RU2790674C1 - Complex nickel hydrogenation catalyst - Google Patents

Complex nickel hydrogenation catalyst Download PDF

Info

Publication number
RU2790674C1
RU2790674C1 RU2022118062A RU2022118062A RU2790674C1 RU 2790674 C1 RU2790674 C1 RU 2790674C1 RU 2022118062 A RU2022118062 A RU 2022118062A RU 2022118062 A RU2022118062 A RU 2022118062A RU 2790674 C1 RU2790674 C1 RU 2790674C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
hydrogenation
mol
nickel
activity
acac
Prior art date
Application number
RU2022118062A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Юлия Юрьевна Титова
Федор Карлович Шмидт
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Иркутский институт химии им. А.Е. Фаворского Сибирского отделения Российской академии наук
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Иркутский институт химии им. А.Е. Фаворского Сибирского отделения Российской академии наук filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Иркутский институт химии им. А.Е. Фаворского Сибирского отделения Российской академии наук
Application granted granted Critical
Publication of RU2790674C1 publication Critical patent/RU2790674C1/en

Links

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: hydrogenation catalyst is described containing a nickel(II) compound, a reducing agent, and a modifying additive; anhydrous nickel(II) bis(acetylacetonate) is used as the initial nickel(II) compound, triethylaluminum is used as a reducing agent, and amines are used as a modifying additive with the following molar ratio of components: Ni(acac)2/AlEt3/modifier=1:5-10:0.125-2.
EFFECT: described catalyst has high productivity and activity, while the catalytic hydrogenation process can be carried out at room temperature and normal pressure.
1 cl, 5 tbl, 30 ex

Description

Предлагаемое изобретение относится к способам разработки и получения высокоэффективного комплексного никелевого катализатора гидрирования алкенов путем активации наноразмерных частиц никеля. The present invention relates to methods for the development and production of a highly efficient complex nickel catalyst for the hydrogenation of alkenes by activating nickel nanoparticles.

Результаты интенсивных исследований комплексных каталитических систем, проведенных в разных странах мира, свидетельствует о том, что образующиеся в ходе взаимодействия исходных компонентов активные наночастицы, в зависимости от условий, способны активировать как молекулу Н2, так и ненасыщенную связь олефина. Однако, несмотря на широкое промышленное использование циглеровских катализаторов олигомеризации α-олефинов [Kaminsky W. (Ed.). Polyolefins: 50 years after Ziegler and Natta II: Polyolefins by Metallocenes and Other Single-Site Catalysts / W. Kaminsky (Ed.) - Springer: Verlag Berlin Heidelberg, 2013. - 371 р.], имеющиеся литературные данные о комплексных катализаторах гидрирования носят противоречивый характер. Прежде всего, отмечается низкая воспроизводимость количественных параметров таких систем, а именно, активности (TOF), производительности (TON) и стабильности работы в условиях проведения гидрогенизационных процессов [Ю.Ю. Титова, дис. … д-р хим. наук.: 02.00.04. - Иркутск, 2018. - 368 с.].The results of intensive studies of complex catalytic systems carried out in different countries of the world indicate that the active nanoparticles formed during the interaction of the initial components, depending on the conditions, are capable of activating both the H2 molecule and the unsaturated bond of the olefin. However, despite the widespread industrial use of Ziegler catalysts for the oligomerization of α-olefins [Kaminsky W. (Ed.). Polyolefins: 50 years after Ziegler and Natta II: Polyolefins by Metallocenes and Other Single-Site Catalysts / W. Kaminsky (Ed.) - Springer: Verlag Berlin Heidelberg, 2013. - 371 rubles], the available literature data on complex hydrogenation catalysts are controversial character. First of all, there is a low reproducibility of the quantitative parameters of such systems, namely, activity (TOF), productivity (TON) and stability of work under the conditions of hydrogenation processes [Yu.Yu. Titova, dis. … Dr. chem. Sciences: 02.00.04. - Irkutsk, 2018. - 368 p.].

Известен катализатор гидрирования ненасыщенных углеводородов на основе соединений переходных металлов в различных степенях окисления, а именно, MeXn (где n = 2-4, Ме = Ti4+, VO4 3-, Ni2+, Cr3+, MoO2 4+, Mn3+, Ru3+, Co3+, Fe3+, Pd2+; X = ацетилацетонат) в присутствии AlHxR3-x (где х = 0-3, R = алкил, например, изо-бутил, н-бутил) [Pat. United States Patent № 3.113.986 от 10.12.1963 C07C5/02; C07C5/03; C07C5/08]. Гидрирование можно проводить в широком интервале температур (-50°С ÷ 250°С) и давлений водорода (1 ÷ 340 атм). Предпочтительный диапазон температур 30÷50°С и давлений 1.4÷3.4 атм. К недостаткам данного катализатора можно отнести невысокие значения активности и производительности описываемых систем, например, TON = 66 (моль октена-1)⋅(моль Ni)-1, TOF = 0.27 мин-1.A known catalyst for the hydrogenation of unsaturated hydrocarbons based on transition metal compounds in various oxidation states, namely MeX n (where n = 2-4, Me = Ti 4+ , VO 4 3- , Ni 2+ , Cr 3+ , MoO 2 4 + , Mn 3+ , Ru 3+ , Co 3+ , Fe 3+ , Pd 2+ ; X = acetylacetonate) in the presence of AlH x R 3-x (where x = 0-3, R = alkyl, for example, iso- butyl, n-butyl) [Pat. United States Patent No. 3.113.986 dated 12/10/1963 C07C5/02; C07C5/03; C07C5/08]. Hydrogenation can be carried out in a wide range of temperatures (-50°С ÷ 250°С) and hydrogen pressures (1 ÷ 340 atm). Preferred temperature range 30÷50°C and pressure 1.4÷3.4 atm. The disadvantages of this catalyst include low values of activity and productivity of the described systems, for example, TON = 66 (mol octene-1)⋅(mol Ni) -1 , TOF = 0.27 min -1 .

