CN102211979A

CN102211979A - 一种制备2,2-二(4-羟基环己基)丙烷的方法

Info

Publication number: CN102211979A
Application number: CN2010101424205A
Authority: CN
Inventors: 吕连海; 杜文强; 张克勇
Original assignee: PANJIN HEYUN NEW MATERIALS CO Ltd; Dalian University of Technology
Current assignee: PANJIN HEYUN NEW MATERIALS CO Ltd; Dalian University of Technology
Priority date: 2010-04-02
Filing date: 2010-04-02
Publication date: 2011-10-12

Abstract

本发明涉及一种制备2，2-二(4-羟基环己基)丙烷(氢化双酚A)的方法，该方法以2，2-二(4-羟基苯基)丙烷(双酚A)为原料，采用负载型纳米钌基催化剂，进行催化加氢反应。该方法采用釜式高压反应器，高活性的负载型纳米钌催化剂，底物浓度为5-50％，在温度80-150℃，压力3-8MPa条件下，反应1到5小时，双酚A的转化率达到100％，氢化双酚A的选择性接近100％。该方法具有反应条件较温和，操作简单，效率高，产品质量好，催化剂易回收再利用。

Description

一种制备2,2-二(4-羟基环己基)丙烷的方法

技术领域

本发明涉及一种制备2，2-二(4-羟基环己基)丙烷的方法。

背景技术

2，2-二(4-羟基环己基)丙烷(氢化双酚A)主要用于制造环氧树脂、聚碳酸酯、聚丙烯酸树脂、不饱和树脂等，具有热稳定性好、化学稳定性高以及耐候性强等优点，适于户外应用。氢化双酚A通常是以双酚A为原料经催化加氢反应制备，该加氢反应属于芳香族化合物加氢，理论上对苯环加氢起催化作用的活性组分都可以应用于双酚A的加氢反应过程，所以针对双酚A分子结构的特点，制备活性高和选择性好的催化剂，就要选用适合的催化活性组分和载体。目前，双酚A加氢催化剂主要有：金属骨架型催化剂和贵金属负载型催化剂，一般反应条件为50-250℃、氢气压力1-30MPa，可以采用间歇或连续加氢工艺流程，反应产物使用减压精馏或重结晶工艺进行分离提纯。

在过去几十年，对于氢化双酚A的制备方法前人已经做了大量的工作，目前的研究结果中，所使用的催化剂活性组分包括镍、钯和钌等金属，绝大多数研究工作都采用改性金属-浸渍催化剂或加入助剂来提高反应速率和产品收率的方法。这些催化活性金属可以单独使用，如金属骨架催化剂；但考虑到经济效益等因素，在多数情况下是将贵金属活性组分均匀地分散在大比表面积的载体上，从而大大降低了催化剂的制造成本。同时，可以有效改善催化剂的某些性能，如热稳定性和机械稳定性等。适合的载体包括活性碳、二氧化硅、三氧化铝、硅藻土和沸石等。

中国专利No.2002106270.6公开了Ru/SiO₂催化双酚A加氢制备氢化双酚A的方法。该氢化反应采用固定床反应器，并对载体进行表面处理，抑制脱水副反应。但采用该催化体系时，活性和选择性都不令人满意。

美国专利US2118954中，采用负载型镍基催化剂，用于双酚A液相加氢，反应温度为200℃，压力为10-20MPa。然而反应条件苛刻，反应时间长，导致产品收率低，质量差。

美国专利US4001343和US4192960报道了一种氢化双酚A的制备方法。在反应温度120-220℃，压力3MPa，反应4小时可以实现转化率达97％，选择性99％。但该反应采用均相催化剂，存在的弊端是催化剂不能重复利用，生产成本高，产品与催化剂分离难，影响产品质量。

美国专利US4885409公开了一种采用钯负载在活性碳载体上将本体或在溶剂中的双酚A与氢反应实现双酚A氢化的方法。在反应温度为140℃，压力为10MPa条件下，反应12小时，氢化双酚A的选择性高于99％，其中产物中反反异构体的含量高于55％。但该工艺催化剂用量大，制造成本高，工业化难度大。

日本专利No.61-260034公开了在10-100重量％的骨架镍催化剂存在下并借助于包含碱土金属氢氧化物例如氢氧化钙或氢氧化镁的反应促进剂氢化双酚A的方法。该氢化反应在4-6MPa的氢压、120-220℃下进行。该体系的选择性不理想。

