RU2159675C1 - Method of activating titanium-containing silicate, titanium-containing silicate catalyst, and method of oxidizing organic substrate - Google Patents
Method of activating titanium-containing silicate, titanium-containing silicate catalyst, and method of oxidizing organic substrate Download PDFInfo
- Publication number
- RU2159675C1 RU2159675C1 RU99111171/04A RU99111171A RU2159675C1 RU 2159675 C1 RU2159675 C1 RU 2159675C1 RU 99111171/04 A RU99111171/04 A RU 99111171/04A RU 99111171 A RU99111171 A RU 99111171A RU 2159675 C1 RU2159675 C1 RU 2159675C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- catalyst
- titanium
- hydrogen peroxide
- benzene
- reaction
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/50—Improvements relating to the production of bulk chemicals
- Y02P20/52—Improvements relating to the production of bulk chemicals using catalysts, e.g. selective catalysts
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/50—Improvements relating to the production of bulk chemicals
- Y02P20/584—Recycling of catalysts
Landscapes
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
- Catalysts (AREA)
- Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к способу улучшения каталитических свойств титансодержащего силикалита общей формулы (I) и его применению в процессах окисления: органических субстратов и амоксимирования карбонилсодержащих соединений пероксидом водорода. The invention relates to a method for improving the catalytic properties of titanium-containing silicalite of general formula (I) and its use in oxidation processes: organic substrates and amoximation of carbonyl-containing compounds with hydrogen peroxide.
Известно, что цеолиты с MFI-структурой, содержащие титан (TS-I), используются в качестве катализаторов в реакциях прямого окисления пероксидом водорода таких субстратов, как ароматические углеводороды (патент US 4369783), олефины (ЕР 100119), азотсодержащие соединения (вторичные амины - патент US 4918194, аммиак - патент US 5320819) и реакциях амоксимирования карбонилсодержащих соединений (патент US 4794198, ЕР 496385). It is known that titanium-containing zeolites with an MFI structure (TS-I) are used as catalysts in the reactions of direct oxidation by hydrogen peroxide of such substrates as aromatic hydrocarbons (US Pat. No. 4,369,783), olefins (EP 100119), nitrogen-containing compounds (secondary amines - patent US 4918194, ammonia - patent US 5320819) and amoximation reactions of carbonyl-containing compounds (patent US 4794198, EP 496385).
Также является известным, что каталитические свойства цеолитов, проявляемые ими в реакциях с участием пероксида водорода, могут быть существенно улучшены в результате соответствующей активирующей обработки. It is also known that the catalytic properties of zeolites, manifested by them in reactions involving hydrogen peroxide, can be significantly improved by appropriate activating treatment.
Например, в патенте ЕР 230949 описан способ получения эпоксидов из олефинов с участием пероксида водорода при использовании в качестве катализатора титансодержащего силикалита, который обработан нейтрализующим агентом до или во время процесса эпоксидирования. For example, EP 230949 describes a method for producing epoxides from olefins with the participation of hydrogen peroxide using titanium-containing silicalite which is treated with a neutralizing agent before or during the epoxidation process as a catalyst.
В ряду нейтрализующих агентов в этом ЕР патенте описано использование органических кремнийсодержащих соединений формулы типа X - Si (R)3 или водорастворимых веществ, полученных из катионов I или II группы с изменяющейся основностью.In a series of neutralizing agents, this EP patent describes the use of organic silicon-containing compounds of the formula X-Si (R) 3 type or water-soluble substances obtained from cations of group I or II with varying basicity.
Этот способ, однако, имеет некоторые ограничения, связанные, к примеру, с реакционной способностью органических соединений кремния. Поэтому после обработки катализатора необходима стадия промывки для удаления силанизирующего агента, которая, если не будет эффективной (количественной), может вызывать на стадии эпоксидирования побочные реакции с растворителями и продуктами, образовавшимися по ходу основной реакции. This method, however, has some limitations associated, for example, with the reactivity of organic silicon compounds. Therefore, after processing the catalyst, a washing step is necessary to remove the silanizing agent, which, if it is not effective (quantitative), can cause side reactions at the epoxidation stage with solvents and products formed during the main reaction.
Что касается использования щелочных веществ с катионами I и II группы, то ограничивающий фактор связан с их свойством растворимости в воде, в результате чего используемый в реакции растворитель с самого начала должен обязательно содержать воду для их полного растворения, если процедура нейтрализации осуществляется в процессе реакции. As for the use of alkaline substances with cations of group I and II, the limiting factor is associated with their property of solubility in water, as a result of which the solvent used in the reaction must necessarily contain water from the very beginning for their complete dissolution if the neutralization procedure is carried out during the reaction.
В US патенте 4794198 описан способ амоксимирования карбонильных соединений, в частности циклогексанона, в соответствующие оксимы, в котором используется титансодержащий силикалит (TS-I), предварительно обработанный водными растворами пероксида водорода и/или в присутствии, по меньшей мере, 0,5 эквивалента/литр кислот, имеющих pKa ≤ 5 (предпочтительно H2SO4, HCl, HNO3, H3PO4).US patent 4,794,198 describes a process for the amoximation of carbonyl compounds, in particular cyclohexanone, into the corresponding oximes, which uses titanium-containing silicalite (TS-I) pretreated with aqueous solutions of hydrogen peroxide and / or in the presence of at least 0.5 equivalent / liter of acids having pKa ≤ 5 (preferably H 2 SO 4 , HCl, HNO 3 , H 3 PO 4 ).
Однако при воспроизведении этого способа получают относительно низкую продуктивность процесса, исчисляемую как количество оксима, полученное в час, в расчете на единицу веса титана. Следовательно, получение оксимов с хорошими показателями выхода подразумевает необходимость применения больших количеств катализатора и продолжительного времени реакции, что невыгодно с экономической точки зрения и с учетом процедур выделения и очистки получаемых конечных продуктов. However, when reproducing this method, relatively low productivity of the process, calculated as the amount of oxime obtained per hour, per unit weight of titanium, is obtained. Therefore, the production of oximes with good yield indices implies the need for large amounts of catalyst and a long reaction time, which is disadvantageous from an economic point of view and taking into account the procedures for isolation and purification of the final products obtained.
Кроме того, катализаторы, активированные по вышеописанным способам, являются специфическими для каждой реакции. In addition, the catalysts activated by the above methods are specific for each reaction.
В настоящий момент, согласно данному изобретению, установлено, что каталитические свойства титансодержащего силикалита (TS-I) в вышеперечисленных реакциях могут быть улучшены, если эти катализаторы до использования подвергнуть процедуре активирования пероксидом водорода в водной среде в присутствии фторидных ионов или других видов анионов, содержащих фтор. According to the present invention, it has now been found that the catalytic properties of titanium-containing silicalite (TS-I) in the above reactions can be improved if these catalysts are subjected to hydrogen peroxide activation in an aqueous medium before use in the presence of fluoride ions or other types of anions containing fluorine.
Главное преимущество способа по настоящему изобретению - это более высокая активность и селективность активированного катализатора. Это фактически упрощает процедуры по выделению продуктов в рециркуляции реагентов с положительными эффектами экономического характера. Кроме того, катализаторы, активированные согласно способу настоящего изобретения, являются одинаково действенными для всех реакций, катализируемых титансодержащими силикалитами (окисление и амоксимирование). The main advantage of the method of the present invention is the higher activity and selectivity of the activated catalyst. This actually simplifies the procedures for the allocation of products in the recycling of reagents with positive effects of an economic nature. In addition, the catalysts activated according to the method of the present invention are equally effective for all reactions catalyzed by titanium-containing silicalites (oxidation and amoximation).
В соответствии с вышесказанным первым объектом данного изобретения является способ улучшения каталитических свойств титансодержащего силикалита формулы (I), активированием катализатора (1), пероксидом водорода в водной среде в присутствии предшественников фторидных ионов или других видов анионов, содержащих фтор. In accordance with the foregoing, the first object of the present invention is a method for improving the catalytic properties of a titanium-containing silicalite of formula (I) by activating a catalyst (1), hydrogen peroxide in an aqueous medium in the presence of fluoride ion precursors or other types of fluoride-containing anions.
