CN114042474B - 一种功能化离子液体催化剂、制备方法及应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种以功能化离子液体以及其催化加成制备异丙醇胺的方法，通过功能化离子液体的催化加成作用，大幅减低氨环比，减少异丙醇胺同分异构体的生成，提高了生产效率，同时显著降低反应温度和反应压力，减少了设备投资，彻底杜绝了现有技术中以水为催化剂所导致反应条件苛刻、产品收率低、选择性差、副反应多以及分离能耗高等问题。

Description

一种功能化离子液体催化剂、制备方法及应用
技术领域
本发明属于异丙醇胺合成领域，具体涉及一种功能化离子液体催化剂以及加成制备异丙醇胺的方法。
背景技术
异丙醇胺包括一异丙醇胺(MIPA)、二异丙醇胺(DIPA)和三异丙醇胺(TIPA)，异丙醇胺具有氨基和羟基双官能团，因此拥有醇与胺的化学性质，可以合成一系列重要衍生物。其中，一异丙醇胺可用于洗涤剂、纺织助剂、金属切削液、医药、农药及香精香料中间体的合成等；二异丙醇胺的水溶液或它与其他溶剂一起构成的混合水溶液广泛用作气体脱硫剂；三异丙醇胺则普遍应用于水泥助磨剂。随着社会和技术的发展，异丙醇胺的应用范围日益扩大，逐渐成为一种优良的、有广阔发展前景的有机化工与精细化工品。
目前工业上生产异丙醇胺最可行的方法为液氨与环氧丙烷在水做催化剂的条件下生成异丙醇胺混合物，然后通过精馏操作逐级分离为一异丙醇胺、二异丙醇胺和三异丙醇胺三种纯品。该反应为一个连串反应，主要反应式如下：
Figure BDA0003363436190000011
上述工艺采用水做催化剂，水在促进主反应的同时，一方面会导致一系列副反应的生成，比如：水将与环氧丙烷发生开环反应生成丙二醇和丙二醇丙氧基醚：
Figure BDA0003363436190000021
另一方面，水在后续产品精制过程中需要脱除干净，而脱水需要大量能耗。另外，由于环氧键断裂位置的不同，在生成异丙醇胺，尤其是一异丙醇胺(1-氨基-2-丙醇)的过程中，环氧键会从取代基多的一段断裂，生成一异丙醇胺的同分异构体2-氨基-1-丙醇，二异丙醇胺和三异丙醇胺同理会形成相应的同分异构体。这些异构体在合成医药或农药中间体时会生成无药效甚至有毒的化学物质。由于现有的工艺很难控制环氧键的断裂位置，生产出来的异丙醇胺多含有6wt％左右的同分异构体，并不能直接用于合成医药或农药中间体，需要采用一定的分离手段将其中的同分异构体去除，得到高纯度(≥99wt％)的异丙醇胺，才能用于合成医药或农药中间体。但是，异丙醇胺同分异构体的分离难度大、能耗高，且工艺过程复杂、工艺条件苛刻，而在工业上将它们分离的难度则更大，不仅需要增加新设备，而且操作成本也很大。
专利CN1410416A公开了一种异丙醇胺的生产方法，该生产方法以氨和环氧丙烷为原料，采用水催化，利用多段串联管式反应器进行快速反应，后续经脱氨和脱水处理，逐级分离得到一异丙醇胺、二异丙醇胺和三异丙醇胺三种产品。该专利在系统运转正常后，将催化剂由水更换为一异丙醇胺水溶液，在一定程度上抑制了副反应的发生，但该方法对原料氨与环氧丙烷混合操作要求严苛，也无法杜绝副反应的反生以及异丙醇胺同分异构体的生成。
