CN111138255B - 一种环己烯制备己二醛的工艺 - Google Patents

一种环己烯制备己二醛的工艺 Download PDF

Info

Publication number
CN111138255B
CN111138255B CN201911295978.4A CN201911295978A CN111138255B CN 111138255 B CN111138255 B CN 111138255B CN 201911295978 A CN201911295978 A CN 201911295978A CN 111138255 B CN111138255 B CN 111138255B
Authority
CN
China
Prior art keywords
cyclohexene
hexanedial
ozone
reaction
microchannel reactor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201911295978.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111138255A (zh
Inventor
袁扬扬
许磊
陆标
李沛东
赵晓炜
史鑫
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Dalian Institute of Chemical Physics of CAS
Original Assignee
Dalian Institute of Chemical Physics of CAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Dalian Institute of Chemical Physics of CAS filed Critical Dalian Institute of Chemical Physics of CAS
Priority to CN201911295978.4A priority Critical patent/CN111138255B/zh
Publication of CN111138255A publication Critical patent/CN111138255A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111138255B publication Critical patent/CN111138255B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C45/00—Preparation of compounds having >C = O groups bound only to carbon or hydrogen atoms; Preparation of chelates of such compounds
    • C07C45/40—Preparation of compounds having >C = O groups bound only to carbon or hydrogen atoms; Preparation of chelates of such compounds by oxidation with ozone; by ozonolysis

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)

Abstract

本申请公开了一种环己烯制备己二醛的工艺，所述制备方法包括：将混合液与含臭氧的混合气分别注入微通道反应器内，在反应条件下进行氧化反应，得到己二醛，其中，所述混合液中含有环己烯和金属氯化物催化剂。该方法采用金属氯化物催化剂与臭氧结合，实现了将环己烯选择性氧化为己二醛，克服了环己烯氧化反应中需使用贵金属配合物和高碘酸钠的缺点，通过采用微通道反应器，利用微反应器中高效的传质、传热效率，有效强化了两相物料间的物质传递，产物选择性可达93.5％。