Другой объект настоящего изобретения - способ окисления органических веществ и способ амоксимирования карбонилсодержащих соединений пероксидом водорода, в которых в качестве катализатора использован титансодержащий силикалит формулы (I), активированный с помощью H2O2 в водной среде в присутствии предшественников фторидных ионов или других видов анионов, содержащих фтор.Another object of the present invention is a method for the oxidation of organic substances and a method for maximizing carbonyl-containing compounds with hydrogen peroxide, in which a titanium-containing silicalite of the formula (I) is used as a catalyst, activated with H 2 O 2 in an aqueous medium in the presence of fluoride ion precursors or other types of anions, containing fluorine.
Катализаторы, используемые в способе настоящего изобретения, выбраны из таких, которые имеют общую формулу (I) xTiO2 • (I-х) SiO2, где x = 0,0001 - 0,04.The catalysts used in the method of the present invention are selected from those that have the general formula (I) xTiO 2 • (IX) SiO 2 , where x = 0.0001 - 0.04.
Вышеуказанные титансодержащие силикалиты могут быть получены в соответствии со способом, описанным в US патенте 4410501, в котором также приведены их структурные характеристики. The above titanium-containing silicalites can be obtained in accordance with the method described in US patent 4410501, which also shows their structural characteristics.
Альтернативно эти катализаторы могут быть использованы в форме микросфер с высоким механическим сопротивлением, полученных по способам, описанным в US патентах 4954653 и 4701428. Alternatively, these catalysts can be used in the form of microspheres with high mechanical resistance, obtained by the methods described in US patents 4954653 and 4701428.
В действительности было замечено, что аморфная двуокись кремния, используемая в качестве лиганда субмикронных частиц TS-I, не угрожает эффективности процесса активирования катализатора. In fact, it has been observed that amorphous silica used as a TS-I submicron particle ligand does not threaten the effectiveness of the catalyst activation process.
Титансодержащие силикалиты, в которых часть атомов титана замещена другими металлами, например атомами бора, алюминия, железа и галлия, также могут использоваться. Такие титанзамещенные силикалиты и способы их получения описаны в Европейских патентах заявках 226257, 226258 и 266825. Titanium-containing silicalites, in which part of the titanium atoms are replaced by other metals, for example, atoms of boron, aluminum, iron and gallium, can also be used. Such titanium substituted silicalites and methods for their preparation are described in European Patent Applications 226257, 226258 and 266825.
Примерами предшественников фторидных ионов, которые могут быть использованы для целей настоящего изобретения, являются: фтористо-водородная кислота, фториды аммония, фториды щелочных металлов (NaF, KF, LiF, KHF2) или других металлов, растворимые в воде, такие как, например, AlF3 • 3H2О.Examples of fluoride ion precursors that can be used for the purposes of the present invention are: hydrofluoric acid, ammonium fluorides, alkali metal fluorides (NaF, KF, LiF, KHF 2 ) or other metals soluble in water, such as, for example, AlF 3 • 3H 2 O.
Кроме того, неорганические фторпроизводные, растворимые в воде, могут быть использованы в форме кислоты, например, кремнефтористо-водородная кислота (H2SiF6), борофтористо-водородная кислота (HBF4) и фосфор (5)-фтористо-водородная кислота (HPF6) или в солевой форме, например, с NH6OH.In addition, water-soluble inorganic fluorine derivatives can be used in the form of an acid, for example, hydrofluoric acid (H 2 SiF 6 ), hydrogen fluoride (HBF 4 ) and phosphorus (5) hydrofluoric acid (HPF 6 ) or in salt form, for example with NH 6 OH.
Среди фторированных соединений, упомянутых выше, предпочтительны производные аммония, в виде иона аммония и по выбору, может присутствовать как радикал в структуре катализатора, легко удаляется тепловой обработкой при температурах выше 400oC. Фторид аммония и бифторид аммония (NH4F, NH4HF2) особенно предпочтительны.Among the fluorinated compounds mentioned above, ammonium derivatives are preferred, in the form of an ammonium ion and optionally can be present as a radical in the catalyst structure, can be easily removed by heat treatment at temperatures above 400 o C. Ammonium fluoride and ammonium bifluoride (NH 4 F, NH 4 HF 2 ) are particularly preferred.
Для того чтобы регулировать pH реакционной среды, водные растворы соединений фтора в кислотной форме могут быть частично подщелочены с помощью, например, NH4OH.In order to adjust the pH of the reaction medium, aqueous solutions of fluorine compounds in acid form can be partially alkalized with, for example, NH 4 OH.
Концентрацию фторированного соединения в реакционной среде определяют в зависимости от концентрации и строения титансодержащего силикалита. При выражении реагентов в молях F или Ti соответственно молярное соотношение F/Ti может варьировать от 0,5 до 3,0. В предпочтительных условиях, когда используются NH4F или NH4HF2, это соотношение может варьировать от 1,0 до 2,5.The concentration of fluorinated compounds in the reaction medium is determined depending on the concentration and structure of titanium-containing silicalite. When expressing the reagents in moles of F or Ti, respectively, the molar ratio F / Ti can vary from 0.5 to 3.0. Under preferred conditions, when NH 4 F or NH 4 HF 2 is used , this ratio can vary from 1.0 to 2.5.
В реакции активирования используется обычно водный раствор пероксида водорода с концентрацией 30-35% по весу. Количество пероксида водорода регулируют в зависимости от содержания титана. В предпочтительных условиях молярное соотношение H2O2/Ti может изменяться от 3,0 до 15, предпочтительно от 6 до 12.The activation reaction usually uses an aqueous solution of hydrogen peroxide with a concentration of 30-35% by weight. The amount of hydrogen peroxide is controlled depending on the titanium content. Under preferred conditions, the molar ratio of H 2 O 2 / Ti can vary from 3.0 to 15, preferably from 6 to 12.
Сочетание фторированного соединения H2O2 является основополагающим фактором, так как процесс активирования без любого из двух этих реагентов является не очень эффективным. Присутствие пероксида водорода в реакционной системе вызывает увеличение степени солюбилизации Ti ( вес.% Ti, удаленного из титансодержащего силикалита), контроль которого является критическим моментом процесса активирования.The combination of the fluorinated compound H 2 O 2 is a fundamental factor, since the activation process without either of these two reagents is not very effective. The presence of hydrogen peroxide in the reaction system causes an increase in the degree of solubilization of Ti (wt.% Ti removed from titanium-containing silicalite), the control of which is a critical moment of the activation process.
Было замечено, что в зависимости от химического состава катализатора, типа и концентрации фторсодержащего соединения и др. условий реакции (температура, продолжительность обработки), количество солюбилизированного Ti по отношению к его исходному содержанию в катализаторе может изменяться от 1 до 60 вес%. It was noted that depending on the chemical composition of the catalyst, the type and concentration of the fluorine-containing compound, and other reaction conditions (temperature, processing time), the amount of Ti solubilized with respect to its initial content in the catalyst can vary from 1 to 60 wt%.
После процедуры активирования УФ-спектр (видимый) TS-I претерпевает изменение, более или менее отчетливое, состоящее в появлении новой полосы поглощения, сосредоточенной в точке 39000 см-1. Эта модификация видна на фиг. 1, на которой показан УФ (видим.)-спектр TS-I примера 1 до (спектр А) и после (спектр В) обработки.After the activation procedure, the UV spectrum (visible) of TS-I undergoes a change, more or less distinct, consisting in the appearance of a new absorption band, concentrated at 39000 cm -1 . This modification is visible in FIG. 1, which shows UV (visible.) - spectrum TS-I of example 1 before (spectrum A) and after (spectrum B) processing.
В предпочтительном варианте активирования, когда используются фторид или бифторид аммония и титансодержащий силикалит с высоким содержанием Ti (2,1-2,4 вес. % Ti), степень солюбилизации, изменяющаяся от 30 до 50%, приводит к получению высокоселективных и активных катализаторов. In a preferred embodiment, when ammonium fluoride or bifluoride and a titanium-containing silicalite with a high Ti content (2.1-2.4 wt.% Ti) are used, the degree of solubilization, varying from 30 to 50%, results in highly selective and active catalysts.
