[发明专利]一种离子液体催化丁二酸二甲酯水解制备丁二酸的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种丁二酸二甲酯催化水解制备丁二酸的方法。

背景技术

丁二酸为无色结晶；相对密度1.572(25/4℃)，熔点188℃，在235℃时分解；在减压下蒸馏可升华；能溶于水，微溶于乙醇、乙醚和丙酮。

工业上，丁二酸通常由丁烯二酸催化还原制得，也可由丁二腈水解制备。在实验室中，丁二酸可由两分子丙二酸二乙酯的钠盐与碘反应，继而水解脱羧制得。

丁二酸的重要用途是制备五元杂环化合物，例如，丁二酸受热迅速脱水，形成丁二酸酐，它是呋喃环系化合物。丁二酸酐是制造药物、染料和醇酸树脂的重要原料。丁二酸酐与氨共热，即生成丁二酰亚胺。丁二酰亚胺的亚胺基中的氢可被溴取代，生成N－溴代丁二酰亚胺，它是有机合成的溴化试剂和温和的氧化剂。丁二酸在医药上有抗痉挛、祛痰和利尿作用。丁二酸二乙酯是有机合成的重要中间体。丁二酸二丁酯、二辛酯是塑料的增塑剂。丁二酸二烯丙酯与1,3－丁二烯共聚，可以制造人造橡胶。

专利CN1377873A公开了一种醋酸甲酯在无催化剂存在下快速水解为醋酸和甲醇的工艺，其主要技术特点是利用水在临界区（250℃-350℃）的两个特异性质；介电常数下降而具有接近丙酮的溶解能力，离子积增加而具有更高的氢离子和氢氧根离子浓度，因此醋酸甲酯无需外加催化剂就可以引发反应，并且水解产生的醋酸进一步发生自催化反应。在醋酸甲酯浓度为5%-85%（质量百分比）的范围内水解率为95%-34%，反应时间为50-300秒。

CN1978415A公开了一种碳酸乙烯酯水解制备乙二醇的方法，该方法使用咪唑盐催化剂，在反应温度为90-180℃，碳酸乙烯酯水解生成乙二醇，反应结束后经过蒸馏可以将催化剂和产物分离，实现催化剂的重复利用。碳酸乙烯酯的最高转化率和选择性达到100%，但是碳酸乙烯酯的水解产物为乙二醇和二氧化碳，二氧化碳的排出会自然促进反应向水解方向进行，而本申请的丁二酸二甲酯水解后生成丁二酸和甲醇。且反应液中甲醇含量的增加会影响本申请的该反应的转化率。因此，该反应并不能简单地推广到其他酯类的水解反应中。

发明内容

本发明的目的是在柔和条件下，采用咪唑盐离子液体催化剂，实现高转化率、高选择性地使丁二酸二甲酯水解制备丁二酸的方法。

本发明提供了一种丁二酸二甲酯水解制备丁二酸的方法，其特征在于使用丁二酸二甲酯和水为反应物，以咪唑盐为催化剂，反应温度为90-180℃，反应时间为2-10h，反应压力为0.1-0.5Mpa。

其中咪唑盐催化剂结构为

其中，R₁，R₂，R₃，R₄各自相同或不同地为氢或直链或支链的C1~C8烷基，

其中，X-为以下阴离子：BF₄^-、Cl^-、HSO₄^-、CF₃^-、NO₃^-、H₂PO₄^-、I^-、Br^-、CF₃SO₃^-、CH₃SO₃^-、HCO₃^-中的一种。

咪唑盐离子液体的制备方法步骤如下：

1）将咪唑卤素盐与等摩尔比的相应的酸：HBF₄、HCl、H₂SO₄、HCF₃、HNO₃、H₃PO₄、HI、HBr、HCF₃SO₃、CH₃SO₃H或H₂CO₃的混合溶液加入到常压反应容器中，在50-80℃下进行搅拌，反应时间为12-24h。

2）反应结束后，在50-85℃温度下减压蒸馏除去水分，得到咪唑盐离子液体。

3）将得到的离子液体用丙酮洗涤1-5次

4）在40-60℃减压蒸馏，得到高纯度的咪唑盐离子液体。

5）在45℃的真空干燥箱中，干燥10h，得到离子液体。