[发明专利]反应控制相转移催化剂及其在环氧化反应中的应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种反应控制相转移催化剂及其在环氧化反应中的应用。

背景技术

环氧丙烷(PO)是非常重要的有机化工中间体，主要用于生产聚氨酯、不饱和树脂和表面活性剂等，市场需求不断增加。目前工业生产环氧丙烷的主要方法为氯醇法和共氧化法，但前者在生产过程中产生大量的含卤废水，环境污染严重；而后者在生产过程中产生大量的联产品，其经济效益明显受联产品市场因素制约。采用过氧化氢将丙烯直接催化氧化工艺，与氯醇法和共氧化法比较，更具收率高、无副产品、投资成本低等优势。TS-1分子筛在以H₂O₂为氧化剂时，尽管可以在温和条件下催化氧化物丙烯生产PO(EP100119；CN1268400)，但目前尚未实现工业化。大连化学物理研究所奚祖威教授等发明了一种反应控制相转移催化剂(一种磷钨杂多酸季铵盐)[Science，2001，292：1139Appl Catal A，2003，250：239；J Mol Catal A，2004，218：247]，并将该催化剂与蒽醌法生产H₂O₂的工艺结合起来生产环氧丙烷，得到了较好的效果。该技术利用2-乙基蒽醌/2-乙基蒽氢醌循环氧化还原生产H₂O₂，生成的H₂O₂在磷钨杂多酸催化剂[π-C₅H₅NC₁₆H₃₃]₃[PO₄(WO₃)₄]上将丙烯氧化成PO，在65℃反应5小时，PO选择性及2-乙基蒽氢醌转化率分别为94％和91％。该工艺的主要缺点为所用H₂O₂水溶液的浓度低，致使产物PO浓度低，增加产物的分离成本。

发明内容

本发明所要解决的技术问题之一是现有环氧化技术存在环境污染严重、催化剂活性低、产物浓度低的问题，提供一种新的反应控制相转移催化剂。

本发明所要解决的技术问题之二是提供一种上述反应控制相转移催化剂在环氧化反应中的应用。该催化剂用于环氧化反应，具有反应可控制，催化剂活性高、易回收的特点。

为解决上述技术问题之一，本发明采用的技术方案如下：一种反应控制相转移催化剂，结构式为Q₄SiW₄O₁₆，式中，Q是阳离子部分，用[R₁R₂R₃R₄N⁺]表示，其中R₁、R₂、 R₃、R₄选自H-、C₁-C₂₀的直链或支链的烷基、环烷基或苄基。

上述技术方案中，R₁、R₂、R₃、R₄优选方案为选自H-、C₁-C₂₀的直链或支链的烷基或苄基。

为解决上述技术问题之二，本发明采用的技术方案如下：一种进行反应控制的环氧化方法，在均相或水/油两相反应介质中，氧源与底物在权利要求1所述的反应控制相转移催化剂的作用下发生反应，底物与氧源的摩尔比为0.5～20，反应介质的用量为1～20升/摩尔底物，环氧化反应在20℃～80℃下进行，生成产物；其中所述氧源选自过氧化氢或烷基过氧化氢，所述底物选自脂肪性烯烃、芳香烷基烯烃或环烯烃中的至少一种。