[發明專利]離子液體在溴乙烷的制備中的應用

有效

• 申請號: 201310632596.2
• 申請日: 2013-11-29
• 公開（公告）號: CN104672053A
• 公開（公告）日: 2015-06-03
• 發明（設計）人: 田金金;甄劍飛;曾縣明;單國紅;管敏蝦
• 申請（專利權）人: 上虞新和成生物化工有限公司;浙江新和成藥業有限公司;浙江新和成特種材料有限公司
• 主分類號: C07C19/075
• 分類號: C07C19/075;C07C17/16
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 胡紅娟

技術領域

本發明屬于綠色化學領域，具體涉及離子液體在溴乙烷的制備中的應用。

背景技術

以溴化氫為主要原料的有機溴素系列中間體是精細化工領域的重要產品之一，廣泛應用于醫藥、農藥、染料、香料合成材料等領域。溴乙烷是最重要的有機溴素系列中間體之一，可以作為乙基化試劑應用于醫藥、農藥等有機合成中，也可以形成格式試劑參與有機反應。溴乙烷常溫下為無色油狀液體，有類似于乙醚的氣味，見光逐漸變黃，易揮發。

目前溴乙烷的合成主要有乙醇與溴化鈉硫酸法、乙醇與氫溴酸法、乙醇與溴素硫磺法等方法。這些方法均存在不足，如：副產大量稀硫酸，設備的利用率低，環保處理相對復雜。

乙醇與氫溴酸法采用氫溴酸（也可以通過溴化鈉原位生成）和乙醇作為原料，在催化劑存在下反應生產溴乙烷，經濟上合理，是近年來研究的熱點。此種方法在合成過程中需要添加適當的催化劑如：硫酸和固體超強酸。趙增迎等人報道了一種以硫酸作為催化劑制備溴乙烷的方法（“溴乙烷合成方法的改進與討論”，趙增迎等，《浙江化工》，第36卷第5期，第15-19頁，2005年05月30日），該方法以溴化鈉為反應原料，與硫酸反應生成溴化氫，得到的溴化氫再在硫酸的催化下與乙醇發生反應生成溴乙烷，硫酸催化劑法在生產過程中會產生大量的稀硫酸，后處理相對麻煩。

固體酸催化法易受催化劑失效過程而影響溴乙烷收率，同時催化劑的合成與再生過程復雜，影響該工藝的推廣。

綜上所述，現有的制備溴乙烷技術工藝落后，產品生產成本高，會對環境造成污染等限制了溴乙烷的生產。

發明內容

本發明提供了離子液體在溴乙烷的制備中的應用，采用該離子液體作為催化劑制備溴乙烷時，克服傳統溴乙烷生產工藝存在的缺陷，減少廢水的產生，有效改善環境。

一種離子液體在溴乙烷的制備中的應用，其特征在于，在離子液體的作用下，氫溴酸與乙醇發生取代反應，反應完成后經過后處理得到所述的溴乙烷。

該溴乙烷的制備方法用方程式表示如下：

上式中，IL代表離子液體。所述的取代反應中，上述離子液體既作為反應介質，又作為催化劑，能夠使反應在較低的溫度下進行，并且反應不會產生大量的廢酸，后處理更加簡單。

作為優選，所述的離子液體由陽離子和陰離子組成，所述的陽離子為咪唑類陽離子、吡啶類陽離子、吡咯烷類陽離子、吡咯烷酮類陽離子或嗎啡啉類陽離子；

所述的咪唑類陽離子、吡啶類陽離子、吡咯烷類陽離子、吡咯烷酮類陽離子和嗎啡啉類陽離子的結構如式（Ⅰ）～式（Ⅴ）所示：

所述的陰離子為HSO₄^-、R^l2COO^-、BF₄^-、PF₆^-或對甲基苯磺酸根離子（PTSA^-），R¹²選自H或者C₁～C₅烷基；

式（Ⅰ）～式（Ⅴ）中，R³～R¹¹選自H或者C₁～C₅烷基，各自相同或者不同；優選為甲基或者正丁基。這些離子液體都能促進所述取代反應的進行。

所述的對甲基苯磺酸根離子的結構如下：

作為進一步的優選，所述的陰離子為HSO₄^-或對甲基苯磺酸根離子，此時，所述的取代反應的效率最高，副反應最少。

作為更進一步的優選，所述的離子液體為下式中IL1～IL15中的一種：

反應過程中，所述的離子液體既作為反應介質，又作為反應的催化劑，作為優選，所述的氫溴酸中的HBr與所述的離子液體的質量比為3～6：1。

所述的氫溴酸的質量濃度為50～70%。

采用離子液體作為催化劑時，同硫酸催化劑相比，可以使反應在更溫和的條件下進行，作為優選，所述的取代反應在室溫下進行。

采用離子液體作為反應介質時，由于原料和產物與離子液體的沸點相差較大，可以通過蒸餾的方法將所述離子液體與產物或原料分開，作為優選，所述的取代反應完成之后，所述的離子液體回收后循環利用。