TW201527272A - 氧化有機羰基化合物之方法 - Google Patents
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Abstract
本發明係關於一種氧化有機羰基化合物之方法,其包含視情況在溶劑存在下使化合物與過氧化氫在催化劑存在下反應,該催化劑包含含有錫之沸石材料及至少一種鉀鹽。
Description
本發明係關於一種在催化劑存在下氧化有機羰基化合物,特定言之拜耳-維利格(Baeyer Villiger)型氧化有機羰基化合物之方法,該催化劑包含具有MWW型構架結構之含有錫之沸石材料,該沸石材料具有低硼含量。
有機化合物之氧化反應且特定言之,拜耳-維利格反應受到大量關注,以便轉化更複雜及貴重之產物中易於獲得的羰基化合物。
如Justus Liebigs Ann.Chem.681(1965),第28-30頁中描述之拜耳-維利格氧化中過氧乙酸之使用為將酮氧化成各別內酯之常用方法。然而,過氧乙酸之使用涉及與成本效用及安全性態樣有關的顯著缺點,尤其在工業規模方法中。
在Nature 412(2001),第423-425頁中,及在Journal of Catalysis 234(2005),第96-100頁中,描述含有錫之沸石β用於拜爾-維利格反應中。此外,在Catalysis 234(2005),第96-100頁中,揭示其中使用檸檬醛作為起始物質之拜耳-維利格反應。所進行的關於此反應之實驗表明,藉由使用含有錫之沸石β,獲得至多20%的針對甜瓜醛之選擇性。通常,含有錫之沸石β材料相對較難以製備,其使得此先前技術方法不具優越性,因為催化劑之合成(US 5,968,473及US 6,306,364中所揭示),歸因於其低產率、超過15天之高合成時間、HF及氯化錫前驅化合物之使用,所以在技術上難以擴
大。
此外,在Microporous and Mesoporous Materials 165(2013),第210-218頁中,描述具有MWW構架結構之含有錫之沸石材料在2-金剛烷酮之拜耳-維利格反應中的用途。根據此文獻,沸石材料獲自未經去硼化之含硼前驅體材料,產生硼含量相對較高之材料。
WO 03/074422 A1及US 7,326,401 B2描述一種用於合成具有MWW結構之沸石材料之方法。說明書中提及含有錫之MWW,其具有約4.7重量%之極高錫負載。此含有錫之MWW係由B-MWW沸石前驅體製備,該前驅體在引入Sn之前藉由酸處理來去硼化。
本發明之一個目標為提供一種用於有機羰基化合物之拜耳-維利格氧化的方法,其基於待氧化之有機羰基化合物及氧化劑過氧化氫而對氧化產物呈現高選擇性。
意外的是,發現此目標可在拜耳-維利格氧化反應在含有錫之沸石材料存在下及在鉀添加劑存在下進行時實現。
因此,本發明係關於氧化式(I)之有機羰基化合物之方法
其中R1及R2彼此獨立地為直鏈或分支鏈烷基殘基、直鏈或分支鏈烯基殘基、芳基或雜芳基殘基或氫原子,其限制條件為R1及R2不同時為氫原子,該方法包含(i)提供一種液體混合物,其包含式(I)化合物、過氧化氫、至少一種至少部分溶解之鉀鹽及視情況選用之溶劑;(ii)使式(I)化合物與過氧化氫在液體混合物中於包含含有錫之沸石材料之催化劑存在下反應,獲得式(II)化合物
其中,若R1及R2皆不為氫原子,則R1及R2可與羰基或羧基一起形成環,且式(I)化合物為
且式(II)化合物為
意外的是,進一步發現可與含有錫之沸石材料之構架結構無關地、與含有錫之沸石材料之錫含量無關地、與反應係按原樣使用沸石材料以分批模式或使用包含於模型中之沸石材料以連續模式進行無關地且與使用何種鉀鹽作為添加劑無關地實現本發明之目標。
步驟(i)
式(I)化合物
關於式(I)之有機羰基化合物
通常不存在與殘基R1及R2之化學性質有關的特定限制,其限制條件為式(I)化合物可經氧化以獲得式(II)化合物。
較佳R1及R2彼此獨立地為具有1至20個碳原子之直鏈或分支鏈烷基殘基、具有2至20個碳原子之直鏈或分支鏈烯基殘基、具有4至20個碳原子之芳基或雜芳基殘基或氫原子。較佳為若R1及R2皆不為氫原子,則R1及R2可與式(I)化合物中之羰基或式(II)化合物中之羧基一起形成具有4至20個碳原子之環。因此,本發明係關於上述方法,其中R1及R2彼此獨立地為具有1至20個碳原子之直鏈或分支鏈烷基殘基、具有2至20個碳原子之直鏈或分支鏈烯基殘基、具有4至20個碳原子之芳基或雜芳基殘基或氫原子且其中,若R1及R2皆不為氫原子,則R1及R2可與羰基或羧基一起形成具有4至20個碳原子之環。
具有1至20個碳原子之直鏈或分支鏈烷基殘基可適當地經例如至少一個鹵素原子(諸如F、Cl、Br、I)及/或至少一個烯基(較佳具有2至8個碳原子)及/或至少一個芳基或雜芳基(較佳具有4至10個碳原子,其中雜芳基中所包含之至少一個雜原子較佳為S、O或N)及/或至少一個具有4至10個碳原子之芳烷基及/或至少一個具有4至10個碳原子之雜芳烷基(其中雜芳烷基中所包含之至少一個雜原子較佳為S、O或N)取代。如本發明之此情形中使用之術語「芳烷基」係關於結合於具有1至20個碳原子之直鏈或分支鏈烷基殘基且經至少一個烷基取代之芳基。如本發明之此情形中使用之術語「雜芳烷基」係關於經由碳原子或雜芳基之適當的雜原子結合於具有1至20個碳原子之直鏈或分支鏈烷基殘基且經至少一個烷基取代之雜芳基。此外,具有1至20個碳原子之直鏈或分支鏈烷基殘基可在碳原子鏈包含至少一個雜原子,較佳為N、O或S。
較佳直鏈或分支鏈烷基殘基具有1至18個,更佳1至14個,更佳1至12個,更佳1至11個,更佳1至10個,更佳1至9個碳原子,更佳1至8個碳原子,諸如1、2、3、4、5、6、7或8個碳原子。
具有2至20個碳原子之直鏈或分支鏈烯基殘基可適當地經
例如至少一個鹵素原子(諸如F、Cl、Br、I)及/或至少一個烷基(較佳具有2至8個碳原子)及/或至少一個芳基或雜芳基(較佳具有4至10個碳原子,其中雜芳基中所包含之至少一個雜原子較佳為S、O或N)及/或至少一個具有4至10個碳原子之芳烷基及/或至少一個具有4至10個碳原子之雜芳烷基(其中雜芳烷基中所包含之至少一個雜原子較佳為S、O或N)取代。如本發明之此情形中使用之術語「芳烷基」係關於結合於具有2至20個碳原子之直鏈或分支鏈烯基殘基且經至少一個烷基取代之芳基。如本發明之此情形中使用之術語「雜芳烷基」係關於經由碳原子或雜芳基之適當雜原子結合於具有2至20個碳原子之直鏈或分支鏈烯基殘基且經至少一個烷基取代之雜芳基。此外。具有2至20個碳原子之直鏈或分支鏈烯基殘基可在碳原子鏈中包含至少一個雜原子,較佳為N、O或S。
較佳直鏈或分支鏈烯基殘基具有2至18個,更佳2至14個,更佳2至12個,更佳2至11個,更佳2至10個,更佳2至9個碳原子,更佳2至8個碳原子,諸如2、3、4、5、6、7或8個碳原子。
具有4至20個碳原子之芳基或雜芳基可適當地經例如至少一個鹵素原子(諸如F、Cl、Br、I)及/或至少一個烷基(較佳具有2至8個碳原子)及/或至少一個芳基或雜芳基(較佳具有4至10個碳原子,其中雜芳基中所包含之至少一個雜原子較佳為S、O或N)及/或至少一個具有4至10個碳原子之芳烷基及/或至少一個具有4至10個碳原子之雜芳烷基(其中雜芳烷基中所包含之至少一個雜原子較佳為S、O或N)取代。如本發明之此情形中使用之術語「芳烷基」係關於結合於具有4至20個碳原子之芳基或雜芳基殘基且經至少一個烷基取代之芳基。如本發明之此情形中使用之術語「雜芳烷基」係關於經由碳原子或雜芳基之適當的雜原子結合於具有4至20個碳原子之芳基或雜芳基殘基且經至少一個烷基取代之雜芳基。此外,具有4至20個碳原子之雜芳基殘基可包含至少一個雜原子,較佳為
N、O或S。
較佳芳基或雜芳基殘基具有4至18個,更佳4至14個,更佳4至12個,更佳4至11個,更佳4至10個,更佳4至9個碳原子,更佳4至8個碳原子,諸如4、5、6、7或8個碳原子。
如上所述,R1及R2彼此獨立地為直鏈或分支鏈烷基殘基、直鏈或分支鏈烯基殘基、芳基或雜芳基殘基或氫原子,其限制條件為R1及R2不同時為氫原子。
因此,式(I)化合物可包含殘基R1及殘基R2,其中殘基R1為直鏈或分支鏈烷基殘基且殘基R2為氫。此外,式(I)化合物可包含殘基R1及殘基R2,其中殘基R1為直鏈或分支鏈烯基殘基且殘基R2為氫。此外,式(I)化合物可包含殘基R1及殘基R2,其中殘基R1為芳基或雜芳基殘基且殘基R2為氫。此外,式(I)化合物可包含殘基R2及殘基R1,其中殘基R2為直鏈或分支鏈烷基殘基且殘基R1為氫。此外,式(I)化合物可包含殘基R2及殘基R1,其中殘基R2為直鏈或分支鏈烯基殘基且殘基R1為氫。此外,式(I)化合物可包含殘基R2及殘基R1,其中殘基R2為芳基或雜芳基殘基且殘基R1為氫。此外,式(I)化合物可包含殘基R1及殘基R2,其中殘基R1為直鏈或分支鏈烷基殘基且殘基R2為直鏈或分支鏈烷基殘基。此外,式(I)化合物可包含殘基R1及殘基R2,其中殘基R1為直鏈或分支鏈烯基殘基且殘基R2為直鏈或分支鏈烯基殘基。此外,式(I)化合物可包含殘基R1及殘基R2,其中殘基R1為芳基或雜芳基殘基且殘基R2為芳基或雜芳基殘基。此外,式(I)化合物可包含殘基R1及殘基R2,其中殘基R1為直鏈或分支鏈烷基殘基且殘基R2為直鏈或分支鏈烯基殘基。此外,式(I)化合物可包含殘基R1及殘基R2,其中殘基R1為直鏈或分支鏈烷基殘基且殘基R2為芳基或雜芳基殘基。此外,式(I)化合物可包含殘基R1及殘基R2,其中殘基R1為直鏈或分支鏈烯基殘基且殘基R2為芳基或雜芳基殘基。此外,式
(I)化合物可包含殘基R2及殘基R1,其中殘基R2為直鏈或分支鏈烷基殘基且殘基R1為直鏈或分支鏈烯基殘基。此外,式(I)化合物可包含殘基R2及殘基R1,其中殘基R2為直鏈或分支鏈烷基殘基且殘基R1為芳基或雜芳基殘基。此外,式(I)化合物可包含殘基R2及殘基R1,其中殘基R1為直鏈或分支鏈烯基殘基且殘基R2為芳基或雜芳基殘基。此外,可預期式(I)化合物可為兩種或兩種以上此等化合物之混合物。
此外,若R1及R2皆不為氫原子,則R1及R2可與式(I)化合物中之羰基或式(II)化合物中之羧基一起形成環,其較佳具有4至20個碳原子。如本發明之上下文中使用之術語「具有4至20個碳原子之環」係關於具有4至20個碳原子之碳原子鏈長之環。
較佳環具有4至18個,更佳5至16個,諸如5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15或16個碳原子,較佳5、6、8、12、15或16個碳原子。較佳式(I)化合物(其中R1及R2皆不為氫原子且其中R1及R2與式(I)化合物中之羰基或式(II)化合物中之羧基一起形成環)包括環戊酮、環己酮、環庚酮、環辛酮、環十二烷酮、環十五烷酮、環十六烷酮、2-戊基環戊酮、2-庚基環戊酮及環十六-8-烯-1-酮。
因此,本發明係關於氧化式(I)之環狀酮之方法
其中由R1、R2及羰基碳原子形成之環具有4至20個,較佳4至18個,更佳5至16個碳原子,較佳5、6、8、12、15或16個碳原子,該方法包含(i)提供一種液體混合物,其包含式(I)化合物、過氧化氫、至少一種至少部分溶解之鉀鹽及視情況選用之溶劑;
(ii)使式(I)化合物與過氧化氫在液體混合物中於包含含有錫之沸石材料之催化劑存在下反應,獲得式(II)化合物
此外,本發明係關於該方法,其中式(I)之環狀酮係選自由以下組成之群:環戊酮、環己酮、環庚酮、環辛酮、環十二烷酮、環十五烷酮、環十六烷酮、2-戊基環戊酮、2-庚基環戊酮、環十六-8-烯-1-酮及其中兩者或兩者以上之混合物,式(I)之環狀酮較佳為環己酮。
式(I)之環狀酮之環可適當地經例如至少一個鹵素原子(諸如F、Cl、Br、I)及/或至少一個烷基(較佳具有2至8個碳原子)及/或至少一個芳基或雜芳基(較佳具有4至10個碳原子,其中雜芳基中所包含之至少一個雜原子較佳為S、O或N)及/或至少一個具有4至10個碳原子之芳烷基及/或至少一個具有4至10個碳原子之雜芳烷基(其中雜芳烷基中所包含之至少一個雜原子較佳為S、O或N)取代。如本發明之此情形中使用之術語「芳烷基」係關於結合於環且經至少一個烷基取代之芳基。如本發明之此情形中使用之術語「雜芳烷基」係關於經由碳原子或雜芳基之適當的雜原子結合於環且經至少一個烷基取代之雜芳基。此外,環可在碳原子鏈中包含至少一個雜原子,較佳為N、O或S。此外,根據式(I)之與羰基或羧基一起形成環之碳原子之鏈可包含至少一個C-C雙鍵。此外,可預期式(I)化合物可為混合物,其至少包含具有根據式(I)之與羰基或羧基一起形成之環的化合物及至少一種不具有此類環之化合物。
根據本發明,式(I)化合物可含有至少一個C-C雙鍵。此至少一個C-C雙鍵可位於殘基R1及/或R2或根據式(I)之與羰基或羧基一起形成之環中的任何地方。舉例而言,取決於R1及/或R2或式(I)化合物
中由R1、R2與羰基一起形成之環的尺寸,式(I)化合物可包含1、2、3或3個以上C-C雙鍵。因此,本發明亦係關於上述方法,其中式(I)化合物含有至少一個C-C雙鍵。
根據本發明,式(I)化合物可在相對於根據式(I)之羰基之α位置含有C-C雙鍵。因此,根據本發明,式(I)化合物可為α,β不飽和化合物。除相對於根據式(I)之羰基之α位置處的C-C雙鍵以外,式(I)化合物可包含1、2或2個以上額外的C-C雙鍵。因此,本發明亦係關於上述方法,其中式(I)化合物在相對於羰基之α位置含有C-C雙鍵。
此外根據本發明,式(I)化合物可在相對於根據式(I)之羰基之α位置含有C-C雙鍵,其中殘基R2為氫原子。因此,本發明亦係關於上述方法,其中R1在相對於羰基之α位置含有C-C雙鍵且R2為氫原子。
溶劑
取決於有機羰基化合物之化學性質,可預期有機羰基化合物在(ii)中應用之反應條件下為液體。在此情況下,可預期在不添加溶劑情況下進行反應,且在(i)中提供不含溶劑之液體混合物。較佳根據(ii)之反應中使用至少一種溶劑,且在(i)中,提供含有溶劑之液體混合物。因此,本發明係關於如上文所描述之方法,其包含
(i)提供一種液體混合物,其包含式(I)化合物、過氧化氫、至少一種至少部分溶解之鉀鹽及視情況選用之溶劑。
通常,可根據有機羰基化合物之化學性質選擇溶劑。較佳溶劑為極性溶劑,更佳為極性非質子性溶劑。因此,本發明係關於如上文所描述之方法,其包含
(i)提供一種液體混合物,其包含式(I)化合物、過氧化氫、至少一種至少部分溶解之鉀鹽及極性溶劑,較佳極性非質子性溶劑。
更佳溶劑係選自由以下組成之群:乙腈、1,2-二氯乙烷、二
氯甲烷、氯仿、丙腈、1,4-二噁烷、甲基第三丁基醚、乙醚、二丁醚、乙酸乙酯、乙酸丁酯、碳酸二甲酯、碳酸伸乙酯、碳酸伸丙酯及其中兩者或兩者以上之混合物。更佳溶劑為1,2-二氯乙烷、1,4-二噁烷、乙腈或其混合物。因此,本發明亦係關於如上文所描述之方法,其包含
(i)提供一種液體混合物,其包含式(I)化合物、過氧化氫、至少一種至少部分溶解之鉀鹽及選自由以下組成之群的極性溶劑:乙腈、1,2-二氯乙烷、二氯甲烷、氯仿、丙腈、1,4-二噁烷、甲基第三丁基醚、乙醚、二丁醚、乙酸乙酯、乙酸丁酯、碳酸二甲酯、碳酸伸乙酯、碳酸伸丙酯及其中兩者或兩者以上之混合物,溶劑更佳為1,2-二氯乙烷、1,4-二噁烷、乙腈或其中兩者或三者之混合物。
過氧化氫
(i)中使用之過氧化氫可根據每一種預期方法製備。預期可藉由陽極氧化同時進行陰極處氫之析出,藉由將硫酸轉化成過氧二硫酸而獲得過氧化氫。接著經由將過氧單硫酸轉化成過氧化氫及硫酸(由此重新獲得硫酸)引導過氧二硫酸之水解。亦預期可由元素製備過氧化氫。取決於特定製備方法,過氧化氫可例如以水溶液或水溶液/甲醇過氧化氫溶液形式,較佳以過氧化氫水溶液形式使用。在使用過氧化氫水溶液情況下,溶液中之過氧化氫含量較佳在20至90重量%,較佳30至85重量%,更佳40至75重量%範圍內。
根據本發明,較佳使用包含過氧化氫之溶液,其係藉由混合物之提取以粗過氧化氫溶液形式獲得,該混合物由用於產生全世界過氧化氫產量之稱為蒽醌方法之方法產生(參見例如Ullmann,Encyclopedia of Industrial Chemistry,第5版,第A 13卷(1989)第443-466頁),其中使用含有烷基之蒽醌溶液,該烷基較佳具有2至10個碳原子,更佳至少5個碳原子,諸如5個碳原子或6個碳原子,且其中所用溶劑通常由兩種不同溶劑
之混合物組成。此蒽醌溶液通常稱為工作溶液。在此方法中,在蒽醌方法之過程中形成之過氧化氫通常藉由在氫化/再氧化循環之後自各別工作溶液提取而分離。該提取較佳可用本質上純水進行,且獲得粗過氧化氫水溶液。儘管通常可藉由蒸餾進一步純化由此獲得之粗過氧化氫水溶液,但根據本發明,較佳使用未藉由蒸餾進行純化之此類粗過氧化氫水溶液。此外,通常可對粗過氧化氫水溶液進行另一提取階段,其中使用適合的提取劑,較佳為有機溶劑。用於此進一步提取階段之有機溶劑更佳為與蒽醌方法所用相同的溶劑。較佳僅使用工作溶液中溶劑中之一者且最佳僅使用工作溶液中非極性最高的溶劑進行提取。在對粗過氧化氫水溶液進行此類進一步提取階段之情況下,獲得所謂的經洗滌之粗過氧化氫溶液。較佳使用經洗滌之粗過氧化氫溶液作為過氧化氫溶液。
