Brevet FR2941945A1 — publié le 20100813

ARRIERE-PLAN DE L'INVENTION (1) Domaine de l'invention La présente invention concerne un procédé pour produire de l'oxyde de propylène. Plus particulièrement, la présente invention concerne un procédé pour produire de l'oxyde de propylène caractérisé par la réaction du propylène avec un hydroperoxyde et par le fait qu'il a d'excellentes caractéristiques d'obtention efficace de l'oxyde de propylène. (2) Description de l'état de la technique Un procédé pour produire de l'oxyde de propylène caractérisé par la réaction du propylène avec un hydroperoxyde est connu. Par exemple, WO 2005028101 décrit un procédé pour produire de l'oxyde de propylène par réaction du propylène avec un hydroperoxyde en présence d'un catalyseur de type titanosilicate obtenu à partir d'un ou plusieurs alcoolates de silicium et/ou de titane et d'un ou plusieurs chlorures de silicium et/ou de titane en l'absence d'eau. Cependant, le procédé conventionnel présente un problème du fait que l'activité du catalyseur n'est pas suffisante et que la masse d'oxyde de propylène par rapport à la masse de catalyseur est faible. RESUME DE L'INVENTION Dans ces circonstances, un objectif à atteindre par la présente invention consiste à fournir un procédé pour produire de l'oxyde de propylène caractérisé par la réaction du propylène avec un hydroperoxyde et par le fait qu'il présente d'excellentes caractéristiques d'obtention efficace de l'oxyde de propylène. Plus spécifiquement, la présente invention concerne un procédé pour produire de l'oxyde de propylène caractérisé par la réaction du propylène avec un hydroperoxyde en présence d'un catalyseur de type oxyde de silicium contenant du titane, qui est préparé par la conduite d'une réaction montrée dans le schéma (I) ci-dessous en phase liquide en présence d'un catalyseur de type acide de Lewis différent d'un composé du titane et d'un composé du silicium : L1L2L3M-X + L4L5L6M-OR - L1L2L3M-0-ML4L5L6 + RX (I) où M représente le silicium ou le titane ; X représente un groupe halogène ou un groupe carboxylate ; R représente un atome d'hydrogène ou un groupe hydrocarboné ; et L1 à L6 représentent chacun un groupe alcoxy, un groupe halogène, un groupe carboxylate, un atome d'hydrogène ou un groupe hydrocarboné. Grâce à la présente invention, il est possible de fournir un procédé pour produire de l'oxyde de propylène caractérisé par la réaction du propylène avec un hydroperoxyde et par le fait qu'il présente d'excellentes caractéristiques d'obtention efficace de l'oxyde de propylène. DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION Le catalyseur de type oxyde de silicium contenant du titane destiné à être utilisé dans la présente invention est un gel synthétisé par la conduite d'une réaction montrée dans le schéma (I) en phase liquide : L1L2L3M-X + L4L5L6M-OR - L1L2L3M-O-ML4L5L6 + RX (I) où M représente le silicium ou le titane ; X représente un groupe halogène ou un groupe carboxylate ; R représente un atome d'hydrogène ou un 20 groupe hydrocarboné ; et L1 à L6 représentent chacun un groupe alcoxy, un groupe halogène, un groupe carboxylate, un atome d'hydrogène ou un groupe hydrocarboné. De préférence, le catalyseur ci-dessus est un catalyseur de type oxyde de silicium contenant du titane silylé obtenu par silylation du gel 25 synthétisé par la réaction montrée dans le schéma (I). La stabilité chimique du catalyseur de type oxyde de silicium contenant du titane peut être améliorée grâce à la silylation. La synthèse du catalyseur de type oxyde de silicium contenant du titane est accomplie en mélangeant deux ou plusieurs types de 30 matières premières, qui sont représentées dans le côté gauche du schéma (I) par les formules L1L2L3M-X et L4L5L6M-OR, de manière à inclure au moins un composé du silicium et au moins un composé du titane. Comme on le comprend, dans chacune des formules précitées M représente indépendamment le silicium ou le titane et la réaction est réalisée avec au 35 moins un composé incorporant un silicium et au moins un composé incorporant un titane. Le rapport de mélange des composés du silicium15 aux composés du titane est généralement de 3 à 400, de préférence de 5 à 200, et de préférence encore de 10 à 100 en termes de Si/Ti (rapport molaire). Les exemples de groupes représentés par X incluent les groupes halogène comme le fluor, le chlore, le brome et l'iode et les groupes carboxylates comme un groupe acétate. Parmi ceux-ci, le chlore est préférable. Les exemples de groupes représentés par R peuvent inclure les groupes hydrocarbonés comme un groupe méthyle, un groupe éthyle, un groupe n-propyle, un groupe isopropyle et un groupe n-butyle, qui peuvent éventuellement contenir un ou des hétéroatomes comme l'oxygène ou l'azote. Parmi ceux-ci, un groupe isopropyle