[發明專利]一種用于乙酰丙酸催化加氫制備γ-戊內酯的催化劑

有效

• 申請號: 201710993137.5
• 申請日: 2017-10-23
• 公開（公告）號: CN107930642B
• 公開（公告）日: 2019-10-29
• 發明（設計）人: 魏作君;洪國慶;董梅;劉迎新
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: B01J23/889
• 分類號: B01J23/889;B01J37/02;B01J37/18;C07D307/33
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 朱朦琪

本發明公開了一種用于乙酰丙酸催化加氫制備γ?戊內酯的催化劑，所述的催化劑以Co和Re為活性組分。本發明公開了一種用于乙酰丙酸催化加氫制備γ?戊內酯的催化劑，采用負載型Co?Re雙金屬催化劑，該催化劑具有金屬負載量低、催化性能高、催化劑穩定性好等特點，拓展了雙金屬催化劑在γ?戊內酯制備領域的應用。

技術領域

本發明涉及有機合成領域，具體涉及一種用于乙酰丙酸催化加氫制備γ-戊內酯的催化劑。

背景技術

煤、天然氣和石油等化石能源是人類生存和發展的根本，隨著化石資源的日益枯竭、生態環境的惡化、全球氣候的變暖及經濟的高速發展，亟需尋找一種新型、可再生能源代替不可再生的化石能源。生物質由于其儲量豐富、來源廣泛、價格低廉等優點，成為可再生燃料和化學品的主要來源。在眾多的生物質基化學品中，γ-戊內酯(GVL)可作為香料化合物、溶劑、食品添加劑和液體燃料；可經過一系列的反應，生成具有附加價值的產物，如2-甲基四氫呋喃(2-MTHF)、1,4-戊二醇、5-壬酮、聚丙烯酸酯類和尼龍中間體等。γ-戊內酯是一種重要的平臺化合物，可由乙酰丙酸(LA)及其衍生物經催化加氫制得。

公開號為CN 105289592 A的中國專利文獻中公開一種催化乙酰丙酸加氫制備γ-戊內酯的方法，使用負載型金屬釕催化劑，在反應溫度50～130℃，反應壓力1～6MPa下，乙酰丙酸轉化率為100％，γ-戊內酯選擇性高達99.9％。

又如公開號為CN 102658131 A的中國專利文獻中公開了一種用于乙酰丙酸制γ-戊內酯的釕基催化劑，該釕基催化劑包括活性組分和催化劑載體，以釕為活性組分，質量百分比為1～10％；其余部分為催化劑載體。或者，該釕基催化劑包括活性組分、助催化劑和催化劑載體，助催化劑是第Ⅷ族元素或第ⅠB族元素，在70～120℃，1～5MPa反應條件下，乙酰丙酸可以完全轉化，γ-戊內酯的產率可達99％。

再如專利WO 02074760和US 20030055270公開了乙酰丙酸在負載型貴金屬催化劑下，反應溫度215℃，氫氣壓力為4.83～5.52MPa條件下，γ-戊內酯的產率可達97％。

綜上，目前已公開的催化加氫法中，大多使用貴金屬作為催化乙酰丙酸加氫制備γ-戊內酯的催化劑，通常這些方法反應條件苛刻、催化劑易失活或貴金屬負載量大，難以適應工業大規模的生產。

發明內容

本發明公開了一種用于乙酰丙酸催化加氫制備γ-戊內酯的催化劑，采用負載型Co-Re雙金屬催化劑，該催化劑具有金屬負載量低、催化性能高、催化劑穩定性好等特點，拓展了雙金屬催化劑在γ-戊內酯制備領域的應用。

具體技術方案如下：

一種用于乙酰丙酸催化加氫制備γ-戊內酯的催化劑，所述的催化劑以Co和Re為活性組分。

近年來，發明人所在課題組致力于研究雙金屬催化劑的制備及應用，經研究發現，在金屬Co和金屬Re組成的雙金屬體系中，金屬Co和金屬Re之間可以形成錨定協同作用，而且可以改變催化劑表面的電子分布和結構，相互促進金屬組分的分散。并進一步發現，該Co-Re雙金屬催化劑用于乙酰丙酸加氫制備γ-戊內酯時，只需極低的負載量即可實現高催化性能，且催化劑穩定劑好，不易失活。

所述的催化劑還包括載體，可以是常見氧化物或活性炭。如二氧化鈦、二氧化硅、γ-氧化鋁或活性炭等。

作為優選，以催化劑總質量計，活性組分的負載量為0.1～15wt％，Co和Re的摩爾比為1:0.2～5。進一步優選，活性組分的負載量為0.1～5wt％，Co和Re的摩爾比為1:0.5～2。

再進一步優選，所述的載體選自二氧化鈦，以催化劑總質量計，活性組分的負載量為1wt％，Co和Re的摩爾比為1:1。

所述的負載型Co-Re雙金屬催化劑通過等體積浸漬法制備得到，基本過程為：