為了在用水,較佳本質上純水提取期間提供過氧化氫之足夠穩定性,通常向所使用之水,較佳本質上純水中添加適合的穩定劑。特定言之,可提及強無機酸及/或螯合劑。根據較佳提取方法,以酸形式或以鈉鹽形式分別添加少量硝酸鹽及/或磷酸鹽及焦磷酸鹽作為穩定劑。此等穩定劑通常以使得粗過氧化氫水溶液含有50至400重量百萬分率鈉陽離子、100至700重量百萬分率磷(以磷酸根離子(PO4 3-)計算)及50至400重量百萬分率硝酸根陰離子之量添加,在各情況下,以粗過氧化氫水溶液中所含之過氧化氫為基礎計算。較佳範圍為例如50至200重量百萬分率或50至100重量百萬分率鈉陽離子、100至500重量百萬分率或100至300重量百萬分率磷及50至200重量百萬分率或50至100重量百萬分率硝酸根。此外,可預期使用其他穩定劑,諸如亞錫酸鹽,例如亞錫酸鈉(Na2SnO2),及/或有機膦酸,特定言之有機二膦酸,例如依替膦酸(etidronic acid)。過氧化氫水溶液流較佳以1×10-6:1至250×10-6:1,更佳5×10-6:1至50×10-6:1範圍內之鈉與過氧化氫之莫耳比包含鈉。更佳,(i)中使用之較佳使用之過氧化氫水溶液為(i)
中提供之液體混合物中引入鈉之唯一來源。
因此,本發明亦係關於如上文所描述之方法,其中(i)中提供之液體混合物以1×10-6:1至250×10-6:1較佳5×10-6:1至50×10-6:1範圍內之鈉與過氧化氫之莫耳比含有鈉。因此,本發明亦係關於如上文所定義之方法,其中過氧化氫在(i)中以過氧化氫水溶液形式使用,以過氧化氫水溶液之總重量計,其具有20至90重量%,較佳30至85重量%,更佳40至75重量%範圍內之過氧化氫濃度,其中過氧化氫水溶液以1×10-6:1至250×10-6:1,較佳5×10-6:1至50×10-6:1範圍內之鈉與過氧化氫之莫耳比進一步包含鈉。
因此,本發明亦係關於如上文所描述之方法,其包含(i)提供一種液體混合物,其包含式(I)化合物、過氧化氫、至少一種至少部分溶解之鉀鹽及選自由以下組成之群的極性溶劑:乙腈、1,2-二氯乙烷、二氯甲烷、氯仿、丙腈、1,4-二噁烷、甲基第三丁基醚、乙醚、二丁醚、乙酸乙酯、乙酸丁酯、碳酸二甲酯、碳酸伸乙酯、碳酸伸丙酯及其中兩者或兩者以上之混合物,溶劑更佳為1,2-二氯乙烷、1,4-二噁烷、乙腈或其中兩者或三者之混合物,其中關於在(i)中提供液體混合物,過氧化氫在(i)中以過氧化氫水溶液形式使用,以過氧化氫過氧化氫之總重量計,其具有20至90重量%,較佳30至85重量%,更佳40至75重量%範圍內之過氧化氫濃度,其中過氧化氫水溶液以1×10-6:1至250×10-6:1,較佳5×10-6:1至50×10-6:1範圍內之鈉與過氧化氫之莫耳比進一步包含鈉。
鉀鹽
根據(i),除式(I)化合物以外,液體混合物亦包含至少一種至少部分溶解之鉀鹽。
關於該至少一種鉀鹽之化學性質,不存在特定限制,其限制
條件為鉀鹽可至少部分溶解於(i)中提供之液體混合物中。較佳該至少一種鉀鹽係選自由以下組成之群:至少一種無機鉀鹽、至少一種有機鉀鹽及至少一種無機鉀鹽與至少一種有機鉀鹽之組合。
較佳該至少一種鉀鹽係選自由以下組成之群:至少一種選自由以下組成之群的無機鉀鹽:氫氧化鉀、鹵化鉀、硝酸鉀、硫酸鉀、硫酸氫鉀、磷酸氫鉀、磷酸二氫鉀、過氯酸鉀;至少一種選自由以下組成之群的有機鉀鹽:碳酸鉀、碳酸氫鉀、脂族飽和羧酸(諸如較佳具有1至6個,更佳1至5個,更佳1至4個,更佳1至3個碳原子之單羧酸,諸如甲酸、乙酸、丙酸,較佳具有2至6個,更佳2至4個碳原子之二甲酸,諸如草酸、丙二酸、丁二酸、酒石酸,較佳具有4至10個碳原子之三羧酸,諸如檸檬酸或異檸檬酸或丙烷-1,2,3-三甲酸;四羧酸)之鉀鹽,及該至少一種無機鉀鹽中之至少一者與該至少一種有機鉀鹽中之至少一者的組合。
更佳有機鉀鹽係選自由以下組成之群:較佳具有1、2、3、4、5或6個碳原子之脂族飽和單羧酸之鉀鹽、碳酸鉀及碳酸氫鉀。更佳有機鉀鹽係選自由以下組成之群:甲酸鉀、乙酸鉀、丙酸鉀、碳酸鉀及碳酸氫鉀。更佳有機鉀鹽係選自由以下組成之群:甲酸鉀、乙酸鉀、碳酸鉀及碳酸氫鉀。更佳有機鉀鹽係選自由以下組成之群:甲酸鉀及乙酸鉀。
更佳至少一種鉀鹽係選自由以下組成之群:硝酸鉀、磷酸二氫鉀、甲酸鉀及其中兩者或兩者以上之組合。
因此,本發明亦係關於如上文所描述之方法,其包含(i)提供一種液體混合物,其包含式(I)化合物、過氧化氫、至少一種至少部分溶解之鉀鹽及選自由以下組成之群的極性溶劑:乙腈、1,2-二氯乙烷、二氯甲烷、氯仿、丙腈、1,4-二噁烷、甲基第三丁基醚、乙醚、二丁醚、乙酸乙酯、乙酸丁酯、碳酸二甲酯、碳酸伸乙酯、碳酸伸丙酯及其中兩者或兩者以上之混合物,溶劑更佳為1,2-二氯乙烷、1,4-二噁烷、乙腈或
其中兩者或三者之混合物,其中關於在(i)中提供液體混合物,過氧化氫在(i)中以過氧化氫水溶液形式使用,以過氧化氫過氧化氫之總重量計,其具有30至80重量%,較佳35至75重量%,更佳40至70重量%範圍內之過氧化氫濃度,其中過氧化氫水溶液以1×10-6:1至250×10-6:1,較佳5×10-6:1至50×10-6:1範圍內之鈉與過氧化氫之莫耳比進一步包含鈉,及其中至少一種鉀鹽係選自由以下組成之群:至少一種選自由以下組成之群的無機鉀鹽:氫氧化鉀、鹵化鉀、硝酸鉀、硫酸鉀、硫酸氫鉀、磷酸氫鉀、磷酸二氫鉀、過氯酸鉀;至少一種選自由以下組成之群的有機鉀鹽:碳酸鉀、碳酸氫鉀、脂族飽和羧酸(諸如較佳具有1至6個,更佳1至5個,更佳1至4個,更佳1至3個碳原子之單羧酸,諸如甲酸、乙酸、丙酸;較佳具有2至6個,更佳2至4個碳原子之二甲酸,諸如草酸、丙二酸、丁二酸、酒石酸;較佳具有4至10個碳原子之三羧酸,諸如檸檬酸或異檸檬酸或丙烷-1,2,3-三甲酸;四羧酸)之鉀鹽,及該至少一種無機鉀鹽中之至少一者與該至少一種有機鉀鹽中之至少一者之組合,至少一種鉀鹽更佳係選自由以下組成之群:硝酸鉀、磷酸二氫鉀、甲酸鉀及其中兩者或兩者以上之組合。
關於(i)中提供之液體混合物中該至少一種鉀鹽之濃度,不存在特定限制。(i)中提供之液體混合物中該至少一種鉀鹽之濃度較佳為該至少一種鉀鹽在(i)中提供之液體原料流中之溶解限度之至少10%,較佳在10%至100%範圍內,較佳在20%至100%範圍內,更佳在30%至100%範圍內,更佳在40%至100%範圍內。如本發明之上下文中使用之術語「液體混合物中至少一種鉀鹽之溶解限度」係關於至少一種鉀鹽於液體進料混合物中之飽和濃度,其中藉由添加更多的該至少一種鉀鹽,液體混合物中作為溶質之該至少一種鉀鹽之濃度並不增加且該至少一種鉀鹽中之至少一
者將開始沈澱。液體混合物中至少一種鉀鹽之溶解限度將取決於液體混合物之組成及(i)中提供之液體混合物之條件,諸如溫度及壓力。測定液體混合物中至少一種鉀鹽之溶解限度對於知曉該等條件及既定液體混合物之該組成之熟習此項技術者而言為簡單且直接的任務。用於評估所添加之至少一種鉀鹽之量是否超過溶解限度之單一程序為使液體混合物通過過濾器且量測跨越過濾器之壓降。若跨越過濾器之壓降隨流動時間而增加且當過濾器離線時在過濾器上發現該至少一種鉀鹽中之至少一者,則所添加之該至少一種鉀鹽之量已超過溶解限度。因此,該至少一種鉀鹽較佳完全溶解於(i)中提供之液體混合物中。
因此,本發明亦係關於如上文所定義之方法,其中(i)中提供之液體混合物中至少一種鉀鹽之濃度為(i)中提供之液體混合物中至少一種鉀鹽之溶解限度之至少10%,較佳在10%至100%範圍內,更佳為20%至100%,更佳為30%至100%,更佳為40%至100%。
因此,本發明亦係關於如上文所描述之方法,其包含(i)提供一種液體混合物,其包含式(I)化合物、過氧化氫、至少一種溶解之鉀鹽及視情況選用之溶劑,其中該至少一種鉀鹽在(i)中提供之液體混合物中之濃度在(i)中提供之液體混合物中該至少一種鉀鹽之溶解限度之10%至100%範圍內。
至少一種鉀鹽(該至少一種鉀鹽包含於(i)中提供之液體混合物中)中所含之鉀與過氧化氫之莫耳比較佳在25×10-6:1至1000×10-6:1,更佳100×10-6:1至600×10-6:1,更佳250×10-6:1至450×10-6:1範圍內。
此外,(i)中提供之液體混合物中所含之鉀與過氧化氫之莫耳比較佳在25×10-6:1至1000×10-6:1,較佳100×10-6:1至600×10-6:1,更佳250×10-6:1至450×10-6:1範圍內。
因此,本發明亦係關於如上文所描述之方法,其包含
因此,本發明亦係關於如上文所描述之方法,其包含(i)提供一種液體混合物,其包含式(I)化合物、過氧化氫、至少一種至少部分溶解之鉀鹽及極性溶劑,其中液體混合物中所含之鉀與過氧化氫之莫耳比較佳在25×10-6:1至1000×10-6:1,較佳100×10-6:1至600×10-6:1,更佳250×10-6:1至450×10-6:1範圍內。
因此,本發明亦係關於如上文所描述之方法,其包含(i)提供一種液體混合物,其包含式(I)化合物、過氧化氫、至少一種至少部分溶解之鉀鹽及選自由以下組成之群的極性溶劑:乙腈、1,2-二氯乙烷、二氯甲烷、氯仿、丙腈、1,4-二噁烷、甲基第三丁基醚、乙醚、二丁醚、乙酸乙酯、乙酸丁酯、碳酸二甲酯、碳酸伸乙酯、碳酸伸丙酯及其中兩者或兩者以上之混合物,溶劑更佳為1,2-二氯乙烷、1,4-二噁烷、乙腈或其中兩者或三者之混合物,其中關於在(i)中提供液體混合物,過氧化氫在(i)中以過氧化氫水溶液形式使用,以過氧化氫過氧化氫之總重量計,其具有30至80重量%,較佳35至75重量%,更佳40至70重量%範圍內之過氧化氫濃度,其中過氧化氫水溶液以1×10-6:1至250×10-6:1,較佳5×10-6:1至50×10-6:1範圍內之鈉與過氧化氫之莫耳比進一步包含鈉,其中至少一種鉀鹽係選自由以下組成之群:至少一種選自由以下組成之群的無機鉀鹽:氫氧化鉀、鹵化鉀、硝酸鉀、硫酸鉀、硫酸氫鉀、磷酸氫鉀、磷酸二氫鉀、過氯酸鉀;至少一種選自由以下組成之群的有機鉀鹽:碳酸鉀、碳酸氫鉀、脂族飽和羧酸(諸如較佳具有1至6個,更佳1至5個,更佳1至4個,更佳1至3個碳原子之單羧酸,諸如甲酸、乙酸、丙酸;較佳具有2至6個,更佳2至4個碳原子之二甲酸,諸如草酸、丙二酸、丁二酸、酒石酸;較佳具有4至10個碳原子之三羧酸,諸如檸檬酸或異檸檬
酸或丙烷-1,2,3-三甲酸;四羧酸)之鉀鹽,及該至少一種無機鉀鹽中之至少一者與該至少一種有機鉀鹽中之至少一者之組合,至少一種鉀鹽更佳係選自由以下組成之群:硝酸鉀、磷酸二氫鉀、甲酸鉀及其中兩者或兩者以上之組合,及其中液體混合物中所含之鉀與過氧化氫之莫耳比較佳在25×10-6:1至1000×10-6:1,較佳100×10-6:1至600×10-6:1,更佳250×10-6:1至450×10-6:1範圍內。
關於式(I)之化合物之濃度,不存在特定限制,其限制條件為可進行根據(ii)之反應。(i)中提供之液體混合物較佳以0.1:1至5:1,較佳0.2至1:1,更佳0.3:1至0.99:1,更佳0.5:1至0.95:1範圍內之過氧化氫與式(I)之化合物之莫耳比含有式(I)之化合物。因此,本發明亦係關於如上文所描述之方法,其中在根據(ii)之反應開始時,過氧化氫與式(I)之化合物之莫耳比在0.1:1至5:1,較佳0.2至1:1,更佳0.3:1至0.99:1,更佳0.5:1至0.95:1範圍內。
(i)中可在任何所需溫度及任何所需壓力下提供液體混合物,其限制條件為混合物呈其液態形式,視情況由一個、兩個或兩個以上不同液相組成。較佳提供具有10℃至50℃,更佳15℃至40℃,更佳20℃至30℃範圍內之溫度的液體混合物。較佳在0.7至1.5巴,更佳0.8至1.3巴,更佳0.9至1.1℃,更佳在環境壓力下提供液體混合物。因此,本發明亦係關於如上文所描述之方法,其中在(i)中,在環境壓力下提供具有10℃至50℃,較佳15℃至40℃,更佳20℃至30℃範圍內之溫度的液體混合物。
含有錫之沸石材料
根據(ii),使式(I)之化合物與過氧化氫在包含含有錫之沸石材料之催化劑存在下反應。取決於(ii)中之反應如何進行,例如以分
批模式、半連續模式或連續模式,沸石材料可按原樣使用,亦即以由合成及視情況選用之後處理獲得之沸石粉末形式,或以藉由對由合成及視情況選用之後處理獲得之沸石粉末進行成形過程而製備之成形物形式,其中藉由該成形過程獲得該成形物,其除沸石粉末以外可進一步包含黏合劑。
關於含有錫之沸石材料之沸石構架結構,不存在特定限制。含有錫之沸石材料較佳為具有選自由以下組成之群的構架結構之含有錫之沸石材料:ABW、ACO、AEI、AEL、AEN、AET、AFG、AFI、AFN、AFO、AFR、AFS、AFT、AFX、AFY、AHT、ANA、APC、APD、AST、ASV、ATN、ATO、ATS、ATT、ATV、AWO、AWW、BCT、BEA、BEC、BIK、BOG、BPH、BRE、CAN、CAS、CDO、CFI、CGF、CGS、CHA、CHI、CLO、CON、CZP、DAC、DDR、DFO、DFT、DOH、DON、EAB、EDI、EMT、EPI、ERI、ESV、ETR、EUO、FAU、FER、FRA、GIS、GIU、GME、GON、GOO、HEU、IFR、ISV、ITE、ITH、ITW、IWR、IWW、JBW、KFI、LAU、LEV、LIO、LOS、LOV、LTA、LTL、LTN、MAR、MAZ、MEI、MEL、MEP、MER、MMFI、MFS、MON、MOR、MSO、MTF、MTN、MTT、MTW、MWW、NAB、NAT、NEES、NON、NPO、OBW、OFF、OSI、OSO、PAR、PAU、PHI、PON、RHO、RON、RRO、RSN、RTE、RTH、RUT、RWR、RWY、SAO、SAS、SAT、SAV、SBE、SBS、SBT、SFE、SFF、SFG、SFH、SFN SFO、SGT、SOD、SSY、STF、STI、STT、TER、THO、TON、TSC、UEI、UFI、UOZ、USI、UTL、VET、VFI、VNI、VSV、WEI、WEN、YUG、ZON,及此等構架結構中之兩者或兩者以上之混合構架結構,或此等含有錫之沸石材料中之兩者或兩者以上之混合物。
含有錫之沸石材料更佳為具有選自由以下組成之群之構架結構的含有錫之沸石材料:REA、MWW,及其混合結構,或此等結構中之兩者或兩者以上之混合物。
如本發明之情形中使用之術語「MWW構架結構」係關於具有MWW結構類型(其定義於例如Camblor等人中)以及來源於此結構且具有不同層間距離(由不同晶格參數c指示)之此等沸石結構的此等沸石材料。根據本發明之含有錫之沸石材料較佳具有在(7.1±0.1)°、(7.9±0.1)°、(9.6±0.1)°、(12.8±0.1)°、(14.4±0.1)°、(14.7±0.1)°、(15.8±0.1)°、(19.3±0.1)°、(20.1±0.1)°、(21.7±0.1)°、(21.9±0.1)°、(22.6±0.1)°、(22.9±0.1)°、(23.6±0.1)°、(25.1±0.1)°、(26.1±0.1)°、(26.9±0.1)°、(28.6±0.1)°及(29.1±0.1)°之2 θ繞射角包含峰之X射線繞射圖案。
含有錫之沸石材料中所含之錫之至少一部分較佳位於沸石構架結構位點。其他組成沸石構架結構(其較佳由YO2及X2O3組成)之元素較佳包括Si、Ti、Zr及Ge中之至少一者(就Y而言)及Al、B、In、Ga及Fe中之至少一者(就X而言)。因此,本發明係關於如上文所描述之方法,其中含有錫之沸石材料具有包含X2O3及YO2之構架結構,其中Y為選自由以下組成之群的四價元素:Si、Ti、Zr、Ge,及其中兩者或兩者以上之組合,且X為選自由以下組成之群的三價元素:Al、B、In、Ga、Fe,及其中兩者或兩者以上之組合。較佳Y為Si,且含有錫之沸石材料具有包含X2O3及YO2之構架結構,其中Y為Si且X為選自由以下組成之群的三價元素:Al、B、In、Ga、Fe及其中兩者或兩者以上之組合。較佳X為Al及/或B,更佳為B,且含有錫之沸石材料具有包含X2O3及YO2之構架結構,其中Y為選自由以下組成之群的四價元素:Si、Ti、Zr、Ge及其中兩者或兩者以上之組合,且X為選自由以下組成之群的三價元素:Al、B及其中兩者或兩者以上之組合,X更佳為B。更佳Y為Si且X為B,且含有錫之沸石材料具有包含X2O3及YO2之構架結構,其中Y為Si且X為B。
因此,本發明係關於如上文所描述之方法,其中含有錫之沸石材料為具有選自由以下組成之群的構架結構之含有錫之沸石材料:REA、
MWW及其混合結構,或此等結構中之兩者或兩者以上之混合物,且其中構架結構包含X2O3及YO2,其中Y為Si且X為選自由以下組成之群的三價元素:Al、B、In、Ga、Fe及其中兩者或兩者以上之組合,Y較佳為Si且X較佳為B。
較佳使用含有錫之沸石材料,其中至少95重量%,較佳至少98重量%,更佳至少99重量%,更佳99.5重量%,更佳至少99.8重量%,更佳至少99.9重量%之沸石構架結構由SiO2及B2O3及Sn組成。
本發明之方法中使用之含有錫之沸石材料可藉由任何可預期的方法製備。舉例而言,可預期由X2O3及YO2之來源製備含有錫之沸石材料,包括至少一種錫之來源,例如在水熱合成方法中。亦可預期由X2O3及YO2之來源製備含有錫之沸石材料,獲得構架結構由X2O3及YO2組成之沸石材料,且在適合的處理後步驟中將錫引入沸石構架,較佳在沸石構架中形成空構架位點(較佳空四面體構架位點)之後。此類空構架位點,較佳空四面體構架位點之形成較佳可藉由在適合的條件下用酸、流體或溫和的溶劑系統(諸如水及/或乙醇)處理構架結構由X2O3及YO2組成之沸石材料而實現。將錫引入沸石構架結構較佳可藉由在至少一種適合的錫來源存在下且視情況在沸石構架結構引導劑存在下,具有空構架位點之沸石構架之水熱處理實現。將錫引入沸石構架結構較佳亦可藉由固態離子交換方法,藉由適當地混合具有空構架位點之沸石構架與至少一種適合的錫來源而實現。視需要,根據可將何種額外錫引入沸石材料(較佳以超構架錫形式),可對由此獲得之含有錫之沸石材料進行額外的處理後階段,例如浸漬步驟,較佳濕式浸漬步驟。
