°C. Elle peut contenir des impuretés telles que d'autres oxydes, par exemple Fe203, Si02, Ti02, CaO, Na20, K20, MgO, SrO, BaO et Li2O, en des proportions inférieures à 2 %, de préférence à 1 % en poids. Les alumines non- poreuses, telles que Talumine-α, peuvent avoir une surface spécifique (B.E.T.) choisie dans une gamme allant de 0,1 à moins de 300 m2/g, de préférence de 0,5 à 300 m2/g, notamment de 0,5 à 250 m2/g. Le support peut également comprendre des alumines mésoporeuses, ayant notamment une surface spécifique (B.E.T.) choisie dans une gamme allant de 100 à 800 m2/g. Les alumines mésoporeuses ont généralement des pores d'une largeur allant de 2 nm à 0,05 μm. Le support peut aussi comprendre des oxydes mixtes d'aluminium. Par oxydes mixtes d'aluminium, on entend généralement des oxydes d'aluminium combinés avec au moins un autre oxyde en une proportion pondérale de préférence de 2 à moins de 80 %, notamment de 2 à moins de 50 %, en particulier de 2 à moins de 40 % ou même de 2 à moins de 30 %. Le ou les autres oxydes peuvent être des oxydes des éléments, M, choisis paraii les métaux des Groupes 1 à 13 et les éléments du Groupe 14, à l'exception du carbone, du Tableau de la Classification Périodique des Eléments. Plus particulièrement, ils peuvent être des oxydes des éléments M choisis parmi les métaux alcalins, les métaux alcalino-terreux, les métaux de transition et les éléments des Groupes 13 et 14 dudit Tableau, à l'exception du carbone. Les métaux de transition compremient généralement les métaux des Groupes 3 à 11 dudit Tableau, en particulier les éléments 21 à 29, 39 à 47, 57 à 79 (incluant les lanthanides) et les actinides. Le ou les autres oxydes des éléments M sont de préférence choisis panni les métaux de transition des Groupes 3 à 1, les lanthanides, les actinides et les éléments des Groupes 13 et 14 dudit Tableau, à l'exception du carbone. Plus particulièrement ils peuvent être choisis parmi les oxydes de silicium, de bore, de gallium, de germanium, de titane, de zirconium, de cérium, de vanadium, de niobium, de tantale, de chrome, de molybdène et de tungstène.The support can also comprise non-porous aluminas, preferably α-alumina (alpha-alumina), generally known under the term of "calcined alumina" or of "flame alumina". Alumina-α exists naturally under the term "corundum". It can generally be synthesized by heat treatment or calcination of a precursor chosen in particular from aluminum salts, aluminum oxide hydroxides, aluminum tri-hydroxides and aluminum oxides, such as alumina-γ, at a temperature above 1000 ° C, preferably above 1100 ° C. It can contain impurities such as other oxides, for example Fe 2 0 3 , Si0 2 , Ti0 2 , CaO, Na 2 0, K 2 0, MgO, SrO, BaO and Li 2 O, in proportions lower than 2%, preferably 1% by weight. Non-porous aluminas, such as Talumine-α, can have a specific surface (BET) chosen in a range going from 0.1 to less than 300 m 2 / g, preferably from 0.5 to 300 m 2 / g , in particular from 0.5 to 250 m 2 / g. The support can also comprise mesoporous aluminas, in particular having a specific surface (BET) chosen from a range going from 100 to 800 m 2 / g. Mesoporous aluminas generally have pores ranging from 2 nm to 0.05 μm in width. The support can also include mixed aluminum oxides. By mixed aluminum oxides is generally meant aluminum oxides combined with at least one other oxide in a proportion by weight preferably of 2 to less than 80%, in particular from 2 to less than 50%, in particular from 2 to less than 40% or even 2 to less than 30%. The other oxide or oxides may be oxides of the elements, M, chosen by the metals from Groups 1 to 13 and the elements from Group 14, with the exception of carbon, from the Table of the Periodic Table of the Elements. More particularly, they can be oxides of the elements M chosen from alkali metals, alkaline earth metals, transition metals and elements from Groups 13 and 14 of said Table, with the exception of carbon. The transition metals generally include the metals of Groups 3 to 11 of said Table, in particular the elements 21 to 29, 39 to 47, 57 to 79 (including the lanthanides) and the actinides. The other oxide (s) of the elements M are preferably chosen from the transition metals from Groups 3 to 1, the lanthanides, the actinides and the elements from Groups 13 and 14 of said Table, with the exception of carbon. More particularly, they can be chosen from oxides of silicon, boron, gallium, germanium, titanium, zirconium, cerium, vanadium, niobium, tantalum, chromium, molybdenum and tungsten.
On peut choisir les oxydes mixtes d'aluminium parmi les aluminates anhydres, les spinelles et les alumino silicates. En particulier, on peut choisir les aluminates anhydres parmi les aluminates alcalins anhydres, tels que l'aluminate de lithium anhydre (LiA102) ou l'aluminate de sodium anhydre (Na 0, A1 03), et les aluminates alcalino-terreux anhydres, tels que l'aluminate tricalcique anhydre (3CaO, A120 ) ou l'aluminate de béryllium anhydre (BeO, A1203). On peut choisir en particulier les spinelles parmi les oxydes d'aluminium combinés avec les oxydes des métaux divalents, et en particulier parmi le spinelle de magnésium (MgAl204), le spinelle de calcium (CaAl20 ), le spinelle de zinc (ZnAl20 ), le spinelle de manganèse (MnAl2O ), le spinelle de fer (FeAl20 ) et le spinelle de cobalt (CoAl20 ). On peut choisir en particulier les aluminosilicates panni les argiles, le talc, les micas, le feldspath, les aluminosilicates micro-poreux, notamment les tamis moléculaires, et les zéolites. Le support peut également comprendre des oxydes d'aluminium modifiés, notamment modifiés par un ou plusieurs éléments des Groupes 15 à 17, de préférence des Groupes 16 à 17 du Tableau de la Classification Périodique des Eléments, par exemple le phosphore, le soufre, le fluor ou le chlore. Le support peut notamment comprendre les super-acides d'alumine ou les oxydes d'aluminium sulfatés, sulfurés, chlorés ou fluorés.Mixed aluminum oxides can be chosen from anhydrous aluminates, spinels and aluminosilicates. In particular, anhydrous aluminates can be chosen from anhydrous alkaline aluminates, such as anhydrous lithium aluminate (LiA10 2 ) or anhydrous sodium aluminate (Na 0, A1 0 3 ), and anhydrous alkaline earth aluminates , such as anhydrous tricalcium aluminate (3CaO, A1 2 0) or anhydrous beryllium aluminate (BeO, A1 2 0 3 ). The spinels can be chosen in particular from the aluminum oxides combined with the oxides of the divalent metals, and in particular from the magnesium spinel (MgAl 2 0 4 ), the calcium spinel (CaAl 2 0), the zinc spinel (ZnAl 2 0), the manganese spinel (MnAl 2 O), iron spinel (FeAl 2 0) and cobalt spinel (CoAl 2 0). We can choose in particular aluminosilicates panni clays, talc, micas, feldspar, micro-porous aluminosilicates, in particular molecular sieves, and zeolites. The support can also comprise modified aluminum oxides, in particular modified by one or more elements from Groups 15 to 17, preferably from Groups 16 to 17 of the Table of the Periodic Classification of the Elements, for example phosphorus, sulfur, fluorine or chlorine. The support may in particular comprise alumina super acids or sulphated, sulphurized, chlorinated or fluorinated aluminum oxides.
Le support peut être un support homogène en composition notamment à travers toute la masse du support. Il peut être aussi un support hétérogène à base d'oxyde d'aluminium, support dans lequel l'oxyde d'aluminium, les oxydes mixtes d'aluminium ou les oxydes d'aluminium modifiés, tels que décrits précédemment, sont essentiellement disposés en surface du support, et le cœur du support est essentiellement constitué par un solide minéral choisi notamment parmi les métaux, les oxydes ou sulfures, et les sels, tels que la silice ou les oxydes métalliques. Le support hétérogène peut être préparé par dispersion, par précipitation et/ou par greffage sur le solide minéral d'un des précurseurs des composés à base d'oxyde d'aluminium cités précédemment. Les précurseurs peuvent être notamment choisis parmi les hydroxydes d'alumimum, en particulier parmi les tri-hydroxydes d'aluininium, les hydroxydes de l'oxyde d'aluminium et les hydroxydes gélatineux d'aluminium. On préfère les hydroxydes gélatineux d'alumimum, tels que décrits précédemment, connus sous le terme de gels d'alumine ou d'alumines amorphes. La préparation d'un support hétérogène peut être réalisée notamment en mettant en œuvre un tel précurseur par voie d'un sol-gel ou à l'aide d'un composé organométallique qui facilite en particulier le greffage sur le solide minéral.The support can be a homogeneous support in composition, in particular across the whole mass of the support. It can also be a heterogeneous support based on aluminum oxide, support in which aluminum oxide, mixed aluminum oxides or modified aluminum oxides, as described above, are essentially arranged on the surface of the support, and the core of the support consists essentially of an inorganic solid chosen in particular from metals, oxides or sulfides, and salts, such as silica or metal oxides. The heterogeneous support can be prepared by dispersion, by precipitation and / or by grafting onto the mineral solid of one of the precursors of the compounds based on aluminum oxide mentioned above. The precursors can in particular be chosen from aluminum hydroxides, in particular from aluininium tri-hydroxides, aluminum oxide hydroxides and gelatinous aluminum hydroxides. Preferred are the gelatinous hydroxides of alumimum, as described above, known as alumina gels or amorphous alumina. The preparation of a heterogeneous support can be carried out in particular by using such a precursor by means of a sol-gel or using an organometallic compound which in particular facilitates grafting on the mineral solid.
Le composé selon l'invention se présente généralement sous fonxie de particules qui peuvent avoir toute forme et toute taille, notamment une taille moyenne allant de 10 irai à 5 mm, de préférence de 20 nm à 4mm. Les particules du support peuvent se présenter telles quelles ou peuvent être mises en forme de façon à avoir une foi e spécifique, notamment une fomαe sphérique, sphéroïdale, hémisphérique, hémisphéroïdale, cylindrique ou cubique, ou une fonne d'anneaux, de pastilles, de disques ou de granulés.The compound according to the invention is generally in the form of particles which can have any shape and any size, in particular an average size ranging from 10 to 5 mm, preferably from 20 nm to 4 mm. The particles of the support can be presented as they are or can be shaped so as to have a specific faith, in particular a spherical, spheroidal, hemispherical, hemispheroidal, cylindrical or cubic shape, or a form of rings, pellets, discs or granules.
Le composé selon l'invention comprend essentiellement un hydrure de tungstène greffé le support à base d'oxyde d'aluminium. Le degré d'oxydation du tungstène dans le composé métallique supporté peut avoir une valeur choisie dans une gamme allant de 2 à 6, de préférence de 4 à 6. L'atome de tungstène est lié notamment au support solide, notamment par au moins une liaison simple. Il peut être en outre lié à un ou plusieurs atomes d'hydrogène par des liaisons simples (W - H) et éventuellement à un ou plusieurs radicaux hydrocarbonés, R, notamment par des liaisons carbone- tungstène simples ou multiples. Le nombre d'atomes d'hydrogène liés à un atome de tungstène dépend du degré d'oxydation du tungstène, du nombre de liaisons simples liant ledit atome de tungstène au support et éventuellement du nombre de liaisons simples ou multiples liant ledit atome de tungstène au radical hydrocarboné, R. Ainsi, le nombre d'atomes d'hydrogène liés à un atome de tungstène peut être au moins égal à 1 et au plus égal à 5, et peut aller de préférence de 1 à 4, de préférence de 1 à 3. Par greffage de l'hydrure de tungstène au support solide à base d'oxyde d'aluminium, on entend généralement que l'atome de tungstène est lié par au moins une liaison simple audit support, et plus particulièrement par au moins une liaison simple (W-OA1) à au moins un atome d'oxygène de l'oxyde d'aluminium. Le nombre de liaisons simples liant l'atome de tungstène au support, notamment par une liaison simple (W-OA1), dépend du degré d'oxydation du tungstène et du nombre des autres liaisons liant l'atome de tungstène, et est généralement égal à 1, 2 ou 3.The compound according to the invention essentially comprises a tungsten hydride grafted on the support based on aluminum oxide. The degree of oxidation of tungsten in the supported metal compound can have a value chosen from a range from 2 to 6, preferably from 4 to 6. The tungsten atom is linked in particular to the solid support, in particular by at least one single bond. It can also be linked to one or more hydrogen atoms by single bonds (W - H) and optionally to one or more hydrocarbon radicals, R, in particular by simple or multiple carbon-tungsten bonds. The number of hydrogen atoms linked to a tungsten atom depends on the degree of oxidation of the tungsten, on the number of single bonds linking said tungsten atom to the support and possibly on the number of single or multiple bonds linking said tungsten atom to hydrocarbon radical, R. Thus, the number of hydrogen atoms linked to a tungsten atom can be at least 1 and at most 5, and can preferably range from 1 to 4, preferably from 1 to 3. By grafting tungsten hydride to the solid support based on aluminum oxide, it is generally understood that the tungsten atom is linked by at least one single bond to said support, and more particularly by at least one bond single (W-OA1) to at least one oxygen atom of aluminum oxide. The number of single bonds linking the tungsten atom to the support, in particular by a single bond (W-OA1), depends on the degree of oxidation of the tungsten and on the number of the other bonds binding the tungsten atom, and is generally equal to 1, 2 or 3.
