專利名稱：無隔膜電化學合成2,2,6,6-四甲基-4-哌啶醇的方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種制備2，2，6，6-四甲基-4-哌啶醇的方法，特別是一種采用無隔膜 電化學合成法合成2，2，6，6-四甲基-4-哌啶醇的方法，屬于電化學合成技術(shù)領域。
背景技術(shù)：
在化學合成技術(shù)領域，以2，2，6，6-四甲基-4-哌啶酮(簡稱哌啶酮)為原料合成 哌啶醇的方法有電化學合成法、催化氫化法、化學還原法。工業(yè)上比較常用的方法是采用催 化氫化法，該方法反應收率高達96. 5%，但需在高溫、高壓條件下催化加氫，對設備要求高， 工藝過程中有一定的危險性；電化學合成法具有選擇性好、產(chǎn)品單一、易分離、電解液可循 環(huán)使用的特點，克服了催化氫化法的缺陷。但是，該方法中要用到離子交換膜，而目前我國 的離子交換膜技術(shù)尚不過關(guān)，價格雖便宜，但質(zhì)量較差，使用壽命短，使用陽離子交換膜電 解槽在國內(nèi)難以實現(xiàn)工業(yè)化。因此，克服使用隔膜帶來的技術(shù)缺陷，使設備結(jié)構(gòu)和工藝流程 簡化，進一步降低投資成本，是業(yè)內(nèi)共同關(guān)注的技術(shù)難題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種無隔膜電化學合成2，2，6，6_四甲基-4-哌啶醇的方 法，克服了現(xiàn)有技術(shù)的缺陷。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是這樣的。電化學合成哌啶醇的反應機 理如下式所示
主反應
OOH
副反應
O具體的說，本發(fā)明的方法包括以下步驟(1)制作簡易無隔膜電解槽，以Pb板作陽極，Zn板作陰極；(2)配置電解質(zhì)溶液液電解質(zhì)溶液的組成和含量為氫氧化鈉0. 50mol/L、無水硫酸鈉0. 35mol/L、哌啶 酮l.Omol/L、助溶劑為甲醇或乙醇，助溶劑的質(zhì)量分數(shù)為10% -40% ；(3)電解
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常溫常壓下，用恒電位儀，控制電量為1. 0-1. 5F/mol,電流密度為100_300A/m2，在 電解槽中對電解液電解計算量時間[t= (cXVXzXF)/(AXJ) ；t為時間(單位s)，c為哌 啶醇摩爾濃度(單位mol/L)，V為溶液體積(單位L)，ζ為電極反應計量方程式中電子的計 量系數(shù)，F(xiàn)為法拉第常數(shù)(96 485C/mol)，A為陰極電極面積(單位m2)，J為電流密度(單 位 A/m2)]；(4)產(chǎn)物的提取a、萃取將無隔膜電解槽中的電解液取出，用硫酸中和至pH = 7，用氯仿分三次進 行萃取，棄去上層，將下層保留，減壓蒸餾蒸出溶劑，得到淡黃色粘稠固體；b、純化將所得淡黃色粘稠固體溶于甲苯中，甲苯由無色變?yōu)辄S色，部分固體溶 解，剩余固體顏色逐漸變白，進行抽濾得到白色結(jié)晶，產(chǎn)物即為2，2，6，6_四甲基-4-哌啶 醇。本發(fā)明的技術(shù)效果是，可在不使用隔膜的條件下，以2，2，6，6_四甲基-4-哌啶酮 為原料直接電化學合成得到2，2，6，6_四甲基-4-哌啶醇。本技術(shù)解決了使用隔膜帶來的 隔膜使用壽命短、成本高、難以工業(yè)化等技術(shù)缺陷。綜合來看，具有操作簡單、設備易得、工 藝流程簡單、投資成本低等特點，容易工業(yè)規(guī)?；a(chǎn)。