(ii)中使用之含有錫之沸石材料之錫含量不受任何特定限制。以含有錫之沸石材料之總重量計,含有錫之沸石材料較佳具有0.1至25重量%,更佳0.2至20重量%,更佳0.3至16重量%,更佳0.4至15重量
%範圍內之錫含量。
關於(ii)中使用之含有錫之沸石材料之量,不存在特定限制。較佳選擇包含含有錫之沸石材料之催化劑的量使得在根據(ii)之反應開始時,含有錫之沸石材料與過氧化氫之重量比在0.01:1至5:1,更佳0.05:1至4:1,更佳0.1:1至3:1範圍內。
下文描述用於製備含有錫之沸石材料之較佳方法及本發明之方法中可使用之較佳含有錫之沸石材料。
根據較佳方法,在錫來源存在下經由沸石材料之水熱處理將錫引入中該具有MWW構架結構且具有空沸石構架位點之沸石材料中。如由各別反式參考及依賴性指示,藉由以下具體實例及具體實例之組合說明用於製備含有錫之沸石材料的方法及含有錫之沸石材料:
1.一種製備具有MWW構架結構(Sn-MWW)之含有錫之沸石材料之方法,其包含(a)提供含有硼之沸石材料,其具有包含SiO2及B2O3之MWW構架結構(B-MWW);(b)藉由用pH值在5.5至8之範圍內的液體溶劑系統處理(a)中所提供之B-MWW來去硼化B-MWW;(c)藉由包含以下步驟之方法將Sn併入由(b)獲得之去硼化B-MWW(c.1)製備合成混合物水溶液,其含有獲自(ii)之去硼化B-MWW、MWW模板化合物,較佳選自由以下組成之群:哌啶、六亞甲基亞胺、N,N,N,N',N',N'-六甲基-1,5-戊二銨離子、1,4-雙(N-甲基吡咯啶鎓)丁烷、辛基三甲基氫氧化銨、庚基三甲基氫氧化銨、己基三甲基氫氧化銨及其中兩者或兩者以上之混合物,及錫源,其中在合成混合物中,Sn(以SnO2計算)與Si(以SiO2計算且包含於去硼化B-MWW中)之莫耳比為至多0.015:1;(c.2)自獲自(c.1)之合成混合物水熱合成具有MWW型構架結構之含
有錫之沸石材料,從而於其母液中獲得具有MWW型構架結構之含有錫之沸石材料;(c.3)使獲自(c.2)之具有MWW型構架結構之含有錫之沸石材料自其母液分離;(d)用pH值至多為5之水性溶液處理自(c)獲得之具有MWW構架結構之含有錫之沸石材料,從而獲得具有至多2重量%之Sn含量(以元素計且以Sn-MWW之重量計)的Sn-MWW,且視情況自水性溶液分離Sn-MWW。
2.如具體實例1之方法,其中在(a)中,藉由包含以下步驟之方法提供B-MWW(a-1)自合成混合物水溶液水熱合成B-MWW前驅體,其含有矽源(較佳為氨穩定膠態二氧化矽)、硼源(較佳為硼酸)及MWW模板化合物(較佳選自由以下組成之群:哌啶、六亞甲基亞胺、N,N,N,N',N',N'-六甲基-1,5-戊二銨離子、1,4-雙(N-甲基吡咯啶鎓)丁烷、辛基三甲基氫氧化銨、庚基三甲基氫氧化銨、己基三甲基氫氧化銨及其中兩者或兩者以上之混合物),以在其母液中獲得B-MWW前驅體;(a-2)使B-MWW前驅體自其母液分離,其較佳包含乾燥B-MWW前驅體,其中乾燥較佳在100℃至180℃,更佳在110℃至140℃之範圍內的溫度下進行,其中在(a-1)中之合成混合物中,B(以B2O3計且包含於硼源中)與Si(以SiO2計且包含於Si源中)之莫耳比較佳在0.4:1至0.6:1,更佳0.45:1至0.55:1,更佳0.47:1至0.52:1範圍內;MWW模板化合物與Si(以SiO2計且包含於Si源中)之莫耳比較佳在0.8:1至1.7:1。更佳1.0:1至1.5:1,更佳1.1:1至1.3:1範圍內;及
H2O與Si(以SiO2計且包含於Si源中)之莫耳比較佳在12:1至20:1,更佳13:1至18:1,更佳14:1至16:1範圍內。
3.如具體實例2之方法,其中(a-2)包含噴霧乾燥B-MWW前驅體。
4.如具體實例2之方法,其中乾燥進行1至10小時,更佳2至6小時範圍內的時間段。
5.如具體實例2至4中任一項之方法,其中(a-2)包含煅燒經分離且較佳經乾燥之B-MWW前驅體以獲得B-MWW,其中煅燒較佳在400℃至800℃,更佳600℃至700℃範圍內之溫度下進行。
6.如具體實例5之方法,其中煅燒進行1至10小時,更佳2至6小時範圍內之時間段。
7.如具體實例1至6中任一項之之方法,其中在(a)中,至少95重量%,較佳至少98重量%,更佳至少99重量%之B-MWW之構架結構由B2O3及SiO2組成。
8.如具體實例1至7中任一項之方法,其中在(a)中,B-MWW之莫耳比B2O3:SiO2為至少0.03:1,較佳在0.03:1至0.09:1,更佳0.03:1至0.08:1,更佳0.03:1至0.07:1範圍內。
9.如具體實例1至8中任一項之方法,其中在(b)中,液體溶劑系統係選自由以下組成之群:水、甲醇、乙醇、丙醇、乙烷-1,2-二醇、丙烷-1,2-二醇、丙烷-1,3-二醇、丙烷-1,2,3-三醇及其中兩者或兩者以上之混合物,較佳為水,其中液體溶劑系統較佳不含有無機或有機酸或其鹽。
10.如具體實例1至9中任一項之方法,其中在(b)中,液體溶劑系統與B-MWW之重量比在40:1至5:1,較佳30:1至7:1,更佳20:1至10:1範圍內。
11.如具體實例具體實例1至10中任一項之方法,其中在(b)中,處理係在50℃至125℃,較佳90℃至115℃,更佳95℃至105℃範圍內之溫度
下進行。
12.如具體實例1至11中任一項之方法,其中在(b)中,處理進行6至20小時,較佳7至17小時,更佳8至12小時範圍內之時間段。
13.如具體實例1至12中任一項之方法,其中在(b)中,處理係在封閉系統中在自生壓力下進行。
14.如具體實例1至12中任一項之方法,其中在(b)中,處理係在開放系統中在回流下進行。
15.如具體實例1至14中任一項之方法,其中(b)包含乾燥去硼化B-MWW,該乾燥較佳在100℃至180℃,更佳110℃至140℃範圍內之溫度下進行。
16.如具體實例15之方法,其中(b)包含該去硼化B-MWW。
17.如具體實例15之方法,其中乾燥進行1至30小時,較佳14至18小時範圍內之時間段。
18.如具體實例1至17中任一項之方法,其中(b)包含煅燒經分離且較佳經乾燥之去硼化B-MWW,其中煅燒較佳在400℃至800℃,更佳600℃至700℃範圍內之溫度下進行。
19.如具體實例1至18中任一項之方法,其中去硼化B-MWW具有至多0.01:1之莫耳比B2O3:SiO2,較佳在0.001:1至0.01:1,更佳0.001:1至0.003:1範圍內。
20.如具體實例1至19中任一項之方法,其中(c.1)中所用模板化合物為哌啶。
21.如具體實例1至20中任一項之方法,其中錫源係選自由以下組成之群:SnCl4、Sn(IV)-乙酸鹽、Sn(IV)-第三丁醇鹽、SnBr4、SnCl4、SnF4、Sn(IV)-雙乙醯基丙酮酸二氯化物、Sn(IV)-雙乙醯基丙酮酸二溴化物、Sn(II)-乙酸鹽、Sn(II)-乙醯基丙酮酸鹽、Sn(II)-檸檬酸鹽、SnCl2、SnF2、SnI2、SnSO4及
其中兩者或兩者以上之混合物,錫源較佳為Sn(IV)-第三丁醇鹽。
21.如具體實例1至20中任一項之方法,其中在(c.1)中之合成混合物中,Sn(以SnO2計)與Si(以SiO2計且包含於去硼化B-MWW中)之莫耳比在0.001:1至0.015:1,較佳0.001:1至0.010:1,更佳0.001:1至0.0075:1,更佳0.001:1至0.005:1範圍內。
22.如具體實例1至21中任一項之方法,其中在(c.1)中之合成混合物中,MWW模板化合物與Si(以SiO2計且包含於去硼化B-MWW中)之莫耳比在1.0:1至2.0:1,較佳1.2:1至1.8:1,更佳1.4:1至1.6:1範圍內。
23.如具體實例1至22中任一項之方法,其中在(c.1)中之合成混合物中,H2O與Si(以SiO2計且包含於去硼化B-MWW中)之莫耳比在10:1至20:1,較佳12:1至18:1,更佳14:1至16:1範圍內。
24.如具體實例1至23中任一項之方法,其中根據(c.2)之水熱合成係在80℃至250℃,較佳120℃至200℃,更佳160℃至180℃範圍內之溫度下進行。
25.如具體實例1至24中任一項之方法,其中根據(c.2)之水熱合成進行20至200小時,更佳60至160小時,更佳110至125小時範圍內之時間段。
26.如具體實例1至25中任一項之方法,其中(c.3)包含乾燥具有MWW構架結構之含有錫之沸石材料,其中乾燥較佳在100℃至180℃,更佳110℃至140℃範圍內之溫度下進行。
27.如具體實例26之方法,其中(c.3)包含噴霧乾燥具有MWW構架結構之含有錫之沸石材料。
28.如具體實例26之方法,其中乾燥進行1至30小時,較佳6至24小時,更佳14至18小時範圍內之時間段。
29.如具體實例1至28中任一項之方法,其中在(c.3)中且在(d)之
前,不對經分離且較佳經乾燥之具有MWW構架結構之含有錫之沸石材料進行煅燒。
30.如具體實例1至29中任一項之方法,其中在(d)中,水性溶液包含有機酸,較佳選自由以下組成之群:草酸、乙酸、檸檬酸、甲磺酸及其中兩者或兩者以上之混合物,及/或無機酸,較佳選自由以下組成之群:磷酸、硫酸、鹽酸、硝酸及其中兩者或兩者以上之混合物,無機酸更佳為硝酸。
31.如具體實例1至30中任一項之方法,其中在(d)中,水性溶液具有0至5,較佳0至3,更佳0至2範圍內之pH值。
32.如具體實例1至31中任一項之方法,其中在(d)中,在50℃至175℃,較佳70℃至125℃,更佳95℃至105℃範圍內之溫度下用水性溶液處理具有MWW構架結構之含有錫之沸石材料。
33.如具體實例1至32中任一項之方法,其中在(d)中,具有MWW構架結構之含有錫之沸石材料用水性溶液處理1至40小時,更佳12至24小時,更佳18至22小時範圍內之時間段。
34.如具體實例1至to中任一項之方法,其中在(d)中,水性溶液與具有MWW構架結構之含有錫之沸石材料之重量比在10:1至50:1,較佳20:1至40:1,更佳25:1至35:1範圍內。
35.如具體實例1至34中任一項之方法,其中在(d)中,治療係在封閉系統中在自生壓力下進行。
36.如具體實例1至34中任一項之方法,其中在(d)中,處理係在開放系統中在回流下進行。
37.如具體實例1至36中任一項之方法,其中自(d)獲得之Sn-MWW之錫含量(以元素計且以Sn-MWW之重量計)在0.1至1.9重量%,更佳0.2至1.5重量%,更佳0.3至1.2重量%,更佳0.4至1.0重量%範圍內。
38.如具體實例1至37中任一項之方法,其中(d)包含乾燥Sn-MWW,其中乾燥較佳在100℃至180℃,更佳110℃至130℃範圍內之溫度下進行。
39.如具體實例38之方法,其中(d)包含噴霧乾燥Sn-MWW。
40.如具體實例38之方法,其中乾燥進行1至20小時,較佳4至16小時,更佳8至12小時範圍內之時間段。
41.如具體實例1至40中任一項之方法,其中(d)包含煅燒較佳經分離且較佳經乾燥之Sn-MWW,其中煅燒較佳在400℃至800℃,更佳450℃至700℃。更佳500℃至600℃範圍內之溫度下進行。
42.如具體實例41之方法,其中煅燒進行1至20小時,更佳8至12小時範圍內之時間段。
43.一種具有MWW構架結構(Sn-MWW)之含有錫之沸石材料,其錫含量為至多2重量%(以元素計且以Sn-MWW之重量計),且具有包含在(6.6±0.1)°之2 θ繞射角處之峰,較佳在(6.6±0.1)°之2 θ繞射角處之峰、在(7.1±0.1)°之2 θ繞射角處之峰及在(7.9±0.1)°之2 θ繞射角處之峰的X射線繞射圖案。
44.如具體實例43之沸石材料,其中以元素計且以Sn-MWW之重量計,沸石材料具有0.1至1.9重量%,更佳0.2至1.5重量%,更佳0.3至1.2重量%,更佳0.4至1.0重量%範圍內之錫含量。
45.如具體實例43或44之沸石材料,其具有包含在以下2 θ繞射角處之峰的X射線繞射圖案:(6.6±0.1)°、(7.1±0.1)°、(7.9±0.1)°、(9.6±0.1)°、(12.8±0.1)°、(14.4±0.1)°、(14.7±0.1)°、(15.8±0.1)°、(19.3±0.1)°、(20.1±0.1)°、(21.7±0.1)°、(21.9±0.1)°、(22.6±0.1)°、(22.9±0.1)°、(23.6±0.1)°、(25.1±0.1)°、(26.1±0.1)°、(26.9±0.1)°、(28.6±0.1)°及(29.1±0.1)°。
46.如具體實例43至46中任一項之沸石材料,其中c參數為(27.1±0.2)埃,如經由XRD測定。
47.如具體實例43至46中任一項之沸石材料,其中Sn-MWW之MWW構架結構包含SiO2及B2O3且莫耳比B2O3:SiO3為至多0.01:1,較佳在0.001:1至0.01:1,更佳0.001:1至0.003:1範圍內。
48.如具體實例43至47中任一項之沸石材料,其中至少95重量%,較佳至少98重量%,更佳至少99重量%之Sn-MWW之MWW構架結構由SiO2及B2O3及Sn組成。
49.如具體實例43至48中任一項之沸石材料,根據DIN 66131測定,其具有300至600m2/g,較佳350至550m2/g範圍內之BET表面積。
50.如具體實例43至49中任一項之沸石材料,根據DIN 66131測定,其具有400至800m2/g,較佳400至750m2/g範圍內之朗繆爾表面(Langmuir surface)。
51.如具體實例43至50中任一項之沸石材料,其可或係藉由如具體實例1至42中任一項之方法獲得,或可或係藉由如具體實例1至42中任一項之方法獲得之沸石材料。
52.如具體實例43至51中任一項之沸石材料,其係用作噴霧粉末。
根據另一較佳方法,在錫源存在下,經由沸石材料之固態離子交換將錫引入該具有MWW構架結構且具有空沸石構架位點之沸石材料。如由各別反式參考及依賴性指示,藉由以下具體實例及具體實例之組合說明用於製備含有錫之沸石材料的方法及含有錫之沸石材料:
1.一種製備具有MWW構架結構之含有錫之沸石材料之方法,其包含(a)提供具有包含X2O3及YO2之MWW構架結構之沸石材料,其中Y為選自由Si、Ti、Zr、Ge及其中兩者或兩者以上之組合組成之群的四價元素,且X為選自由Al、B、In、Ga、Fe及其中兩者或兩者以上之組合組成之群的三價元素,該MWW構架結構具有空四面體構架位點;(b)提供呈固體形式之錫離子源;
(c)藉由使在(a)中提供的沸石材料與在(b)中提供的錫離子源在固態離子交換條件下接觸來將錫併入在(a)中提供的沸石材料中,獲得具有MWW構架結構之含有錫之沸石材料。
2.如具體實例之方法,其中Y為Si且×為B。
3.如具體實例1或2之方法,其中根據(a),藉由包含以下步驟之方法提供具有MWW構架結構之沸石材料,該構架結構具有空四面體構架位點:(a.1)提供具有MWW構架結構之沸石起始材料,其中沸石起始材料之構架結構包含X2O3及YO2且莫耳比X2O3:YO2為至少0.03:1,較佳在0.03:1至0.09:1,更佳0.03:1至0.08:1,更佳0.03:1至0.07:1範圍內;(a.2)較佳在回流下,藉由用液體溶劑系統處理(a.1)中提供之沸石起始材料產生空四面體構架位點,獲得具有低於0.03:1之莫耳比X2O3:YO2之沸石材料,其中液體溶劑系統較佳選自由以下組成之群:水、甲醇、乙醇、丙醇、乙烷-1,2-二醇、丙烷-1,2-二醇、丙烷-1,3-二醇、丙烷-1,2,3-三醇及其中兩者或兩者以上之混合物,液體溶劑系統更佳為水,其中液體溶劑系統更佳不含無機酸或有機酸,或其鹽,且其中處理較佳在50℃至125℃,更佳90℃至115℃,更佳95℃至105℃範圍內之溫度下進行,且較佳進行6至20小時,更佳7至17小時,更佳8至12小時範圍內之時間段;(a.3)自液體溶劑系統至少部分分離自(a.2)獲得之沸石材料,視情況包括乾燥,較佳在100℃至180℃,更佳110℃至140℃範圍內之溫度下進行;(a.4)視情況煅燒自(a.3)獲得之經分離之沸石材料,較佳在400℃至800℃,更佳600℃至700℃範圍內之溫度下。
4.如具體實例1至3中任一項之方法,其中在(a)中提供之沸石材料之構架結構中,莫耳比X2O3:YO2為至多0.01:1,較佳在0.001:1至0.01:1,更佳0.001:1至0.003:1範圍內。
5.如具體實例1至4中任一項之方法,其中至少95重量%,較佳至少98重量%,更佳至少99重量%之(a)中提供之沸石材料之構架結構由X2O3及YO2組成。
6.如具體實例1至5中任一項之方法,其中(a)中提供之錫離子源係選自由以下組成之群:錫(II)醇鹽、錫(IV)醇鹽、有機酸之錫(II)鹽、有機酸之錫(IV)鹽及其中兩者或兩者以上之混合物,較佳來自由以下組成之群:具有1至4個碳原子之錫(II)醇鹽、具有1至4個碳原子之錫(IV)醇鹽、具有1至6個之有機酸之錫(II)鹽、具有1至6個碳原子之有機酸之錫(IV)鹽及其中兩者或兩者以上之混合物,其中(ii)中提供之錫離子源更佳為乙酸錫(II)。
7.如具體實例1至6中任一項之方法,其中根據(c),與沸石材料接觸之錫離子源中所含錫與沸石材料之空四面體構架位點之莫耳比為至多1:1。
8.如具體實例1至7中任一項之方法,其中在(c)中,使(a)中提供之沸石材料與(b)中提供之錫離子源在固態離子交換條件下接觸包含將(a)中提供之沸石材料與錫離子源混合在一起。
