[发明专利]一种有机-无机杂多酸盐催化环戊烯氧化制备戊二醛的方法

说明书

本发明涉及一种戊二醛的制备方法，即涉及一种有机‑无机杂多酸盐催化环戊烯氧化制备戊二醛的新方法，其特征在于采用[C₆H₅CH₂N(CH₃)₂(CH₂)₃SO₃H]Ti_0.5PW₄O₁₆为催化剂，丙酮为溶剂，在环戊烯和催化剂的摩尔比为30:1、环戊烯和过氧化氢(30wt％H₂O₂)的摩尔比为1:1.5、溶剂体积为环戊烯的56倍、温度为35℃的条件下反应3h，戊二醛的收率为70％，催化剂经过滤、洗涤并干燥后，可重复使用。本发明在催化环戊烯氧化制备戊二醛的过程中即解决了均相催化中催化剂和产物难以分离的问题同时又克服了多相催化中反应速率慢、活性组分易流失的缺点，且环境友好，后处理简单，具有重要的理论意义和工业价值。

技术领域

本发明涉及一种有机-无机杂多酸盐催化环戊烯氧化制备戊二醛的方法，具体地说是一种以[C₆H₅CH₂N(CH₃)₂(CH₂)₃SO₃H]Ti_0.5PW₄O₁₆(简写为[BDMAPS]Ti_0.5PW₄O₁₆)为催化剂，在丙酮溶剂中非均相催化环戊烯氧化制备戊二醛的方法，属于催化剂的制备与应用领域。

背景技术

戊二醛(GA)是一种略带刺激性的透明油状液体，在工业水处理、石油化工、医疗卫生、皮革化学、及科研领域等方面具有重要应用。根据现有资料，戊二醛的合成方法主要包括吡啶还原法，吡喃法，戊二酸法，戊二醇法以及环戊烯氧化法。其中，吡喃法在工业上占主导地位。如CN1358704A公开了在特制的管式反应器内将乙烯基甲醚和丙烯醛加压合成吡喃制备戊二醛；CN102992975A公开了将水、2-甲氧基-3,4-二氧吡喃和磷酸在管式反应器内部分水解，然后将水解产物加入到填装有固体酸催化剂的精馏塔内精馏制备戊二醛的方法。但繁杂的反应过程，苛刻的工艺条件以及较高的成本限制了它的进一步发展。

随着石油化工的迅速发展，裂解的副产物C5馏分为戊二醛的生产提供了充分的原料来源，因此由环戊烯氧化制备戊二醛的合成路线得到了科学家的广泛关注。CN1485307A公布了在甲酸体系中以过氧化氢为氧化剂直接氧化环戊烯制备戊二醛的方法，戊二醛收率为57％；CN102603500A报道了在微通道反应器内以钨酸为催化剂，过氧化氢为氧化剂以及叔丁醇为溶剂催化环戊烯氧化制备戊二醛的方法。CN1680032A介绍了在介孔分子筛HMS的合成过程中原位引入WO₃活性物种，合成了含钨介孔分子筛催化剂W-HMS，并用于催化环戊烯氧化制备戊二醛，戊二醛收率为76％；CN1446631A描述了在介孔分子筛SBA-15上原位引入WO₃活性物种制备了催化剂W-SBA-15并用于催化环戊烯氧化制备戊二醛的过程。CN1425498A公开了一种采用均相醇-水热合成法将钨酸铵或钨酸负载到具有空心壳结构的二氧化钛微球上，制备了一种纳米中孔结构的含钨催化剂WO₃/TiO₂，在催化环戊烯氧化制备戊二醛过程中得到了60％的戊二醛收率。上述均相催化体系存在反应完成后催化剂难以和产物分离的问题，不利于催化剂的循环使用；而多相催化体系虽然催化剂易分离，但具有反应速率慢、活性组分易流失等缺点。