CN116217536A - 一种佳乐麝香的合成方法及所用的催化剂 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种佳乐麝香的合成方法及所用的催化剂，该合成方法包括：在溶剂中，负载型双金属催化剂存在下，六甲基茚满醇和甲缩醛发生亚甲基醚化‑缩合环化反应，反应结束后经过后处理得到所述佳乐麝香；该负载型双金属催化剂采用以下方法制备得到：（1）将活性金属盐、配体、极性溶剂混合，搅拌反应，得到悬浮液；（2）将载体加入到上述悬浮液中分散，吸附，过滤和干燥得到所述催化剂。本发明通过采用新的催化剂来合成佳乐麝香，在温和反应条件下，有效提高了佳乐麝香的选择性和收率，解决了生产过程中的三废量大的问题。

Description

一种佳乐麝香的合成方法及所用的催化剂
技术领域
本发明涉及一种佳乐麝香的生产方法，具体涉及一种由六甲基茚满醇发生缩合环化生成佳乐麝香的方法及所用的催化剂，属于佳乐麝香生产领域。
背景技术
佳乐麝香(Galaxolide)，化学名称1,2,3,4,5,6,7,8-六氢-4,6,6,7,8,8-六甲基-γ-2-苯并吡喃，是美国IFF公司的化学家首先成功合成出来的一种三环异色满型麝香，作为天然麝香的替代品，具有强烈的麝香香气，有浓郁的甜香，并带有木香香调，香气透发，留香持久。佳乐麝香是目前世界上使用量最大的合成麝香香料，被广泛应用于香精香料及日化行业。在医药上，佳乐麝香可用于心肌梗塞治疗剂、兴奋剂和外用药，还可用作医药中间体。
工业化的佳乐麝香生产工艺通常是采用α-甲基苯乙烯和异戊烯反应制备五甲基茚满，然后与环氧丙烷催化制得六甲基茚满醇（2-(1,1,2,3,3-五甲基茚满)异丙醇），再与多聚甲醛或甲醛反应，经缩合环化合成佳乐麝香。路线如下：
Figure SMS_1
美国IFF发明专利中的合成路线，六甲基茚满醇与多聚甲醛或甲醛的反应需要先使用HCl气体催化，再加入NaOH溶液完成缩合环化，过程繁琐、操作复杂，对设备腐蚀严重且收率不高，三废处理困难；同时HCl气体会与多聚甲醛反应生成剧毒副产物氯甲醚，安全性较低、对操作人员的安全构成较大的威胁。
专利CN113185487B公开在溶剂氯苯和三氯化铝催化剂条件下，与甲缩醛发生缩合环化反应，生成佳乐麝香。该方法因使用三氯化铝为催化剂，后处理产生的废酸较多，具有对环境不友好且生产能耗高等缺点。
在现有技术中佳乐麝香生产时存在明显缺陷，如产物选择性低，副反应多，收率低，三废量大，设备腐蚀严重，后处理操作繁杂等问题。因此开发高效、环保的合成佳乐麝香的方法，具有重要意义，有利于佳乐麝香产品的工业化大生产。
发明内容
发明解决的技术问题
传统佳乐麝香合成时是在酸的催化下，六甲基茚满醇和三聚甲醛发生醇醛半缩合反应制得。主要问题在于，半缩醛在酸性催化剂作用下，会继续发生缩醛反应，不但导致反应收率降低，还产生较多的副产物，增加了后处理难度。本发明提供了一种用于六甲基茚满醇和甲缩醛反应合成佳乐麝香的方法及其催化剂，利用该催化剂，可有效提高佳乐麝香的选择性和收率，减少副产物，简化反应后处理操作。
用于解决问题的方案
为达到以上目的，本发明采用如下技术方案：
一种佳乐麝香的合成方法，包括：在溶剂中，负载型双金属催化剂存在下，六甲基茚满醇和甲缩醛发生亚甲基醚化-缩合环化反应，反应结束后经过后处理得到所述佳乐麝香；
所述的负载型双金属催化剂采用以下方法制备得到：
（1）将活性金属盐、配体、极性溶剂混合，搅拌反应，得到悬浮液；
（2）将载体加入到上述悬浮液中分散，吸附，过滤和干燥得到所述催化剂；
所述活性金属盐为含Ni(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)、Fe(Ⅱ)、Fe(Ⅲ)、Zn(Ⅱ)、Pd(Ⅱ)、Ru(Ⅲ)、Ir(Ⅲ)、Ce（Ⅳ）、Co(Ⅱ)的硫酸盐、硝酸盐、醋酸盐、铵盐、乙酰丙酮盐、氯化物、其水合物中的两种或多种；
所述的配体为含氰基类配体；
所述的载体为介孔-大孔金属氧化物材料。
本发明通过采用新的催化剂来合成佳乐麝香，在温和反应条件下，有效提高了佳乐麝香的选择性和收率，解决了生产过程中的三废量大的问题。
