RU2826251C1 - Способ совместного получения эпоксида циклогексана, циклогексанола и циклогексанона - Google Patents

Способ совместного получения эпоксида циклогексана, циклогексанола и циклогексанона Download PDF

Info

Publication number
RU2826251C1
RU2826251C1 RU2023130698A RU2023130698A RU2826251C1 RU 2826251 C1 RU2826251 C1 RU 2826251C1 RU 2023130698 A RU2023130698 A RU 2023130698A RU 2023130698 A RU2023130698 A RU 2023130698A RU 2826251 C1 RU2826251 C1 RU 2826251C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
cyclohexane
cyclohexene
epoxidation
hydroperoxide
cyclohexanol
Prior art date
Application number
RU2023130698A
Other languages
English (en)
Inventor
Екатерина Анатольевна Курганова
Георгий Николаевич Кошель
Александр Сергеевич Фролов
Егор Игоревич Баёв
Алина Александровна Смурова
Виктория Сергеевна Кабанова
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ярославский государственный технический университет" (ФГБОУВО "ЯГТУ")
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ярославский государственный технический университет" (ФГБОУВО "ЯГТУ") filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ярославский государственный технический университет" (ФГБОУВО "ЯГТУ")
Application granted granted Critical
Publication of RU2826251C1 publication Critical patent/RU2826251C1/ru

Links

Abstract

Настоящее изобретение относится к нефтехимической промышленности, конкретно к способу совместного получения эпоксида циклогексана, циклогексанола и циклогексанона эпоксидированием циклогексена гидропероксидом циклогексана в присутствии кислорода воздуха, при атмосферном давлении и повышенной температуре, при непрерывном перемешивании и в присутствии катализатора. Метод характеризуется тем, что эпоксидирование проводят при температуре 89-91°С в течение 90-150 минут гидропероксидом циклогексана, содержащимся в оксидате циклогексана в количестве 5% масс., и молярном соотношении гидропероксид циклогексана: циклогексен 1:3, при наличии в реакционной массе циклогексана, а в качестве катализатора используют парамолибдат аммония, растворенный в пропиленгликоле. Техническим результатом изобретения является уменьшение времени реакции эпоксидирования циклогексена, увеличение показателей селективности и конверсии. 4 пр.

