[发明专利]一种用于N-β-羟乙基乙二胺合成哌嗪与N-甲基哌嗪的催化剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种用于N‑β‑羟乙基乙二胺合成哌嗪与N‑甲基哌嗪的催化剂及其制备方法，所述催化剂的载体为碱活化膨润土，活性物质的组成为X_aY_bZ_cO_d；其中X为Ni、Cu、Fe、Cr和Zn元素中的一种，Y为P、S、B元素的一种，Z为稀土元素中的一种，O为氧元素；a＝1，b＝0.2～2，c＝0.3～2，d值取决于a、b、c；本发明催化剂用于N‑β‑羟乙基乙二胺合成哌嗪与N‑甲基哌嗪，显著提高了N‑β‑羟乙基乙二胺的转化率和成哌嗪与N‑甲基哌嗪的总选择性，本发明催化剂载体价格便宜，催化剂制备简便，催化合成产物收率高，哌嗪与N‑甲基哌嗪的选择性可灵活调节以适应市场需求。

技术领域

本发明涉及催化剂技术领域，具体涉及一种用于N-β-羟乙基乙二胺合成哌嗪与N-甲基哌嗪的催化剂及其制备方法。

背景技术

哌嗪分子式为：C₄H₁₀N₂，又称六氢吡嗪、哌哔嗪、胡椒嗪、双二甲胺等，是重要的有机合成中间体，广泛用于医药、农药和染料中间体等领域，例如：哌嗪可用于合成利福平、哌唑嗪、左羟丙哌嗪、盐酸羟嗪和去氯羟嗪等药物。

N-甲基哌嗪分子式为：C₅H₁₂N₂，广泛用于医药、橡胶和塑料等领域，例如：N-甲基哌嗪可用于氧氟沙星、甲哌利福霉素、哌拉平和乙胺嗪等药物。

国内外对以N-β-羟乙基乙二胺为原料，合成哌嗪和N-烷基哌嗪的催化剂的研究已取得一定进展，日本专利JP 51122081报道了以N-β-羟乙基乙二胺为原料加氢环合制哌嗪的工艺路线，以铜、铁、锰等金属的氧化物为催化剂，原料转化率超过90％，哌嗪的选择性超过80％，收率最高可达85％以上，但反应压力太高，一般在8～26MPa，且为间歇式生产，生产效率低；美国专利US5414087报道了以N-β-羟乙基乙二胺和醛、酮为原料，以镍、铜、钴等金属的氧化物为催化剂环合制哌嗪和N-烷基哌嗪的工艺路线，该工艺为间歇式生产，收率低，且产物成份较多。

国内以N-β-羟乙基乙二胺为原料，合成哌嗪的大多为间歇式生产，反应于高压釜中进行，所用催化剂的活性组分是铜或镍，载体为γ-Al₂O₃，哌嗪的收率最高可达88％。中国专利CN1634896A，CN102304101A和CN104496939B报道了于固定床的氢气氛围合成哌嗪类化合物的方法及工艺，催化剂采用的载体为γ-Al₂O₃、氧化锆及氧化钛，活性组分是铜、镍、锌、铁单质复合催化剂或者它们的氧化物复合催化剂。目前专利报道的催化剂以生产哌嗪或者单一的哌嗪类化合物为主，N-甲基哌嗪选择性很低，催化剂载体的价格也比较贵。

发明内容

本发明的一个目的是解决上述问题，并供一种活性高、产物选择性可调节、选择性好的用于N-β-羟乙基乙二胺合成哌嗪与N-甲基哌嗪的催化剂；

本发明提供的技术方案为：

一种用于N-β-羟乙基乙二胺合成哌嗪与N-甲基哌嗪的催化剂，所述催化剂的载体为碱活化膨润土，活性物质的组成为X_aY_bZ_cO_d；

其中X为Ni、Cu、Fe、Cr和Zn元素中的一种，Y为P、S、B元素中的一种，Z为稀土元素中的一种，O为氧元素；a、b、c、d是X、Y、Z、O的摩尔比，a＝1，b＝0.2～2，c＝0.3～2，d值取决于a、b、c，通过化学平衡，令X化学价为A，Y化学价为B，Z化学价为C，0化学价为D，d通过计算，d＝(a·A+b·B+c·C)/-D。

优选的是，所述催化剂的载体为碱活化膨润土，活性物质的组成为X_aY_bZ_cO_d；