2,5 -二羥甲基呋喃制備2,5-二甲胺基呋喃的方法
【專利摘要】一種催化還原胺化2,5-二羥甲基呋喃制備2,5-二甲胺基呋喃的方法,該方法以氨氣為胺源,以原位產(chǎn)生的活性氫為氫源,以負(fù)載金屬為催化劑,在30-220℃,將2,5-二羥甲基呋喃選擇還原胺化為2,5-二甲胺基呋喃。該方法反應(yīng)條件溫和,產(chǎn)品收率高,催化劑易分離、循環(huán)使用,而且產(chǎn)物易于分離和提純,產(chǎn)物純度達(dá)到99%以上。具有很好的應(yīng)用前景。
【專利說(shuō)明】2, 5 -二羥甲基映喃制備2, 5-二甲胺基映喃的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及到一種通過(guò)催化還原胺化2, 5-二羥甲基呋喃制備2, 5-二甲胺基呋喃 的方法。具體的說(shuō)是一種使用負(fù)載型催化劑體系,以氨氣為胺源,以原位產(chǎn)生的活性氫為氫 源,在溫和條件下,還原胺化2, 5-二羥甲基呋喃制備2, 5-二甲胺基呋喃。
【背景技術(shù)】
[0002] 利用催化技術(shù),將可再生的生物質(zhì)資源高效轉(zhuǎn)化為能源化學(xué)品、聚合物單體,來(lái)緩 解石油等化石資源短缺及石油基聚合物難于降解給環(huán)境造成的壓力,具有重要的科學(xué)背景 和應(yīng)用前景。2, 5-二羥甲基呋喃是重要的生物質(zhì)基單體,可由生物質(zhì)基平臺(tái)化合物5-羥甲 基糠醛還原制得(中國(guó)專利CN201210436809. X),亦可以直接從果糖脫水、加氫制得。
[0003] 2, 5-二羥甲基呋喃還原胺化可以得到2, 5-二甲胺基呋喃。2, 5-二甲胺基呋喃廣 泛應(yīng)用于染料、醫(yī)藥、生物活性化合物合成等方面。此外,2, 5-二甲胺基呋喃進(jìn)一步加氫還 原得到1,6-己二胺,是尼龍-66的重要單體。2, 5-二羥甲基呋喃還原胺化制備2, 5-二甲 胺基呋喃的過(guò)程經(jīng)歷脫氫氧化、胺化、加氫還原三個(gè)步驟,過(guò)程復(fù)雜,經(jīng)過(guò)細(xì)致的文獻(xiàn)調(diào)研, 據(jù)我們所知,還沒(méi)有這方面的報(bào)道。在我們已有工作的基礎(chǔ)上,本發(fā)明的目標(biāo)是開(kāi)發(fā)一種高 收率、產(chǎn)物易分離、低成本、低污染的還原胺化新技術(shù),高效還原胺化2, 5-二羥甲基呋喃制 備2, 5-二甲胺基呋喃。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004] 本發(fā)明的目的在于提供一種高活性、高收率還原胺化2, 5-二羥甲基呋喃制備 2, 5-二甲胺基呋喃的方法,催化劑用量少,產(chǎn)物收率高,反應(yīng)條件溫和,產(chǎn)物易于分離,該 制備方法綠色、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保。
[0005] 為實(shí)現(xiàn)上述目的,本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:
[0006] 以氨氣為胺源,氨氣分壓為0. 1-2. OMPa,以原位產(chǎn)生的活性氫為氫源,在負(fù)載型催 化劑作用下,30-225°C,反應(yīng)0. 5-72h,分離產(chǎn)物,得到2, 5-二甲胺基呋喃。
[0007] 2, 5-二羥甲基呋喃還原胺化制備2, 5-二甲胺基呋喃的過(guò)程經(jīng)歷脫氫氧化、胺化、 加氫還原三個(gè)步驟:首先,2, 5-二羥甲基呋喃在催化劑作用下脫氫氧化生成2, 5-二甲酰 基呋喃;然后,2, 5-二甲酰基呋喃與氨氣發(fā)生胺化反應(yīng),生成亞胺;最后,再在催化劑作用 下,生成的亞胺被氫氣還原,得到2, 5-二甲胺基呋喃。此過(guò)程的關(guān)鍵步驟是2, 5-二羥甲基 呋喃脫氫氧化為2, 5-二甲?;秽?,和2, 5-二甲?;秽c氨氣胺化生成的亞胺被氫氣 高效還原。因此,本發(fā)明提供的催化劑體系為同時(shí)具有強(qiáng)脫氫、加氫能力的負(fù)載型催化劑。
