CN107089900A - 一种β‑苯乙醇的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种β‑苯乙醇的制备方法,所述制备方法,包括加入催化剂、水、苯甲醇,通入CO、H2混合气,反应。本发明催化剂活性、选择性高,苯甲醇转化率>50%,β‑苯乙醇和苯乙醛的总选择性>90%。本发明使用水溶性钌、铑金属盐与水溶性配体形成的水溶性络合物催化剂在水油两相体系下进行苯甲醇的同系化反应,比传统的钴‑钌均相催化体系可以获得更好的活性和选择性。水油两相反应,后处理方便,水相催化剂可以实现循环套用,且环境友好,三废排放少。
Description
技术领域
本发明属于有机合成技术领域,具体涉及一种由苯甲醇制备β-苯乙醇的方法。
背景技术
β-苯乙醇(2-苯基乙醇),是一种具有柔和细腻玫瑰气味的芳香醇,大量应用于玫瑰型和其他类型的香精配方中,在医药、食品和日化等领域应用广泛,目前全世界对β-苯乙醇的消耗量约为2万吨/年。
现有技术中合成β-苯乙醇的方法主要有卤醇法,苯-环氧乙烷烷基化法和氧化苯乙烯加氢法。其中苯-环氧乙烷烷基化法制备的苯乙醇杂质较多,难以作为香料使用。卤醇法和氧化苯乙烯加氢法是工业上常用的生产β-苯乙醇的方法。目前卤醇法存在步骤复杂,废水废盐量大,设备腐蚀严重等问题;氧化苯乙烯加氢法涉及氧化及加氢工艺,氧化过程使用大量的双氧水或有机过氧化物,工艺安全风险大、产品收率低。
采用苯甲醇制备β-苯乙醇的方法上世纪就有报道。文献Irving Wender et al.,J.Am.Chem.Soc.71(1949),4160-4161首次报道使用钴催化剂,苯甲醇与合成气反应可以得到甲苯49%和苯乙醇26%的选择性。专利US4435605A报道也可使用对甲基苯甲醛为原料,在钴、碘化物和钌体系下,通过选用合适的溶剂,经对甲苯甲醛与混合气的同系化反应较高选择性得到对甲基-β-苯乙醇,实施例中最高选择性为63.6%。
专利US4158100A报道使用Co2(CO)8作为催化剂,使用NaI和RuCl3作为助催化剂,并对反应条件做了优化考察,大幅提高了β-苯乙醇的选择性,在100~165℃下,CO和H2混合气270(atm)下,少量水存在下,β-苯乙醇的选择性最高可达80.0%,甲苯选择性10.5%,苯甲醇的转化率为21.2%。
但专利中并未报道反应液后处理方案、催化剂的循环套用等关键技术信息。
该方法的优点是反应路线简单,缺点是需要高压反应,对设备要求高,催化剂体系复杂,催化剂的回收套用难以进行,催化剂的选择性低,副产大量的甲苯,生产成本高,工业应用难度大。
发明内容
针对现有技术的不足,本发明提供一种由苯甲醇制备β-苯乙醇的方法,以苯甲醇为原料,通过与CO和H2的混合气反应,直接生成β-苯乙醇;实现以下发明目的:
(1)催化剂的活性和选择性高;
(2)催化剂可重复套用,生产成本低;
(3)降低反应压力。
反应过程如下:
为解决上述问题,本发明采用以下技术方案:
一种β-苯乙醇的制备方法,所述制备方法,包括加入催化剂、水、苯甲醇,通入CO、H2混合气,反应。
以下是对上述技术方案的进一步改进:
所述加入催化剂、水、苯甲醇,将1~10份水和0.01~0.1份催化剂、1份苯甲醇加入到高压釜中,氮气置换三次,氢气置换三次。
所述苯甲醇、水、催化剂的质量比例优选为:1:1.5:0.015-0.046;
所述催化剂,为金属盐与水溶性配体形成的水溶性络合物催化剂;所述金属盐,为钌金属盐或铑金属盐或两者的混合物。
所述金属盐,为氯化钌、氯化铑、溴化钌、溴化铑、三苯基磷二氯钌、乙酰丙酮羰基铑中的一种或几种。
所述水溶性配体,为三苯基膦三间磺酸钠(TPPTS)、三苯基膦二间磺酸钠(TPPDS)、1,3,5-三氮杂-7-磷代金刚烷(TPA)、1,1’-联萘-2,2'-二苯膦双磺酸钠(BINAPS)中的一种或多种。
所述金属盐与水溶性配体的质量比例,为1:1-8。
所述通入CO、H2混合气,加热至50-160℃,通入CO/H2的摩尔比为1:1-3的混合气加压至2-6MPa,所述混合气,持续通入,维持***的压力在2-6MPa。
所述反应,反应温度50~160℃,反应压力为2-6MPa。
所述反应温度优选为130-160℃;
所述反应,搅拌转速为200~1000rpm,加压反应时间为3~30h,直到苯甲醇转化率>50%,反应结束后,静置分层,含催化剂的水相继续套用到下批反应,有机相为苯甲醇、苯乙醇、苯乙醛和甲苯等混合物,将有机相过精馏塔分离后得到β-苯乙醇成品、未反应完的苯甲醇套用到下批反应,苯乙醛可使用雷尼镍作为催化剂进行进一步加氢反应得到β-苯乙醇。
