CN112979474B - 催化2,5-二氰基呋喃加氢开环合成1,6-己二胺的方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种催化2,5‑二氰基呋喃加氢开环合成1,6‑己二胺的方法。该方法包括在氢源环境中,将含有2,5‑二氰基呋喃的物料,与催化剂接触,反应,得到1,6‑己二胺;其中,所述催化剂包括酸性载体和金属元素;所述金属元素负载在所述酸性载体上。该方法高收率、低成本、催化剂易分离、低污染的加氢开环新技术,以氢气为氢源,开环加氢2,5‑二氰基呋喃制备1,6‑己二胺。该方法具有广阔的应用前景。
Description
技术领域
本申请涉及一种催化2,5-二氰基呋喃加氢开环合成1,6-己二胺的方法,属于化工合成技术领域。
背景技术
催化转化可再生的生物质资源制备高附加值的化学品和液体燃料,作为传统化石资源合成路线的补充,得到广泛关注。2,5-二甲酰基呋喃是合成多种精细化学品和呋喃基聚合物的重要中间体,可以通过Cu(NO3)2/VOSO4催化选择氧化5-羟甲基糠醛制备(Appl.Catal.A-Gen.2014,482,231-236)。从2,5-二甲酰基呋喃出发,以2,5-呋喃二甲醛肟为中间体,以羟胺作为氮源,使用催化剂高选择性合成2,5-二氰基呋喃(ACSSustain.Chem.Eng.2018,6,2888-2892)。2,5-二氰基呋喃是化学和生物学中一类重要的同双功能分子,具有非常广泛的用途,被应用于合成药物、染料、聚氨酯、聚酰胺类材料等(Angew.Chem.-Int.Edit.2012,51,11948-11959)。
1,6-己二胺是一种聚合物单体,用于生产尼龙-66与尼龙-610。此外,1,6-己二胺也是重要的化工中间体,其用途广泛,在化纤行业、服装纺织、电子产业及高分子材料等诸多产业中的应用潜力巨大,具有很高的市场价值。经文献调研,目前未见有催化2,5-二氰基呋喃加氢开环合成1,6-己二胺的报道。
发明内容
根据本申请的一个方面,提供了一种催化2,5-二氰基呋喃加氢开环合成1,6-己二胺的方法,该方法高收率、低成本、催化剂易分离、低污染的加氢开环新技术,以氢气为氢源,开环加氢2,5-二氰基呋喃制备1,6-己二胺。该方法具有广阔的应用前景。
一种催化2,5-二氰基呋喃加氢开环合成1,6-己二胺的方法,在氢源环境中,将含有2,5-二氰基呋喃的物料,与催化剂接触,反应,得到1,6-己二胺;
其中,所述催化剂包括酸性载体和金属元素;
所述金属元素负载在所述酸性载体上。
本发明提供一种催化2,5-二氰基呋喃加氢开环合成1,6-己二胺的方法,该方法以酸性载体负载的金属为催化剂,将2,5-二氰基呋喃加氢开环转化为1,6-己二胺,反应条件温和,催化剂用量少且易分离,产物收率高,该制备方法操作简便、绿色经济、环境友好。
本发明的方法如式1所示:
本发明采用的技术方案以氢气为氢源,氢气分压为0.1-6.0MPa,在催化剂作用下,30-250℃,反应0.5-72h,分离产物,得到1,6-己二胺。
按照本发明提供的路线,2,5-二氰基呋喃在催化作用下实现呋喃环、氰基加氢,加氢产物进一步开环脱羟基生成1,6-己二胺。
分析2,5-二氰基呋喃加氢开环制备1,6-己二胺的过程可知,2,5-二氰基呋喃首先在催化剂作用下,与氢气发生加氢反应,生成2,5-二甲胺基四氢呋喃,然后2,5-二甲胺基四氢呋喃在催化剂作用下,开环脱羟基得到1,6-己二胺。此过程的关键步骤是2,5-二氰基呋喃加氢开环。因此,本发明提供的催化剂体系为具有强加氢开环能力的酸性载体负载的金属催化剂。
本发明所述的催化体系是指酸性载体负载的金属催化剂,包括活性金属元素(M)和酸性载体,酸性载体包括金属氧化物、离子交换树脂、分子筛中的任一种。
可选地,所述金属元素包括Pd、Pt、Ni、Rh、Ru、Re、Ir、Co、Cu、Fe、Au中的至少一种。
可选地,在所述催化剂中,所述酸性载体选自碳材料、金属氧化物、离子交换树脂、氢型分子筛中的任一种。
可选地,所述金属氧化物包括Re2O7、Y2O3、CeO2、ZrO2、WO3、Al2O3、TiO2、Nb2O5、V2O5、MnO2、Fe2O3、Cr2O4、MoO3中的任一种;
所述氢型分子筛选自HMCM-41、HZSM-5中的至少一种。
可选地,所述金属元素在所述催化剂中的质量百分含量为0.1~40wt%;
其中,所述金属元素的质量以催化剂自身重量计;
所述催化剂的质量以催化剂自身的质量计。
具体地,金属元素在所述催化剂中的质量百分含量的上限独立地选自5wt%、8wt%、10wt%、12wt%、13wt%、15wt%、18wt%、20wt%、23wt%、25wt%、26wt%、30wt%、32wt%、38wt%、40wt%;金属元素在所述催化剂中的质量百分含量的下限独立地选自0.1wt%、5wt%、8wt%、10wt%、12wt%、13wt%、15wt%、18wt%、20wt%、23wt%、25wt%、26wt%、30wt%、32wt%、38wt%。
可选地,所述催化剂的用量为2,5-二氰基呋喃质量的0.1~30mol%;
所述催化剂的质量以催化剂自身重量计。
具体地,所述催化剂的用量为2,5-二氰基呋喃质量的上限独立地选自0.5mol%、0.7mol%、0.8mol%、1.2mol%、2.7mol%、5mol%、6mol%、8mol%、9mol%、10mol%、12mol%、14mol%、15mol%、18mol%、20mol%、22mol%、25mol%、30mol%;催化剂的用量为2,5-二氰基呋喃质量的下限独立地选自0.1mol%、0.5mol%、0.7mol%、0.8mol%、1.2mol%、2.7mol%、5mol%、6mol%、8mol%、9mol%、10mol%、12mol%、14mol%、15mol%、18mol%、20mol%、22mol%、25mol%。
本申请中,催化剂的制备方法为现有技术中常用的手段,本申请不做具体限定。下面介绍较好的催化剂制备方法:
催化剂采用浸渍负载法制备,按所需比例将活性金属组分前驱体的水溶液与酸性载体混合均匀并充分浸渍,70-150℃烘干后,5-60mL/min氢气于100-600℃还原1-6h。所述活性金属组分前驱体为对应金属的盐酸盐、硫酸盐、硝酸盐、醋酸盐中的一种或者多种。
例如:活性金属组分前驱体为:硝酸钯、硫酸铁、醋酸铜、氯化钴、三氯化铑、三氯化钌、硝酸镍、氯金酸、乙酰丙酮铂、高铼酸铵、六氯铱酸铵。
可选地,所述氢源包氢气、甲酸、异丙醇中的任一种。
可选地,所述反应的条件为:
氢源分压为0.1-6.0MPa;
反应温度为30-250℃;
反应时间为0.5-72h。
具体地,氢源分压的上限独立地选自0.5MPa、1.0MPa、1.3MPa、1.5MPa、2.0MPa、2.2MPa、2.5MPa、2.8MPa、3.0MPa、3.5MPa、3.8MPa、4.0MPa、4.5MPa、4.6MPa、5.2MPa、5.5MPa、6.0MPa;氢源分压的下限独立地选自0.1MPa、0.5MPa、1.0MPa、1.3MPa、1.5MPa、2.0MPa、2.2MPa、2.5MPa、2.8MPa、3.0MPa、3.5MPa、3.8MPa、4.0MPa、4.5MPa、4.6MPa、5.2MPa、5.5MPa。
反应温度的上限独立地选自50℃、70℃、80℃、90℃、100℃、130℃、140℃、150℃、160℃、170℃、180℃、220℃、230℃、250℃;反应温度的下限独立地选自30℃、50℃、70℃、80℃、90℃、100℃、130℃、140℃、150℃、160℃、170℃、180℃、220℃、230℃。
反应时间的上限独立地选自1h、2h、4h、8h、10h、18h、20h、24h、26h、32h、36h、45h、48h、60h、66h、72h;反应时间的下限独立地选0.5h、1h、2h、4h、8h、10h、18h、20h、24h、26h、32h、36h、45h、48h、60h、66h。
优选地,所述反应的条件为:
氢源分压为1-4.0MPa;
反应温度为50-200℃;
反应时间为1-48h。
更进一步优选地,
氢源分压为2-3MPa;
反应温度为80-100℃;
反应时间为18-24h。
可选地,所述物料中还含有溶剂;所述溶剂包括乙腈、甲醇、乙醇、异丙醇、四氢呋喃、二氯甲烷、N,N-二甲基甲酰胺、甲苯、邻二甲苯、对二甲苯中的任一种。
可选地,将2,5-二氰基呋喃、催化剂和溶剂加入反应釜中,混合,升温至30-250℃,氢气分压为0.1-6.0MPa,反应时间为0.5-72h,2,5-二氰基呋喃被加氢开环为1,6-己二胺。
可选地,所述得到1,6-己二胺之后,还包括分离所述1,6-己二胺;所述分离所述1,6-己二胺包括步骤:反应结束后,离心除去所述催化剂,旋蒸除去溶剂,洗涤固体,干燥得白色固体,即1,6-己二胺。
具体地,按照本发明提供的方法,所述加氢开环产物的分离方法为,反应结束后,自然冷却混合物,离心除去催化剂,旋蒸除去溶剂,然后用饱和食盐水充分洗涤固体,抽滤,真空干燥得白色固体。
本申请能产生的有益效果包括:
1)本发明首次实现了2,5-二氰基呋喃催化加氢开环合成1,6-己二胺。
2)本发明催化剂体系活性高,产物选择性好,用量少,廉价易得,环保经济。
3)经过分离和纯化的产品质量高,分离产物经过气相色谱-质谱和核磁共振谱仪等测试分析,并和标准样品的保留时间进行比对,纯度达到99%以上。
具体实施方式
下面结合实施例详述本申请,但本申请并不局限于这些实施例。
一种催化2,5-二氰基呋喃加氢开环合成1,6-己二胺的方法,以酸性载体负载的金属为催化剂,氢气作为氢源,将2,5-二氰基呋喃加氢开环转化,分离产物得到1,6-己二胺。
优选地,所述活性金属组分为Pd、Pt、Ni、Rh、Ru、Re、Ir、Co、Cu、Fe、Au中的一种或二种以上,以金属(M)计,其含量为催化剂质量的0.1-40wt%。
优选地,催化剂酸性载体为金属氧化物或离子交换树脂或分子筛,具体可以为Re2O7、Y2O3、CeO2、ZrO2、WO3、Al2O3、TiO2、Nb2O5、V2O5、MnO2、Fe2O3、Cr2O4、MoO3、C、IR-120H、Amberlyst-15、HMCM-41、HZSM-5中的一种或二种以上。
优选地,酸性载体负载的金属催化剂加入量,以金属(M)计,为底物2,5-二氰基呋喃量的0.1-30mol%。
优选地,所用氢源为氢气,氢气分压为0.1-6.0MPa,反应温度为30-250℃,反应时间为0.5-72h。
优选地,所述加氢开环产物的分离方法为,反应结束后,自然冷却混合物,离心除去催化剂,旋蒸除去溶剂,然后用饱和食盐水充分洗涤固体,抽滤,真空干燥得白色固体。
优选地,具体操作时,将酸性载体负载的活性金属组分催化剂与2,5-二氰基呋喃放入反应釜中,加入有机溶剂,升温至30-250℃,氢气分压为0.1-6.0MPa,反应时间为0.5-72h,2,5-二氰基呋喃被加氢开环为1,6-己二胺。
优选地,氢气分压优选1.0-4.0MPa,最优选为2-3MPa,反应温度优选为50-200℃,最优选为80-100℃,反应时间优选为1-48h,最优选为18-24h。
优选地,所述有机溶剂为乙腈、甲醇、乙醇、异丙醇、四氢呋喃、二氯甲烷、N,N-二甲基甲酰胺、甲苯、邻二甲苯、对二甲苯中的一种或二种以上。
本发明提供了一种催化2,5-二氰基呋喃加氢开环合成1,6-己二胺的方法,该方法以氢气为氢源,以酸性载体负载的金属为催化剂,将2,5-二氰基呋喃加氢开环转化为1,6-己二胺。该方法制得的1,6-己二胺产品纯度高,使用的多相催化剂制备方法简单,加氢开环效率高,易与反应体系分离,循环使用多次后仍能保持较高催化活性。
如无特别说明,本申请的实施例中的原料均通过商业途径购买。
本申请的实施例中转化率、选择性、分离率的计算如下:
实施例1:
Pt/TiO2催化剂采用浸渍负载法制备,按所需质量比(具体为1:1)将乙酰丙酮铂的水溶液(溶液中Pt浓度为5wt%)与TiO2混合均匀并充分浸渍,80℃烘干后,45mL/min氢气于200℃还原4h,得5wt%Pt/TiO2催化剂。
将1mmol 2,5-二氰基呋喃,0.005mmol 5wt%Pt/TiO2催化剂,5mL乙醇加入到15mL反应釜中,关釜,用氢气置换釜内空气10次,充入1.0MPa氢气,升温至100℃,在该温度下反应4h。反应结束后,将反应后的混合物自然冷却到室温,离心除去催化剂。加入1mL内标均三甲苯,取样并进行气相色谱分析。经旋蒸除去溶剂,用饱和食盐水洗涤固体,抽滤,真空干燥得白色固体,气相色谱(GC)纯度达到99%以上。
分别计算2,5-二氰基呋喃的转化率、1,6-己二胺的GC收率及1,6-己二胺的分离收率。2,5-二氰基呋喃的转化率为99%,1,6-己二胺的GC收率为98%,1,6-己二胺的分离收率为95%。
本实施例中,“5wt%Pt/TiO2催化剂”表示金属元素在催化剂中的质量含量为5wt%。在催化剂中,其他实施例中的类似的表示均与该解释相似。
实施例2
与实施例1中催化剂制备方法的区别在于:将乙酰丙酮铂替换为三氯化铑(溶液中Rh浓度为20wt%),将TiO2替换为Re2O7,浸渍后120℃烘干后,60mL/min氢气于300℃还原3h。
将1mmol 2,5-二甲酰基呋喃,0.05mmol 20wt%Rh/Re2O7催化剂,5mL甲苯加入到15mL反应釜中,关釜,用氢气置换釜内空气10次,充入3.0MPa氢气,升温至70℃,在该温度下反应48h。反应结束后,按照实施例1所述方法,冷却并取样分析,2,5-二氰基呋喃的转化率为98%,1,6-己二胺的GC收率为97%,分离收率为96%。
实施例3
与实施例1中催化剂制备方法的区别在于:将乙酰丙酮铂替换为硝酸镍(溶液中Ni浓度为0.1wt%),将TiO2替换为Y2O3,浸渍后90℃烘干后,30mL/min氢气于500℃还原5h。
将1mmol 2,5-二甲酰基呋喃,0.08mmol 0.1wt%Ni/Y2O3催化剂,5mL乙腈加入到15mL反应釜中,关釜,用氢气置换釜内空气10次,充入0.5MPa氢气,升温至180℃,在该温度下反应2h。反应结束后,按照实施例1所述方法,冷却并取样分析,2,5-二氰基呋喃的转化率为97%,1,6-己二胺的GC收率为96%,分离收率为94%。
实施例4
与实施例1中催化剂制备方法的区别在于:将乙酰丙酮铂替换为氯化钴(溶液中Co浓度为10wt%),将TiO2替换为MoO3,浸渍后150℃烘干后,5mL/min氢气于600℃还原6h。
将1mmol 2,5-二甲酰基呋喃,0.3mmol 10wt%Co/MoO3催化剂,5mL邻二甲苯加入到15mL反应釜中,关釜,用氢气置换釜内空气10次,充入6.0MPa氢气,升温至150℃,在该温度下反应0.5h。反应结束后,按照实施例1所述方法,冷却并取样分析,2,5-二氰基呋喃的转化率为99%,1,6-己二胺的GC收率为96%,分离收率为95%。
实施例5
与实施例1中催化剂制备方法的区别在于:将乙酰丙酮铂替换为三氯化钌(溶液中Ru浓度为30wt%),将TiO2替换为WO3,浸渍后70℃烘干后,30mL/min氢气于400℃还原2h。
将1mmol 2,5-二甲酰基呋喃,0.1mmol 30wt%Ru/WO3催化剂,5mL二氯甲烷加入到15mL反应釜中,关釜,用氢气置换釜内空气10次,充入4.0MPa氢气,升温至250℃,在该温度下反应36h。反应结束后,按照实施例1所述方法,冷却并取样分析,2,5-二氰基呋喃的转化率为98%,1,6-己二胺的GC收率为96%,分离收率为93%。
实施例6
与实施例1中催化剂制备方法的区别在于:将乙酰丙酮铂替换为硫酸铁(溶液中Fe浓度为15wt%),将TiO2替换为ZrO2浸渍后130℃烘干后,50mL/min氢气于100℃还原1h。
将1mmol 2,5-二甲酰基呋喃,0.15mmol 15wt%Fe/ZrO2催化剂,5mL异丙醇加入到15mL反应釜中,关釜,用氢气置换釜内空气10次,充入2.0MPa氢气,升温至50℃,在该温度下反应72h。反应结束后,按照实施例1所述方法,冷却并取样分析,2,5-二氰基呋喃的转化率为99%,1,6-己二胺的GC收率为97%,分离收率为95%。
实施例7
与实施例1中催化剂制备方法的区别在于:将乙酰丙酮铂替换为氯金酸(溶液中Au浓度为25wt%),将TiO2替换为MnO2,浸渍后110℃烘干后,20mL/min氢气于200℃还原2h。
将1mmol 2,5-二甲酰基呋喃,0.06mmol 25wt%Au/MnO2催化剂,5mL甲醇加入到15mL反应釜中,关釜,用氢气置换釜内空气10次,充入4.5MPa氢气,升温至160℃,在该温度下反应18h。反应结束后,按照实施例1所述方法,冷却并取样分析,2,5-二氰基呋喃的转化率为97%,1,6-己二胺的GC收率为96%,分离收率为94%。
实施例8
与实施例1中催化剂制备方法的区别在于:乙酰丙酮铂水溶液中Pt浓度为18wt%,将TiO2替换为Cr2O4,浸渍后100℃烘干后,35mL/min氢气于350℃还原3h。
将1mmol 2,5-二甲酰基呋喃,0.008mmol 18wt%Pt/Cr2O4催化剂,5mL乙腈加入到15mL反应釜中,关釜,用氢气置换釜内空气10次,充入5.5MPa氢气,升温至220℃,在该温度下反应1h。反应结束后,按照实施例1所述方法,冷却并取样分析,2,5-二氰基呋喃的转化率为98%,1,6-己二胺的GC收率为96%,分离收率为93%。
实施例9
与实施例1中催化剂制备方法的区别在于:将乙酰丙酮铂替换为硝酸钯(溶液中Pd浓度为32wt%),将TiO2替换为HMCM-41,浸渍后140℃烘干后,45mL/min氢气于450℃还原4h。
将1mmol 2,5-二甲酰基呋喃,0.012mmol 32wt%Pd/HMCM-41催化剂,5mL甲苯加入到15mL反应釜中,关釜,用氢气置换釜内空气10次,充入1.5MPa氢气,升温至80℃,在该温度下反应10h。反应结束后,按照实施例1所述方法,冷却并取样分析,2,5-二氰基呋喃的转化率为99%,1,6-己二胺的GC收率为96%,分离收率为95%。
实施例10
将1mmol 2,5-二甲酰基呋喃,0.25mmol 26wt%Rh/IR-120H催化剂,5mL乙醇加入到15mL反应釜中,关釜,用氢气置换釜内空气10次,充入2.5MPa氢气,升温至90℃,在该温度下反应24h。反应结束后,按照实施例1所述方法,冷却并取样分析,2,5-二氰基呋喃的转化率为97%,1,6-己二胺的GC收率为96%,分离收率为93%。
实施例11
与实施例1中催化剂制备方法的区别在于:将乙酰丙酮铂替换为高铼酸铵(溶液中Re浓度为13wt%),将TiO2替换为CeO2,浸渍后120℃烘干后,25mL/min氢气于250℃还原2h。
将1mmol 2,5-二甲酰基呋喃,0.007mmol 13wt%Re/CeO2催化剂,5mL异丙醇加入到15mL反应釜中,关釜,用氢气置换釜内空气10次,充入3.5MPa氢气,升温至140℃,在该温度下反应20h。反应结束后,按照实施例1所述方法,冷却并取样分析,2,5-二氰基呋喃的转化率为98%,1,6-己二胺的GC收率为97%,分离收率为93%。
实施例12
与实施例1中催化剂制备方法的区别在于:将乙酰丙酮铂替换为六氯铱酸铵(溶液中Ir浓度为38wt%),将TiO2替换为V2O5,浸渍后110℃烘干后,35mL/min氢气于150℃还原4h。
将1mmol 2,5-二甲酰基呋喃,0.18mmol 38wt%Ir/V2O5催化剂,5mL对二甲苯加入到15mL反应釜中,关釜,用氢气置换釜内空气10次,充入4.6MPa氢气,升温至230℃,在该温度下反应66h。反应结束后,按照实施例1所述方法,冷却并取样分析,2,5-二氰基呋喃的转化率为96%,1,6-己二胺的GC收率为95%,分离收率为92%。
实施例13
与实施例1中催化剂制备方法的区别在于:乙酰丙酮铂水溶液中Pt浓度为23wt%,将TiO2替换为Al2O3,浸渍后130℃烘干后,45mL/min氢气于450℃还原2h。
将1mmol 2,5-二甲酰基呋喃,0.22mmol 23wt%Pt/Al2O3催化剂,5mL四氢呋喃加入到15mL反应釜中,关釜,用氢气置换釜内空气10次,充入3.8MPa氢气,升温至130℃,在该温度下反应8h。反应结束后,按照实施例1所述方法,冷却并取样分析,2,5-二氰基呋喃的转化率为99%,1,6-己二胺的GC收率为96%,分离收率为94%。
实施例14
与实施例1中催化剂制备方法的区别在于:将乙酰丙酮铂替换为三氯化钌(溶液中Ru浓度为13wt%),将TiO2替换为Amberlyst-15,浸渍后110℃烘干后,35mL/min氢气于250℃还原3h。Amberlyst-15(干)来自上海阿拉丁有限公司。
将1mmol 2,5-二甲酰基呋喃,0.2mmol 13wt%Ru/Amberlyst-15催化剂,5mL异丙醇加入到15mL反应釜中,关釜,用氢气置换釜内空气10次,充入3.5MPa氢气,升温至160℃,在该温度下反应32h。反应结束后,按照实施例1所述方法,冷却并取样分析,2,5-二氰基呋喃的转化率为97%,1,6-己二胺的GC收率为95%,分离收率为93%。
实施例15
与实施例1中催化剂制备方法的区别在于:将乙酰丙酮铂替换为氯化钴(溶液中Co浓度为15wt%),将TiO2替换为HZSM-5,浸渍后120℃烘干后,45mL/min氢气于450℃还原3h。HZSM-5的硅铝比为20,来源于南京大学催化剂厂
将1mmol 2,5-二甲酰基呋喃,0.14mmol 15wt%Co/HZSM-5催化剂,5mL邻二甲苯加入到15mL反应釜中,关釜,用氢气置换釜内空气10次,充入2.2MPa氢气,升温至150℃,在该温度下反应20h。反应结束后,按照实施例1所述方法,冷却并取样分析,2,5-二氰基呋喃的转化率为98%,1,6-己二胺的GC收率为96%,分离收率为95%。
实施例16
与实施例1中催化剂制备方法的区别在于:将乙酰丙酮铂替换为醋酸铜(溶液中Cu浓度为8wt%),将TiO2替换为Nb2O5,浸渍后140℃烘干后,35mL/min氢气于300℃还原4h。
将1mmol 2,5-二甲酰基呋喃,0.09mmol 8wt%Cu/Nb2O5催化剂,5mL甲醇加入到15mL反应釜中,关釜,用氢气置换釜内空气10次,充入5.2MPa氢气,升温至90℃,在该温度下反应60h。反应结束后,按照实施例1所述方法,冷却并取样分析,2,5-二氰基呋喃的转化率为98%,1,6-己二胺的GC收率为97%,分离收率为94%。
实施例17
与实施例1中催化剂制备方法的区别在于:将乙酰丙酮铂替换为硝酸镍(溶液中Ni浓度为32wt%),将TiO2替换为Fe2O3,浸渍后110℃烘干后,55mL/min氢气于500℃还原2h。
将1mmol 2,5-二甲酰基呋喃,0.027mmol 32wt%Ni/Fe2O3催化剂,5mL甲醇加入到15mL反应釜中,关釜,用氢气置换釜内空气10次,充入2.8MPa氢气,升温至80℃,在该温度下反应26h。反应结束后,按照实施例1所述方法,冷却并取样分析,2,5-二氰基呋喃的转化率为97%,1,6-己二胺的GC收率为95%,分离收率为92%。
实施例18
与实施例1中催化剂制备方法的区别在于:将乙酰丙酮铂替换为硝酸钯(溶液中Pd浓度为12wt%),将TiO2替换为C,浸渍后120℃烘干后,45mL/min氢气于200℃还原3h。
将1mmol 2,5-二甲酰基呋喃,0.12mmol 12wt%Pd/C催化剂,5mL N,N-二甲基甲酰胺加入到15mL反应釜中,关釜,用氢气置换釜内空气10次,充入1.3MPa氢气,升温至170℃,在该温度下反应45h。反应结束后,按照实施例1所述方法,冷却并取样分析,2,5-二氰基呋喃的转化率为98%,1,6-己二胺的GC收率为96%,分离收率为95%。
本发明反应条件温和,使用的多相催化剂制备过程简单,用量少,易与反应体系分离,多次循环使用后仍能保持较高活性。制得的1,6-己二胺产品纯度高,达到99%以上,具有广阔的应用前景。
以上所述,仅是本申请的几个实施例,并非对本申请做任何形式的限制,虽然本申请以较佳实施例揭示如上,然而并非用以限制本申请,任何熟悉本专业的技术人员,在不脱离本申请技术方案的范围内,利用上述揭示的技术内容做出些许的变动或修饰均等同于等效实施案例,均属于技术方案范围内。
Claims (8)
1.一种催化 2,5-二氰基呋喃加氢开环合成 1,6-己二胺的方法,其特征在于,在氢源环境中,将含有 2,5-二氰基呋喃的物料,与催化剂接触,反应,得到 1,6-己二胺;
其中,所述催化剂包括酸性载体和金属元素;所述金属元素负载在所述酸性载体上;
所述金属元素包括 Pd、Pt、Ni、Rh、Ru、Re、Ir、Co、Cu、Fe、Au 中的至少一种;
在所述催化剂中,所述酸性载体选自碳材料、金属氧化物、离子交换树脂、氢型分子筛中的任一种;