При работе с катализаторами, имеющими меньшее содержание титана (1,5 вес. % Ti), их каталитические свойства аналогичны тем, которые наблюдаются у вышеупомянутых катализаторов, когда степень солюбилизации Ti выше 10%. When working with catalysts having a lower titanium content (1.5 wt.% Ti), their catalytic properties are similar to those observed with the aforementioned catalysts, when the degree of solubilization of Ti is higher than 10%.
Температура и продолжительность процесса активации катализатора выбираются в зависимости от желаемой степени солюбилизации Ti. The temperature and duration of the catalyst activation process are selected depending on the desired degree of solubilization of Ti.
Реакция активирования обычно проводится при температуре от 20oC до 100oC. Предпочтительно использовать температурный диапазон в пределах 60-90oC и соответствующие ему временные интервалы, которые при постоянной температуре длятся от 1 до - 6 часов.The activation reaction is usually carried out at a temperature of from 20 o C to 100 o C. It is preferable to use a temperature range in the range of 60-90 o C and the corresponding time intervals, which at a constant temperature last from 1 to 6 hours.
Реакцию активирования катализатора можно осуществлять, приготовив сначала суспензию катализатора в водном растворе предшественников фторидных ионов и пероксида водорода, с последующим термостатированием этой суспензии при выбранной температуре. The catalyst activation reaction can be carried out by first preparing a suspension of the catalyst in an aqueous solution of fluoride ion precursors and hydrogen peroxide, followed by thermostating of this suspension at a selected temperature.
Согласно другому варианту осуществления способа настоящего изобретения, пероксид водорода можно добавлять в водную суспензию реагентов, предварительно термостатированную при температуре реакции. According to another embodiment of the method of the present invention, hydrogen peroxide can be added to an aqueous suspension of reagents previously thermostated at the reaction temperature.
В конце процедуры активирования катализатор выделяют из реакционной среды и неоднократно промывают деионизированной водой. После промывания водой может следовать промывание растворимыми в воде растворителями с низкой температурой кипения, например ацетоном, для удаления впитанной воды и ускорения высушивания. At the end of the activation procedure, the catalyst is isolated from the reaction medium and washed repeatedly with deionized water. After washing with water, washing with water-soluble low boiling point solvents, such as acetone, may follow to remove the absorbed water and accelerate drying.
Эта процедура, которая не является решающей, может выполняться под вакуумом при температурах ниже 100oC или на воздухе при 110-120oC. После сушки катализатор прокаливают при температурах от 400oC до 600oC для обеспечения полного удаления ионов, которые могли быть адсорбированы, таких как, например, ион аммония.This procedure, which is not critical, can be performed under vacuum at temperatures below 100 o C or in air at 110-120 o C. After drying, the catalyst is calcined at temperatures from 400 o C to 600 o C to ensure complete removal of ions that could be adsorbed, such as, for example, ammonium ion.
Катализаторы, полученные по способу настоящего изобретения, являются активными и селективными в реакциях окисления органических субстратов и амоксимирования карбонилсодержащих соединений с помощью пероксида водорода. The catalysts obtained by the method of the present invention are active and selective in the reactions of oxidation of organic substrates and amoximation of carbonyl-containing compounds using hydrogen peroxide.
В частности, активированные катализаторы могут быть успешно использованы в реакциях гидроксилирования ароматических соединений, реакциях амоксимирования карбонилсодержащих соединении, реакциях эпоксидирования олефиновых соединений и реакциях окисления азотсодержащих соединений. In particular, activated catalysts can be successfully used in hydroxylation reactions of aromatic compounds, amoximation reactions of carbonyl-containing compounds, epoxidation reactions of olefinic compounds and oxidation reactions of nitrogen-containing compounds.
Количество используемого катализатора, так же как и условия реакции, подбирают в зависимости от окисляемого субстрата. The amount of catalyst used, as well as the reaction conditions, is selected depending on the oxidizable substrate.
Ароматические соединения, которые могут использоваться в способе настоящего изобретения, могут быть выбраны, например, из бензола, толуола, этилбензола, хлорбензола и анизола. Реакция гидроксилирования может осуществляться так, как описано, например, в US патенте 4369783. Aromatic compounds that can be used in the method of the present invention can be selected, for example, from benzene, toluene, ethylbenzene, chlorobenzene and anisole. The hydroxylation reaction can be carried out as described, for example, in US patent 4369783.
Окисление бензола в фенол с помощью пероксида водорода предпочтительно осуществляют в присутствии растворителей, выбранных из соединений формулы (II)
где R1, R2, R3 и R4, являясь одинаковыми или различными, представляют собой атом водорода или алкильную группу с 1-4 атомами углерода. В соединении формулы (II) R1, R2, R3 и R4 предпочтительно представляют собой атом водорода.The oxidation of benzene to phenol with hydrogen peroxide is preferably carried out in the presence of solvents selected from compounds of formula (II)
where R 1 , R 2 , R 3 and R 4 , being the same or different, represent a hydrogen atom or an alkyl group with 1-4 carbon atoms. In the compound of formula (II), R 1 , R 2 , R 3 and R 4 are preferably a hydrogen atom.
Целесообразно растворитель использовать в количествах от 10 до 90% по весу от веса реакционной смеси. Более целесообразно использовать растворитель в количествах от 20 до 80% по весу от веса реакционной смеси. It is advisable to use the solvent in amounts of from 10 to 90% by weight of the weight of the reaction mixture. It is more advisable to use a solvent in amounts of from 20 to 80% by weight of the weight of the reaction mixture.
В действительности было замечено, что при работе в указанных условиях происходит ингибирование вторичных реакций, которые обусловливают образование дигидроксибензолов, таких как катехол и гидрохинон, тогда как выход фенола, рассчитываемый как молярное соотношение получаемого окисленного соединения и подвергшегося реакции ароматического субстрата, остается соответствующим тому, который получают с использованием неактивированного катализатора. In fact, it was noticed that when working under these conditions, secondary reactions are inhibited, which cause the formation of dihydroxybenzenes, such as catechol and hydroquinone, while the phenol yield, calculated as the molar ratio of the resulting oxidized compound and the aromatic substrate that has undergone reaction, remains consistent with that obtained using an inactive catalyst.
Активированный катализатор в основном используют в количествах от 2% до 40% по весу по отношению к бензолу. Предпочтительно количества используемого катализатора составляют от 5 до 15% по весу в расчете на бензол. The activated catalyst is mainly used in amounts of from 2% to 40% by weight relative to benzene. Preferably, the amounts of catalyst used are from 5 to 15% by weight based on benzene.
Пероксид водорода добавляют в реакционную смесь в количествах от 5 до 50% в молях в расчете на бензол, предпочтительно от 10 до 30% в молях. Hydrogen peroxide is added to the reaction mixture in amounts of from 5 to 50% in moles based on benzene, preferably from 10 to 30% in moles.
Обычно используют растворы пероксида водорода с концентрацией от 1 до 60 вес.%, предпочтительно от 3 до 30 вес.%. Usually, hydrogen peroxide solutions are used with a concentration of from 1 to 60% by weight, preferably from 3 to 30% by weight.
Бензол используют в количествах от 10 до 80% по весу относительно веса реакционной смеси. Benzene is used in amounts of 10 to 80% by weight relative to the weight of the reaction mixture.
Предпочтительно используют бензол в количестве от 30 до 60% от веса реакционной смеси. Benzene is preferably used in an amount of 30 to 60% by weight of the reaction mixture.
Предпочтительно реакцию проводят при температуре от 50 до 95oC. Еще более предпочтительно температура находится в пределах от 70 до 85oC.Preferably, the reaction is carried out at a temperature of from 50 to 95 o C. Even more preferably, the temperature is in the range from 70 to 85 o C.
Продолжительность реакции, необходимая для полного израсходования пероксида водорода, зависит от используемых реакционных условий. The duration of the reaction necessary for the complete consumption of hydrogen peroxide depends on the reaction conditions used.
По завершении реакции гидроксилирования продукт реакции выделяют вместе с непрореагировавшим субстратом с помощью обычно применяемых для этого методов, таких как, например, фракционная перегонка и кристаллизация. Upon completion of the hydroxylation reaction, the reaction product is isolated together with the unreacted substrate using methods commonly used for this, such as, for example, fractional distillation and crystallization.