所述搅拌转速,优选为650-750 rpm,加压反应时间优选为8-24h;
因为苯乙醛可使用雷尼镍作为催化剂进行进一步加氢反应得到β-苯乙醇,
因此β-苯乙醇和苯乙醛的选择性之和可以代表本发明工艺的水平。
与现有技术相比,本发明具有以下有益效果:
1、本发明催化剂活性、选择性高,苯甲醇转化率>50%,β-苯乙醇和苯乙醛的总选择性>90%;优选的效果为苯甲醇的转化率为57.61-68.12%,β-苯乙醇和苯乙醛的选择性为90.29-95.22%。
本发明使用水溶性钌、铑金属盐与水溶性配体形成的水溶性络合物催化剂在水油两相体系下进行苯甲醇的同系化反应,比传统的钴-钌均相催化体系可以获得更好的活性和选择性。
2、水油两相反应,后处理方便,水相催化剂可以实现循环套用,且环境友好,三废排放少,水相催化剂循环套用5次,β-苯乙醇和苯乙醛的总选择性无显著差异,苯甲醇转化率仅降低5-6个百分点。
3、本发明反应,压力低,对设备要求不高。
4、本发明使用苯甲醇、混合气为原料,原料来源广泛,价格低廉。
具体实施方式
实施例1一种β-苯乙醇的制备方法
包括以下步骤:
(1)加入催化剂、水、苯甲醇
将1g氯化钌和6.8g三苯基膦三间磺酸钠TPPTS、300g水加入到带有磁力搅拌和温控器的1000ml高压釜中;然后加入200g苯甲醇,用氮气置换三次,后用氢气置换三次。
(2)通入CO、H2混合气
加热至150℃,CO/H2的摩尔比为1:2的混合气加压至6.0MPa,所述混合气,
持续通入,维持***的压力在6.0MPa。
(3)反应
700rpm的转速搅拌,反应过程取样分析反应进行情况,当苯甲醇转化率大于60%时,用水冷却,压出反应液,静置分层,含催化剂的水相可继续套用到下批反应,有机相为去精馏回收苯甲醇、苯乙醇和苯乙醛。
经气相色谱分析,反应3h后,苯甲醇的转化率为65.32%,β-苯乙醇和苯乙醛的选择性95.10%。
实施例2一种β-苯乙醇的制备方法
包括以下步骤:
(1)加入催化剂、水、苯甲醇
将1g氯化铑和2.0g1,3,5-三氮杂-7-磷代金刚烷TPA、300g水加入到带有磁力搅拌和温控器的1000ml高压釜中;然后加入200g苯甲醇,用氮气置换三次,后用氢气置换三次。
(2)通入CO、H2混合气
加热至150℃,CO/H2的摩尔比为1:1的混合气加压至4.0MPa,所述混合气,持续通入,维持***的压力在4.0MPa。
(3)反应
700rpm搅拌,反应过程取样分析苯甲醇转化率大于60%,用水冷却,压出反应液,静置分层,含催化剂的水相可继续套用到下批反应,有机相为去精馏回收苯甲醇和苯乙醇。
经气相色谱分析,反应15h后,苯甲醇的转化率为68.12%,β-苯乙醇和苯乙醛的选择性91.22%。
实施例3一种β-苯乙醇的制备方法
包括以下步骤:
(1)加入催化剂、水、苯甲醇
将1g乙酰丙酮羰基铑和8.0g1.1’-联萘-2.2'-二苯膦双磺酸钠BINAPS、300g水加入到带有磁力搅拌和温控器的1000ml高压釜中;然后加入200g苯甲醇,用氮气置换三次,后用氢气置换三次。
(2)通入CO、H2混合气
加热至100℃,CO/H2的摩尔比为1:2的混合气加压至6.0MPa,所述混合气,持续通入,维持***的压力在6.0MPa。
(3)反应
700rpm搅拌,反应过程取样分析苯甲醇转化率大于60%,用水冷却,压出反应液,静置分层,含催化剂的水相可继续套用到下批反应,有机相为去精馏回收苯甲醇和苯乙醇。
经气相色谱分析,反应28h后,苯甲醇的转化率为60.39%,β-苯乙醇和苯乙醛的选择性95.22%。
实施例4一种β-苯乙醇的制备方法
包括以下步骤:
(1)加入催化剂、水、苯甲醇
将0.5g氯化钌、0.5g氯化铑和8.0g1.1’-联萘-2.2'-二苯膦双磺酸钠BINAPS、300g水加入到带有磁力搅拌和温控器的1000ml高压釜中;然后加入200g苯甲醇,用氮气置换三次,后用氢气置换三次。
(2)通入CO、H2混合气
加热至100℃,CO/H2的摩尔比为1:3的混合气加压至2.0MPa,所述混合气,持续通入,维持***的压力在2.0MPa。
(3)反应
1000rpm搅拌,反应过程取样分析苯甲醇转化率大于60%,用水冷却,压出反应液,静置分层,含催化剂的水相可继续套用到下批反应,有机相为去精馏回收苯甲醇和苯乙醇。
经气相色谱分析,反应30h后,苯甲醇的转化率为66.24%,β-苯乙醇和苯乙醛的选择性93.75%。