专利CN101265196A和专利CN101265197A分别公开了一种一异丙醇胺、二异丙醇胺的合成方法，该工艺均以氨水和环氧丙烷为原料，在高压反应釜中进行反应，反应母液经过后处理各自得到一异丙醇胺和二异丙醇胺。CN101265196A精制得到的一异丙醇胺产品中1-氨基-2-丙醇成分占99wt％以上，其同分异构体2-氨基1-丙醇在1wt％以下，CN101265197A二异丙醇胺产品中1,1’-(亚氨基)二-2-丙醇成分占99wt％以上，其同分异构体在1wt％以下，均能满足合成医药、农药、香精、香料等产品的高端需求。但是该两篇专利均采用间歇工艺，产品质量稳定性差、生产效率低，同时为了加快反应速率和提高产品选择性，需要添加较多的去离子水和控制高的氨环摩尔比，这样会造成后续脱氨、脱水能耗高的问题。
专利CN109748805A公开了一种以无水液氨和环氧丙烷作原料在无粘结剂ZSM-5沸石分子筛催化剂催化作用下生产异丙醇胺的方法，该专利主要解决现有技术中以水为催化剂，从而导致装置投资高、脱水能耗高、产品副产多等问题，但该反应流程复杂、设备投资高，而且存在着对于原料液氨纯度要求较高，催化剂催化效率受载体比表面积限制，催化效率较差等问题。同时该专利未提及对异丙醇胺同分异构体的催化选择性。
就目前公开的异丙醇胺的生产方法来看，普遍存在着反应条件苛刻，产品收率低、选择性差、容易发生副反应以及分离能耗高的问题。因此，亟需找到一种合适的生产工艺，从根本上解决产品收率低和选择性差、副反应多的问题，同时，通过不断优化工艺条件，达到提高生产效率和产品品质的目的。
发明内容
本发明的目的是提供一种功能化离子液体催化剂，该功能化离子液体催化剂能够催化制备异丙醇胺。
本发明的另一个目的在于提供一种功能化离子液体催化剂的制备方法。
本发明的再一个目的在于提供了一种以功能化离子液体催化加成制备异丙醇胺的方法，通过功能化离子液体的催化加成作用，大幅减低氨环比，减少异丙醇胺同分异构体的生成，提高了生产效率，同时显著降低反应温度和反应压力，减少了设备投资，彻底杜绝了现有技术中以水为催化剂所导致反应条件苛刻、产品收率低、选择性差、副反应多以及分离能耗高等问题。
为达到以上发明目的，本发明采用的技术方案如下：
一种功能化离子液体催化剂，其结构式如下：
Figure BDA0003363436190000041
R＝-CH2COOH、-CH2CH2COOH、-CH2CH2OH、-CH2CH2CH2OH中的一种
X＝Cl、Br、I中的一种。
该功能化离子液体催化剂采用如下步骤制备：将卤代酸或卤代醇与1-甲基咪唑溶解于溶剂中，搅拌回流反应结束后，反应产物经冷却、旋蒸、洗涤、二次旋蒸、干燥，即可得到功能化离子液体催化剂。
所述卤代酸为溴乙酸、3-溴丙酸、氯乙酸、3-氯丙酸、碘乙酸、3-碘丙酸，所述卤代醇为2-溴乙醇、3-溴-1-丙醇、2-氯乙醇、3-氯-1-丙醇、2-碘乙醇、3-碘-1-丙醇。
所述卤代酸或卤代醇与1-甲基咪唑的摩尔比为0.8-1.2∶1，反应温度为100-130℃，反应时间为24-48h，所述溶剂为乙醚、甲苯、乙腈中的一种，优选卤代酸或卤代醇与1-甲基咪唑的摩尔比为1:1,反应温度为110-120℃，反应时间为28-44h，溶剂为乙醚。
一种功能化离子液体催化制备异丙醇胺的方法，包括以下步骤：
(1)无水液氨、环氧丙烷和功能化离子液体经混合后进入反应器，在功能化离子液体的催化作用下，得到反应母液；
(2)上述的反应母液经减压后进入脱氨塔脱除其中的氨，得到脱氨母液；
(3)上述脱氨母液依次进入一异丙醇胺精馏塔、二异丙醇胺精馏塔和三异丙醇胺精馏塔，在塔顶各自得到精制一异丙醇胺，精制二异丙醇胺和精制三异丙醇胺，最终塔底液得到功能化离子液体。
本发明所述的反应器器型包括蛇管式反应器、列管式反应器、U型管式反应器、喷射反应器、微反应器、间歇反应釜，优选列管式反应器。
优选地，本发明所述的步骤(1)中，无水液氨和环氧丙烷的摩尔比为4-9：1。
