KR102082531B1 - 수소화 반응에 유용한 장치(iii) - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 하나 이상의 다공성 부재를 포함하는 장치를 통해, 수송된 물질을 처리하는 장치에 관한 것이며, 이때 상기 다공성 부재는, 상기 다공성 부재를 통한 물질의 교차-흐름을 허용하는 특정 고체 금속 구조물로 이루어지고, 상기 다공성 부재는, 팔라듐(Pd)으로 함침된 비-산성 금속 산화물로 코팅된다.

Description

수소화 반응에 유용한 장치(III){DEVICE USEFUL FOR HYDROGENATION REACTIONS(III)}
본 발명은, 수송된 물질을 하나 이상의 다공성 부재를 포함하는 장치를 통해 처리하는 장치에 관한 것이며, 이때 상기 다공성 부재는, 상기 다공성 부재를 통한 물질의 교차-흐름(cross-flow)을 허용하는 특정 고체 금속 구조물로 이루어지고, 비-산성 금속 산화물(이는 팔라듐(Pd)으로 함침됨)로 코팅된다.
본 발명에 따른 장치는 균질 및 비균질 조건하의 화학적 반응을 수행하는데 유용하다.
상기 장치는 실험실 규모 뿐 아니라 산업적 규모의 화학적 반응(특히 수소화, 예컨대 선택적 수소화)에 유용하다.
WO2010/142806 및 WO2010/142809는 장치를 통해 수송되는 유체 또는 유동화된 물질을 위한 혼합기 또는 열교환기로서 유용한 유사한 장치를 기술하고 있다. 이 장치는 또한, 균질 또는 비균질 조건하의 화학적 반응을 수행하는데 유용하다.
본 발명의 목적은, 개선된 특성들(특히 선택적 수소화 면에서)을 갖고 또한 제조하기 쉬운 장치를 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 장치는 또한 매우 안정하다 (반응 조건(예컨대 pH), 기재 및 용매(특히 물)과 관련하여). 상기 장치는 매우 쉽게 재사용될 수 있다.
특히, 본 발명에 따른 장치는 벽(바람직하게는, 실린더형 벽)과 함께, 하나 이상의 유입구 말단 및 하나 이상의 유출구 말단을 가진 관(tube)을 포함하며, 이때 상기 관에는 고체 발포형 구조물로 이루어진 하나 이상의 다공성 부재가 배열되며, 상기 다공성 부재는, 서로 연결되어 상호연결형 네트워크를 형성하는 복수의 중공 공간(hollow space)을 포함하며, 상기 하나 이상의 부재는 특정 금속 합금으로 이루어지고, 이어서 비-산성 금속 산화물(이는, 이어서 또한 Pd로 함침됨)로 코팅되며, 상기 하나 이상의 부재 및 상기 벽은 하나의 조각(one piece)으로 이루어진다.
상기 장치 및 상기 하나 이상의 다공성 부재는, 예를 들면 미국 특허 제 5,639,070 호, 제 5,732,323 호 및 제 6,676,892 호에 기술된 선택적 레이저 소결(SLS) 방법 또는 전자빔 용용(EBM)에 의해 하나의 조각으로 제조될 수 있다. EBM 공정은 하기와 같은 몇 가지 이점을 갖는다: 비-열처리, SLS를 통해 수득되는 것보다 더 부드러운 표면 수득, SLS 보다 2-3배 더 빠름.
본 발명은, 수송된 물질을 하나 이상의 다공성 부재를 포함하는 장치를 통해 처리하는 장치에 관한 것이며, 이때 상기 다공성 부재는, 상기 다공성 부재를 통한 물질의 교차-흐름을 허용하는 특정 고체 금속 구조물로 이루어지고, 상기 다공성 부재는 금속 합금으로 제조되며, 상기 금속 합금의 주요 성분은 코발트(Co), 크롬(Cr) 및 몰리브덴(Mo)이다.
따라서, 본 발명은, 상기 하나 이상의 다공성 부재가,
(i) 금속 합금의 총 중량을 기준으로 55중량% 내지 80중량%의 Co, 및
(ii) 금속 합금의 총 중량을 기준으로 20중량% 내지 40중량%의 Cr, 및
(iii) 금속 합금의 총 중량을 기준으로 2중량% 내지 10중량%의 Mo
를 포함하는 금속 합금으로 제조되고, 상기 다공성 부재는 비-산성 금속 산화물로 코팅되며 이는 팔라듐(Pd)으로 함침되는, 장치에 관한 것이다.