Известен катализатор гидрирования алкенов на основе фосфиновых комплексов состава M(PR3)2X2 (где M = Ni, Co, Pd; R = CH3, C2H5, н-C3H7, н-C4H9, C6H5, OCH3, C6H4-CH3; X = Cl, Br, I) и тетрагидроборатов лития и натрия [Pat. United States Patent № 3.270.087 от 30.08.1966 B01J31/24; C07C5/03]. Производительность катализатора, сформированного из (Ni[P(н-C4H9)3]2Cl2) и NaBH4 ([Ni]/[NaNH4] = 10:1), в гидрировании октена-1 при давлении водорода 2 атм и температуре 50°С составляет 18.7 (моль октана)·(моль Ni)-1. Средняя активность, рассчитанная на все время эксперимента не превышает 0.015 (моль субстрата)·(моль Ni мин)-1. При гидрировании гексена-1 в присутствии каталитической системы Ni[P(н-C4H9)3]2Cl2)-NaBH4 ([Ni]/[NaBH4] = 1:10) TON катализатора составило 8.5 (моль гексена-1)·(моль Ni)-1; а TOF катализатора - 5.9 10-3 (моль субстрата)·(моль Ni мин)-1. Недостатком рассмотренного никелевого катализатора является низкая каталитическая активность и производительность.A known catalyst for the hydrogenation of alkenes based on phosphine complexes of composition M(PR3)2X2 (where M = Ni, Co, Pd; R = CH3, C2H5, n-C3H7, n-C4H9, C6H5, OCH3, C6H4-CH3; X = Cl, Br, I) and lithium and sodium tetrahydroborates [Pat. United States Patent No. 3.270.087 of 8/30/1966 B01J31/24; C07C5/03]. The performance of the catalyst formed from (Ni[P(n-C4H9)3]2Cl2) and NaBH4 ([Ni]/[NaNH4] = 10:1), in the hydrogenation of 1-octene at a hydrogen pressure of 2 atm and a temperature of 50°C is 18.7 (mol octane) (mol Ni)-1. The average activity calculated for the entire duration of the experiment does not exceed 0.015 (mol substrate) (mol Ni min)-1. During the hydrogenation of 1-hexene in the presence of the catalytic system Ni[P(n-C4H9)3]2Cl2)-NaBH4 ([Ni]/[NaBH4] = 1:10) TON of the catalyst was 8.5 (mol hexene-1) (mol Ni)-1; and the TOF of the catalyst is 5.9 10-3 (mol substrate) (mol Ni min)-1. The disadvantage of the considered nickel catalyst is the low catalytic activity and productivity.

Известен комплексный катализатор гидрирования ненасыщенных углеводородов на основе MX2L2-AlH(O-t-Bu)2 (М = Co, Ni, Ti, Cr, V, Mn, Fe, Cu, Zr, Mo, Ru, Rh, Pd, Ag, W, Re, Os, Ir и Pt, предпочтительно Со и Ti; X=Cl или Br; L=P(C6H11)3, пиридин, PO(C6H5)3), CoBr[PO(C6H5)3]3-AlH(O-t-Bu)2, CoBr2-AlH(NC4H9)2, а также Zn(acac)2-AlH2(O-t-Bu) при мольном соотношении компонентов 1/1÷1.20 [Pat. France Patent № 1.264.254 от 12.02.1972 C07B1/0; B01J11/84]. Каталитическое гидрирование проводилось преимущественно при Т=20-30°С и 0.12 атм. Наибольшая из описанных активностей соответствует 77 мин-1 для системы на основе CoBr2[PO(phenyl)3]2-AlH(O-t-Bu)2. При этом авторы отмечают, что на каталитическую активность описываемых систем помимо всех прочих параметров сильно влияет присутствие таких примесей, как вода или спирты, в растворителях, а также следы воды на стенках реакционных сосудов. Этот факт безусловно можно отнести к значительному недостатку данных катализаторов, учитывая, что авторы не приводят точных методик подготовки исходных компонентов каталитических систем и растворителей. Known complex catalyst for the hydrogenation of unsaturated hydrocarbons based on MX 2 L 2 -AlH(Ot-Bu) 2 (M = Co, Ni, Ti, Cr, V, Mn, Fe, Cu, Zr, Mo, Ru, Rh, Pd, Ag , W, Re, Os, Ir and Pt, preferably Co and Ti, X=Cl or Br, L=P(C 6 H 11 ) 3 , pyridine, PO(C 6 H 5 ) 3 ), CoBr[PO(C 6 H 5 ) 3 ] 3 -AlH(Ot-Bu) 2 , CoBr 2 -AlH(NC 4 H 9 ) 2 , as well as Zn(acac) 2 -AlH 2 (Ot-Bu) at a molar ratio of components 1/1 ÷1.20 [Pat. France Patent No. 1.264.254 dated 12.02.1972 C07B1/0; B01J11/84]. Catalytic hydrogenation was carried out mainly at T=20-30°C and 0.12 atm. The highest of the described activities corresponds to 77 min -1 for the system based on CoBr 2 [PO(phenyl) 3 ] 2 -AlH(Ot-Bu) 2 . At the same time, the authors note that, in addition to all other parameters, the catalytic activity of the described systems is strongly affected by the presence of impurities such as water or alcohols in solvents, as well as traces of water on the walls of the reaction vessels. This fact can certainly be attributed to a significant drawback of these catalysts, given that the authors do not provide accurate methods for the preparation of the starting components of catalytic systems and solvents.