[0008] 為避免中間物2, 5-二甲?;秽诟邷貤l件下直接被氫氣還原,和中間物 2, 5-二甲酰基呋喃與目標(biāo)產(chǎn)物2, 5-二甲胺基呋喃發(fā)生聚合反應(yīng),催化劑的脫氫、胺化、力口 氫能力要非常協(xié)調(diào),才能保證目標(biāo)產(chǎn)物2, 5-二甲胺基呋喃的高選擇性。因此,催化劑的活 性組分、助劑、載體以及反應(yīng)條件的選擇非常關(guān)鍵。
[0009] 所述負(fù)載型催化劑由活性組分、助劑和載體組成;
[0010] 所述負(fù)載型催化劑的活性組分為Ni,以金屬Ni計(jì),其含量為催化劑質(zhì)量的 0. l-20wt°/〇 ;
[0011] 助劑是指:Cu、Cr、Co、Sn、Ce、Zn、Ru、Ir、Au、Ag、Pd 中的一種或一種以上;
[0012] 載體是指:CaO、MgCKLa2O3、Y2O3、CeO 2、ZrO2、Al2O3、TiO2、Nb 2O5、SnO2、V205、MnO 2、Fe203、 Fe3O4、MoO 3、SiO2、7jC滑石(HT )、活性碳(AC)中的中的一種。
[0013] 活性組分與助劑的摩爾比為1 :0. 1-0. 9。加入催化劑量為底物2, 5-二羥甲基呋 喃量的 〇? 1-25. Omol%。
[0014] 所述方法反應(yīng)溫度為30-220°C,反應(yīng)時(shí)間為0? 5-72. Oh。
[0015] 具體操作時(shí),將負(fù)載型催化劑與2, 5-二羥甲基呋喃投入反應(yīng)釜中,加入有機(jī)溶 齊[J,升溫至30-220°C,氨氣分壓為0. 1-2. OMPa,反應(yīng)時(shí)間為0. 5-72. 0h,2, 5-二羥甲基呋喃 被還原胺化為2, 5-二甲胺基呋喃。
[0016] 所述有機(jī)溶劑為乙腈、甲醇、乙醇、四氫呋喃、甲苯、鄰二甲苯、對(duì)二甲苯。
[0017] 所述還原胺化產(chǎn)物的分離方法為,反應(yīng)結(jié)束后,冷卻混合物,離心除去催化劑,減 壓蒸餾除去溶劑,然后用飽和食鹽水充分洗滌固體,過(guò)濾,真空干燥得白色固體。
[0018] 催化劑采用負(fù)載法制備,將活性組分的可溶性鹽負(fù)載在載體上,干燥后,在氮?dú)獗?護(hù)下經(jīng)過(guò)200-60(TC焙燒處理,之后對(duì)催化劑進(jìn)行還原活化。
[0019] 催化劑的活化方法可采用氫氣還原活化、硼氫化鉀或硼氫化鈉還原活化或肼還原 活化。
[0020] 本發(fā)明具有如下特點(diǎn):催化劑體系簡(jiǎn)單、高效,副產(chǎn)物少,催化劑用量少,價(jià)格低 廉;經(jīng)過(guò)純化和分離的產(chǎn)品質(zhì)量高,分離產(chǎn)品經(jīng)過(guò)氣相色譜定量分析和核磁共振譜儀等測(cè) 試,純度達(dá)到99%以上。
[0021] 下面以【具體實(shí)施方式】和實(shí)施例詳述本發(fā)明,但本發(fā)明實(shí)施不局限于這些實(shí)施例:
【具體實(shí)施方式】
[0022] 實(shí)施例1 :將Ig干燥后的載體加入配置好的HAuCl4 ? 4H20水溶液中(50ml, I X KT3M;以Au計(jì),負(fù)載量為lwt%計(jì));25°C攪拌2h,充分用去離子水洗滌,25°C在真空條件 下干燥12h,在3001:用H 2活化3h。
