本技術涉及一種烷氧基丙胺的綠色合成方法,屬于精細化工制備。
背景技術:
1、烷氧基丙胺是一種重要的伯胺,屬于有機化合物,其存在與丙胺主鏈相連的烷氧基。它的主要應用之一是應用于有機合成領域,是生產各種藥物和農用化學品的重要中間體,可廣泛應用于精細化工制備領域。例如3-甲氧基丙胺(mopa)是一種應用廣泛的伯胺類化合物,主要用作礦物浮選劑,對鐵礦浮選的選擇性高于普通表面活性劑。此外,3-甲氧基丙胺可作為合成分散翠藍s-gl等染料的重要中間體,也可廣泛應用于金屬緩蝕劑配方中,配方用量占配方總質量的5-15%。緩蝕劑逐漸在石油化工領域得到推廣和應用,使3-甲氧基丙胺具有良好的應用前景。
2、3-乙氧基丙胺(eopa)可作為合成分散染料90#紅的中間體,也可作為一種外部新型緩蝕劑和離子乳化劑逐步引入石油化工行業加以推廣和應用?,F在在集成電路、oled、手機顯示屏等領域也被廣泛應用,市場用途廣泛。
3、烷氧基丙胺制備現有技術采用的傳統合成方法,在兩步反應中存在問題:在第一步合成烷氧基丙腈時,丙烯腈與羥基加成不易控制反應溫度,常產生大量的聚合物,副產物較多,產品收率較低。第二步腈加氫反應步驟中,反應釜結合雷尼鎳的加氫存在收率低、催化劑損耗大、生產成本高、雷尼鎳在空氣中易燃、高壓氫氣反應釜易爆等問題。因此反應適用范圍嚴重受限,反應條件苛刻,增大了工業生產安全風險,也增加了技術開發和生產成本。
技術實現思路
1、為解決前述烷氧基丙胺合成的現有技術中存在的“第一步反應容易飛溫、副產物多以及第二步反應生產安全風險大”的問題,本技術提供了一種烷氧基丙胺的綠色合成的技術方案,在第一步加成反應中,采用復合有機堿催化丙烯腈的邁克爾加成反應體系,烷基醇既作為溶劑也作為反應物參與反應,極大的降低了原料成本,催化條件溫和,副產物含量極低;在第二步腈基加氫反應中,采用銅、鎳雙金屬負載型催化劑代替傳統的雷尼鎳催化劑體系,并以連續流加氫工藝代替傳統的反應釜加氫工藝,降低生產安全風險。本技術提供的技術方案所制備的烷氧基丙胺適用于模塊化、工業化應用。
2、本技術采用如下技術方案:
3、本技術提供了一種烷氧基丙胺的綠色合成方法,包括如下步驟:
4、s1、將含有烷基醇、丙烯腈、復合有機堿催化劑的原料液,進行邁克爾加成反應,得到含有烷氧基丙腈的反應液;
5、s2、在氫氣和堿性助劑的混合氣氛中,將步驟s1得到的反應液與銅/鎳雙金屬負載型催化劑連續接觸,進行加氫反應,得到所述烷氧基丙胺。
6、可選地,步驟s2中,所述加氫反應在微填充反應器中進行,銅/鎳雙金屬負載型催化劑裝載在該反應器中。
7、可選地,步驟s1中,所述復合有機堿催化劑包括有機堿和無機堿。
8、所述有機堿選自叔丁醇鈉、叔丁醇鉀、叔丁醇鋰中的至少一種;
9、所述無機堿選自碳酸鉀、碳酸銫、氫氧化鈉、氫氧化鉀中的至少一種。
10、可選地,有機堿優選為叔丁醇鈉。
11、優選地,所述有機堿與無機堿的重量比為1:0.6~1.3。
12、加入無機堿碳酸鉀可調節體系,lewis酸/堿對協同催化降低丙烯腈加成副反應,有效緩解反應溫升。
13、可選地,步驟s2中,所述銅/鎳雙金屬負載型催化劑包括活性組分和載體;
14、所述活性組分負載于所述載體上;
15、所述活性組分包括活性組分i和活性組分ii;
16、所述活性組分i包括金屬鎳,銅/鎳雙金屬負載型催化劑中所述金屬鎳的負載量4~7wt%;
17、所述活性組分ii包括金屬銅,銅/鎳雙金屬負載型催化劑中所述金屬銅的負載量為10~15wt%。
18、可選地,所述載體為氧化鋁;