L'atome de tungstène du composé selon l'invention peut être éventuellement lié à un ou plusieurs radicaux hydrocarbonés, R, par une ou plusieurs liaisons carbone-tungstène simples, doubles ou triples. Le ou les radicaux hydrocarbonés, R, peuvent être des radicaux hydrocarbonés, identiques ou différents, saturés ou insaturés, en particulier comprenant de 1 à 20, de préférence de 1 à 10 atomes de carbone, et comprenant éventuellement du silicium, notamment dans un groupement organo-silane. Ils peuvent être choisis notamment parmi les radicaux alkyle, notamment linéaires ou ramifiés, aliphatiques ou alicycliques, par exemple les radicaux alkyle, alkylidène ou alkylidyne, notamment de Ci à Cio, pamii les radicaux aryle, notamment de C6 à Ci 2, et panni les radicaux aralkyle, aralkylidène ou aralkylidyne, notaimxient de C7 à Cι4.The tungsten atom of the compound according to the invention may optionally be linked to one or more hydrocarbon radicals, R, by one or more simple, double or triple carbon-tungsten bonds. The hydrocarbon radical (s), R, can be hydrocarbon radicals, identical or different, saturated or unsaturated, in particular comprising from 1 to 20, preferably from 1 to 10 carbon atoms, and optionally comprising silicon, in particular in a group organo-silane. They can be chosen in particular from alkyl radicals, in particular linear or branched, aliphatic or alicyclic, for example alkyl radicals, alkylidene or alkylidyne, in particular from Ci to Cio, pamii aryl radicals, in particular from C 6 to Ci 2 , and panni aralkyl, aralkylidene or aralkylidyne radicals, notaimxient from C 7 to Cι 4 .
L'atome de tungstène de l'hydrure de tungstène greffé peut être lié au radical hydrocarboné, R, par une ou plusieurs liaisons carbone-tungstène simples, doubles ou triples. Il peut s'agir d'une liaison carbone-tungstène simple, notamment de type σ : dans ce cas, le radical hydrocarboné, R, peut être un radical alkyle, notamment linéaire ou ramifié, ou un radical aryle, par exemple le radical phényle, ou un radical aralkyle, par exemple le radical benzyle ou le radical de formule (C6H5-CH2-CH2-). Par radical alkyle, on entend généralement un radical monovalent aliphatique provenant de l'enlèvement d'un atome d'hydrogène sur un atome de carbone de la molécule d'un alcane, ou d'un alcène, ou d'un alcyne, ou même d'un organo-silane, par exemple un radical méthyle (CH3-), éthyle (C2H5-), propyle (C2H5-CH2-), néopentyle ((CH3)3C- CH2-), allyle (CH2=CH-CH2-), alkynyle (R-C ≡C-), notamment éthynyle (CFI≡€-), ou néosilyle ((CH^Si-CFL:- ). Le radical alkyle peut être par exemple de formule (R'- CH2-) où R' représente un radical alkyle, linéaire ou ramifié.The tungsten atom of the grafted tungsten hydride can be linked to the hydrocarbon radical, R, by one or more simple, double or triple carbon-tungsten bonds. It may be a simple carbon-tungsten bond, in particular of the σ type: in this case, the hydrocarbon radical, R, may be an alkyl radical, in particular linear or branched, or an aryl radical, for example the phenyl radical , or an aralkyl radical, for example the benzyl radical or the radical of formula (C6H5-CH2-CH2-). The term “alkyl radical” generally means a monovalent aliphatic radical originating from the removal of a hydrogen atom from a carbon atom of the molecule of an alkane, or of an alkene, or of an alkyne, or even an organosilane, for example a methyl (CH3-), ethyl (C2H5-), propyl (C2H5-CH2-), neopentyl ((CH3) 3C- CH2-), allyl (CH2 = CH-CH2-) radical ), alkynyl (RC ≡C-), in particular ethynyl (CFI≡ € -), or neosilyl ((CH ^ Si-CFL: -). The alkyl radical can be for example of formula (R'- CH2-) where R 'represents an alkyl radical, linear or branched.
Il peut aussi s'agir d'une liaison carbone-tungstène double, notamment de type 7τ : dans ce cas, le radical hydrocarboné, R, peut être un radical alkylidène, notamment linéaire ou ramifié, ou un radical aralkylidène. Par radical alkylidène, on entend généralement un radical bivalent aliphatique provenant de l'enlèvement de deux atomes d'hydrogène sur un même atome de carbone de la molécule d'un alcane, ou d'un alcène, ou d'un alcyne, ou même d'un organo-silane, par exemple un radical méthylidène (CH2=), éthylidène (CH3-CH=), propylidène (C2H5-CH=), néopentylidène ((CH3)3C-CH=), ou allylidène (CH2=CH-CH=). Le radical alkylidène peut être par exemple de formule (R'-CH=) où R' représente un radical alkyle, linéaire ou ramifié. Par radical aralkylidène, on entend généralement un radical bivalent aliphatique provenant de l'enlèvement de deux atomes d'hydrogène sur un même carbone d'un radical alkyle, alcényle ou alcynyle branché sur un groupement aromatique. II peut également s'agir d'une liaison carbone-tungstène triple : dans ce cas, le radical hydrocarboné, R, peut être un radical alkylidyne, notamment linéaire ou ramifié, ou un radical aralkylidyne. Par radical alkylidyne, on entend généralement un radical trivalent aliphatique provenant de l'enlèvement de trois atomes d'hydrogène sur un même atome de carbone de la molécule d'un alcane, ou d'un alcène, ou d'un alcyne, ou même d'un organo-silane, par exemple un radical éthylidyne (CH3-C , propylidyne (C2H5-C^, néopentylidyne ((CΗ3)3C-C OU allylidyne (CH2=CH-C ^. Le radical alkylidyne peut être par exemple de fonnule (R'-C ^ où R' représente un radical alkyle, linéaire ou ramifié. Par radical aralkylidyne, on entend généralement un radical trivalent aliphatique provenant de l'enlèvement de trois atomes d'hydrogène sur un même carbone d'un radical alkyle, alcényle ou alcynyle branché sur un groupement aromatique.It can also be a double carbon-tungsten bond, in particular of the 7τ type: in this case, the hydrocarbon radical, R, can be an alkylidene radical, in particular linear or branched, or an aralkylidene radical. The term “alkylidene radical” generally means a bivalent aliphatic radical originating from the removal of two hydrogen atoms from the same carbon atom of the molecule of an alkane, or of an alkene, or of an alkyne, or even an organosilane, for example a methylidene (CH2 =), ethylidene (CH3-CH =), propylidene (C2H5-CH =), neopentylidene ((CH3) 3C-CH =), or allylidene (CH2 = CH) radical -CH =). The alkylidene radical may for example be of formula (R'-CH =) where R 'represents an alkyl radical, linear or branched. The term “aralkylidene radical” generally means a bivalent aliphatic radical originating from the removal of two hydrogen atoms on the same carbon from an alkyl, alkenyl or alkynyl radical connected to an aromatic group. It can also be a triple carbon-tungsten bond: in this case, the hydrocarbon radical, R, can be an alkylidyne radical, in particular linear or branched, or an aralkylidyne radical. The term “alkylidyne radical” generally means a trivalent aliphatic radical originating from the removal of three hydrogen atoms from the same carbon atom of the molecule of an alkane, or of an alkene, or of an alkyne, or even of an organosilane, for example an ethylidyne radical (CH3-C, propylidyne (C2H5-C ^, neopentylidyne ((CΗ3) 3C-C OR allylidyne (CH2 = CH-C ^). The alkylidyne radical can be for example of formula (R'-C ^ where R 'represents an alkyl radical, linear or branched. By aralkylidyne radical is generally understood an aliphatic trivalent radical originating from the removal of three hydrogen atoms from the same carbon of an alkyl radical , alkenyl or alkynyl connected to an aromatic group.
Plus particulièrement, le radical hydrocarboné, R, peut être choisi panni les radicaux méthyle, éthyle, n-propyle, isopropyle, n-butyle, isobutyle, néopentyle, allyle, néopentylidène, allylidène, néopentylidyne et néosilyle.More particularly, the hydrocarbon radical, R, can be chosen from the methyl, ethyl, n-propyl, isopropyl, n-butyl, isobutyl, neopentyl, allyl, neopentylidene, allylidene, neopentylidyne and neosilyl radicals.
L'atome de tungstène du composé selon l'invention peut être complexé par un ou plusieurs ligands hydrocarbones, en particulier des ligands aromatiques ou carbonyle.The tungsten atom of the compound according to the invention can be complexed with one or more hydrocarbon ligands, in particular aromatic or carbonyl ligands.
On peut représenter schématiquement l'hydrure de tungstène greffé sur le support à base d'oxyde d'aluminium par la fonnule suivante : ~(Al- O)x Hy \ /The tungsten hydride grafted onto the support based on aluminum oxide can be represented diagrammatically by the following formula: ~ (Al- O) x Hy \ /
W (2)W (2)
/ \ -(M- 0)z Rw dans laquelle W, Al, O et H représentent respectivement des atomes de tungstène, d'aluminium, d'oxygène et d'hydrogène, M représente un atome d'un ou plusieurs éléments d'un autre oxyde, tels que définis précédemment, R représente un radical hydrocarboné, tel que défini précédemment, et x, y, w et z sont des nombres entiers dont la somme (w + x + y + z) = 2 à 6, et avec x = 1 à 3, y = 1 à 5, w = 0 à 4 et z = 0 à 2. Dans la fonnule (2), les liaisons — (Al - O) et — (M - O) représentent une ou plusieurs liaisons simples ou multiples reliant respectivement l'atome d'aluminium et l'atome M à l'un des constituants atomiques du support à base d'oxyde d'aluminium, notamment à l'un des atomes d'oxygène de ce support./ \ - (M- 0) z R w in which W, Al, O and H represent respectively tungsten, aluminum, oxygen and hydrogen atoms, M represents an atom of one or more elements d 'another oxide, as defined above, R represents a hydrocarbon radical, as defined above, and x, y, w and z are whole numbers whose sum (w + x + y + z) = 2 to 6, and with x = 1 to 3, y = 1 to 5, w = 0 to 4 and z = 0 to 2. In formula (2), the connections - (Al - O) and - (M - O) represent a or several single or multiple bonds connecting the aluminum atom and the M atom respectively to one of the atomic constituents of the support based on aluminum oxide, in particular to one of the oxygen atoms of this support.
Le composé selon l'invention présente généralement en spectroscopie infrarouge une ou plusieurs bandes d'absorption spécifiques de la liaison (W-H), bandes dont la fréquence peut varier selon la sphère de coordination du tungstène et dépendre notamment du nombre de liaisons du tungstène avec le support, avec les radicaux hydrocarbonés R et avec d'autres atomes d'hydrogène. Ainsi on a par exemple trouvé au moins deux bandes d'absorption à 1903 et 1804 cm" , bandes spécifiques en particulier de la liaison (W-H) considérée notamment dans l'environnement des liaisons (W-OA1) liant le même atome de tungstène à un atome d'oxygène lié lui-même à un atome d'aluminium d'une alumine-α. A titre de comparaison, l'hydrure de tungstène greffé dans les mêmes conditions sur un support de silice présente généralement en spectroscopie infra-rouge une au moins des deux bandes d'absorption à 1940 et 1960 cm"1, bandes qui sont différentes des précédentes et qui sont en particulier spécifiques de la liaison (W-H) considérée notamment dans l'environnement des liaisons (W-OSi) liant le même atome de tungstène à un atome d'oxygène lié lui-même à un atome de silicium du support de silice.The compound according to the invention generally exhibits, by infrared spectroscopy, one or more absorption bands specific for the bond (WH), bands whose frequency can vary according to the coordination sphere of tungsten and depend in particular on the number of bonds of tungsten with the support, with the hydrocarbon radicals R and with other hydrogen atoms. Thus, for example, at least two absorption bands were found at 1903 and 1804 cm " , specific bands in particular of the bond (WH) considered in particular in the environment of bonds (W-OA1) binding the same tungsten atom to an oxygen atom itself bound to an aluminum atom of an α-alumina. By way of comparison, tungsten hydride grafted under the same conditions on a silica support generally exhibits in infrared spectroscopy a at least of the two absorption bands at 1940 and 1960 cm "1 , bands which are different from the previous ones and which are in particular specific for the bond (WH) considered in particular in the environment of the bonds (W-OSi) binding the same tungsten atom to an oxygen atom itself linked to a silicon atom of the silica support.
Une autre façon pouvant caractériser la présence d'une liaison (W - H) dans le composé selon l'invention vient d'une mesure par Résonance Magnétique Nucléaire du proton ^H-RMN solide) sous 500 MHz où la valeur du déplacement chimique de l'hydrure de tungstène (δ W-H) est égale à 10,6 ppm (parties par million).Another way which can characterize the presence of a bond (W - H) in the compound according to the invention comes from a measurement by Nuclear Magnetic Resonance of the proton (H-solid NMR) under 500 MHz where the value of the chemical shift of tungsten hydride (δ W - H ) is equal to 10.6 ppm (parts per million).