[0023] 實(shí)施例2 :催化劑的制備采用實(shí)施例1中的方法進(jìn)行,只改變水溶液中的溶質(zhì) 成份,助劑&1、0、(:〇、311、〇6、211、1?11、11'、六11、六 8、?(1的金屬源分別為:(:11(勵(lì)3)2.611 20、 Cr (NO3) 3 ? 9H20、Co (NO3) 2 ? 6H20、SnCl4 ? 5H20、Ce (NO3) 3 ? 6H20、Zn (NO3) 2 ? 6H20、RuCl3 ? 3H20、 H2IrCl6 ? 6H20、HAuCl4 ? 4H20、AgN03、PdCl2、。只是改變不同金屬組分摩爾比以及不同的載 體,詳見(jiàn)表1。
[0024]
【權(quán)利要求】
1. 2, 5-二羥甲基呋喃制備2, 5-二甲胺基呋喃的方法,其特征在于:以氨氣為胺源,以 原位產(chǎn)生的活性氫為氫源,在負(fù)載型催化劑作用下,2, 5-二羥甲基呋喃被還原胺化,分離產(chǎn) 物,得到2, 5-二甲胺基呋喃; 所述負(fù)載型催化劑由活性組分、助劑和載體組成; 所述負(fù)載型催化劑的活性組分為Ni,以金屬Ni計(jì),其含量為催化劑質(zhì)量的 0. l-20wt°/〇 ; 助劑是指:Cu、Cr、Co、Sn、Ce、Zn、Ru、Ir、Au、Ag、Pd中的一種或二種以上;活性組分與 助劑的摩爾比為1 :〇. 1-0.9 ; 載體是指:CaO、MgO、La203、Y203、Ce0 2、Zr02、A1203、Ti02、Nb 205、Sn02、V205、Mn0 2、Fe203、 Fe304、M〇03、Si02、水滑石(HT)、活性碳(AC)中的一種或二種以上。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于:加入催化劑量為底物2, 5-二羥甲基呋喃 量的 0· 1-25. Omol%。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于:所用胺源為氨氣,氨氣于反應(yīng)容器內(nèi)的分 壓為0. 1-2. OMPa ;反應(yīng)溫度為30-220°C,反應(yīng)時(shí)間為0. 5-72. Oh。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于:原位產(chǎn)生的活性氫,是指2, 5-二羥甲基 呋喃中的羥甲基被催化劑脫氫氧化,生成的H-金屬物種。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于:所述還原胺化產(chǎn)物的分離方法為,反應(yīng)結(jié) 束后,冷卻混合物,離心除去催化劑,減壓蒸餾除去溶劑,然后用飽和食鹽水充分洗滌固體, 過(guò)濾,真空干燥得白色固體。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于:具體操作時(shí),將負(fù)載型催化劑與2, 5-二 羥甲基呋喃投入密閉反應(yīng)釜中,加入有機(jī)溶劑,升溫至30-220°C,氨氣分壓為0. 1-1. OMPa, 反應(yīng)時(shí)間為〇. 5-72. 0h,2, 5-二羥甲基呋喃被還原胺化為2, 5-二甲胺基呋喃。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法,其特征在于:所述有機(jī)溶劑為乙腈、甲醇、乙醇、四氫呋 喃(THF)、甲苯、鄰二甲苯(0X)、對(duì)二甲苯(PX)中的一種或二種以上。
【文檔編號(hào)】C07D307/52GK104277017SQ201310274958
【公開(kāi)日】2015年1月14日 申請(qǐng)日期:2013年7月2日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月2日
【發(fā)明者】馬繼平, 徐杰, 賈秀全, 王敏, 鄭璽, 高進(jìn), 苗虹 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所