19、可選地,所述銅/鎳雙金屬負載型催化劑由載體在含有活性組分的溶液中浸漬后經高溫煅燒、氫氣氣氛中還原得到。
20、可選地,所述活性組分的溶液由cu鹽和ni鹽與水混合得到,所述鹽選自硝酸鹽、醋酸鹽、鹽酸鹽中的至少一種;
21、所述浸漬的條件包括:10~30℃浸漬12~18h;
22、高溫煅燒的條件包括:空氣氛下,320~380℃煅燒4~8h;
23、還原的條件為:氫氣氣氛下,350~500℃加熱8~16h。
24、可選地,步驟s2中,所述連續接觸條件包括:所述反應液的質量空速為0.5~1.5h-1。
25、可選地,步驟s2中,步驟s2中,所述連續接觸條件包括:所述反應液的質量空速為0.5h-1、0.6h-1、0.7h-1、0.8h-1、0.9h-1、1h-1、1.1h-1、1.2h-1、1.3h-1、1.4h-1、1.5h-1中的任意值,或任意兩者間的范圍值。
26、可選地,步驟s2中,所述加氫反應的條件包括:反應溫度為70~200℃,反應壓力以氫氣分壓計為3~7mpa。
27、可選地,步驟s2中,所述加氫反應的條件包括:反應溫度為80~120℃,反應壓力以氫氣分壓計為4~5mpa。
28、可選地,所通過所述氫氣流速為30~60ml/min。
29、可選地,所述堿性助劑的流速為0.1~0.3ml/min。
30、可選地,步驟s2中,所述堿性助劑選自nh3、三乙胺、二異丙基乙胺中的至少一種。
31、堿性助劑為nh3時液氨單獨供壓,由注射泵注入,與氫氣進入混合器混合后進入反應體系。堿性助劑為三乙胺、二異丙基乙胺中的至少一種時,與反應液混合共同進入反應體系。
32、可選地,步驟s2中,反應液中的烷氧基丙腈與所述堿性助劑的摩爾比為1:10~20。
33、可選地,步驟s2中,反應液中的烷氧基丙腈與所述堿性助劑的摩爾比選自1:10、1:11、1:12、1:13、1:14、1:15、1:16、1:17、1:18、1:19、1:20中的任意值,或任意兩者間的范圍值。
34、可選地,步驟s1中,所述丙烯腈與復合有機堿催化劑的重量比為1:0.001~0.005。
35、可選地,所述烷基醇獨立選自甲醇、乙醇、丙醇、異丙醇、丁醇等中的至少一種。
36、可選地,步驟s1中,所述烷基醇與丙烯腈的摩爾比為2~5:1。
37、可選地,步驟s1中,所述邁克爾加成反應的條件包括:反應溫度為-10~30℃,反應時間為2~10h。
38、可選地,步驟s1中,所述原料液采用如下方法制備:
39、將含有烷基醇、復合有機堿催化劑的混合液的溫度降低至-10~10℃,然后向混合液中滴加丙烯腈,滴加完畢后自然升至室溫,得到所述原料液。
40、可選地,所述滴加的速度為3~10ml/min。
41、可選地,所述混合液的溫度降低至-5~5℃。
42、可選地,所述烷基醇獨立地選自甲醇、乙醇、丙醇、異丙醇、正丁醇等中的至少一種。
43、本技術能產生的有益效果包括:
44、本技術提供的烷氧基丙胺的綠色合成方法,在第一步加成偶聯反應中,復合有機堿催化丙烯腈的邁克爾加成反應,烷基醇既作為溶劑也作為反應物參與反應,極大的降低了原料成本,催化條件溫和,副產物含量極低;在第二步腈基加氫反應中,采用銅/鎳雙金屬負載型催化劑代替傳統的雷尼鎳催化劑體系,并以連續流加氫工藝代替傳統的反應釜加氫工藝,降低生產安全風險。本技術提供的技術方案所制備的烷氧基丙胺適用于模塊化、工業化應用。該方法原料烷基醇底物適用范圍廣泛,反應操作便捷、反應條件溫和、后處理簡單、原料轉化率高、反應周期短、產品純度高,有利于工業化生產,原子利用率高,符合現代綠色工業化理念。