Катализатор, получаемый по способу настоящего изобретения, является, таким образом, исключительно активным в реакции амоксимирования карбонилсодержащих соединений, особенно циклогексанона, поскольку он увеличивает продуктивность по продукту окисления. Реакция амоксимирования может осуществляться так, как это описано в патентах US 4794198 и ЕР 496385. The catalyst obtained by the method of the present invention is thus extremely active in the amoximation reaction of carbonyl-containing compounds, especially cyclohexanone, since it increases the productivity of the oxidation product. The amoximation reaction can be carried out as described in patents US 4794198 and EP 496385.
Примерами олефинов, которые могут быть эпоксидированы способом настоящего изобретения, являются: этилен, пропилен, аллилхлорид, бутены, пентены, гексены, изопрен, циклооктен и циклогексен. В частности, эпоксидирование этилена и пропилена может осуществляться так, как это описано, например, в патенте EF 100119. Examples of olefins that can be epoxidized by the method of the present invention are: ethylene, propylene, allyl chloride, butenes, pentenes, hexenes, isoprene, cyclooctene and cyclohexene. In particular, the epoxidation of ethylene and propylene can be carried out as described, for example, in patent EF 100119.
Примеры азотсодержащих соединений, которые могут быть окислены катализатором, активированным по способу настоящего изобретения, могут быть выбраны из аммиака и вторичных аминов. Examples of nitrogen-containing compounds that can be oxidized by a catalyst activated by the method of the present invention can be selected from ammonia and secondary amines.
Окисление этих соединений можно проводить в соответствии с описаниями US патентов 5320819 и 4918194. The oxidation of these compounds can be carried out in accordance with the descriptions of US patents 5320819 and 4918194.
Катализатор, активированный по способу настоящего изобретения, может использоваться в непрерывном процессе без значительного уменьшения его активности и селективности. The catalyst activated by the method of the present invention can be used in a continuous process without significantly reducing its activity and selectivity.
Нижеследующие примеры, которые предназначены для иллюстрации настоящего изобретения в общих чертах, не должны рассматриваться как ограничивающие объем данного изобретения. The following examples, which are intended to illustrate the present invention in General terms, should not be construed as limiting the scope of this invention.
Пример 1. 3,0 г (1,43 ммоль Ti) катализатора TS-I (Enichem, Ti= 2,29 вес. %) и 0,11 г NH4HF2 (Fluka; средний титр 92,5%) в 35 мл воды, что соответствует молярному соотношению F/Ti= 2,5, загружают в стеклянную колбу емкостью 100 мл, снабженную механической мешалкой, обратным холодильником, термометром и термостатом с рециркуляцией масла. Водную суспензию катализатора при механическом перемешивании нагревают до 60oC. Затем добавляют 1,6 мл H2O2 30% концентрации по весу (С.Erba; плотность 1,122 г/мл при 20oC, что соответствует молярному соотношению H2O2/Ti = 11, и суспензию продолжают перемешивать при 60oC в течение 4 часов. После охлаждения твердый осадок отделяют от маточного раствора (pH 4,3) фильтрацией через пористый фильтр, затем несколько раз промывают деионизированной водой и наконец ацетоном. Впоследствии катализатор высушивают под вакуумом при 40oC в течение 8 часов и затем при скорости нагревания 50o/час подвергают термической обработке воздухом при 550oC в течение 4 часов. Титр активированного катализатора составляет 1,49% Ti. Весовое содержание солюбилизированного титана составляет 35%.Example 1. 3.0 g (1.43 mmol Ti) of TS-I catalyst (Enichem, Ti = 2.29 wt.%) And 0.11 g of NH 4 HF 2 (Fluka; average titer of 92.5%) in 35 ml of water, which corresponds to a molar ratio F / Ti = 2.5, is loaded into a 100 ml glass flask equipped with a mechanical stirrer, reflux condenser, thermometer and thermostat with oil recirculation. The aqueous suspension of the catalyst with mechanical stirring is heated to 60 o C. Then add 1.6 ml of H 2 O 2 30% concentration by weight (C. Erba; density 1,122 g / ml at 20 o C, which corresponds to a molar ratio of H 2 O 2 / Ti = 11, and the suspension was continued to mix at 60 ° C. for 4 hours After cooling, the solid precipitate was separated from the mother liquor (pH 4.3) by filtration through a porous filter, then washed several times with deionized water and finally with acetone. under vacuum at 40 o C for 8 hours and then at
Примеры 2-5. Осуществляют ту же процедуру, что и в примере 1, но активацию проводят при 80oC в течение 4 часов и при различных соотношениях реагентов. Результаты показаны в табл. 1.Examples 2-5. Carry out the same procedure as in example 1, but the activation is carried out at 80 o C for 4 hours and at different ratios of reagents. The results are shown in table. 1.
Пример 6. Реакцию осуществляют, как описано в примере 1, но используют 0,112 г NH4F (Fluka; титр 98%), что соответствует молярному соотношению F/Ti = 2,07. Водную суспензию нагревают до 80oC и затем добавляют 1,6 мл H2O2 30 вес.% концентрации (что соответствует соотношению H2O2/Ti = 11,0). Суспензию поддерживают при перемешивании при 80o 4 часа и далее действуют по примеру 1. Титр катализатора 1,57% Ti. Значение солюбилизированного титана соответствует 31,6%.Example 6. The reaction is carried out as described in example 1, but using 0.112 g of NH 4 F (Fluka; titer 98%), which corresponds to a molar ratio F / Ti = 2.07. The aqueous suspension is heated to 80 o C and then add 1.6 ml of H 2 O 2 30 wt.% Concentration (which corresponds to the ratio of H 2 O 2 / Ti = 11.0). The suspension is maintained with stirring at 80 ° for 4 hours and then act as in Example 1. The titer of the catalyst is 1.57% Ti. The value of solubilized titanium corresponds to 31.6%.
Пример 7. Опыт проводят аналогично тому, как описано в примере 1, но используют 0,55 г NH4F в 35 мл деионизированной воды, что соответствует молярному соотношению F/Ti = 1,02. К суспензии, нагретой до 60oC, добавляют 1,6 мл H2O2, 30 вес.% концентрации (молярное соотношение H2O2/Ti = 11,0); температуру 60oC поддерживают в течение 4 часов, далее следуют процедуре, описанной в примере 1. Титр катализатора: 1,85% Ti. Содержание солюбилизированного титана 19%.Example 7. The experiment is carried out in the same way as described in example 1, but using 0.55 g of NH 4 F in 35 ml of deionized water, which corresponds to a molar ratio F / Ti = 1.02. 1.6 ml of H 2 O 2 , 30 wt.% Concentration (molar ratio of H 2 O 2 / Ti = 11.0) are added to the suspension heated to 60 ° C; the temperature of 60 o C support for 4 hours, then follow the procedure described in example 1. Catalyst titer: 1.85% Ti. The solubilized titanium content is 19%.
Пример 8. Опыт осуществляют, как описано в примере 7, но при молярном соотношении F/Ti = 2,82. Титр активированного катализатора = 1,85% Ti. Содержание солюбилизированного титана 19%. Example 8. The experiment is carried out as described in example 7, but with a molar ratio F / Ti = 2.82. Activated catalyst titer = 1.85% Ti. The solubilized titanium content is 19%.
Пример 9. Проводят ту же процедуру, что описана в примере 1, но используют титансодержащий силикалит (TS-I; EniChem) с титром, равным 2,11% Ti. Активированный катализатор имеет титр 1,32% Ti. Содержание солюбилизированного титана 37 вес.%. Example 9. Carry out the same procedure as described in example 1, but using a titanium-containing silicalite (TS-I; EniChem) with a titer equal to 2.11% Ti. The activated catalyst has a titer of 1.32% Ti. The solubilized titanium content is 37% by weight.
Пример 10. Проводят ту же процедуру, что описана в примере 6, но с использованием титансодержащего силикалита (TS-I, EniChem) с титром, равным 2,11% Ti. Титр активированного катализатора составляет 1,34% Ti. Содержание солюбилизированного Ti 37 вес.%. Example 10. The same procedure is carried out as described in example 6, but using titanium-containing silicalite (TS-I, EniChem) with a titer equal to 2.11% Ti. The titer of activated catalyst is 1.34% Ti. The content of solubilized Ti 37 wt.%.