Известен комплексный катализатор гидрирования ненасыщенных углеводородов (алкенов или алкинов) на основе соединений двух- и трехвалентных переходных металлов, а именно, МеХ2 и МеХ3 (где Ме = Fe, Co, Ni, Ru, Rh, Pd, Ir, Pt, Re, Os, V, Cr, Mn, Cu, Zr, Mo, Ag, W; Х = Cl, Br, I, ацетилацетонат, нафтенат, олеат, стеарат, 2-этилгексаноат и ацетат), TiR2X2 (Х = галогениды, алкоксиды, тио- и карбоксилаты; R - циклопентадиенил (Cp), СН3, С2Н5, изо-C4H9, трет-C4H9, н-C4H9, изо-C5H11, C7H15, C18H37, C6H5, C7H7), а также AlHnX3-n (где n = 1 или 2, Х = OR, NR2, NHR или SR, R = Alk, Ar; в состав линейного или циклического углеводородного радикала могут входить гетероатомы: кислород, азот, сера) или M[AlHmX'4-m]p (где m = 1-3; Х’ = OR, NR2, NHR или SR, R = Al; в состав линейного или циклического углеводородного радикала могут входить гетероатомы: кислород, азот, сера; M = металл IA, IIA групп) [Pat. United States Patent № 3.784.481 А от 01.08.1974 B01J31/14; B01J31/18; B01J31/22; B01J31/30; (IPC1-7): C07C5/02]. Каталитическое гидрирование проводилось при -50÷250°С и РН2=0,01÷296 атм. TON никелевого катализатора, формируемого в системе Ni(C7H15COO)2 - Na[AlH2(OCH2CH2OCH3)2] ([Ni]/[Al]=1:2) в присутствии пиридина ([Ni]/[пиридин]=1:2) в гидрирование гексина-1 при Т= 90°С и давлении водорода 29,6 атм не превышает 73.6 (моль гексина)·(моль Ni)-1. К недостаткам данного никелевого катализатора относится его невысокая производительность (TON = 73.6 (моль гексина)·(моль Ni)-1) при проведении процесса гидрирования в достаточно жестких условиях и, следовательно, необходимость проведения процесса гидрирования в автоклаве.Known complex catalyst for the hydrogenation of unsaturated hydrocarbons (alkenes or alkynes) based on compounds of di- and trivalent transition metals, namely MeX2 and MeX3 (where Me = Fe, Co, Ni, Ru, Rh, Pd, Ir, Pt, Re, Os, V, Cr, Mn, Cu, Zr, Mo, Ag, W; X = Cl, Br, I, acetylacetonate, naphthenate, oleate, stearate, 2-ethylhexanoate and acetate), TiR2X2 (X = halides, alkoxides, thio- and carboxylates; R - cyclopentadienyl (Cp), CH3, WITH2H5, iso-C4H9, tert-C4H9, n-C4H9, iso-C5Heleven, C7H15, C18H37, C6H5, C7H7), as well as AlHnX3-n (where n = 1 or 2, X = OR, NR2, NHR or SR, R = Alk, Ar; the composition of a linear or cyclic hydrocarbon radical may include heteroatoms: oxygen, nitrogen, sulfur) or M[AlHmX'4th]p (where m = 1-3; X' = OR, NR2, NHR or SR, R = Al; the composition of a linear or cyclic hydrocarbon radical may include heteroatoms: oxygen, nitrogen, sulfur; M = metal IA, IIA groups) [Pat. United States Patent No. 3.784.481 A dated 08/01/1974 B01J31 / 14; B01J31/18; B01J31/22; B01J31/30; (IPC1-7): C07C5/02]. Catalytic hydrogenation was carried out at -50÷250°С and РH2=0.01÷296 atm. TON of the nickel catalyst formed in the Ni(C7H15COO)2-Na[AlH2(OCH2CH2OCH3)2] ([Ni]/[Al]=1:2) in the presence of pyridine ([Ni]/[pyridine]=1:2) in the hydrogenation of hexine-1 at T= 90°C and a hydrogen pressure of 29.6 atm does not exceed 73.6 (mol hexine) (mol Ni)-1. The disadvantages of this nickel catalyst include its low productivity (TON = 73.6 (mol hexine) (mol Ni)-1) when carrying out the hydrogenation process under fairly severe conditions and, therefore, the need to carry out the hydrogenation process in an autoclave.

Известен катализатор гидрирования циклогексана, децена-1 и додецена-1 на основе комплексов NiX2, где Х - ацетилацетонат (асас), 3,5-диизопропилсалицилат (dips), стеарат (stearate), фенилгидроксомат (bzh)), в сочетании с AlEt3, Al(изо-Bu)3 или Li(н-Bu) [Reguli J., Stasko A. // Chem. Pap. - 1987. - V. 41, № 3. - P. 299-310.]. Каталитическое гидрирование осуществлялось в мягких условиях при 30°С и РН2 = 120 кПа (1.2 атм)). Максимальная каталитическая активность для системы на основе Ni(асас)2-AlEt3 в гидрировании циклогексена составила 21 мин-1. К недостаткам данного комплексного катализатора гидрирования относится его невысокая скорость и низкая стабильность и, как следствие, отсутствие данных о его производительности.A known catalyst for the hydrogenation of cyclohexane, decene-1 and dodecene-1 based on NiX 2 complexes, where X is acetylacetonate (ACAS), 3,5-diisopropyl salicylate (dips), stearate (stearate), phenylhydroxomat (bzh)), in combination with AlEt 3 , Al(iso-Bu) 3 or Li(n-Bu) [Reguli J., Stasko A. // Chem. Pap. - 1987. - V. 41, No. 3. - P. 299-310.]. Catalytic hydrogenation was carried out under mild conditions at 30°С and РН2 = 120 kPa (1.2 atm)). The maximum catalytic activity for the system based on Ni(acac) 2 -AlEt 3 in the hydrogenation of cyclohexene was 21 min -1 . The disadvantages of this complex hydrogenation catalyst include its low speed and low stability and, as a result, the lack of data on its performance.