优选地，本发明所述的步骤(1)中，反应温度为70-100℃，优选80-90℃；反应压力为4-7MPaG，优选5-6MPaG。
优选地，本发明所述的步骤(1)中，以环氧丙烷的量为100mol％计，功能化离子液体的添加量为2-20mol％，优选5-15mol％。
优选地，本发明所述的步骤(2)中，脱氨塔塔底操作温度为140-180℃，操作压力为0.5-1.5MPaG。
优选地，本发明所述的步骤(2)中，塔顶得到的氨经压缩冷凝后重新回用。
优选地，本发明所述的步骤(3)中，一异丙醇胺精馏塔塔底操作温度为100-150℃，操作压力为-0.09—-0.095MPaG。
优选地，本发明所述的步骤(3)中，一异丙醇胺精馏塔塔顶采出的一异丙醇胺产品中，1-氨基-2-丙醇的收率在99.85wt％以上，而其同分异构体的质量百分比控制在0.15％以下。
优选地，本发明所述的步骤(3)中，二异丙醇胺精馏塔塔底操作温度为140-180℃，操作压力为-0.09—-0.097MPaG。
优选地，本发明所述的步骤(3)中，二异丙醇胺精馏塔塔顶采出的二异丙醇胺产品中，1,1’-(亚氨基)二-2-丙醇的收率在99.80wt％以上，而其同分异构体的质量百分比控制在0.20％以下
优选地，本发明所述的步骤(3)中，三异丙醇胺精馏塔塔底操作温度为170-200℃，操作压力为-0.09—-0.099MPaG。
本发明所述的步骤(3)中，三异丙醇胺精馏塔塔底得到的功能化离子液体循环回用。本发明首次采用离子液体催化加成制备异丙醇胺，经过改性，将羧基或者羟基引入阳离子中，羧基或者羟基中的氢原子可以与阴离子的L碱卤素负离子协同催化开环环氧丙烷。
本发明具有如下的有益效果：
(1)根据反应机理，功能化离子液体[R-Mim][X]中阳离子基团的氢功能位点与环氧丙烷的环氧键相互作用，使得后者的C-O键极化，同时功能化离子液体中的卤素负离子亲核进攻环氧化合物中空间位阻较少的β碳原子，促使其开环形成氧负离子中间体，最后液氨分子取代卤素负离子并发生氢转移，生成异丙醇胺。由于离子液体中氢活性位点与L碱的协同作用，环氧丙烷发生SN2反应，环氧键从取代基少的一段断裂，这样就减少了异丙醇胺异构体的发生，相应的也减少了氨环比，增加了生产效率。
(2)本发明采用功能化离子液体均相催化剂，在保持高催化效率和高催化选择性的同时，借助离子液体极低的饱和蒸汽压和优异的热稳定性等特点，大幅降低了反应苛刻度，使得反应在较低的温度和压力下即可快速反应，降低了设备投资和操作的危险性。
(3)本发明提供了一种功能化离子液体催化剂制备异丙醇胺的方法，该方法克服了现有技术以水作催化剂所存在的反应条件苛刻、副反应多、选择性差的问题，所生产的异丙醇胺(包括一异丙醇胺、二异丙醇胺和三异丙醇胺)的总收率在99.95wt％以上，副产的丙二醇及聚醚类杂质控制在0.05wt％以下，并且后处理不需要进行脱水处理，大大降低了装置能耗和设备投资等缺点。
(4)本发明提供了一种减少异丙醇胺同分异构体含量的方法，本发明所生产的一异丙醇胺产品中，1-氨基-2-丙醇的收率可达到99.85wt％，而其同分异构体的质量百分比控制在0.15％以下，同样，二异丙醇胺产品中，1,1’-(亚氨基)二-2-丙醇的收率可达99.80wt％，其异构体的质量百分比控制在0.20％以下，两种产品完全满足医药、农药、香精和香料等产品的高端需求。
具体实施方式
下面的实施例将对本发明所提供的方法予以进一步的说明，但本发明不限于所列出的实施例，还应包括在本发明所要求的权利范围内其它任何公知的改变。
1-甲基咪唑、溴乙酸、3-溴丙酸、2-溴乙醇、3-溴-1-丙醇均购自阿拉丁；
其他原料均为市售。