Le composé selon l'invention peut en outre comprendre un hydrure d'aluminium, notamment en surface du support et en particulier au voisinage de l'hydrure de tungstène greffé. On pense qu'un hydrure d'aluminium peut se former par ouverture d'un pont aluminoxane (de formule Al-O-Al) présent notamment en surface du support et par réaction entre un atome d'hydrogène d'un hydrure de tungstène greffé et le pont aluminoxane ainsi ouvert. Un test simple de caractérisation de l'hydrure d'aluminium présent dans le composé de l'invention à côté d'un hydrure de tungstène comprend une réaction de deutériation dudit composé. Le test peut être réalisé par mise en contact du composé selon l'invention avec une atmosphère de deuterium sous une pression absolue de 66,7 kPa, à une température choisie entre 25 et 80°C, de préférence égale à 60°C, pendant une durée de 15 minutes. Une réaction sélective de deutériation est ainsi réalisée dans ces conditions : elle permet de substituer les atomes d'hydrogène par des atomes de deuterium dans les liaisons (W-H) et fonner ainsi de nouvelles liaisons (W- D) qui en spectroscopie infra-rouge présentent deux bandes d'absorption à 1293 et 1393 cm"1, tout en laissant inchangés les atomes d'hydrogène dans les liaisons (Al-H) que l'on peut alors caractériser en spectroscopie infra-rouge par une bande d'absorption à 1914 cm"1.The compound according to the invention may also comprise an aluminum hydride, in particular on the surface of the support and in particular in the vicinity of the grafted tungsten hydride. It is believed that an aluminum hydride can form by opening an aluminoxane bridge (of formula Al-O-Al) present in particular on the surface of the support and by reaction between a hydrogen atom of a grafted tungsten hydride. and the aluminoxane bridge thus opened. A simple test for characterizing the aluminum hydride present in the compound of the invention alongside a tungsten hydride comprises a deuteration reaction of said compound. The test can be carried out by bringing the compound according to the invention into contact with a deuterium atmosphere under an absolute pressure of 66.7 kPa, at a temperature chosen between 25 and 80 ° C., preferably equal to 60 ° C, for a period of 15 minutes. A selective deuteration reaction is thus carried out under these conditions: it makes it possible to substitute the hydrogen atoms by deuterium atoms in the bonds (WH) and thus to form new bonds (W- D) which in infrared spectroscopy present two absorption bands at 1293 and 1393 cm "1 , while leaving unchanged the hydrogen atoms in the bonds (Al-H) which can then be characterized in infrared spectroscopy by an absorption band at 1914 cm "1 .
La présente invention concerne également un procédé de préparation du composé métallique supporté. Le composé selon l'invention qui se présente essentiellement sous la fonne d'un hydrure de tungstène greffé sur un support à base d'oxyde d'aluminium, peut être préparé par un procédé comprenant les étapes suivantes :The present invention also relates to a process for the preparation of the supported metal compound. The compound according to the invention which is essentially in the form of a tungsten hydride grafted on a support based on aluminum oxide, can be prepared by a process comprising the following steps:
(1) une étape de dispersion et de greffage d'un précurseur organométallique ' de tungstène (Pr) sur un support à base d'oxyde d'aluminium, précurseur dans lequel le tungstène est notamment lié ou complexé à au moins un ligand hydrocarboné, de façon à former un composé ou complexe hydrocarboné de tungstène greffé sur ledit support, puis(1) a step of dispersing and grafting an organometallic precursor ' of tungsten (Pr) onto a support based on aluminum oxide, precursor in which the tungsten is in particular bonded or complexed to at least one hydrocarbon ligand, so as to form a tungsten hydrocarbon compound or complex grafted onto said support, then
(2) une étape d'hydrogénolyse du composé ou complexe hydrocarboné de tungstène greffé, résultant de l'étape précédente, de façon à former un hydrure de tungstène greffé sur ledit support.(2) a step of hydrogenolysis of the grafted tungsten hydrocarbon compound or complex, resulting from the preceding step, so as to form a tungsten hydride grafted on said support.
Le précurseur organométallique de tungstène, Pr, comporte de préférence un atome de tungstène lié ou complexé à un ou plusieurs ligands hydrocarbonés. L'atonie de tungstène peut être notamment lié à un carbone du ligand hydrocarboné par des liaisons (carbone-tungstène) simples, doubles ou triples. Les ligands hydrocarbonés peuvent être des radicaux hydrocarbonés, identiques ou différents, saturés ou insaturés, notamment aliphatiques ou alicycliques, de préférence de Ci à C2o, en particulier de Ci à Cio, et peuvent être choisis notamment parmi les radicaux hydrocarbonés, R, décrits précédemment. Le nombre de ligands hydrocarbonés liés à l'atome de tungstène dépend du degré d'oxydation du tungstène dans le précurseur Pr et peut être au plus égal au degré d'oxydation du tungstène dans le précurseur Pr, en particulier être supérieur à 0 et au plus égal au degré d'oxydation maximal du tungstène et de préférence avoir toute valeur allant de 2 à 6, notamment de 4 à 6.The organometallic tungsten precursor, Pr, preferably comprises a tungsten atom linked or complexed with one or more hydrocarbon ligands. The atony of tungsten can in particular be linked to a carbon of the hydrocarbon ligand by single, double or triple (carbon-tungsten) bonds. The hydrocarbon ligands can be hydrocarbon radicals, identical or different, saturated or unsaturated, in particular aliphatic or alicyclic, preferably from Ci to C 2 o, in particular from Ci to Cio, and can be chosen in particular from hydrocarbon radicals, R, described previously. The number of hydrocarbon ligands linked to the tungsten atom depends on the degree of oxidation of tungsten in the precursor Pr and may be at most equal to the degree of oxidation of tungsten in the precursor Pr, in particular be greater than 0 and at most equal to the maximum degree of oxidation of the tungsten and preferably have any value ranging from 2 to 6, in particular from 4 to 6.
Le précurseur Pr peut comporter un atonie de tungstène notamment complexé à un ou plusieurs ligands hydrocarbonés, le degré d'oxydation du tungstène étant, dans ce cas, égal à zéro. Le ligand hydrocarboné peut être choisi parmi les ligands aromatiques ou les ligands carbonyle. Ainsi, le précurseur Pr peut être choisi parmi le tungstène bis-arène et le tungstène hexacarbonyle.The precursor Pr may include a tungsten atony, in particular complexed with one or more hydrocarbon ligands, the degree of oxidation of the tungsten being, in this case, equal to zero. The hydrocarbon ligand can be chosen from aromatic ligands or carbonyl ligands. Thus, the precursor Pr can be chosen from tungsten bis-arene and tungsten hexacarbonyl.
Préalablement à la première étape de dispersion et de greffage, le support à base d'oxyde d'aluminium peut être soumis à une étape préalable de calcination et/ou de déshydroxylation. La calcination du support peut être réalisée de façon à oxyder le carbone éventuellement présent dans le support et à l'éliminer sous fonne de dioxyde de carbone. Elle peut être réalisée en soumettant le support à un traitement thermique oxydant, notamment sous un courant d'air sec, à une température inférieure à la température de frittage du support, par exemple à une température allant de 100 à 1000°C, de préférence de 200 à 800°C, pendant une durée suffisante pennettant d'éliminer le dioxyde de carbone et pouvant aller de 0,1 à 48 heures, sous une pression inférieure, égale ou supérieure à la pression atmosphérique.Prior to the first stage of dispersion and grafting, the support based on aluminum oxide can be subjected to a prior stage of calcination and / or dehydroxylation. The calcination of the support can be carried out so as to oxidize the carbon possibly present in the support and to eliminate it in the form of carbon dioxide. It can be carried out by subjecting the support to an oxidizing heat treatment, in particular under a stream of dry air, at a temperature below the sintering temperature of the support, for example at a temperature ranging from 100 to 1000 ° C., preferably from 200 to 800 ° C, for a sufficient time allowing the elimination of carbon dioxide and which can range from 0.1 to 48 hours, under a pressure lower, equal to or higher than atmospheric pressure.
Le support peut également être soumis à une autre étape préalable, dite de déshydroxylation. Cette étape peut être réalisée de façon à éliminer éventuellement l'eau résiduelle du support et une partie des groupes hydroxyle, à laisser subsister notamment en surface du support une quantité résiduelle des groupes hydroxyle et à former éventuellement des ponts aluminoxane (de fonnule Al-O-Al). La déshydroxylation peut être réalisée en soumettant le support à un traitement thermique sous un courant gazeux inerte, par exemple sous un courant d'azote, d'argon ou d'hélium, sous une pression de préférence inférieure à la pression atmosphérique, par exemple sous une pression absolue allant de 10"4 Pa à 102 kPa, de préférence de 10"2 Pa à 50 kPa, à une température inférieure à la température de frittage du support, par exemple à une température allant delOO à 1000°C, de préférence de 200 à 800°C, et pendant une durée suffisante pennettant de laisser une quantité résiduelle appropriée de groupes hydroxyle et/ou aluminoxane dans le support et pouvant aller de 0,1 à 48 heures. L'étape de déshydroxylation peut être avantageusement réalisée après l'étape de calcination.The support can also be subjected to another prior step, called dehydroxylation. This step can be carried out so as to optionally remove the residual water from the support and part of the hydroxyl groups, to allow a residual amount of the hydroxyl groups to remain in particular on the surface of the support and to optionally form aluminoxane bridges (of formula Al-O -Al). The dehydroxylation can be carried out by subjecting the support to a heat treatment under an inert gas stream, for example under a stream of nitrogen, argon or helium, under a pressure preferably lower than atmospheric pressure, for example under an absolute pressure ranging from 10 "4 Pa to 10 2 kPa, preferably from 10 " 2 Pa to 50 kPa, at a temperature below the sintering temperature of the support, for example at a temperature ranging from 100 to 1000 ° C, from preferably 200 to 800 ° C, and for a sufficient time permitting to leave an appropriate residual amount of hydroxyl and / or aluminoxane groups in the support and which can range from 0.1 to 48 hours. The dehydroxylation step can advantageously be carried out after the calcination step.
L'étape de dispersion et de greffage peut être réalisée par sublimation, par imprégnation à l'aide d'un solvant, ou par mélange à sec. Dans le cas d'une étape par sublimation, le précurseur Pr qui se présente généralement à l'état solide dans les conditions nonnales, est chauffé notamment sous une pression inférieure à la pression atmosphérique et dans des conditions de température assurant sa sublimation et sa migration à l'état gazeux sur le support. La sublimation peut être réalisée à une température allant de -30 à 200°C, et notamment sous une pression absolue allant de 10" 4 à 1 Pa. Le greffage du précurseur Pr sur le support peut être contrôlé par spectroscopie infra-rouge. L'excès de précurseur Pr qui ne s'est pas greffé sur le support, peut être éliminé par sublimation inverse.The dispersion and grafting step can be carried out by sublimation, by impregnation using a solvent, or by dry mixing. In the case of a sublimation step, the precursor Pr, which generally occurs in the solid state under normal conditions, is heated in particular under a pressure below atmospheric pressure and under temperature conditions ensuring its sublimation and its migration in the gaseous state on the support. The sublimation may be carried out at a temperature ranging from -30 to 200 ° C, and in particular an absolute pressure ranging from 10 "4-1 Pa. The grafting of the Pr precursor on the support can be monitored by infrared spectroscopy. The 'excess of precursor Pr which is not grafted on the support, can be eliminated by reverse sublimation.
L'étape de dispersion et de greffage peut aussi être réalisée par imprégnation à l'aide d'un solvant. Dans ce cas, le précurseur Pr peut être mis en solution dans un solvant organique, polaire ou non polaire, par exemple le pentane ou l'éther éthylique. L'imprégnation peut être réalisée par mise en contact du support à base d'oxyde d'aluminium avec la solution du précurseur Pr préparée précédemment. L'imprégnation peut être réalisée à une température allant de -80 à 200°C, sous une atmosphère inerte, par exemple une atmosphère d'azote, d'argon ou d'hélium, et de préférence sous agitation. On obtient ainsi une suspension d'un composé ou complexe hydrocarboné de tungstène greffé sur le support. On peut éliminer l'excès de précurseur Pr qui ne s'est pas greffé sur le support, par lavage à l'aide d'un solvant organique, identique ou différent de celui utilisé lors de l'imprégnation.The dispersion and grafting step can also be carried out by impregnation using a solvent. In this case, the precursor Pr can be dissolved in an organic solvent, polar or non-polar, for example pentane or ethyl ether. The impregnation can be carried out by bringing the support based on aluminum oxide into contact with the solution of the precursor Pr prepared previously. The impregnation can be carried out at a temperature ranging from -80 to 200 ° C., under an inert atmosphere, for example an atmosphere of nitrogen, argon or helium, and preferably with stirring. A suspension of a tungsten hydrocarbon compound or complex is thus obtained grafted onto the support. The excess of precursor Pr which has not been grafted onto the support can be eliminated by washing with an organic solvent, identical or different from that used during the impregnation.