作为优选，所述活性金属盐包含第一金属盐和第二金属盐；
所述第一金属盐为PdCl2、Pd(NO3)2、IrCl3、RuCl3、NiSO4、NiCl2、或其水合物中的一种；
所述第二金属盐为FeCl3、Fe(acac)3、FeSO4、ZnCl2、ZnSO4、Zn(OAc)2、Cu(OAc)2、Ce(NH4)2(NO3)6、Ni(NO3)2、Co(NO3)2、CoCl2、CuSO4、或其水合物中的一种。
作为优选，所述配体为4,5-二氰基咪唑、2-氰基吡啶、1,4-二氰基苯(1,4-dcb)、1,4-二氰基萘、1,4-对苯基二乙腈(p-phda)、4,4-联苯二甲腈(bpcn)、9-氰基菲、3-氰喹啉、α-氰基肉桂酸中的一种、两种或多种。
作为优选，所述载体为选自氧化铈（CeO2）、氧化铁（γ-Fe2O3）、氧化锌（ZnO）、氧化铝（Al2O3）、氧化硅（SiO2）、氧化锆（ZrO2）、氧化钛（TiO2）、氧化锌-氧化铈（ZnO-CeO2）、氧化钛-氧化锆（TiO2-ZrO2）中的一种、两种或多种。
作为优选，所述的极性溶剂为水。该极性溶剂主要用于溶解金属盐以及分散配体，用量无特别限制，完全溶解即可。
作为优选，所述配体与所述载体的质量用量比为0.9~4.5：1，进一步优选为0.9~4.1:1。
所述活性金属盐（以金属元素计）与所述配体的摩尔用量比为1:2.0~12.0，进一步优选为1：6.0~10.0。
作为优选，所述负载型双金属催化剂的制备步骤（1）中，反应温度为80℃~120℃，更优选100℃~120℃，反应时间为4~8小时，更优选4~6小时。
作为优选，所述负载型双金属催化剂的制备步骤（2）中，吸附温度为40℃~60℃；所述吸附时间为4~6小时。
作为优选，所述溶剂选自乙醇、甲醇、水、二氯甲烷、氯苯、乙腈（CH3CN）、二甲基甲酰胺（DMF）、N,N-二甲基亚砜（DMSO）中的一种、两种或多种。
作为优选，所述亚甲基醚化-缩合环化反应的温度为30℃~60℃，更优选40℃~60℃，反应的时间为3~10小时。
作为优选，所述负载型双金属催化剂和六甲基茚满醇的质量比为1.0%-10.0%：1，进一步优选为3.0%-9.0%：1，更优选为5.0%-7.0%：1。
所述六甲基茚满醇和溶剂的质量比为1:1.0~2.0，更优选1:1.1~1.5。
本发明还提供了一种负载型双金属催化剂，按照上文所述的催化剂的制备方法得到。
本发明中的催化剂包含金属活性中心、含氰基配体和载体。氰基类配体，配位能力强，很容易和金属配位，形成具有刚性孔道结构的微孔配合物；使用介孔-大孔多级材料作为载体，其中，整齐排列的大孔孔道，贯穿于整个催化剂中，垂直于催化剂表面，可以增强反应物和产物分子的扩散，有效传输反应物种，为反应物和产物分子提供一种畅通无阻的反应环境；同时，载体具有较大的比表面积，使更多的催化活性中心暴露出来，大大提高了原料的转化率。微孔配合物和介孔-大孔材料在增加表面活性活性中心的同时，可有效促进物质在材料表面的吸附和孔道内的运输，从而提高催化反应的速率和催化效率，减少了副反应的发生，有效提高催化剂的选择性。
同现有技术相比，本发明的有益效果如下：
本发明提供的佳乐麝香的合成方法，通过采用新的负载型双金属催化剂作为催化剂，反应活性更高，在温和反应条件下，有效提高了佳乐麝香的选择性和收率，减少了副产物，同时，由于避免了三氯化铝的使用，后处理不产生大量废酸，解决了生产过程中的三废量大和设备腐蚀等问题，简化反应后处理操作，降低了生产成本，提高了生产效率，提升了佳乐麝香产品的综合竞争力。
附图说明
图1为反应过程中反应液谱图；
图2为反应结束后的反应液谱图；
图3~7为佳乐麝香不同立体异构体的质谱图和标准图谱。
具体实施方式
除有特殊定义外，以下实施例中所用的技术术语具有与本发明所属领域技术人员普遍理解的相同含义。以下实施例中所用的试验试剂，如无特殊说明，均为常规生化试剂；所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。