모든 %의 합이 항상 100임은 자명하다.
담체로서 사용된 금속 합금은 코발트/크롬/몰리브덴 합금이다. 상기 합금은 EOS 게엠베하(GmbH)(독일), 아텐보로 덴탈 유케이(Attenborough Dental UK)(메갈륨(Megallium)®), 및 인터내셔날 니켈(International Nickel)과 같은 회사로부터 상업적으로 구입할 수 있다.
그러한 합금은 치과 분야에서 보통 사용된다. 특히, 이는 치과 보철물의 제조에 사용된다.
따라서, 본 발명에 따른 그러한 장치로서 사용시 상기 물질이 탁월한 특성을 갖는다는 것은 놀랍다.
따라서, 본 발명은, 상기 하나 이상의 다공성 부재가,
(i) 금속 합금의 총 중량을 기준으로 55중량% 내지 70중량%의 Co, 및
(ii) 금속 합금의 총 중량을 기준으로 20중량% 내지 35중량%의 Cr, 및
(iii) 금속 합금의 총 중량을 기준으로 4중량% 내지 10중량%의 Mo
를 포함하는 금속 합금으로 제조되고, 상기 다공성 부재는 비-산성 금속 산화물로 코팅되고 Pd으로 함침되는, 장치에 관한 것이다.
상기 금속 합금은 추가의 금속, 예를 들면 Cu, Fe, Ni, Mn, Si, Ti, Al 및 Nb를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시양태의 본질적인 특징은, 하나 이상의 다공성 부재가 비-산성 금속 산화물 층으로 코팅된다는 점이다.
하나 이상의 다공성 부재를 코팅하는 비-산성 금속 산화물 층은 염기성 또는 양쪽성(amphoteric)이다. 적합한 비-산성 금속 산화물 층은 Zn, Cr, Mn, Cu 또는 Al을 포함한다. 바람직하게는, 상기 산화물 층은 ZnO 및 임의적으로 하나 이상의 추가의 금속 산화물을 포함하고, 이때 금속은 Cr, Mn, Mg, Cu 및 Al으로 이루어진 군 중에서 선택된다.
상기 하나 이상의 요소는 바람직하게는 ZnO 및 임의적으로 하나 이상의 추가의 금속 (Cr, Mn, Mg, Cu 및 Al) 산화물의 얇은 층으로 코팅된다.
금속 합금의 코팅은 일반적으로 공지된 방법, 예를 들면 딥-코팅에 의해 수행된다.
보통, 본 발명의 장치는 촉매의 총 중량을 기준으로 0.001 내지 2 중량%, 바람직하게는 0.01 내지 1 중량%의 ZnO를 포함한다.
본 발명의 바람직한 실시양태에서, 비-산성 금속 산화물 층은 ZnO 및 하나 이상의 추가의 금속 산화물을 포함하고, 이때 금속은 Cr, Mn, Mg, Cu 및 Al으로 이루어진 군 중에서 선택된다.
본 발명의 추가의 바람직한 실시양태에서, 비-산성 금속 산화물 층은 ZnO 및 Al2O3를 포함한다.
ZnO와 Al2O3의 혼합물이 사용되는 경우, ZnO:Al2O3의 비율이 2:1 내지 1:2인 것이 바람직하다.
그렇게 코팅된 부재 또는 부재들은 이어서 Pd-나노입자로 함침된다. 상기 나노입자는 통상의 공지된 방법에 의해, 예를 들면 PdCl2를 전구체로 사용하여 합성된 다음 수소에 의해 환원된다.
보통, 비-산성 금속 산화물 층 상에 있는 Pd-나노입자는 0.5 내지 20 nm, 바람직하게는 2 내지 15 nm, 더욱 바람직하게는 5 내지 12 nm, 및 가장 바람직하게는 7 내지 10 nm의 평균 입자 크기를 갖는다. (상기 크기는 광산란 방법에 의해 측정된다).