L'étape de dispersion et de greffage peut également être réalisée par mélange à sec, notamment par mélange mécanique à sec, en l'absence de liquide ou de solvant liquide. Dans ce cas, le précurseur Pr qui est présent sous fonne d'un solide, est mélangé avec le support à base d'oxyde d'aluminium, en l'absence de liquide ou de solvant liquide, en particulier sous agitation mécanique et sous une atmosphère inerte, par exemple une atmosphère d'azote, d'argon ou d'hélium, de façon à former un mélange de deux solides. Pendant ou après le mélange à sec, on peut réaliser un traitement thermique et/ou un traitement sous une pression inférieure à la pression atmosphérique, de façon à faire migrer et réagir le précurseur Pr avec le support. Le précurseur qui n'a pas été greffé sur le support, peut être éliminé par sublimation inverse ou par lavage à l'aide d'un solvant organique.The dispersion and grafting step can also be carried out by dry mixing, in particular by mechanical dry mixing, in the absence of liquid or of liquid solvent. In this case, the precursor Pr which is present in the form of a solid, is mixed with the support based on aluminum oxide, in the absence of liquid or of liquid solvent, in particular under mechanical stirring and under a inert atmosphere, for example an atmosphere of nitrogen, argon or helium, so as to form a mixture of two solids. During or after dry mixing, a heat treatment and / or a treatment can be carried out at a pressure below the pressure atmospheric, so as to migrate and react the precursor Pr with the support. The precursor which has not been grafted onto the support can be removed by reverse sublimation or by washing using an organic solvent.
La préparation du composé selon l'invention peut comprendre une seconde étape dite d'hydrogénolyse. Il s'agit d'une réaction d'hydrogénolyse du composé ou complexe hydrocarboné de tungstène greffé sur le support, tel que préparé à l'étape précédente. La réaction est généralement réalisée de façon à former un hydrure de tungstène greffé sur le support. Par hydrogénolyse, on entend généralement une réaction de scission d'une molécule avec fixation d'hydrogène sur les deux portions scindées. En l'occurrence, la réaction de scission se produit notamment entre l'atome de tungstène greffé sur le support et l'atome de carbone du précurseur Pr fixé ou complexé avec ledit atome de tungstène. L'hydrogénolyse peut être réalisée à l'aide d'hydrogène ou d'un agent réducteur, capable notamment de transformer le composé ou complexe hydrocarboné de tungstène greffé en hydrure de tungstène greffé. L'hydrogénolyse peut être réalisée en mettant en contact le composé ou complexe hydrocarboné de tungstène greffé avec de l'hydrogène ou l'agent réducteur. Elle peut être réalisée sous une atmosphère d'hydrogène ou une atmosphère inerte lorsqu'on utilise un agent réducteur, sous une pression absolue allant de 10"2 à 10 MPa, à une température allant de 20 à 500°C, pendant une durée allant de 0,1 à 48 heures. La présente invention concerne par ailleurs l'utilisation du composé selon l'invention dans un procédé mettant en œuvre des réactions de scission et de recombinaison d'hydrocarbure(s). Elle concerne plus particulièrement l'utilisation du composé selon l'invention dans un procédé de fabrication d'hydrocarbure(s) ayant un squelette carboné modifié par réaction d'au moins un hydrocarbure aliphatique avec lui- même, ou avec au moins un autre hydrocarbure aliphatique, ou encore avec au moins un hydrocarbure aromatique ou cyclanique substitué par au moins un radical alkyle. Dans ce procédé, on peut utiliser un hydrocarbure aliphatique choisi parmi les hydrocarbures aliphatiques linéaires, notamment de C2 à C30, de préférence de C2 à C 0, et les hydrocarbures aliphatiques branchés, notamment de C4 à C30, de préférence de C4 à C20, ou un hydrocarbure aromatique substitué par au moins un radical alkyle choisi panni les hydrocarbures aromatiques substitués de C à C30, de préférence de C à C20, avec au moins un radical alkyle linéaire ou branché, notamment de Ci à C24, de préférence de Ci à Cι , ou un hydrocarbure cyclanique substitué par au moins un radical alkyle choisi parmi les hydrocarbures cyclaniques substitués de C4 à C3o, de préférence de C à C2o, avec au moins un radical alkyle linéaire ou branché, notamment de Ci à C27, de préférence de Ci à Cι7. Un tel procédé est en particulier décrit dans la demande de brevet internationale WO 98/02244. Le procédé peut être réalisé à une température allant de 20 à 600°C, de préférence de 50 à 500°C, sous ime pression absolue allant de 0,1 à 100 MPa, de préférence de 0,1 à 50 MPa. Il peut être réalisé de préférence en présence d'hydrogène ou d'un agent formant « in situ » de l'hydrogène, par exemple sous une pression partielle en hydrogène allant de 0,01 à 50 MPa, de préférence de 0,1 à 20 MPa. Le composé selon l'invention agit notamment en tant que catalyseur, notamment en tant que catalyseur de réaction de métathèse d'hydrocarbure(s). Il peut être réactivé ou régénéré par mise en contact avec de l'hydrogène ou tout agent formant « in situ » de l'hydrogène, pendant ou séparément du procédé de fabrication d'hydrocarbure(s).The preparation of the compound according to the invention may comprise a second step called hydrogenolysis. It is a hydrogenolysis reaction of the tungsten hydrocarbon compound or complex grafted onto the support, as prepared in the previous step. The reaction is generally carried out so as to form a tungsten hydride grafted on the support. Hydrogenolysis is generally understood to mean a scission reaction of a molecule with fixation of hydrogen on the two split portions. In this case, the cleavage reaction takes place in particular between the tungsten atom grafted on the support and the carbon atom of the precursor Pr fixed or complexed with said tungsten atom. Hydrogenolysis can be carried out using hydrogen or a reducing agent, capable in particular of transforming the grafted tungsten hydrocarbon compound or complex into grafted tungsten hydride. Hydrogenolysis can be carried out by bringing the grafted tungsten hydrocarbon compound or complex into contact with hydrogen or the reducing agent. It can be carried out under a hydrogen atmosphere or an inert atmosphere when a reducing agent is used, under an absolute pressure ranging from 10 "2 to 10 MPa, at a temperature ranging from 20 to 500 ° C., for a duration ranging from 0.1 to 48 hours The present invention also relates to the use of the compound according to the invention in a process implementing cleavage and recombination reactions of hydrocarbon (s). of the compound according to the invention in a process for the manufacture of hydrocarbon (s) having a carbon skeleton modified by reaction of at least one aliphatic hydrocarbon with itself, or with at least one other aliphatic hydrocarbon, or also with at least an aromatic or cyclanic hydrocarbon substituted by at least one alkyl radical. In this process, an aliphatic hydrocarbon chosen from linear aliphatic hydrocarbons, in particular from C 2 to C 30 , preferably from C 2 to C 0 , and branched aliphatic hydrocarbons, in particular from C 4 to C 30 , preferably from C 4 to C 20 , or an aromatic hydrocarbon substituted by at least one alkyl radical chosen from the hydrocarbons substituted aromatics from C to C 30 , preferably from C to C 20 , with at least at least one linear or branched alkyl radical, in particular from Ci to C 24 , preferably from Ci to Cι, or a cyclanic hydrocarbon substituted by at least one alkyl radical chosen from cyclanic hydrocarbons substituted from C 4 to C 3 o, preferably from C to C 2 o, with at least one linear or branched alkyl radical, in particular from Ci to C 27 , preferably from Ci to Cι 7 . Such a method is in particular described in international patent application WO 98/02244. The process can be carried out at a temperature ranging from 20 to 600 ° C., preferably from 50 to 500 ° C., under an absolute pressure ranging from 0.1 to 100 MPa, preferably from 0.1 to 50 MPa. It can preferably be carried out in the presence of hydrogen or of an agent forming "in situ" of hydrogen, for example under a partial pressure of hydrogen ranging from 0.01 to 50 MPa, preferably from 0.1 to 20 MPa. The compound according to the invention acts in particular as a catalyst, in particular as a reaction catalyst for metathesis of hydrocarbon (s). It can be reactivated or regenerated by contacting with hydrogen or any agent forming “in situ” hydrogen, during or separately from the hydrocarbon (s) manufacturing process.
Le composé selon l'invention peut être notamment utilisé en tant que catalyseur de réaction de métathèse d'hydrocarbure(s) et en particulier d'alcane(s). D'une façon particulièrement remarquable, il présente une activité catalytique extrêmement élevée dans les réactions de métathèse et/ou d'homologation (ou disproportionation) d'hydrocarbure(s), et une très haute sélectivité dans la formation d'hydrocarbures normaux (c'est-à-dire à chaîne linéaire) en comparaison avec la fonnation d'hydrocarbures à chaîne ramifiée, notamment d'hydrocarbures sous forme « iso ». Le composé selon l'invention présente en particulier une activité catalytique particulièrement élevée dans les réactions de métathèse et/ou d'homologation (ou disproportionation) d'alcane(s) et simultanément une haute sélectivité en n-alcanes en comparaison avec les iso-alcanes formés.The compound according to the invention can in particular be used as a reaction catalyst for metathesis of hydrocarbon (s) and in particular of alkane (s). In a particularly remarkable way, it exhibits an extremely high catalytic activity in metathesis and / or homologation (or disproportionation) reactions of hydrocarbon (s), and a very high selectivity in the formation of normal hydrocarbons (c (that is to say straight chain) in comparison with the formation of branched chain hydrocarbons, in particular of hydrocarbons in "iso" form. The compound according to the invention exhibits in particular a particularly high catalytic activity in the reactions of metathesis and / or homologation (or disproportionation) of alkane (s) and simultaneously a high selectivity in n-alkanes in comparison with the iso- alkanes formed.
On peut aussi utiliser le composé selon l'invention, notamment comme catalyseur, dans un procédé de fabrication d'hydrocarbure(s) par réaction du méthane avec au moins un autre hydrocarbure aliphatique, ou avec au moins un hydrocarbure aromatique ou cyclanique substitué par au moins un radical alkyle. Un tel procédé est décrit dans la demande de brevet internationale WO 01/04077. Le procédé comprend notamment une mise en contact du méthane avec au moins l'un des hydrocarbures cités précédemment, en présence du composé métallique supporté selon l'invention. Les réactions résultant de ces mises en contact sont généralement des réactions de métathèse d'hydrocarbures comprenant des réactions de scission et de recombinaison d'hydrocarbures et simultanément des réactions d'incorporation du méthane dans ces hydrocarbures. Ces réactions sont généralement connues sous le terme de réaction de « méthane-olyse ». Dans ce procédé, on peut utiliser le méthane avec au moins un autre hydrocarbure aliphatique choisi parmi les hydrocarbures aliphatiques linéaires, notamment de C2 à C30, de préférence de C3 à C20, et les hydrocarbures aliphatiques branchés, notamment de C à C30, de préférence de C4 à C2o, ou un hydrocarbure aromatique substitué par au moins un radical alkyle choisi parmi les hydrocarbures aromatiques substitués de C7 à C30, de préférence de C à C2o, avec au moins un radical alkyle linéaire ou branché, notamment de Ci à C24, de préférence de Ci à Cu, ou un hydrocarbure cyclanique substitué par au moins un radical alkyle choisi parmi les hydrocarbures cyclaniques substitués de C à C3o, de préférence de C à C2o, avec au moins un radical alkyle linéaire ou branché, notamment de Ci à C2 , de préférence de Ci à Cι7. Dans ce procédé, on peut aussi utiliser un mélange de méthane avec un ou plusieurs autres hydrocarbures aliphatiques et/ou cyclaniques, tels que le gaz naturel, les gaz de pétrole liquéfiés ou GPL (en anglais : « liquefied petroleum gas » ou LPG), le gaz humide ou le gaz naturel humide (en anglais : « wet gas » ou « wet natural gas », c'est-à-dire un mélange du méthane avec des alcanes de C2 à C5 ou de C3 et/ou C ), les liquides de gaz naturel ou LGN (en anglais : « natural-gas liquids » ou NGL), ou des coupes d'hydrocarbures légers de Ci à C6, ou de Ci à C5, ou de Ci à C , ou de Ci à C3, ou de Ci à C2. Le procédé peut être réalisé à une température allant de 20 à 600°C, de préférence de 50 à 500°C, notamment sous une pression partielle en méthane allant deThe compound according to the invention can also be used, in particular as a catalyst, in a process for the manufacture of hydrocarbon (s) by reaction of methane with at least one other aliphatic hydrocarbon, or with at least one aromatic or cyclanic hydrocarbon substituted with minus one alkyl radical. Such a method is described in international patent application WO 01/04077. The process includes in particular bringing methane into contact with at least one of the hydrocarbons mentioned above, in the presence of the metallic compound supported according to the invention. The reactions resulting from these contacts are generally metathesis reactions of hydrocarbons comprising cleavage and recombination reactions of hydrocarbons and simultaneously reactions of incorporation of methane into these hydrocarbons. These reactions are generally known as the "methane-olysis" reaction. In this process, methane can be used with at least one other aliphatic hydrocarbon chosen from linear aliphatic hydrocarbons, in particular from C 2 to C 30 , preferably from C 3 to C 20 , and branched aliphatic hydrocarbons, in particular from C to C 30 , preferably from C 4 to C 2 o, or an aromatic hydrocarbon substituted by at least one alkyl radical chosen from aromatic hydrocarbons substituted from C 7 to C 30 , preferably from C to C 2 o, with at least one linear or branched alkyl radical, in particular from Ci to C 24 , preferably from Ci to Cu, or a cyclanic hydrocarbon substituted by at least one alkyl radical chosen from cyclanic hydrocarbons substituted from C to C 3 o, preferably from C to C 2 o, with at least one linear or branched alkyl radical, in particular from Ci to C 2 , preferably from Ci to Cι 7 . In this process, it is also possible to use a mixture of methane with one or more other aliphatic and / or cyclanic hydrocarbons, such as natural gas, liquefied petroleum gases or LPG (in English: "liquefied petroleum gas" or LPG), wet gas or wet natural gas (in English: "wet gas" or "wet natural gas", that is to say a mixture of methane with alkanes of C 2 to C 5 or C 3 and / or C), natural gas liquids or LGN (in English: "natural-gas liquids" or NGL), or cuts of light hydrocarbons from Ci to C 6 , or from Ci to C 5 , or from Ci to C, or from Ci to C 3 , or from Ci to C 2 . The process can be carried out at a temperature ranging from 20 to 600 ° C, preferably from 50 to 500 ° C, in particular under a partial methane pressure ranging from
0,1 à 100 MPa, de préférence de 0,1 à 50 MPa, et éventuellement en présence d'hydrogène ou d'un agent fonnant « in situ » de l'hydrogène, par exemple sous une pression partielle en hydrogène allant de 0,01 à 50 MPa, de préférence de 0,1 à 20 MPa.0.1 to 100 MPa, preferably 0.1 to 50 MPa, and optionally in the presence of hydrogen or of an agent forming "in situ" of hydrogen, for example under a partial pressure of hydrogen ranging from 0 , 01 to 50 MPa, preferably 0.1 to 20 MPa.