气质联用仪：SHIMADZU GC-14B，SE-30毛细管柱；型号：50m×0.25mm×0.25μm；气化室：280℃，检测器：300℃；柱温：180℃保持30min。
六甲基茚满醇为实验室自制，含量>98%；其他的试剂均为市售。
下面结合实施例来详细说明本发明。
催化剂制备实施例1
在250mL的烧瓶中，加入30mL的去离子水、0.50g的PdCl2，2.48g的Ni(NO3)2·6H2O，完全溶解后加入16.16g的1,4-二氰基萘，升温至100℃，保温搅拌4小时。之后，降温至60℃，加入10.0g的Al2O3，保温吸附6小时。减压旋蒸除去溶剂得到固体催化剂，60℃烘箱中干燥至恒重，得到催化剂，标记为CAT1。
催化剂制备实施例2~6
改变配体用量，按照催化剂制备实施例1的方法，制备得到如下催化剂，具体结果如表1所示。
表1 催化剂及制备参数
Figure SMS_2
a总金属（Pd+Ni）和配体的摩尔比。
催化剂制备实施例7
在250mL的烧瓶中，加入30mL的去离子水、0.75g的Pd(NO3)2·2H2O，2.03g的无水FeCl3，完全溶解后加入14.51g的4,5-二氰基咪唑，升温至120℃，保温搅拌6小时。之后，降温至40℃，将10.0g的CeO2，保温吸附6小时。减压旋蒸除去溶剂得到固体催化剂，60℃烘箱中干燥至恒重，得到催化剂，标记为CAT7。
催化剂制备实施例8
在250mL的烧瓶中，加入50mL的去离子水、0.78g的水合三氯化铱（铱含量>52%，CAS：14996-61-3），5.69g的Fe（acac)3，完全溶解后加入19.49g的2-氰基吡啶，升温至100℃，保温搅拌6小时。之后，降温至60℃，将10.0g的ZnO，保温吸附6小时。减压旋蒸除去溶剂得到固体催化剂，60℃烘箱中干燥至恒重，得到催化剂，标记为CAT8。
催化剂制备实施例9
在250mL的烧瓶中，加入50mL的去离子水、0.26g的RuCl3·3H2O，3.48g的FeSO4·7H2O，完全溶解后加入21.12g的1,4-对苯基二乙腈，升温至120℃，保温搅拌6小时。之后，降温至60℃，将10.0g的Al2O3，保温吸附6小时。减压旋蒸除去溶剂得到固体催化剂，60℃烘箱中干燥至恒重，得到催化剂，标记为CAT9。
催化剂制备实施例10
在250mL的烧瓶中，加入50mL的去离子水、0.75g的PdCl2，1.46g的ZnCl2，完全溶解后加入22.09g的4,4-联苯二甲腈，升温至80℃，保温搅拌8小时。之后，降温至60℃，将10.0g的SiO2，保温吸附6小时。减压旋蒸除去溶剂得到固体催化剂，60℃烘箱中干燥至恒重，得到催化剂，标记为CAT10。
催化剂制备实施例11
在250mL的烧瓶中，加入50mL的去离子水、0.47g的水合三氯化铱（铱含量>52%，CAS：14996-61-3），3.08g的ZnSO4·7H2O，完全溶解后加入14.95g的9-氰基菲，升温至120℃，保温搅拌6小时。之后，降温至60℃，将10.0g的ZrO2，保温吸附6小时。减压旋蒸除去溶剂得到固体催化剂，60℃烘箱中干燥至恒重，得到催化剂，标记为CAT11。
催化剂制备实施例12
在250mL的烧瓶中，加入50mL的去离子水、0.78g的RuCl3·3H2O，1.68g的Zn(OAc)2·2H2O，完全溶解后加入13.09g的3-氰喹啉，升温至120℃，保温搅拌6小时。之后，降温至60℃，将10.0g的TiO2，保温吸附6小时。减压旋蒸除去溶剂得到固体催化剂，60℃烘箱中干燥至恒重，得到催化剂，标记为CAT12。
催化剂制备实施例13
在250mL的烧瓶中，加入50mL的去离子水、0.50g的PdCl2，1.43g的Cu(OAc)2，完全溶解后加入14.81g的α-氰基肉桂酸，升温至100℃，保温搅拌6小时。之后，降温至60℃，将10.0g的ZnO-CeO2，保温吸附6小时。减压旋蒸除去溶剂得到固体催化剂，60℃烘箱中干燥至恒重，得到催化剂，标记为CAT13。
催化剂制备实施例14