具體實施例方式以下實施例用于說明本發(fā)明。實施例1(1)制作簡易無隔膜電解槽，以Pb板作陽極，Zn板作陰極；(2)配置電解質(zhì)溶液液電解質(zhì)溶液的組成和含量為氫氧化鈉0. 50mol/L、無水硫酸鈉0. 35mol/L、哌啶 酮l.Omol/L、助溶劑為甲醇或乙醇，助溶劑的質(zhì)量分數(shù)為10% -40% ；(3)電解常溫常壓下，用恒電位儀，控制電量為1. OF/mol,電流密度為100A/m2， 在電解槽中對電解液電解計算量時間；(4)產(chǎn)物的提取a、萃取將無隔膜電解槽中的電解液取出，用硫酸(質(zhì)量分數(shù)為50%，以下實施例 相同)中和至PH = 7，用氯仿分三次進行萃取，棄去上層，將下層保留。減壓蒸餾下蒸出溶 齊U，得到淡黃色固體，有粘狀物(副產(chǎn)物)摻雜；b、純化將所得黃色粘稠固體溶于甲苯(產(chǎn)物在其中微溶)，甲苯由無色變?yōu)辄S 色，部分固體溶解，剩余固體顏色逐漸變白，進行抽濾得到白色結(jié)晶，經(jīng)熔點測定、紅外光譜 法和氣相色譜法表征，確定產(chǎn)物即為2，2，6，6-四甲基-4-哌啶醇。實施例2(1)制作簡易無隔膜電解槽，以Pb板作陽極，Zn板作陰極；(2)配置電解質(zhì)溶液液電解質(zhì)溶液的組成和含量為氫氧化鈉0. 50mol/L、無水硫酸鈉0. 35mol/L、哌啶 酮l.Omol/L、助溶劑為甲醇或乙醇，助溶劑的質(zhì)量分數(shù)為10% -40% ；(3)電解常溫常壓下，用恒電位儀，控制電量為1. 5F/mol,電流密度為300A/m2， 在電解槽中對電解液電解計算量時間；
(4)產(chǎn)物的提取 a、萃取將無隔膜電解槽中的電解液取出，用硫酸(50% )中和至pH = 7，用氯仿 分三次進行萃取，棄去上層，將下層保留。減壓蒸餾下蒸出溶劑，得到淡黃色固體，有粘狀物 (副產(chǎn)物)摻雜；b、純化將所得黃色粘稠固體溶于甲苯(產(chǎn)物在其中微溶)，甲苯由無色變?yōu)辄S 色，部分固體溶解，剩余固體顏色逐漸變白，進行抽濾得到白色結(jié)晶，經(jīng)熔點測定、紅外光譜 法和氣相色譜法表征，確定產(chǎn)物即為2，2，6，6-四甲基-4-哌啶醇。實施例3(1)制作簡易無隔膜電解槽，以Pb板作陽極，Zn板作陰極；(2)配置電解質(zhì)溶液液電解質(zhì)溶液的組成和含量為氫氧化鈉0. 50mol/L、無水硫酸鈉0. 35mol/L、哌啶 酮l.Omol/L、助溶劑為甲醇或乙醇，助溶劑的質(zhì)量分數(shù)為10% -40% ；(3)電解常溫常壓下，用恒電位儀，控制電量為1. lF/mol,電流密度為200A/m2， 在電解槽中對電解液電解計算量時間；(4)產(chǎn)物的提取a、萃取將無隔膜電解槽中的電解液取出，用硫酸(質(zhì)量分數(shù)50% )中和至pH = 7，用氯仿分三次進行萃取，棄去上層，將下層保留。減壓蒸餾下蒸出溶劑，得到淡黃色固體， 有粘狀物(副產(chǎn)物)摻雜；b、純化將所得黃色粘稠固體溶于甲苯(產(chǎn)物在其中微溶)，甲苯由無色變?yōu)辄S 色，部分固體溶解，剩余固體顏色逐漸變白，進行抽濾得到白色結(jié)晶，經(jīng)熔點測定、紅外光譜 法和氣相色譜法表征，確定產(chǎn)物即為2，2，6，6-四甲基-4-哌啶醇。實施例4(1)制作簡易無隔膜電解槽，以Pb板作陽極，Zn板作陰極；(2)配置電解質(zhì)溶液液電解質(zhì)溶液的組成和含量為氫氧化鈉0. 50mol/L、無水硫酸鈉0. 35mol/L、哌啶 酮l.Omol/L、助溶劑為甲醇或乙醇，助溶劑的質(zhì)量分數(shù)為10% -40% ；(3)電解常溫常壓下，用恒電位儀，控制電量為1. 3F/mol,電流密度為300A/m2， 在電解槽中對電解液電解計算量時間；(4)產(chǎn)物的提取a、萃取將無隔膜電解槽中的電解液取出，用硫酸(50% )中和至pH = 7，用氯仿 分三次進行萃取，棄去上層，將下層保留。