On peut aussi utiliser le composé selon l'invention, notamment comme catalyseur, dans un procédé de fabrication d'alcane(s), notamment d'éthane, par réaction du méthane avec lui-même. Il s'agit plus précisément d'un procédé comprenant la mise en contact du méthane avec le composé selon l'invention. Ce procédé est généralement connu sous le tenne de conversion du méthane en émane. Dans ce cas, le procédé de conversion du méthane est notamment un procédé de conversion non- oxydante, réalisé en particulier par couplage catalytique du méthane pennettant de convertir le méthane essentiellement en éthane, avec notamment une sélectivité en éthane extrêmement élevée. Le procédé peut être réalisé à une température allant de 20 à 800°C, de préférence de 50 à 600°C, sous une pression absolue allant de 0,01 à 100 MPa, de préférence de 0,1 à 50 MPa.The compound according to the invention can also be used, in particular as a catalyst, in a process for the manufacture of alkane (s), in particular of ethane, by reaction of methane with itself. It is more precisely a process comprising bringing methane into contact with the compound according to the invention. This process is generally known as the methane to emanate conversion process. In this case, the methane conversion process is in particular a non-oxidizing conversion process, carried out in particular by catalytic coupling of methane in order to convert methane essentially into ethane, with in particular an extremely high ethane selectivity. The process can be carried out at a temperature ranging from 20 to 800 ° C, preferably from 50 to 600 ° C, under an absolute pressure ranging from 0.01 to 100 MPa, preferably from 0.1 to 50 MPa.
On peut aussi utiliser le composé selon l'invention dans un procédé de fabrication d'hydrocarbure(s) par réaction de métathèse croisée entre au moins un hydrocarbure initial et ledit composé. Un tel procédé est en particulier décrit dans la demande de brevet internationale WO 00/27781. La réaction de métathèse croisée est celle notamment obtenue par scission du radical ou ligand hydrocarboné lié ou complexé à l'hydrure de tungstène du composé selon l'invention et par recombinaison dudit radical ou ligand avec au moins un autre radical provenant d'une scission de l'hydrocarbure initial. Dans ce procédé, on peut utiliser un hydrocarbure initial choisi parmi les hydrocarbures aliphatiques, linéaires ou branchés, notamment de C2 à C30, de préférence de C2 à C20, et les hydrocarbures cyclaniques substitués par au moins un radical alkyle, notamment de C4 à C3o, de préférence de C4 à C20, le radical alkyle étant linéaire ou branché, notamment de Ci à C27, de préférence de Ci à C1 . Le composé selon l'invention comprend notamment au moins un radical hydrocarboné R ou un ligand hydrocarboné lié à l'hydrure de tungstène. Le procédé peut être réalisé à une température allant de 20 à 500°C, de préférence de 50 à 400°C, sous une pression absolue allant de 0,01 à 50 MPa, de préférence de 0,1 à 20 MPa. On peut aussi utiliser le composé selon l'invention, notamment comme catalyseur, dans un procédé de fabrication d'hydrocarbure(s) ou d'oligomère(s) ou de polymère(s) hydrocarboné(s) à squelette carboné modifié par réaction d'un polymère hydrocarboné initial avec de l'hydrogène. Un tel procédé est en particulier décrit dans la demande de brevet européen EP 0 840 771. Le polymère hydrocarboné initial peut être un (co-)polymère d'un ou plusieurs monomères oléfiniques ou vinyliques, en particulier une polyoléfine telle qu'un polyéthylène, un polypropylène, un polybutène-1, un polyisobutène, un copolymère de l'éthylène avec au moins une alpha-oléfine de C3 à C8, un copolymère du propylène avec au moins une alpha-oléfine de C4 à C8, un copolymère de l'isobutène avec le butène- 1, ou un polyvinyle aromatique tel qu'un polystyrène ou un polyalpha-méthylstyrène. Le polymère hydrocarboné peut avoir une masse moléculaire moyenne en poids, Mw, allant de 103 à 107, de préférence de 104 à 10 . Le procédé peut être réalisé en mettant en contact le polymère initial avec le composé métallique supporté selon l'invention, en présence d'hydrogène et éventuellement d'un milieu solvant notamment susceptible de solubiliser le polymère initial, ou dans des conditions de température permettant de mettre en œuvre le polymère initial à l'état fondu pendant la mise en contact. Le procédé peut être réalisé à une température allant de 20 à 400°C, de préférence de 50 à 300°C, sous une pression partielle d'hydrogène allant de 0,001 à 20 MPa, de préférence de 0,01 à 10 MPa, pendant une durée allant notamment de 5 minutes à 100 heures, de préférence de 10 minutes à 50 heures. Le procédé peut en particulier être réalisé sous un champ de force centrifuge croissant, par exemple de 5 à 1000 fois supérieur à la force de gravitation terrestre, notamment dans un réacteur à disque tournant. Dans ce cas, la durée du procédé peut être de 1 seconde à 5 minutes, de préférence de 2 secondes à 2 minutes.The compound according to the invention can also be used in a process for the manufacture of hydrocarbon (s) by cross-metathesis reaction between at least one initial hydrocarbon and said compound. Such a method is in particular described in international patent application WO 00/27781. The cross metathesis reaction is that in particular obtained by scission of the hydrocarbon radical or ligand linked or complexed with the tungsten hydride of the compound according to the invention and by recombination of said radical or ligand with at least one other radical originating from a scission of the initial hydrocarbon. In this process, one can use an initial hydrocarbon chosen from aliphatic hydrocarbons, linear or branched, in particular from C 2 to C 30 , preferably from C 2 to C 20 , and cyclanic hydrocarbons substituted with at least one alkyl radical, in particular from C 4 to C 3 o, preferably from C 4 to C 20 , the alkyl radical being linear or branched, in particular from C 1 to C 27 , preferably from C 1 to C 1 . The compound according to the invention especially comprises at least one hydrocarbon radical R or a hydrocarbon ligand linked to tungsten hydride. The process can be carried out at a temperature ranging from 20 to 500 ° C, preferably from 50 to 400 ° C, under an absolute pressure ranging from 0.01 to 50 MPa, preferably from 0.1 to 20 MPa. The compound according to the invention can also be used, in particular as a catalyst, in a process for the manufacture of hydrocarbon (s) or oligomer (s) or of hydrocarbon polymer (s) with a carbon skeleton modified by reaction d 'an initial hydrocarbon polymer with hydrogen. Such a process is in particular described in European patent application EP 0 840 771. The initial hydrocarbon polymer can be a (co-) polymer of one or more olefinic or vinyl monomers, in particular a polyolefin such as a polyethylene, polypropylene, polybutene-1, a polyisobutene, a copolymer of ethylene with at least one C 3 to C 8 alpha olefin, a copolymer of propylene with at least one C 4 to C 8 alpha olefin, a copolymer of isobutene with butene- 1, or an aromatic polyvinyl such as a polystyrene or a polyalpha-methylstyrene. The hydrocarbon-based polymer can have a weight-average molecular mass, Mw, ranging from 10 3 to 10 7 , preferably from 10 4 to 10. The process can be carried out by bringing the initial polymer into contact with the metallic compound supported according to the invention, in the presence of hydrogen and optionally a solvent medium, in particular capable of dissolving the initial polymer, or under temperature conditions making it possible to use the initial polymer in the molten state during contacting. The process can be carried out at a temperature ranging from 20 to 400 ° C, preferably from 50 to 300 ° C, under a partial pressure of hydrogen ranging from 0.001 to 20 MPa, preferably from 0.01 to 10 MPa, for a duration ranging in particular from 5 minutes to 100 hours, preferably from 10 minutes to 50 hours. The process can in particular be carried out under an increasing centrifugal force field, for example from 5 to 1000 times greater than the earth's gravitational force, in particular in a rotating disc reactor. In this case, the duration of the process can be from 1 second to 5 minutes, preferably from 2 seconds to 2 minutes.
L'utilisation du composé selon l'invention dans l'un des procédés décrits précédemment est particulièrement avantageuse, puisqu'on observe généralement un accroissement considérable de l'activité catalytique de ce composé dans les réactions de scission et de recombinaison de liaisons carbone-carbone, carbone-hydrogène et éventuellement tungstène-carbone, en particulier dans les réactions de métathèse d'hydrocarbure(s), notamment d'alcane(s). En outre, le composé selon l'invention présente dans les réactions de métathèse d'alcane(s) une sélectivité extrêmement élevée en n-alcanes, en comparaison avec les iso-alcanes formés.The use of the compound according to the invention in one of the processes described above is particularly advantageous, since a considerable increase in the catalytic activity of this compound is generally observed in the cleavage and recombination reactions of carbon-carbon bonds , carbon-hydrogen and possibly tungsten-carbon, in particular in the metathesis reactions of hydrocarbon (s), in particular of alkane (s). Furthermore, the compound according to the invention exhibits in the metathesis reactions of alkane (s) an extremely high selectivity for n-alkanes, in comparison with the iso-alkanes formed.
Les exemples suivants illustrent la présente invention.The following examples illustrate the present invention.
Exemple 1 : préparation d'un hydrure de tungstène greffé sur une alumine. Dans une étape préalable, 530 mg d'une alumine-α ayant une taille moyenne de 40 μm et une surface spécifique (B.E.T.) de 200 m2/g, contenant 90 % en poids d'alumine et 9 % en poids d'eau, et vendue par Johnson Matthey (Grand-Bretagne), sont soumis à un traitement de calcination sous un courant d'air sec à 500°C pendant 15 heures, puis à un traitement de déshydroxylation sous une pression absolue de 10"2 Pa, à 500°C pendant 15 heures, de sorte que l'alumine ainsi calcinée et déshydroxylée présente en spectroscopie infra-rouge trois bandes d'absorption respectivement à 3774, 3727 et 3683 cm"1, caractéristiques notamment de liaison (AlO - H) résiduelle.Example 1: preparation of a tungsten hydride grafted onto an alumina. In a preliminary step, 530 mg of an α-alumina having an average size of 40 μm and a specific surface (BET) of 200 m 2 / g, containing 90% by weight alumina and 9% by weight of water, and sold by Johnson Matthey (Great Britain), are subjected to a calcination treatment under a stream of dry air at 500 ° C for 15 hours, then to a treatment of dehydroxylation under an absolute pressure of 10 "2 Pa, at 500 ° C for 15 hours, so that the alumina thus calcined and dehydroxylated presents in infrared spectroscopy three absorption bands respectively at 3774, 3727 and 3683 cm " 1 , characteristics in particular of residual bonding (AlO - H).