Ближайшим известным решением аналогичной задачи по технической сущности и достигаемому эффекту является никелевый катализатор гидрирования алкенов и способ его получения, описанный в патенте № 2565673, RU от 05.12.2014 (Бюл. № 29. МПК B01J 21/02; B01J 23/755; B01J 31/12; С07С 5/02). Никелевый катализатор гидрирования получают восстановлением кристаллогидрата бис(ацетилацетоната) никеля(II), в качестве восстановителя - триэтилалюминий, а в качестве модифицирующей добавки - кетоны и эфиры при следующем соотношении компонентов: Ni(acac)2 / Н2О / AlEt3 / модификатор = 1 : 0.5-3.0 : 1-10 : 1-100. Эффективность катализатора зависит от содержания кристаллизационной воды в исходном соединении никеля(II), соотношения компонентов каталитической системы, природы и концентрации модифицирующей добавки - кетонов (ацетилацетон acacH, ацетофенон С8Н8О, ацетон СН3С(О)СН3) или эфиров (диэтиловый эфир С2Н5ОС2Н5). Максимальная производительность (TON) была достигнута при следующих условиях формирования: [Ni(acac)2] / [H2O] / [AlEt3] = 1 : 0.5 : 5 и соотношение [модификатор] : [AlEt3] для наиболее эффективного промотора - ацетона равном 2.5 ([ацетон] /[AlEt3] = 2.5) и составила 3045 (моль стирола)⋅(моль Ni)-1. При этом активность в данном случае была не высока, а именно 38 моль Н2⋅(моль Ni⋅мин.)-1. Основной недостаток данного никелевого катализатора заключается в том, что при достижении высоких значений активности значения производительности низки и наоборот.The closest known solution to a similar problem in terms of technical essence and the achieved effect is a nickel catalyst for the hydrogenation of alkenes and a method for its preparation, described in patent No. 31/12; C07C 5/02). Nickel hydrogenation catalyst is obtained by reduction of nickel(II) bis(acetylacetonate) crystalline hydrate, triethylaluminum as a reducing agent, and ketones and esters as a modifying additive in the following ratio of components: Ni(acac)2 / N2ABOUT / AlEt3 / modifier = 1 : 0.5-3.0 : 1-10 : 1-100. The efficiency of the catalyst depends on the content of water of crystallization in the initial nickel(II) compound, the ratio of the components of the catalytic system, the nature and concentration of the modifying additive - ketones (acetylacetone acacH, acetophenone C8H8Oh, acetone CH3C(O)CH3) or ethers (diethyl ether C2H5OS2H5). Maximum throughput (TON) was achieved under the following shaping conditions: [Ni(acac)2] / [H2O] / [AlEt3] = 1 : 0.5 : 5 and the ratio [modifier] : [AlEt3] for the most effective promoter, acetone, equal to 2.5 ([acetone] /[AlEt3] = 2.5) and amounted to 3045 (mol styrene)⋅(mol Ni)-1. At the same time, the activity in this case was not high, namely 38 mol H2⋅(mol Ni⋅min)-1. The main disadvantage of this nickel catalyst is that when high activity values are reached, the productivity values are low and vice versa.

В основу настоящего изобретения положено решение задачи получения никельсодержащего катализатора гидрирования, который бы обладал и высокой производительностью, и высокой активностью, при этом мог осуществлять каталитический процесс гидрирования в мягких условиях (при комнатной температуре и нормальном (атмосферном) давлении). The present invention is based on the solution of the problem of obtaining a nickel-containing hydrogenation catalyst, which would have both high productivity and high activity, while being able to carry out the catalytic hydrogenation process under mild conditions (at room temperature and normal (atmospheric) pressure).

Поставленная задача достигается тем, что для формирования эффективного в гидрировании в мягких условиях (температура 30°С (303 К) и давление водорода 1 изб. атм.) никелевого катализатора в качестве исходного соединения никеля(II) используют безводный Ni(acac)2, в качестве восстановителя - триэтилалюминий, а в качестве модификатора - амины (алифатические и ароматические) при следующем мольном соотношении реагентов: [Ni(acac)2] / [AlEt3] / [модификатор] = 1 : 5-10 : 0.125-2. Эффективность катализатора зависит от соотношения компонентов каталитической системы, природы и концентрации модифицирующей добавки. Модифицирующую добавку вводят после добавления триэтилалюминия к раствору Ni(acac)2 в обезвоженном органическом растворителе (бензол) после введения субстрата.The task is achieved by the fact that for the formation of an effective in hydrogenation under mild conditions (temperature 30 ° C (303 K) and hydrogen pressure 1 excess atm.) Nickel catalyst as the initial nickel(II) compound using anhydrous Ni(acac) 2 , as a reducing agent - triethylaluminum, and as a modifier - amines (aliphatic and aromatic) at the following molar ratio of reagents: [Ni(acac) 2 ] / [AlEt 3 ] / [modifier] = 1 : 5-10 : 0.125-2. The efficiency of the catalyst depends on the ratio of the components of the catalytic system, the nature and concentration of the modifying additive. The modifying additive is introduced after the addition of triethylaluminum to a solution of Ni(acac) 2 in an anhydrous organic solvent (benzene) after the introduction of the substrate.

Заявителем не выявлены источники, содержащие информацию о технических решениях, идентичных настоящему изобретению, что позволяет сделать вывод о его соответствии критерию «новизна».The applicant has not identified sources containing information on technical solutions identical to the present invention, which allows us to conclude that it meets the criterion of "novelty".

Отличительной особенностью настоящего изобретения является использование в качестве исходного соединения никеля(II) Ni(acac)2, в качестве восстановителя - триэтилалюминий, в качестве модифицирующей добавки - амины (алифатические и ароматические амины).A distinctive feature of the present invention is the use of Ni(acac) 2 as the initial nickel(II) compound, triethylaluminum as a reducing agent, and amines (aliphatic and aromatic amines) as a modifying additive.

