[发明专利]一种基于非均相催化技术制备戊二醛的方法

说明书

本发明公开了一种基于非均相催化技术制备戊二醛的方法。该制备方法以钨基多相催化剂，使用过氧化氢水溶液为氧化剂，催化氧化环戊烯制备戊二醛，在温和的条件下，环戊烯可完全转化，戊二醛收率超过70％。本发明的底物转化率高，目标产物戊二醛收率高，反应体系环境友好，催化剂便于分离，并可循环利用。

技术领域

本发明属于戊二醛的制备技术领域，具体的说，涉及一种基于非均相催化技术，环戊烯选择性氧化制备戊二醛的方法。

背景技术

戊二醛是一种重要的精细化工产品和中间体，也是一种高效低毒灭菌消毒剂，应用领域广泛。戊二醛的工业生产方法主要用吡喃法，该法工艺复杂，原料来源困难，从而使该法的广泛应用受到限制(中国专利，专利号为：CN 1298690C).

以环戊烯为原料，通过选择性氧化制备戊二醛受到青睐，该法具有原料丰富，反应条件易实现等优点(文献1：闫启东，高建荣，环戊烯催化氧化合成戊二醛的研究进展，2007，21,2:57-59)。以钨酸为均相催化剂，过氧化氢为氧化剂，将环戊烯氧化为戊二醛(日本专利，专利号为：JP01190647；文献2：徐新华，陈海鹰，邓景发等，过氧化氢水溶液催化氧化环戊烯制备戊二醛，化学学报，1993,4:399-403),该法可实现戊二醛超过60％的收率，但催化剂分离困难，并产生废液。

以微孔分子筛负载钨物种的催化剂，以过氧化氢为氧化剂也能够将环戊烯氧化为戊二醛(中国专利，专利公布号：CN 110372483A)，催化剂易于分离和循环使用目标物收率高，但催化剂制备过程较为繁琐，有待优化。以介孔分子筛负载活性钨物种作为催化剂，过氧化氢氧化环戊烯制备戊二醛，目标物收率可达70％(中国专利，专利公布号：CN168032A)，但催化剂制备成本高，过程较为繁琐，影响其应用。金属有机骨架材料MOF-101负载钨酸为催化剂，催化环戊烯氧化反应制备戊二醛，醛选择性超过70％(文献3：杨新丽，李浩博，苗永霞，新型HPWs@MIL-101催化剂的制备、表征及其催化性能，化学研究与应用，2015,5：642-648)，但催化剂稳定性有待提高。

水滑石(LDHs)是一类具有特殊结构的无机层状材料，具有层间离子可交换性、记忆效应及热稳定性等优良性质。本发明提出将简单阴离子WO42-交换到M(Ⅱ)/M(Ⅲ)型水滑石中，并用于催化环戊烯氧化制备戊二醛的反应中，形成环戊烯选择性氧化制备戊二醛非均相催化技术。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供了一种基于非均相催化技术制备戊二醛的方法。本发明以钨基多相催化剂，使用过氧化氢水溶液为氧化剂，催化氧化环戊烯制备戊二醛，在温和的条件下，环戊烯可完全转化，戊二醛收率超过70％。本发明的底物转化率高，目标产物戊二醛收率高，反应体系环境友好，催化剂便于分离，并可循环利用。

以下是本发明具体的技术方案。

本发明提供了一种基于非均相催化技术制备戊二醛的方法，包括：

(1)采用水热反应法制备M²⁺/N³⁺型水滑石，所述M²⁺/N³⁺型水滑石中的M²⁺为Mg²⁺或Cu²⁺，/N³⁺为Fe³⁺、Cr³⁺或Al³⁺,M²⁺与N³⁺的摩尔比为1:3；

(2)采用离子交换法，在钨酸盐水溶液中加入步骤(1)制备的水滑石，于75℃-85℃搅拌24h，充分交换反应后，经过滤、干燥后制得M²⁺/N³⁺-WO₄^2—LDH水滑石固体催化剂；