Dans une première étape, on introduit dans un réacteur en verre, sous atmosphère d'argon et à 25°C, les 530 mg de l'alumine préparée précédemment, puis une solution de 6 ml de n-pentane contenant 300 mg de tris(néopentyl)néopentylidyne de tungstène, utilisé comme précurseur Pr et répondant à la formule générale :In a first step, 530 mg of the alumina prepared above is introduced into a glass reactor, under an argon atmosphere and at 25 ° C., then a solution of 6 ml of n-pentane containing 300 mg of tris ( neopentyl) neopentylidyne of tungsten, used as a precursor Pr and corresponding to the general formula:
W [- CH2 - C(CH3)3]3 [ ≡C - C(CH3)3] (3)W [- CH 2 - C (CH 3 ) 3 ] 3 [≡C - C (CH 3 ) 3 ] (3)
Le mélange ainsi obtenu est maintenu à 25 °C pendant 3 heures. Au bout de ce temps, on obtient un composé organo-métallique de tungstène greffé sur l'alumine, l'excès de précurseur Pr qui n'a pas réagi, étant éliminé par lavage avec du n-pentane à 25°C. Le composé organo-métallique de tungstène ainsi greffé est séché sous vide. Il contient 1,5 % en poids de tungstène et répond à la formule générale :The mixture thus obtained is maintained at 25 ° C for 3 hours. At the end of this time, an organo-metallic tungsten compound grafted onto the alumina is obtained, the excess of precursor Pr which has not reacted, being removed by washing with n-pentane at 25 ° C. The organo-metallic tungsten compound thus grafted is dried under vacuum. It contains 1.5% by weight of tungsten and corresponds to the general formula:
(Al - 0)x W [- CH2 - C(CH3)3]y [= CH - C(CH3)] (4) avec x = 1 et y = 2 .(Al - 0) x W [- CH 2 - C (CH 3 ) 3 ] y [= CH - C (CH 3 )] (4) with x = 1 and y = 2.
Dans une seconde étape, on isole 40 mg du composé organo-métallique de tungstène greffé obtenu précédemment qui sont soumis dans un réacteur en verre à un traitement d'hydrogénolyse par mise en contact avec de l'hydrogène, sous une pression absolue d'hydrogène de 73 kPa, à 150°C, pendant 15 heures. Au bout de ce temps, on refroidit le réacteur à 25°C, on obtient et on isole sous argon un composé (W/Al-1) selon l'invention qui comprend notamment un hydrure de tungstène greffé sur l'alumine. Le composé (W/Al-1) contient 1,5 % en poids de tungstène et présente en spectroscopie infra-rouge deux bandes d'absorption respectivement à 1903 et 1804 cm"1, caractéristiques de la liaison (W -H) notamment greffée sur l'alumine. Exemple 2 : préparation d'un hydrure de tungstène greffé sur une alumine.In a second step, 40 mg of the organo-metallic grafted tungsten compound obtained above are isolated, which are subjected in a glass reactor to a hydrogenolysis treatment by contacting with hydrogen, under absolute hydrogen pressure. 73 kPa at 150 ° C for 15 hours. At the end of this time, the reactor is cooled to 25 ° C., a compound (W / Al-1) according to the invention is obtained and isolated under argon, which in particular comprises a tungsten hydride grafted on alumina. The compound (W / Al-1) contains 1.5% by weight of tungsten and has, by infrared spectroscopy, two absorption bands respectively at 1903 and 1804 cm "1 , characteristics of the bond (W -H), in particular grafted on alumina. Example 2: preparation of a tungsten hydride grafted onto an alumina.
Les étapes préalables de calcination et de déshydroxylation de l'alumine-o; sont exactement identiques à celles de l'Exemple 1. Dans une première étape, on isole 53 mg de l'alumine préparée précédemment et on les introduit dans un réacteur en veire à 25°C sous une atmosphère d'argon. Puis, on introduit dans le réacteur le précurseur Pr de fonnule générale (3) tel qu'utilisé à l'Exemple 1. On chauffe alors le réacteur à 70°C pendant 2 heures, de façon à sublimer le précurseur Pr sur l'alumine et à fonner un composé organométallique de tungstène greffé sur l'alumine. Au bout de ce temps, on élimine l'excès de précurseur Pr n'ayant pas réagi, par sublimation inverse à 70°C. Ensuite, on refroidit le réacteur àThe preliminary stages of calcination and dehydroxylation of alumina-o; are exactly identical to those of Example 1. In a first step, 53 mg of the alumina prepared above are isolated and they are introduced into a reactor at night temperature at 25 ° C. under an atmosphere of argon. Then, the precursor Pr of general formula (3) as used in Example 1 is introduced into the reactor. The reactor is then heated to 70 ° C. for 2 hours, so as to sublimate the precursor Pr on the alumina. and forming an organometallic tungsten compound grafted onto alumina. At the end of this time, the excess of unreacted Pr precursor is eliminated by reverse sublimation at 70 ° C. Then the reactor is cooled to
25°C et on isole sous argon un composé organométallique de tungstène ainsi greffé qui contient 3,7 % en poids de tungstène et qui répond à la formule générale (4) précédente.25 ° C and is isolated under argon an organometallic tungsten compound thus grafted which contains 3.7% by weight of tungsten and which corresponds to the general formula (4) above.
La seconde étape est réalisée exactement comme à l'Exemple 1, excepté le fait qu'on utilise le composé organométallique de tungstène greffé sur l'alumine préparé à l'étape précédente. On obtient ainsi un composé (W/Al-2) selon l'invention comprenant un hydrure de tungstène greffé sur l'alumine et contenant 3,7 % en poids de tungstène. Il présente en spectroscopie infra-rouge deux bandes d'absorption respectivement à 1903 et 1804 cm"1, caractéristiques de la liaison (W - H) notamment greffée sur l'alumine.The second step is carried out exactly as in Example 1, except that the organometallic compound of tungsten grafted on the alumina used in the previous step is used. A compound (W / Al-2) according to the invention is thus obtained comprising a tungsten hydride grafted on alumina and containing 3.7% by weight of tungsten. It presents in infrared spectroscopy two absorption bands respectively at 1903 and 1804 cm "1 , characteristics of the bond (W - H) in particular grafted on alumina.
Le composé (W/Al-2) est soumis à un test sélectif de deutériation montrant qu'il comprend un hydrure de tungstène et un hydrure d'aluminium, tous les deux greffés sur l'alumine. Un échantillon du composé (W/Al-2) est placé dans un réacteur en vene, puis est mis en contact dans ce réacteur avec une atmosphère de deuterium sous une pression absolue de 66,7 kPa, à une température de 60°C, pendant 15 minutes. Au bout de ce temps, on refroidit le réacteur à 25 °C et on isole sous argon le composé solide ainsi deutéré qui présente en spectroscopie infra-rouge une bande d'absorption à 1914 cm"1, caractéristique de la liaison (Al - H) inchangée par la réaction de deutériation réalisée dans ces conditions. On observe par ailleurs que les bandes d'absorption à 1903 et 1804 cm"1 caractéristiques de la liaison (W - H) greffée sur l'alumine disparaissent au profit des bandes d'absorption respectivement à 1293 et 1393 cm"1, caractéristiques de la liaison (W - D) greffée sur l'alumine et formée par la réaction de deutériation des liaisons (W - H).The compound (W / Al-2) is subjected to a selective deuteration test showing that it comprises a tungsten hydride and an aluminum hydride, both grafted onto alumina. A sample of the compound (W / Al-2) is placed in a venous reactor, then is brought into contact in this reactor with a deuterium atmosphere under an absolute pressure of 66.7 kPa, at a temperature of 60 ° C., for 15 minutes. At the end of this time, the reactor is cooled to 25 ° C. and the solid compound thus deuterated is isolated under argon, which exhibits, by infrared spectroscopy, an absorption band at 1914 cm −1 , characteristic of the bond (Al - H ) unchanged by the deuteration reaction carried out under these conditions. It is also observed that the absorption bands at 1903 and 1804 cm "1 characteristics of the bond (W - H) grafted on the alumina disappear in favor of the bands absorption respectively at 1293 and 1393 cm "1 , characteristics of the bond (W - D) grafted onto the alumina and formed by the deuteration reaction of the bonds (W - H).
Exemple 3 : préparation d'un hydrure de tungstène greffé sur une alumine.Example 3: Preparation of a tungsten hydride grafted on an alumina.
Les étapes préalables de calcination et de déshydroxylation de l' alumine-ce sont exactement identiques à celles de l'Exemple 1.The preliminary stages of calcination and dehydroxylation of alumina-ce are exactly identical to those of Example 1.
Dans une première étape, on isole 2 g de l'alumine préparée précédemment et on les introduit sous atmosphère d'argon dans un réacteur en verre à 25°C muni d'un bareeau magnétique d'agitation. Puis dans le réacteur, on introduit 305 mg du précurseur Pr de fonnule générale (3) tel qu'utilisé à l'Exemple 1. On chauffe le réacteur à 66°C et on agite le mélange ainsi réalisé à sec pendant 4 heures. Au bout de ce temps on refroidit le réacteur à 25°C, puis on lave le mélange de solide avec du n- pentane à 25°C. Le composé solide ainsi lavé est séché sous vide, puis est isolé sous argon de façon à obtenir un composé organométallique de tungstène greffé sur l'alumine contenant 3,9 % en poids de tungstène et qui répond à la formule générale (4) précédente.In a first step, 2 g of the alumina prepared above are isolated and they are introduced under an argon atmosphere into a glass reactor at 25 ° C. fitted with a magnetic stirring bar. Then, 305 mg of the precursor Pr of general formula (3) as used in Example 1 is introduced into the reactor. The reactor is heated to 66 ° C. and the mixture thus produced is stirred dry for 4 hours. At the end of this time, the reactor is cooled to 25 ° C., then the solid mixture is washed with n-pentane at 25 ° C. The solid compound thus washed is dried under vacuum, then is isolated under argon so as to obtain an organometallic compound of tungsten grafted on alumina containing 3.9% by weight of tungsten and which corresponds to the general formula (4) above.
On réalise la seconde étape exactement comme à l'Exemple 1, excepté le fait qu'on utilise le composé organométallique de tungstène greffé sur l'alumine préparé précédemment. On obtient ainsi un composé (W/Al-3) selon l'invention comprenant un hydrure de tungstène greffé sur l'alumine et contenant 3,9 % en poids de tungstène. Il présente en spectroscopie infra-rouge deux bandes d'absorption respectivement à 1903 et 1804 cm"1, caractéristiques de la liaison (W - H) greffée sur l'alumine. Par ailleurs, il présente en résonance magnétique nucléaire (1H-RMN solide) sous 500 MHz une valeur du déplacement chimique de l'hydrure de tungstène (δw-n) égale à 10,6 ppm (parties par million). Exemple 4 (comparatif) : préparation d'un hydrure de tungstène greffé sur une silice.The second step is carried out exactly as in Example 1, except that the organometallic compound of tungsten grafted on the alumina prepared previously is used. A compound (W / Al-3) according to the invention is thus obtained comprising a tungsten hydride grafted on alumina and containing 3.9% by weight of tungsten. It presents in infrared spectroscopy two absorption bands respectively at 1903 and 1804 cm "1 , characteristics of the bond (W - H) grafted on alumina. In addition, it presents in nuclear magnetic resonance (1 H-NMR solid ) at 500 MHz a value of the chemical shift of tungsten hydride (δw-n) equal to 10.6 ppm (parts per million). Example 4 (comparative): preparation of a tungsten hydride grafted onto a silica.
Dans une étape préalable, 44 mg d'une silice vendue sous la référence commerciale « Aerosil 200 »® par Degussa (Allemagne), ayant une surface spécifique B.E.T. de 200 m2/g, sont soumis à un traitement de déshydroxylation sous une pression absolue de 10"2 Pa, à 700°C, pendant 15 heures, de sorte que la silice ainsi déshydroxylée présente en spectroscopie infra-rouge une bandes d'absorption à 3747 cm"1, caractéristique notamment de la liaison (SiO - H) résiduelle.In a preliminary stage, 44 mg of a silica sold under the commercial reference "Aerosil 200" ® by Degussa (Germany), having a BET specific surface of 200 m 2 / g, are subjected to a dehydroxylation treatment under absolute pressure of 10 "2 Pa, at 700 ° C, for 15 hours, so that the silica thus dehydroxylated has, by infrared spectroscopy, an absorption band at 3747 cm " 1 , characteristic in particular of the residual bond (SiO - H) .