在250mL的烧瓶中，加入50mL的去离子水、0.75g的Pd(NO3)2·2H2O，1.96g的Ce(NH4)2(NO3)6，完全溶解后加入9.11g的1,4-二氰基萘，升温至100℃，保温搅拌6小时。之后，降温至60℃，将10.0g的TiO2-ZrO2，保温吸附4小时。减压旋蒸除去溶剂得到固体催化剂，60℃烘箱中干燥至恒重，得到催化剂，标记为CAT14。
催化剂制备实施例15
在250mL的烧瓶中，加入30mL的去离子水、0.50g的PdCl2，2.48g的Ni(NO3)2·6H2O，完全溶解后加入16.16g的1,4-二氰基萘，升温至100℃，保温搅拌4小时。之后，降温至60℃，将10.0g的ZnO-CeO2，保温吸附4小时。减压旋蒸除去溶剂得到固体催化剂，60℃烘箱中干燥至恒重，得到催化剂，标记为CAT15。
催化剂制备实施例16
在250mL的烧瓶中，加入50mL的去离子水、0.78g的RuCl3·3H2O，3.46g的Co(NO3)2·6H2O，完全溶解后加入21.16g的1,4-二氰基萘，升温至120℃，保温搅拌6小时。之后，降温至60℃，将10.0g的TiO2-ZrO2，保温吸附5小时。减压旋蒸除去溶剂得到固体催化剂，60℃烘箱中干燥至恒重，得到催化剂，标记为CAT16。
催化剂制备实施例17
在250mL的烧瓶中，加入30mL的去离子水、0.75g的Pd(NO3)2·2H2O，2.02g的CoCl2·6H2O，完全溶解后加入16.11g的1,4-二氰基萘，升温至100℃，保温搅拌6小时。之后，降温至60℃，将10.0g的TiO2-ZrO2，保温吸附6小时。减压旋蒸除去溶剂得到固体催化剂，60℃烘箱中干燥至恒重，得到催化剂，标记为CAT17。
催化剂制备实施例18
在250mL的烧瓶中，加入50mL的去离子水、2.24g的NiSO4·6H2O，3.39g的FeCl3·6H2O，完全溶解后加入37.51g的1,4-二氰基萘，升温至100℃，保温搅拌8小时。之后，降温至60℃，将10.0g的ZnO-CeO2，保温吸附6小时。减压旋蒸除去溶剂得到固体催化剂，60℃烘箱中干燥至恒重，得到催化剂，标记为CAT18。
催化剂制备实施例19
在250mL的烧瓶中，加入50mL的去离子水、2.02g的NiCl2·6H2O，3.54g的CuSO4·5H2O，完全溶解后加入40.42g的1,4-二氰基萘，升温至120℃，保温搅拌8小时。之后，降温至60℃，将10.0g的ZnO-CeO2，保温吸附6小时。减压旋蒸除去溶剂得到固体催化剂，60℃烘箱中干燥至恒重，得到催化剂，标记为CAT19。
对比例1
在250mL的烧瓶中，加入20mL的去离子水、0.83g的PdCl2，完全溶解后加入8.37g的1,4-二氰基萘，升温至100℃，保温搅拌4小时。之后，降温至60℃，将10.0g的CeO2，保温吸附4小时。减压旋蒸除去溶剂得到固体催化剂，60℃烘箱中干燥至恒重，得到催化剂，标记为对比例1#。
对比例2
在250mL的烧瓶中，加入30mL的去离子水、3.47g的Ni(NO3)2·6H2O，完全溶解后加入21.25g的1,4-二氰基萘，升温至100℃，保温搅拌4小时。之后，降温至60℃，将10.0g的CeO2，保温吸附4小时。减压旋蒸除去溶剂得到固体催化剂，60℃烘箱中干燥至恒重，得到催化剂，标记为对比例2#。
催化剂应用实施例1
在500mL的三口烧瓶中，依次加入CAT1（6.16g，5.0wt%）、六甲基茚满醇（123.20g，0.5mol）、甲醇（135.52g），开启搅拌400r/min，保持反应温度40℃。将甲缩醛（38.05g，0.5mol）在30min内滴加完毕，滴加结束后，保持40℃，继续搅拌3小时。过滤除去固体催化剂，分离出反应液，减压蒸馏回收溶剂和原料，得到粗品后精馏，收集135~150℃/2mmHg馏分，得到佳乐麝香123.77g，计算产率为95.8%，纯度99.9%。使用气质联用仪监测反应过程，结果如图1、图2所示，气质中的质谱结果分析如图3~7所示，图3~图7为佳乐麝香的不同立体异构体，应用时这些立体异构体不需要进行分离，可共同作为佳乐麝香香料使用。
催化剂应用实施例2~6
改变催化剂的种类及用量，反应温度和反应时间，其他操作方法同催化剂应用实施例1，具体的结果如表2所示。
表2催化剂应用实施例2~6的反应结果