Пример 11. Проводят ту же процедуру, что описана в примере 1, но с использованием титансодержащего силикалита (TS-I, EniChem) с титром, равным 1,5% Ti. Титр активированного катализатора = 1,29% Ti. Содержание солюбилизированного титана 14 вес.%. Example 11. The same procedure is carried out as described in example 1, but using titanium-containing silicalite (TS-I, EniChem) with a titer equal to 1.5% Ti. Activated catalyst titer = 1.29% Ti. The solubilized titanium content is 14% by weight.
Пример 12. Проводят ту же процедуру, что описана в примере 1, но с использованием раствора 0,72 м молей фтористо- водородной кислоты (HF), что соответствует молярному соотношению F/Ti = 0,5. Проводят такую же процедуру, что и в примере 1. Титр активированного катализатора равен 1,72 Ti. Содержание солюбилизированного титана 25 вес.%. Example 12. The same procedure is carried out as described in example 1, but using a solution of 0.72 mol of hydrofluoric acid (HF), which corresponds to a molar ratio F / Ti = 0.5. The same procedure is carried out as in Example 1. The titer of the activated catalyst is 1.72 Ti. The solubilized titanium content is 25% by weight.
Пример 13. 3,0 г TS-I примера I (Ti = 2,29 вес.%) суспендируют в растворе 0,77 ммоль борофтористо-водородной кислоты, что соответствует молярному соотношению F/Ti = 0,5. pH раствора доводят до 4,7 раствором NH4OH. Далее следует такая же процедура, как в примере 1. Титр активированного катализатора 0,82% Ti. Содержание солюбилизированного титана 64%.Example 13. 3.0 g of TS-I of Example I (Ti = 2.29 wt.%) Was suspended in a solution of 0.77 mmol of hydrobromic acid, which corresponds to a molar ratio F / Ti = 0.5. The pH of the solution was adjusted to 4.7 with NH 4 OH solution. The following procedure follows as in Example 1. The titer of activated catalyst 0.82% Ti. The solubilized titanium content is 64%.
Пример 14. Проводят ту же процедуру, что описана в примере 1, но с использованием раствора 0,159 ммоль AlF3 • 3H2О (Fluka; титр ≥ 97%), что соответствует молярному соотношению F/Ti = 0,33. Титр активированного катализатора 2,23% Ti. Содержание солюбилизированного титана 2,6%.Example 14. The same procedure is carried out as described in example 1, but using a solution of 0.159 mmol AlF 3 · 3H 2 O (Fluka; titer ≥ 97%), which corresponds to a molar ratio F / Ti = 0.33. Activated catalyst titer 2.23% Ti. The solubilized titanium content is 2.6%.
Пример 15. 3,0 г TS-I примера 1 суспендируют в растворе 0,24 ммоль гексафторкремниевой кислоты (H2SiF6) в 35 мл деионизированной воды (молярное соотношение F/Ti = 1,01). Проводят ту же процедуру, что и в примере 1. Титр активированного катализатора 2,14% Ti. Содержание солюбилизированного титана 6,4%.Example 15. 3.0 g of TS-I of example 1 is suspended in a solution of 0.24 mmol of hexafluorosilicic acid (H 2 SiF 6 ) in 35 ml of deionized water (molar ratio F / Ti = 1.01). The same procedure is carried out as in Example 1. The titer of activated catalyst is 2.14% Ti. The solubilized titanium content is 6.4%.
Пример 16. Example 16
12,9 г (5,68 ммоль Ti) катализатора TS-I (EniChem, Ti = 2,11 вес.%) и 0,23 NH4F в 140 мл воды, что соответствует молярному соотношению F/Ti = 1,09, помещали в стеклянную колбу объемом 100 мл, снабженную механической мешалкой, обратным холодильником, термометром и масляным термостатом.12.9 g (5.68 mmol Ti) of TS-I catalyst (EniChem, Ti = 2.11 wt.%) And 0.23 NH 4 F in 140 ml of water, which corresponds to a molar ratio F / Ti = 1.09 were placed in a 100 ml glass flask equipped with a mechanical stirrer, reflux condenser, thermometer and oil thermostat.
Водную суспензию катализатора нагревают до 60oC при механическом перемешивании. Затем добавляют 6,4 мл H2O2 30% весовой концентрации, что соответствует молярному соотношению H2O2/Ti = 11, и суспензию продолжают перемешивать еще 4 часа при 60oC.The aqueous suspension of the catalyst is heated to 60 o C with mechanical stirring. Then add 6.4 ml of H 2 O 2 30% by weight, which corresponds to a molar ratio of H 2 O 2 / Ti = 11, and the suspension is continued to mix for another 4 hours at 60 o C.
После охлаждения твердую фазу отделяют от маточного раствора (pН 4,3) фильтрацией через пористый фильтр и затем несколько раз промывают деионизированной водой, а в конце - ацетоном. Затем катализатор высушивают под вакуумом при 40oC в течение 8 часов, а затем подвергают термообработке воздухом при 550oC в течение 4 часов со скоростью нагрева 50oC/час. Активированный катализатор имеет титр Ti, равный 1,74% по весу. Содержание солюбилизированного титана соответствует 17,5 вес.%.After cooling, the solid phase is separated from the mother liquor (pH 4.3) by filtration through a porous filter and then washed several times with deionized water, and finally with acetone. Then the catalyst is dried under vacuum at 40 o C for 8 hours, and then subjected to heat treatment with air at 550 o C for 4 hours with a heating rate of 50 o C / hour. The activated catalyst has a Ti titer of 1.74% by weight. The content of solubilized titanium corresponds to 17.5 wt.%.
Пример 17. Синтез фенола из бензола. Example 17. The synthesis of phenol from benzene.
Реакцию гидроксилирования бензола осуществляют в плоскодонном стеклянном реакторе емкостью 30 мл, снабженном рубашкой и магнитной мешалкой, впускным отверстием для поступления реагентов, регулятором температуры и обратным холодильником, охлаждаемом до 0oC термокриостатом с циркулирующим кремнийорганическим маслом. Раствор H2O2 дозируют через соответствующую градуированную капельную воронку, снабженную регулирующим вентилем.The benzene hydroxylation reaction is carried out in a flat-bottomed glass reactor with a capacity of 30 ml, equipped with a jacket and a magnetic stirrer, an inlet for reagents, a temperature controller and a reflux condenser cooled to 0 ° C with a thermocryostat with circulating organosilicon oil. The H 2 O 2 solution is metered through an appropriate graduated dropping funnel equipped with a control valve.
7,04 г бензола (титр 93,5%, Fluka) (90 ммоль), 0,7 г активированного катализатора, описанного в примере 1 (соответствующего 0,22 ммолям Ti) и 15 г сульфолана (Aldrich, титр 99%) помещают в реактор, заполненный азотом. Температуру смеси доводят до 80oC.7.04 g of benzene (titer 93.5%, Fluka) (90 mmol), 0.7 g of the activated catalyst described in Example 1 (corresponding to 0.22 mmol of Ti) and 15 g of sulfolane (Aldrich, titer 99%) are placed into a reactor filled with nitrogen. The temperature of the mixture was brought to 80 o C.
Затем, спустя 2 часа, добавляют 1,04 г (9 ммоль H2O2) водного раствора H2O2 при 33% объем/вес, концентрации (Rudipont, Reagent Grade, плотность = 1,11 при 20oC).Then, after 2 hours, 1.04 g (9 mmol H 2 O 2 ) of an aqueous solution of H 2 O 2 was added at 33% volume / weight, concentration (Rudipont, Reagent Grade, density = 1.11 at 20 ° C.).
Спустя 15 мин после установления постоянной температуры реакционную смесь при перемешивании охлаждают до 20oC. Катализатор отделяют фильтрацией через стеклянный пористый фильтр в атмосфере азота и несколько раз промывают ацетонитрилом (титр 99,9%, C.Erba, Reagenti RS).15 minutes after establishing a constant temperature, the reaction mixture was cooled to 20 ° C with stirring. The catalyst was separated by filtration through a glass porous filter in a nitrogen atmosphere and washed several times with acetonitrile (titer 99.9%, C. Erba, Reagenti RS).