Dans une première étape, on isole 44 mg de la silice préparée précédemment qui sont introduits dans un réacteur en verre à 25°C sous une atmosphère d'argon. Puis, on introduit dans le réacteur le précurseur Pr de formule générale (3), tel qu'utilisé à l'Exemple 1. On chauffe alors le réacteur à 70°C pendant 2 heures, de façon à sublimer le précurseur Pr sur la silice et à fonner un composé organométallique de tungstène greffé sur la silice. Au bout de ce temps, on élimine l'excès de précurseur Pr n'ayant pas réagi, par sublimation inverse à 70°C. Ensuite, on refroidit le réacteur à 25 °C et on isole sous argon le composé organométallique de tungstène ainsi greffé sur la silice qui contient 5,5 % en poids de tungstène et qui répond à la formule générale : (Si - 0)x W [ - CH2 - C(CH3)3]y [ ≡C - C(CH3)] (5) avec x = 1 et y = 2. Dans une seconde étape, le composé organométallique de tungstène greffé sur la silice préparé à l'étape précédente est soumis à un traitement d'hydrogénolyse par mise en contact avec de l'hydrogène sous une pression de 73 kPa, à 150°C, pendant 15 heures. Au bout de ce temps, on obtient et on isole sous argon un composé (W/Si-1) à titre comparatif, comprenant un hydrure de tungstène greffé sur la silice et contenant 5,5 % en poids de tungstène. Il présente en spectroscopie infra-rouge une bande d'absorption à 1940 cm"1, caractéristique de la liaison (W - H) notamment greffée sur la silice. Exemple 5 (comparatif) : préparation d'un hydrure de tantale greffé sur une alumine.In a first step, 44 mg of the previously prepared silica are isolated, which are introduced into a glass reactor at 25 ° C. under an argon atmosphere. Then, the precursor Pr of general formula (3), as used in Example 1, is introduced into the reactor. The reactor is then heated to 70 ° C. for 2 hours, so as to sublimate the precursor Pr on silica. and forming an organometallic tungsten compound grafted onto the silica. At the end of this time, the excess of unreacted Pr precursor is eliminated by reverse sublimation at 70 ° C. Then, the reactor is cooled to 25 ° C. and the organometallic tungsten compound thus grafted onto silica is isolated under argon, which contains 5.5% by weight of tungsten and which corresponds to the general formula: (Si - 0) x W [- CH 2 - C (CH 3 ) 3 ] y [≡C - C (CH 3 )] (5) with x = 1 and y = 2. In a second step, the organometallic tungsten compound grafted onto the prepared silica in the previous step is subjected to a hydrogenolysis treatment by contacting with hydrogen under a pressure of 73 kPa, at 150 ° C, for 15 hours. At the end of this time, a compound (W / Si-1) is obtained and isolated under argon for comparison, comprising a tungsten hydride grafted on silica and containing 5.5% by weight of tungsten. It presents in infrared spectroscopy an absorption band at 1940 cm "1 , characteristic of the bond (W - H) in particular grafted on silica. Example 5 (comparative): preparation of a tantalum hydride grafted onto an alumina.
On opère exactement comme à l'Exemple 2, excepté le fait que dans la première étape on isole 50 mg de l'alumine préparée au cours des étapes préalables et qu'on introduit dans le réacteur, à la place du précurseur Pr, le tris(néopentyl)néopentylidène de tantale, en tant que précurseur Pr', répondant à la formule générale :The procedure is exactly as in Example 2, except that in the first step 50 mg of the alumina prepared during the previous steps are isolated and that the tris is introduced into the reactor, in place of the precursor Pr (neopentyl) neopentylidene of tantalum, as a precursor Pr ', corresponding to the general formula:
Ta [ - CH2 - C(CH3)3]3 [ = CH - C(CH3)3] (6)Ta [- CH 2 - C (CH 3 ) 3 ] 3 [= CH - C (CH 3 ) 3 ] (6)
On obtient ainsi un composé organométallique de tantale greffé sur l'alumine, contenant 5,6 % en poids de tantale.An organometallic tantalum compound grafted onto alumina is thus obtained, containing 5.6% by weight of tantalum.
La seconde étape est réalisée exactement comme à l'Exemple 2, excepté le fait qu'on utilise le composé organométallique de tantale greffé sur l'alumine préparé précédemment. On obtient ainsi un composé (Ta/Al-1) à titre comparatif, comprenant un hydrure de tantale greffé sur l'alumine et contenant 5,6 % en poids de tantale. Il présente en spectroscopie infra-rouge une bande d'absoiption à 1830 cm"1, caractéristique de la liaison (Ta - H) greffée sur l'alumine, à côté d'une autre bande à 1914 cm"1, caractéristique notamment de la liaison (Al - H).The second step is carried out exactly as in Example 2, except that the organometallic tantalum compound grafted on the alumina used previously is used. A compound (Ta / Al-1) is thus obtained for comparison, comprising a tantalum hydride grafted onto alumina and containing 5.6% by weight of tantalum. It presents in infrared spectroscopy a band of absoiption at 1830 cm "1 , characteristic of the bond (Ta - H) grafted on alumina, next to another band at 1914 cm " 1 , characteristic in particular of bond (Al - H).
Exemple 6 (comparatif) : préparation d'un hydrure de tantale greffé sur une silice.Example 6 (comparative): preparation of a tantalum hydride grafted onto a silica.
On opère exactement comme à l'Exemple 4, excepté le fait que dans la première étape on isole 50 mg de la silice préparée au cours de l'étape préalable et qu'on introduit dans le réacteur, à la place du précurseur Pr, le tris(néopentyl)néopentylidène de tantale en tant que précurseur Pr', répondant à la formule générale (6). On obtient ainsi un composé organométallique de tantale greffé sur la silice qui contient 5,5 % en poids de tantale.The procedure is exactly as in Example 4, except that in the first step 50 mg of the silica prepared during the previous step are isolated and that is introduced into the reactor, in place of the precursor Pr, the tris (neopentyl) neopentylidene of tantalum as a precursor Pr ', corresponding to the general formula (6). An organometallic tantalum compound grafted onto the silica is thus obtained which contains 5.5% by weight of tantalum.
La seconde étape est réalisée exactement comme à l'Exemple 4, excepté le fait qu'on utilise le composé organométallique de tantale greffé sur la silice préparé précédemment. On obtient ainsi un composé (Ta/Si-1) à titre comparatif, comprenant un hydrure de tantale greffé sur la silice et contenant 5,5 % en poids de tantale. Il présente en spectroscopie infra-rouge une bande d'absorption à 1830 cm"1, caractéristique de la liaison (Ta - H) greffée sur la silice.The second step is carried out exactly as in Example 4, except that the organometallic tantalum compound grafted on the silica prepared above is used. A compound (Ta / Si-1) is thus obtained for comparison, comprising a tantalum hydride grafted on the silica and containing 5.5% by weight of tantalum. He introduces in infrared spectroscopy an absorption band at 1830 cm "1 , characteristic of the bond (Ta - H) grafted on the silica.
Exemple 7 : métathèse du propane. Les composés métalliques supportés (W/Al-3), (W/Si-1), (Ta/Al-1) etExample 7: metathesis of propane. Supported metal compounds (W / Al-3), (W / Si-1), (Ta / Al-1) and
(Ta/Si-1) préparés respectivement dans les Exemples 3, 4, 5 et 6 sont successivement utilisés dans une réaction de métathèse du propane qui peut être représentée par l'équation suivante :(Ta / Si-1) prepared respectively in Examples 3, 4, 5 and 6 are successively used in a propane metathesis reaction which can be represented by the following equation:
2 C3H8 ^ C2H6 + C4H10 (7) Chaque réaction de métathèse du propane est réalisée dans les conditions suivantes. Le composé métallique supporté est préparé « in situ » dans un réacteur en veιτe comme décrit ci-dessus. Le réacteur est ensuite mis sous vide, puis est rempli de propane jusqu'à une pression de 76 kPa, et est chauffé à 150°C. On observe alors la formation d'un mélange essentiellement d'éthane et de n- et iso-butanes, et également en plus faible quantité de méthane, de n- et iso-pentanes, et même d'homologues en C6 en quantité très faible.2 C 3 H 8 ^ C 2 H 6 + C 4 H 10 (7) Each propane metathesis reaction is carried out under the following conditions. The supported metal compound is prepared "in situ" in a reactor in veιτe as described above. The reactor is then placed under vacuum, then is filled with propane to a pressure of 76 kPa, and is heated to 150 ° C. We then observe the formation of a mixture essentially of ethane and n- and iso-butanes, and also in a smaller amount of methane, n- and iso-pentanes, and even C 6 homologs in very large quantities. low.
Pour chacun des essais réalisés avec les composés métalliques supportés, on mesure et on calcule le nombre cumulé (NC) de moles de propane transformées au cours du temps par mole de tungstène ou de tantale du composé métallique supporté, et ceci au bout de 120 heures de réaction.For each of the tests carried out with the supported metal compounds, the cumulative number (NC) of moles of propane transformed over time per mole of tungsten or tantalum of the supported metal compound is measured and calculated after 120 hours. of reaction.
Par ailleurs pour chacun de ces essais, on mesure et on calcule le rapport de la sélectivité (SnC4) de la réaction en n-butane formé à la sélectivité (SiC ) de la réaction en iso-butane formé au bout de 120 heures. Les sélectivités (SnC4) et (SiC ) sont calculées respectivement selon les équations suivantes : (8) SnC = (nombre de moles de n-butane formé)/(nombre total de moles d'alcanes fonnés) etFurthermore, for each of these tests, the ratio of the selectivity (SnC 4 ) of the reaction in n-butane formed to the selectivity (SiC) of the reaction in iso-butane formed after 120 hours is measured and calculated. The selectivities (SnC 4 ) and (SiC) are calculated respectively according to the following equations: (8) SnC = (number of moles of n-butane formed) / (total number of moles of alkanes formed) and
(9) SiC4 = (nombre de moles d'iso-butane formé)/(nombre total de moles d'alcanes fonnés)(9) SiC 4 = (number of moles of iso-butane formed) / (total number of moles of alkanes formed)
Le Tableau 1 rassemble les résultats des mesures et calculs cités ci-dessus pour chacun des essais réalisés en métathèse du propane. Tableau 1Table 1 brings together the results of the measurements and calculations cited above for each of the tests carried out in propane metathesis. Table 1
L'analyse des résultats du Tableau 1 montre que le composé métallique supporté selon l'invention (W/Al-3) présente mie activité catalytique dans la réaction de métathèse du propane extrêmement élevée et très supérieure aux activités catalytiques des autres composés, avec un rapport de sélectivité entre n-butane et iso-butane fonnés qui correspond à un niveau élevé.Analysis of the results in Table 1 shows that the metal compound supported according to the invention (W / Al-3) exhibits a mice catalytic activity in the propane metathesis reaction which is extremely high and much greater than the catalytic activities of the other compounds, with a selectivity ratio between n-butane and iso-butane formed which corresponds to a high level.
Exemple 8 : « méthane-olyse » du propane. A travers un réacteur d'une capacité de 5 ml, chauffé à 250°C et contenantExample 8: "methane-olysis" of propane. Through a reactor with a capacity of 5 ml, heated to 250 ° C and containing
300 mg du composé métallique supporté selon l'invention (W/Al-3) préparé à l'Exemple 3, on fait passer en continu selon un débit de 1,5 ml/min un mélange comprenant 800 moles de propane pour 106 moles de méthane sous une pression partielle en méthane de 5 MPa. La réaction de « méthane-olyse » du propane peut s'écrire selon l'équation suivante :300 mg of the metallic compound supported according to the invention (W / Al-3) prepared in Example 3, a mixture comprising 800 moles of propane per 10 6 moles is passed continuously at a flow rate of 1.5 ml / min of methane under a partial methane pressure of 5 MPa. The propane “methane-olysis” reaction can be written according to the following equation:
CH4 + C3H8 - 2 C2H6 (10)CH 4 + C 3 H 8 - 2 C 2 H 6 (10)
On observe bien une formation d'éthane au cours du temps. We observe a formation of ethane over time.

Claims

REVENDICATIONS
1. Composé métallique supporté comprenant un support à base d'oxyde d'aluminium sur lequel est greffé un hydrure de tungstène.1. Supported metal compound comprising a support based on aluminum oxide on which is grafted a tungsten hydride.
2. Composé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le support est choisi parmi les supports homogènes en composition à base d'oxyde d'aluminium et parmi les supports hétérogènes à base d'oxyde d'aluminium comprenant de l'oxyde d'aluminium essentiellement en surface desdits supports.2. Compound according to claim 1, characterized in that the support is chosen from homogeneous supports in composition based on aluminum oxide and among heterogeneous supports based on aluminum oxide comprising oxide aluminum essentially on the surface of said supports.
3. Composé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le support a une surface spécifique (B.E.T.) choisie dans une gamme allant de 0,1 à 1000 m /g, de préférence de 0,5 à 800 m2/g.3. Compound according to claim 1 or 2, characterized in that the support has a specific surface (BET) chosen from a range going from 0.1 to 1000 m / g, preferably from 0.5 to 800 m 2 / g .
4. Composé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le support comprend de l'oxyde d'aluminium, des oxydes mixtes d'aluminium ou des oxydes d'aluminium modifiés, notamment modifiés par un ou plusieurs éléments des4. Compound according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the support comprises aluminum oxide, mixed aluminum oxides or modified aluminum oxides, in particular modified by one or more elements of the
Groupes 15 à 17 du Tableau de la Classification Périodique des Eléments.Groups 15 to 17 of the Periodic Table of the Elements.
5. Composé selon la revendication 4, caractérisé en ce que le support comprend de l'oxyde d'aluminium choisi parmi les alumines poreuses, les alumines non-poreuses et les alumines mésoporeuses.5. Compound according to claim 4, characterized in that the support comprises aluminum oxide chosen from porous aluminas, non-porous aluminas and mesoporous aluminas.
6. Composé selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'alumine poreuse est choisie parmi l'alumine-γ, l'alumine-??, l'alumine-δ, l'alumine-fl, Talumine-K, l'alumine-p et l'alumine-χ, de préférence parmi l'alumine-γ et l' alumine-?]. 6. Compound according to claim 5, characterized in that the porous alumina is chosen from alumina-γ, alumina-??, alumina-δ, alumina-fl, Talumine-K, l alumina-p and alumina-χ, preferably from alumina-γ and alumina-?].