采用负载型纳米贵金属催化剂，实现纳米贵金属胶体催化剂固载化，有效地解决了贵金属催化剂不易与产物分离和不能重复使用的缺点，在保证催化剂的活性和选择性的前提下，大大降低了催化剂的制造成本，节约了贵金属的用量。同时提高了催化剂的热稳定性能和机械性能等性能。本发明所使用高活性负载型纳米钌基催化剂是已知的，其制备方法在中国专利200610047701.6(在此将其引入作为参考)已有报道，该方法步骤是：首先通过化学还原金属钌盐，制得表面活性剂保护下的纳米钌金属胶体，然后用载体吸附制得的金属胶体溶液，吸附结束后，过滤，采用去离子水洗涤催化剂直至滤液中无Cl-存在，得到高分散负载型纳米钌金属催化剂。

发明内容

本发明的目的是提供一种活性高、选择性好、适用于工业化生产的制备2，2-二(4-羟基环己基)丙烷的方法。

本发明通过由2，2-二(4-羟基苯基)丙烷(双酚A)出发采用高活性负载型纳米钌基催化剂，进行催化加氢实现了上述目的。

因此，本发明涉及一种制备2，2-二(4-羟基环己基)丙烷的方法，该方法以2，2-二(4-羟基苯基)丙烷为原料，采用负载型纳米钌基催化剂，进行催化加氢反应制得2，2-二(4-羟基环己基)丙烷。

在一个实施方案中，所述加氢反应在选自环己烷、二氧六环、四氢呋喃、乙酸乙酯、异丙醇、2-丁醇、正丁醇或其混合物中的溶剂中进行，优选四氢呋喃。

在一个实施方案中，所述加氢反应的温度为80-150℃。

在一个实施方案中，所述加氢反应的压力为3-8MPa。

在一个实施方案中，所述加氢反应的时间为1-5小时。

在一个实施方案中，所述负载型纳米钌催化剂的添加量为反应底物2，2-二(4-羟基苯基)丙烷加入量的1-15重量％，优选为3-5重量％。

在一个实施方案中，以反应底物2，2-二(4-羟基苯基)丙烷和溶剂的总质量为基础计算，所述反应底物2，2-二(4-羟基苯基)丙烷的质量浓度为5-50％，优选为20-30％。

在一个实施方案中，该方法包括下列步骤：

向容器加入原料、溶剂、负载型纳米钌催化剂，其中所述负载型纳米钌催化剂的添加量为反应底物2，2-二(4-羟基苯基)丙烷加入量的1-15重量％，以反应底物2，2-二(4-羟基苯基)丙烷和溶剂的总质量为基础计算，所述反应底物2，2-二(4-羟基苯基)丙烷的质量浓度为5-50％；

密闭后用氮气和氢气除气，然后充入一定量氢气；

放入油浴中将反应加热至80-150℃；

调整体系压力使其达到3-8MPa，并在搅拌下反应1-5小时。

在一个实施方案中，所述加氢反应是在间歇式加氢反应体系中进行的，优选为间歇式釜式高压反应器。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1.本发明双酚A高选择性加氢制备氢化双酚A的方法，采用高活性的负载型纳米钌催化剂，底物浓度为5-50％，在温度80-150℃，压力3-8MPa条件下，反应1到5小时，双酚A的转化率达到100％，氢化双酚A的选择性接近100％。

2.本发明所使用的负载型纳米钌基催化剂，具有活性高，选择性好，使用寿命长。

3.本发明所使用的负载型纳米钌基催化剂以活性碳作为载体，催化剂易回收再利用。

4.在负载型纳米催化剂制备过程中，无需添加有机溶剂，避免了有机污染。同时整个过程中，采用水作为分散体系且循环使用，大大降低了制造成本。

5.所述负载型纳米催化剂制备方法简便，工艺操作简单，重现性好，绿色环保，适合于大规模工业化生产。

6.本发明的方法具有反应条件较温和，转化率高，产品质量好，展现了良好的工业化前景。

综上所述，本发明的方法与目前报道的论文或发明专利相比较，最突出的特点是本发明专利方法在较温和的条件下，实现双酚A高转化率高选择性加氢制备氢化双酚A，克服了传统生产方法存在的高温、高压、反应时间长、工艺复杂、投资大和能耗高等缺点。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步示例性说明，而不是对其范围进行限制。