Description

一种环己烯制备己二醛的工艺
技术领域
本申请涉及一种环己烯制备己二醛的工艺，属于化学化工领域。
背景技术
1,6-己二醛是一种重要的精细化工产品，为速效广谱的化学灭菌剂，不仅能快速高效地杀灭大多数细菌、细菌繁殖体、真菌、芽孢和病毒等，而且不腐蚀金属器械和玻璃及塑料制品，因对人体无害，可以广泛用于医疗器械、食品器具等的消毒灭菌。另外，己二醛也用于石油开采，具有抑制硫酸盐还原菌使原油含硫量升高的作用。另外，1，6-己二醛作为交联剂，具有活性高、反应快、结合量多、产物稳定，对酸、水、酶的抵抗力强等特点，可用于生物组织和人体器官的粘合与修复。1，6-己二醛的皮革鞣制作用很好，鞣革后的皮革粒面细致，绒面均匀、染色鲜艳，具有很高的耐汗性、耐热性和耐皂洗牢度。
使用高碘酸钠/硅胶体系氧化环己烯制备反式-1,2-环己二醇，可高选择性制备1,6-己二醛（香料香精化妆品, 2006(6):17-20）。但是高碘酸盐虽然有效，却有着价格昂贵、不易处理及贮存等缺点，为此，许多公司都在不断寻求制备简单、性质稳定、价廉易得的方法，联合碳化化学品及塑料技术公司（US5312996和CN1087078A）将丁二烯与氢气和一氧化碳在催化剂铑存在下反应，该铑与某些多亚磷酸酯络合，制备1,6-己二醛的转化率高。在110℃、900psig条件下，转化率99%，对己二醛的选择性为30%。
文献制备了新型Ru(II)-TSC复合物[RuH(TSC)(CO)(PPh3)2]，将其应用于烯烃的氧化裂解反应中，对于一列烯烃的氧化反应均有效果。在高碘酸钠存在时，乙腈/水溶液中室温氧化，收率最高可达99%(Chemistry Select, 2018,3(11):3036-3041)。文献研究了萘啶功能化的氮杂环卡宾配体配位的[Ru(COD)(L1)Br2]和NaIO4催化剂在烯烃氧化裂解反应中的性能。在乙酸甲酯/乙腈/水溶剂中，对烯烃选择性氧化裂解具有很好的选择性。当氧化环己烯时，己二醛收率可达100%（Journal of the American Chemical Society, 2014,136,13987-13990）。以环己烯为原料，采用RuCl3-NaIO4催化剂，在1,2-二氯乙烷-水溶液中氧化环己烯合成1, 6-己二醛，收率70%（Journal of Organic Chemistry,2001,66(14):48144818）。将羟磷灰石负载的Ru纳米颗粒与NaIO4催化剂用于环己烯氧化裂解反应中，在二氯乙烷/水溶剂中室温氧化3小时，己二醛选择性为51%（Angew.Chem.Int. Ed.,2004,43,3303-3307）。
CN109369356A公开了一种以异斯特维醇衍生物的钴配合物选择性氧化环己烯制备1,6-己二醛方法。文献报道了以过氧铌酸作催化剂，乙醇为溶剂，50%的双氧水氧化环戊烯氧化得到戊二醛的收率高达72%，表明过氧铌酸是一种对环戊烯氧化开环制备戊二醛具有很好活性和选择性的优良催化剂。而氧化环己烯制备1,6-己二醛，环己烯转化率为100%，但1,6-己二醛的选择性仅有40%（复旦学报(自然科学版)，2002，41(3):317-319）。
CN102746127A公开了以环己烯为原料，臭氧为氧化剂，以有机溶剂、冰乙酸做混合溶剂，控制反应温度在-20℃~10℃进行臭氧化反应得到臭氧化反应液，臭氧化物不分离直接进行还原反应；采用锌粉对其还原分解，氮气保护下室温反应0.5~1.5h，制备1,6-己二醛的方法，该方法中1,6-己二醛的收率最高为60%。
综上所述，环己烯氧化制备己二醛反应中，多采用金属配合物-NaIO4催化体系，催化剂制备方法复杂且价格昂贵。采用高浓度双氧水为氧化剂氧化环己烯时存在过度氧化的问题，难以得到高己二醛选择性，阻碍了该工艺的进一步工业应用。
发明内容
根据本申请的一个方面，提供了一种环己烯制备己二醛的工艺，该工艺利用微反应器中高效的传质、传热效率，有效强化了两相物料间的物质传递，在臭氧氧化剂、金属氯化物催化剂存在下将环己烯选择性氧化为己二醛，克服了环己烯氧化制己二醛过程中需要使用贵金属和高碘酸钠才能获得高的选择性，而在臭氧为氧化剂时，难以获得高的己二醛选择性的问题。
所述环己烯制备己二醛的工艺，包括：
将混合液与含臭氧的混合气分别注入微通道反应器内，在反应条件下进行氧化反应，得到己二醛，其中，所述混合液中含有环己烯和金属氯化物催化剂。
所述微通道反应器的反应通道的水力直径为20~2000um，所述混合液和所述混合气在所述微通道反应器中的有效接触时间为0.1~60 s，微通道反应器的具体水利直径及所述混合液和混合气在所述微通道反应器中的有效接触时间可以根据具体需要调整；具有极好的传热和传质能力，可以实现物料的瞬间混合与高效传热。
所述混合气中还包括：
氧气、空气、惰性气体中的至少一种；
所述混合气中臭氧的浓度为10~140mg/L。
可选地，所述混合气中臭氧的浓度的上限值选自140mg/L、130mg/L、120mg/L、110mg/L、100mg/L、90mg/L、80mg/L、70mg/L、60mg/L、50mg/L、40mg/L、30mg/L或20mg/L，下限值选自130mg/L、120mg/L、110mg/L、100mg/L、90mg/L、80mg/L、70mg/L、60mg/L、50mg/L、40mg/L、30mg/L、20mg/L或10mg/L。
可选地，所述反应条件包括：
反应温度为-70～50℃；优选-20~20℃，更，优选0~20℃；
反应压力为0.1~1.0 MPa；
所述臭氧和环己烯的摩尔比为0.40~3.0。
可选地，所述反应温度上限可选自50℃、40℃、30℃、10℃、5℃、0℃、-5℃、-15℃、-10℃或-20℃，下限值可选自40℃、30℃、10℃、5℃、0℃、-5℃、-15℃、-10℃、-20℃或-70℃。
可选地，所述金属氯化物选自氯化钌、氯化钯、氯化铑。
可选地，所述金属氯化物催化剂与所述环己烯质量比为（0. 05~0.30）：1。
可选地，所述混合液中还含有酯类助剂；所述酯类助剂所述酯类助剂选自丙酮酸甲酯、三氟丙酮酸甲酯、乙酰丙酮酸甲酯、乙酰乙酸甲酯中的至少一种。
通过增加丙酮酸甲酯，使环己烯在反应过程中形成稳定的中间过渡态，防止环己烯过度氧化生成酸，有效提高己二醛的选择性。
可选地，所述酯类助剂与所述环己烯的摩尔比为（0.05~0.3）:1，优选（0.1~0.5）：1，更优选（0.1~0.3）:1。
可选地，所述混合液中还包括有机溶剂；
所述有机溶剂选自丙酮、乙腈、乙醇中的至少一种。
可选地，所述将将混合液与含臭氧的混合气分别注入微通道反应器内，具体包括以下步骤：
