[發明專利]一種磷灰石類固體堿催化合成羥基新戊醛的方法

無效

• 申請號: 201110249149.X
• 申請日: 2011-08-26
• 公開（公告）號: CN102417443A
• 公開（公告）日: 2012-04-18
• 發明（設計）人: 劉曉暉;趙寧博;王艷芹;盧冠忠;任家文;劉慧慧;郭耘;郭楊龍;王筠松;張志剛;龔學慶;詹望成;王麗
• 申請（專利權）人: 華東理工大學
• 主分類號: C07C47/19
• 分類號: C07C47/19;C07C45/75;B01J27/18;B01J23/22
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技術領域

本發明涉及以一種磷灰石類固體堿為催化劑，異丁醛與甲醛發生縮合反應生成羥基新戊醛的方法。

背景技術

羥基新戊醛是一種重要的有機中間體，主要由異丁醛和甲醛縮合生成。縮合反應的催化劑可以是酸催化劑，也可以是堿催化劑。對于異丁醛和甲醛的縮合反應，一般認為在酸催化條件下進行，副反應較多，羥基新戊醛的收率和選擇性較低。因此，工業生產上通常采用堿催化異丁醛甲醛縮合生產羥基新戊醛。目前國內外研究的堿性催化劑主要有五類：一是氫氧化鈉、碳酸鈉等無機堿催化劑，這類催化劑的優點是價格低廉、反應溫度低，但存在選擇性差、設備腐蝕性強等缺點。二是有機胺催化劑，美國專利US3808280曾報道采用有機胺催化異丁醛和甲醛縮合生成羥基新戊醛，且優選三乙胺、三甲胺等叔胺類催化劑。有機胺類催化劑的活性和選擇性較好，對設備腐蝕性小，但有機胺易與甲醛發生康尼查羅反應，降低羥基新戊醛產品的純度，并對羥基新戊醛下游產品的生產帶來不利影響。三是陰離子交換樹脂，中國專利CN98813171提出以弱堿性陰離子交換樹脂作為醇醛縮合催化劑，其中樹脂的官能團為伯胺、叔胺、仲胺中的一種或幾種，但樹脂催化劑的活性較低，且反應溫度受樹脂耐熱性的限制。四是不溶于水的堿性氧化物，世界專利W09735825采用MgO催化異丁醛和甲醛的縮合反應，但活性及選擇性均較低，且催化劑使用壽命短。五是堿性離子液體，中國專利CN101219939A公開了一種陽離子為1，3-二烷基咪唑的堿性離子液體，將其用于異丁醛甲醛縮合合成羥基新戊醛的反應，反應性能好，催化劑易于分離、可重復使用，但離子液體成本高，不適合工業化生產。

發明內容

本發明目的在于針對已有技術存在的不足，提供一種環境友好、催化反應性能好、催化劑成本低、易分離可重復使用的羥基新戊醛合成新方法。

本發明是通過以下技術方案實現的：

一種磷灰石類固體堿催化合成羥基新戊醛的方法，其特征在于異丁醛與甲醛在磷灰石類固體堿催化劑的催化作用下發生縮合反應生成羥基新戊醛。該磷灰石類固體堿催化劑的化學式為A_x[PO₄]_yZ₂，式中A是2價或1價陽離子，可以是Ca²⁺、Mg²⁺、Fe²⁺、Sr²⁺、Mn²⁺、Pb²⁺、Cd²⁺、Zn²⁺、Zr²⁺、Ba²⁺、稀土元素離子或堿金屬離子(Na⁺，K⁺、Ag⁺)中的一種或兩種；[PO₄]可用[SiO₄]^4-、[SO₄]^2-、[CO₃]^2-、[AsO₄]^3-、[VO₄]^3-或[CrO₄]^2-中的一種替代；Z為F^-、OH^-或Cl^-中的一種；y與x的比為1/100-2/3，優選1/6-3/5。異丁醛和甲醛縮合反應的條件為反應溫度0-80℃、反應壓力0.1-3.0MPa、甲醛與異丁醛的摩爾比為0.8-3.0、反應時間0.5-6.0小時、溶劑為H₂O(甲醛水溶液中的H₂O)或C1-C6的醇與H₂O(甲醛水溶液中的H₂O)混合，固體堿催化劑用量為原料(異丁醛、甲醛和溶劑)總重量的0.5-20％，優選條件為反應溫度40-60℃、反應壓力0.1-1.0MPa、甲醛與異丁醛的摩爾比1.0-2.5、反應時間3.0-5.0小時、溶劑為H₂O(甲醛水溶液中的H₂O)，固體堿催化劑用量為原料(異丁醛、甲醛和溶劑)總重量的5-10％，反應完畢對反應液進行過濾或離心，得到催化劑經溶劑洗滌后可循環使用。

與已有的技術相比，本發明具有以下優點：

1)反應溫度低，羥基新戊醛收率和選擇性高；

2)催化劑為固體催化劑，成本低，耐水性好，易于分離和回收，可重復使用；

3)反應過程無廢液產生，環境友好，對反應及分離裝置無特殊要求。