9.如具體實例8之方法,其中在(c)中,將沸石材料與錫離子源混合2分鐘至5小時,較佳5分鐘至3小時,更佳10分鐘至2小時範圍內之時間段。
10.如具體實例8或9之方法,其中碾磨係在攪拌下在100至1000W,較佳200至800W,更佳300至600W範圍內之攪拌能量輸入下進行。
11.如具體實例8至10中任一項之方法,其包含在碾磨沸石材料與錫離子源之前研磨及/或碾磨沸石材料,或在碾磨沸石材料與錫離子源之前研磨及/或碾磨錫離子源,或在碾磨沸石材料與錫離子源之前研磨及/或碾磨沸石材料且在碾磨沸石材料與錫離子源之前研磨及/或碾磨錫離子源。
12.如具體實例1至11中任一項之方法,其進一步包含(iv)對自(c)獲得之沸石材料進行熱處理。
13.如具體實例12之方法,其中根據(d)之熱處理包含乾燥且乾燥係在75℃至175℃,較佳100℃至150℃範圍內之溫度下進行2至48小時,更佳6至24小時範圍內之時間段,較佳至少部分在包含氧之氛圍中。
14.如具體實例12或13之方法,其中根據(d)之熱處理包含煅燒且煅燒係在400℃至700℃,較佳450℃至600℃範圍內之溫度下進行1至10小時,更佳2至8小時範圍內之時間段,較佳至少部分在包含氧之氛圍中。
15.如具體實例1至14中任一項之方法,其進一步包含(e)用pH值至多為5之水性溶液處理自(c)或(d),較佳自(d)獲得之沸石材料。
16.如具體實例1至15中任一項之方法,其中在(e)中,水性溶液包含有機酸,較佳選自由以下組成之群:草酸、乙酸、檸檬酸、甲烷磺酸及其中兩者或兩者以上之混合物,及/或包含無機酸,較佳選自由以下組成之群:磷酸、硫酸、鹽酸、硝酸及其中兩者或兩者以上之混合物,無機酸更佳為硝酸。
17.如具體實例15或16之方法,其中在(e)中,水性溶液具有0至5,較佳0至3.5,更佳0至2範圍內之pH值。
18.如具體實例15至17中任一項之方法,其中在(c)中,較佳在封閉系統中在自生壓力下,在70℃至100℃,較佳80℃至100℃,更佳90℃至100℃範圍內之溫度下用水性溶液處理沸石材料。
19.如具體實例15至18中任一項之方法,其中在(e)中,用水性溶液處理沸石材料10分鐘至40小時,較佳30分鐘至30小時,更佳1小時至25小時範圍內之時間段。
20.如具體實例15至19中任一項之方法,其中在(e)中,在2:1至50:1,
較佳8:1至40:1,更佳10:1至35:1範圍內之水性溶液與沸石材料之重量比下用沸石材料處理水性溶液。
21.如具體實例15至20中任一項之方法,其進一步包含(vi)乾燥及煅燒(e)中獲得之沸石材料,較佳在洗滌之後,其中乾燥較佳在90℃至180℃,較佳100℃至150℃範圍內之溫度下進行1小時至24小時,較佳6小時至12小時範圍內之時間段,且煅燒較佳在400℃至700℃,較佳450℃至600℃範圍內之溫度下進行1小時至24小時,較佳6小時至12小時範圍內之時間段。
22.一種含有錫之沸石材料,其可藉由或係藉由如具體實例1至21中任一項之方法獲得。
23.一種具有包含X2O3及YO2之MWW型構架結構之含有錫之沸石材料,其中Y為選自由Si、Ti、Zr、Ge及其中兩者或兩者以上之組合組成之群的四價元素,Y較佳為Si,X為選自由Al、B、In、Ga、Fe及其中兩者或兩者以上組成之群的三價元素,X較佳為B,其中構架結構額外包含錫,其中在沸石材料之構架結構中,莫耳比X2O3:YO2為至多0.01:1,較佳在0.001:1至0.01:1,更佳0.001:1至0.003:1範圍內,其中至少95重量%,較佳至少98重量%,更佳至少99重量%之沸石材料之構架結構由X、Y、O及錫組成,且其中以含有錫之沸石材料之總重量計,含有錫之沸石材料具有至少10重量%之錫含量。
24.如具體實例23之含有錫之沸石材料,以含有錫之沸石材料之總重量計,其具有10至20重量%,較佳11至18重量%,更佳12至16重量%範圍內之錫含量。
25.如具體實例23或24之含有錫之沸石材料,其可藉由或係藉由如技術方案1至21中任一項之方法獲得。
根據另一較佳方法,在錫源存在下,經由沸石材料之固態離
子交換將錫引入該具有BEA構架結構且具有空沸石構架位點之沸石材料。如由各別反式參考及依賴性指示,藉由以下具體實例及具體實例之組合說明用於製備含有錫之沸石材料的方法及含有錫之沸石材料:
1.一種用於製備具有BEA構架結構之含有錫之沸石材料的方法,其包含(a)提供具有包含X2O3及YO2之BEA構架結構的沸石材料,其中Y為選自由Si、Ti、Zr、Ge及其中兩者或兩者以上之組合組成之群的四價元素,且X為選自由Al、B、In、Ga、Fe及其中兩者或兩者以上之組合組成之群的三價元素,該BEA構架結構具有空四面體構架位點;(b)提供呈固體形式之錫離子源;(c)藉由使(a)中提供之沸石材料與(b)中提供之錫離子源在固態離子交換條件下接觸來將錫併入(a)中提供之沸石材料,獲得具有BEA構架結構之含有錫之沸石材料;(d)對自(c)獲得之沸石材料進行熱處理;(e)用pH值至多為5之水性溶液熱處理自(d)獲得之沸石材料。
2.如技術方案1之方法,其中Y為Si且×為B。
3.如具體實例1或2之方法,其中根據(a),藉由包含以下步驟之方法提供具有BEA構架結構之沸石材料,該構架結構具有空四面體構架位點:(a.1)提供具有BEA構架結構之沸石起始材料,其中沸石起始材料之構架結構包含X2O3及YO2且莫耳比X2O3:YO2大於0.02:1,較佳為至少0.03:1,更佳在0.03:1至0.07:1,更佳0.03:1至0.06:1,更佳0.03:1至0.05:1範圍內;(a.2)較佳在回流下,藉由用液體溶劑系統處理(a.1)中提供之沸石起始材料產生空四面體構架位點,獲得具有至多0.02:1之莫耳比X2O3:YO2之沸石材料,其中液體溶劑系統較佳選自由以下組成之群:水、甲醇、乙醇、丙醇、乙烷-1,2-二醇、丙烷-1,2-二醇、丙烷-1,3-二醇、丙烷-1,2,3-三醇及其
中兩者或兩者以上之混合物,液體溶劑系統更佳為水,其中液體溶劑系統更佳不含無機酸或有機酸,或其鹽,且其中處理較佳在50℃至125℃,更佳90℃至115℃,更佳95℃至105℃範圍內之溫度下進行,且較佳進行6至20小時,更佳7至17小時,更佳8至12小時範圍內之時間段;(a.3)自液體溶劑系統至少部分分離自(a.2)獲得之沸石材料,視情況包括乾燥;(a.4)視情況煅燒自(a.3)獲得之經分離之沸石材料,較佳在400℃至700℃,更佳450℃至550℃範圍內之溫度下且較佳進行1至10小時,更佳3至6小時範圍內之時間段。
4.如具體實例1至3中任一項之方法,其中在(a)中提供之沸石材料之構架結構中,莫耳比X2O3:YO2為至多0.02:1,較佳至多0.01:1,更佳在0.0005:1至0.01:1,更佳0.0009:1至0.003:1範圍內。
5.如具體實例1至4中任一項之方法,其中至少95重量%,較佳至少98重量%,更佳至少99重量%之(a)中提供之沸石材料之構架結構由X2O3及YO2組成。
6.如具體實例1至5中任一項之方法,其中(b)中提供之錫離子源係選自由以下組成之群:錫(II)醇鹽、錫(IV)醇鹽、有機酸之錫(II)鹽、有機酸之錫(IV)鹽及其中兩者或兩者以上之混合物,較佳來自由以下組成之群:具有1至4個碳原子之錫(II)醇鹽、具有1至4個碳原子之錫(IV)醇鹽、具有1至6個之有機酸之錫(II)鹽、具有1至6個碳原子之有機酸之錫(IV)鹽及其中兩者或兩者以上之混合物,其中(b)中提供之錫離子源更佳為乙酸錫(II)。
7.如具體實例1至6中任一項之方法,其中根據(c),與沸石材料接觸之錫離子源中所含錫與沸石材料之空四面體構架位點之莫耳比為至多1:1。
8.如具體實例1至7中任一項之方法,其中在(c)中,使(a)中提供之沸石材料與(b)中提供之錫離子源在固態離子交換條件下接觸包含將(a)中提供之沸石材料與錫離子源混合在一起。
9.如具體實例8之方法,其中在(c)中,將沸石材料與錫離子源混合2分鐘至5小時,較佳5分鐘至3小時,更佳10分鐘至2小時範圍內之時間段。
10.如具體實例8或9之方法,其中混合係在攪拌下在100至1000W,較佳200至800W,更佳300至600W範圍內之攪拌能量輸入下進行。
11.如具體實例8至10中任一項之方法,其包含在碾磨沸石材料與錫離子源之前研磨及/或碾磨沸石材料,或在碾磨沸石材料與錫離子源之前研磨及/或碾磨錫離子源,或在碾磨沸石材料與錫離子源之前研磨及/或碾磨沸石材料且在碾磨沸石材料與錫離子源之前研磨及/或碾磨錫離子源。
12.如具體實例1至11中任一項之方法,其中根據(d)之熱處理包含煅燒,其中煅燒較佳在400℃至700℃,更佳450℃至650℃,更佳500℃至600℃範圍內之溫度下進行,較佳進行1至10小時,更佳2至8小時,更佳3至6小時範圍內之時間段,較佳至少部分在包含氧之氛圍中。
13.如具體實例1至12中任一項之方法,其中根據(d)之煅燒部分在惰性氣氛氛圍中進行。
14.如具體實例1至13中任一項之方法,其中在(e)中,水性溶液包含有機酸,較佳選自由以下組成之群:草酸、乙酸、檸檬酸、甲烷磺酸及其中兩者或兩者以上之混合物,及/或包含無機酸,較佳選自由以下組成之群:磷酸、硫酸、鹽酸、硝酸及其中兩者或兩者以上之混合物,無機酸更佳為硝酸。
15.如具體實例1至14中任一項之方法,其中在(e)中,水性溶液具有0至5,較佳0至3.5,更佳0至2範圍內之pH值。
16.如具體實例1至15中任一項之方法,其中在(e)中,在20℃至130℃,較佳50℃至120℃,更佳90℃至110℃範圍內之溫度下用水性溶液處理經熱處理之物質。
17.如具體實例1至16中任一項之方法,其中在(e)中,用水性溶液處理經熱處理之沸石材料10分鐘至40小時,較佳30分鐘至30小時,更佳1小時至25小時範圍內之時間段。
18.如具體實例1至17中任一項之方法,其中在(e)中,在2:1至50:1,較佳8:1至40:1,更佳10:1至35:1範圍內之水性溶液與經熱處理之沸石材料之重量比下用經熱處理之沸石材料處理水性溶液。
19.如具體實例1至18中任一項之方法,其進一步包含
(f)乾燥及/或煅燒自(e)獲得之沸石材料,視情況在洗滌之後,其中乾燥較佳在100℃至180℃,較佳120℃至150℃範圍內之溫度下進行10至70小時,較佳15至25小時範圍內之時間段,且煅燒較佳在550℃至700℃,較佳600℃至680℃範圍內之溫度下進行1至10小時,較佳2至5小時範圍內之時間段。
20.一種含有錫之沸石材料,其具有包含X2O3及YO2之BEA構架結構,其中Y為選自由Si、Ti、Zr、Ge及其中兩者或兩者以上之組合組成之群的四價元素,Y較佳為Si,X為選自由Al、B、In、Ga、Fe及其中兩者或兩者以上之組合組成之群的三價元素,X較佳為B,其中構架結構額外包含錫,其中在沸石材料之構架結構中,莫耳比X2O3:YO2,較佳B2O3:SiO2為至多0.02:1,較佳至多0.01:1,更佳在0.0005:1至0.01:1,更佳0.0009:1至0.003:1範圍內,其中至少95重量%,較佳至少98重量%,更佳至少99重量%之沸石材料之構架結構由X、Y、O及錫組成,較佳由B、Si、O及錫組成,且其中含有錫之沸石材料具有至多12重量%,較佳至多10重量%之水吸收量。
21.如具體實例20之含有錫之沸石材料,以含有錫之沸石材料之總重量
計,其具有2至20重量%,較佳5至18重量%,更佳8至16重量%範圍內之錫含量。
22.如具體實例20或21之含有錫之沸石材料,其具有在200至220nm範圍內呈現最大值之UV/Vis譜。
23.如具體實例20至22中任一項之含有錫之沸石材料,其可藉由或係藉由如技術方案1至19中任一項之方法獲得。
成形物之製備
取決於(ii)中進行本發明之氧化方法所依據之模式,包含含有錫之沸石材料之催化劑較佳以粉末、噴霧粉末或成形物形式使用。舉例而言,若本發明之氧化方法以分批模式進行,則較佳使用呈粉末或噴霧粉末形式之包含含有錫之沸石材料之催化劑。舉例而言,若本發明之氧化方法以半連續模式或連續模式進行,則較佳使用呈噴霧粉末或成形物形式之包含含有錫之沸石材料之催化劑。因此,取決於本發明之氧化方法之特定模式,可預期進一步處理含有錫之沸石粉末或噴霧粉末,較佳根據上述具體實例之含有錫之沸石粉末或噴霧粉末,以製備包含粉末或噴霧粉末之成形物。
較佳藉由包含以下步驟之方法製備成形物
(A)製備包含含有錫之沸石材料之可成形混合物,該可成形混合物視情況包含黏合劑或黏合劑前驅體;(B)對自(A)獲得之混合物進行成形以獲得成形物,該成形物含有含有錫之沸石材料;(C)視情況乾燥及/或煅燒(B)中獲得之成形物。
通常,適合之黏合劑為在待黏結之沸石材料粒子之間賦予超越可在無黏合劑之情況下存在之物理吸附之黏著力及/或內聚力之所有化合物。此類黏合劑之實例為金屬氧化物,諸如SiO2、Al2O3、TiO2、ZrO2或MgO
或黏土,或兩種或兩種以上此等氧化物之混合物,或Si、Al、Ti、Zr及Mg中之至少兩者之混合氧化物。黏土礦石及天然存在或以合成方式產生之氧化鋁,諸如α-氧化鋁、β-氧化鋁、γ-氧化鋁、δ-氧化鋁、η-氧化鋁、κ-氧化鋁、χ-氧化鋁或θ氧化鋁及其無機或有機金屬前驅化合物,諸如三水鋁石、三羥鋁石、水鋁礦或擬薄水鋁礦或三烷氧基鋁酸鹽,諸如三異丙醇鋁尤其較佳作為Al2O3黏合劑。此外可預期,黏合劑可為具有極性及非極性部分之兩性化合物及石墨。其他黏合劑可為例如黏土,諸如蒙脫石、高嶺土、偏高嶺土、鋰皂石、膨土、多水高嶺土、狄克石(dickite)、珍珠土(nacrite)或蠕陶土(anaxite)。此等黏合劑可用作此類適合之前驅化合物或以適合之前驅化合物之形式使用,其在噴霧乾燥及/或後續鍛燒期間形成所需黏合劑。此類黏合劑之實例為四烷氧基矽烷、四烷氧基鈦酸鹽、四烷氧基鋯酸鹽,或兩種或兩種以上不同四烷氧基矽烷之混合物,或兩種或兩種以上不同四烷氧基鈦酸鹽之混合物,或兩種或兩種以上不同四烷氧基鋯酸鹽之混合物,或至少一種四烷氧基矽烷及至少一種四烷氧基鈦酸鹽之混合物,或至少一種四烷氧基矽烷及至少一種四烷氧基鋯酸鹽之混合物,或至少一種四烷氧基鈦酸鹽及至少一種四烷氧基鋯酸鹽之混合物,或至少一種四烷氧基矽烷及至少一種四烷氧基鈦酸鹽及至少一種四烷氧基鋯酸鹽之混合物。在本發明之情形下,完全或部分包含SiO2或為形成SiO2之SiO2前驅體之黏合劑較佳。在此情形下,可使用膠態二氧化矽及所謂的「濕法」二氧化矽及所謂的「乾法」二氧化矽。此二氧化矽可為非晶型二氧化矽,二氧化矽粒子之尺寸在例如5nm至100nm範圍內,且二氧化矽粒子之表面積在50m2/g至500m2/g範圍內。膠態二氧化矽,較佳呈鹼及/或氨溶液形式,更佳呈氨溶液形式,係可商購的,尤其例如Ludox®、Syton®、Nalco®或Snowtex®。「濕法」二氧化矽係可商購的,尤其例如Hi-Sil®、Ultrasil®、Vulcasil®、Santocel®、Valron-Estersil®、Tokusil®或Nipsil®。「乾法」二氧化矽係可商購的,尤其例如
Aerosil®、Reolosil®、Cab-O-Sil®、Fransil®或ArcSilica®。尤其膠態二氧化矽之氨溶液可較佳。
關於含有錫之沸石材料之量與用於製備成形物之結合劑之量的比率,通常可自由選擇。通常,含有錫之沸石材料與結合劑之重量比在20:1至1:20,較佳10:1至1:10,更佳1:1至1:10範圍內。
關於製備基於含有錫之沸石材料之成形物,可使用至少一種黏稠劑以提供可成形混合物之改良之可加工性。可預期之黏稠劑尤其為有機聚合物,特定言之親水性聚合物,諸如碳水化合物,如纖維素、纖維素衍生物,諸如甲基纖維素,及澱粉(諸如馬鈴薯澱粉)、壁紙石膏(wallpaper plaster)、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、聚乙烯醇、聚乙烯基吡咯啶酮、聚異丁烯或聚四氫呋喃。可提及使用水、醇或二醇或其混合物,諸如水及醇或水及二醇之混合物,諸如水及甲醇,或水及乙醇,或水及丙醇,或水及丙二醇之混合物,作為黏稠劑。較佳使用諸如纖維素、纖維素衍生物之碳水化合物、水及兩種或兩種以上此等化合物之混合物,諸如水及纖維素或水及纖維素衍生物之混合物作為黏稠劑。在本發明之方法之尤其較佳具體實例中,藉由乾燥及/或煅燒移除至少一種黏稠劑,如下文進一步描述。此類黏稠劑亦可用作賦予成形物特定孔隙度(較佳介孔隙)之化合物。
關於含有錫之沸石材料之量與用於製備成形物之黏稠劑之量的比率,通常可自由選擇。通常,含有錫之沸石材料與黏稠劑之重量比在20:1至1:50,較佳10:1至1:40,更佳1:1至1:30範圍內。
此外可預期,額外使用造孔劑,特定言之介孔形成劑用於製備成形物。此類常用造孔劑較佳為聚合乙烯基化合物,諸如聚氧化烯(諸如聚氧化乙烯)、聚苯乙烯、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、聚烯烴、聚醯胺及聚酯。
關於含有錫之沸石材料之量與用於製備成形物之造孔劑之
量的比率,通常可自由選擇。通常,含有錫之沸石材料與造孔劑之重量比在20:1至1:50,較佳10:1至1:40,更佳1:1至1:30範圍內。