est préférable du point de vue de la vitesse de gélification. Les exemples de groupes représentés par L1 à L6 incluent un groupe méthoxy, un groupe éthoxy, un groupe n-propoxy, un groupe isopropoxy et un groupe n-butoxy, les groupes halogène comme le fluor, le chlore, le brome et l'iode, un groupe acétate, un atome d'hydrogène et les groupes hydrocarbonés ayant 1 à 18 atomes de carbone comme un groupe cyclopentadiényle, qui peuvent éventuellement contenir un ou des hétéroatomes comme l'oxygène, l'azote et le fluor. Les exemples spécifiques de composés représentés par L1L2L3M-X incluent le tétrachlorure de silicium, le tétrachlorure de titane, le méthyltrichlorosilane, le diméthyldichlorosilane, le triméthylchlorosilane, le dichlorobiscyclopentadiényltitane, le trichlorocyclopentadiényltitane, l'acétate de silicium et l'acétate de titane. Avec ces composés, un gel est préparé de préférence en utilisant comme L1L2L3M-X un tétrahalogénosilane ou un tétrahalogénotitane sous l'angle de l'amélioration de la stabilité chimique du gel. Des exemples de tétrahalogénosilanes et de tétrahalogénotitanes incluent le tétrachlorure de silicium et le tétrachlorure de titane. Les exemples spécifiques de composés représentés par L4L5L6M-OR incluent le tétraméthoxysilane, le tétraméthoxytitane, le tétraéthoxysilane, le tétraéthoxytitane, le tétra-n-propoxysilane, le tétra-npropoxytitane, le tétraisopropoxysilane, le tétraisopropoxytitane, le tétra- butoxysilane, le tétrabutoxytitane, le méthyltriméthoxysilane, le diméthyl- diméthoxysilane, le triméthylméthoxysilane, le méthyltriéthoxysilane, le diméthyldiéthoxysilane et le triméthyléthoxysilane. Comme composé représenté par L4L5L6M-OR, le tétraisopropoxysilane et le tétraisopropoxytitane sont préférables. L'acide de Lewis destiné à être utilisé comme catalyseur pour conduire la réaction montrée dans le schéma (I) n'est pas particulièrement limité et inclut les chlorures métalliques comme ZrCI4, FeCl3 et AICI3. Dans la conduite de la réaction montrée dans le schéma (I), un solvant peut être utilisé. Le solvant peut inclure une faible quantité d'eau. Toutefois, si l'eau est contenue en excès, une réaction de condensation est extrêmement accélérée, et peut conduire à une plus faible homogénéité du gel résultant. Pour cette raison, il est préférable que de l'eau ne soit pas contenue dans le solvant. Les exemples spécifiques de solvants incluent un alcool, un éther, un hydrocarbure et un hydrocarbure halogéné. Ceux-ci peuvent être utilisés sous forme d'un mélange. Le solvant ajouté peut être mis à réagir avec les matières premières mentionnées précédemment. La température pour la préparation du gel est généralement de 0 à 200°C. Quand la température augmente, une réaction de condensa- tion est accélérée. La température est de préférence de 10 à 180°C, et de préférence encore de 50 à 160°C. Quand les matières premières et le solvant sont chauffés pendant la préparation du gel, ils sont introduits dans un récipient résistant à la pression, qui est ensuite fermé hermétiquement pour éviter leur évaporation. Le gel obtenu par le procédé ci-dessus contient le composé RX dans le schéma (I) et/ou un solvant, qui sont retirés par séchage. Le séchage peut être accompli dans des conditions de pression réduite ou sous un courant gazeux comme l'azote à une température de 0 à 200°C. Dans la présente invention, pour améliorer la stabilité d'un catalyseur de type oxyde de silicium contenant du titane, un procédé de silylation est de préférence mis en oeuvre sur le gel obtenu par la réaction montrée dans le schéma (I). Le procédé de silylation est mis en oeuvre en mettant le gel en contact avec un agent silylant. La silylation peut être appliquée au gel avant ou après le séchage. Pour des raisons d'efficacité de la silylation, elle est de préférence appliquée au gel après le séchage. Les exemples d'agents silylants qui peuvent être utilisés incluent un halogénosilane organique, une silylamine organique, un silylamide organique et un dérivé de ceux-ci, et un silazane organique. Des exemples spécifiques d'agents silylants incluent le chlorotriméthylsilane, le méthoxytriméthylsilane et l'hexaméthyldisilazane. Le procédé de silylation peut être mis en oeuvre en phase gazeuse ou liquide et en présence ou en l'absence d'un solvant. Quand la silylation est mise en oeuvre en phase liquide, le catalyseur de type oxyde de silicium contenant du titane résultant est habituellement séché pour faciliter la manipulation du catalyseur, bien qu'il puisse être utilisé comme catalyseur sous une forme contenant une phase liquide. Le gel silylé est séché sous pression réduite ou sous un courant gazeux comme l'azote à une température de 0 à 200°C. De cette manière, le catalyseur de type oxyde de silicium contenant du titane destiné