Description

Настоящее изобретение относится к нефтехимической промышленности и может быть использовано в процессе совместного получения эпоксида циклогексана, циклогексанона и циклогексанола. В настоящее время в промышленности получение эпоксида циклогексана не реализовано. Способ заключается в эпоксидировании циклогексена гидропероксидом циклогексана.
Эпоксиды являются важным и востребованным сырьем в химической промышленности, находящим широкое применение в различных областях. Они используются для получения гомо- и сополимеров, таких как поликарбонаты, полиэфиры и полиолы, а также применяются в производстве фармацевтических препаратов, пластификаторов, пестицидов, эпоксидных смол [S.Т. Oyama. Mechanisms in Homogeneous and Heterogeneous Epoxidation Catalysts, ed. S.T. Oyama // Elsevier, Amsterdam. - 2008. - P. 4; Grigoropoulou, G. Recent developments on the epoxidation of alkenes using hydrogen peroxide as an oxidant./ Grigoropoulou, G., Clark, J.H., & Elings, J. AM Green Chemistry, 5(1), 2002. P. 1-7. doi:10.1039/b208925b]. Коммерчески важное соединение -эпоксидциклогексана - находит широкое применение в органическом синтезе. Оно используется в производстве фотореактивных полимеров, пестицидных акарицидов, поверхностно-активных веществ и резиновых добавок. Кроме того, эпоксид циклогексана считается перспективным соединением для получения универсальных строительных блоков, которые могут быть использованы для синтеза как природных, так и синтетических биологически активных молекул [Т. Seo. United States patent 6646139 / Т. Seo and J. Tsuji // Sumitomo Chemical Company, Ltd., United States, 2003; R. Fischer. Europeanpatent 0129814 / R. Fischer, H.-M. Weitz, N. Rieberand H. Boehm // BASF, DE, 1984].
Циклогексанон в основном используется для производства адипиновой кислоты, является полупродуктом в синтезе нейлона-6, нейлона-66, конструкционных пластмасс [Химическая энциклопедия/ Т. 5. М.: «Большая Российская энциклопедия», 1998; Chemical Economics Handbook: Cyclohexanoland Cyclohexanone, Englewood, Colo.: IHS, 2017].Соединение также используется для производства пероксида циклогексанона, который входит в состав отвердителя для смол и лакокрасочных материалов, используемых в производстве стеклопластиков, полимербетонов, пуговиц и лакокрасочных покрытий. Небольшие объемы циклогексанона используются для производства фармацевтических препаратов и пестицидов [Fisher, W.B. and Van Peppen, J.F., Cyclohexanol and cyclohexanone, Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology, Kirk, R.E. and Othmer, D.F., Eds., New York: Wiley, 2001, 4thed., vol. 7, pp. 425-428].
Циклогексанол применяется в пищевой промышленности для производства пищевых добавок [Yi, Q., Zhang, J., Huang, W.,Liu, X. Electrocatalytic oxidation of cyclohexanol on a nickel oxyhydroxide modified nickel electrode in alkaline solutions. //Catal. Commun. 2007, Vol 8, P. 1017-1022], в химической - при производстве пластификаторов, как растворитель для масел, восков, полимеров, красителей и матирующих средств для химических волокон. В фармацевтической промышленности циклогексанол выступает в роли промежуточного продукта для производства лекарственных препаратов, витаминов и ароматизаторов, а также используется при производстве пестицидов, пластификаторов и циклогексиламина. Он является стабилизатором эмульсий, смазочных масел, кремов, противовспенивателем и гомогенизирующим средством, например, в дезинфицирующих препаратах. [Бабков, Л.М. ИК спектры циклогексанола и структурно-динамическая модель молекулы / Л. М. Бабков, Н. А. Давыдова, Е. А. Моисейкина // Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия: Физика. - 2012. - Т. 12. - №1. - С. 54-62].
Эпоксиды получают из олефинов через хлоргидринный или гидропероксидный процесс. Хлоргидринный процесс потребляет большое количество хлора, что приводит к образованию большого количества хлорсодержащих отходов [Hereijgers, В.Р. С. Cyclohexene Epoxidation with Cyclohexyl Hydroperoxide: A Catalytic Route to Largely Increase Oxygenate Yield from Cyclohexane Oxidation / Hereijgers, В.P. C, Parton, R.F., & Weckhuysen, В. M. // ACS Catalysis, 2011. 1(10). P. 1183-1192. doi:10.1021/cs200354c].
Известно о лабораторном способе получения эпоксида циклогексана при обработке циклогексена надкислотами, но способ не получил дальнейшего развития ввиду недостатков: многостадийности, необходимости применения большого количества реагентов, нестабильности и опасности надкислот, низких выходов целевого продукта. [Пат. США 2745848 А. Preparationofcyclohexeneoxide: заявл. 25.02.1953; опубл. 15.05.1956.] Эпоксидирование циклогексана перекисью водорода протекает долго (до 10 часов), требует применения дорогостоящих катализаторов и подходящего растворителя [Пат. Китай 101020669. The no-solvent process of epoxidizing cyclohexene with hydrogen peroxide to prepare cyclohexane epoxide: заявл. 02.02.2007; опубл. 17.11.2010; Hereijgers, В.P. С. Cyclohexene Epoxidation with Cyclohexyl Hydroperoxide: A Catalytic Route to Largely Increase Oxygenate Yield from Cyclohexane Oxidation / Hereijgers, В.P. C, Parton, R.F., & Weckhuysen, В.M. // ACS Catalysis, 2011. 1(10).P. 1183-1192. doi:10.1021/cs200354c].
Наиболее близкий к предлагаемому способ, который заключается в эпоксидировании циклогексена гидропероксидом циклогексана для получения эпоксида циклогексана, описан в работе Hereijgers и др. Гидропероксид циклогексана (ГП ЦТ) получают экстрагированием из оксидата циклогексана, предоставленного компанией DSM. Сначала 250 мл оксидата экстрагируют 3 раза с помощью 50 мл 1 моль/л NaOH. Водная фаза была нейтрализована охлажденной 4 моль/л HCl до слабокислой. Затем водную фазу экстрагируют 3 раза ~30 мл циклогексана и сушат над MgSO4. В конце добавляют ~1% (мол.) дифенила для определения концентрации ГП ЦТ с помощью газовой хроматографии, затем разбавляют циклогексаном для получения смеси, содержащей 2 масс. % ГП ЦТ. Реакцию эпоксидирования проводят в круглодонной колбе объемом 100 мл, снабженной рефлюкс-конденсатором и перегородкой, в атмосфере воздуха. В колбу, помещенную в масляную баню (80°С), вносят 14,8 г оксидата, содержащего 2 масс. % ГП ЦТ (2,6 ммоль) с определенным количеством циклогексена (3,0 ммоль при соотношении олефин: пероксид 1:2 и 50 мг титаносиликатного катализатора. Конверсия гидропероксида в предлагаемом авторами способе составляет ~62% при селективности образования эпоксида 50-65% в зависимости от типа используемого титаносиликатного катализатора. Недостатками способа являются дезактивация катализатора вследствие выщелачивания титана в водной среде, долгое время реакции - более 15 часов для достижения приемлемых показателей селективности и конверсии, долгое и затратное получение вспомогательных материалов, титаносиликатных катализаторов и анализ последних. [Hereijgers, В.Р. С.Cyclohexene Epoxidation with Cyclohexyl Hydroperoxide: A Catalytic Route to Largely Increase Oxygenate Yield from Cyclohexane Oxidation / Hereijgers, В.P. C, Parton, R.R, & Weckhuysen, В.M. // ACS Catalysis, 2011. 1(10). P. 1183-1192. doi:10.1021/cs200354c].
Техническим результатом предлагаемого изобретения является уменьшение времени реакции эпоксидирования циклогексена, увеличение показателей селективности и конверсии.
Технический результат изобретения достигается тем, что предлагается способ совместного получения эпоксида циклогексана, циклогексанола и циклогексанона эпоксидированием циклогексена гидропероксидом циклогексана в присутствии кислорода воздуха, при атмосферном давлении, при повышенной температуре и в присутствии катализатора.
Отличительными существенными признаками изобретения является то, что эпоксидирование проводят при температуре 89-91°С в течение 90-150 минут, при содержании ГП ЦТ - 5% масс, и молярном соотношении ГП ЦТ: циклогексен 1:3, при наличии в реакционной массе циклогексана, в качестве катализатора используют парамолибдат аммония, растворенный в пропиленгликоле.