测试方法
异丙醇胺的收率采用气相色谱法测试
气相色谱仪：岛津GC-2014(FID)检测器，SE-30毛细管柱
Figure BDA0003363436190000081
进样口280℃，检测器260℃；升温程序：60℃，恒温2min，然后以30℃/min的速率升至240℃，保持10min。
功能化离子液体为[R-Mim][X]的制备
制备例1：催化剂A：[CH2COOH-Mim][Br]的制备方法具体如下：
在氮气保护和冰水浴下，分别取16.420g 1-甲基咪唑、27.790g 2-溴乙酸和75ml乙醚于三口烧瓶中，加入磁力搅拌子，升温至378.15K回流反应42h。反应产物使用旋转蒸发仪进行旋蒸，旋蒸的转速为100rpm，温度设置313.15K，时间3h，除去乙醚。待产物冷却至室温后，使用乙酸乙酯洗涤5次，再次使用旋转蒸发仪进行旋蒸，旋蒸的转速为100rpm，温度设置353.15K，时间2h，除去乙酸乙酯。所得粗产品最后置于真空干燥箱353.15℃下干燥24h，便可得到1-甲基-3-(1-羧基)乙基咪唑溴盐离子液体[CH2COOH-Mim][Br]。
制备例2：催化剂B：[CH2CH2OH-Mim][Br]的制备方法具体如下：
在氮气保护和冰水浴下，分别取16.420g 1-甲基咪唑、24.992g 2-溴乙醇和75ml乙醚于三口烧瓶中，加入磁力搅拌子，升温至398.15K回流反应28h。反应产物使用旋转蒸发仪进行旋蒸，旋蒸的转速为100rpm，温度设置313.15K，时间3h，除去乙醚。待产物冷却至室温后，使用乙酸乙酯洗涤6次，再次使用旋转蒸发仪进行旋蒸，旋蒸的转速为100rpm，温度设置353.15K，时间2h，除去乙酸乙酯。所得粗产品最后置于真空干燥箱353.15℃下干燥24h，便可得到1-甲基-3-(1-羟基)乙基咪唑溴盐离子液体[CH2CH2OH-Mim][Br]。
制备例3：未进行功能化改性，直接选用催化剂C：[Mim][Br]作为催化剂，具体制备方法如下：
在氮气保护和冰水浴下，取16.420g的1-甲基咪唑和75ml乙醚于三口烧瓶中，加入磁力搅拌子，再取34.554g的48％质量浓度的氢溴酸溶液于恒压滴液漏斗中，在室温298.15K和磁力搅拌的条件下，使48％的氢溴酸溶液缓慢滴加于三口烧瓶中，滴加完毕后继续搅拌反应30h。反应产物使用旋转蒸发仪进行旋蒸，旋蒸的转速为100rpm，温度设置343.15K，时间3h，除去乙醚和水。待产物冷却至室温，使用乙酸乙酯反复洗涤6次后，再次使用旋转蒸发仪进行旋蒸，旋蒸的转速为100rpm，温度设置353.15K，时间2h，除去乙酸乙酯。所得粗产品放入真空干燥箱中于353.15K下干燥24h，便可得到1-甲基咪唑溴盐[Mim][Br]。
制备例4：催化剂D：现有技术中季铵盐型离子液体催化剂，即N,N,N-三甲基-N-磺丁基-硫酸氢铵离子液体(参见CN101182300A的实施例1)，其制备方法如下：
分别取147.775g三甲胺水溶液(40％TMA)和163.404g的1,4-丁烷磺内酯于三口烧瓶中，在室温298.15K和磁力搅拌的条件下反应72h。反应液取出后进行减压蒸馏除水，得到白色的两性离子固体，将该两性离子固体用无水乙醇、甲苯和无水乙醚依次洗涤，然后在383.15K下真空干燥至恒重，得到纯净的N,N,N-三甲基-N-磺丁基铵两性离子固体。之后取该两性离子固体97.555g放入四口烧瓶中，在冰水浴下，缓慢滴加0.55mol的浓硫酸，滴加时保持温度不超过283.15K，然后升温至313.15K，反应10h，即得到N,N,N-三甲基-N-磺丁基-硫酸氢铵离子液体。