à être utilisé dans la présente invention peut être obtenu. Un procédé pour produire de l'oxyde de propylène par la réaction du propylène avec un hydroperoxyde va être expliqué ci-dessous. Le propylène destiné à être utilisé comme matière première n'est pas limité particulièrement ; un propylène habituel peut être utilisé. Les exemples d'hydroperoxydes qui sont utilisés aussi comme matière première incluent un hydroperoxyde organique et le peroxyde d'hydrogène. Cependant, un hydroperoxyde organique est préférable. Les exemples d'hydroperoxydes organiques incluent l'hydroperoxyde de cumène, l'hydroxyperoxyde d'éthylbenzène et l'hydroperoxyde de t-butyle. La réaction du propylène avec un hydroperoxyde peut être conduite en phase liquide en présence ou en l'absence d'un solvant. Le solvant est de préférence un liquide à la température et à la pression réactionnelles et est sensiblement inerte à l'égard des réactifs et du produit réactionnel. Le solvant peut être composé d'une substance présente dans la solution d'hydroperoxyde destinée à être utilisée. Par exemple, quand "l'hydroxyperoxyde de cumène" destiné à être utilisé est en réalité un mélange d'hydroperoxyde de cumène et de cumène, qui est une matière première de celui-ci, il est possible qu'un solvant ne soit pas ajouté particulièrement et le cumène dans "I'hydroperoxyde de cumène" peut être utilisé à la place du solvant. La température d'époxydation est généralement de 0 à 200°C, de préférence de 25 à 200°C. La pression d'époxydation est une pression suffisante pour maintenir le mélange réactionnel à l'état liquide. Généralement, la pression est avantageusement de 100 à 10 000 kPa. Le procédé de la présente invention peut être mis en oeuvre sous forme de suspension et sur un lit fixe. Exemple Préparation d'un catalyseur de type oxyde de silicium contenant du titane Du tétrachlorure de silicium (SiCI4), du tétraisopropoxysilane (TIPS), du tétraisopropoxytitane (TIPT), du triméthylchlorosilane (TMSCI), du dichlorométhane et du tétrachlorure de zirconium (ZrCI4) servant d'acide de Lewis différent d'un composé du titane et d'un composé du silicium ont été mélangés selon les rapports massiques montrés ci-dessous, dans une atmosphère d'azote. Après l'introduction du mélange dans un récipient en Téflon (marque déposée) résistant à la pression, il a été chauffé à une température prédéterminée pendant 192 h pour obtenir un gel d'oxyde de silicium contenant du titane. Ce gel d'oxyde de silicium contenant du titane a été séché à 150°C pendant 4 h sous une pression réduite de 13,33 x 102 Pa (10 mmHg) pour obtenir un gel séché. Au gel séché, une quantité d'hexaméthyldisilazane égale à 0,67 fois en masse la masse du gel séché et une quantité de toluène égale à 10 fois en masse la masse du gel séché ont été ajoutées, et le mélange résultant a été chauffé à 110°C pendant 1,5 h. Après retrait du liquide par décantation, le produit restant a été séché à 110°C pendant 1,5 h pour obtenir un catalyseur de type oxyde de silicium contenant du titane silylé. Tableau 1 Echantillon Température SiCI4 TIPS TIPT TMSCI Dichloro- Acide de de synthèse méthane Lewis Exemple 110°C 4,8 7,3 1,5 1,7 24,2 - Comparatif n° 26 Exemple 1 n° 39 110°C 8,6 14,3 1,9 4,5 46,8 0,23 (ZrCI4) 10 Synthèse de l'oxyde de propylène Trente grammes d'une solution à 25 % d'hydroxyde de cumène dans le cumène et 17 g de propylène ont été mis à réagir en présence de 1,0 g du catalyseur de type oxyde de silicium contenant du titane silylé ci- dessus dans un autoclave à 85°C pendant 90 min pour synthétiser de l'oxyde de propylène. La conversion de l'hydroperoxyde de cumène (CMHP) est montrée dans le tableau suivant. Tableau 2 Echantillon Conversion 1) Exemple comparatif n° 26 31,5 Exemple 1 n° 39 89,3 1) Conversion = 100 x nombre de moles de CMHP qui ont réagi/nombre de moles de CMHP dans la matière première REVENDICATIONS1. Procédé pour produire de l'oxyde de propylène caractérisé par la réaction du propylène avec un hydroperoxyde en présence d'un catalyseur de type oxyde de silicium contenant du titane, qui est préparé par la conduite d'une réaction montrée dans le schéma (I) ci-dessous en phase liquide en présence d'un catalyseur de type acide de Lewis différent d'un composé du titane et d'un composé du silicium : L1L2L3M-X + L4L5L6M-OR --~ L1L2L3M-O-ML4L5L6 + R)( (I) où M représente le silicium ou le titane ; X représente un groupe halogène ou un groupe carboxylate ; R représente un atome d'hydrogène ou un groupe hydrocarboné ; et L1 à L6 représentent chacun un groupe alcoxy, un groupe halogène, un groupe carboxylate, un atome d'hydrogène ou un groupe hydrocarboné. 2. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que le catalyseur de type oxyde de silicium contenant du titane est préparé à une température de 0 à 200°C.