본 발명에 따른 장치는 촉매의 총 중량을 기준으로 0.0001 내지 1 중량%, 바람직하게는 0.001 내지 0.1 중량%의 Pd-나노입자를 포함한다.
상기 장치의 추가의 실시양태에 따르면, 상기 하나 이상의 다공성 부재의 중공 공간은 실질적으로 구형이고 0.5 내지 20 mm, 바람직하게는 1 내지 10 mm, 더욱 바람직하게는 1.5 내지 5 mm의 평균 등가(equivalent) 직경을 갖는다.
상기 구형 중공 공간의 표면적을 한정하는 쉘(shell)은 추가로 복수의 상호-연결 구멍(hole)을 포함하며, 이는 물질의 교차-흐름을 가능하게 한다. 상기 구멍의 평균 등가 직경은 0.01 내지 5 mm, 바람직하게는 0.1 내지 5 mm 범위, 더욱 바람직하게는 0.1 내지 2 mm 범위이다.
본 발명의 특정 실시양태에서, 상기 쉘은, 평활하거나 거칠거나 부분적으로 평활하고 부분적으로 거친 표면을 포함하도록 제조된다.
바람직한 실시양태에서, 상기 장치는, 혼합기 또는 열 교환기로서의 사용을 위해, 또는 단일 및 다중 상 화학 반응, 예를 들면 빠른, 발열성, 혼합 민감성 또는 온도 민감성 반응의 연속적인 취급을 위해 설계된다. 상기 장치는 반응물의 빠른 혼합 및 매우 향상된 열 전달을 제공한다. 다공성 구조물을 반응기의 벽에 고정되게 연결하는 것은, 우수한 열 전달 및 매우 높은 기계적 안정성을 보장하는데 있어서 매우 중요하다. 이는 고온 고압까지 가공할 수 있게 해준다. 다공성 부재의 구조는 또한 축방향 분산, 반응기내 체류 시간 분포에 크게 영향을 미치며, 이는 화학적 플랜트의 대규모화를 위한 중요한 변수이다.
화학적 플랜트에 흔히 사용되는 통상적인 배취 반응기의 경우, 에너지 소산이 교반기의 회전 속도에 의해 제어될 수 있다. 연속 시스템의 경우는 단지 유속만이 변경될 수 있으며, 이는 체류 시간 및 그의 분포와 직결된다. 이러한 상관관계는 배취 반응기에 비해 단점이지만, 이는, 컴퓨터식 유체 역학(CFD)의 도움으로 설계된 다음 예를 들면 상술한 SLS 방법에 의해 제조된 다공성 부재의 명백히 한정된 기하구조에 의해 처리될 수 있다.
유기 분자 내의 작용기의 수소화는 빠른 다중상 발열 반응의 예이다. 그러한 반응은, 유기 합성에 이용가능한 환경적으로 허용가능한 반응 경로의 일부이다. 예를 들면, 전구체, 즉 비타민 A 및 비타민 E의 중간체가 세 가지의 주요 유형의 반응에 의해 제조된다. 그중 하나는 촉매에 의한 선택적 수소화(다중 상, 즉 삼상 반응)이며, 여기서 반응 혼합물은 액상, 비-용해된 고체 촉매상 및 기상을 포함한다.
그러한 수소화 반응을 수행하기 위한 가장 통상적인 반응기 유형은 배취식으로 조작되는 슬러리 반응기이다. 주로 교반식 탱크 및 루프 반응기가 사용되고 있다. 강한 발열성 반응으로 인해 효율적인 온도 제어를 위해 외부 및 내부 열 교환기의 조합이 필요하다. 또한, 상기 반응에 사용된 촉매의 농도는 비교적 낮으며(10% 미만), 이는 반응 속도를 제한한다. 마지막으로 통상적인 반응기의 열 전달 성능은 0.2 내지 5 kW m-3 K-1의 수준이다. 따라서, 허용가능한 생산 속도를 얻기 위해서는 큰 반응기 부피가 필요하다.
수소화 공정의 성능 및 생산물 분포는 촉매 활성/선택성 및 반응기내 수송 현상과 화학적 역학의 상호작용에 의해 매우 영향을 받는다.