本發明之成形物可在(B)中以每一可預期之幾何形狀成形,諸如具有矩形、三角形、六角形、正方形、橢圓形或環形橫截面之股線、星形、錠形、球形、空心圓柱形及其類似形狀。將視特定幾何形狀而選擇根據(B)之成形方法。根據本發明之較佳具體實例,若製備股線,則根據(B)之成形較佳包含對(A)中獲得之混合物進行擠壓。S適合之擠壓設備描述於例如「Ullmann's Enzyklopädie der Technischen Chemie」,第4版,第2卷,第295頁起及下列各頁,1972。除使用擠出機以外,亦可使用擠壓機用於製備成形物。在擠壓過程期間,擠出機可視需要經適當冷卻。可預期其中分批進行之擠壓過程,功率消耗在1至10A,較佳1.5至6A,更佳2至4A範圍內。經由擠出機模頂端離開擠出機之股線可藉由適合之線或經由不連續之氣流機械地切割。
視情況乾燥及/或煅燒自(B)獲得之成形物。不存在關於乾燥及煅燒條件之特定限制。乾燥較佳在通常80℃至160℃,更佳90℃至155℃,更佳100℃至150℃範圍內之溫度下進行,且較佳進行6至24小時,更佳10至20小時範圍內之時間段。乾燥可在任何適合的氣體氛圍下實現,其中氮氣、空氣及/或稀空氣為較佳。
煅燒較佳在通常400℃至650℃,更佳450℃至625℃,更佳500℃至600℃範圍內之溫度下進行,且較佳進行0.25至6小時,更佳0.5至2小時範圍內之時間段。鍛燒可在任何適合之氣體氛圍下實現,其中氮氣、空氣及/或稀空氣為較佳。
此外,可預期對包含自(B)或(C),較佳自(C)獲得之含有錫之沸石材料的成形物進行用具有5.5至8範圍內之pH值的水性系統進行的處理。
較佳用水系統在80℃至220℃,較佳100℃至180℃,更佳130℃至150℃範圍內之溫度處理成形物。此外,用水性系統進行之處理進行1至20小時,較佳4至15小時,更佳6至10小時範圍內之時間段。較佳至少95重量%,更佳至少99重量%,更佳至少99.9重量%之水性系統由水組成。更佳水性系統為水。
根據本發明之較佳具體實例,用水性系統進行之處理較佳在封閉系統中在自生壓力下且在攪拌或不攪拌之情況下進行。根據本發明之另一具體實例,用水性系統進行之處理在開放系統中,較佳在回流下且在攪拌或不攪拌之情況下進行。
在用水性系統處理成形物之後,較佳自懸浮液適當地分離成形物。可預期自懸浮液分離成形物之所有方法。此等方法包括例如過濾及離心方法。可施用兩種或兩種以上此等方法之組合。根據本發明,成形物較佳藉由過濾自水性系統分離,且較佳在至多50℃,較佳在15℃至35℃,更佳在20℃至30℃範圍內之溫度下對由此獲得之成形物進行洗滌,較佳用水洗滌。
在用水性系統處理之後,較佳對成形物進行乾燥及/或煅燒,其中乾燥較佳在100℃至180℃,較佳130℃至150℃範圍內之溫度下進行10至70小時,較佳15至25小時範圍內之時間段,且煅燒較佳在550℃至700℃,較佳600℃至680℃範圍內之溫度下進行1至10小時,較佳2至5小時範圍內之時間段。
因此,可藉由包含以下步驟之方法製備成形物(A)製備包含含有錫之沸石材料之可成形混合物,該可成形混合物視情況包含黏合劑或黏合劑前驅體;(B)對自(A)獲得之混合物進行成形以獲得成形物,該成形物含有含有錫之沸石材料;
(C)視情況乾燥及/或煅燒(B)中獲得之成形物;(D)用具有5.5至8範圍內之pH值的水性系統處理自(B)或(C),較佳自(C)獲得之成形物;(E)視情況乾燥及/或煅燒自(D)獲得之成形物。
根據(ii)之反應
(ii)中應用之反應條件不受特定限制。特定言之,關於根據(ii)之反應混合物之溫度,不存在特定限制,其限制條件為其適於獲得式(II)之氧化有機羰基化合物。特定言之,反應溫度將視存在或不存在溶劑或溶劑之化學性質而定。根據(i)之反應較佳在50℃至150℃,較佳70℃至120℃,更佳90℃至110℃範圍內之溫度下進行。
如上文所描述,(ii)中之反應可例如以分批模式或連續模式進行。若根據(ii)之反應以分批模式進行,則術語「在反應開始時」係指其中所有起始材料(包括催化劑)同時存在於反應混合物中之時間點且視溫度而定,開始式(I)化合物之轉化。若根據(ii)之反應以連續模式進行,則術語「在反應開始時」係指用於傳遞反應混合物之反應器之入口,其中饋入反應器之進料流與催化劑接觸。
根據本發明之具體實例,根據(ii)之反應係以分批模式進行。不存在關於所使用之反應時間的特定限制,其限制條件為其適於獲得式(II)之氧化有機羰基化合物。反應較佳進行1至10小時,較佳3至5小時之時間段。根據(i)之反應較佳在回流下進行。在此情況下,(i)中使用之適合的反應區較佳為配備有適合的加熱構件之容器,該加熱構件配備有回流冷凝器。因此,根據(ii)之反應較佳在回流下在開放系統中進行。在根據(ii)之反應期間,較佳攪拌反應混合物。攪拌速率可保持實質上恆定或在(ii)期間變化。可視例如反應混合物之體積、所需溫度及其類似因素適當地選擇攪拌速率。
若(ii)中之反應以分批模式進行,則較佳催化劑在(ii)中以粉末或噴霧粉末形式使用,其中較佳至少90重量%,更佳至少95重量%,更佳至少99重量%,更佳至少99.5重量%,更佳至少99.9重量%之催化劑由含有錫之沸石材料組成。
根據本發明之具體實例,根據(i)之反應係以連續模式進行。不存在關於連續法之設定的特定限制。較佳連續法設定包括使用至少一個固定床反應器,其中固定催化劑床含有成形物,該等成形物包含如上文所描述之含有錫之沸石材料,反應混合物經由固定床傳遞。根據此具體實例,可將個別起始材料(視情況與溶劑一起)以個別流形式饋入反應器。亦可在饋入反應器之前適當地組合個別起始物質流。舉例而言,可預期將過氧化氫流與溶劑流或溶劑流之一部分組合且將此流饋入反應器,其中含有式(I)化合物之進料以獨立流形式饋入反應器,視情況與溶劑流之一部分組合。亦可預期自個別流(一個含有較佳過氧化氫水溶液之流、一個含有式(I)之有機化合物之流、一個視情況選用之含有溶劑之流)製備單一進料流。通常,可預期將至少一種鉀鹽(較佳以水溶液形式)作為個別流饋入反應器。該至少一種鉀鹽較佳以包含於較佳過氧化氫水溶液流中之形式饋入反應器。
可使用兩個或兩個以上反應器,其中至少兩個反應器可並聯偶合及/或至少兩個反應器可串聯偶合。在串聯偶合之兩個反應器之間,可實現至少一個中間階段,其中例如適當地自反應混合物分離式(I)化合物且反應混合物之其餘部分(視情況與一或多種新鮮起始材料一起)饋入下一個反應器。若使用兩個或兩個以上反應器,則反應器中之催化劑可相同或彼此不同,其限制條件為其包含含有錫之沸石材料。
因此,本發明亦係關於如上文所描述之方法,其以連續模式進行,其中在(i)中,液體混合物係以包含式(I)化合物、過氧化氫、至
少一種至少部分溶解之鉀鹽及視情況選用之溶劑的液體進料流形式提供,且其中在(ii)中,在(i)中提供之液體進料流傳遞至包含催化劑(包含含有錫之沸石材料)之氧化反應器中,且液體進料流在氧化反應器中經歷氧化反應條件,獲得包含式(II)化合物、該至少一種鉀鹽之至少一部分、視情況選用之式(I)化合物及視情況選用之溶劑的反應混合物,該方法較佳包含自氧化反應器移除流出物流,該流出物流包含式(II)化合物、該至少一種鉀鹽之至少一部分、視情況選用之式(I)化合物及視情況選用之溶劑。
若(ii)中之反應以連續模式進行,則較佳催化劑在(ii)中以包含含有錫之沸石材料且較佳黏合劑之成形物形式使用,其中含有錫之沸石材料較佳以粉末或噴霧粉末形式包含於成形物中,其中較佳至少90重量%,更佳至少95重量%,更佳至少99重量%,更佳至少99.5重量%,更佳至少99.9重量%之粉末或噴霧粉末由含有錫之沸石材料組成。
在根據(ii)之反應之後,自反應混合物分離所使用之包含含有錫之沸石材料之催化劑。若反應以連續模式進行,則較佳使用固定床反應器,反應混合物離開反應器且催化劑保留在反應器中。若反應以分批模式進行,則催化劑之分離可藉由任何可預期方法實現,包括例如過濾、超濾、透濾及離心及/或傾析方法,其中過濾方法可涉及抽吸及/或加壓過濾步驟,其中該催化劑較佳以包含含有錫之沸石材料之粉末或噴霧粉末形式使用。
在分離之後,視情況使用一或多種適合的洗滌劑對經分離之催化劑進行一或多次洗滌步驟。可預期的洗滌劑可包括水、醚(諸如二噁烷,諸如1,4-二噁烷)、醇(諸如甲醇、乙醇、丙醇)或其中兩者或兩者以上之混合物。較佳洗滌劑為二噁烷。在洗滌步驟期間應用之較佳溫度在10℃至50℃,較佳15℃至40℃,更佳20℃至30℃範圍內。
通常,本發明亦係關於反應混合物,其可由或係由如上文所
描述之方法之步驟(ii)獲得,視情況在分離催化劑之後。
步驟(iii)
在根據(ii)之反應之後,較佳自由(ii)獲得之反應混合物分離所得式(II)化合物。因此,本發明係關於上述方法,其中該方法進一步包含
(iii)自(i)中獲得之混合物分離式(II)之化合物。
在此情形中,可預期在分離催化劑之後,對自(ii)獲得之反應混合物進行至少一個蒸餾階段,由此獲得式(II)化合物。
視(ii)中視情況選用之溶劑之性質而定,可預期在蒸餾之前,進行相分離且對含有式(II)化合物之相進行蒸餾。
催化系統
根據本發明,發現包含含有錫之沸石材料(較佳具有MWW或BEA構架結構之含有錫之沸石材料)及至少一種鉀鹽(其用作催化劑中之添加劑)之催化劑之特定組合產生氧化反應之意外的及優良的特徵,其中使用過氧化氫作為氧化劑且較佳在溶劑存在下,由式(I)之有機化合物製備式(II)之有機化合物。因此,本發明亦係關於催化系統,其包含催化劑,該催化劑包含含有錫之沸石材料及至少一種鉀鹽,其中該至少一種鉀鹽係選自由以下組成之群:至少一種無機鉀鹽、至少一種有機鉀鹽及至少一種無機鉀鹽與至少一種有機鉀鹽之組合。
如本發明之此上下文中使用之術語「催化系統」係關於包含催化劑(包含含有錫之沸石材料)及至少一種鉀鹽之系統,該催化系統在(i)中提供之液體混合物與(ii)中之催化劑接觸時實現。此催化系統由如所指示之依賴性及反式參考產生之以下具體實例及具體實例組合表徵:
1.一種催化系統,其包含催化劑,該催化劑包含含有錫之沸石材料及至少一種鉀鹽,其中該至少一種鉀鹽係選自由以下組成之群:至少一種無
機鉀鹽、至少一種有機鉀鹽及至少一種無機鉀鹽與至少一種有機鉀鹽之組合。
2.如具體實例1之催化系統,其中該至少一種鉀鹽係選自由以下組成之群:選自由以下組成之群的至少一種無機鉀鹽:氫氧化鉀、鹵化鉀、硝酸鉀、硫酸鉀、硫酸氫鉀、磷酸氫鉀、磷酸二氫鉀、過氯酸鉀;至少一種有機鉀鹽,其選自碳酸鉀、碳酸氫鉀、脂族飽和羧酸(諸如較佳具有1至6個,更佳1至5個,更佳1至4個,更佳1至3個碳原子之單羧酸,諸如甲酸、乙酸、丙酸;較佳具有2至6個,更佳2至4個碳原子之二羧酸,諸如草酸、丙二酸、丁二酸、酒石酸;較佳具有4至10個碳原子之三羧酸,諸如檸檬酸或異檸檬酸或丙烷-1,2,3-三甲酸;四羧酸)之鉀鹽,及至少一種無機鉀鹽中之至少一者與至少一種有機鉀鹽中之至少一者的組合。
3.如具體實例1或2之催化系統,其中該至少一種鉀鹽係選自由以下組成之群:硝酸鉀、磷酸二氫鉀、甲酸鉀及其中兩者或兩者以上之組合。
4.如具體實例1至3中任一項之催化系統,其中含有錫之沸石材料為具有選自由以下組成之群的構架結構之含有錫之沸石材料:ABW、ACO、AEI、AEL、AEN、AET、AFG、AFI、AFN、AFO、AFR、AFS、AFT、AFX、AFY、AHT、ANA、APC、APD、AST、ASV、ATN、ATO、ATS、ATT、ATV、AWO、AWW、BCT、BEA、BEC、BIK、BOG、BPH、BRE、CAN、CAS、CDO、CFI、CGF、CGS、CHA、CHI、CLO、CON、CZP、DAC、DDR、DFO、DFT、DOH、DON、EAB、EDI、EMT、EPI、ERI、ESV、ETR、EUO、FAU、FER、FRA、GIS、GIU、GME、GON、GOO、HEU、IFR、ISV、ITE、ITH、ITW、IWR、IWW、JBW、KFI、LAU、LEV、LIO、LOS、LOV、LTA、LTL、LTN、MAR、MAZ、MEI、MEL、MEP、MER、MMFI、MFS、MON、MOR、MSO、MTF、MTN、MTT、MTW、MWW、NAB、NAT、NEES、NON、NPO、OBW、OFF、OSI、OSO、PAR、PAU、PHI、PON、RHO、RON、RRO、RSN、
RTE、RTH、RUT、RWR、RWY、SAO、SAS、SAT、SAV、SBE、SBS、SBT、SFE、SFF、SFG、SFH、SFN SFO、SGT、SOD、SSY、STF、STI、STT、TER、THO、TON、TSC、UEI、UFI、UOZ、USI、UTL、VET、VFI、VNI、VSV、WEI、WEN、YUG、ZON,及此等構架結構中之兩者或兩者以上之混合構架結構,或此等含有錫之沸石材料中之兩者或兩者以上之混合物,較佳為具有選自由以下組成之群的構架結構之含有錫之沸石材料:BEA、MWW及此等構架結構之混合構架結構,或此等含有錫之沸石材料之混合物。
5.如具體實例1至4中任一項之催化系統,其中以含有錫之沸石材料之總重量計,含有錫之沸石材料具有0.1至25重量%,更佳0.2至20重量%,更佳0.3至16重量%,更佳0.4至15重量%範圍內之錫含量。
6.如具體實例1至5中任一項之催化系統,其中至少95重量%,較佳至少98重量%,更佳至少99重量%,更佳99.5重量%,更佳至少99.8重量%,更佳至少99.9重量%之沸石構架結構由SiO2及B2O3及Sn組成。
7.如具體實例1至6中任一項之催化系統,其中催化劑為呈粉末或噴霧粉末形式之含有錫之沸石材料,或為包含含有錫之沸石材料及較佳黏合劑之成形物,其中含有錫之沸石材料較佳以粉末或噴霧粉末形式包含於成形物中,其中較佳至少90重量%,更佳至少95重量%,更佳至少99重量%,更佳至少99.5重量%,更佳至少99.9重量%之粉末或噴霧粉末由含有錫之沸石材料組成。
8.如具體實例1至7中任一項之催化系統,其係用於式(I)之有機羰基化合物之氧化
其中R1及R2彼此獨立地為直鏈或分支鏈烷基殘基、直鏈或分支鏈烯基殘基、芳基或雜芳基殘基或氫原子,其限制條件為R1及R2不同時為氫原子。
9.如具體實例8之催化系統,其中R1及R2皆不為氫原子且R1及R2與式(I)化合物中之羰基共同形成環,較佳具有4至20個,更佳4至18個,更佳5至16個,諸如5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15或16個碳原子,較佳5、6、8、12、15或16個碳原子。
10.如具體實例8或9之催化系統,其中式(I)化合物係選自由以下組成之群:環戊酮、環己酮、環庚酮、環辛酮、環十二烷酮、環十五烷酮、環十六烷酮、2-戊基環戊酮、2-庚基環戊酮、環十六-8-烯-1-酮及其中兩者或兩者以上之混合物。
11.如具體實例1至10中任一項之催化系統,其可由或係由包含以下步驟之方法獲得
(i')提供一種液體混合物,其包含過氧化氫、至少一種鉀鹽、視情況選用之溶劑及式(I)化合物
其中R1及R2彼此獨立地為直鏈或分支鏈烷基殘基、直鏈或分支鏈烯基殘基、芳基或雜芳基殘基或氫原子,其限制條件為R1及R2不同時為氫原子,及其中液體混合物含有催化劑,該催化劑包含含有錫之沸石材料;(ii')較佳使式(I)化合物與過氧化氫在液體混合物中在包含含有錫之沸石材料之催化劑存在下反應,獲得式(II)化合物
其中,若R1及R2皆不為氫原子,則R1及R2可與羰基或羧基一起形成環,且式(I)化合物為
且式(II)化合物為
12.入具體實例11之催化系統,其中(i')中提供之液體混合物中鉀與過氧化氫之莫耳比在25×10-6:1至1000×10-6:1,較佳100×10-6:1至600×10-6:1,更佳250×10-6:1至450×10-6:1範圍內。
13.如具體實例11或12之催化系統,其中(i')中提供之液體混合物中該至少一種鉀鹽之濃度為該至少一種鉀鹽在(i')中提供之液體混合物中之溶解限度的至少10%,更佳在10%至100%,更佳20%至100%,更佳30%至100%,更佳40%至100%範圍內。
14.如具體實例11至13中任一項之催化系統,其中在(i')中,液體混合物中包含溶劑,該溶劑較佳為極性溶劑,更佳為極性非質子性溶劑,該溶劑更佳選自由以下組成之群:乙腈、1,2-二氯乙烷、二氯甲烷、氯仿、丙腈、1,4-二噁烷、甲基第三丁基醚、乙醚、二丁醚、乙酸乙酯、乙酸丁酯、碳酸二甲酯、碳酸伸乙酯、碳酸伸丙酯及其中兩者或兩者以上之混合物,溶劑更佳為1,2-二氯乙烷、1,4-二噁烷、乙腈或其中兩者或三者之混合物。
通常,本發明亦係關於至少一種鉀鹽之用途,其作為包含含有錫之沸石材料之催化劑的添加劑在用於氧化式(I)之有機羰基化合物之方法中使用,
或係關於氧化式(I)之有機羰基化合物之方法,其中至少一種鉀鹽用作包含含有錫之沸石材料之催化劑之添加劑,其中R1及R2彼此獨立地為直鏈或分支鏈烷基殘基、直鏈或分支鏈烯基殘基、芳基或雜芳基殘基或氫原子,其限制條件為R1及R2不同時為氫原子,較佳過氧化氫作為環氧化劑,獲得式(II)化合物
其中,若R1及R2皆不為氫原子,則R1及R2可與羰基或羧基一起形成環,且式(I)化合物為
且式(II)化合物為
此外,本發明係關於該用途或該方法,其中含有錫之沸石材料為具有選自由以下組成之群之構架結構的含有錫之沸石材料:ABW、ACO、AEI、AEL、AEN、AET、AFG、AFI、AFN、AFO、AFR、AFS、AFT、AFX、AFY、AHT、ANA、APC、APD、AST、ASV、ATN、ATO、ATS、ATT、ATV、AWO、AWW、BCT、BEA、BEC、BIK、BOG、BPH、BRE、CAN、CAS、CDO、CFI、CGF、CGS、CHA、CHI、CLO、CON、CZP、DAC、DDR、DFO、DFT、DOH、DON、EAB、EDI、EMT、EPI、ERI、ESV、ETR、EUO、FAU、FER、FRA、GIS、GIU、GME、GON、GOO、HEU、IFR、ISV、ITE、ITH、ITW、IWR、IWW、JBW、KFI、LAU、LEV、LIO、LOS、LOV、LTA、