实施例1
将85kg/h的无水液氨、50kg/h的环氧丙烷与21.56kg/h的离子液体催化剂A：[CH2COOH-Mim][Br]混合后送入列管式反应器，反应器温度控制在90℃，压力控制在6.0MPa。反应器出口得到的反应母液在0.8MPaG的压力下闪蒸后进入脱氨塔，脱氨塔操作压力为1.0MPaG，操作温度为156℃。脱氨塔塔釜液依次进入一异丙醇胺精馏塔、二异丙醇胺精馏塔和三异丙醇胺精馏塔，三塔的操作压力分别为-0.095MPaG、-0.097MPaG和-0.098MPaG，操作温度分别为137℃、178℃和192℃。此三个精馏塔的塔顶各自得到精制一异丙醇胺，精制二异丙醇胺和精制三异丙醇胺，其中，三异丙醇胺精馏塔塔底液得到功能化离子液体循环回用。经检测与计算，异丙醇胺(包括一异丙醇胺、二异丙醇胺和三异丙醇胺在内)的收率为99.98wt％，丙二醇及聚醚类杂质收率为0.02wt％，其中，一异丙醇胺产品中同分异构的比例为0.10wt％，二异丙醇胺产品中异构体比例为0.13wt％。
实施例2
将60kg/h的无水液氨、50kg/h的环氧丙烷与16.87kg/h的离子液体催化剂A：[CH2COOH-Mim][Br]混合后送入蛇管反应器，反应器温度控制在70℃，压力控制在7.0MPa。反应器出口得到的反应母液在0.8MPaG的压力下闪蒸后进入脱氨塔，脱氨塔操作压力为1.2MPaG，操作温度为162℃。脱氨塔塔釜液依次进入一异丙醇胺精馏塔、二异丙醇胺精馏塔和三异丙醇胺精馏塔，三塔的操作压力分别为-0.094MPaG、-0.096MPaG和-0.096MPaG，操作温度分别为132℃、172℃和186℃。此三个精馏塔的塔顶各自得到精制一异丙醇胺，精制二异丙醇胺和精制三异丙醇胺，其中，三异丙醇胺精馏塔塔底液得到功能化离子液体循环回用。经检测与计算，异丙醇胺(包括一异丙醇胺、二异丙醇胺和三异丙醇胺在内)的收率为99.99wt％，丙二醇及聚醚类杂质收率为0.01wt％，其中，一异丙醇胺产品中同分异构的比例为0.15wt％，二异丙醇胺产品中异构体比例为0.20wt％。
实施例3
将130kg/h的无水液氨、50kg/h的环氧丙烷与9.58kg/h的离子液体催化剂B：[CH2CH2OH-Mim][Br]混合后送入微反应器，反应器温度控制在70℃，压力控制在4.0MPa。反应器出口得到的反应母液在0.8MPaG的压力下闪蒸后进入脱氨塔，脱氨塔操作压力为0.9MPaG，操作温度为152℃。脱氨塔塔釜液依次进入一异丙醇胺精馏塔、二异丙醇胺精馏塔和三异丙醇胺精馏塔，三塔的操作压力分别为-0.094MPaG、-0.096MPaG和-0.096MPaG，操作温度分别为130℃、172℃和189℃。此三个精馏塔的塔顶各自得到精制一异丙醇胺，精制二异丙醇胺和精制三异丙醇胺，其中，三异丙醇胺精馏塔塔底液得到功能化离子液体循环回用。经检测与计算，异丙醇胺(包括一异丙醇胺、二异丙醇胺和三异丙醇胺在内)的收率为99.95wt％，丙二醇及聚醚类杂质收率为0.05wt％，其中，一异丙醇胺产品中同分异构的比例为0.03wt％，二异丙醇胺产品中异构体比例为0.05wt％。
实施例4