Заявителем не обнаружены какие-либо источники информации, содержащие сведения о влиянии заявленных отличительных признаков на достигаемый вследствие их реализации технический результат. Это, по мнению заявителя, свидетельствует о соответствии данного технического решения критерию «изобретательский уровень».The applicant did not find any sources of information containing information about the impact of the claimed distinctive features on the technical result achieved as a result of their implementation. This, according to the applicant, testifies to the compliance of this technical solution with the criterion of "inventive step".

Предлагаемый подход для формирования эффективного никелевого катализатора гидрирования ненасыщенных соединений (алкенов) заключается в следующем:The proposed approach for the formation of an efficient nickel catalyst for the hydrogenation of unsaturated compounds (alkenes) is as follows:

К раствору бис(ацетилацетоната) никеля Ni(acac)2 в обезвоженном бензоле (содержание воды по Фишеру не превышает 1 ммоль/л), помещенному в термостатируемый сосуд типа «утка», при комнатной температуре в токе водорода последовательно добавляют алкен и раствор AlEt3 в октане. После добавления AlEt3 цвет раствора изменяется от зеленого до ярко-оранжевого. Полученную реакционную смесь перемешивают при температуре 30°С (303 К) в течение 5-20 мин при давлении водорода 2 атм. Через 5-20 мин от начала смешения компонентов в реакционную смесь вводят аликвоту модифицирующей добавки.To a solution of nickel bis(acetylacetonate) Ni(acac) 2 in dehydrated benzene (water content according to Fischer does not exceed 1 mmol/l), placed in a temperature-controlled duck-type vessel, at room temperature in a stream of hydrogen, an alkene and a solution of AlEt 3 are successively added in octane. After adding AlEt 3 the color of the solution changes from green to bright orange. The resulting reaction mixture is stirred at a temperature of 30°C (303 K) for 5-20 min at a hydrogen pressure of 2 atm. After 5-20 min from the start of mixing the components, an aliquot of the modifying additive is introduced into the reaction mixture.

Оптимальные условия формирования никелевого катализатора следующие: [Ni(acac)2] / [AlEt3] = 5-10. Соотношение [модификатор] : [AlEt3] зависит от природы модификатора (табл. 2). Для наиболее эффективного промотора - трибутиламина оно равно 0.5 ([N(н-Bu)3]/[AlEt3] = 0.5) (табл. 4).The optimal conditions for the formation of a nickel catalyst are as follows: [Ni(acac) 2 ] / [AlEt 3 ] = 5-10. The ratio [modifier] : [AlEt 3 ] depends on the nature of the modifier (Table 2). For the most efficient promoter, tributylamine, it is 0.5 ([N(n-Bu) 3 ]/[ AlEt3 ] = 0.5) (Table 4).

Количественные характеристики полученного таким способом никелевого катализатора в гидрировании стирола при температуре 30°С (303 К) и давлении водорода 2 атм достигают следующих величин:The quantitative characteristics of the nickel catalyst obtained in this way in the hydrogenation of styrene at a temperature of 30°C (303 K) and a hydrogen pressure of 2 atm reach the following values:

1) активность ~60 мин-1 и производительность не менее (фраза «не менее» использована поскольку технические возможности реакционного сосуда типа «утка» не позволяли проводить гидрирование более, чем 39 мл стирола) 3400 (моль стирола)·(моль Ni)-1 при использовании в качестве модификатора триэтиламина (табл. 3);1) activity ~60 min -1 and productivity not less than (the phrase "not less" was used because the technical capabilities of the reaction vessel of the "duck" type did not allow hydrogenation of more than 39 ml of styrene) 3400 (mol styrene) (mol Ni) - 1 when using triethylamine as a modifier (Table 3);

2) активность ~85 мин-1 и производительность не менее 3400 (моль стирола)∙(моль Ni)-1 при использовании в качестве модификатора диэтиламина (табл. 4);2) activity ~85 min -1 and productivity not less than 3400 (mole of styrene)∙(mol Ni) -1 when diethylamine is used as a modifier (Table 4);

3) активность 88.5 мин-1 и производительность не менее 3400 (моль стирола)·(моль Ni)-1 при использовании в качестве модификатора трибутиламина (табл. 5). 3) activity 88.5 min -1 and productivity not less than 3400 (mol styrene)·(mol Ni) -1 when using tributylamine as a modifier (Table 5).

Преимуществом данного никелевого катализатора является повышенная стабильность, проявляющаяся в более высокой производительности и активности в гидрировании алкенов в мягких условиях - при температуре 30°С (303 К) и давлении водорода 1 изб. атм (2 атм).The advantage of this nickel catalyst is increased stability, which manifests itself in higher productivity and activity in the hydrogenation of alkenes under mild conditions - at a temperature of 30°C (303 K) and a hydrogen pressure of 1 wt. atm (2 atm).

Пример 1-4: К раствору 0.0256 г. (1.0⋅10-4 моль) сублимированного Ni(acac)2 в 14,8 мл толуола, помещенному в отвакуумированный, заполненный водородом сосуд типа “утка”, последовательно добавляют 1 мл стирола (8.7⋅10-3 моль), 2 мл раствора AlEt3 (1.0⋅10-4 моль) в октане и перемешивают реакционную смесь в течение 20 мин при 30°С и давлении водорода 1 избыточная атмосфера. Контроль за протеканием процесса осуществляют по падению давления водорода на манометре и анализом проб методами ГЖХ (хроматограф «Хроматэк-Кристалл 5000.2» («Хроматэк», Россия), снабженный пламенно-ионизационным детектором, с применением капиллярной колонки SGE BPX5 (длина 30 м, диаметр 0,53 мм), и масс-спектрометрии (масс-спектрометр GCMS-QP-2010, Shimadzu, Япония)). Гидрирование стирола не происходит (табл. 1).Example 1-4: To a solution of 0.0256 g (1.0⋅10-4 mol) sublimated Ni(acac)21 ml of styrene (8.7⋅10-3 mol), 2 ml AlEt solution3 (1.0⋅10-4 mol) in octane and the reaction mixture is stirred for 20 min at 30°C and a hydrogen pressure of 1 excess atmosphere. The progress of the process is controlled by the drop in hydrogen pressure on the manometer and analysis of samples by GLC methods (chromatograph Khromatek-Kristall 5000.2 (Khromatek, Russia), equipped with a flame ionization detector, using an SGE BPX5 capillary column (length 30 m, diameter 0.53 mm), and mass spectrometry (mass spectrometer GCMS-QP-2010, Shimadzu, Japan)). Styrene hydrogenation does not occur (Table 1).

