[发明专利]一种相转移催化剂及其制备方法、以及一种利用环戊烯制备戊二酸的方法

说明书

技术领域

本发明涉及化工催化剂制备领域，具体而言，涉及一种相转移催化剂及其制备方法、以及一种利用环戊烯制备戊二酸的方法。

背景技术

戊二酸是重要的二元羧酸，也是重要的有机化工原料和中间体，它和它的衍生物在化学、医药、建筑、农业等方面都有着广泛而重要的用途。工业上，戊二酸一般由己二酸生产过程中的副产品二羧酸混合物中分离得到，但随着己二酸工艺的改进，其副产的戊二酸己经越来越少，且该工艺严重腐蚀设备，能耗高，而且给环境造成了极大的污染。因此，迫切需要开发新型戊二酸的合成途径。

以环戊二烯为原料生产戊二酸的工艺从资源利用、生产成本及节能环保上比其他方法有优势，具有很强的竞争力，不断引起研究者的注意。该路线包括：二聚环戊二烯解聚成环戊二烯，环戊二烯选择加氢生成环戊烯，环戊烯经催化氧化即可得到戊二酸。该流程原料利用率高，且前两步工艺已非常成熟，无需多加研究。该工艺产业化关键是在合适催化剂作用下环戊烯如何高效生成戊二酸，目前，工业中所使用的催化剂的催化效率不高，难以满足工业生产使用。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种用于氧化反应的相转移催化剂及其制备方法，该制备方法中避免使用大量有毒有机溶剂，对环境友好，所制得的相转移催化剂的均匀性好、结构稳定。

本发明的第二目的在于提供一种利用环戊烯制备戊二酸的方法，该方法利用上述相转移催化剂，具有反应效率高、产物收率高以及催化剂收率高的优点。

为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

一种用于氧化反应的相转移催化剂的制备方法，相转移催化剂具有分子式为[p-C₅H₅NC_I6H₃₃]_m{PO₄[WO₃]_n}，m＝3～7，n＝4～12；

该相转移催化剂的制备方法包括：

将钨酸与30～40％的过氧化氢混合，加热至40～90℃下溶解，冷却后再与磷酸混合，得到磷钨酸溶液，其中磷酸与钨酸的摩尔比1：4～12；以及

再将磷钨酸溶液与季铵盐氯化十六烷基吡啶的水溶液混合反应50～70min，得到沉淀，过滤后干燥；其中，季铵盐氯化十六烷基吡啶与磷酸的摩尔比为1：3～7。

一种由上述制备方法所制得的相转移催化剂。

一种利用环戊烯制备戊二酸的方法，其包括：

将上述相转移催化剂与30～40％的过氧化氢混合，在搅拌下滴加环戊烯，于60～120℃下反应12～20h。

与现有技术相比，本发明的有益效果例如包括：

本发明提供的这种相转移催化剂，在制备过程中避免使用大量有毒有机溶剂，对环境友好，从而避免在大批量制备催化剂时有机溶剂挥发严重而造成对环境污染及人体伤害。同时，通过对反应过程中各参数的精细控制，所制得的相转移催化剂的均匀性好、结构稳定。

该相转移催化剂用于环戊烯氧化制备戊二酸反应中表现出反应效率高、产物收率高、催化剂收率高等优点。另外，本发明所得的相转移催化剂的具有一般相转移催化剂的特点，即催化剂在反应时为均相，活性高，反应稳定；一旦反应结束，即可从反应体系中析出，从而可以很方便的与反应化合物分离，可大大减少生产工序，降低劳动强度和生产成本。本发明中，该催化剂性能稳定，可重复使用多次，只需在每次投料时补足过滤损失的量即可。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

本实施方式提供一种用于氧化反应的相转移催化剂，该相转移催化剂具有分子式为[p-C₅H₅NC_I6H₃₃]_m{PO₄[WO₃]_n}，其中m＝3～7，或者m＝5～6，或者m＝5或6；其中，n＝4～12，或者n＝7～9，或者n＝8。

该相转移催化剂的制备方法包括：

步骤S1:将钨酸与30～40％的过氧化氢混合，加热至40～90℃下溶解，冷却后再与磷酸混合，得到磷钨酸溶液。