将105kg/h的无水液氨、50kg/h的环氧丙烷与32.11kg/h的离子液体催化剂B：[CH2CH2OH-Mim][Br]混合后送入列管式反应器，反应器温度控制在80℃，压力控制在5.0MPa。反应器出口得到的反应母液在0.8MPaG的压力下闪蒸后进入脱氨塔，脱氨塔操作压力为1.2MPaG，操作温度为162℃。脱氨塔塔釜液依次进入一异丙醇胺精馏塔、二异丙醇胺精馏塔和三异丙醇胺精馏塔，三塔的操作压力分别为-0.094MPaG、-0.096MPaG和-0.096MPaG，操作温度分别为130℃、172℃和186℃。此三个精馏塔的塔顶各自得到精制一异丙醇胺，精制二异丙醇胺和精制三异丙醇胺，其中，三异丙醇胺精馏塔塔底液得到功能化离子液体循环回用。经检测与计算，异丙醇胺(包括一异丙醇胺、二异丙醇胺和三异丙醇胺在内)的收率为99.97wt％，丙二醇及聚醚类杂质收率为0.03wt％，其中，一异丙醇胺产品中同分异构的比例为0.06wt％，二异丙醇胺产品中异构体比例为0.10wt％。
对比例1
将250kg/h的无水液氨、50kg/h的环氧丙烷与16.00kg/h未进行功能化的离子液体催化剂C：[Mim][Br]混合后送入列管式反应器，反应器温度控制在90℃，压力控制在6.0MPa。反应器出口得到的反应母液在0.8MPaG的压力下闪蒸后进入脱氨塔，脱氨塔操作压力为1.0MPaG，操作温度为156℃。脱氨塔塔釜液依次进入一异丙醇胺精馏塔、二异丙醇胺精馏塔和三异丙醇胺精馏塔，三塔的操作压力分别为-0.095MPaG、-0.097MPaG和-0.098MPaG，操作温度分别为137℃、175℃和191℃。此三个精馏塔的塔顶各自得到精制一异丙醇胺，精制二异丙醇胺和精制三异丙醇胺，其中，三异丙醇胺精馏塔塔底液得到功能化离子液体循环回用。经检测与计算，异丙醇胺(包括一异丙醇胺、二异丙醇胺和三异丙醇胺在内)的收率为58.55wt％，丙二醇及聚醚类杂质收率为41.45wt％，其中，一异丙醇胺产品中同分异构的比例为5.96wt％，二异丙醇胺产品中异构体比例为6.15wt％。
对比例2
将250kg/h的无水液氨、50kg/h的环氧丙烷与28.08kg/h催化剂D：N,N,N-三甲基-N-磺丁基-硫酸氢铵离子液体催化剂混合后送入列管式反应器，反应器温度控制在90℃，压力控制在6.0MPa。反应器出口得到的反应母液在0.8MPaG的压力下闪蒸后进入脱氨塔，脱氨塔操作压力为1.0MPaG，操作温度为156℃。脱氨塔塔釜液依次进入一异丙醇胺精馏塔、二异丙醇胺精馏塔和三异丙醇胺精馏塔，三塔的操作压力分别为-0.095MPaG、-0.097MPaG和-0.098MPaG，操作温度分别为137℃、176℃和191℃。此三个精馏塔的塔顶各自得到精制一异丙醇胺，精制二异丙醇胺和精制三异丙醇胺，其中，三异丙醇胺精馏塔塔底液得到功能化离子液体循环回用。经检测与计算，异丙醇胺(包括一异丙醇胺、二异丙醇胺和三异丙醇胺在内)的收率为85.25wt％，丙二醇及聚醚类杂质收率为14.75wt％，其中，一异丙醇胺产品中同分异构的比例为7.12wt％，二异丙醇胺产品中异构体比例为7.65wt％。
对比例3
将250kg/h的无水液氨、50kg/h的环氧丙烷与1.72kg/h去离子水混合后送入列管式反应器，反应器温度控制在90℃，压力控制在6.0MPa。反应器出口得到的反应母液在0.8MPaG的压力下闪蒸后进入脱氨塔，脱氨塔操作压力为1.0MPaG，操作温度为156℃。脱氨塔塔釜液依次进入一异丙醇胺精馏塔、二异丙醇胺精馏塔和三异丙醇胺精馏塔，三塔的操作压力分别为-0.095MPaG、-0.097MPaG和-0.098MPaG，操作温度分别为137℃、175℃和191℃。此三个精馏塔的塔顶各自得到精制一异丙醇胺，精制二异丙醇胺和精制三异丙醇胺，其中，三异丙醇胺精馏塔塔底液得到功能化离子液体循环回用。经检测与计算，异丙醇胺(包括一异丙醇胺、二异丙醇胺和三异丙醇胺在内)的收率为94.29wt％，丙二醇及聚醚类杂质收率为5.71wt％，其中，一异丙醇胺产品中同分异构的比例为6.23wt％，二异丙醇胺产品中异构体比例为6.81wt％。