Пример 5-12: К раствору 0,0256 г. (1.0⋅10-4 моль) Ni(acac)2 в 14,8 мл толуола, помещенному в отвакуумированный, заполненный водородом сосуд типа “утка”, последовательно добавляют 1 мл стирола (8.7⋅10-3 моль), 2 мл раствора AlEt3 (1.0⋅10-3 моль) в октане и перемешивают реакционную смесь в течение 20 мин при 30°С и давлении водорода 1 избыточная атмосфера. Контроль за протеканием процесса осуществляют по падению давления водорода на манометре и анализом проб методами ГЖХ (хроматограф «Хроматэк-Кристалл 5000.2» («Хроматэк», Россия), снабженный пламенно-ионизационным детектором, с применением капиллярной колонки SGE BPX5 (длина 30 м, диаметр 0,53 мм), и масс-спектрометрии (масс-спектрометр GCMS-QP-2010, Shimadzu, Япония)). Гидрирование стирола не происходит. К полученному прозрачному ярко-оранжевого цвета «раствору» добавляют модифицирующую добавку - амин, в соотношении [амин]/[AlEt3] = 1. После введения модификатора никелевый катализатор активен в гидрировании стирола в мягких условиях и характеризуется высоким числом оборотов и чистотой оборотов (табл. 2).Example 5-12: To a solution of 0.0256 g (1.0⋅10-4 mol) Ni(acac)21 ml of styrene (8.7⋅10-3 mol), 2 ml AlEt solution3 (1.0⋅10-3 mol) in octane and stir the reaction mixture for 20 min at 30°C and a hydrogen pressure of 1 excess atmosphere. The progress of the process is controlled by the drop in hydrogen pressure on the pressure gauge and analysis of samples by GLC methods (chromatograph Khromatek-Kristall 5000.2 (Khromatek, Russia), equipped with a flame ionization detector, using an SGE BPX5 capillary column (length 30 m, diameter 0.53 mm), and mass spectrometry (mass spectrometer GCMS-QP-2010, Shimadzu, Japan)). Hydrogenation of styrene does not occur. To the resulting transparent bright orange "solution" is added a modifying additive - amine, in the ratio [amine] / [AlEt3] = 1. After the introduction of the modifier, the nickel catalyst is active in the hydrogenation of styrene under mild conditions and is characterized by a high turnover number and turnover purity (Table 2).

Пример 13-18: Данные примеры иллюстрируют влияние концентрации модификатора - триэтиламина на активность и производительность системы Ni(acac)2 + 5AlEt3 в гидрировании стирола (табл. 3). Процедура проведения опытов аналогична примеру 5.Example 13-18: These examples illustrate the influence of the concentration of the modifier - triethylamine on the activity and productivity of the Ni(acac) 2 + 5AlEt 3 system in the hydrogenation of styrene (Table 3). The procedure for conducting experiments is similar to example 5.

Пример 19-24: Данные примеры иллюстрируют влияние концентрации модификатора - диэтиламина на активность и производительность системы Ni(acac)2 + 5AlEt3 в гидрировании стирола (табл. 4). Процедура проведения опытов аналогична примеру 5.Example 19-24: These examples illustrate the effect of diethylamine modifier concentration on the activity and productivity of the Ni(acac) 2 + 5AlEt 3 system in styrene hydrogenation (Table 4). The procedure for conducting experiments is similar to example 5.

Пример 26-30: Данные примеры иллюстрируют влияние концентрации модификатора - трибутиламина на активность и производительность системы Ni(acac)2 + 5AlEt3 в гидрировании стирола (табл. 4). Процедура проведения опытов аналогична примеру 5.Example 26-30: These examples illustrate the effect of tributylamine modifier concentration on the activity and productivity of the Ni(acac) 2 + 5AlEt 3 system in styrene hydrogenation (Table 4). The procedure for conducting experiments is similar to example 5.

Как видно из описания и таблиц, предлагаемый способ позволяет получать никелевые катализаторы гидрирования, обладающие и высокой активностью, и высокой производительностью в гидрировании алкенов (стирола). As can be seen from the description and tables, the proposed method makes it possible to obtain nickel hydrogenation catalysts with both high activity and high productivity in the hydrogenation of alkenes (styrene).

Разумеется, изобретение никоим образом не ограничивается описанными и проиллюстрированными вариантами осуществления, которые были представлены лишь в качестве примеров.Of course, the invention is in no way limited to the embodiments described and illustrated, which have been presented by way of example only.