将助剂、环己烯及金属氯化物催化剂溶解于有机溶剂中，经超声震荡混合得到所述含有环己烯、金属氯化物催化剂的混合液；
通过泵将所述含有环己烯、金属氯化物催化剂的混合液注入微通道反应器，并使所述含臭氧的混合气通过质量流量计注入所述微通道反应器内。
在一具体实施例中，一种环己烯选择性氧化制备己二醛的工艺，包括：
采用微通道反应器，臭氧为氧化剂，在催化剂、助剂存在下将环己烯氧化为己二醛。
具体地，将环己烯、催化剂和助剂溶解于有机溶剂中，超声震荡混合均匀后，采用泵将物料注入微通道反应器，将臭氧通过质量流量计通入微通道反应器进行反应。
所述微通道反应器中反应温度为-70~50℃，反应压力为常压。
所述臭氧为氧化剂，臭氧浓度为10~140 mg/L。
所述催化剂选自氯化钌、氯化钯、氯化铑中的一种。
所述助剂为丙酮酸甲酯，其与环己烯的摩尔比为0.1~0.5，优选为0.1~0.3。
所述溶剂为丙酮、乙腈或乙醇。
本实施例采用微通道反应器，利用微反应器中高效的传质、传热效率，有效强化了两相物料间的物质传递。在臭氧氧化剂，金属氯化物催化剂、助剂存在下将环己烯选择性氧化为己二醛，克服了环己烯氧化制己二醛过程中需要使用贵金属和高碘酸钠才能获得高的选择性，而在臭氧为氧化剂时，难以获得高的己二醛选择性的问题。本发明采用臭氧为氧化剂，将环己烯选择性氧化为己二醛，产物选择性高、无三废产生为绿色环保工艺。因此，本发明不仅具有创新性，而且具有经济上的优势和工业化应用前景。
本申请能产生的有益效果包括：
1）本申请通过采用金属氯化物催化剂，臭氧为氧化剂，实现了将环己烯选择性氧化为己二醛，克服了环己烯氧化反应中需使用贵金属配合物和高碘酸钠的缺点，本申请产物选择性可达65.4%；
2）采用微通道反应器，利用微反应器中高效的传质、传热效率，有效强化了两相物料间的物质传递，环己烯转化率最高可达100%，产物选择性进一步提高至93.5%；
3）本发明提供的制备工艺经一步氧化即可制得产物，操作简单、无三废产生为绿色环保工艺。
具体实施方式
下面结合实施例详述本发明，但本发明并不局限于这些实施例。
本发明实施例中所用微通道反应器的反应通道的水力直径为500 um，所述混合液和所述混合气在所述微通道反应器中的有效接触时间为10 s。
臭氧采用空气或氧气为气源，采用臭氧发生器制备。
如无特别说明，本发明的实施例中的原料均通过商业途径购买。
实施例中分析方法以及转化率、选择性计算如下：
利用带有自动进样器的Agilent7890气相色谱仪进行自动分析。在反应后的反应液中加入正十二烷作为内标，采用内标法进行定量。
在本发明的一些实施例中，转化率和选择性均基于碳摩尔数进行计算：
环己烯转化率（mol）=[（进料中环己烯的量）－（出料中环己烯的量）]÷（进料中环己烯的量）×100%
己二醛选择性（mol）=（出料中己二醛的量）÷（已转化环己烯的量）×100%。
实施例1微通道反应器中环己烯氧化为己二醛
将50g环己烯、116g丙酮混合制备得到质量浓度为30%的环己烯溶液，将7.78g三水合氯化钌、6.08g丙酮酸甲酯加入所述环己烯溶液中，超声震荡混合均匀后得到混合液；
采用泵将混合液注入微通道反应器，混合液流量为10g /min，使混合气通过质量流量计注入微通道反应器中，控制混合气流量为15.1 L/min，其中，混合气由氧气和臭氧组成，臭氧浓度为100mg/L；
微通道反应器内反应温度为10℃，反应压力为0.10 MPa。进料后反应10分钟采样，采用气相色谱分析。
实施例2-13微通道反应器中环己烯氧化为己二醛
采用实施例1所述的操作，改变反应的溶剂、催化剂及反应温度进行反应，具体反应条件及结果见表1。
实施例14-17
与实施例1-4基本相同，唯一不同的是没有使用助剂，具体反应条件及结果见表1。
表1 微通道反应器中环己烯氧化制己二醛反应条件及结果列表
实施例 溶剂 催化剂 催化剂质量（g） 助剂种类和质量（g） 压力（MPa） 混合液流量（g/min） 混合气流量（L/min） 反应温度（oC） 环己烯转化率（mol%） 己二醛选择性（mol%)
1 丙酮 氯化钌 7.78 A 6.08 0.1 10 15.1 10.00 82.50 85.20
2 丙酮 氯化钌 7.78 A 6.08 0.1 10 15.1 20.00 95.40 81.30
3 丙酮 氯化钌 7.78 A 6.08 0.1 10 15.1 0.00 46.50 88.40
4 丙酮 氯化钌 7.78 A 6.08 0.3 10 8.0 -10,00 23.50 54.30
5 乙腈 氯化钯 5.28 A 9.12 0.5 10 15.1 0.00 53.50 92.40
6 乙腈 氯化钯 5.28 B 6.08 0.1 10 15.1 10.00 75.30 87.50
7 乙腈 氯化钯 5.28 C 6.08 0.1 10 30.2 20.00 95.60 85.40
8 乙醇 氯化铑 7.84 D 6.08 0.2 10 15.1 0.00 85.30 93.50
9 乙醇 氯化铑 7.84 A 6.08 0.2 10 15.1 10.00 95.20 89.50
10 乙醇 氯化铑 7.84 B 18.2 0.2 10 15.1 20.00 100.00 87.30
11 丙酮 氯化钌 2.50 B 6.08 0.1 10 15.1 20.00 95.40 81.30
12 丙酮 氯化钌 5.00 C 6.08 0.1 10 15.1 20.00 95.40 81.30
13 丙酮 氯化钌 7.78 C 6.08 0.2 10 15.1 10.00 82.50 85.20
14 丙酮 氯化钌 7.78 0 0.1 10 15.1 10.00 73.29 65.40
15 丙酮 氯化钌 7.78 0 0.1 10 15.1 20.00 94.52 71.63
16 丙酮 氯化钌 7.78 0 0.1 10 15.1 0.00 43.78 72.50
17 丙酮 氯化钌 7.78 0 0.3 10 8.0 -10,00 21.85 51.29
备注：助剂A：丙酮酸甲酯，助剂B：三氟丙酮酸甲酯，助剂C：乙酰丙酮酸甲酯，助剂D：乙酰乙酸甲酯。
由表1可见，本申请提供的制备方法，己二醛普遍具有较高的选择性，尤其是当使用助剂、反应温度为0~20℃时己二醛选择性可达81.3%以上，最高可达93.5%，环己烯的转化率可达85.3%以上，最高可达100%；使助剂的实施例己二醛的选择性高于不使用的实施例。
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 (10)