Использование парамолибдата аммония (NH4)6Mo7O24 в реакции эпоксидирования циклогексена позволяет достичь более высоких показателей селективности и конверсии, значительно уменьшить время реакции, повысив тем самым экономические и технологические показатели получения эпоксида циклогексана, циклогексанона и циклогексанола.
При температуре 90°С, содержании парамолибдата аммония 0,00013 г/атом Мо на 1 г гидропероксида конверсия ГП ЦТ составляет 85%, выход эпоксида циклогексана - около 82%, выход кетон-спиртового масла (смеси циклогексанола и циклогексанона) - 99,5% (мольное соотношение спирта и кетона 4:1 соответственно) при селективности образования последних более 99%.
Пример 1
Эпоксидирование циклогексена гидропероксидом циклогексана было осуществлено на установке проточно-замкнутого типа. В стеклянный реактор емкостью 10 см3 загружали смесь, содержащую 3 мл оксидата циклогексана с содержанием ГП ЦТ 5 масс. % (т.е. 0,001 моль ГП ЦТ), 0,3 мл (0,003 моль) циклогексена (мольное соотношение ГП ЦТ: циклогексен составило 1: 3) и катализатор в количестве 0,00013 г/атом Мо на 1 г ГП ЦТ. Подавали воздух при атмосферном давлении, процесс вели при температуре 89-91°С в течение 90 мин и непрерывном перемешивании.
Выход кетон-спиртового масла составил 95-99% при селективности образования 99,5%, выход эпоксида циклогексана - 75-80%.
Пример 2
Эпоксидирование циклогексена гидропероксидом циклогексана было осуществлено на установке проточно-замкнутого типа. В стеклянный реактор емкостью 10 см3 загружали смесь, содержащую 3 мл оксидата циклогексана с содержанием ГП ЦТ 5 масс. % (т.е. 0,001 моль ГП ЦТ), 0,3 мл (0,003 моль) циклогексена (мольное соотношение ГП ЦТ: циклогексен составило 1: 3) и катализатор в количестве 0,0005 г/атом Мо на 1 г ГП ЦТ. Подавали воздух при атмосферном давлении, процесс вели при температуре 89-91°С в течение 150 мин и непрерывном перемешивании.
Конверсия ГП ЦТ составила 96%, выход кетон-спиртового масла 96% при мольном соотношении спирт: кетон 2:1, выход эпоксида циклогексана -78%, выход циклогексанола и циклогексанона - 99,1%.
Пример 3
Эпоксидирование циклогексена гидропероксидом циклогексана было осуществлено на установке проточно-замкнутого типа. В стеклянный реактор емкостью 10 см3 загружали смесь, содержащую 3 мл оксидата циклогексана с содержанием ГП ЦТ 5 масс. % (т.е. 0,001 моль ГП ЦТ), 0,3 мл (0,003 моль)циклогексена (мольное соотношение ГП ЦТ: циклогексен составило 1: 3) и катализатор в количестве 0,00003 г/атом Мо на 1 г ГП ЦТ. Подавали воздух при атмосферном давлении, процесс вели при температуре 89-91°С в течение 90 мин и непрерывном перемешивании.
Конверсия ГП ЦТ составила 77%, выход кетон-спиртового масла 76,2% при мольном соотношении спирт: кетон 1:1, выход эпоксида циклогексана 65%.
Пример 4
Эпоксидирование циклогексена гидропероксидом циклогексана было осуществлено на установке проточно-замкнутого типа. В стеклянный реактор емкостью 10 см3 загружали смесь, содержащую 3 мл оксидата циклогексана с содержанием ГП ЦТ 5 масс. % (т.е. 0,001 моль ГП ЦТ), 0,3 мл (0,003 моль) циклогексена (мольное соотношение ГП ЦТ: циклогексен составило 1: 3) и катализатор в количестве 0,00013 г/атом Мо на 1 г ГП ЦТ. Подавали воздух при атмосферном давлении, процесс вели при температуре 89-91°С в течение 90 мин и непрерывном перемешивании.
Конверсия ГП ЦТ составила 85%, выход кетон-спиртового масла 99,5% при мольном соотношении спирт: кетон 4:1, выход эпоксида циклогексана 82,1%.
Пример 5
Эпоксидирование циклогексена гидропероксидом циклогексана было осуществлено на установке проточно-замкнутого типа. В стеклянный реактор емкостью 10 см3 загружали смесь, содержащую 3 мл оксидата циклогексана с содержанием ГП ЦТ 5 масс. % (т.е. 0,001 моль ГП ЦТ), 0,3 мл (0,003 моль)циклогексена (мольное соотношение ГП ЦТ: циклогексен составило 1: 3) и катализатор в количестве 0,00025 г/атом Мо на 1 г ГП ЦТ. Подавали воздух при атмосферном давлении, процесс вели при температуре 89-91°С в течение 90 мин и непрерывном перемешивании.
Конверсия ГП ЦТ составила 87%, выход кетон-спиртового масла 99,4% при мольном соотношении спирт: кетон 4:1, выход эпоксида циклогексана 99,5%.