LTL、LTN、MAR、MAZ、MEI、MEL、MEP、MER、MMFI、MFS、MON、MOR、MSO、MTF、MTN、MTT、MTW、MWW、NAB、NAT、NEES、NON、NPO、OBW、OFF、OSI、OSO、PAR、PAU、PHI、PON、RHO、RON、RRO、RSN、RTE、RTH、RUT、RWR、RWY、SAO、SAS、SAT、SAV、SBE、SBS、SBT、SFE、SFF、SFG、SFH、SFN SFO、SGT、SOD、SSY、STF、STI、STT、TER、THO、TON、TSC、UEI、UFI、UOZ、USI、UTL、VET、VFI、VNI、VSV、WEI、WEN、YUG、ZON,及此等構架結構中之兩者或兩者以上之混合構架結構,或此等含有錫之沸石材料中之兩者或兩者以上之混合物,較佳為具有選自由以下組成之群之構架結構的含有錫之沸石材料:BEA、MWW及此等構架結構之混合構架結構,或此等含有錫之沸石材料中之兩者或兩者以上之混合物,且其中含有錫之沸石材料具有0.1至25.0重量%,較佳0.2至20重量%,更佳0.3至16重量%,更佳0.4至15重量%範圍內之錫含量。
此外,本發明係關於該用途或該方法,其中至少一種鉀鹽係選自由以下組成之群:至少一種選自由以下組成之群的無機鉀鹽:氫氧化鉀、鹵化鉀、硝酸鉀、硫酸鉀、硫酸氫鉀、磷酸氫鉀、磷酸二氫鉀、過氯酸鉀;至少一種選自以下之有機鉀鹽:碳酸鉀、碳酸氫鉀、脂族飽和羧酸(諸如較佳具有1至6個,更佳1至5個,更佳1至4個,更佳1至3個碳原子之單羧酸,諸如甲酸、乙酸、丙酸,較佳具有2至6個,更佳2至4個碳原子之二甲酸,諸如草酸、丙二酸、丁二酸、酒石酸,較佳具有4至10個碳原子之三羧酸,諸如檸檬酸或異檸檬酸或丙烷-1,2,3-三甲酸;四羧酸)之鉀鹽,及至少一種無機鉀鹽中之至少一者與至少一種有機鉀鹽中之至少一者的組合。
藉由以下參考實施例、比較實施例及實施例進一步說明本發明。
實施例
參考實施例A:水吸收量之測定
藉由水吸附/解吸附等溫線測定沸石材料之水吸收量,其係在來自TA Instruments之VTI SA器具上根據步長等溫線程式進行。實驗由對放置在器具內部之微量天平盤上之樣品材料進行一種操作或一系列操作組成。在開始量測之前,藉由將樣品加熱至100℃(加熱勻變值為5℃/分鐘)且在氮氣流下保持6小時來移除樣品之殘餘水分。在乾燥程式之後,單元中之溫度降低至25℃且在量測期間保持等溫。將微量天平校準,且將經乾燥之樣品之重量平衡(最大質量偏差0.01重量%)。量測與乾燥樣品相比之重量增加作為樣品之水吸收量。首先,藉由增加樣品所暴露之相對濕度(RH)(表示為單元之內部氛圍中之水之重量%)且量測平衡時樣品之水吸收量作為吸附曲線。RH以10重量%之步長自5%增加至85%且在各步長處,在樣品暴露(以10%之步長自85重量%至5重量%)之後,系統控制RH且監測樣品重量直至到達平衡條件,且監測及記錄樣品之重量變化(水吸收量)。
參考實施例B:結晶度之測定
B.1具有MWW構架結構之沸石材料之結晶度
藉由XRD分析測定根據本發明之沸石材料之結晶度。使用具有Cu-X射線源及能量分散點偵測器之標準布拉格-布倫塔諾(Bragg-Brentano)繞射儀收集資料。用0.02°之步長掃描2°至70°(2 θ)之角程,同時將可變發散狹縫設定成20mm之恆定經照明樣品長度。隨後使用TOPAS V4軟體分析資料,其中使用含有單位單元之Pawley擬合模型化尖銳繞射峰,該單位單元在空間群P6/mmm中具有以下起始參數:a=14.4埃且c=25.2埃。進行細化以擬合資料。將線性背景模型化。在以下位置插入獨立峰:8.4°、22.4°、28.2°及43°。將其用於描述非晶形含量。結晶含量描述針對非晶形含量之強度的結晶信號之強度。
B.2具有BEA構架結構之沸石材料之結晶度
使用如User Manual DIFFRAC.EVA第3版,第105頁,Bruker AXS GmbH,Karlsruhe中描述之EVA方法,藉由XRD分析測定根據本發明之沸石材料之結晶度。使用Sol-X偵測器,自2°至50° 2 θ,使用可變狹縫(V20)、0.02° 2 θ之步長及2.4秒/步長之掃描速度,用標準Bruker D8 Advance Diffractometer Series II收集各別資料。使用預設參數估算背景/非晶形含量(曲率=1,臨限值=1)。
參考實施例C:FT-IR量測
用Nicolet 6700光譜儀進行FT-IR(傅里葉轉換紅外線)量測。在不使用任何添加劑的情況下將粉末物質壓製成自撐式球粒。將球粒引入置放於FT-IR器具中之高真空(HV)單元。在量測之前,樣品在高真空(10-5mbar)中在300℃下預先處理3小時。在單元冷卻至50℃後收集譜圖。在2cm-1之解析度下在4000至800cm-1範圍內記錄譜圖。所得譜圖以曲線表示,其在×軸上具有波數(cm-1)且在y軸上具有吸光度(任意單位,a.u.)。關於波峰高度之定量測定及此等峰之間的比率,進行基線校正。分析3000-3900cm-1區域內之變化且為了比較多個樣品,收集1880±5cm-1處之譜帶作為參考。
參考實施例1:製備具有MWW構架結構之含有錫之沸石材料
參考實施例1.1:經由藉由水熱合成併入錫來製備具有MWW構架結構之含有錫之沸石材料
參考實施例1.1.1:經由藉由水熱合成併入錫來製備具有MWW構架結構且具有0.46重量%之Sn含量的含有錫之沸石材料
(i)製備B-MWW
在容器中提供480kg去離子水。在以70rpm(轉/分鐘)攪拌下,在室溫下使166kg硼酸懸浮於水中。在室溫下再攪拌懸浮液3小時。
隨後,添加278kg哌啶,且再攪拌混合物一小時。向所得溶液中添加400kg Ludox® AS-40,且在室溫下以70rpm再攪拌所得混合物一小時。將最終所得混合物轉移至結晶容器中,且在5小時內在自生壓力下且在攪拌下(50rpm)加熱至170℃。保持170℃之溫度實質上恆定達120小時。在此等120小時期間,以50rpm攪拌混合物。隨後,混合物冷卻至50℃至60℃之溫度。如經由用pH值敏感電極所測定,含有B-MWW前驅體之水性懸浮液之pH值為11.3。藉由過濾自該懸浮液分離B-MWW前驅體。濾餅隨後在室溫下用去離子水洗滌直至洗滌水之傳導率小於700微西門/公分。由此獲得之濾餅在噴霧塔中在以下噴霧乾燥條件下經歷噴霧乾燥:
乾燥氣體,噴嘴氣體:技術級氮氣
乾燥氣體溫度:
- 噴霧塔溫度(內部):235℃
- 噴霧塔溫度(外部):140℃
噴嘴:
- 頂部組分噴嘴:供應商Gerig;0號
- 噴嘴氣體溫度:室溫
- 噴嘴氣壓:1巴
操作模式:直線形氮氣
所用裝置:具有一個噴嘴之噴霧塔
構型:噴霧塔-過濾器-洗滌器
氣流:1,500kg/h
過濾器材料:Nomex®針刺毛氈20m2
經由可撓性試管泵之劑量:SP VF 15(供應商:Verder)
噴霧塔包含長度為2,650mm、直徑為1,200mm之垂直配置之圓筒,其圓筒在底部成圓錐形地窄化。圓錐之長度為600mm。在圓筒之
頂端處,配置有霧化構件(雙組件噴嘴)。經噴霧乾燥之材料在噴霧塔之下游過濾器中自乾燥氣體分離,且乾燥氣體隨後穿過洗滌器。懸浮液穿過噴嘴之內部開口,且使噴嘴氣體穿過環繞該開口之環狀縫隙。接著將經噴霧乾燥之材料在600℃下煅燒10小時。經煅燒之材料具有0.06:1之莫耳比B2O3:SiO2。
(ii)去硼化
9kg去離子水及600g根據實施例1(i)獲得之經煅燒之沸石材料在100℃下在攪拌下在250r.p.m.下回流10小時。所得去硼化沸石材料藉由過濾自懸浮液分離,且在室溫下用41去離子水洗滌。在過濾之後,濾餅在120℃之溫度下乾燥16小時。經乾燥之具有MWW構架結構之沸石材料具有0.0020:1之B2O3:SiO2莫耳比。
(iii)Sn之併入
在玻璃燒杯中提供776.25g去離子水,且在攪拌下添加375g哌啶。向此懸浮液中添加1.45g Sn(OAc)2(乙酸錫(II)),且再攪拌懸浮液10分鐘。向混合物中添加172.4g根據(ii)獲得之沸石材料且在室溫下攪拌20分鐘(200r.p.m.)。所得懸浮液隨後填充於高壓釜中。在170℃之溫度下在攪拌下(100r.p.m.)處理混合物48小時。隨後高壓釜冷卻至室溫,且在室溫下所得沸石材料藉由過濾自懸浮液分離,且用去離子水洗滌直至洗滌水之傳導率小於200微西門/公分。在過濾之後,濾餅在120℃之溫度下乾燥16小時。經乾燥之沸石材料之Si含量為40重量%且Sn含量為0.42重量%。
(iv)酸處理
在圓底燒瓶中提供173.4g根據(iii)獲得之沸石材料且添加5,202g 30重量%HNO3水溶液(具有0至1範圍內之pH值)。在100℃之溫度下在回流下攪拌混合物20小時之時間段(200r.p.m.)。過濾懸浮液,且
濾餅隨後在室溫下用去離子水洗滌,直至洗滌水之pH值約為7。在120℃下乾燥所得沸石材料16小時,且藉由加熱至550℃(2℃/分鐘)且隨後在550℃下加熱10小時進行煅燒。經乾燥且經煅燒之沸石材料之Si含量為47重量%且Sn含量為0.46重量%,且如經由XRD所測定之c參數為26.91埃。根據XRD測定之沸石材料之結晶度為89%。此外,沸石材料之BET表面積(根據DIN 66131測定)為520m2/g,且朗繆爾表面(根據DIN 66131測定)為713m2/g。此外,所得沸石材料之X射線繞射圖案包含以下2 θ繞射角處之峰:(6.6±0.1)°、(7.1±0.1)°、(7.9±0.1)°、(9.6±0.1)°、(12.8±0.1)°、(14.4±0.1)°、(14.7±0.1)°、(15.8±0.1)°、(19.3±0.1)°、(20.1±0.1)°、(21.7±0.1)°、(21.9±0.1)°、(22.6±0.1)°、(22.9±0.1)°、(23.6±0.1)°、(25.1±0.1)°、(26.1±0.1)°、(26.9±0.1)°、(28.6±0.1)°及(29.1±0.1)°。
參考實施例1.1.2:經由藉由水熱合成併入錫來製備具有MWW構架結構且具有0.46重量%之Sn含量之含有錫之沸石材料,及製備成形物
(i)製備B-MWW
在容器中提供480kg去離子水。在以70rpm(轉/分鐘)攪拌下,在室溫下使166kg硼酸懸浮於水中。在室溫下再攪拌懸浮液3小時。隨後,添加278kg哌啶,且再攪拌混合物一小時。向所得溶液中添加400kg Ludox® AS-40,且在室溫下以70rpm再攪拌所得混合物一小時。將最終所得混合物轉移至結晶容器中,且在5小時內在自生壓力下且在攪拌下(50rpm)加熱至170℃。保持170℃之溫度實質上恆定達120小時。在此等120小時期間,以50rpm攪拌混合物。隨後,混合物冷卻至50℃至60℃之溫度。如經由用pH值敏感電極量測所測定,含有B-MWW之水性懸浮液之pH值為11.3。藉由過濾自該懸浮液分離B-MWW。隨後用去離子水在室溫下洗滌濾餅直至洗滌水之傳導率小於500微西門/公分。由此獲得之濾餅在噴霧塔中在以下噴霧乾燥條件下經歷噴霧乾燥:
乾燥氣體,噴嘴氣體:技術級氮氣
乾燥氣體溫度:
- 噴霧塔溫度(內部):235℃
- 噴霧塔溫度(外部):140℃
噴嘴:
- 頂部組分噴嘴 供應商Gerig;0號
- 噴嘴氣體溫度:室溫
- 噴嘴氣壓:1巴
操作模式:直線形氮氣
所用裝置:具有一個噴嘴之噴霧塔
構型:噴霧塔-過濾器-洗滌器
氣流:1,500kg/h
過濾器材料:Nomex®針刺毛氈20m2
經由可撓性試管泵之劑量:SP VF 15(供應商:Verder)
噴霧塔包含長度為2,650mm、直徑為1,200mm之垂直配置之圓筒,其圓筒在底部成圓錐形地窄化。圓錐之長度為600mm。在圓筒之頂端處,配置有霧化構件(雙組件噴嘴)。經噴霧乾燥之材料在噴霧塔之下游過濾器中自乾燥氣體分離,且乾燥氣體隨後穿過洗滌器。懸浮液穿過噴嘴之內部開口,且使噴嘴氣體穿過環繞該開口之環形狹縫。經噴霧乾燥之材料隨後於旋轉式烘箱中在650℃下以逆流(0.8-1kg/h)經歷煅燒。經煅燒之材料之B含量為1.4重量%,Si含量為43重量%,且TOC小於0.1重量%。根據DIN 66131所量測,材料之BET比表面積為468m2/g。
(ii)去硼化
1,590kg去離子水及106kg自(i)獲得之經煅燒之材料在100℃下在攪拌下以70r.p.m.回流10小時。所得去硼化沸石材料藉由過濾自
懸浮液分離,且在室溫下用1501去離子水洗滌4次。在過濾之後,濾餅在120℃之溫度下乾燥16小時。經乾燥之具有MWW骨架結構之沸石材料之B含量為0.04重量%,Si含量為42重量%,且BET比表面積根據DIN 66131所量測為462m2/g。
(iii)Sn之併入
在玻璃燒杯中提供776.25g去離子水,且在攪拌下添加375g哌啶。向此懸浮液中添加2.5g預先溶解於25g哌啶中之丁醇鋅(IV),且再攪拌懸浮液10分鐘。將172.4g根據以上(ii)獲得之去硼化沸石材料添加至混合物中且在室溫下攪拌60分鐘(200r.p.m.)。所得懸浮液隨後填充於高壓釜中。在170℃之溫度下在攪拌下(100r.p.m.)處理混合物120小時。隨後高壓釜冷卻至室溫,且在室溫下所得沸石材料藉由過濾自懸浮液分離,且用去離子水洗滌直至洗滌水之傳導率小於200微西門/公分。在過濾之後,濾餅在120℃之溫度下乾燥16小時。經乾燥之沸石材料之Si含量為40重量%且Sn含量為0.42重量%。
(iv)酸處理
在圓底燒瓶中提供174g自以上(iii)獲得之含有錫之沸石材料且添加5,220kg 30重量%HNO3水溶液(具有0至1範圍內之pH值)。在100℃之溫度下攪拌混合物20小時之時間段(200r.p.m.)。過濾懸浮液,且濾餅隨後在室溫下用去離子水洗滌,直至洗滌水之pH值約為7。在120℃下乾燥所得沸石材料16小時,且藉由加熱至550℃(2K/分鐘)且隨後在550℃下加熱10小時進行煅燒。經乾燥且經煅燒之沸石材料之Si含量為49重量%且Sn含量為0.46重量%,且如經由XRD所測定之c參數為27.1埃。根據XRD測定之沸石材料之結晶度為86%。此外,沸石材料之BET表面積(根據DIN 66131測定)為521m2/g,朗繆爾表面(根據DIN 66131測定)為695m2/g。
(v)製備成形物
將140g自(iv)獲得之經煅燒之沸石材料及8.4g沃樂科(Walocel)在混砂機中捏合5分鐘。在捏合期間,連續添加82.6g Ludox® AS-40。10min之後,開始添加150ml去離子水。再過30分鐘之後,藉由添加30ml去離子水調節塊狀物捏合質量。總計捏合50分鐘之時間之後,塊狀物可擠出,且塊狀物在1分鐘期間以100至150巴之壓力擠出。所得股狀物在烘箱中在120℃下乾燥8小時且在500℃下煅燒5小時。獲得137.2g直徑為1.7mm之白色股狀物。呈該等股狀物之形式的經乾燥及煅燒之材料之Si含量為46重量%,Sn含量為0.41重量%,且TOC為0.01重量%。根據XRD測定之沸石材料之結晶度為78%。此外,股狀物之BET表面積(根據DIN 66131測定)為412m2/g,且孔隙體積(藉由Hg孔隙率測定法測定)為0.91ml/g。
參考實施例1.2:經由藉由固態離子交換併入錫來製備含有錫之具有MWW構架結構之沸石材料
參考實施例1.2.1:經由藉由固態離子交換併入錫來製備具有MWW構架結構且具有12.8重量%之Sn含量的含有錫之沸石材料
(i)製備B-MWW
在容器中提供480kg去離子水。在以70rpm(轉/分鐘)攪拌下,在室溫下使166kg硼酸懸浮於水中。在室溫下再攪拌懸浮液3小時。隨後,添加278kg哌啶,且再攪拌混合物一小時。向所得溶液中添加400kg Ludox® AS-40,且在室溫下以70rpm再攪拌所得混合物一小時。將最終所得混合物轉移至結晶容器中,且在5小時內在自生壓力下且在攪拌下(50rp.m.)加熱至170℃。保持170℃之溫度實質上恆定達120小時。在此等120小時期間,以50rpm攪拌混合物。隨後,混合物冷卻至50℃至60℃之溫度。如經由用pH值敏感電極量測所測定,含有B-MWW之水性懸浮液之pH值
為11.3。藉由過濾自該懸浮液分離B-MWW。隨後用去離子水在室溫下洗滌濾餅直至洗滌水之傳導率小於500微西門/公分。由此獲得之濾餅在噴霧塔中在以下噴霧乾燥條件下經歷噴霧乾燥:
乾燥氣體,噴嘴氣體:技術級氮氣
乾燥氣體溫度:
- 噴霧塔溫度(內部):235℃
- 噴霧塔溫度(外部):140℃
噴嘴:
- 頂部組分噴嘴 供應商Gerig;0號
- 噴嘴氣體溫度:室溫
- 噴嘴氣壓:1巴
操作模式:直線形氮氣
所用裝置:具有一個噴嘴之噴霧塔
構型:噴霧塔-過濾器-洗滌器
氣流:1,500kg/h
過濾器材料:Nomex®針刺毛氈20m2
經由可撓性試管泵之劑量:SP VF 15(供應商:Verder)
噴霧塔包含長度為2,650mm、直徑為1,200mm之垂直配置之圓筒,其圓筒在底部成圓錐形地窄化。圓錐之長度為600mm。在圓筒之頂端處,配置有霧化構件(雙組件噴嘴)。經噴霧乾燥之材料在噴霧塔之下游過濾器中自乾燥氣體分離,且乾燥氣體隨後穿過洗滌器。懸浮液穿過噴嘴之內部開口,且使噴嘴氣體穿過環繞該開口之環形狹縫。隨後使經噴霧乾燥的材料於旋轉烘箱中在650℃下以逆流(0.8-1kg/h)經歷煅燒。經煅燒之材料之B含量為1.4重量%,Si含量為43重量%且TOC(總有機碳)小於0.1重量%。如經由XRD所測定之材料之結晶度為88%,且根據DIN 66131