Раствор анализируют ВЭЖХ Shimadzu SCL-6A (LiChrospher 100 РР-18,5 мм конусообразная колонка при 40oC, что регулируется термостатом Merck) с использованием ацетонитрила и водного раствора H3PO4 0,01 молярности в качестве элюентов. Анализ продукта реакции дал следующие результаты: конверсия бензола (C1) 6,2% (в молях), выход фенола (YI) 6,2% (в молях), селективность по фенолу (SI) 100% (в молях), оборот в час (ТОН) = 9,52 (моль/Ti • час моль).The solution was analyzed by Shimadzu SCL-6A HPLC (
ВЭЖХ-анализом не обнаружено иных продуктов реакции, помимо фенола. HPLC analysis revealed no reaction products other than phenol.
Пример 18 (сравнительный). Реакцию осуществляют при тех же условиях, что и в примере 17, с использованием такого же количества соответствующего неактивированного катализатора. Example 18 (comparative). The reaction is carried out under the same conditions as in example 17, using the same amount of the corresponding unactivated catalyst.
Анализ продукта реакции дал следующие результаты: конверсия бензола (01) 7,1% (в молях), выход фенола (YI) 6,4% (в молях), селективность по фенолу (SI) 90% (в молях), оборот в час (ТОН) = 7,49 (моль/Т • час моль). The analysis of the reaction product gave the following results: benzene (01) conversion 7.1% (in moles), phenol yield (YI) 6.4% (in moles), phenol selectivity (SI) 90% (in moles), turnover in hour (TON) = 7.49 (mol / T • hour mol).
ВЭЖХ-анализ показал образование дегидроксилированных продуктов, таких как катехол и гидрохинон. HPLC analysis showed the formation of dehydroxylated products such as catechol and hydroquinone.
Примеры 19-22. Реакцию осуществляют так, как описано в примере 17, с использованием катализаторов, активированных, как описано в примерах 2-5. Результаты показаны в таблице 2. Examples 19-22. The reaction is carried out as described in example 17, using catalysts activated as described in examples 2-5. The results are shown in table 2.
Примеры 23-25. Реакцию гидроксилирования бензола выполняют в условиях примера 17, используя катализаторы примеров 6,7 и 8. Результаты показаны в таблице 3. Examples 23-25. The benzene hydroxylation reaction is carried out under the conditions of example 17 using the catalysts of examples 6,7 and 8. The results are shown in table 3.
Пример 26. Example 26
Реакцию гидроксилирования бензола выполняют в условиях примера 17 с использованием такого же весового количества катализатора, активированного по примеру 9. Получены следующее результаты: конверсия бензола (C1) = 5,8% (в ммолях), выход фенола (YI) = 5,8% (в ммолях), селективность по фенолу (SI) = 100%, ТОН = 11,01 (моль/Ti • час моль). The benzene hydroxylation reaction is carried out under the conditions of example 17 using the same weight amount of catalyst activated in example 9. The following results were obtained: benzene conversion (C1) = 5.8% (in mmoles), phenol yield (YI) = 5.8% (in mmoles), phenol selectivity (SI) = 100%, TON = 11.01 (mol / Ti • hour mol).
Пример 27 (сравнительный). Example 27 (comparative).
Реакцию проводят при тех же условиях, что и в примере 26, но с использованием такого же количества соответствующего неактивированного катализатора (Ti = 2,11%). The reaction is carried out under the same conditions as in example 26, but using the same amount of the corresponding inactive catalyst (Ti = 2.11%).
Получены следующие результаты: конверсия бензола (CI) = 5,9% (в ммолях), выход фенола (YI) = 5,5% (в ммолях), селективность по фенолу (SI) = 93,8%, ТОН = 6,51 (моль/Ti • час моль). The following results were obtained: benzene conversion (CI) = 5.9% (in mmoles), phenol yield (YI) = 5.5% (in mmoles), phenol selectivity (SI) = 93.8%, TON = 6, 51 (mol / Ti • hour mol).
Пример 28. Реакцию осуществляют при тех же условиях, что и в примере 17, с использованием такого же весового количества катализатора, активированного по примеру 11. Example 28. The reaction is carried out under the same conditions as in example 17, using the same weight amount of catalyst activated in example 11.
Получены следующие результаты: конверсия бензола (C1) = 5,0% (в ммолях), выход фенола (YI) = 5,0% (в ммолях), селективность по фенолу (SI) = 100%, - ТОН = 10,43 (моль/Ti • час моль). The following results were obtained: benzene conversion (C1) = 5.0% (in mmoles), phenol yield (YI) = 5.0% (in mmoles), phenol selectivity (SI) = 100%, - TON = 10.43 (mol / Ti • hour mol).
Пример 29 (сравнительный). Реакцию проводят так, как описано в примере 28, с использованием того же количества соответствующего неактивированного катализатора (Ti = 1,50%). Example 29 (comparative). The reaction is carried out as described in example 28, using the same amount of the corresponding inactive catalyst (Ti = 1.50%).
Получены следующие результаты: конверсия бензола (C1) = 4,4% (в ммолях), выход фенола (YI) = 4,2% (в ммолях), селективность по фенолу (SI) = 95,7%, ТОН = 7,68 (моль/Ti • час моль). The following results were obtained: benzene conversion (C1) = 4.4% (in mmoles), phenol yield (YI) = 4.2% (in mmoles), phenol selectivity (SI) = 95.7%, TON = 7, 68 (mol / Ti • hour mol).
Пример 30-33. Реакцию гидроксилирования бензола проводят в условиях примера 17, но с использованием катализаторов примеров 12-15. Результаты показаны в таблице 4. Example 30-33. The benzene hydroxylation reaction is carried out under the conditions of example 17, but using the catalysts of examples 12-15. The results are shown in table 4.
Примеры 34-35. Выполняют ту же процедуру, что и в примере 17, но гидроксилирование проводят в ацетонитриле. Результаты приведены в таблице 5. Examples 34-35. Perform the same procedure as in example 17, but the hydroxylation is carried out in acetonitrile. The results are shown in table 5.
Примеры 36-37. Реакцию осуществляют так, как описано в примере 17, но вместо бензола используют эквимолярное количество фенола (90 моль). Результаты показаны в таблице 6. Examples 36-37. The reaction is carried out as described in example 17, but instead of benzene, an equimolar amount of phenol (90 mol) is used. The results are shown in table 6.
Примеры 38-41 (сравнительные). 3,25 г (1,43 ммоль) TS-I (титр 2,11% Ti) суспендируют в 35 мг 0,5N раствора следующих кислот: HCl, H2SO4, H3PO4, HNO3. После нагрева до 60oC добавляют 1,6 мл H2O2 30 вес.% концентрации и суспензию перемешивают при 60oC в течение 4 часов.Examples 38-41 (comparative). 3.25 g (1.43 mmol) of TS-I (titer of 2.11% Ti) are suspended in 35 mg of a 0.5N solution of the following acids: HCl, H 2 SO 4 , H 3 PO 4 , HNO 3 . After heating to 60 ° C., 1.6 ml of H 2 O 2 of 30% by weight concentration was added and the suspension was stirred at 60 ° C. for 4 hours.
После охлаждения от маточного раствора (pH 4,3) отделяют твердую фазу фильтрацией через пористый фильтр и затем промывают несколько раз деионизированной водой, а в конце - ацетоном. После этого катализатор высушивают под вакуумом при 40oC в течение 8 часов и затем подвергают термообработке воздухом при 550oC в течение 8 часов со скоростью нагрева 50oC/час.After cooling, the solid phase is separated from the mother liquor (pH 4.3) by filtration through a porous filter and then washed several times with deionized water, and finally with acetone. After that, the catalyst is dried under vacuum at 40 o C for 8 hours and then subjected to heat treatment with air at 550 o C for 8 hours with a heating rate of 50 o C / hour.
Активированные катализаторы используют для гидроксилирования бензола согласно описанию в примере 17. Результаты показаны в таблице 7 в сравнении с результатами, полученными при использовании катализатора, активированного с помощью NH4HF2 по примеру 2 6, и неактивированного катализатора по примеру 27.The activated catalysts are used for the hydroxylation of benzene as described in example 17. The results are shown in table 7 in comparison with the results obtained using the catalyst activated with NH 4 HF 2 in example 2 6 and the non-activated catalyst in example 27.
