[发明专利]一种合成2;5-二甲基吡嗪用催化剂的制备方法及应用

说明书

技术领域

本发明属于催化剂技术领域，具体涉及一种合成2,5-二甲基吡嗪用催化剂的制备方法及应用。

背景技术

2,5-二甲基吡嗪是一种无色至微黄色液体，沸点155℃，闪点64℃，混溶于水和有机溶剂。天然品存在于球茎甘兰、猪肉、朗姆酒、可可、咖啡、土豆片、河虾等中。该品具有坚果香、花生、霉味、壤香、土豆、脂肪香、可可粉的气味，7.5mg/kg的溶液具有坚果、土豆、脂肪的味道，是我国GB-2760-86规定为允许使用的香料，主要用于配制可可、咖啡、肉类、坚果和马铃薯等型香精，还可用于染料及制药工业。

目前2,5-二甲基吡嗪的合成方法主要有以下几种：

1.由含有活泼亚甲基的酮类化合物合成。首先用亚硝酸盐把含有活泼亚甲基的酮还原成α-氨基酮，然后脱水环化生成二氢吡嗪，进一步脱氢生成吡嗪。该方法反应步骤多，不适宜大规模工业化生产。

2.以一异丙醇胺和乙二胺为原料，采用氨水沉淀法制备反应所需的催化剂，由α-二胺和α-乙醇胺合成2,5-二甲基吡嗪。此法虽然工艺路线短，但选择性差，不能得到单一产物，产品分离较困难。

3.在铵盐的存在下，丙烯醛和氨在甘油中加热反应可得到2,5-二甲基吡嗪，但丙烯醛为剧毒物质且反应过程易发生爆炸，故不宜采用此法。

4.由α-二胺和环氧丙烷合成，该法采用气固相接触催化反应，产物是2,5-二甲基吡嗪和2,6-二甲基吡嗪的混合物，产品分离、纯化困难。

5.以一异丙醇胺为原料，气固催化合成2,5-二甲基吡嗪，不同催化剂的结果也相差较大，铝硅酸盐沸石和氧化锌做催化剂时收率较低，含银催化剂的工业制备成本较高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种合成2，,5二甲基吡嗪用催化剂的制备方法。利用该方法制备的催化剂具有良好的催化活性和选择性，催化工艺采用一步法，可连续生产，原料易得，副反应少，适合工业化规模生产2,5-二甲基吡嗪。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种合成2,5-二甲基吡嗪用催化剂的制备方法，其特征在于，该催化剂包括SiO₂载体以及负载在SiO₂载体上的Cr、Cu和Zn，所述催化剂中Cr的质量百分含量为1％～8％，Cu的质量百分含量为4.4％～15％，Zn的质量百分含量为5％～15％，该催化剂的制备方法包括以下步骤：

步骤一、将三价铬盐、二价铜盐和二价锌盐混合均匀，然后溶解于去离子水中，搅拌均匀后得到盐溶液，然后将SiO₂载体浸渍于所述盐溶液中，得到前驱体溶液；

步骤二、将步骤一中所述前驱体溶液陈化12h，然后置于干燥箱中，在温度为60℃～150℃的条件下干燥1h～12h，之后置于马弗炉中，在温度为350℃～650℃的条件下焙烧3h～6h，最终得到合成2,5-二甲基吡嗪用催化剂。

上述的一种合成2,5-二甲基吡嗪用催化剂的制备方法，其特征在于，所述催化剂中Cr的质量百分含量为4.5％，Cu的质量百分含量为10％，Zn的质量百分含量为10％。

上述的一种合成2,5-二甲基吡嗪用催化剂的制备方法，其特征在于，步骤一中所述三价铬盐为Cr(NO₃)₃·9H₂O，所述二价铜盐为Cu(NO₃)₂·3H₂O，所述二价锌盐为Zn(NO₃)₂·6H₂O。

上述的一种合成2,5-二甲基吡嗪用催化剂的制备方法，其特征在于，步骤一种所述盐溶液中金属离子的总浓度为0.1mol/L～0.6mol/L。

另外，本发明还提供了一种利用上述制备的催化剂合成2,5-二甲基吡嗪的方法，其特征在于，该方法为：将催化剂填装于反应器中，然后利用氢气对催化剂进行还原处理，之后将一异丙醇胺和氮氢混合气体一起送入反应器中，在温度为220～250℃的催化剂催化条件下使一异丙醇胺发生加氢合成反应，将反应产物进行负压精馏，取馏程为150℃～155℃的馏分，得到2,5-二甲基吡嗪。

上述的方法，其特征在于，所述负压精馏的压力为-0.09MPa。

上述的方法，其特征在于，所述还原处理的时间为1h。

上述的方法，其特征在于，所述氮氢混合气体由氮气和氢气按质量比1∶(1～2)混合均匀而成，所述一异丙醇胺和氮氢混合气体的质量比为1∶1。