1.一种环己烯制备己二醛的方法，其特征在于，所述方法包括：
将混合液与含臭氧的混合气分别注入微通道反应器内，在反应条件下进行氧化反应，得到己二醛，其中，所述混合液中含有环己烯和金属氯化物催化剂；
所述金属氯化物选自氯化钌、氯化钯、氯化铑中的至少一种；
反应温度为0～20℃。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述微通道反应器的反应通道的水力直径为20~2000um，所述混合液和所述混合气在所述微通道反应器中的有效接触时间为0.1~60s。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述混合气中还包括：
氧气、空气、惰性气体中的至少一种；
所述混合气中臭氧的浓度为10~140mg/L。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述反应条件包括：
反应压力为0.1~1.0 Mpa。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述反应温度为-20~20℃。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述反应条件包括：
所述臭氧和环己烯的摩尔比为0.40~3.0。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述金属氯化物催化剂与所述环己烯质量比为（0.05~0. 30）：1。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述混合液中还含有酯类助剂；所述酯类助剂包括丙酮酸甲酯、三氟丙酮酸甲酯、乙酰丙酮酸甲酯、乙酰乙酸甲酯中的至少一种。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于：所述酯类助剂与所述环己烯质量比为（0.05~0.3）：1。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述混合液中还包含有机溶剂；
所述有机溶剂选自丙酮、乙腈、乙醇中的至少一种。
CN201911295978.4A 2019-12-16 2019-12-16 一种环己烯制备己二醛的工艺 Active CN111138255B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911295978.4A CN111138255B (zh) 2019-12-16 2019-12-16 一种环己烯制备己二醛的工艺