所述金属氧化物包括 Re2O7、Y2O3、CeO2、ZrO2、WO3、Al2O3、TiO2、Nb2O5、V2O5、MnO2、Fe2O3、Cr2O4、MoO3中的任一种;所述离子交换树脂选自 Amberlite®IR-120H、Amberlyst-15 中的任一种;
所述氢型分子筛选自 HMCM-41、HZSM-5 中的至少一种;
当所述金属元素为Pt时,载体为TiO2或Cr2O4或Al2O3;
当所述金属元素为Rh时,载体为Re2O7或Amberlite®IR-120H;
当所述金属元素为Ni时,载体为Y2O3或Fe2O3;
当所述金属元素为Co时,载体为MoO3或HZSM-5;
当所述金属元素为Ru时,载体为WO3或Amberlyst-15;
当所述金属元素为Fe时,载体为ZrO2;
当所述金属元素为Au时,载体为MnO2;
当所述金属元素为Pd时,载体为HMCM-41或C;
当所述金属元素为Re时,载体为CeO2;
当所述金属元素为Ir时,载体为V2O5;
当所述金属元素为Cu时,载体为Nb2O5。
2.根据权利要求 1 所述的催化 2,5-二氰基呋喃加氢开环合成 1,6-己二胺的方法,其特征在于,所述金属元素在所述催化剂中的质量百分含量为0.1~40wt%;
其中,所述金属元素的质量以金属自身的质量计;所述催化剂的质量以催化剂自身的质量计。
3.根据权利要求 1 所述的催化 2,5-二氰基呋喃加氢开环合成 1,6-己二胺的方法,其特征在于,所述催化剂的用量为 2,5-二氰基呋喃质量的0.1~30mol%;
所述催化剂的质量以催化剂自身重量计。
4.根据权利要求 1 所述的催化 2,5-二氰基呋喃加氢开环合成 1,6-己二胺的方法,其特征在于,所述氢源为氢气、甲酸、异丙醇中的任一种。
5.根据权利要求 1 所述的催化 2,5-二氰基呋喃加氢开环合成 1,6-己二胺的方法,其特征在于,所述反应的条件为:
氢源分压为 0.1-6.0 MPa;
反应温度为 30-250 oC;
反应时间为 0.5-72 h。
6.根据权利要求 1 所述的催化 2,5-二氰基呋喃加氢开环合成 1,6-己二胺的方法,其特征在于,所述反应的条件为:
所述反应的条件为:
氢源分压为 1-4.0 MPa;
反应温度为 50-200 oC;
反应时间为 1-48 h。
7.根据权利要求 1 所述的催化 2,5-二氰基呋喃加氢开环合成 1,6-己二胺的方法,其特征在于,所述物料中还含有溶剂;
所述溶剂包括乙腈、甲醇、乙醇、异丙醇、四氢呋喃、二氯甲烷、N,N-二甲基甲酰胺、甲苯、邻二甲苯、对二甲苯中的任一种。
8.根据权利要求 1 所述的催化 2,5-二氰基呋喃加氢开环合成 1,6-己二胺的方法,其特征在于,所述得到 1,6-己二胺之后,还包括分离所述 1,6-己二胺;
所述分离所述 1,6-己二胺包括步骤:反应结束后,离心除去所述催化剂,旋蒸除去溶剂,洗涤固体,干燥得白色固体,即 1,6-己二胺。
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Selective synthesis of 2,5-bis(aminomethyl)furan via enhancing catalytic dehydration-hydrogenation of 2,5-diformylfuran dioxime;Yongming Xu 等;《GREEN CHEMISTRY》;20180425 * |
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