[發(fā)明專利]一種介孔極性官能化的聚離子液體-雜多酸催化劑的制備方法及應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010610764.8
• 申請(qǐng)日: 2020-06-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113019446B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-06-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐寶華;丁光榮;王耀鋒;張鎖江
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院過(guò)程工程研究所;鄭州中科新興產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院
• 主分類號(hào): B01J31/06
• 分類號(hào): B01J31/06;B01J31/02;B01J31/16;C07C255/50;C07C253/22;C07C255/03;C07C255/04;C08F226/06;C08F212/36;C08F220/54;C08F222/20;C08F220/50;C08F220/04
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 胡彬

本發(fā)明提供了一種介孔極性官能化的聚離子液體?雜多酸催化劑的制備方法及其應(yīng)用，所述的介孔極性官能化的聚離子液體?雜多酸催化劑具有如圖(Ⅰ)所示的結(jié)構(gòu)。通過(guò)引入不同極性的離子液體合成單體以及添加中性可聚合單體進(jìn)一步修飾鏈極性，實(shí)現(xiàn)聚離子液體?雜多酸材料的兩親性調(diào)節(jié)，利用大體積雜多酸陰離子的原位制孔作用使得材料孔隙利用度更高，活性位點(diǎn)更分散，所合成的雜化材料具有高比表面積、Lewis酸堿特性以及親水親脂選擇性。可作為非均相催化劑，用于催化芳香族和脂肪族的酯類化合物轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的腈，催化活性高，選擇性好，催化劑回收率高，循環(huán)使用性優(yōu)良，且對(duì)反應(yīng)設(shè)備腐蝕性小，具有較高的應(yīng)用價(jià)值。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于催化材料設(shè)計(jì)和化工產(chǎn)品制備領(lǐng)域，具體涉及一種介孔極性官能化的聚離子液體-雜多酸雜化材料的一步合成方法，及該材料催化酯轉(zhuǎn)化為腈的應(yīng)用。

背景技術(shù)

氰基是最重要的有機(jī)官能團(tuán)之一，可以容易地轉(zhuǎn)化成其他重要官能團(tuán)，如醛、酮、胺、酰胺和酸，以及含氮雜環(huán)，如四唑和惡唑等。因此，腈類化合物常被用作重要的合成中間體，廣泛用于農(nóng)用化學(xué)品、藥品和功能材料的合成。此外，由于其自身具有獨(dú)特的化學(xué)物理性質(zhì)，在合成樹(shù)脂、殺蟲(chóng)劑、膠黏劑和特種溶劑等化工領(lǐng)域中具有廣泛應(yīng)用。

腈類化合物有多種合成路徑，將酯類化合物轉(zhuǎn)化為腈即為其中之一。酯到腈的轉(zhuǎn)化主要包括氨解和脫水兩步驟反應(yīng)，目前用于該轉(zhuǎn)化的催化劑種類有限，WO2014128154A1公開(kāi)了利用第8族金屬以及鋁、鋯、鈮等混合金屬氧化物作為催化劑，在連續(xù)操作反應(yīng)器里180℃～400℃的高溫下催化不飽和脂肪酸或脂肪酸酯轉(zhuǎn)化為脂肪腈；US7259274B2公開(kāi)的利用SiO₂負(fù)載的鈦氧化物作為催化劑，催化短鏈(C₁～C₅)脂肪酸、二酸以及脂肪酸酯轉(zhuǎn)化為脂肪腈；利用廉價(jià)的TiO₂固體酸催化劑催化3-羥基丙酸乙酯氨解-脫水，以90％的收率獲得丙烯腈(Science,2017,358,1307-1310)；利用V₂O₅等固體酸催化劑催化甘油三酸酯與NH₃進(jìn)行直接氣相反應(yīng)生成脂肪腈，與低酸度的催化劑(如ZrO，Al₂O₃和CuO)相比，酸度較高的催化劑(如V₂O₅，F(xiàn)e₂O₃和ZnO)顯示出較高的脂肪腈收率(ACS Omega,2017,2,9013-9020)。金屬氧化物催化酯轉(zhuǎn)化為腈，雖然催化活性高，但選擇性不佳，且由于比表面積小，催化劑用量較大，同時(shí)需要較高的反應(yīng)溫度，實(shí)際生產(chǎn)中能耗大。也有利用氫化二異丁基鋁(DIBAL-H)將各種脂肪族和芳香族酯低溫還原形成半縮醛O-AlBu₂中間體，然后與I₂的氨水溶液反應(yīng)，可以以良好至中等收率獲得相應(yīng)的芳香腈(Tetrahedron,2011,67,7956-7962)，該反應(yīng)所用催化劑難以分離，且操作條件要求苛刻。利用分子篩Hβ-75在220℃催化各種甘油三酸酯(C₄～C₁₈)和NH₃反應(yīng)制備腈(ChemSusChem,2019,12,3115-3125)，該反應(yīng)同樣存在選擇性差，需要高溫等問(wèn)題。