下表为以上实施例和对比例的实验条件以及实验结果比较：
Figure BDA0003363436190000141
从实施例和比较例的结果可以看出，相对于未改性的离子液体催化剂以及现有的改性离子液体催化剂、水催化剂，本发明所生产的一异丙醇胺产品中，1-氨基-2-丙醇的收率可达到99.85wt％，而其同分异构体的质量百分比控制在0.15％以下，同样，二异丙醇胺产品中，1,1’-(亚氨基)二-2-丙醇的收率可达99.80wt％，其异构体的质量百分比控制在0.20％以下，两种产品完全满足医药、农药、香精和香料等产品的高端需求。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种功能化离子液体催化剂在催化加成制备异丙醇胺的用途，其特征在于，所述功能化离子液体催化剂结构式如下：
Figure FDA0004266031800000011
R＝-CH2COOH、-CH2CH2COOH、-CH2CH2OH、-CH2CH2CH2OH中的一种，X＝Cl、Br、I中的一种。
2.如权利要求1所述的用途，其特征在于，所述功能化离子液体催化剂的制备方法包含如下步骤：将卤代酸或卤代醇与1-甲基咪唑溶解于溶剂中，搅拌回流反应结束后，反应产物经后处理，即可得到功能化离子液体催化剂。
3.如权利要求2所述的用途，其特征在于，所述卤代酸为溴乙酸、3-溴丙酸、氯乙酸、3-氯丙酸、碘乙酸、3-碘丙酸，所述卤代醇为2-溴乙醇、3-溴-1-丙醇、2-氯乙醇、3-氯-1-丙醇、2-碘乙醇、3-碘-1-丙醇。
4.根据权利要求2-3任一项所述的用途，其特征在于，所述卤代酸或卤代醇与1-甲基咪唑的摩尔比为0.8-1.2∶1，反应温度为100-130℃，反应时间为24-48h，所述溶剂为乙醚、甲苯、乙腈中的一种。
5.如权利要求4所述的用途，其特征在于，卤代酸或卤代醇与1-甲基咪唑的摩尔比为1∶1，反应温度为110-120℃，反应时间为28-44h，溶剂为乙醚。
6.一种功能化离子液体催化剂制备异丙醇胺的方法，其特征在于，包含以下步骤：
(1)无水液氨、环氧丙烷和功能化离子液体经混合后进入反应器，在功能化离子液体的催化作用下，得到反应母液；
(2)上述的反应母液经减压后进入脱氨塔脱除其中的氨，得到脱氨母液；
(3)上述脱氨母液经过精馏分离出催化剂并得到一异丙醇胺、二异丙醇胺和三异丙醇胺；
所述功能化离子液体为权利要求1-5中任一项所述的用途中的功能化离子液体。
7.根据权利要求6所述制备异丙醇胺的方法，其特征在于，反应器采用蛇管式反应器、列管式反应器、U型管式反应器、喷射反应器、微反应器、间歇反应釜。
8.根据权利要求6所述制备异丙醇胺的方法，其特征在于，无水液氨和环氧丙烷的摩尔比为4-9：1。
9.根据权利要求6-8任一项所述制备异丙醇胺的方法，其特征在于，反应温度为70-100℃；反应压力为4-7MPaG。
10.根据权利要求6-8任一项所述制备异丙醇胺的方法，其特征在于，反应温度为80-90℃；反应压力为5-6MPaG。
11.根据权利要求6-8任一项所述制备异丙醇胺的方法，其特征在于，以环氧丙烷的量为100mol％计，功能化离子液体的添加量为2-20mol％。
12.根据权利要求11所述制备异丙醇胺的方法，其特征在于，以环氧丙烷的量为100mol％计，功能化离子液体的添加量为5-15mol％。
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