一種2,2-二甲基-1,3-二氧戊環及乙二醇的製備方法
2023-05-24 09:36:46
專利名稱：一種2,2-二甲基-1,3-二氧戊環及乙二醇的製備方法
技術領域：
本發明涉及一種製備2，2_ 二甲基-1，3-二氧戊環的方法以及一種製備乙二醇的方法。
背景技術：
現有的乙二醇的生產工藝，主要是在高溫高壓下，將環氧乙烷與大量水反應，二者質量比約為1: 10，該工藝乙二醇選擇性低，流程長，能耗大，設備投資也較大。也有首先將環氧乙烷與丙酮反應生成1，3-二氧戊環類化合物，然後水解製備乙二醇的工藝，該工藝解決了傳統的環氧乙烷水解工藝存在的能耗大，設備投資大的問題，在降低水用量的同時，可以減少副產物二甘醇。然而該工藝的關鍵在於1，3-二氧戊環類化合物的製備。目前，製備1，3-二氧戊環類化合物的方法有很多，按反應物分類，一般有兩種:第一種，以鄰二醇類化合物和含羰基的化合物(醛或酮)為反應物，反應生成1，3-二氧戊環類化合物和水；第二種，環氧化合物與醛或酮反應生成1，3_ 二氧戊環類化合物。在有機合成領域，第一種方法常用於鄰二羥基或羰基官能團的保護和鄰二醇類化合物的氣相色譜分析；第二種方法文獻報導的較少，其中具有潛在工業應用價值的實例是在催化劑作用下，環氧乙燒和丙酮反應製備2, 2- 二甲基-1, 3- 二氧戍環，然後水解2, 2- 二甲基-1, 3- 二氧戍環製備乙二醇。文獻報導的第二種方法典型的有以下幾種:美國化學會期刊文獻(J.0rg.Chem.1978，43，438-440)報導了在無水硫酸銅催化劑作用下，環氧化合物(I)與丙酮反應製備2，2_ 二甲基-1，3-二氧戊環衍生物。但該方法對於結構通式為(I)式的環氧化合物，當R1至R4基團中有I個或2個基團是烷基、其餘為氫原子時，所述環氧化合物與丙酮反應的轉化率較低(5-50% )，並且反應需使用大量的丙酮(丙酮與環氧化合物摩爾比大於16)。
權利要求
1.一種製備2，2- 二甲基-1，3- 二氧戊環的方法，該方法包括:在環化反應條件下，將環氧乙烷和丙酮與催化劑接觸得到混合物，從所述混合物中分離得到2，2- 二甲基-1，3- 二氧戊環，其特徵在於，所述催化劑含有離子液體1-烷基-3-甲基咪唑鹽和無水氯化鋅。
2.根據權利要求1所述的方法，其中，所述離子液體1-烷基-3-甲基咪唑鹽與無水氯化鋅的摩爾比為0.1-10: 1，優選為1-4: I。
3.根據權利要求1所述的方法，其中，所述環化反應條件包括:接觸的溫度為零下20°C至零上150°C，優選為30°C -80°C;壓力為常壓至5MPa，優選為常壓至2MPa ;環氧乙烷、丙酮與無水氯化鋅的摩爾比為1: 0.1-10: 0.1-1，優選為1: 1-4: 0.1-0.4。
4.根據權利要求1-3中任意一項所述的方法，其中，所述離子液體1-烷基-3-甲基咪唑鹽中的烷基為Cl-ClO的直鏈或支鏈烷基中的一種；陰離子為滷離子、PF6_、硼酸根離子、四氟硼酸根離子、硫酸根離子、硫酸氫根離子、烷基磺酸根離子、三氟甲基磺酸根離子和對甲苯磺酸根離子中的一種。
5.根據權利要求4所述的方法，其中，所述烷基為Cl-ClO的直鏈烷基中的一種。
6.根據權利要求5所述的方法，其中，所述烷基為C1-C5的直鏈烷基中的一種。
7.根據權利要求6所述的方法，其中，所述離子液體1-烷基-3-甲基咪唑鹽的陽離子為1-丁基-3-甲基咪 唑，陰離子為溴離子、氯離子、三氟甲基磺酸根離子、甲基磺酸根離子、對甲苯磺酸根離子中的一種。
8.根據權利要求1-3中任意一項所述的方法，其中，所述環氧乙烷與丙酮的摩爾比為1: 1-10，將所述混合物進行精餾分離得到丙酮與環氧乙烷的混合物、離子液體1-烷基-3-甲基咪唑鹽和氯化鋅的混合物以及2，2- 二甲基-1，3- 二氧戊環，將分離得到的丙酮與環氧乙烷的混合物及離子液體1-烷基-3-甲基咪唑鹽和氯化鋅的混合物循環回用。
9.一種製備乙二醇的方法，該方法包括以下步驟: (1)製備2，2_二甲基-1，3-二氧戊環； (2)在酸性固體催化劑存在下，在水解條件下，將所述製備得到的2，2-二甲基-1，3-二氧戊環與水接觸； 其特徵在於，製備所述2，2- 二甲基-1，3- 二氧戊環的方法為權利要求1-8中任意一項所述的方法。
10.根據權利要求9所述的方法，其中，所述酸性固體催化劑為強酸性陽離子交換樹脂。
全文摘要
本發明提供了一種製備2，2-二甲基-1，3-二氧戊環的方法，該方法包括在環化反應條件下，將環氧乙烷和丙酮與催化劑接觸得到混合物，從所述混合物中分離得到2，2-二甲基-1，3-二氧戊環，其中，所述催化劑含有離子液體1-烷基-3-甲基咪唑鹽和無水氯化鋅。本發明提供了一種製備乙二醇的方法。本發明的製備2，2-二甲基-1，3-二氧戊環的方法通過使用離子液體1-烷基-3-甲基咪唑鹽和無水氯化鋅組成的催化劑，克服了現有技術使用三氟甲基磺酸鋅作為催化劑催化環氧乙烷與丙酮反應存在的催化劑價格昂貴、環境汙染嚴重的缺點，同時提高了單獨用無水氯化鋅替代三氟甲基磺酸鋅作為催化劑的催化效率，並且有利於催化劑的循環重複使用。
文檔編號C07D317/12GK103087035SQ201110341569
公開日2013年5月8日 申請日期2011年11月2日 優先權日2011年11月2日
發明者謝倫嘉, 郭順, 亢宇, 田宇, 馮再興 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司北京化工研究院