減壓蒸餾下蒸出溶劑，得到淡黃色固體，有粘狀物 (副產(chǎn)物)摻雜；b、純化將所得黃色粘稠固體溶于甲苯(產(chǎn)物在其中微溶)，甲苯由無色變?yōu)辄S 色，部分固體溶解，剩余固體顏色逐漸變白，進行抽濾得到白色結(jié)晶，經(jīng)熔點測定、紅外光譜 法和氣相色譜法表征，確定產(chǎn)物即為2，2，6，6-四甲基-4-哌啶醇。實施例5(1)制作簡易無隔膜電解槽，以Pb板作陽極，Zn板作陰極；(2)配置電解質(zhì)溶液液電解質(zhì)溶液的組成和含量為氫氧化鈉0. 50mol/L、無水硫酸鈉0. 35mol/L、哌啶酮l.Omol/L、助溶劑為甲醇或乙醇，助溶劑的質(zhì)量分數(shù)為10% -40% ；(3)電解常溫常壓下，用恒電位儀，控制電量為1. 4F/mol,電流密度為250A/m2， 在電解槽中對電解液電解計算量時間；(4)產(chǎn)物的提取a、萃取將無隔膜電解槽中的電解液取出，用硫酸(50% )中和至pH = 7，用氯仿 分三次進行萃取，棄去上層，將下層保留。減壓蒸餾下蒸出溶劑，得到淡黃色固體，有粘狀物 (副產(chǎn)物)摻雜；b、純化將所得黃色粘稠固體溶于甲苯(產(chǎn)物在其中微溶)，甲苯由無色變?yōu)辄S 色，部分固體溶解，剩余固體顏色逐漸變白，進行抽濾得到白色結(jié)晶，經(jīng)熔點測定、紅外光譜 法和氣相色譜法表征，確定產(chǎn)物即為2，2，6，6-四甲基-4-哌啶醇。
權(quán)利要求
一種無隔膜電化學合成2，2，6，6-四甲基-4-哌啶醇的方法，其特征在于包括以下步驟(1)制作簡易無隔膜電解槽，以Pb板作陽極，Zn板作陰極；(2)配置電解質(zhì)溶液液電解質(zhì)溶液的組成和含量為氫氧化鈉0.50mol/L、無水硫酸鈉0.35mol/L、哌啶酮1.0mol/L、助溶劑為甲醇或乙醇，助溶劑的質(zhì)量分數(shù)為10％-40％；(3)電解常溫常壓下，用恒電位儀，控制電量為1.0-1.5F/mol，電流密度為100-300A/m2，在電解槽中對電解液電解計算量時間[t＝(c×V×z×F)/(A×J)；t為時間(單位s)，c為哌啶醇摩爾濃度(單位mol/L)，V為溶液體積(單位L)，z為電極反應計量方程式中電子的計量系數(shù)，F(xiàn)為法拉第常數(shù)(96 485C/mol)，A為陰極電極面積(單位m2)，J為電流密度(單位A/m2)]；(4)產(chǎn)物的提取a、萃取將無隔膜電解槽中的電解液取出，用質(zhì)量分數(shù)為50％的硫酸中和至pH＝7，用氯仿分三次進行萃取，棄去上層，將下層保留，減壓蒸餾下蒸出溶劑，得到淡黃色粘稠固體；b、純化將所得淡黃色粘稠固體溶于甲苯中，甲苯由無色變?yōu)辄S色，部分固體溶解，剩余固體顏色逐漸變白，進行抽濾得到白色結(jié)晶，產(chǎn)物即為2，2，6，6-四甲基-4-哌啶醇。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種無隔膜電化學合成2，2，6，6-四甲基-4-哌啶醇的方法。采用無隔膜電解槽，以Pb板作為陽極，Zn板作為陰極，以硫酸鈉做支持電解質(zhì)，加入一定量的氫氧化鈉及原料哌啶酮，分別加入甲醇和乙醇兩種不同的有機助溶劑，加入蒸餾水配置成電解液。在一定電流密度和電量下電化學合成哌啶醇。結(jié)果表明在不使用隔膜的條件下，以2，2，6，6-四甲基-4-哌啶酮為原料可直接電化學合成得到2，2，6，6-四甲基-4-哌啶醇。本發(fā)明解決了使用隔膜帶來的隔膜使用壽命短、成本高、難以工業(yè)化等技術(shù)缺陷。綜合來看，本發(fā)明具有操作簡單、設備易得、工藝流程簡單、投資成本低等特點，可以進行工業(yè)化生產(chǎn)。
文檔編號C25B3/04GK101886269SQ20101023034
公開日2010年11月17日 申請日期2010年7月20日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月20日
發(fā)明者丁克強, 楊國凱, 王慶飛, 田樂 申請人:河北師范大學