Таблица 1 - Влияние отношения AlEt3/Ni на каталитические свойства Ni(acac)2 + nAlEt3 в гидрировании стиролаTable 1 - Influence of the AlEt 3 /Ni ratio on the catalytic properties of Ni(acac) 2 + nAlEt 3 in styrene hydrogenation № опытаexperience number 11 22 33 44 [AlEt3]/[ Ni(acac)2][AlEt 3 ]/[Ni(acac) 2 ] 11 22 55 1010 Производительность TON,
(моль стирола)·(моль Ni)-1
TON performance,
(mol styrene) (mol Ni) -1
8787 00 00 00
Активность TOF, мин-1 TOF activity, min -1 1.61.6 00 00 00

Примечание: CNi = 5,6 ммоль/л, [субстрат]/Ni = 87, растворитель - бензол-октан (Vтолуол/Vоктан = 15:2), объем растворителя = 17 мл; Т = 30°С, PH2 =2 атм.Note: C Ni = 5.6 mmol/l, [substrate]/Ni = 87, solvent - benzene-octane (V toluene / V octane = 15:2), solvent volume = 17 ml; T \u003d 30 ° C, P H2 \u003d 2 atm.

Таблица 2 - Влияние природы модификатора - амина ([амин]/[AlEt3]=1) на активность и производительность системы Ni(acac)2 + 5AlEt3 в гидрировании стиролаTable 2 - Influence of the nature of the modifier - amine ([amine]/[AlEt 3 ]=1) on the activity and productivity of the Ni(acac) 2 + 5AlEt 3 system in styrene hydrogenation № опытаexperience number АминAmine Производительность TON, (моль стирола)·
(моль Ni)-1
Productivity TON, (mole of styrene)
(mol Ni) -1
Активность TOF,
(моль Н2)·(моль Ni⋅мин)-1
TOF activity,
(mol H 2 ) (mol Ni⋅min) -1
55 HNEt2 HNEt 2 24842484 4040 66 NEt3 NET 3 23752375 4646 77 H2N(н-Bu)H 2 N(n-Bu) 609609 4040 88 HN(н-Bu)2 HN(n-Bu) 2 15661566 5757 99 N(н-Bu)3 N(n-Bu) 3 20882088 8383 1010 H2NPh H2NPh 783783 3434 11eleven HNPh2 HNPh 2 235235 44 1212 N(CH2Ph)3 N(CH 2 Ph) 3 8787 0.40.4

Примечание: CNi = 5.6 ммоль/л, [субстрат]/Ni = 87, растворитель - бензол-октан (Vтолуол/Vоктан = 15 : 2), объем растворителя = 17 мл; Т = 30°С, PH2 =2 атм.Note: C Ni = 5.6 mmol/l, [substrate]/Ni = 87, solvent - benzene-octane (V toluene / V octane = 15 : 2), solvent volume = 17 ml; T \u003d 30 ° C, P H2 \u003d 2 atm.

Таблица 3 - Влияние концентрации модификатора - триэтиламина на активность и производительность системы Ni(acac)2 + 5AlEt3 в гидрировании стиролаTable 3 - Influence of the concentration of the modifier - triethylamine on the activity and productivity of the Ni(acac) 2 + 5AlEt 3 system in styrene hydrogenation № опытаexperience number 1313 1414 1515 1616 1717 1818 [амин]/[AlEt3][amine]/[AlEt 3 ] 0.1250.125 0.250.25 0.50.5 0.750.75 1.01.0 2.02.0 Производительность TON,
(моль стирола)·(моль Ni)-1
TON performance,
(mol styrene) (mol Ni) -1
12401240 21402140 >3400>3400 24362436 23752375 16531653
Активность TOF, мин-1 TOF activity, min -1 32.232.2 4545 60.060.0 58.058.0 47.047.0 43.843.8

Примечание: CNi = 5.6 ммоль/л, [субстрат]/Ni = 87, растворитель - бензол-октан (Vтолуол/Vоктан = 15 : 2), объем растворителя = 17 мл; Т = 30°С, PH2 =2 атм.Note: C Ni = 5.6 mmol/l, [substrate]/Ni = 87, solvent - benzene-octane (V toluene / V octane = 15 : 2), solvent volume = 17 ml; T \u003d 30 ° C, P H2 \u003d 2 atm.

Таблица 4 - Влияние концентрации модификатора - диэтиламина на активность и производительность системы Ni(acac)2 + 5AlEt3 в гидрировании стиролаTable 4 - Effect of the concentration of the modifier - diethylamine on the activity and productivity of the Ni(acac) 2 + 5AlEt 3 system in styrene hydrogenation № опытаexperience number 1919 2020 2121 2222 2323 2424 [амин]/[AlEt3][amine]/[AlEt 3 ] 0.1250.125 0.250.25 0.50.5 0.750.75 1.01.0 2.02.0 Производительность TON,
(моль стирола)·(моль Ni)-1
TON performance,
(mol styrene) (mol Ni) -1
15661566 >3400>3400 26972697 26102610 25232523 21752175
Активность TOF, мин-1 TOF activity, min -1 42.542.5 84.584.5 74.474.4 47.747.7 42.942.9 40.440.4

Примечание: CNi = 5.6 ммоль/л, [субстрат]/Ni = 87, растворитель - бензол-октан (Vтолуол/Vоктан = 15 : 2), объем растворителя = 17 мл; Т = 30°С, PH2 =2 атм.Note: C Ni = 5.6 mmol/l, [substrate]/Ni = 87, solvent - benzene-octane (V toluene / V octane = 15 : 2), solvent volume = 17 ml; T \u003d 30 ° C, P H2 \u003d 2 atm.

Таблица 5 - Влияние концентрации модификатора - трибутиламина на активность и производительность системы Ni(acac)2 + 5AlEt3 в гидрировании стиролаTable 5 - Influence of the concentration of the modifier - tributylamine on the activity and productivity of the Ni(acac) 2 + 5AlEt 3 system in styrene hydrogenation № опытаexperience number 2525 2626 2727 2828 2828 30thirty [амин]/[AlEt3][amine]/[AlEt 3 ] 0.1250.125 0.250.25 0.50.5 0.750.75 1.01.0 2.02.0 Производительность TON,
(моль стирола)·(моль Ni)-1
TON performance,
(mol styrene) (mol Ni) -1
13051305 20882088 >3400>3400 27232723 25882588 20882088
Активность TOF, мин-1 TOF activity, min -1 55.955.9 85.885.8 88.588.5 8484 8585 8585

Примечание: CNi = 5.6 ммоль/л, [субстрат]/Ni = 87, растворитель - бензол-октан (Vтолуол/Vоктан = 15 : 2), объем растворителя = 17 мл; Т = 30°С, PH2 =2 атм.Note: C Ni = 5.6 mmol/l, [substrate]/Ni = 87, solvent - benzene-octane (V toluene / V octane = 15 : 2), solvent volume = 17 ml; T \u003d 30 ° C, P H2 \u003d 2 atm.