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911295978.4A CN111138255B (zh) 2019-12-16 2019-12-16 一种环己烯制备己二醛的工艺

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111138255A CN111138255A (zh) 2020-05-12
CN111138255B true CN111138255B (zh) 2021-06-22

Family

ID=70518501

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201911295978.4A Active CN111138255B (zh) 2019-12-16 2019-12-16 一种环己烯制备己二醛的工艺

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111138255B (zh)

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB709441A (en) * 1950-10-09 1954-05-26 Du Pont Preparation of hexamethylenediamines
GB709450A (en) * 1950-10-09 1954-05-26 Du Pont Preparation of adipaldehyde
DE2201411C3 (de) * 1972-01-13 1980-02-07 Bayer Ag, 5090 Leverkusen Verfahren zur oxydativen Spaltung von ungesättigten Kohlenwasserstoffen
AT380008B (de) * 1983-12-23 1986-03-25 Chemie Linz Ag Verfahren zur herstellung von mono- oder biscarbonylverbindungen
CN103874675B (zh) * 2011-10-11 2015-11-25 奇华顿股份有限公司 甲氧基甜瓜醛的制备方法
CN102746127A (zh) * 2012-07-23 2012-10-24 中国平煤神马能源化工集团有限责任公司 一种1,6-己二醛的制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN111138255A (zh) 2020-05-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Labat et al. Oxidative degradation of aromatic pollutants by chemical models of ligninase based on porphyrin complexes
McMurry et al. New method for the reductive coupling of carbonyls to olefins. Synthesis of. beta.-carotene
Nakamura et al. Allylic oxidations in natural product synthesis
Sam et al. Electrospray mass spectrometry of iron bleomycin: Demonstration that activated bleomycin is a ferric peroxide complex
Wirth et al. Catalytic asymmetric oxyselenenylation–elimination reactions using chiral selenium compounds
Smith et al. Oxidation of alkanes by iodosylbenzene (PhIO) catalysed by supported Mn (III) porphyrins: Activity and mechanism
Jin et al. Photoinduced and palladium-catalyzed remote desaturation of amide derivatives
CN101440028B (zh) 一种对叔丁基苯甲醛的合成方法
CN111138257B (zh) 一种制备己二醛的方法
Herndon et al. Cyclopentenones from the reaction of alkynes with cyclopropylcarbenechromium complexes
Murahashi et al. Copper complexes for catalytic, aerobic oxidation of hydrocarbons
Mohebbi et al. Oxovanadium (IV) complexes as homogeneous catalyst—aerobic epoxidation of olefins
CN111138255B (zh) 一种环己烯制备己二醛的工艺
Tangestaninejad et al. Efficient and selective hydrocarbon oxidation with sodium periodate under ultrasonic irradiation catalyzed by polystyrene-bound Mn (TPyP)
Bahramian et al. Catalytic epoxidation of olefins and hydroxylation of alkanes with sodium periodate by water-soluble manganese (III) salen
Kuznetsova et al. The influence of Fe (III) acetylacetonate and o-phenanthroline towards improvement of NHPI-catalyzed cumene oxidation
Sloboda-Rozner et al. Aerobic oxidation of aldehydes catalyzed by ɛ-Keggin type polyoxometalates [Mo12VO39 (μ2-OH) 10H2 {XII (H2O) 3} 4](X= Ni, Co, Mn and Cu) as heterogeneous catalysts
CN111138253B (zh) 一种氧化环己烯的工艺
ES2848028T3 (es) Método para fabricar 2,3-butanodiol
Murahashi Development of biomimetic catalytic oxidation methods and non-salt methods using transition metal-based acid and base ambiphilic catalysts
Louloudi et al. Alkene epoxidation catalysed by binuclear manganese complexes
CN113499771B (zh) 钌炭催化剂及其制备方法和应用
Murahashi et al. Ruthenium-catalyzed Oxidation of Alkenes, Alcohols, Amines, Amides, b-Lactams, Phenols, and Hydrocarbons
Campestrini et al. A mechanistic study on oxidation of benzylic alcohols with PPh4HSO5 catalysed by manganese (III) porphyrins in homogeneous solution
Uchida et al. Green asymmetric oxidation using air as oxidant

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant