CN1340483A - 一种高收率催化合成金刚烷的方法 - Google Patents
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Abstract
一种高收率催化合成金刚烷的方法,由四氢二聚环戊二烯催化异构化而成;以一种或多种铝盐、铁盐、钛盐或锌盐等的卤化物为主催化剂,主催化剂的量为四氢二聚环戊二烯重量的10-100%;反应温度为30-200℃,反应压力为常压;其特征在于:以醇、醚、酯、酸和C2~C10烷烃的卤化物为助催化剂,用量为四氢二聚环戊二烯重量的5-50%。通过本发明方法所得金刚烷的纯度大于99%,收率也可达到50%以上。
Description
本发明涉及金刚烷的合成,特别是提供了一种在四氢二聚环戊二烯异构化合成金刚烷的过程中,通过选择高收率低成本的催化剂体系合成高纯度金刚烷的方法。
金刚烷作为一种重要的精细化工产品,在医药、高分子材料、润滑剂、催化剂、照相感光材料和航空领域有广泛的应用。金刚烷是从四氢二聚环戊二烯催化异构化而成。文献报道,异构化主催化剂为三溴化铝、三氯化铝,助催化剂为溴化物、氟化氢、氯化氢等,该催化体系催化合成的金刚烷收率虽高,但溶剂、主催化剂、助催化剂用量大,使金刚烷的合成成本较高,后处理复杂。(P.V.R.Schleyer,J.Amer.Chem.Soc.,79,3292;H.Hoffmann,U.S.3,457,317;A.R.Roprbhko,U.S.S.R.Su.1010050;J.Janku,J.Burkhard;C.S.192701B;H.Slavoj,C.S.135674)日本出光兴产公司试图以分子筛为骨架,添加Ni、Co、Pt、Re、Fe、Cu等其它金属作为异构化催化剂,使用这种催化剂虽然可以避免使用卤化物催化剂时的污染、三废等问题,但需加压,收率仅30%左右。(本名幸作,特许公报 昭-53-35942,本名幸作,特许公报 昭-52-2909,本名幸作,特许公报 昭-52-12706)。
本发明的目的在于提供一种高收率催化合成金刚烷的方法,通过选择催化剂体系,由四氢二聚环戊二烯高收率、低成本催化合成高纯度的金刚烷。
本发明提供了一种高收率催化合成金刚烷的方法,由四氢二聚环戊二烯催化异构化而成;以一种或多种铝盐、铁盐、钛盐或锌盐等的卤化物为主催化剂,主催化剂的量为四氢二聚环戊二烯重量的10-100%,可以为三溴化铝、三氯化铝、三氯化铝-二氯化锌、三氯化铝-四氯化铁、三氯化铝-四氯化钛,最佳用量为四氢二聚环戊二烯重量的50-70%;反应温度为30-200℃,以30-100℃为佳,反应压力为常压;其特征在于:以醇、醚、酯、酸和C2~C10烷烃的卤化物为助催化剂,用量为四氢二聚环戊二烯重量的5-50%,最佳用量为5-25%。
在本发明的反应过程中可以不使用溶剂,也可以使用乙醇、四氢呋喃等极性溶剂。
下面通过实例对本发明给予进一步的说明。
实例1
在100mL的三口反应瓶中,加入四氢二聚环戊二烯20g,溴乙烷0.5mL,开动搅拌,使四氢二聚环戊二烯完全溶解,加入三氯化铝14g,反应温度40℃,反应时间8小时。反应结束后,向反应瓶中加入40mL正己烷,升温至70℃,搅拌,待金刚烷完全溶解后,静置10分钟。将上层清液倒入100mL的烧杯中,置于冰水浴中冷却,金刚烷完全结晶后,用布氏漏斗抽滤,分离出金刚烷,母液留下作下次循环使用。金刚烷在室温下经风干几小时后,可得纯度大于99%,熔点为268-270℃的白色金刚烷结晶体10g,四氢二聚环戊二烯的转化率为95%,金刚烷的收率为50%。
实例2
在100mL的三口反应瓶中,加入四氢二聚环戊二烯15g,升温至80℃,四氢二聚环戊二烯完全熔解后,开始搅拌并慢慢加入10g三氯化铝,反应1小时。降至室温,加入0.5mL水,升温至55℃,反应3小时。降至室温,用石油醚萃取反应液三次。将萃取液蒸馏,得5.88g金刚烷。纯度大于99%,收率39%。
实例3
在100mL的三口反应瓶中,加入四氢二聚环戊二烯20g,溴丁烷0.5mL,无水乙醇0.1mL,开动搅拌,使四氢二聚环戊二烯完全溶解,加入三氯化铝10g,二氯化锌2g,反应温度30℃,反应时间24小时。后处理同实例1。得11g金刚烷。纯度大于99%,收率55%。
实例4
在100mL的三口反应瓶中,加入四氢二聚环戊二烯20g,溴丁烷0.5mL,无水乙醇0.1mL,开动搅拌,使四氢二聚环戊二烯完全溶解,加入三氯化铝14g,,反应温度30℃,反应时间24小时。后处理同实例1。得12g金刚烷。纯度大于99%,收率60%。
实例5
在100mL的三口反应瓶中,加入四氢二聚环戊二烯20g,二溴乙烷0.5mL,开动搅拌,使四氢二聚环戊二烯完全溶解,加入三氯化铝14g,反应温度30℃,反应时间24小时。后处理同实例1。得12.8g金刚烷。纯度大于99%,收率64%。
实例6
在100mL的三口反应瓶中,加入四氢二聚环戊二烯20g,氯丁烷0.5mL,开动搅拌,使四氢二聚环戊二烯完全溶解,加入三氯化铝14g,反应温度30℃,反应时间24小时。后处理同实例一。得12.8g金刚烷。纯度大于99%,收率58%。
Claims (5)
1.一种高收率催化合成金刚烷的方法,由四氢二聚环戊二烯催化异构化而成;以一种或多种铝盐、铁盐、钛盐或锌盐等的卤化物为主催化剂,主催化剂的量为四氢二聚环戊二烯重量的10-100%;反应温度为30-200℃,反应压力为常压;其特征在于:以醇、醚、酯、酸和C2~C10烷烃的卤化物为助催化剂,用量为四氢二聚环戊二烯重量的5-50%。
2.按权利要求1所述高收率催化合成金刚烷的方法,其特征在于:助催化剂的用量为四氢二聚环戊二烯重量的5-25%。
3.按权利要求1或2所述高收率催化合成金刚烷的方法,其特征在于:主催化剂为三溴化铝、三氯化铝、三氯化铝-二氯化锌、三氯化铝-四氯化铁、三氯化铝-四氯化钛,用量为四氢二聚环戊二烯重量的50-70%。
4.按权利要求1或2所述高收率催化合成金刚烷的方法,其特征在于:反应温度为30-100℃。
5.按权利要求1或2所述高收率催化合成金刚烷的方法,其特征在于:反应过程中使用乙醇、四氢呋喃的极性溶剂。
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