3상 반응에서, 극복해야할 주요 문제점 중 하나는 내부 및 외부 물질 전달 제한을 피하는 것이다. 따라서, 작은 직경의 촉매 입자가 필요하다. 그러나 기술적 응용에서는 촉매 취급 예를 들면 고체 부하, 여과 및 방출(이는 흔히 안전성 및 환경적 문제를 가지며 심각한 촉매 손실 및 경제적으로 좋지 않은 공정을 초래할 수 있음)로 인해 최소 크기가 제한된다.
또한, 수소화는 고발열성이기 때문에 반응열의 제거가 반응기 성능의 주요 제한점이 된다. 따라서, 슬러리 반응기에서, 부피당 촉매의 질량은 그의 열 교환 용량에 의해 제한된다.
추가의 양태는 제어된 압력 하의 공정 안전성 및 지속가능한 생산에 관한 것이다. 상술한 바와 같은 다단계 화학 공정에서 생산물 중간체는 흔히 불안정하며 분해되어 다량의 열을 방출한다. 그 결과는 열 폭주 및 폭발이다.
화학적 반응의 안전성을 증가시키기 위해서는 엄격한 열 관리가 필요하다. 또한, 유해 잠재성을 감소시키기 위해 반응기내 반응물의 양이 가능한 한 적어야 한다.
선택적인 반응의 이러한 문제는, 이후 플러그 흐름 반응기로도 지칭되는 장치(본 발명에 의해 한정되는 디자인)를 사용함으로써 해결될 수 있다. 그러한 반응기는 연속식으로 조작될 수도 있다. 이 조작 모드는, 배취 공정의 경우에서와 같은 다량의 불안정한 생성물 중간체의 저장을 피하고 화학적 반응의 안전성을 증가시킨다. 이 공정 통합은 특히, 열적으로 불안정한 중간체를 안정한 것으로 가공하는데 중요하다.
이후 기술하는 연속적 플러그 흐름 반응기는 열 및 물질 전달 면에서 그의 구조화된 기하구조가 최적화된다. 반응기에서의 상기 플러그 흐름 유사 속도장(velocity field)은 등온 균질 작동 모드를 보장한다. 이는, 화학적 반응이 사용하는 유체의 열전달 계수, 속도, 밀도 및 혼합 거동에 대해 기하구조적으로 적합화되어 조작 비용(압력 강하, 가열 에너지 등) 및 생성물 품질(선택성, 전환율 등)의 비율을 최적화할 수 있다. 한편, 상기 하나 이상의 다공성 부재의 구조는 정적 혼합 요소의 요건을 만족시킬 뿐 아니라, 임계적 반응을 위한 불꽃 구속자(arrestor)로서 작용하고, 편리한 성형 및 재료의 바른 선택을 통한 연속 시스템의 기계적 및 화학적 안정성을 허용한다.
상기 요건을 모두 만족시키기 위해, 상기 하나 이상의 다공성 부재의 기하구조는 상기 부재의 길이에 걸쳐 일관적이지 않아야 하며 다른 조건으로 조정될 수 있다. 또한 관에서 일어나는 반응에 의존하여, 상기 다공성 부재는 상기 관의 총 길이를 가로질러 연장될 수 있거나 상기 반응기 관의 총 길이의 10 내지 90%, 바람직하게는 50 내지 80%의 길이를 가질 수 있다.
본 발명에 따른 플러그 흐름 반응기는 mm 범위의 특성 치수를 갖는다. 바람직하게는, 상기 반응기는 0.5 내지 300 mm 범위의 채널 직경으로 사용된다.
본 발명의 바람직한 실시양태에서, 반응기 관은 1 내지 300 mm, 바람직하게는 2 내지 100 mm, 더욱 바람직하게는 5 내지 50 mm 범위의 직경을 갖는다.
상기 장치를 화학적 반응을 수행하기 위한 반응기로서 사용하는 것과 관련하여, 본 발명의 범주 내의 기본적인 목적은 촉매의 사용을 제안하는 것이다. 플러그 흐름 반응기에서, 촉매 입자는 이동성화된 형태 또는 고정화된 형태로 전통적인 현탁 반응기에서와 같이 사용될 수 있다. 촉매 입자가 고정화된 형태로 사용되는 경우, 다공성 부재의 바람직하게는 소결된 금속 구조가 촉매의 지지체로서 작용할 수 있다.