Figure SMS_3
催化剂应用实施例7
在500mL的三口烧瓶中，依次加入CAT7（8.62g，7.0wt%）、六甲基茚满醇（123.20g，0.5mol）、乙醇（123.2g），开启搅拌400r/min，保持反应温度50℃。将甲缩醛（38.05g，0.5mol）在30min内滴加完毕，滴加结束后，保持50℃，继续搅拌3.5小时。过滤除去固体催化剂，分离出反应液，减压蒸馏回收溶剂和原料，得到粗品后精馏，收集135~150℃/2mmHg馏分，得到佳乐麝香124.29g，计算产率为96.2%，纯度99.9%。
催化剂应用实施例8
在500mL的三口烧瓶中，依次加入CAT8（8.62g，7.0wt%）、六甲基茚满醇（123.20g，0.5mol）、甲醇（160.16g），开启搅拌400r/min，保持反应温度40℃。将甲缩醛（38.05g，0.5mol）在30min内滴加完毕，滴加结束后，保持40℃，继续搅拌4小时。过滤除去固体催化剂，分离出反应液，减压蒸馏回收溶剂和原料，得到粗品后精馏，收集135~150℃/2mmHg馏分，得到佳乐麝香123.90g，计算产率为95.9%，纯度99.9%。
催化剂应用实施例9
在500mL的三口烧瓶中，依次加入CAT9（8.62g，7.0wt%）、六甲基茚满醇（123.20g，0.5mol）、二氯甲烷（184.8g），开启搅拌400r/min，保持反应温度45℃。将甲缩醛（38.05g，0.5mol）在30min内滴加完毕，滴加结束后，保持45℃，继续搅拌3小时。过滤除去固体催化剂，分离出反应液，减压蒸馏回收溶剂和原料，得到粗品后精馏，收集135~150℃/2mmHg馏分，得到佳乐麝香125.58g，计算产率为97.2%，纯度99.9%。
催化剂应用实施例10
在500mL的三口烧瓶中，依次加入CAT10（6.16g，5.0wt%）、六甲基茚满醇（123.20g，0.5mol）、氯苯（246.4g），开启搅拌400r/min，保持反应温度30℃。将甲缩醛（38.05g，0.5mol）在30min内滴加完毕，滴加结束后，保持30℃，继续搅拌3小时。过滤除去固体催化剂，分离出反应液，减压蒸馏回收溶剂和原料，得到粗品后精馏，收集135~150℃/2mmHg馏分，得到佳乐麝香127.39g，计算产率为98.6%，纯度99.9%。
催化剂应用实施例11
在500mL的三口烧瓶中，依次加入CAT11（8.62g，7.0wt%）、六甲基茚满醇（123.20g，0.5mol）、乙腈（135.5g），开启搅拌400r/min，保持反应温度60℃。将甲缩醛（38.05g，0.5mol）在30min内滴加完毕，滴加结束后，保持60℃，继续搅拌5小时。过滤除去固体催化剂，分离出反应液，减压蒸馏回收溶剂和原料，得到粗品后精馏，收集135~150℃/2mmHg馏分，得到佳乐麝香121.84g，计算产率为94.3%，纯度99.9%。
催化剂应用实施例12
在500mL的三口烧瓶中，依次加入CAT12（6.16g，5.0wt%）、六甲基茚满醇（123.20g，0.5mol）、二甲基甲酰胺（135.5g），开启搅拌400r/min，保持反应温度50℃。将甲缩醛（38.05g，0.5mol）在30min内滴加完毕，滴加结束后，保持50℃，继续搅拌4小时。过滤除去固体催化剂，分离出反应液，减压蒸馏回收溶剂和原料，得到粗品后精馏，收集135~150℃/2mmHg馏分，得到佳乐麝香126.75g，计算产率为98.1%，纯度99.9%。
催化剂应用实施例13
在500mL的三口烧瓶中，依次加入CAT13（8.62g，7.0wt%）、六甲基茚满醇（123.20g，0.5mol）、氯苯（135.5g），开启搅拌400r/min，保持反应温度40℃。将甲缩醛（38.05g，0.5mol）在30min内滴加完毕，滴加结束后，保持40℃，继续搅拌4小时。过滤除去固体催化剂，分离出反应液，减压蒸馏回收溶剂和原料，得到粗品后精馏，收集135~150℃/2mmHg馏分，得到佳乐麝香122.87g，计算产率为95.1%，纯度99.9%。
催化剂应用实施例14