实施例5一种β-苯乙醇的制备方法
包括以下步骤:
(1)加入催化剂、水、苯甲醇
将2g三苯基膦二氯钌和7.2g三苯基膦二间磺酸钠TPPDS、300g水加入到带有磁力搅拌和温控器的1000ml高压釜中;然后加入200g苯甲醇,用氮气置换三次,后用氢气置换三次。
(2)通入CO、H2混合气
加热至130℃,CO/H2的摩尔比为1:2的混合气加压至2.0MPa,所述混合气,持续通入,维持***的压力在2.0MPa。
(3)反应
700rpm搅拌,反应过程取样分析苯甲醇转化率大于60%,用水冷却,压出反应液,静置分层,含催化剂的水相可继续套用到下批反应,有机相为去精馏回收苯甲醇和苯乙醇。经气相色谱分析,反应24h后,苯甲醇的转化率为57.61%,β-苯乙醇的选择性为82.56%,β-苯乙醇和苯乙醛的总选择性90.29%。
将实施例5的催化剂进行套用,套用5次,采用实施例5所述的反应条件,结果见表1。
表1.催化剂套用的转化率、选择性情况
注:表1中数据为实施例5中使用PPh3RuCl2-TPPDS催化剂,温度:130℃,摩尔比CO/H2=1:2 压力P=2.0Mpa反应时间t=24h,GC分析结果。
将实施例1中催化剂,进行套用,采用实施例1所述的反应条件,只改变反应的温度,结果见表2。
表2.不同温度下反应的转化率、选择性情况
注:表2中数据为使用RuCl3-TPPTS催化剂,摩尔比CO/H2=1/2 压力P=6.0Mpa,反应时间t=8h,GC分析结果。
不同的催化体系套用4批后,催化性能见表3。
表3.不同配体下催化反应的转化率、选择性情况
注:表3中数据为使用金属摩尔比Ru:Rh=1:1,金属盐:配体质量比为1:8,反应温度:140℃,摩尔比CO/H2=1:2 ,压力P=6.0Mpa,1000rpm搅拌,反应时间t=20h取样GC分析结果(其他条件均与实施例4相同)。
本发明实施例1-5制备的产物,经气相色谱分析,苯甲醇的转化率为57.61-68.12%,β-苯乙醇和苯乙醛的选择性为90.29-95.22%,β-苯乙醇的选择性>80%。
除非特殊说明,本发明所述的比例均为质量比例,所述的百分比,均为质量百分比。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征以及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解,本发明不受上述实施例的限制,上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理,在不脱离本发明精神和范围的前提下,本发明还会有各种变化和改进,这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (9)
1.一种β-苯乙醇的制备方法,其特征在于:所述制备方法,包括加入催化剂、水、苯甲醇,通入CO、H2混合气,反应。
2.根据权利要求1所述的一种β-苯乙醇的制备方法,其特征在于:所述
加入催化剂、水、苯甲醇,将1~10份水和0.01~0.1份催化剂、1份苯甲醇加入到高压釜中。
3.根据权利要求2所述的一种β-苯乙醇的制备方法,其特征在于:
所述催化剂,为金属盐与水溶性配体形成的水溶性络合物催化剂;所述金属盐,为钌金属盐或铑金属盐或两者的混合物。
4.根据权利要求3所述的一种β-苯乙醇的制备方法,其特征在于:
所述金属盐,为氯化钌、氯化铑、溴化钌、溴化铑、三苯基磷二氯钌、乙酰丙酮羰基铑中的一种或几种。
5.根据权利要求3所述的一种β-苯乙醇的制备方法,其特征在于:所述水溶性配体,为三苯基膦三间磺酸钠、三苯基膦二间磺酸钠、1,3,5-三氮杂-7-磷代金刚烷、1,1’-联萘-2,2'-二苯膦双磺酸钠中的一种或多种。
6.根据权利要求3所述的一种β-苯乙醇的制备方法,其特征在于:所述金属盐与水溶性配体的质量比例,为1:1-8。
7.根据权利要求1所述的一种β-苯乙醇的制备方法,其特征在于:所述通入CO、H2混合气,加压至2-6MPa,CO与H2的摩尔比为1:1-3。
8.根据权利要求1所述的一种β-苯乙醇的制备方法,其特征在于:所述反应,反应温度50~160℃,反应压力为2-6 MPa。
9.根据权利要求1所述的一种β-苯乙醇的制备方法,其特征在于:所述反应,搅拌转速为200~1000rpm,加压反应时间为3~30h,直到苯甲醇转化率>50%,反应结束。
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