所量測之BET比表面積為468m2/g。
(ii)去硼化
在100℃下在以70r.p.m.攪拌下將1590kg去離子水及106kg根據以上2.1所獲得之煅燒材料回流10小時。所得去硼化沸石材料藉由過濾自懸浮液分離,且在室溫下用1501去離子水洗滌4次。在過濾之後,濾餅在120℃之溫度下乾燥16小時。經乾燥之具有MWW型構架結構之沸石材料之B含量為0.04重量%,Si含量為42重量%,經由XRD測定之結晶度為82%且BET比表面積為462m2/g。
(iii)Sn之併入
在Mixer(Microton MB550型研磨機)中添加30g根據(ii)獲得之去硼化沸石材料及8.9g Sn(OAc)2(乙酸錫(II),CAS-Nr:638-39-1,Sigma-Aldrich)。兩種組分在14,000r.p.m.(轉/分鐘)之攪拌速率下在一起研磨15分鐘。接著,將10.8g由此獲得之粉末轉移至瓷制固持器中且在120℃下乾燥10小時。
(iv)酸處理
在0.51玻璃圓底燒瓶中在攪拌下添加330g硝酸(30重量%)及11g自(iii)獲得之經乾燥之沸石材料。將容器中之混合物加熱至100℃且在此溫度下在自生壓力下在攪拌下(200r.p.m.)保持20小時。接著將由此獲得之混合物在1小時內冷卻至低於50℃之溫度。對經冷卻之混合物進行過濾,且濾餅用去離子水洗滌直至達到pH 7。濾餅在120℃下乾燥10小時且在550℃下煅燒10小時(加熱勻變值2K/分鐘)。獲得具有12.6重量%之Sn含量、36.5重量%之Si含量及小於0.1重量%之TOC之沸石材料。根據DIN 66131測定之BET比表面積為385m2/g,且根據XRD測定之結晶度為87%。
參考實施例1.2.2:經由藉由固態離子交換併入錫來製備具有MWW構
架結構且具有12.3重量%之Sn含量的含有錫之沸石材料
(i)製備B-MWW
在容器中提供480kg去離子水。在以70rpm(轉/分鐘)攪拌下,在室溫下使166kg硼酸懸浮於水中。在室溫下再攪拌懸浮液3小時。隨後,添加278kg哌啶,且再攪拌混合物一小時。向所得溶液中添加400kg Ludox® AS-40,且在室溫下以70rpm再攪拌所得混合物一小時。將最終所得混合物轉移至結晶容器中,且在5小時內在自生壓力下且在攪拌下(50r.p.m.)加熱至170℃。保持170℃之溫度實質上恆定達120小時。在此等120小時期間,以50rpm攪拌混合物。隨後,混合物冷卻至50℃至60℃之溫度。如經由用pH值敏感電極量測所測定,含有B-MWW之水性懸浮液之pH值為11.3。藉由過濾自該懸浮液分離B-MWW。隨後用去離子水在室溫下洗滌濾餅直至洗滌水之傳導率小於500微西門/公分。由此獲得之濾餅在噴霧塔中在以下噴霧乾燥條件下經歷噴霧乾燥:
乾燥氣體,噴嘴氣體:技術級氮氣
乾燥氣體溫度:
- 噴霧塔溫度(內部):235℃
- 噴霧塔溫度(外部):140℃
噴嘴:
- 頂部組分噴嘴 供應商Gerig;0號
- 噴嘴氣體溫度:室溫
- 噴嘴氣壓:1巴
操作模式:直線形氮氣
所用裝置:具有一個噴嘴之噴霧塔
構型:噴霧塔-過濾器-洗滌器
氣流:1,500kg/h
過濾器材料:Nomex®針刺毛氈20m2
經由可撓性試管泵之劑量:SP VF 15(供應商:Verder)
噴霧塔包含長度為2,650mm、直徑為1,200mm之垂直配置之圓筒,其圓筒在底部成圓錐形地窄化。圓錐之長度為600mm。在圓筒之頂端處,配置有霧化構件(雙組件噴嘴)。經噴霧乾燥之材料在噴霧塔之下游過濾器中自乾燥氣體分離,且乾燥氣體隨後穿過洗滌器。懸浮液穿過噴嘴之內部開口,且使噴嘴氣體穿過環繞該開口之環狀縫隙。隨後使經噴霧乾燥的材料於旋轉烘箱中在650℃下以逆流(0.8-1kg/h)經歷煅燒。經煅燒之材料之B含量為1.4重量%,Si含量為43重量%且TOC(總有機碳)小於0.1重量%。材料之結晶度(如經由XRD測定)為88%,且根據DIN 66131量測之BET比表面積為468m2/g。
(ii)去硼化
1590kg去離子水及106kg根據(i)獲得之經煅燒之材料在100℃下在攪拌下以70r.p.m.回流10小時。所得去硼化沸石材料藉由過濾自懸浮液分離,且在室溫下用1501去離子水洗滌4次。在過濾之後,濾餅在120℃之溫度下乾燥16小時。經乾燥之具有MWW型構架結構之沸石材料之B含量為0.04重量%,Si含量為42重量%,經由XRD測定之結晶度為82%且BET比表面積為462m2/g。
(iii)Sn之併入
在Mixer(Microton MB550型研磨機)中添加120g根據(ii)獲得之去硼化沸石材料及34g Sn(OAc)2(乙酸錫(II),CAS-Nr:638-39-1,Sigma-Aldrich)。兩種組分在14,000r.p.m.(轉/分鐘)之攪拌速率下在一起研磨15分鐘。接著,將28g由此獲得之粉末轉移至瓷固持器且在靜態烘箱中在500℃下在2K/min之加熱速率下煅燒3小時。經煅燒之粉末具有以下基本組成:11.5重量% Sn、35重量% Si及小於0.1重量% TOC。根據DIN 66131
測定之BET比表面積為392m2/g,且經由XRD測定之結晶度為79%。
(iv)酸處理
在2.01玻璃圓底燒瓶中在攪拌下添加1800g硝酸(30重量%)及60g自(iii)獲得之經煅燒之沸石材料。將容器中之混合物加熱至100℃且在此溫度下在自生壓力下在攪拌下(200r.p.m.)保持20小時。接著將由此獲得之混合物在1小時內冷卻至低於50℃之溫度。對經冷卻之混合物進行過濾,且濾餅用去離子水洗滌直至達到pH 7。濾餅在120℃下乾燥10小時且在550℃下煅燒5小時(加熱勻變值2K/min)。獲得Sn含量為12.3重量%,Si含量為37重量%且TOC低於0.1重量%之材料。根據DIN 66131測定之BET比表面積為400m2/g,且經由XRD測定之結晶度為84%。
參考實施例2:經由藉由固態離子交換併入錫來製備具有BEA構架結構及9.6重量%之Sn含量的含有錫之沸石材料
(i)製備-BEA
在容器中提供209kg去離子水。在以120rpm(轉/分鐘)攪拌下,添加355kg氫氧化四乙基銨且在室溫下攪拌懸浮液10分鐘。隨後,使61kg硼酸懸浮於水中且在室溫下再攪拌懸浮液30分鐘。接著,添加555kgLudox®AS-40,且所得混合物在室溫下以70rpm再攪拌一小時。如經由pH電極量測所測定,液體凝膠之pH值為11.8。將最終所得混合物轉移至結晶容器且在7.2巴之壓力下且在攪拌下(140rpm)在6小時內加熱至160℃。接著,將混合物冷卻至室溫。混合物再在6小時內加熱至160℃且以140rpm再攪拌55小時。混合物冷卻至室溫且接著,混合物在160℃之溫度下在攪拌下在140rpm下再加熱45小時。將7800kg去離子水添加至380kg此懸浮液中。懸浮液在70rpm下攪拌且添加100kg 10重量% HNO3水溶液。藉由過濾自此懸浮液分離具有BEA構架結構之含有硼之沸石材料。濾餅隨後在室溫下用去離子水洗滌直至洗滌水之傳導率小於150微西門/公分。在氮
流中對由此獲得之濾餅進行乾燥。
由此獲得之沸石材料在噴霧塔中在以下噴霧乾燥條件下經歷噴霧乾燥:
乾燥氣體,噴嘴氣體:技術級氮氣
乾燥氣體溫度:
- 噴霧塔溫度(內部):235℃
- 噴霧塔溫度(外部):140℃
噴嘴:
- 頂部組分噴嘴 供應商Gerig;0號
- 噴嘴氣體溫度:室溫
- 噴嘴氣壓:1巴
操作模式:直線形氮氣
所用裝置:具有一個噴嘴之噴霧塔
構型:噴霧塔-過濾器-洗滌器
氣流:1,500kg/h
過濾器材料:Nomex®針刺毛氈20m2
經由可撓性試管泵之劑量:SP VF 15(供應商:Verder)
噴霧塔包含長度為2,650mm、直徑為1,200mm之垂直配置之圓筒,其圓筒在底部成圓錐形地窄化。圓錐之長度為600mm。在圓筒之頂端處,配置有霧化構件(雙組件噴嘴)。經噴霧乾燥之材料在噴霧塔之下游過濾器中自乾燥氣體分離,且乾燥氣體隨後穿過洗滌器。懸浮液穿過噴嘴之內部開口,且使噴嘴氣體穿過環繞該開口之環狀縫隙。接著在500℃下對噴霧乾燥材料進行煅燒保持5小時。經煅燒之材料之B2O3:SiO2莫耳比為0.045,總碳含量(TOC)為0.08重量%,藉由XRD測定之結晶度為56%,藉由DIN 66131測定之BET比表面積為498m2/g。
(ii)去硼化
在配備有回流冷凝器之容器中提供840kg去離子水。在40rpm下攪拌下,使用28kg自(i)獲得之經噴霧乾燥及經煅燒之沸石材料。接著,密封容器且回流冷凝器開始操作。攪拌速率增加至70rpm。在70rpm下攪拌下,在1小時內將容器之內含物加熱至100℃且在此溫度下保持20小時。接著,將容器之內含物冷卻至低於50℃之溫度。藉由在2.5巴之氮氣壓下過濾且用去離子水在室溫下洗滌四次自懸浮液分隔所得具有BEA構架結構之去硼化沸石材料。在過濾之後,濾餅在氮氣流中乾燥6小時。如5.1中所描述之條件下對所得去硼化沸石材料進行噴霧乾燥。所得沸石材料之B2O3:SiO2莫耳比小於0.002,水吸收量為15重量%,藉由XRD測定之結晶度為48%且藉由DIN 66131測定之BET比表面積為489m2/g。
(iii)Sn之併入
將25g自(ii)獲得之具有BEA構架結構之去硼化沸石材料與5.5g乙酸錫(II)(Sn(OAc)2[CAS-Nr:638-39-1])一起添加至混合器(Microton MB550型研磨機)中,且混合物在14,000r.p.m.(轉/分鐘)下研磨15分鐘。在研磨之後,將混合物轉移至瓷籃中且在空氣中在550℃下煅燒5小時,加熱勻變值為2K/min。所得粉末材料之Sn含量為9.6重量%,矽(Si)含量為38重量%且TOC小於0.1重量%。藉由DIN 66131量測之BET比表面積為423m2/g,藉由XRD測定之結晶度為51%且水吸收量為18重量%。UV/Vis譜圖展示兩個最大值,一個位於200nm波長處且第二個在250nm周圍。在FT-IR譜圖中,具有介於3701至3741cm-1之間的最大值的第一吸附帶與具有介於3600至3690cm-1之間的最大值的第二吸附之間的強度比為1.49。
(iv)酸處理
在圓底燒瓶中提供10g自(iii)獲得之沸石材料且添加300
g 30重量% HNO3水溶液(具有0至1範圍內之pH值)。在100℃之溫度下攪拌混合物20小時之時間段(200r.p.m.)。過濾懸浮液,且濾餅隨後在室溫下用去離子水洗滌,直至洗滌水之pH值約為7。所得沸石材料在120℃下乾燥10小時,且藉由加熱至550℃(2K/min)且隨後在550℃下加熱10小時進行煅燒。經乾燥及煅燒之沸石材料之Si含量為36重量%,Sn含量為9.3重量%且經由XRD測定之結晶度為53%。此外,沸石材料之BET比表面積(根據DIN 66131測定)為380m2/g,且水吸收量為6重量%。UV/Vis譜圖展示兩個最大值,一個位於208nm波長處且第二個在250nm周圍。在FT-IR譜圖中,具有介於3701至3741cm-1之間的最大值的第一吸附帶與具有介於3600至3690cm-1之間的最大值的第二吸附之間的強度比為0.93。
實施例1:在添加鉀鹽情況下,使用具有0.46重量%之Sn含量的Sn-MWW及作為溶劑之1,2-二氯乙烷將環己酮以拜耳-維利格方式氧化成ε-己內酯
一般程序
100ml玻璃燒瓶容器中裝入1.5g環己酮、1.2g根據參考實施例1.1.1獲得之Sn含量為0.46重量%之沸石材料及45g二氯乙烷。混合物加熱至回流(95℃)。添加0.5g H2O2水溶液(70重量%)且攪拌反應物4小時。在冷卻至室溫後,過濾溶液且使用二-正丁基醚作為內標,藉由定量GC分析,基於環己酮及基於過氧化氫關於針對ε-己內酯之選擇率進行分析。
實施例1.1:在添加磷酸二氫鉀(KH
2
PO
4
)作為鉀鹽情況下之拜耳-維利格氧化
根據以上一般程序進行實施例1.1,其中過氧化氫水溶液中每莫耳H2O2額外含有360微莫耳KH2PO4。基於環己酮及基於過氧化氫,針對ε-己內酯之選擇率展示於以下表1中。
實施例1.2:添加磷酸二氫鉀(KNO
3
)作為鉀鹽情況下之拜耳-維利格氧化
根據以上一般程序進行實施例1.2,其中過氧化氫水溶液中每莫耳H2O2額外含有360微莫耳KNO3。基於環己酮及基於過氧化氫,針對ε-己內酯之選擇率展示於以下表1中。
實施例1.3:添加甲酸鉀(KCO
2
H)作為鉀鹽情況下之拜耳-維利格氧化
根據以上一般程序進行實施例1.3,其中過氧化氫水溶液中每莫耳H2O2額外含有360微莫耳KCO2H。基於環己酮及基於過氧化氫,針對ε-己內酯之選擇率展示於以下表1中。
比較實施例1:不添加鉀鹽情況下之拜耳-維利格氧化
如以上實施例1中之一般程序所描述進行比較實施例1.3。基於環己酮及基於過氧化氫,針對ε-己內酯之選擇率展示於以下表1中。
實施例2:在添加KH
2
PO
4
情況下,使用具有0.46重量%之Sn含量的成形Sn-MWW及作為溶劑之乙腈將環己酮以連續型拜耳-維利格方式氧化成ε-己內酯
一般程序
將15g根據以上參考實施例1.1.2獲得之催化劑裝入配備有用於恆溫之護套的管狀反應器(長度:1.4m,內徑:7mm),該催化劑呈具有1.7mm直徑之股狀物形式。剩餘反應器容量填充有惰性材料(塊滑石球,直徑為2mm,位於反應器之下末端至約5cm之高度及位於反應器之頂末端之剩餘部分)。反應器經由護套藉由流動熱傳遞介質(水及乙二醇之混合物)來恆溫(thermostatized)。熱傳遞介質於護套之下末端饋入,以使得其以同向模式流動至反應器內含物。位於護套之入口之熱傳遞介質之溫度定義為反應溫度。調節熱傳遞介質之流動速率使得入口溫度與出口溫度之間的差異為至多1K。藉由適合之壓力控制閥門控制反應器中之壓力,且在20巴
(abs)下保持恆定。反應器進料流藉由使用計量泵計量。物流係由乙腈(93.6重量%)、環己酮(2.5重量%)、濃度為40重量%之過氧化氫水溶液(3.9重量%)的混合物組成(流動速率:40g/h)。在所用條件下,進料為液體,且僅存在一種液相。實驗以連續方式進行。在開始運行時(t=0定義為計量泵開始時),反應溫度設定為90℃。在一段特定時間之後(在運轉中通常在4小時以內),達到穩定狀態。收集壓力控制閥門之後的反應器流出物,稱重且使用二正丁基醚作為內標藉由GC進行分析。
特定程序
如以上一般程序中所描述進行實施例2,其中用於製備進料流之過氧化氫溶液額外含有磷酸二氫鉀,其含量為每莫耳過氧化氫360微莫耳KH2PO4。基於環己酮及基於過氧化氫,針對ε-己內酯之選擇率展示於以下表1中。
比較實施例2:不添加鉀鹽情況下之拜耳-維利格氧化
如以上實施例2中之一般程序所描述進行比較實施例2。基於環己酮及基於過氧化氫,針對ε-己內酯之選擇率展示於以下表1中。
實施例3:在添加KH
2
PO
4
情況下,使用具有12.8重量%之Sn含量的Sn-MWW及作為溶劑之1,2-二氯乙烷將環己酮以拜耳-維利格方式氧化成ε-己內酯
一般程序
將3g環己酮、0.1g根據參考實施例1.2.1獲得之沸石材料(具有12.8重量%之Sn含量)及90g二氯乙烷裝入100ml玻璃燒瓶容器。混合物加熱至回流(95℃)。添加0.98g H2O2水溶液(70重量%)且攪拌反應物4小時。在冷卻至室溫後,過濾溶液且使用二-正丁基醚作為內標,藉由定量GC分析,基於環己酮及基於過氧化氫關於針對ε-己內酯之選擇率進行分析。
特定程序
如以上一般程序中所描述進行實施例3,其中過氧化氫水溶液中每莫耳H2O2額外含有360微莫耳KH2PO4。基於環己酮及基於過氧化氫,針對ε-己內酯之選擇率展示於以下表1中。
比較實施例3:不添加鉀鹽情況下之拜耳-維利格氧化
如以上實施例3中之一般程序所描述進行比較實施例3。基於環己酮及基於過氧化氫,針對ε-己內酯之選擇率展示於以下表1中。
實施例4:在添加KCO
2
H情況下,使用具有12.3重量%之Sn含量的Sn-MWW及作為溶劑之1,2-二氯乙烷將環己酮以拜耳-維利格方式氧化成ε-己內酯
一般程序
100ml玻璃燒瓶容器中裝入1.5g環己酮、0.1g根據參考實施例1.2.2獲得之Sn含量為12.3重量%之沸石材料及45g 1,2-二氯乙烷。混合物加熱至回流(95℃)。添加0.49g H2O2水溶液(70重量%)且攪拌反應物4小時。在冷卻至室溫後,過濾溶液且使用二-正丁基醚作為內標,藉由定量GC分析,基於環己酮及基於過氧化氫關於針對ε-己內酯之選擇率進行分析。
特定程序
如以上一般程序中所描述進行實施例4,其中過氧化氫水溶液中每莫耳H2O2額外含有360微莫耳KCO2H。基於環己酮及基於過氧化氫,針對ε-己內酯之選擇率展示於以下表1中。
比較實施例4:不添加鉀鹽情況下之拜耳-維利格氧化
如以上實施例4中之一般程序所描述進行比較實施例4。基於環己酮及基於過氧化氫,針對ε-己內酯之選擇率展示於以下表1中。
實施例5:在添加KH
2
PO
4
情況下,使用具有9.6重量%之Sn含量的
Sn-BEA及作為溶劑之1,4-二噁烷將環己酮以拜耳-維利格方式氧化成ε-己內酯
一般程序
100ml玻璃燒瓶容器中裝入1.5g環己酮、1g根據參考實施例2獲得之Sn含量為9.6重量%之沸石材料及45g 1,4-二噁烷。混合物加熱至回流(95℃)。添加0.5g H2O2水溶液(70重量%)且攪拌反應物4小時。在冷卻至室溫後,過濾溶液且使用二-正丁基醚作為內標,藉由定量GC分析,基於環己酮及基於過氧化氫關於針對ε-己內酯之選擇率進行分析。
特定程序