在500mL的三口烧瓶中，依次加入CAT14（6.16g，5.0wt%）、六甲基茚满醇（123.20g，0.5mol）、甲醇（135.5g），开启搅拌400r/min，保持反应温度45℃。将甲缩醛（38.05g，0.5mol）在30min内滴加完毕，滴加结束后，保持45℃，继续搅拌3小时。过滤除去固体催化剂，分离出反应液，减压蒸馏回收溶剂和原料，得到粗品后精馏，收集135~150℃/2mmHg馏分，得到佳乐麝香126.36g，计算产率为97.8%，纯度99.9%。
催化剂应用实施例15
在500mL的三口烧瓶中，依次加入CAT15（6.16g，5.0wt%）、六甲基茚满醇（123.20g，0.5mol）、氯苯（135.5g），开启搅拌400r/min，保持反应温度40℃。将甲缩醛（38.05g，0.5mol）在30min内滴加完毕，滴加结束后，保持40℃，继续搅拌3小时。过滤除去固体催化剂，分离出反应液，减压蒸馏回收溶剂和原料，得到粗品后精馏，收集135~150℃/2mmHg馏分，得到佳乐麝香127.39g，计算产率为98.6%，纯度99.9%。
催化剂应用实施例16
在500mL的三口烧瓶中，依次加入CAT16（6.16g，5.0wt%）、六甲基茚满醇（123.20g，0.5mol）、氯苯（135.5g），开启搅拌400r/min，保持反应温度40℃。将甲缩醛（38.05g，0.5mol）在30min内滴加完毕，滴加结束后，保持40℃，继续搅拌3.5小时。过滤除去固体催化剂，分离出反应液，减压蒸馏回收溶剂和原料，得到粗品后精馏，收集135~150℃/2mmHg馏分，得到佳乐麝香126.60g，计算产率为98.0%，纯度99.9%。
催化剂应用实施例17
在500mL的三口烧瓶中，依次加入CAT17（11.09g，9.0wt%）、六甲基茚满醇（123.20g，0.5mol）、氯苯（135.5g），开启搅拌400r/min，保持反应温度40℃。将甲缩醛（38.05g，0.5mol）在30min内滴加完毕，滴加结束后，保持40℃，继续搅拌3小时。过滤除去固体催化剂，分离出反应液，减压蒸馏回收溶剂和原料，得到粗品后精馏，收集135~150℃/2mmHg馏分，得到佳乐麝香121.45g，计算产率为94.0%，纯度99.9%。
催化剂应用实施例18
在500mL的三口烧瓶中，依次加入CAT18（11.09g，9.0wt%）、六甲基茚满醇（123.20g，0.5mol）、氯苯（135.5g），开启搅拌400r/min，保持反应温度45℃。将甲缩醛（38.05g，0.5mol）在30min内滴加完毕，滴加结束后，保持45℃，继续搅拌6小时。过滤除去固体催化剂，分离出反应液，减压蒸馏回收溶剂和原料，得到粗品后精馏，收集135~150℃/2mmHg馏分，得到佳乐麝香114.34g，计算产率为88.5%，纯度99.6%。
催化剂应用实施例19
在500mL的三口烧瓶中，依次加入CAT19（11.09g，9.0wt%）、六甲基茚满醇（123.20g，0.5mol）、氯苯（135.5g），开启搅拌400r/min，保持反应温度45℃。将甲缩醛（38.05g，0.5mol）在30min内滴加完毕，滴加结束后，保持45℃，继续搅拌6小时。过滤除去固体催化剂，分离出反应液，减压蒸馏回收溶剂和原料，得到粗品后精馏，收集135~150℃/2mmHg馏分，得到佳乐麝香111.37g，计算产率为86.2%。
催化剂应用实施例20
在500mL的三口烧瓶中，依次加入CAT16（6.16g，5.0wt%）、六甲基茚满醇（123.20g，0.5mol）、水（123.2g），开启搅拌400r/min，保持反应温度40℃。将甲缩醛（38.05g，0.5mol）在30min内滴加完毕，滴加结束后，保持40℃，继续搅拌5小时。过滤除去固体催化剂，分离出反应液，减压蒸馏回收溶剂和原料，得到粗品后精馏，收集135~150℃/2mmHg馏分，得到佳乐麝香粗品119.25g，计算产率为92.3%，纯度99.9%。
催化剂应用实施例21
