[發明專利]一種負載三氟甲磺酸鋅的催化劑、制法及應用

有效

• 申請號: 200910082417.6
• 申請日: 2009-04-17
• 公開（公告）號: CN101862675A
• 公開（公告）日: 2010-10-20
• 發明（設計）人: 謝倫嘉;亢宇;王偉;趙思源;田宇;馮華升;馮再興
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司北京化工研究院
• 主分類號: B01J31/02
• 分類號: B01J31/02;B01J35/10;B01J37/00;C07D317/12;A23L1/226
• 代理公司: 北京思創畢升專利事務所 11218
• 代理人: 鄭瑩

技術領域

本發明屬于新介孔催化材料領域，具體涉及一種負載三氟甲磺酸鋅的SBA-15介孔材料及其制備方法和應用。該新型介孔材料催化1，2-環氧丙烷與醛或酮反應生成4-甲基-1，3-二氧戊環類化合物，例如催化1，2-環氧丙烷與丙酮反應得到在食品工業中所用的食用香料2，2，4-三甲基-1，3-二氧戊環(即丙酮-1，2丙二醇縮酮，天然存在于西紅柿中)。

背景技術

介孔材料SBA-15是一種新型介孔分子篩，該材料具有高度有序的大孔徑(6-30nm)、孔體積(1.5cm³/g)、較厚的孔壁(2-6nm)保持的高機械強度以及良好的催化吸附性能(Triblock?Copolymer?Syntheses?of?Mesoporous?Silica?withPeriodic?50?to?300?Angstrom?Pores.D.Y.Zhao，J.L.Feng，Q.S.Huo，N.Melosh，G.H.Fredrickson，B.F.Chmelka，G.D.Stucky，Science?279(1998)548；趙東元，余承忠，余永豪.一種介孔分子篩載體材料的制備方法，CN1341553A)。目前以其為基礎的主客體組裝復合體系逐漸成為科學界關注的焦點，即將均相催化劑負載在介孔材料上，可制備出一種非均相的新型介孔材料。該新型介孔材料沒有腐蝕性，容易與產品分離，對環境無污染或污染小，是一種均相催化多相化的環境友好型新材料。介孔材料SBA-15孔道內可組裝多種化合物，如雜多酸、硫化鎘、硫酸鋯以及有機鈀化合物等。

發明人在實驗中將三氟甲磺酸鋅Zn(CF₃SO₃)₂負載到介孔材料SBA-15上具有良好的負載性能，合成出SBA-Zn(OTf)₂催化性能較強，將它用于催化1，2-環氧丙烷與醛或酮反應生成4-甲基-1，3-二氧戊環類化合物并制備出食品工業的香料2，2，4-三甲基-1，3-二氧戊環(即丙酮-1，2丙二醇縮酮，天然存在于西紅柿中。參見網絡版中國食品百科全書)。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：提供一種負載三氟甲磺酸鋅的介孔材料、及其制備方法，并提供利用該介孔材料催化1，2-環氧丙烷后制備出食品工業的香料2，2-二甲基-4-甲基-1，3-二氧戊環的反應工藝。這類介孔材料能催化1，2-環氧丙烷與醛或酮反應生成4-甲基-1，3-二氧戊環類化合物，簡化了生產香料4-甲基-1，3-二氧戊環類化合物的合成步驟。

本發明提供的負載三氟甲磺酸鋅催化劑的表達式為SBA-Zn(OTf)₂，其中(Zn(OTf)₂)代表三氟甲磺酸鋅Zn(CF₃SO₃)₂，其為具有較好催化性能的強路易斯酸，SBA代表負載三氟甲磺酸鋅的載體-介孔材料SBA-15。

本發明一種在介孔材料SBA-15上負載三氟甲磺酸鋅的催化劑(SBA-Zn(OTf)₂)，在介孔材料SBA-15的外表面和內孔道負載三氟甲磺酸鋅，經x熒光分析樣品Zn的含量為2.4％。

本發明還提供一種在介孔材料SBA-15上負載三氟甲磺酸鋅催化劑的制備方法，其步驟如下：

將孔徑為6-7nm的介孔材料SBA-15在25-200℃下真空干燥1～24小時，冷卻至室溫后，稱取經上述處理的介孔材料SBA-15、丙酮以及三氟甲磺酸鋅并且將它們放入具有聚四氟乙烯內襯的反應釜中，介孔材料SBA-15、丙酮以及三氟甲磺酸鋅的質量比為1∶1～20∶0.5～2，封閉反應釜，在油浴溫度范圍為25-150℃條件下攪拌1-72小時，優選油浴溫度范圍為45-80℃條件下攪拌15-30小時。冷卻至室溫后，離心分離后在25-200℃下真空干燥1-24小時除去雜質，得到固體產物SBA-Zn(OTf)₂。

本發明提供在介孔材料SBA-15上負載三氟甲磺酸鋅催化劑的的應用，催化1，2-環氧丙烷與醛或酮反應生成4-甲基-1，3-二氧戊環類化合物。優選的應用是催化1，2-環氧丙烷與丙酮反應生成2，2，4-三甲基-1，3-二氧戊環(丙酮-1，2丙二醇縮酮)。