如以上一般程序中所描述進行實施例5,其中過氧化氫水溶液中每莫耳H2O2額外含有360微莫耳KH2PO4。基於環己酮及基於過氧化氫,針對ε-己內酯之選擇率展示於以下表1中。
比較實施例5:不添加鉀鹽情況下之拜耳-維利格氧化
如以上實施例5中之一般程序所描述進行比較實施例5。基於環己酮及基於過氧化氫,針對ε-己內酯之選擇率展示於以下表1中。
實施例及比較實施例明確表明與沸石構架結構類型無關、與沸石材料之錫含量無關且與所使用之鉀鹽之化學性質無關,向氧化反應中添加鉀鹽且由此含有錫之沸石材料及鉀鹽之催化系統可引起改良之針對產物之選擇性(基於待氧化之起始物質以及基於過氧化氫)。因此,因為此等選擇性對一種方法是否受關注用於工業目的具有最重要之影響,本發明之方法及催化系統尤其適用於中等規模及大規模製程。此亦由代表連續型方法之實施例E2及比較實施例CE2說明,其中催化劑由包含含有錫之沸石材料的股狀物組成且以固定床催化系統(其在工業規模製程中具有特定相關性)形式實現沸石材料及鉀鹽添加劑之催化系統。此外,證實與含有錫之沸石材料之製備方式無關地獲得改良之特徵,因為獲得藉由固態錫離子交換以及藉由經由水熱合成併入錫而製備之沸石材料的有利選擇性值。此外,亦證實與所使用之溶劑無關地獲得有利選擇性值,因為在以上實施例及比較實施例中,使用不同溶劑且對於每種溶劑,獲得有利作用。
總而言之,證實本發明之方法及本發明之催化系統表示由鉀鹽添加劑及拜耳-維利格型氧化反應中所使用之含有錫之沸石材料之組合實現的基礎概念構架。
引用的參考文獻
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- US 5,968,473
- US 6,306,364
- Microporous and Mesoporous Materials 165 (2013),第210-218頁
- WO 03/074422 A1
- US 7,326,401 B2
- M. A. Camblor, A. Corma, M.-J. Diaz-Cabanas及Ch. Baerlocher, J. Phys. Chem. B 102 (1998)第44-51頁
Claims (38)
- 一種用於氧化式(I)之有機羰基化合物之方法
- 如申請專利範圍第1項之方法,其中R1及R2彼此獨立地為具有1至20個碳原子之直鏈或分支鏈烷基殘基、具有2至20個碳原子之直鏈或分支鏈烯基殘基、具有4至20個碳原子之芳基或雜芳基殘基或氫原子且 其中,若R1及R2皆不為氫原子,則R1及R2可與該羰基或該羧基一起形成具有4至20個碳原子之環。
- 如申請專利範圍第1項或第2項之方法,其中該式(I)化合物含有至少一個C-C雙鍵。
- 如申請專利範圍第3項之方法,其中該式(I)化合物在連接至該羰基之α位置含有C-C雙鍵。
- 如申請專利範圍第4項之方法,其中R1在連接至該羰基之α位置含有C-C雙鍵且R2為氫原子。
- 如申請專利範圍第1項至第5項中任一項之方法,其中該含有錫之沸石材料為具有選自由以下組成之群之構架結構的含有錫之沸石材料:ABW、ACO、AEI、AEL、AEN、AET、AFG、AFI、AFN、AFO、AFR、AFS、AFT、AFX、AFY、AHT、ANA、APC、APD、AST、ASV、ATN、ATO、ATS、ATT、ATV、AWO、AWW、BCT、BEA、BEC、BIK、BOG、BPH、BRE、CAN、CAS、CDO、CFI、CGF、CGS、CHA、CHI、CLO、CON、CZP、DAC、DDR、DFO、DFT、DOH、DON、EAB、EDI、EMT、EPI、ERI、ESV、ETR、EUO、FAU、FER、FRA、GIS、GIU、GME、GON、GOO、HEU、IFR、ISV、ITE、ITH、ITW、IWR、IWW、JBW、KFI、LAU、LEV、LIO、LOS、LOV、LTA、LTL、LTN、MAR、MAZ、MEI、MEL、MEP、MER、MMFI、MFS、MON、MOR、MSO、MTF、MTN、MTT、MTW、MWW、NAB、NAT、NEES、NON、NPO、OBW、OFF、OSI、OSO、PAR、PAU、PHI、PON、RHO、RON、RRO、RSN、RTE、RTH、RUT、RWR、RWY、SAO、SAS、SAT、SAV、SBE、SBS、SBT、SFE、SFF、SFG、SFH、SFN SFO、SGT、SOD、SSY、STF、STI、STT、TER、THO、TON、TSC、UEI、UFI、UOZ、USI、UTL、VET、VFI、VNI、VSV、WEI、WEN、YUG、ZON及此等構架結構中之兩者 或兩者以上之混合構架結構,或此等含有錫之沸石材料中之兩者或兩者以上之混合物。
- 如申請專利範圍第6項之方法,其中該含有錫之沸石材料為具有選自由以下組成之群之構架結構的含有錫之沸石材料:BEA、MWW及此等構架結構之混合構架結構,或此等含有錫之沸石材料中之兩者或兩者以上之混合物。
- 如申請專利範圍第1項至第7項中任一項之方法,其中以該含有錫之沸石材料之總重量計,該含有錫之沸石材料具有0.1至25重量%,較佳0.2至20重量%,更佳0.3至16重量%範圍內之錫含量。
- 如申請專利範圍第1項至第8項中任一項之方法,其中在根據(ii)之反應開始時,該含有錫之沸石材料與過氧化氫之重量比在0.01:1至5:1,更佳0.05:1至4:1,更佳0.1:1至3:1範圍內。
- 如申請專利範圍第1項至第9項中任一項之方法,其中在根據(ii)之反應開始時,該過氧化氫與該式(I)之化合物之莫耳比在0.1:1至5:1,較佳0.2至1:1,更佳0.3:1至0.99:1,更佳0.5:1至0.95:1範圍內。
- 如申請專利範圍第1項至第10項中任一項之方法,其中在(ii)中,該式(I)化合物係在溶劑存在下反應,該方法包含(i)提供一種液體混合物,其包含該式(I)化合物、過氧化氫、至少一種至少部分溶解之鉀鹽及溶劑,其中該溶劑較佳為極性溶劑,更佳為極性非質子性溶劑,更佳選自由以下組成之群:乙腈、1,2-二氯乙烷、二氯甲烷、氯仿、丙腈、1,4-二噁烷、甲基第三丁基醚、乙醚、二丁醚、乙酸乙酯、乙酸丁酯、碳酸二甲酯、碳酸伸乙酯、碳酸伸丙酯及其中兩者或兩者以上之混合物,該溶劑更佳為1,2-二氯乙烷、1,4-二噁烷、乙腈或其中兩者或三者之混合物。
- 如申請專利範圍第1項至第11項中任一項之方法,其中該至少一種鉀鹽係選自由以下組成之群:至少一種無機鉀鹽、至少一種有機鉀鹽及至少一種無機鉀鹽與至少一種有機鉀鹽之組合。
- 如申請專利範圍第1項至第12項中任一項之方法,其中該至少一種鉀鹽係選自由以下組成之群:至少一種無機鉀鹽,其選自由以下組成之群:氫氧化鉀、鹵化鉀、硝酸鉀、硫酸鉀、硫酸氫鉀、磷酸氫鉀、磷酸二氫鉀、過氯酸鉀;至少一種有機鉀鹽,其選自由以下組成之群:碳酸鉀、碳酸氫鉀、脂族飽和羧酸之鉀鹽,該等脂族飽和羧酸為諸如較佳具有1至6個,更佳1至5個,更佳1至4個,更佳1至3個碳原子之單羧酸,諸如甲酸、乙酸、丙酸,較佳具有2至6個,更佳2至4個碳原子之二羧酸,諸如草酸、丙二酸、丁二酸、酒石酸,較佳具有4至10個碳原子之三羧酸,諸如檸檬酸或異檸檬酸或丙烷-1,2,3-三甲酸,四甲酸;及該至少一種無機鉀鹽中之至少一者與該至少一種有機鉀鹽中之至少一者的組合。
- 如申請專利範圍第1項至第13項中任一項之方法,其中該至少一種鉀鹽係選自由以下組成之群:硝酸鉀、磷酸二氫鉀、甲酸鉀及其中兩者或兩者以上之組合。
- 如申請專利範圍第1項至第14項中任一項之方法,其中在該(i)中提供之液體混合物中該至少一種鉀鹽之濃度為該至少一種鉀鹽在該(i)中提供之液體混合物中之溶解限度的至少10%,較佳在10%至100%,更佳20%至100%,更佳30%至100%,更佳40%至100%範圍內。
- 如申請專利範圍第1項至第15項中任一項之方法,其中在該(i)中提供之液體混合物中,包含於該至少一種鉀鹽中之鉀與過氧化氫之莫耳比在25×10-6:1至1000×10-6:1,較佳100×10-6:1至600×10-6:1,更佳250×10-6:1至450×10-6:1範圍內。
- 如申請專利範圍第1項至第16項中任一項之方法,其中在該(i)中提供之液體混合物中,鉀與過氧化氫之莫耳比在25×10-6:1至1000×10-6:1,較佳100×10-6:1至600×10-6:1,更佳250×10-6:1至450×10-6:1範圍內。
- 如申請專利範圍第1項至第17項中任一項之方法,其中該(i)中提供之液體混合物以1×10-6:1至250×10-6:1,較佳5×10-6:1至50×10-6:1範圍內之鈉與過氧化氫之莫耳比含有鈉。
- 如申請專利範圍第1項至第18項中任一項之方法,其中在(i)中,過氧化氫係以過氧化氫水溶液形式使用,其中以該過氧化氫水溶液之總重量計,過氧化氫濃度在20至90重量%,較佳30至85重量%,更佳40至75重量%範圍內。
- 如申請專利範圍第1項至第19項中任一項之方法,其中在(ii)中,該反應係在50℃至150℃,較佳70℃至120℃,更佳90℃至110℃範圍內之溫度下進行。
- 如申請專利範圍第1項至第20項中任一項之方法,其中在(ii)中,該反應係以分批模式進行。
- 如申請專利範圍第21項之方法,其中在(ii)中,該反應係進行1至10小時,較佳3至5小時範圍內之時間段。
- 如申請專利範圍第21項或第22項之方法,其中在(ii)中,該反應係在開放系統中在回流下進行。
- 如申請專利範圍第21項至第23項中任一項之方法,其中在(ii)中,該催化劑係以粉末或噴霧粉末形式使用,其中較佳至少90重量%,更佳至少95重量%,更佳至少99重量%之該催化劑由該含有錫之沸石材料組成。
- 如申請專利範圍第1項至第24項中任一項之方法,其中在(ii)中,該反應係以連續模式進行。
- 如申請專利範圍第25項之方法,其中在(i)中,該液體混合物係以包含該式(I)化合物、過氧化氫、該至少一種至少部分溶解之鉀鹽及該視情況選用之溶劑的液體進料流形式提供,且其中在(ii)中,該(i)中提供之液體進料流傳遞至包含該包含含有錫之沸石材料之催化劑的氧化反應器中,且該液體進料流在該氧化反應器中經歷氧化反應條件,獲得包含該式(II)化合物、該至少一種鉀鹽之至少一部分、視情況存在之該式(I)化合物及該視情況選用之溶劑的反應混合物,該方法較佳包含自該氧化反應器移除流出物流,該流出物流包含該式(II)化合物、該至少一種鉀鹽之至少一部分、視情況存在之該式(I)化合物及該視情況選用之溶劑。
- 如申請專利範圍第25項或第26項之方法,其中該催化劑係以包含該含有錫之沸石材料及較佳黏合劑之成形物形式使用,其中該含有錫之沸石材料較佳以粉末或噴霧粉末形式包含於該成形物中。
- 如申請專利範圍第1項至第27項中任一項之方法,其中該方法進一步包含(iii)自該由(ii)獲得之混合物分離該式(II)化合物。
- 如申請專利範圍第28項之方法,其中該根據(iii)之分離包含蒸餾階段,其視情況在相分離階段之後。
- 一種反應混合物,其可由或係由如申請專利範圍第1項至第27項中任一項之方法獲得。
- 一種催化系統,其包含催化劑,該催化劑包含含有錫之沸石材料及至少一種鉀鹽,其中該至少一種鉀鹽係選自由以下組成之群:至少一種無機鉀鹽、至少一種有機鉀鹽及至少一種無機鉀鹽與至少一種有機鉀鹽之組合。
- 如申請專利範圍第31項之催化系統,其中該至少一種鉀鹽係選自由以 下組成之群:至少一種無機鉀鹽,其選自由以下組成之群:氫氧化鉀、鹵化鉀、硝酸鉀、硫酸鉀、硫酸氫鉀、磷酸氫鉀、磷酸二氫鉀、過氯酸鉀;至少一種有機鉀鹽,其選自由以下組成之群:碳酸鉀、碳酸氫鉀、脂族飽和羧酸之鉀鹽,該等脂族飽和羧酸為諸如較佳具有1至6個,更佳1至5個,更佳1至4個,更佳1至3個碳原子之單羧酸,諸如甲酸、乙酸、丙酸,較佳具有2至6個,更佳2至4個碳原子之二羧酸,諸如草酸、丙二酸、丁二酸、酒石酸,較佳具有4至10個碳原子之三羧酸,諸如檸檬酸或異檸檬酸或丙烷-1,2,3-三甲酸,四甲酸;及該至少一種無機鉀鹽中之至少一者與該至少一種有機鉀鹽中之至少一者的組合。
- 如申請專利範圍第31項或第32項之催化系統,其中該含有錫之沸石材料為具有選自由以下組成之群之構架結構的含有錫之沸石材料:ABW、ACO、AEI、AEL、AEN、AET、AFG、AFI、AFN、AFO、AFR、AFS、AFT、AFX、AFY、AHT、ANA、APC、APD、AST、ASV、ATN、ATO、ATS、ATT、ATV、AWO、AWW、BCT、BEA、BEC、BIK、BOG、BPH、BRE、CAN、CAS、CDO、CFI、CGF、CGS、CHA、CHI、CLO、CON、CZP、DAC、DDR、DFO、DFT、DOH、DON、EAB、EDI、EMT、EPI、ERI、ESV、ETR、EUO、FAU、FER、FRA、GIS、GIU、GME、GON、GOO、HEU、IFR、ISV、ITE、ITH、ITW、IWR、IWW、JBW、KFI、LAU、LEV、LIO、LOS、LOV、LTA、LTL、LTN、MAR、MAZ、MEI、MEL、MEP、MER、MMFI、MFS、MON、MOR、MSO、MTF、MTN、MTT、MTW、MWW、NAB、NAT、NEES、NON、NPO、OBW、OFF、OSI、OSO、PAR、PAU、PHI、PON、RHO、RON、RRO、RSN、RTE、RTH、RUT、RWR、RWY、SAO、SAS、SAT、SAV、SBE、SBS、SBT、SFE、SFF、SFG、SFH、SFN SFO、SGT、SOD、SSY、STF、STI、 STT、TER、THO、TON、TSC、UEI、UFI、UOZ、USI、UTL、VET、VFI、VNI、VSV、WEI、WEN、YUG、ZON及此等構架結構中之兩者或兩者以上之混合構架結構,或此等含有錫之沸石材料中之兩者或兩者以上之混合物,較佳為具有選自由以下組成之群之構架結構的含有錫之沸石材料:BEA、MWW及此等構架結構之混合構架結構,或此等含有錫之沸石材料之混合物,且其中以該含有錫之沸石材料之總重量計,該含有錫之沸石材料具有0.1至25重量%,較佳0.2至20重量%,更佳0.3至16重量%,更佳0.4至15重量%範圍內之錫含量。
- 如申請專利範圍第31項至第33項中任一項之催化系統,其係用於氧化式(I)之有機羰基化合物
- 如申請專利範圍第31項至第34項中任一項之催化系統,其可由或係由包含以下步驟之方法獲得(i')提供一種液體混合物,其包含過氧化氫、該至少一種鉀鹽、視情況選用之溶劑及式(I)化合物
- 一種至少一種鉀鹽之用途,其作為包含含有錫之沸石材料之催化劑的添加劑在用於氧化式(I)之有機羰基化合物之方法中使用
- 如申請專利範圍第36項之用途,其中該含有錫之沸石材料為具有選自由以下組成之群之構架結構的含有錫之沸石材料:ABW、ACO、AEI、AEL、AEN、AET、AFG、AFI、AFN、AFO、AFR、AFS、AFT、AFX、AFY、AHT、ANA、APC、APD、AST、ASV、ATN、ATO、ATS、ATT、ATV、AWO、AWW、BCT、BEA、BEC、BIK、BOG、BPH、BRE、CAN、CAS、CDO、CFI、CGF、CGS、CHA、CHI、CLO、CON、CZP、DAC、DDR、DFO、DFT、DOH、DON、EAB、EDI、EMT、EPI、ERI、ESV、ETR、EUO、FAU、FER、FRA、GIS、GIU、GME、GON、GOO、HEU、IFR、ISV、ITE、ITH、ITW、IWR、IWW、JBW、KFI、LAU、LEV、LIO、LOS、LOV、LTA、LTL、LTN、MAR、MAZ、MEI、MEL、MEP、MER、MMFI、MFS、MON、MOR、MSO、MTF、MTN、MTT、MTW、MWW、NAB、NAT、NEES、NON、NPO、OBW、OFF、OSI、OSO、PAR、PAU、PHI、PON、RHO、RON、RRO、RSN、RTE、RTH、RUT、RWR、RWY、SAO、SAS、SAT、SAV、SBE、SBS、SBT、SFE、SFF、SFG、SFH、SFN SFO、SGT、SOD、SSY、STF、STI、STT、TER、THO、TON、TSC、UEI、UFI、UOZ、USI、UTL、VET、VFI、VNI、VSV、WEI、WEN、YUG、ZON及此等構架結構中之兩者或兩者以上之混合 構架結構,或此等含有錫之沸石材料中之兩者或兩者以上之混合物,較佳為具有選自由以下組成之群之構架結構的含有錫之沸石材料:BEA、MWW及此等構架結構之混合構架結構,或此等含有錫之沸石材料中之兩者或兩者以上之混合物,且其中該含有錫之沸石材料具有0.1至25.0重量%,較佳0.2至20重量%,更佳0.3至16重量%範圍內之錫含量。
- 如申請專利範圍第36項或第37項之用途,其中該至少一種鉀鹽係選自由以下組成之群:至少一種無機鉀鹽,其選自由以下組成之群:氫氧化鉀、鹵化鉀、硝酸鉀、硫酸鉀、硫酸氫鉀、磷酸氫鉀、磷酸二氫鉀、過氯酸鉀;至少一種有機鉀鹽,其選自由以下組成之群:碳酸鉀、碳酸氫鉀、脂族飽和羧酸之鉀鹽,該等脂族飽和羧酸為諸如較佳具有1至6個,更佳1至5個,更佳1至4個,更佳1至3個碳原子之單羧酸,諸如甲酸、乙酸、丙酸,較佳具有2至6個,更佳2至4個碳原子之二羧酸,諸如草酸、丙二酸、丁二酸、酒石酸,較佳具有4至10個碳原子之三羧酸,諸如檸檬酸或異檸檬酸或丙烷-1,2,3-三甲酸,四甲酸;及該至少一種無機鉀鹽中之至少一者與該至少一種有機鉀鹽中之至少一者的組合。
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