[发明专利]从乙烯制备至少1‑己烯和辛烯

说明书

技术领域

本发明涉及从乙烯制备1-己烯和辛烯。1-丁烯也应被任选制备。

背景技术

烃是完全由碳和氢组成的化合物。烯(同义词：烯烃)是在分子中具有C＝C双键的烃。另一方面，烷烃(同义词：烷属烃)是仅具有单键的烃。它们因此也被称为饱和的。

在有机化学中，烃经常根据它们每分子具有的碳原子数目通过如下方式进行命名：在相应物质类别前面加上前缀C_n。在此，“n”是指在分子中碳原子的相应数目。因此，C₄烯烃应理解为是具有4个碳原子的烯类别的物质。C₈烯烃相应地每分子具有8个碳原子。如果下文中使用前缀C_n+，则其是指每分子具有多于n个碳原子的物质类别。C₄₊烯烃因而具有至少5个碳原子。

最简单的烯烃是乙烯。其具有两个碳原子。乙烯是重要的基础化学品并因此被大量制备。这通常通过石脑油的裂化进行。另外，其可通过乙烷的脱氢获得，乙烷反过来又是天然气的成分。由于非传统天然气源的持续增加的开发和石油的持续减少的开采量，基于天然气的乙烯的比例持续增加。乙烯的物理性质及其制备描述在如下文献中：

Zimmermann,Heinz和Walzl,Roland:Ethylene(乙烯)，Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry(乌尔曼工业化学大全)(2009)。

“低聚”被理解为指烃与它们自身的反应，其中相应地形成更长链的烃，所谓的低聚物。具有2至8个碳原子的烯烃可被非常有效地低聚。

因此，例如，可通过两个具有3个碳原子的烯烃的低聚构成具有6个碳原子的烯烃(己烯)。两个分子与彼此的低聚也被称为二聚。相反，如果将三个具有3个碳原子的烯烃彼此连接(三聚)，则形成具有9个碳原子的烯烃。乙烯的四聚导致形成辛烯，其是具有8个碳原子的烯烃。

值得注意的是，低聚中总是形成不同低聚物(低聚产物)的混合物。因此，乙烯的低聚中不仅形成乙烯二聚体，而且还与此平行地形成三聚体和四聚体。所述低聚产物因此包含一定范围宽度的不同长度的C₂₊烯烃。

另外，一种碳原子数的低聚物以不同的异构体结构呈现：因此，乙烯的二聚中形成三种异构体C₄烯烃，即1-丁烯、顺式-2-丁烯和反式-2-丁烯，而乙烯的三聚中可形成高达10种不同的C₆烯烃异构体，即1-己烯、(E)-2-己烯、(Z)-2-己烯、(E)-3-己烯、(Z)-3-己烯、(R)-3-甲基-1-戊烯,(S)-3-甲基-1-戊烯,(E)-3-甲基-2-戊烯,(Z)-3-甲基-2-戊烯和2-乙基-1-丁烯。通过C₂四聚形成的C₈烯烃的种类甚至是更多的。

因此可确定的是，通过乙烯的低聚形成了不同烯烃的高度复杂混合物。

然而，在此，只有在塑料制备中被用作单体或共聚单体的物质，1-丁烯和1-己烯，才是工业上感兴趣的。具有8个碳原子的烯烃可通过加氢甲酰化和氢化被转化成C₉醇，所述C₉醇反过来又用作用于制备各种各样的PVC增塑剂的起始材料。

那些乙烯低聚因此面临的问题是，从低聚产物中分离除去较不希望的物质。

如果要分离具有不同碳原子数目的烯烃，则通过热分离方法(蒸馏)，这是可无问题地实现的，因为由不同的链长导致彼此宽间隔的沸点。相反，对于具有相同碳原子数的异构体的混合物而言，没有这样的硬性分离标准，因为所述异构体的沸点大多数彼此非常靠近。这样，只有在大的设备复杂性和高的能量应用的情况下，蒸馏分离才是可能的，因此结果分离是太过于高成本的。

因此，例如，1-己烯的沸点是63℃，和异己烯(正确的命名：4-甲基-1-戊烯)的沸点是54℃。沸点的这种小的差异使得通过蒸馏由混合物获得所述两种纯物质，1-己烯和异己烯，是不经济的；当涉及的不是这两种物质的二元混合物而是具有大量的其各自沸点同样在这个窄的温度窗口内变动的其他C₆烯烃异构体的低聚产物时，情况更是如此。

为经济地分离异己烯和1-己烯，US 2010/0099934 A1采用了一种策略：使该C₆烯烃混合物经历醚化步骤，其中异己烯与甲醇反应而得到醚。