Claims (1)

Катализатор гидрирования, содержащий соединение никеля(II), восстановитель и модифицирующую добавку, отличающийся тем, что в качестве исходного соединения никеля(II) используют безводный бис(ацетилацетонат) никеля(II), в качестве восстановителя - триэтилалюминий, а в качестве модифицирующей добавки – амины при следующем мольном соотношении компонентов: Ni(acac)2/AlEt3/модификатор = 1:5-10:0,125-2.Hydrogenation catalyst containing a nickel(II) compound, a reducing agent and a modifying additive, characterized in that anhydrous nickel(II) bis(acetylacetonate) is used as the initial nickel(II) compound, triethylaluminum is used as a reducing agent, and triethylaluminum is used as a modifying additive. amines in the following molar ratio of components: Ni(acac) 2 /AlEt 3 / modifier = 1:5-10:0.125-2.
RU2022118062A 2022-07-03 Complex nickel hydrogenation catalyst RU2790674C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2790674C1 true RU2790674C1 (en) 2023-02-28

Family

ID=

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2411228C1 (en) * 2009-05-12 2011-02-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Иркутский государственный университет Nickel hydrogenation catalyst and preparation method thereof
RU2565673C1 (en) * 2014-12-05 2015-10-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Иркутский государственный университет" Hydrogenation nickel catalyst
RU2625452C1 (en) * 2016-06-24 2017-07-14 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Иркутский государственный университет" (ФГБОУ ВО "ИГУ") Hydrogenation nickel catalyst
CN109280100A (en) * 2018-09-30 2019-01-29 河北工业大学 It is a kind of to load the catalyst for having alpha-diimine metal complex and its application in olefin polymerization
CN111085269A (en) * 2018-10-24 2020-05-01 中国石油化工股份有限公司 Hydrogenation catalyst for preparing cyclopentene by cyclopentadiene hydrogenation, preparation method and hydrogenation method thereof

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2411228C1 (en) * 2009-05-12 2011-02-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Иркутский государственный университет Nickel hydrogenation catalyst and preparation method thereof
RU2565673C1 (en) * 2014-12-05 2015-10-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Иркутский государственный университет" Hydrogenation nickel catalyst
RU2625452C1 (en) * 2016-06-24 2017-07-14 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Иркутский государственный университет" (ФГБОУ ВО "ИГУ") Hydrogenation nickel catalyst
CN109280100A (en) * 2018-09-30 2019-01-29 河北工业大学 It is a kind of to load the catalyst for having alpha-diimine metal complex and its application in olefin polymerization
CN111085269A (en) * 2018-10-24 2020-05-01 中国石油化工股份有限公司 Hydrogenation catalyst for preparing cyclopentene by cyclopentadiene hydrogenation, preparation method and hydrogenation method thereof

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2847149B1 (en) Oligomerisation of olefinic compounds with reduced polymer formation
Crabtree et al. Dihydrido olefin and solvento complexes of iridium and the mechanisms of olefin hydrogenation and alkane dehydrogenation
US4399312A (en) Catalytic process
US9545623B2 (en) Nickel-based catalytic composition and method of oligomerization of olefins using said composition
CN110215919B (en) High-dispersion supported catalyst and preparation method and application thereof
Stern et al. Homogeneous hydrogenation of unsaturated compounds catalyzed by Pd complexes: I. Scope and effect of variables
RU2790674C1 (en) Complex nickel hydrogenation catalyst
EP0091232B1 (en) Butene dimerization method
Schrauzer et al. Chemical evolution of a nitrogenase model. V. Reduction of nitriles
Curci et al. Metal catalysis in oxidation by peroxides. Vanadium catalysed oxidation of organosulphur compounds by t-butyl hydroperoxide
WO2018147793A1 (en) Carbonylation process and ligand composition comprising a bidentate phosphite ligand and a tertiary phosphine anti-oxidant
US4085145A (en) Process for manufacturing carbonyl compounds by oxidation with molecular oxygen of olefinic compounds in liquid phase in the presence of soluble bimetallic catalysts
RU2565673C1 (en) Hydrogenation nickel catalyst
GB2119277A (en) Olefin synthesis catalysts
Kroll Activity and selectivity of homogeneous Ziegler-type hydrogenation catalysts. I
JPH02504278A (en) Catalyst composition and method for selective dehydrogenation
Fomenko et al. Copper (II) complexes with BIAN-type ligands: Synthesis and catalytic activity in oxidation of hydrocarbons and alcohols
Ungváry et al. Transition-metal alkyls and hydrides II. Investigation of a complex cobalt hydride obtained from cobalt stearate and grignard reagents1
RU2323776C2 (en) Palladium hydrogenation catalyst and method to manufacture thereof
JPWO2005023420A1 (en) Metathesis catalyst and process for producing olefin using the same
US3946087A (en) New process for hydrogenating ketones
Titova et al. Formation and properties of nickel catalysts for hydrogenation under the action of lithium Di-and tris (tert-butoxy) hydroaluminates
CN112023941B (en) Catalyst for olefin isomerization and preparation method thereof
JP4338806B2 (en) Method for selectively hydrogenating olefinic double bonds of olefinically unsaturated substrates
FR2714849A1 (en) Process for the preparation of a soluble hydrogenation catalyst in the organic liquid phase