[发明专利]一种丙烯醛的电化学制备方法

说明书

本发明公开了一种丙烯醛的电化学制备方法，以惰性电极为工作电极和对电极，以α‑酮戊二酸在质子或非质子溶剂中的溶液为电解液进行电解得到丙烯醛。本发明首次采用电化学的制备方法制备丙烯醛，本发明采用来源可再生的生物质α‑酮戊二酸，且可以采用水溶液体系，得到的丙烯醛产物纯度高。

技术领域

本发明属于电化学合成技术领域，具体涉及由α-酮戊二酸电解得到丙烯醛的制备方法。

背景技术

随着不可再生化石的日益枯竭以及环境污染问题的日益突出，研究开发可再生的碳中性的化工产品，对于缓解石油危机、改善环境污染状况、实现可持续发展具有战略性意义

丙烯醛是一种重要的化工中间体，主要用于制蛋氨酸和其他丙烯醛衍生物。丙烯醛还可用于甲基吡啶、吡啶、戊二醛和丙烯酸等重要化工产品的合成。此外，丙烯醛还可用作油田注水杀菌剂，以抑制水中细菌的生长，防止细菌在地层造成腐蚀及堵塞。目前报道的丙烯醛制备方法中，大多生产周期相对较长，生产工艺繁琐、复杂，反应因对温度、压力等条件要求较高而导致能耗较高以及对设备的要求较高，往往还需要加入催化剂，产物后分离比较麻烦，并且原子经济性也低。且制备过程及最终的分解产物均会产生大量的二氧化碳；同时从来源上说，其原料是不可再生的。

电化学有机合成的制备方法具有以下突出的优点：所需仪器较简单、准备工序较少、反应条件温和、得到反应生成物所需时间较短、以及产物后处理简单、不需要外加催化剂、原子经济性高、反应过程绿色等。Kolbe反应可以利用一元羧酸R-COOH电解得到R-R烷烃，但利用α-酮戊二酸进行电解制备丙烯醛还没有报道。

本发明首次提出来源生物质的α-酮戊二酸为原料电化学制备丙烯醛的制备方法。

发明内容

本发明首次采用从来源广泛的生物质α-酮戊二酸为原料电催化制备丙烯醛。本发明的技术方案如下：

本发明公开一种丙烯醛的制备方法，以惰性电极为工作电极和对电极，以α-酮戊二酸在质子或非质子溶剂中的溶液为电解液进行电解得到丙烯醛。一般情况下，所述α-酮戊二酸溶液的浓度不低于0.01mol/L。

优选地，所述质子或非质子溶剂为去离子水、甲醇、丙酮或乙腈中的一种或几种。

优选地，还向所述电解液中加入支持性电解质，所述支持性电解质选自碱性物质或中性物质。

优选地，所述惰性电极为金属铂或石墨。

优选地，通过选择铂电极为工作电极来提高所述的制备方法的法拉第效率及产物丙烯醛的选择性。

优选地，通过选择碱性化合物作为支持电解质、并提高支持电解质的浓度来提高所述的制备方法的法拉第效率以及产物丙烯醛的选择性。

优选地，通过加大工作电压来提高所述的制备方法的法拉第效率以及产物丙烯醛的选择性。

本发明可以使用或不使用参比电极。一般实验室使用参比电极，工业化生产不需要参比电极。

本发明的有益效果：

1、本发明首次采用电化学的制备方法制备丙烯醛，使用电流作为反应试剂及催化剂，无需危险有毒添加物加入，反应过程简单、反应可在常温常压下发生、反应过程中产生更少的废物，具有反应周期短、反应转换率高、反应成本较传统制备方法更低、不排放对环境有害的尾气、反应过程绿色等优点。

2、本发明首次采用α-酮戊二酸做原料制备丙烯醛。α-酮戊二酸是可再生的绿色原料，具有来源广、价廉、可生物降解、无毒等优点，可以从纤维素、半纤素、植物淀粉等发酵而得到。