实施例1

在容积为75ml的釜式高压反应器中放入8g的2，2-二(4-羟基苯基)丙烷(双酚A)，30ml异丙醇，0.5g负载型纳米Ru/C催化剂，密闭后用氮气氢气各置换三次，然后充入2MPa的氢气，放入油域中升温加热，并缓慢搅拌，当高压釜内的温度达到110℃时，调整氢气阀使体系压力维持5MPa的氢压保持恒定，开始反应，在110℃下反应90分钟。冷却后取样进行毛细管气相色谱分析，具体方法是：FID检测器，SE-54毛细管柱(50m×0.32mm×0.5μm)，气化检测温度均：280℃，柱温：起始温度160℃，以8℃/分的速率升至260℃，保持20分钟，分析结果为：双酚A的转化率为100％，氢化双酚A的收率为98.7％。；产物采用HP6890/MSD5793气-质联用仪进行定性分析。主要的特征离子峰是(m/z：141，123，107，81，67，55，41)，与2，2-二(4-羟基环己基)丙烷的标准气质图谱一致，确定了氢化产品就是目标产物。

实施例2

在容积为75ml的釜式高压反应器中放入8g的2，2-二(4-羟基苯基)丙烷(双酚A)，30ml乙酸乙酯，0.5g负载型纳米Ru/C催化剂，密闭后用氮气氢气各置换三次，然后充入2MPa的氢气，放入油域中升温加热，并缓慢搅拌，当高压釜内的温度达到100℃时，调整氢气阀使体系压力维持5MPa的氢压保持恒定，开始反应，在100℃下反应90分钟。冷却后取样进行毛细管气相色谱分析，分析结果为双酚A的转化率为100％，氢化双酚A的收率为98.1％。具体定量和定性的分析方法与实例1相同。

实施例3

在容积为75ml的釜式高压反应器中放入10g的2，2-二(4-羟基苯基)丙烷(双酚A)，30ml四氢呋喃，0.5g负载型纳米Ru/C催化剂，密闭后用氮气氢气各置换三次，然后充入2MPa的氢气，放入油域中升温加热，并缓慢搅拌，当高压釜内的温度达到110℃时，调整氢气阀使体系压力维持5MPa的氢压保持恒定，开始反应，在110℃下反应90分钟。冷却后取样进行毛细管气相色谱分析，分析结果为双酚A的转化率为100％，氢化双酚A的收率为99.3％。具体定量和定性的分析方法与实例1相同。

实施例4

在容积为75ml的釜式高压反应器中放入10g的2，2-二(4-羟基苯基)丙烷(双酚A)，30ml四氢呋喃，0.5g负载型纳米Ru/C催化剂，密闭后用氮气氢气各置换三次，然后充入2MPa的氢气，放入油域中升温加热，并缓慢搅拌，当高压釜内的温度达到110℃时，调整氢气阀使体系压力维持6MPa的氢压保持恒定，开始反应，在110℃下反应70分钟。取样分析，冷却后取样进行毛细管气相色谱分析，分析结果为双酚A的转化率为100％，氢化双酚A的收率为99.6％。具体定量和定性的分析方法与实例1相同。

实施例5

在容积为200ml的釜式高压反应器中放入30g的2，2-二(4-羟基苯基)丙烷(双酚A)，90ml四氢呋喃，1g负载型纳米Ru/C催化剂，密闭后用氮气氢气各置换三次，然后充入2MPa的氢气，放入油域中升温加热，并缓慢搅拌，当高压釜内的温度达到110℃时，调整氢气阀使体系压力维持6MPa的氢压保持恒定，开始反应，在110℃下反应150分钟。冷却后取样进行毛细管气相色谱分析，分析结果为双酚A的转化率为100％，氢化双酚A的收率为99.1％。具体定量和定性的分析方法与实例1相同。

实施例6

在容积为500ml的机械搅拌高压釜中放入120g的2，2-二(4-羟基苯基)丙烷(双酚A)，300ml四氢呋喃，3g负载型纳米Ru/C催化剂，密闭后用氮气氢气各置换三次，然后充入2MPa的氢气，开始升温加热，并缓慢搅拌，当高压釜内的温度达到110℃时，调整氢气阀使体系压力维持6MPa的氢压保持恒定，开始反应，在110℃下反应130分钟。冷却后取样进行毛细管气相色谱分析，分析结果为双酚A的转化率为100％，氢化双酚A的收率为99.4％。具体定量和定性的分析方法与实例1相同。