상기 반응기의 또하나의 주요 특징은 전통적인 화학적 반응기에 비해 높은 표면적 대 부피 비율이다. 상기 하나 이상의 다공성 부재에 의해 확립되는 반응기의 비표면적은 500 내지 50,000 m2m-3 범위 내에 들지만, 전통적인 실험실용 및 생산용 용기의 비표면적은 약 10 m2m-3으로, 거의 100 m2m-3을 넘기지 않는다.
플러그 흐름 반응기의 바람직한 실시양태에서, 상기 관은, 고리형 챔버를 한정하는 이중벽 실린더형 하우징을 포함하며, 여기서 상기 고리형 챔버는 하나 이상의 유체 유입구 및 하나 이상의 유체 유출구를 포함하며, 이들은, 반응 혼합물을 냉각 또는 가열하기 위해 상기 챔버를 통해 열교환 유체를 연속적으로 이송하기 위한 열교환기에 연결되어 있다.
대안적으로 또는 상기 이중벽 실린더형 하우징과 함께, 상기 관은 상기 실린더형 벽의 길이 방향으로 배열된 중앙 내부-관을 포함할 수 있으며, 이때 상기 내부 관은 적어도 상기 관을 통해 이송된 물질에 반응 공정의 화합물을 첨가하기 위한 유출구를 포함하거나 유출구 없이 상기 반응기를 통해 열교환 유체를 이송하기 위한 내부 관으로 배열된다.
일반적으로, 본 발명에 따른 장치는,
(i) 금속 합금(특히 EOS 코발트크롬 MP1®)으로 장치(하나 이상의 다공성 부재 포함)를 제조하는 단계, 및
(ii) 상기 장치(그의 내부 부분)를 비-산성 금속 산화물 층으로 코팅하는 단계, 및
(iii) 상기 비-산성 금속 산화물 층을 Pd 나노입자로 함침시키는 단계
에 의해 제조된다.
본 발명에 따른 장치는 유기 출발 물질, 특히 탄소-탄소 삼중 결합을 포함하는 유기 출발 물질, 더욱 특히 알킨올 화합물의 선택적 촉매작용 수소화에 사용된다. 따라서, 본 발명은 또한, 본 발명에 따른 장치의, 유기 출발 물질, 특히 탄소-탄소 삼중 결합을 포함하는 유기 출발 물질, 더욱 특히 알킨올 화합물의 선택적 촉매작용 수소화에서의 용도에 관한 것이다.
바람직하게는, 본 발명의 하기 화학식 (I)의 화합물을 수소와 반응시키는 방법에 관한 것이며, 이때 반응 용액은 본 발명에 따른 장치를 통해 펌핑(또는 다른 식으로 이송)된다:
Figure 112014110428274-pct00001
(I)
상기 식에서,
R1은 선형 또는 분지형 C1 내지 C35 알킬 또는 선형 또는 분지형 C5 내지 C35 알케닐 잔기이고, 이때 C 쇄는 치환될 수 있고,
R2는 선형 또는 분지형 C1 내지 C4 알킬이고, 이때 C 쇄는 치환될 수 있고,
R3은 H 또는 -C(CO)C1-C4알킬이다.
수소는 보통 H2 기체 형태로 사용된다.
바람직한 화학식 (I) 화합물은 하기와 같다:
Figure 112014110428274-pct00002
Figure 112014110428274-pct00003
상기 화합물들은 화학식 (Ia'), (Ib'), (Ic') 및 (Id')의 상응 화합물로 수소화된다:
Figure 112014110428274-pct00004
상기 반응은 보통 가압하에 수행된다. 보통 2 내지 10 bar이다.
상기 반응은 보통 승온에서 수행된다. 보통 30 내지 80℃ 범위이다.
상기 반응은 보통 임의의 용매 없이 수행된다. 그러나, 수소화에 불활성인 용매를 사용하는 것 또한 가능하다.
도 1은 수소화 공정의 적합한 배열을 도시한다.
이하에서는 본 발명을 더 자세히 기술한다. 달리 언급되지 않으면, 모든 부는 중량과 관련된 것이고 온도는 ℃로 주어진다.