Claims (1)

  1. Способ совместного получения эпоксида циклогексана, циклогексанола и циклогексанона эпоксидированием циклогексена гидропероксидом циклогексана в присутствии кислорода воздуха, при атмосферном давлении, при непрерывном перемешивании, при повышенной температуре и в присутствии катализатора, отличающийся тем, что эпоксидирование проводят при температуре 89-91°С в течение 90-150 минут гидропероксидом циклогексана, содержащимся в оксидате циклогексана в количестве 5% масс., и молярном соотношении гидропероксид циклогексана : циклогексен 1:3, при наличии в реакционной массе циклогексана, а в качестве катализатора используют парамолибдат аммония, растворенный в пропиленгликоле.
RU2023130698A 2023-11-22 Способ совместного получения эпоксида циклогексана, циклогексанола и циклогексанона RU2826251C1 (ru)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2826251C1 true RU2826251C1 (ru) 2024-09-06

Family

ID=

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4814511A (en) * 1986-10-23 1989-03-21 Basf Aktiengesellschaft Working up cyclohexyl hydroperoxide containing reaction mixtures
RU2015972C1 (ru) * 1989-10-05 1994-07-15 Арко Кемикал Текнолоджи, Инк. Способ получения оксидов олефиново-ненасыщенных органических соединений
WO2012043419A1 (ja) * 2010-10-01 2012-04-05 宇部興産株式会社 炭化水素化合物の酸化触媒、並びにそれを用いた炭化水素化合物の酸化物の製造方法及び製造装置
RU2688226C1 (ru) * 2018-04-02 2019-05-21 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ярославский государственный технический университет" ФГБОУВО "ЯГТУ" Способ получения циклогексанола и/или циклогексанона
CN111848345A (zh) * 2019-04-26 2020-10-30 中国石油化工股份有限公司 联产环己醇和环氧烷烃的方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4814511A (en) * 1986-10-23 1989-03-21 Basf Aktiengesellschaft Working up cyclohexyl hydroperoxide containing reaction mixtures
DE3761760D1 (de) * 1986-10-23 1990-04-05 Basf Ag Verfahren zur aufbereitung von cyclohexylhydroperoxid enthaltenden reaktionsgemischen.
RU2015972C1 (ru) * 1989-10-05 1994-07-15 Арко Кемикал Текнолоджи, Инк. Способ получения оксидов олефиново-ненасыщенных органических соединений
WO2012043419A1 (ja) * 2010-10-01 2012-04-05 宇部興産株式会社 炭化水素化合物の酸化触媒、並びにそれを用いた炭化水素化合物の酸化物の製造方法及び製造装置
RU2688226C1 (ru) * 2018-04-02 2019-05-21 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ярославский государственный технический университет" ФГБОУВО "ЯГТУ" Способ получения циклогексанола и/или циклогексанона
CN111848345A (zh) * 2019-04-26 2020-10-30 中国石油化工股份有限公司 联产环己醇和环氧烷烃的方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Hereijgers, В. Р. С. et al. Cyclohexene Epoxidation with Cyclohexyl Hydroperoxide: A Catalytic Route to Largely Increase Oxygenate Yield from Cyclohexane Oxidation // ACS Catalysis, 2011, 1(10), p. 1183-1192. *
Perkel A. L. et al. Liquid-phase oxidation of cyclohexane. Сyclohexyl hydroperoxide, cyclohexanol, and cyclohexanone, mechanisms of formation and transformation // Russian Chemical Bulletin, International Edition, 2019, v. 68 (3), p. 480-492. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Swern Organic Peracids.
Deng et al. Clean synthesis of adipic acid by direct oxidation of cyclohexene with H 2 O 2 over peroxytungstate–organic complex catalysts
JP2003529582A (ja) 芳香族アルコール、特にフェノールの製造方法
US6300506B1 (en) Process for the preparation of epoxites
US6566555B2 (en) Process for preparing oximes
CN110372639A (zh) 一种钛硅分子筛制备环氧环己烷的方法
US6677467B2 (en) Oxirane production using peroxidized compound
RU2826251C1 (ru) Способ совместного получения эпоксида циклогексана, циклогексанола и циклогексанона
US20110098488A1 (en) Process for Oxidizing Organic Substrates By Means of Singlet Oxygen Using a Modified Molybdate LDH Catalyst
US7442817B1 (en) Process for the preparation of olefin oxides
US4902827A (en) Process for the preparation of adipic acid
JP2000159693A (ja) 有機不飽和化合物の酸化方法
JP4793357B2 (ja) β−ヒドロキシヒドロペルオキシド類の製造法とその触媒
US8445729B2 (en) Process for the production of alkylbenzene hydroperoxides under mild conditions and in the presence of new catalytic systems
EP1828090B1 (en) Process for decomposing cyclohexylhdroperoxide
HU222573B1 (hu) Eljárás mono- vagy dikarbonsavak előállítására aldehidekből, ezek acetáljaiból vagy félacetáljaiból, továbbá ezek keverékéből
Zawadzki et al. A versatile method of epoxide formation with the support of peroxy ionic liquids
Torabi Spotlight: Supramolecular catalysis
JP2006083159A (ja) シクロアルカンの酸化方法
US5344946A (en) Process for the preparation of vicinal diols and/or epoxides
Raja et al. Producing hazardous reagents in situ using single‐site heterogeneous catalysts
EP1350783B1 (en) Method for oxidizing cyclohexane
US20050222440A1 (en) Catalytic process for the preparation of epoxides from alkenes
JP2001097902A (ja) フェノールの製造方法
Xia et al. Understanding the pathways of improved chlorohydrination of allyl chloride with HCl and H2O2 catalyzed by titanium-incorporated zeolites