[发明专利]一种丁二醛氧化合成丁二酸的方法

说明书

本发明公开了一种丁二醛氧化合成丁二酸的方法，属于化学合成技术领域，解决了现有技术中生产方法复杂、效率低、成本高、不易实现产业化的问题。本发明的一种丁二醛氧化合成丁二酸的方法，以1，4‑丁二醛和氧气或空气为原料，以酸性溶液为溶剂，在钴锰催化剂催化作用下，丁二醛被氧化生成丁二酸，本发明设计科学，构思巧妙，本发明以丁二醛、空气为原料，原料来源易得。本发明方法通过将1，4‑丁二醛溶于酸性溶液中，在钴锰催化剂催化作用下氧化生成丁二酸，工艺路线短，反应条件可控，生产成本低，产物收率高，对环境友好，适于工业化生产。

技术领域

本发明属于化学合成技术领域，具体涉及一种丁二醛氧化合成丁二酸的方法。

背景技术

丁二酸，又名琥珀酸，分子式为C₄H₆O₄,化学结构式如下所示：

丁二酸具有优良的性质，广泛用于合成塑料、橡胶、医药、食品、涂料等工业中。近年来，完全生物降解塑料受到社会各界的广泛关注，该材料被认为是解决“白色污染”的最理想途径。聚丁二酸丁二醇酯(PBS)是一类生物降解塑料，原料为丁二酸和1,4-丁二醇，目前已实现产业化，并具有广阔的应用前景。目前国内丁二酸的产能不足5万吨，有限的丁二酸产能成为PBS产业发展的瓶颈。

现有技术中，丁二酸的生产方法主要有生物法、电解法和催化加氢法。生物法生产效率低、产品提取和纯化工艺复杂、生产成本昂贵；顺酐电解法存在电极腐蚀严重、电解槽维修困难、投资成本高和占地面积大等问题，限制了丁二酸的大规模生产；顺酐催化加氢法以顺酐为原料，顺酐的产业链较长，其市场规模也不足以满足PBS产业所需丁二酸的原料供给，且顺酐价格较高，导致丁二酸成本高企。

因此，提供一种丁二酸的生产方法，工艺简单，操作简便，条件可控，生产成本低，成为了本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种丁二醛氧化合成丁二酸的方法，解决现有技术中生产方法复杂、效率低、成本高、不易实现产业化的问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

本发明提供的一种丁二醛氧化合成丁二酸的方法，该方法以1，4-丁二醛和氧气或空气为原料，以酸性溶液为溶剂，在钴锰催化剂催化作用下，丁二醛被氧化生成丁二酸，其反应式为：

本发明的部分实施方案中，所述酸性溶液包括有机酸性溶液或无机酸性溶液。

本发明的部分实施方案中，无机酸性溶液包括低浓度的盐酸溶液、硫酸溶液、硝酸溶液等，优选为氢溴酸溶液；优选地，无机酸性溶液中，H⁺浓度为0.001-0.02mol/L。

本发明的部分实施方案中，所述酸性溶液为有机酸性溶液。

本发明的部分实施方案中，所述酸性溶液为羧酸溶液。

本发明的部分实施方案中，所述酸性溶液为醋酸。

本发明的部分实施方案中，所述钴锰催化剂为醋酸钴/醋酸锰催化剂。

本发明的部分实施方案中，所述钴锰催化剂中，醋酸钴与醋酸锰的质量比为0.5～2：1。

本发明的部分实施方案中，反应体系中，丁二醛的浓度为10～50wt％。

本发明的部分实施方案中，反应体系中，钴锰催化剂浓度0.01～0.5wt％。

本发明的部分实施方案中，反应温度为40～200℃；反应压力为0.3～2MP。

本发明的部分实施方案中，丁二醛氧化合成丁二酸的方法包括以下步骤：