실시예 1
장치(플러그 반응기)의 제조
금속 발포성(foamy) 구조물에서의 화학적 반응 면에서, 상업적으로 입수가능한 발포체(foam)의 약간의 어려움이 해소되어야 했다. 한편으로, 알루미늄 또는 구리와 같은 상업적으로 입수가능한 물질은 화학적 반응기에서 특히 부식 면에서 결정적이다. 다른 한편, 상기 발포체에서 벽으로의 연결은 열전달에서 제한적 단계이다. 납땜과 같은 다른 접근법이 시험되었지만 지속적인 연결이 달성되지 못했다. 따라서 본 발명에 따라 새로운 제조 접근법이 제안되며, 이는 서론 부분에서 기술한 바와 같이 소위 레이저 소결 기법(SLS)이다. 이 기법으로써, 거의 모든 형상의 삼차원적 구조가 컴퓨터 보조 디자인(CAD) 소프트웨어로 설계될 수 있으며 하나의 단일 부분(part)으로서 제조될 수 있다. 이는, 금속 분말(EOS 코발트크롬 MP1®)의 층을 침착하고, 상기 CAD 모델에 상응하는 선택된 위치 상에 에너지를 가하여 이를 소결한 다음 새로운 층을 침착하고 상기 공정을 다시 시작함으로써 수행되며, 이는 예를 들면 미국 특허 제 5,639,070 호, 제 5,732,323 호 및 제 6,676,892 호에 기술되어 있다. 상기 제조 공정은 50㎛ 정도의 길이 규모까지의 구조 면에서는 거의 제한이 없으므로 모든 공정 특이적 설계 기준이 제조자에 의해 충족될 수 있다. 이러한 바람직함은, 하기에 열거된 대부분의 영향성 변수를 채택함으로써 화학적 공정에 대해 매우 정확한 대규모화를 가능하게 한다. 대안적 접근법은 소위 전자 빔 용융(EBM)이며, 이 또한 서론 부분에 기술되어 있다.
상기 장치는 200 mm의 길이, 10 mm의 외부 직경, 6 mm의 내부 직경 및 4.4 ml의 관의 공(empty) 부피를 가졌다.
이어서, 상기 장치를 금속 산화물 층으로 코팅한 다음, 이 층 위에 Pd-나노입자를 침착시켰다.
이어서, 상기 장치를 450℃에서 3시간 동안 열적으로 예비-처리하였다.
ZnO + Al 2 O 3 의 침착(다공성 부재의 코팅)
Al2O3 + ZnO 전구체 용액의 제조: 10 mL 플라스크에 Al(NO3)3 ·9H2O (20.0 g, 53.3 mMol) 및 물(70 mL)을 첨가하였다. 혼합물을, Al(NO3)3 ·9H2O 이 완전히 용해될 때까지 교반하였다. 용액을 95℃까지 가열하였다. 이어서 상기 용액에 ZnO 분말(4.34 g, 53.3 mMol)을 서서히 첨가하였다. ZnO가 완전히 용해될 때까지 가열 및 교반을 유지하였다. 이어서 용액을 실온으로 냉각하고 멤브레인 필터를 통해 여과하였다.
ZnO + Al2O3의 침착은, 산화된 장치의 내부를 전구체 용액으로 세정함으로써 수행하였다. 상기 장치를 이어서 60℃에서 125 mbar 하에 2시간 동안 건조한 다음 450℃에서 1시간 동안 소결하였다. 이 공정을 2회 반복하였다.
Pd 를 이용한 함침
Pd° 현탁액의 제조: 몰리브덴산나트륨 이수화물(79.5 mg, 0.329 mmol) 및 무수 염화 팔라듐(II)(53.0 mg, 0.299 mmol)을 탈이온수 30 mL에 가열(대략 95℃) 및 교반 하에 첨가하였다. 물이 완전히 증발될 때(고체 잔사가 형성될 때)까지 가열 및 교반을 계속하였다. 이후, 30 mL의 탈이온수를 상기 잔사에 교반하에 가하였다. 증발-용해 사이클을 2회 반복하여 PdCl2를 완전히 용해시켰다. 마지막으로, 50 mL의 뜨거운 물을 상기 고체 잔사에 가하였다. 진한 갈색 용액을 실온으로 냉각하고 여과지를 통해 100 mL 실린더 내로 여과하였다. 여과지를 물로 세척하였다. 전구체 용액의 최종 부피는 60 mL가 되어야 한다. 유리 실린더에서 실온에서 상기 전구체 용액에 수소를 1시간 동안 버블링시킴으로써 Pd° 현탁액을 형성하였다.