7. Composé selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'alumine poreuse a une surface spécifique (B.E.T.) dans une gamme allant de 100 à 1000 m2/g, de préférence de 300 à 1000 m2/g, notamment de 300 à 800 m2/g.7. Compound according to claim 6, characterized in that the porous alumina has a specific surface (BET) in a range from 100 to 1000 m 2 / g, preferably from 300 to 1000 m 2 / g, in particular from 300 at 800 m 2 / g.
8. Composé selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'alumine non-poreuse est T alumine-ce.8. Compound according to claim 5, characterized in that the non-porous alumina is T alumina-ce.
9. Composé selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'alumine non-poreuse a une surface spécifique (B.E.T.) dans une gamme allant de 0,1 a 300 m /g, de préférence de 0,5 à 300 m2/g, notamment de 0,5 à 250 m2/g.9. Compound according to claim 8, characterized in that the non-porous alumina has a specific surface (BET) in a range from 0.1 to 300 m / g, preferably from 0.5 to 300 m 2 / g, in particular from 0.5 to 250 m 2 / g.
10. Composé selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce que l'alumine poreuse comprend un mélange d'une ou plusieurs fonnés cristallines des alumines poreuses avec T alumine-ce notamment en une proportion pondérale allant de 20 à 80 %.10. Compound according to claim 6 or 7, characterized in that the porous alumina comprises a mixture of one or more crystalline forms of the porous alumina with alumina, in particular in a weight proportion ranging from 20 to 80%.
11. Composé selon la revendication 4, caractérisé en ce que les oxydes mixtes d'aluminium sont choisis parmi des oxydes d'aluminium combinés avec au moins un autre oxyde en une proportion pondérale de préférence de 2 à moins de 80 %, notamment de 2 à moins de 50 %, en particulier de 2 à moins de 40 %.11. Compound according to claim 4, characterized in that the mixed aluminum oxides are chosen from aluminum oxides combined with at least one other oxide in a proportion by weight preferably of 2 to less than 80%, in particular of 2 less than 50%, in particular 2 to less than 40%.
12. Composé selon la revendication 11, caractérisé en ce que le ou les autres oxydes sont des oxydes des éléments, M, choisis panni les métaux des Groupes 1 à 13 et les éléments du Groupe 14, à l'exception du carbone, du Tableau de la Classification Périodique des Eléments.12. Compound according to claim 11, characterized in that the other oxide or oxides are oxides of the elements, M, chosen from the metals of Groups 1 to 13 and the elements of Group 14, with the exception of carbon, from the Table of the Periodic Classification of the Elements.
13. Composé selon la revendication 11, caractérisé en ce que le ou les autres oxydes sont choisis panni les oxydes des métaux alcalins, des métaux alcalino-tereeux, des métaux de transition et des éléments des Groupes 13 et 14, à l'exception du carbone, du Tableau de la Classification Périodique des Eléments. 13. Compound according to claim 11, characterized in that the other oxide (s) are chosen from the oxides of alkali metals, alkaline earth metals, transition metals and elements of Groups 13 and 14, with the exception of carbon, from the Periodic Table of Elements.
14. Composé selon la revendication 4, caractérisé en ce que les oxydes d'aluminium modifiés compremient un ou plusieurs des éléments des Groupes 16 ou 17 du Tableau de la Classification Périodique des Eléments, et de préférence sont choisis panni les super-acides d'alumine et les oxydes d'aluminium sulfatés, sulfurés, fluorés et chlorés.14. Compound according to claim 4, characterized in that the modified aluminum oxides comprise one or more of the elements of Groups 16 or 17 of the Table of the Periodic Classification of the Elements, and preferably are chosen from the super-acids of alumina and sulphated, sulphurized, fluorinated and chlorinated aluminum oxides.
15. Composé selon l'une quelconque des revendications 1 à 14, caractérisé en ce qu'il se présente sous fonne de particules ayant une taille moyenne allant de 10 nm à 5 mm, de préférence de 20 nm à 4 mm.15. Compound according to any one of claims 1 to 14, characterized in that it is in the form of particles having an average size ranging from 10 nm to 5 mm, preferably from 20 nm to 4 mm.
16. Composé selon Tune quelconque des revendications 1 à 15, caractérisé en ce que le degré d'oxydation du tungstène a une valeur choisie dans une gamme allant de 2 à 6, de préférence de 4 à 6.16. Compound according to any one of claims 1 to 15, characterized in that the degree of oxidation of the tungsten has a value chosen from a range going from 2 to 6, preferably from 4 to 6.
17. Composé selon Tune quelconque des revendications 1 à 16, caractérisé en ce que l'atome de tungstène est lié à un ou plusieurs atomes d'hydrogène et éventuellement à un ou plusieurs radicaux hydrocarbonés, R.17. Compound according to any one of claims 1 to 16, characterized in that the tungsten atom is linked to one or more hydrogen atoms and optionally to one or more hydrocarbon radicals, R.
18. Composé selon la revendication 17, caractérisé en ce que les radicaux hydrocarbonés R sont des radicaux hydrocarbones, identiques ou différents, saturés ou insaturés, comprenant notamment de 1 à 20, en particulier de 1 à 10 atomes de carbone et comprenant éventuellement du silicium.18. Compound according to claim 17, characterized in that the hydrocarbon radicals R are hydrocarbon radicals, identical or different, saturated or unsaturated, comprising in particular from 1 to 20, in particular from 1 to 10 carbon atoms and optionally comprising silicon .
19. Composé selon l'une quelconque des revendications 1 à 18, caractérisé en ce que l'atome de tungstène est complexé par un ou plusieurs ligands hydrocarbonés, en particulier des ligands aromatiques ou des ligands carbonyle.19. Compound according to any one of claims 1 to 18, characterized in that the tungsten atom is complexed by one or more hydrocarbon ligands, in particular aromatic ligands or carbonyl ligands.
20. Composé selon Tune quelconque des revendications 1 à 19, caractérisé en ce qu'il présente en spectroscopie infra-rouge l'une au moins des deux bandes d'absorption à 1903 et 1804 cm"1. 20. Compound according to any one of claims 1 to 19, characterized in that it exhibits, by infrared spectroscopy, at least one of the two absorption bands at 1903 and 1804 cm "1 .
21. Composé selon Tune quelconque des revendications 1 à 20, caractérisé en ce qu'il présente en résonance magnétique nucléaire du proton ('H-RMN solide) sous 500 MHz une valeur du déplacement chimique de l'hydrure de tungstène (δw-u) égale à 10,6 ppm.21. Compound according to any one of claims 1 to 20, characterized in that it presents in nuclear magnetic resonance of the proton ('H-NMR solid) under 500 MHz a value of the chemical shift of tungsten hydride (δw-u ) equal to 10.6 ppm.
22. Procédé de préparation du composé selon l'une quelconque des revendications 1 à 21, caractérisé en ce qu'il comprend (1) une étape de dispersion et de greffage d'un précurseur organométallique de tungstène, Pr, sur un support à base d'oxyde d'aluminium, précurseur dans lequel le tungstène est notamment lié ou complexé à au moins un ligand hydrocarboné, de façon à former un composé ou complexe hydrocarboné de tungstène greffé sur ledit support, puis (2) une étape d'hydrogénolyse du composé ou complexe hydrocarboné de tungstène greffé, résultant de l'étape précédente, de façon à former un hydrure de tungstène greffé sur ledit support.22. Process for preparing the compound according to any one of claims 1 to 21, characterized in that it comprises (1) a step of dispersing and grafting an organometallic tungsten precursor, Pr, onto a support based aluminum oxide, precursor in which the tungsten is in particular bonded or complexed with at least one hydrocarbon ligand, so as to form a compound or hydrocarbon complex of tungsten grafted on said support, then (2) a step of hydrogenolysis of grafted tungsten hydrocarbon compound or complex, resulting from the previous step, so as to form a tungsten hydride grafted on said support.
23. Procédé selon la revendication 22, caractérisé en ce que le support à base d'oxyde d'aluminium est soumis à une étape préalable de calcination et/ou de déshydroxylation.23. The method of claim 22, characterized in that the support based on aluminum oxide is subjected to a prior step of calcination and / or dehydroxylation.
24. Procédé selon la revendication 22 ou 23, caractérisé en ce que l'étape de dispersion et de greffage est réalisée par sublimation, par imprégnation à l'aide d'un solvant, ou par mélange à sec.24. The method of claim 22 or 23, characterized in that the dispersion and grafting step is carried out by sublimation, by impregnation using a solvent, or by dry mixing.
25. Procédé selon l'une quelconque des revendications 22 à 24, caractérisé en ce que l'étape d'hydrogénolyse est réalisée en mettant en contact le composé ou complexe hydrocarboné de tungstène greffé avec de l'hydrogène ou un agent réducteur.25. Method according to any one of claims 22 to 24, characterized in that the hydrogenolysis step is carried out by bringing the tungsten hydrocarbon compound or complex grafted into contact with hydrogen or a reducing agent.
26. Utilisation du composé selon l'une quelconque des revendications 1 à 21 dans un procédé mettant en œuvre des réactions de scission et de recombinaison d'hydrocarbure(s). 26. Use of the compound according to any one of claims 1 to 21 in a process implementing cleavage and recombination reactions of hydrocarbon (s).
27. Utilisation du composé selon Tune quelconque des revendications 1 à 21 comme catalyseur de réaction de métathèse d'hydrocarbure(s), notamment d'alcane(s).27. Use of the compound according to any one of claims 1 to 21 as catalyst for the metathesis reaction of hydrocarbon (s), in particular of alkane (s).
28. Utilisation du composé selon Tune quelconque des revendications 1 à 21 dans un procédé de fabrication d'hydrocarbure(s) ayant un squelette carboné modifié par réaction d'au moins un hydrocarbure aliphatique avec lui-même, ou avec au moins un autre hydrocarbure aliphatique, ou avec au moins un hydrocarbure aromatique ou cyclanique substitué par au moins un radical alkyle.28. Use of the compound according to any one of claims 1 to 21 in a process for the manufacture of hydrocarbon (s) having a carbon skeleton modified by reaction of at least one aliphatic hydrocarbon with itself, or with at least one other hydrocarbon aliphatic, or with at least one aromatic or cyclanic hydrocarbon substituted by at least one alkyl radical.
29. Utilisation selon la revendication 28, caractérisé en ce que l'hydrocarbure aliphatique est choisi parmi les hydrocarbures aliphatiques linéaires, notamment de C2 à C30, et les hydrocarbures aliphatiques branchés, notamment de C à C30, l'hydrocarbure aromatique substitué par au moins un radical alkyle est choisi panni les hydrocarbures aromatiques substitués de C7 à C30 avec au moins un radical alkyle linéaire ou branché, notamment de Ci à C24, et l'hydrocarbure cyclanique substitué par au moins un radical alkyle est choisi parmi les hydrocarbures cyclaniques substitués de C à C30 avec au moins un radical alkyle linéaire ou branché, notamment de Ci à C27.29. Use according to claim 28, characterized in that the aliphatic hydrocarbon is chosen from linear aliphatic hydrocarbons, in particular from C 2 to C 30 , and branched aliphatic hydrocarbons, in particular from C to C 30 , the substituted aromatic hydrocarbon with at least one alkyl radical is chosen from the substituted aromatic hydrocarbons from C 7 to C 30 with at least one linear or branched alkyl radical, in particular from C 1 to C 24 , and the cyclanic hydrocarbon substituted with at least one alkyl radical is chosen among the cyclanic hydrocarbons substituted from C to C 30 with at least one linear or branched alkyl radical, in particular from C to C 27 .
30. Utilisation du composé selon Tune quelconque des revendications 1 à 21 dans un procédé de fabrication d'hydrocarbure(s) par réaction du méthane avec au moins un autre hydrocarbure aliphatique, ou avec au moins un hydrocarbure aromatique ou cyclanique substitué par au moins un radical alkyle.30. Use of the compound according to any one of claims 1 to 21 in a process for the manufacture of hydrocarbon (s) by reaction of methane with at least one other aliphatic hydrocarbon, or with at least one aromatic or cyclanic hydrocarbon substituted with at least one alkyl radical.
31. Utilisation du composé selon Tune quelconque des revendications 1 à 21 dans un procédé de fabrication d'alcane(s), notamment d'éthane, par réaction du méthane avec lui-même.31. Use of the compound according to any one of claims 1 to 21 in a process for the manufacture of alkane (s), in particular ethane, by reaction of methane with itself.
32. Utilisation du composé selon Tune quelconque des revendications 1 à 21 dans un procédé de fabrication d'hydrocarbure(s) par réaction de métathèse croisée entre au moins un hydrocarbure initial et ledit composé. 32. Use of the compound according to any one of claims 1 to 21 in a process for the production of hydrocarbon (s) by cross-metathesis reaction between at least one initial hydrocarbon and said compound.
3. Utilisation du composé selon Tune quelconque des revendications 1 à 21 dans un procédé de fabrication d'hydrocarbure(s) ou d'oligomère(s) ou de polymère(s) hydrocarboné(s) à squelette carboné modifié par réaction d'un polymère hydrocarboné initial avec de l'hydrogène. 3. Use of the compound according to any one of claims 1 to 21 in a process for the manufacture of hydrocarbon (s) or oligomer (s) or of hydrocarbon polymer (s) with a carbon skeleton modified by reaction of a initial hydrocarbon polymer with hydrogen.
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