Обработка кислотами с pKa ≤ 5 не оказывает существенного влияния на селективность. Treatment with acids with pKa ≤ 5 does not significantly affect selectivity.
Примеры 42-44. Реакцию осуществляют так, как описано в примере 26, но при различных молярных соотношениях H2O2/бензол. Результаты приведены в таблице 8.Examples 42-44. The reaction is carried out as described in example 26, but at different molar ratios of H 2 O 2 / benzene. The results are shown in table 8.
Примеры 45-47. Реакцию проводят так же, как описано в примере 27, но при различных молярных соотношениях H2О2/бензол. Результаты показаны в таблице 9.Examples 45-47. The reaction is carried out as described in example 27, but at different molar ratios of H 2 O 2 / benzene. The results are shown in table 9.
Пример 48. Амоксимирование циклогексанона
0,610 г (что соответствует 0,17 ммоль Ti) активированного катализатора по примеру 9 (содержащего 1,32% Ti), 25 мл водного раствора аммиака (15% по весу, 0,21 моль), 25 мл трет.бутанола и 9,84 (0,10 ммоль) циклогексанона загружают в 100 мл стеклянный реактор, снабженный мешалкой и рубашкой для нагревания, предварительно заполненный инертным газом (гелий).Example 48. Amoximation of cyclohexanone
0.610 g (which corresponds to 0.17 mmol Ti) of the activated catalyst according to example 9 (containing 1.32% Ti), 25 ml of an aqueous solution of ammonia (15% by weight, 0.21 mol), 25 ml of tert-butanol and 9, 84 (0.10 mmol) of cyclohexanone are loaded into a 100 ml glass reactor equipped with a stirrer and a heating jacket, pre-filled with an inert gas (helium).
Суспензию нагревают до 78oC и подают в нее 11,7 г водного раствора пероксида водорода с концентрацией 30,43 вес.% при перемешивании в течение 50 мин. По окончании реакции суспензию фильтруют и анализируют газовой хроматографией. Результаты показывают: конверсия циклогексанона 97,5%, выход оксима 90,5%, селективность по оксиму (по отношению к превращаемому циклогексанону) 92,9%, выход в расчете на пероксид водорода 86,6%, оборот катализатора в час 635 (молей оксима/молей Ti • час).The suspension is heated to 78 ° C and 11.7 g of an aqueous solution of hydrogen peroxide with a concentration of 30.43 wt.% Are fed into it with stirring for 50 minutes. At the end of the reaction, the suspension is filtered and analyzed by gas chromatography. The results show: cyclohexanone conversion 97.5%, oxime yield 90.5%, oxime selectivity (relative to cyclohexanone converted) 92.9%, yield per hydrogen peroxide 86.6%, catalyst revolution per hour 635 (moles oxime / mole Ti • hour).
Пример 49 (сравнительный). Реакцию проводят при тех же условиях, что и в примере 48, используя 0,39 г (0,17 ммоль Ti) соответствующего неактивированного катализатора (2,11 вес.%Ti). Example 49 (comparative). The reaction is carried out under the same conditions as in Example 48 using 0.39 g (0.17 mmol Ti) of the corresponding inactive catalyst (2.11 wt.% Ti).
Анализ продукта реакции дал следующие результаты: конверсия циклогексанона 68,8 % в молях, селективность по оксиму 81,0%, выход оксима 55,7%, выход в расчете на пероксид водорода 52,4 %, часовой оборот 387 (молей оксима/Ti • час молей)
Пример 50 (сравнительный). Реакцию проводят при тех же условиях, что и в примере 48, используя 0,59 г (0,17 ммоль Ti) соответствующего неактивированного катализатора, имеющего титр по Ti (1,38 вес.%), аналогичный титру активированного катализатора по примеру 9.The analysis of the reaction product gave the following results: cyclohexanone conversion 68.8% in moles, oxime selectivity 81.0%, oxime yield 55.7%, yield per hydrogen peroxide 52.4%, hourly revolution 387 (moles oxime / Ti • hour of moles)
Example 50 (comparative). The reaction is carried out under the same conditions as in example 48, using 0.59 g (0.17 mmol Ti) of the corresponding inactive catalyst having a titer of Ti (1.38 wt.%), Similar to the titer of the activated catalyst of example 9.
Анализ продукта реакции дал следующие результаты: конверсия циклогексанона 68,2% в молях, селективность по оксиму 76,1%, выход оксима 51, 9%, выход в расчете на пероксид водорода 49,4%, часовой оборот 369 (молей оксима /Ti • час молей). Analysis of the reaction product yielded the following results: cyclohexanone conversion 68.2% in moles, oxime selectivity 76.1%, oxime yield 51.9%, yield per hydrogen peroxide 49.4%, hourly revolution 369 (moles oxime / Ti • hour of moles).
Пример 51. Реакцию проводят при тех же условиях, что и в примере 48, используя 0,59 г (0,17 ммоль) активированного катализатора, имеющего титр по Ti 1,34 вес.%, аналогичный титру активированного катализатора по примеру 10. Example 51. The reaction is carried out under the same conditions as in example 48, using 0.59 g (0.17 mmol) of an activated catalyst having a Ti titer of 1.34 wt.%, Similar to the titer of the activated catalyst of example 10.
Анализ продукта реакции дал следующие результаты: конверсия циклогексанона 85,5 % в молях, селективность по оксиму 90,5%, выход оксима 77,5%, выход в расчете на пероксид водорода 71,4 %, часовой оборот 543 (молей оксима/Ti • час молей). The analysis of the reaction product gave the following results: cyclohexanone conversion of 85.5% in moles, oxime selectivity of 90.5%, oxime yield of 77.5%, yield per hydrogen peroxide of 71.4%, hourly revolution of 543 (moles of oxime / Ti • hour of moles).
Пример 52. Реакцию проводят при тех же условиях, что и в примере 48, с использованием эквивалентного 0,17 ммолям количества активированного катализатора по примеру 16 (Ti титр 1,74 вес.%)
Анализ продукта реакции дал следующие результаты: конверсия циклогексанона 73,8% в молях, селективность по оксиму 85,7%, выход оксима 63,3%, выход в расчете на пероксид водорода 58,2%, часовой оборот 436 (молей оксима/Ti • час молей).Example 52. The reaction is carried out under the same conditions as in example 48 using an equivalent amount of activated catalyst of 0.17 mmol in example 16 (Ti titer 1.74 wt.%)
The analysis of the reaction product gave the following results: cyclohexanone conversion 73.8% in moles, oxime selectivity 85.7%, oxime yield 63.3%, yield per hydrogen peroxide 58.2%, hourly revolution 436 (moles oxime / Ti • hour of moles).
Пример 53 (сравнительный). Реакцию проводят при тех же условиях, что и в примере 48, с использованием эквивалентного 0,17 ммолям Ti количества активированного катализатора согласно примеру 39. Example 53 (comparative). The reaction is carried out under the same conditions as in example 48, using an equivalent amount of activated catalyst of 0.17 mmol Ti according to example 39.
Анализ продукта реакции дал следующие результаты: конверсия циклогексанона 68,3 % в молях, селективность по оксиму 76,3%, выход оксима 52,2%, выход в расчете на пероксид водорода 50,0%, часовой оборот 360 (молей оксима/Ti • час молей). Analysis of the reaction product gave the following results: cyclohexanone conversion 68.3% in moles, oxime selectivity 76.3%, oxime yield 52.2%, yield calculated on hydrogen peroxide 50.0%, hourly rotation 360 (moles oxime / Ti • hour of moles).
Пример 54. Эпоксидирование пропилена. Example 54. Epoxidation of propylene.
