[發明專利]一種優化的N-甲基嗎啉-N-氧化物的制備方法

有效

• 申請號: 201910933308.4
• 申請日: 2019-09-29
• 公開（公告）號: CN110483443B
• 公開（公告）日: 2021-04-06
• 發明（設計）人: 李永威;李岷池;劉建偉;潘召軍;韓榮桓;桂建舟
• 申請（專利權）人: 山東英利實業有限公司;山東金英利新材料科技股份有限公司
• 主分類號: C07D295/24
• 分類號: C07D295/24
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 張曉鵬

本公開屬于化學合成技術領域，具體涉及一種優化的N?甲基嗎啉?N?氧化物的制備方法。N?甲基嗎啉?N?氧化物(NMMO)是一種纖維素紡絲工藝中的有機溶劑，本領域常用的合成方法主要有雙氧水過氧化法和分子氧?醛催化氧化法。其中雙氧水法因為其反應條件溫和、產品質量高等優點而被廣泛應用，目前雙氧水催化法常用的催化劑包括堿性離子交換樹脂、氫氧化銅、二氧化錳、季銨鹽類化合物等，對反應條件要求較高。本公開研究表明二氧化鈦作為催化劑，能夠降低制備N?甲基嗎啉?N?氧化物的溫度，且極大的提高了N?甲基嗎啉?N?氧化物的收率，反應溫度為僅需要40℃即可將產率提高到90％，降低生產耗能，具有良好的工業生產推廣意義。

技術領域

本公開屬于化學合成技術領域，具體涉及一種N-甲基嗎啉-N-氧化物的制備方法及二氧化鈦(TiO₂)作為催化劑在N-甲基嗎啉-N-氧化物制備中的應用。

背景技術

公開該背景技術部分的信息僅僅旨在增加對本公開的總體背景的理解，而不必然被視為承認或以任何形式暗示該信息構成已經成為本領域一般技術人員所公知的現有技術。

Lyocell纖維是用有機溶劑N-甲基嗎啉-N-氧化物(NMMO)直接溶解纖維素漿粕，經干濕法紡絲制得的再生纖維素纖維。自上世紀70年代美國Enka子公司首次以NMMO溶劑體系進行纖維素紡絲以來，隨著對環保要求的不斷提高，美國、西歐、日本等發達國家競相投人大量資金和人力進行纖維素溶劑紡絲全新工藝的開發研究，淘汰生產周期長、工藝復雜、污染嚴重采用二硫化碳或銅氨溶液作為溶劑的傳統工藝。以NMMO溶劑體系進行纖維素紡絲憑借其在對纖維和水的溶解度、紡絲的質量以及工藝等方面的優勢，NMMO被認為是最具有發展前途的纖維素溶劑。

NMMO為叔胺氧化物，這類化合物的合成方法有很多種，國內外比較成熟的合成方法主要有雙氧水過氧化法和分子氧-醛催化氧化法兩種。其中雙氧水過氧化法因為其反應條件溫和、產品質量高等優點而被廣泛應用，現在我國普遍使用這種方法來制備NMMO。據本公開發明人研究了解，現有雙氧水過氧化法的催化劑包括堿性離子交換樹脂、氫氧化銅、二氧化錳、季銨鹽類化合物等，然而，這些催化劑一般要求反應溫度需要達到70℃才能達到85％以上，反應條件較為高。

發明內容

為了解決上述技術問題，本公開針對N-甲基嗎啉-N-氧化物的制備方法進行了研究，研究發現采用納米二氧化鈦作為催化劑可以有效降低N-甲基嗎啉-N-氧化物制備的溫度要求，并且可以提高產率。

依據上述研究成果，本公開提供以下技術方案：

本公開第一方面，提供二氧化鈦在N-甲基嗎啉-N-氧化物制備中的應用。

優選的，所述二氧化鈦為納米二氧化鈦。

優選的，所述二氧化鈦作為催化劑進行應用。

本公開通過實驗首次發現，采用納米二氧化鈦作為催化劑能夠在不高于40℃的條件下將N-甲基嗎啉(NMM)氧化成為N-甲基嗎啉-N-氧化物(NMMO)，該方法具有效率高、反應溫度低、副反應少等優點。相比現有技術中采用的堿性離子交換樹脂、氫氧化銅、二氧化錳、季銨鹽類化合物等催化劑，采用二氧化鈦能夠顯著降低反應進行的難度，提高收率。

本公開第二方面，提供一種N-甲基嗎啉-N-氧化物的制備方法，所述制備方法采用二氧化鈦作為催化劑。

優選的，所述制備方法以納米二氧化鈦作為催化劑，采用過氧化氫將N-甲基嗎啉(NMM)氧化為N-甲基嗎啉-N-氧化物(NMMO)。

進一步優選的，所述制備方法的具體步驟如下：

將納米二氧化鈦加入N-甲基嗎啉中混均得到混合溶液，將過氧化氫溶液滴入所述混合溶液中，滴加完成后升溫進行反應得到N-甲基嗎啉-N-氧化物。