在500mL的三口烧瓶中，依次加入CAT16（1.23g，1.0wt%）、六甲基茚满醇（123.20g，0.5mol）、氯苯（123.2g），开启搅拌400r/min，保持反应温度40℃。将甲缩醛（38.05g，0.5mol）在30min内滴加完毕，滴加结束后，保持40℃，继续搅拌6小时。过滤除去固体催化剂，分离出反应液，减压蒸馏回收溶剂和原料，得到粗品后精馏，收集135~150℃/2mmHg馏分，得到佳乐麝香123.13g，计算产率为95.3%，纯度99.9%。
催化剂应用实施例22
在500mL的三口烧瓶中，依次加入CAT1（8.62g，7.0wt%）、六甲基茚满醇（123.20g，0.5mol），开启搅拌400r/min，保持反应温度30℃。将甲醛溶液（100.1g，30wt.%，0.5mol）在60min内滴加完毕，滴加结束后，保持30℃，继续搅拌5小时。过滤除去固体催化剂，分离出反应液，减压蒸馏回收溶剂和原料，得到粗品后精馏，收集135~150℃/2mmHg馏分，得到佳乐麝香117.18g，计算产率为90.7%，纯度99.8%。
催化剂应用实施例23 催化剂套用
将催化剂应用实施例15回收得到的催化剂进行催化剂的套用实验，反应条件及操作同催化剂应用实施例15。实验结果如表3所示。
表3催化剂套用数据
Figure SMS_4
对比例3
在500mL的三口烧瓶中，依次加入对比例1#（12.32g，10.0wt%）、六甲基茚满醇（123.20g，0.5mol）、氯苯（135.5g），开启搅拌400r/min，保持反应温度45℃。将甲缩醛（38.05g，0.5mol）在30min内滴加完毕，滴加结束后，保持45℃，继续搅拌8小时。过滤除去固体催化剂，分离出反应液，减压蒸馏回收溶剂和原料，得到粗品后精馏，收集135~150℃/2mmHg馏分，得到佳乐麝香粗品93.80g，计算产率为72.6%，纯度99.0%。
对比例4
在500mL的三口烧瓶中，依次加入对比例2#（12.32g，10.0wt%）、六甲基茚满醇（123.20g，0.5mol）、氯苯（135.5g），开启搅拌400r/min，保持反应温度45℃。将甲缩醛（38.05g，0.5mol）在30min内滴加完毕，滴加结束后，保持45℃，继续搅拌8小时。过滤除去固体催化剂，分离出反应液，减压蒸馏回收溶剂和原料，得到粗品后精馏，收集135~150℃/2mmHg馏分，得到佳乐麝香粗品68.61g，计算产率为53.1%，纯度99.1%。
以上所述的具体实施方式对本发明的技术方案和有益效果进行了详细说明，应理解的是以上所述仅为本发明的最优选实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的原则范围内所做的任何修改、补充和等同替换等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种佳乐麝香的合成方法，其特征在于，包括：在溶剂中，负载型双金属催化剂存在下，六甲基茚满醇和甲缩醛发生亚甲基醚化-缩合环化反应，反应结束后经过后处理得到所述佳乐麝香；
所述的负载型双金属催化剂采用以下方法制备得到：
（1）将活性金属盐、配体、极性溶剂混合，搅拌反应，得到悬浮液；
（2）将载体加入到上述悬浮液中分散，吸附，过滤和干燥得到所述催化剂；
所述活性金属盐为含Ni(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)、Fe(Ⅱ)、Fe(Ⅲ)、Zn(Ⅱ)、Pd(Ⅱ)、Ru(Ⅲ)、Ir(Ⅲ)、Ce（Ⅳ）、Co(Ⅱ)的硫酸盐、硝酸盐、醋酸盐、铵盐、乙酰丙酮盐、氯化物、其水合物中的两种或多种；
所述的配体为含氰基类配体；
所述的载体为介孔-大孔金属氧化物材料。
2.根据权利要求1所述的佳乐麝香的合成方法，其特征在于，所述活性金属盐包含第一金属盐和第二金属盐；
所述第一金属盐为PdCl2、Pd(NO3)2、IrCl3、RuCl3、NiSO4、NiCl2、或其水合物中的一种；
所述第二金属盐为FeCl3、Fe(acac)3、FeSO4、ZnCl2、ZnSO4、Zn(OAc)2、Cu(OAc)2、Ce(NH4)2(NO3)6、Ni(NO3)2、Co(NO3)2、CoCl2、CuSO4、或其水合物中的一种。
