[發明專利]一種固體堿催化劑[Smim]X/SBA?15催化合成丙二醇甲醚的方法

有效

• 申請號: 201610344457.3
• 申請日: 2016-05-12
• 公開（公告）號: CN105967981B
• 公開（公告）日: 2018-03-06
• 發明（設計）人: 劉躍進;李蒙;劉寧;李姍姍;吳志民;駱戰濤;徐文質;周健;李勇飛;潘浪勝
• 申請（專利權）人: 湘潭大學
• 主分類號: C07C41/03
• 分類號: C07C41/03;C07C43/13;B01J31/02
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技術領域

本發明屬于精細化工領域，涉及一種固體堿催化劑[Smim]X/SBA-15催化環氧丙烷、甲醇合成丙二醇甲醚的方法。

背景技術

丙二醇甲醚是一種性能優良的溶劑，具有揮發度低、閃點高、溶解能力強等特點。丙二醇甲醚的分子結構和物理化學性質與乙二醇醚相近，被認為是乙二醇醚的替代品。工業上用環氧丙烷、甲醇為原料合成丙二醇甲醚，由于環氧丙烷的開環取向不同，合成產物中存在兩種異構體的丙二醇甲醚，即1-甲氧基-2-丙醇(伯醚)和2-甲氧基-1-丙醇(仲醚)，前者比后者毒性低。因此，如何合成高1-甲氧基-2-丙醇(伯醚)含量的丙二醇甲醚具有重要意義。

景瀟瀟(精細化工2013，30(3)：304-307)等以鈦酸鹽納米纖維為載體，采用浸漬法負載堿金屬鹵化物作為固體堿催化劑，催化環氧丙烷、甲醇制備丙二醇甲醚，降低了反應溫度、縮短了反應時間，表現出良好的堿催化活性，但催化劑易流失，重復效果不佳。專利CN103012077A公開了一種催化環氧丙烷醇解制備丙二醇甲醚的方法，將環氧丙烷、甲醇、溶劑和催化劑混合接觸，其特征在于催化劑是含有多金屬含氧酸或多金屬含氧酸鹽及鈦硅分子篩，該法環氧丙烷轉化率高，丙二醇甲醚選擇性好，但需另外加入乙腈，丙酮等有機溶劑，對產物的分離有一定的影響。專利CN103008007A公開了合成丙二醇甲醚的樹脂型固體堿催化劑，是一種含氮雜環季銨堿的苯乙烯-二乙烯苯共聚物的離子交換樹脂，但制備方法復雜、反應費時長。

發明內容

本發明的目的

針對現有技術的不足，本發明旨在提供一種固體堿催化劑[Smim]X/SBA-15催化環氧丙烷、甲醇合成丙二醇甲醚的方法。

本發明的技術方案

將固體堿催化劑[Smim]X/SBA-15、反應原料甲醇和環氧丙烷依次加入到帶有攪拌裝置的高壓反應釜中，所加催化劑與環氧丙烷的質量比為0.02～0.15∶1、甲醇與環氧丙烷的摩爾質量比為3～10∶1，控制反應壓力為0.4～1.0MPa、溫度為115～145℃，反應2～7h后，結束反應，冷卻，將反應混合物在真空度為0.03～0.06MPa、溫度為40～60℃減壓蒸餾，回收過量甲醇重復使用，將蒸餾出甲醇以后的反應混合物過濾，所得濾液即為丙二醇甲醚，濾餅在80～100℃干燥箱中干燥20～28h后，作為催化劑重復使用。

所述固體堿催化劑[Smim]X/SBA-15中的Smim為1-丙基(三乙氧基硅基)-3甲基咪唑，X為堿性物質K₂CO₃、KOAc、CH₃ONa、KOH中的任一種堿性負離子，SBA-15為介孔材料；

所述固體堿催化劑[Smim]X/SBA-15中的1-丙基(三乙氧基硅基)-3甲基咪唑Smim與堿性負離子X的摩爾質量比為1∶1；

所述固體堿催化劑[Smim]X/SBA-15中的堿性1-丙基(三乙氧基硅基)-3甲基咪唑[Smim]X與SBA-15的質量比為0.9～5∶1；

所述固體堿催化劑[Smim]X/SBA-15是通過三步負載改性而成，即先將偶聯劑3-氯丙基三乙氧基硅烷通過硅氧鍵鍵合負載到SBA-15介孔材料，再將1-甲基咪唑與負載含氯硅烷的SBA-15介孔材料發生N-烷基化反應，最后通過浸漬堿性物質溶液改性、干燥所得；

所述將偶聯劑3-丙基三乙氧基硅烷通過硅氧鍵鍵合負載到SBA-15介孔材料，是在惰性氣體N₂保護、10～30℃下，按照質量份數，將1份SBA-15介孔材料、15～25份溶劑I依次加入反應器中，攪拌混合1～2h后，再加入0.45～0.75份偶聯劑3-氯丙基三乙氧基硅烷，在90～120℃下攪拌回流20～30h后，冷卻至20～30℃，過濾，洗滌，干燥濾餅，得到負載含氯硅烷的SBA-15介孔材料；

所述將1-甲基咪唑與負載含氯硅烷的SBA-15介孔材料發生N-烷基化反應，是在惰性氣體N₂保護、15～40℃下，按照質量份數，將1份上述所制備的負載含氯硅烷的SBA-15介孔材料、0.4～0.7份1-甲基咪唑、15～25份溶劑I依次加入反應器中，攪拌混合1～2h，在90～120℃攪拌回流18～26h后，冷卻至20～30℃，過濾，洗滌，干燥濾餅，得到負載1-丙基(三乙氧基硅基)-3甲基咪唑氯化物的SBA-15介孔材料[Smim]Cl/SBA-15；