实施例7

在容积为75ml的釜式高压反应器中放入10g的2，2-二(4-羟基苯基)丙烷(双酚A)，30ml四氢呋喃，0.5g负载型纳米Ru/C催化剂，密闭后用氮气氢气各置换三次，然后充入2MPa的氢气，放入油域中升温加热，并缓慢搅拌，当高压釜内的温度达到80℃时，调整氢气阀使体系压力维持6MPa的氢压保持恒定，开始反应，在80℃下反应200分钟。冷却后取样进行毛细管气相色谱分析，分析结果为双酚A的转化率为100％，氢化双酚A的收率为98.5％。具体定量和定性的分析方法与实例1相同。

实施例8

在容积为75ml的釜式高压反应器中放入10g的2，2-二(4-羟基苯基)丙烷(双酚A)，30ml四氢呋喃，0.5g负载型纳米Ru/C催化剂，密闭后用氮气氢气各置换三次，然后充入2MPa的氢气，放入油域中升温加热，并缓慢搅拌，当高压釜内的温度达到90℃时，调整氢气阀使体系压力维持7MPa的氢压保持恒定，开始反应，在90℃下反应150分钟。冷却后取样进行毛细管气相色谱分析，分析结果为双酚A的转化率为100％，氢化双酚A的收率为98.9％。具体定量和定性的分析方法与实例1相同。

实施例9

在容积为75ml的釜式高压反应器中放入10g的2，2-二(4-羟基苯基)丙烷(双酚A)，30ml四氢呋喃，0.5g负载型纳米Ru/C催化剂，密闭后用氮气氢气各置换三次，然后充入2MPa的氢气，放入油域中升温加热，并缓慢搅拌，当高压釜内的温度达到100℃时，调整氢气阀使体系压力维持8MPa的氢压保持恒定，开始反应，在100℃下反应60分钟。冷却后取样进行毛细管气相色谱分析，分析结果为双酚A的转化率为100％，氢化双酚A的收率为98.0％。具体定量和定性的分析方法与实例1相同。

实施例10

在容积为75ml的釜式高压反应器中放入10g的2，2-二(4-羟基苯基)丙烷(双酚A)，30ml四氢呋喃，0.5g负载型纳米Ru/C催化剂，密闭后用氮气氢气各置换三次，然后充入2MPa的氢气，放入油域中升温加热，并缓慢搅拌，当高压釜内的温度达到140℃时，调整氢气阀使体系压力维持4MPa的氢压保持恒定，开始反应，在140℃下反应120分钟。冷却后取样进行毛细管气相色谱分析，分析结果为双酚A的转化率为100％，氢化双酚A的收率为98.3％。具体定量和定性的分析方法与实例1相同。

Claims

1.一种制备2，2-二(4-羟基环己基)丙烷的方法，其特征在于，该方法以2，2-二(4-羟基苯基)丙烷为原料，采用负载型纳米钌基催化剂，进行催化加氢反应制得2，2-二(4-羟基环己基)丙烷。

2.权利要求1所述的方法，其特征在于，所述加氢反应在选自环己烷、二氧六环、四氢呋喃、乙酸乙酯、异丙醇、2-丁醇、正丁醇或其混合物中的溶剂中进行，优选四氢呋喃。

3.前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述加氢反应的温度为80-150℃。

4.前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述加氢反应的压力为3-8MPa。

5.前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述加氢反应的时间为1-5小时。

6.前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述负载型纳米钌催化剂的添加量为反应底物2，2-二(4-羟基苯基)丙烷加入量的1-15重量％，优选为3-5重量％。

7.前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，以反应底物2，2-二(4-羟基苯基)丙烷和溶剂的总质量为基础计算，所述反应底物2，2-二(4-羟基苯基)丙烷的质量浓度为5-50％，优选为20-30％。

8.前述权利要求中任一项的方法，其特征在于，该方法包括下列步骤：

密闭后用氮气和氢气除气，然后充入一定量氢气；

放入油浴中将反应加热至80-150℃；

调整体系压力使其达到3-8MPa，并在搅拌下反应1-5小时。

9.前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述加氢反应是在间歇式加氢反应体系中进行的，优选为间歇式釜式高压反应器。