3.根据权利要求1所述的佳乐麝香的合成方法，其特征在于，所述配体为4,5-二氰基咪唑、2-氰基吡啶、1,4-二氰基苯、1,4-二氰基萘、1,4-对苯基二乙腈、4,4-联苯二甲腈、9-氰基菲、3-氰喹啉、α-氰基肉桂酸中的一种、两种或多种。
4.根据权利要求1所述的佳乐麝香的合成方法，其特征在于，所述载体选自氧化铈、氧化铁、氧化锌、氧化铝、氧化硅、氧化锆、氧化钛、氧化锌-氧化铈、氧化钛-氧化锆中的一种、两种或多种。
5.根据权利要求1所述的佳乐麝香的合成方法，其特征在于，所述的极性溶剂为水。
6.根据权利要求1所述的佳乐麝香的合成方法，其特征在于，所述配体与所述载体的质量用量比为0.9~4.5：1；
所述活性金属盐与所述配体的摩尔用量比为1:2.0~12.0。
7.根据权利要求1所述的佳乐麝香的合成方法，其特征在于，所述负载型双金属催化剂的制备步骤（1）中，反应温度为80℃~120℃，反应时间为4~8小时。
8.根据权利要求1所述的佳乐麝香的合成方法，其特征在于，所述负载型双金属催化剂的制备步骤（2）中，吸附温度为40℃~60℃；所述吸附时间为4~6小时。
9.根据权利要求1~8任一项所述的佳乐麝香的合成方法，其特征在于，所述溶剂选自乙醇、甲醇、水、二氯甲烷、氯苯、乙腈、二甲基甲酰胺、N,N-二甲基亚砜中的一种、两种或多种。
10.根据权利要求1~8任一项所述的佳乐麝香的合成方法，其特征在于，所述亚甲基醚化-缩合环化反应的温度为30℃~60℃，反应的时间为3~10小时。
11.根据权利要求1~8任一项所述的佳乐麝香的合成方法，其特征在于，所述负载型双金属催化剂和六甲基茚满醇的质量比为1.0%-10.0%：1；
所述六甲基茚满醇和溶剂的质量比为1:1.0~2.0。
12.一种负载型双金属催化剂，其特征在于，采用以下方法制备得到：
（1）将活性金属盐、配体、极性溶剂混合，搅拌反应，得到悬浮液；
步骤（1）中，反应温度为80℃~120℃，反应时间为4~8小时；
（2）将载体加入到上述悬浮液中分散，吸附，过滤和干燥得到所述催化剂；
步骤（2）中，吸附温度为40℃~60℃；所述吸附时间为4~6小时；
所述活性金属盐为含Ni(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)、Fe(Ⅱ)、Fe(Ⅲ)、Zn(Ⅱ)、Pd(Ⅱ)、Ru(Ⅲ)、Ir(Ⅲ)、Ce（Ⅳ）、Co(Ⅱ)的硫酸盐、硝酸盐、醋酸盐、铵盐、乙酰丙酮盐、氯化物、其水合物中的两种或多种；
所述的配体为含氰基类配体；
所述的载体为介孔-大孔金属氧化物材料。
13.根据权利要求12所述的负载型双金属催化剂，其特征在于，所述活性金属盐包含第一金属盐和第二金属盐；
所述第一金属盐为PdCl2、Pd(NO3)2、IrCl3、RuCl3、NiSO4、NiCl2、或其水合物中的一种；
所述第二金属盐为FeCl3、Fe(acac)3、FeSO4、ZnCl2、ZnSO4、Zn(OAc)2、Cu(OAc)2、Ce(NH4)2(NO3)6、Ni(NO3)2、Co(NO3)2、CoCl2、CuSO4、或其水合物中的一种；
所述配体为4,5-二氰基咪唑、2-氰基吡啶、1,4-二氰基苯、1,4-二氰基萘、1,4-对苯基二乙腈、4,4-联苯二甲腈、9-氰基菲、3-氰喹啉、α-氰基肉桂酸中的一种、两种或多种；
所述载体选自氧化铈、氧化铁、氧化锌、氧化铝、氧化硅、氧化锆、氧化钛、氧化锌-氧化铈、氧化钛-氧化锆中的一种、两种或多种；
所述的极性溶剂为水；
所述配体与所述载体的质量用量比为0.9~4.5：1；
所述活性金属盐与所述配体的摩尔用量比为1:2.0~12.0。
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CN112495393A (zh) * 2020-11-27 2021-03-16 华南理工大学 一种精细调控负载型合金催化剂及其制备方法与应用

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