[发明专利]4-羟基-3-己酮催化脱水的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种4-羟基-3-己酮催化脱水的方法。

背景技术

4-己烯-3-酮(CAS：2497-21-4)是一种独特的香料(中国GB 2760-2007)，主要用于调配老姆、白脱、辣根等食用香精，用途广泛。

羟基化合物脱水反应是在催化剂存在下，使反应物分子中相近的两个原子上的羟基和氢原子以水的形式脱去的反应。由于羟基的氧原子上含有孤对电子，因此可以与质子(H+)结合，形成氧鎓离子，由于氧原子上带正电荷，使之变成强吸电子基，使C-O键容易离解。整个脱水反应包括：生成质子化的氧鎓盐(R-OH₂⁺)，氧鎓盐缓慢地离解为正碳离子，从正碳离子中很快排除一个氢离子而形成烯烃，即发生了β-消去反应。在α-羟基酮脱水制α，β不饱和酮的反应中，由于羰基的影响，使α-羟基形成氧鎓离子困难，导致反应较难发生。

4-羟基-3己酮催化脱水主要生成4-己烯-3-酮、2-甲基-1-戊烯-3-酮两种异构体，而5-己烯-3-酮、环丙基乙基酮两种异构体受热力学限制较难形成，反应如下式所示。

文献EP 406676公开了α-羟基异丁酸甲酯(MOB)脱水制甲基丙烯酸甲酯(MM)的方法。文献DE3632530公开了采用固体酸催化剂，由α-羟基酮脱水生成α，β不饱和酮。但该方法存在反应温度高、空速低和催化剂活性差的缺点。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是以往技术中反应温度高、空速低和催化剂活性差的问题，提供一种新的4-羟基-3-己酮催化脱水的方法。该方法具有催化剂活性好、反应温度低和空速高的特点。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：一种4-羟基-3-己酮催化脱水的方法，以4-羟基-3-己酮为原料，在反应温度为200～400℃，相对于4-羟基-3-己酮液体质量空速为0.5～15小时^-1条件下，反应原料与催化剂接触生成4-己烯-3-酮；其中所用的催化剂为晶粒直径小于5微米、SiO₂/Al₂O₃摩尔比为1∶0.003～0.05的HZSM-5沸石。

上述技术方案中，所述HZSM-5沸石的晶粒直径优选范围为0.1～4微米，更优选范围为0.5～2微米。SiO₂/Al₂O₃摩尔比优选范围为1∶0.01～0.025。反应温度优选范围为250～350℃，相对于4-羟基-3-己酮液体质量空速优选范围为1～10小时^-1。

本发明中催化剂的制备方法为：将所需量的选自水玻璃、硅溶胶或白碳黑中的至少一种硅源，偏铝酸钠、硫酸铝或硝酸铝中的至少一种铝源，四丙基溴化铵、四丙基氢氧化铵或1，6-己二胺中的至少一种模板剂，氢氧化钠、氢氧化钾或氨水中的至少一种碱，氯化钠或氯化钾中的至少一种氯化物，按摩尔比为SiO₂∶Al₂O₃∶Cl^-∶OH^-∶模板剂∶H₂O＝1∶0.003～0.05∶0.01～5∶0.01～1∶0.01～1∶10～150混合，在温度100～250℃条件下，晶化1～6天，结晶产物经过滤、洗涤、干燥，得NaZSM-5沸石。NaZSM-5沸石用浓度为0.1～2摩尔/升的酸溶液在50～100℃条件下进行酸处理至少一次，每次酸处理时间为2～10小时；其中酸溶液和NaZSM-5沸石的重量之比为1～20。然后干燥、焙烧，得到所述催化剂。

其中，合成原料混合物中组成摩尔比优选范围为SiO₂∶Al₂O₃∶Cl^-∶OH^-∶模板剂∶H₂O＝1∶0.01～0.025∶0.1～1∶0.1～0.5∶0.1～0.5∶30～80。晶化温度优选范围为150～200℃，晶化时间优选范围为3～5天。酸溶液选优选方案为宣子自盐酸、硝酸、醋酸或柠檬酸中的至少一种。酸溶液的浓度优选范围为0.3～1摩尔/升，酸处理温度优选范围70～90℃，酸处理时间优选范围为4～8小时，酸溶液和NaZSM-5沸石的重量之比优选范围为5～10，优选处理2～4次。