[發明專利]一種稠環芳烴制備烷基金剛烷的方法

在審

• 申請號: 202110058673.2
• 申請日: 2021-01-16
• 公開（公告）號: CN112851459A
• 公開（公告）日: 2021-05-28
• 發明（設計）人: 李曉紅;王學明;李文英;荊潔穎
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: C07C5/22
• 分類號: C07C5/22;C07C13/615;B01J29/76
• 代理公司: 北京盛凡智榮知識產權代理有限公司 11616
• 代理人: 徐佳慧

本發明提供一種稠環芳烴制備烷基金剛烷的方法，包括以下步驟：S1，從煤焦油中分離獲取純度≥97％的稠環芳烴，為菲、蒽和芴；S2，選用環己烷為溶劑，利用載體USY負載Pt?Pd形成加氫異構催化劑；S3，將菲、蒽和芴原料分別與溶劑和催化劑混合，并在一定溫度下通過加氫異構反應將菲、蒽和芴一步合成烷基金剛烷；S4，在不同反應原料下獲得目標產物，并對菲、蒽和芴的加氫異構產物進行定性分析。本發明用煤焦油中高含量的菲、蒽和芴作為原料進行烷基金剛烷的合成，在USY分子篩上負載Pt?Pd催化劑上實現了烷基金剛烷的合成，是稠環芳烴合成烷基金剛烷的新路徑，在簡化制作步驟的前提下，并且顯著提高烷基金剛烷的產率，可以更好的應用于合成金剛烷衍生物，在制藥領域、光學領域以及航天領域等有著重要意義。

技術領域

本發明涉及烷基金剛烷制備技術領域，具體為一種稠環芳烴制備烷基金剛烷的方法。

背景技術

1957年美國普林斯頓的化學家施萊爾(Paul Schleyer)在試圖用氯化鋁做催化劑將內型的氫化二聚環戊二烯加熱轉化成外型異構體的實驗時無意中發現產物中含有大約10％的金剛烷副產物。施萊爾抓住了這個機會，通過優化條件提高了金剛烷的產率。于是只要從廉價的石化產品環戊二烯二聚體兩步即可制得金剛烷。從此金剛烷的價格像雪崩一樣掉了下來，成為一個十分便宜易得的化合物。

關于金剛烷與衍生物烷基金剛烷的合成研究，Schleyer等第一次用四氫雙環戊二烯在L酸AlCl₃催化上合成了金剛烷，金剛烷的產率不足10％，之后通過對這種催化劑改進，將金剛烷的產率提高到60％。美國專利(US 6472575)報道，使用混合超強酸HF-BF3負載過渡金屬作為催化劑能夠得到較高金剛烷收率，但金剛烷的合成依然依賴雙環戊二烯為原料進行異構化反應這一工藝路線，因此在金剛烷的合成技術上還存在一定的局限性，通過煤焦油中稠環芳烴實現對烷基金剛烷的轉化具有重大意義。

發明內容

本發明的目的在于提供一種稠環芳烴制備烷基金剛烷的方法，以解決上述背景技術提出的現有的金剛烷的合成依然依賴雙環戊二烯為原料進行異構化反應這一路線，合成路線較為單一的問題。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：一種稠環芳烴制備烷基金剛烷的方法，由稠環芳烴制備烷基金剛烷的方法，包括以下步驟：

S1，從煤焦油中分離獲取純度≥97％的菲、蒽和芴等原料；

S2，選用環己烷為溶劑，利用USY型分子篩作為載體負載Pt-Pd形成催化劑；

S3，將菲、蒽和芴原料與溶劑和催化劑混合，并通過加氫升溫將三種稠環芳烴一步合成烷基金剛烷；

S4，在不同反應條件下獲得產物收率結果，并對三種稠環芳烴加氫異構產物進行定性分析。

為了使得獲得高純度的菲、蒽和芴，作為本發明一種優選的，所述S1步驟中對煤焦油通過溶劑洗滌結晶法，利用過蒽、菲和咔唑在不同溶劑中的溶解度差異，從粗蒽中除去菲、咔唑和芴，得到純度≥97％蒽，得到的菲渣再利用化學方法將菲和芴分離，進一步精制成純度≥97％的菲和芴。

為了使得進行實驗對比和驗證，作為本發明一種優選的，所述S2步驟中的溶劑為環己烷。

為了使得對混合后的原料進行加熱和加壓，作為本發明一種優選的，所述S3步驟中的反應容器為連接反應裝置的高壓反應釜，攪拌反應過程中，當反應釜內的溫度為280℃，氫初壓4MPa時，獲得合成烷基金剛烷。

為了使得反應順利進行，并獲得最終產物，作為本發明一種優選的，所述S2步驟中的USY型分子篩微孔直徑≥3nm。

為了使得獲得催化劑，作為本發明一種優選的，所述S2步驟中的催化劑通過等體積共浸漬方法將活性金屬Pt-Pd負載，110℃下12-24h干燥，400℃焙燒，350℃條件下還原。