상기 장치의 한쪽 말단을 고무 스토퍼(stopper)로 막고 반응기를 상기 수득된 Pd° 현탁액으로 채우고, 90℃에서 감압하에 수직 위치로 액체를 서서히 증발시켰다. 이 공정을 3회 반복하였다.
수소화 전에 촉매를 H2로 활성화시켰다.
상기 장치의 사용은 우수한 선택성으로 선택적 수소화를 이끌었다.
수소화 공정의 적합한 배열이 도 1에 도시되어 있다.

Claims (12)

  1. 탄소-탄소 삼중 결합을 포함하는 유기 출발 물질의 선택적 촉매작용(selective catalytic) 수소화에 사용되는 장치로서, 이때
    상기 장치는 하나 이상의 다공성 부재를 포함하고,
    상기 다공성 부재는, 상기 다공성 부재를 통한 물질의 교차-흐름(cross-flow)을 허용하는 특정 고체 금속 구조물로 이루어지고,
    상기 다공성 부재는,
    (i) 금속 합금의 총 중량을 기준으로 55중량% 내지 80중량%의 Co, 및
    (ii) 금속 합금의 총 중량을 기준으로 20중량% 내지 40중량%의 Cr, 및
    (iii) 금속 합금의 총 중량을 기준으로 2중량% 내지 10중량%의 Mo
    를 포함하는 금속 합금으로 제조되고,
    상기 다공성 부재는 비-산성 금속 산화물로 코팅되며,
    상기 비-산성 금속 산화물은 팔라듐(Pd)으로 함침되고,
    상기 장치를 통해 반응 용액이 펌핑되는, 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 유기 출발 물질이 하기 화학식 (I)의 화합물인, 장치:
    Figure 112019073743255-pct00007
    (I)
    상기 식에서,
    R1은 선형 또는 분지형 C5 내지 C35 알킬 또는 선형 또는 분지형 C5 내지 C35 알케닐 잔기이고, 이때 C 쇄는 치환될 수 있고,
    R2는 선형 또는 분지형 C1 내지 C4 알킬이고, 이때 C 쇄는 치환될 수 있다.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 금속 합금이, Cu, Fe, Ni, Mn, Si, Ti, Al 및 Nb로 이루어진 군 중에서 선택된 금속을 추가로 포함하는, 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 금속 합금이
    (i) 금속 합금의 총 중량을 기준으로 55중량% 내지 70중량%의 Co, 및
    (ii) 금속 합금의 총 중량을 기준으로 20중량% 내지 35중량%의 Cr, 및
    (iii) 금속 합금의 총 중량을 기준으로 4중량% 내지 10중량%의 Mo
    를 포함하는, 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 다공성 부재를 코팅하는 상기 비-산성 금속 산화물 층이 염기성 또는 양쪽성(amphoteric)인, 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 비-산성 금속 산화물 층이 ZnO 및 임의적으로 하나 이상의 추가의 금속 산화물(이때 금속은 Cr, Mn, Mg, Cu 및 Al으로 이루어진 군 중에서 선택된다)을 포함하는, 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 비-산성 금속 산화물 층이 ZnO 및 Al2O3를 포함하는, 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 비-산성 금속 산화물 층 상에 있는 Pd-나노입자가 0.5 내지 20 nm의 평균 입자 크기를 갖는, 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 장치가, 촉매의 총 중량을 기준으로 0.001 내지 2 중량%의 ZnO를 포함하는, 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 장치가, 장치의 총 중량을 기준으로 0.0001 내지 1 중량%의 Pd-나노입자를 포함하는, 장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 다공성 부재의 중공 공간(hollow space)이 실질적으로 구형이고 0.5 내지 20 mm의 평균 등가(equivalent) 직경을 갖는, 장치.
  12. 삭제
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