375 г смеси метанол/вода (весовое соотношение 50/1) и 2,71 г (0,75 ммоль Ti) активированного катализатора по примеру 9 загружают в 1-литровый стеклянный реактор, снабженный механической мешалкой и рубашкой для нагрева и устроенный таким образом, что осуществляется отбор жидких проб в любой момент времени. 375 g of a methanol / water mixture (
Содержимое реактора перемешивается при 800 об/мин, нагревается до 40oC, в реактор подается пропилен под давлением 4 атм. В течение 30 с добавляют 28,5 г H2O2, что соответствует 48,5% по весу, и смесь оставляют для реакции на 150 мин. Температуру 40oC поддерживают с помощью внешней рубашки реактора, а змеевик, расположенный внутри, связан с криостатом. Давление 4 атм поддерживают, восстанавливая расход пропилена. Через 30 мин после добавления пероксида водорода отбирают пробу из реакционного раствора и анализируют ее с помощью газовой хроматографии. Получают: конверсия пероксида водорода -94% и селективность по оксиду пропилена - 89%.The contents of the reactor are mixed at 800 rpm, heated to 40 o C, propylene is fed into the reactor under a pressure of 4 atm. 28.5 g of H 2 O 2 , which corresponds to 48.5% by weight, are added over 30 s, and the mixture is allowed to react for 150 minutes. The temperature of 40 o C support using an external jacket of the reactor, and the coil located inside is connected to the cryostat. A pressure of 4 atm is maintained, restoring the consumption of propylene. 30 minutes after the addition of hydrogen peroxide, a sample was taken from the reaction solution and analyzed by gas chromatography. Receive: conversion of hydrogen peroxide -94% and selectivity for propylene oxide - 89%.
Пример 55. Окисление аммиака. 0,762 г (что соответствует 0,21 ммоль Ti) активированного катализатора примера 9, 25 мл водного раствора аммиака (при 15 вес.%) и 25 мл третбутанола загружают в инертной атмосфере в 100 мл стеклянный реактор с рубашкой, снабженный магнитной мешалкой. Example 55. The oxidation of ammonia. 0.762 g (corresponding to 0.21 mmol Ti) of the activated catalyst of Example 9, 25 ml of an aqueous solution of ammonia (at 15 wt.%) And 25 ml of tertbutanol are charged in an inert atmosphere in a 100 ml jacketed glass reactor equipped with a magnetic stirrer.
Суспензию нагревают до 70oC и при перемешивании в течение 17 мин. подают 1,18 г водного раствора H2O2 при 30,97% по весу. В конце реакции суспензию фильтруют и получают гидроксиламин в количестве 52,7% в расчете на H2O2. Часовой оборот катализатора равен 99 (моль гидроксиламина/Ti • час моль).The suspension is heated to 70 ° C. and with stirring for 17 minutes. 1.18 g of an aqueous solution of H 2 O 2 are supplied at 30.97% by weight. At the end of the reaction, the suspension is filtered and hydroxylamine is obtained in an amount of 52.7% based on H 2 O 2 . The hourly turnover of the catalyst is 99 (mol of hydroxylamine / Ti • hour mol).
Пример 56 (сравнительный). Реакцию проводят при тех же условиях, что и в примере 55, используя 0,48 г (что соответствует 0,21 ммоль Ti) соответствующего неактивированного катализатора (2,11% Ti) примера 9. В конце реакции получают гидроксиламин с выходом 49,5% в расчете на H2O2. Часовой оборот катализатора равен 88 (моль гидроксиламина/Ti • час моль).Example 56 (comparative). The reaction is carried out under the same conditions as in Example 55, using 0.48 g (which corresponds to 0.21 mmol Ti) of the corresponding inactive catalyst (2.11% Ti) of Example 9. At the end of the reaction, hydroxylamine is obtained with a yield of 49.5 % calculated on H 2 O 2 . The hourly turnover of the catalyst is 88 (mol of hydroxylamine / Ti • hour mol).
Claims (33)
xTiO2 • (1-x)SiO2,
где х = 0,0001 - 0,04,
путем обработки его в водной среде пероксидом водорода, отличающийся тем, что обработку осуществляют в присутствии предшественников фторидных ионов или фторсодержащих анионов.1. The method of activation of titanium-containing silicalite of General formula (I)
xTiO 2 • (1-x) SiO 2 ,
where x = 0.0001 - 0.04,
by treating it in an aqueous medium with hydrogen peroxide, characterized in that the treatment is carried out in the presence of precursors of fluoride ions or fluorine-containing anions.
xTiO2 • (1-x)SiO2,
в которой х < 0,04,
отличающийся тем, что его активируют способом по пп.1 - 11.12. Titanium-containing silicalite catalyst of General formula (I)
xTiO 2 • (1-x) SiO 2 ,
in which x <0.04,
characterized in that it is activated by the method according to claims 1 to 11.
в которой R1 - R4, одинаковые или различные, представляют собой атом водорода или алкильную группу с 1 - 4 атомами углерода.18. The method according to 17, characterized in that the oxidation of benzene to phenol with hydrogen peroxide is carried out in an organic solvent selected from compounds of the general formula (II)
in which R 1 - R 4 , identical or different, represent a hydrogen atom or an alkyl group with 1 to 4 carbon atoms.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
IT98MI001087 IT1299277B1 (en) | 1998-05-19 | 1998-05-19 | Titanium silicalite catalyst performance improvement, for oxidation of hydrocarbons, olefins and nitrogenous compounds and amoximation of carbonyl compounds |
ITMI98/A001087 | 1998-05-19 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2159675C1 true RU2159675C1 (en) | 2000-11-27 |
Family
ID=11380047
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU99111171/04A RU2159675C1 (en) | 1998-05-19 | 1999-05-18 | Method of activating titanium-containing silicate, titanium-containing silicate catalyst, and method of oxidizing organic substrate |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
IT (1) | IT1299277B1 (en) |
RU (1) | RU2159675C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2656608C1 (en) * | 2014-07-29 | 2018-06-06 | Эвоник Дегусса Гмбх | Method for epoxidation of olefin |
US10125108B2 (en) | 2015-04-28 | 2018-11-13 | Evonik Degussa Gmbh | Process for the epoxidation of propene |
-
1998
- 1998-05-19 IT IT98MI001087 patent/IT1299277B1/en active IP Right Grant
-
1999
- 1999-05-18 RU RU99111171/04A patent/RU2159675C1/en active
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2656608C1 (en) * | 2014-07-29 | 2018-06-06 | Эвоник Дегусса Гмбх | Method for epoxidation of olefin |
US10100024B2 (en) | 2014-07-29 | 2018-10-16 | Evonik Degussa Gmbh | Process for the epoxidation of an olefin |
US10125108B2 (en) | 2015-04-28 | 2018-11-13 | Evonik Degussa Gmbh | Process for the epoxidation of propene |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
IT1299277B1 (en) | 2000-02-29 |
ITMI981087A1 (en) | 1999-11-19 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP1742928B1 (en) | Process for the preparation of propylene oxide | |
EP0958861B1 (en) | Activation method of titanium silicalite and its use in oxidation processes with hydrogen peroxide | |
JP2004533453A (en) | Oxirane production method | |
JP2001517190A (en) | Molecular sieve containing tellurium, titanium and silicon | |
US6380407B1 (en) | Method for making an oxirane | |
JP2006501278A (en) | New aqueous hydrogen peroxide solution | |
JP2000506772A (en) | Noble metal-free catalyst composition | |
US6590112B1 (en) | Method for making an oxirane | |
RU2159675C1 (en) | Method of activating titanium-containing silicate, titanium-containing silicate catalyst, and method of oxidizing organic substrate | |
EP1093853B1 (en) | Process for the regeneration of zeolitic catalysts containing titanium | |
JP2006512296A (en) | Olefin epoxidation process | |
JP4055229B2 (en) | Method for epoxidizing allyl halides and regenerating catalyst used | |
CN109593033B (en) | Method for oxidizing cyclohexanone | |
EP1251960B1 (en) | Process for preparing a catalyst support | |
US5932751A (en) | Epoxidation catalyst and process | |
CN107986987B (en) | Cyclohexanol ammoxidation method | |
CN110759353A (en) | Tin-titanium-silicon molecular sieve, preparation method and application thereof, and phenol oxidation method | |
JPH10291986A (en) | Epoxidation of olefinic hydrocarbon and its halide | |
ITMI982712A1 (en) | METHOD OF ACTIVATION OF TITANIUM SILICALITE AND ITS USE IN OXIDATION PROCESSES WITH OXYGEN WATER. | |
JPH07206736A (en) | Oxidation of hydrocarbon | |
JPH0985098A (en) | Regeneration of hydrated catalyst | |
JPH10291948A (en) | Production of dihydric phenols | |
JPS6314778A (en) | Production of cis-epoxysuccinic acid and salt thereof |