一种水杨酰胺连续法制备水杨腈的方法技术

本发明专利技术涉及腈类化合物的制备方法，具体涉及一种水杨酰胺连续法制备水杨腈的方法。其技术要点如下，包括如下操作步骤：将水杨酰胺溶解于有机溶剂中形成溶液，将水杨酰胺溶液经预热后进入装填有催化剂的固定床反应器，在加热条件下反应后，流出汽经冷却后收集，得到水杨腈产品的溶液。本发明专利技术采用水杨酰胺溶解于有机溶剂的方式制备水杨酰胺溶液，克服了现有技术采用熔融方式制备水杨腈反应体系，有效降低了反应能耗，且通过与其他制备工艺的改进相配合提高了最终产物的选择性和收率，具有产业价值。值。

【技术实现步骤摘要】
一种水杨酰胺连续法制备水杨腈的方法


[0001]本专利技术涉及腈类化合物的制备方法，具体涉及一种水杨酰胺连续法制备水杨腈的方法。

技术介绍

[0002]水杨腈是一种重要的化工中间体，广泛用于医药、农药、香料及液晶材料的合成与生产。因此提供一种水杨腈选择性和收率较高的制备方法具有重要意义。
[0003]现有技术中：专利FR2332261描述了一种以磷酸硼为催化剂的方法，但是原料水杨酸甲酯会转化生成苯酚，导致水杨腈的收率降低，也增加了产物提纯的难度。专利CN102174002A公开了一种以水杨酸铵为原料合成水杨腈的方法。催化剂制备过程复杂，溶剂种类多，反应时间长，不利于实际生产应用。目前工业生产中采用水杨酰胺为原料，经过脱水制水杨腈的工艺较多，CN110041229、CN104610095、CN1051111103、CN103012205等专利都公开了以光气或硫酰氯为脱水剂的方法，但是，这些脱水试剂剧毒，且有强腐蚀性，严重增加了安全风险。专利CN108863849公开了一种采用负载的钒氧化物为催化剂，水杨酰胺经汽化后在固定床反应器中制备水杨腈的方法。气化炉的温度为270℃，炉中的水杨酰胺不可避免的会发生热分解反应产生副产物；另外，因为水杨腈常温下为固体，所以管路温度需要控制在150℃，增加了设备的复杂性；最终水杨腈的收率最高只有88.2%，收率低，且增加了分离提纯过程的难度。
[0004]有鉴于上述现有技术中存在的缺陷，本专利技术人基于从事此类材料多年丰富经验及专业知识，配合理论分析，加以研究创新，开发一种水杨酰胺连续法制备水杨腈的方法，具有工艺流程简单、产物选择性和收率高等特点，具有产业价值。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种水杨酰胺连续法制备水杨腈的方法，克服了现有技术采用熔融方式制备水杨酰胺反应体的技术缺陷，有效降低了反应能耗，且通过与其他制备工艺的改进相配合提高了最终产物的选择性和收率。
[0006]本专利技术的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：本专利技术提供的水杨酰胺连续法制备水杨腈的方法，包括如下操作步骤：将水杨酰胺溶解于有机溶剂中形成溶液，将水杨酰胺溶液经预热后进入装填有催化剂的固定床反应器，在加热条件下反应后，流出汽经冷却后收集，得到水杨腈产品的溶液。
[0007]作为优选的，包括如下操作步骤，将水杨酰胺溶解于有机溶剂中形成溶液，然后将水杨酰胺溶液和氨气经预热后进入装填有催化剂的固定床反应器，在加热条件下反应后，流出汽经冷却后收集，得到水杨腈产品的溶液。
[0008]作为优选的，氨水与水杨酰胺的摩尔比值为1~100，经验证通入氨气可以提高水杨腈的选择性，提高产物收率，同时氨气能够抑制水杨酰胺的水解，进而避免了其脱羧生成苯酚的副反应的发生，进一步提高水杨腈的收率。
[0009]作为优选的，有机溶剂为脂肪族的烃、芳香族的烃、醚或腈类化合物中的任意一种。
[0010]作为优选的，有机溶剂为甲苯、苯甲腈、二甲苯、乙二醇二甲醚、二乙二醇二甲醚或二氧六环中的任意一种。采用这类溶剂在反应条件下为惰性，且对于水杨酰胺具有较好的溶解性能，溶剂对反应的影响主要跟其极性有关，在催化水杨酰胺脱水反应中，具有中等极性的溶剂更有利于反应的进行，因此选用上述溶剂，可以很大程度提高最终产物的选择性和收率。
[0011]作为优选的，水杨酰胺溶液的浓度大于0.05g/mL。若水杨酰胺的浓度过低会降低水杨腈的制备效率。
[0012]作为优选的，加热条件的反应温度为340~480℃。反应温度过低会降低反应的效率和活性，反应温度过高会使水杨酰胺发生脱羧反应，生成副产物苯酚，影响水杨腈的选择性，降低水杨腈的收率，因此本专利技术将反应温度控制在这个范围内。
[0013]作为优选的，催化反应过程中反应的液时空速为0.1~1.5h
‑1。若液时空速过低，会降低反应的效率和反应的选择性；过高的液时空速会降低原料的转化率，增加后续分离的难度。
[0014]作为优选的，本专利技术使用的催化剂为金属掺杂的负载型磷酸硼催化剂，包括载体、磷酸硼和金属掺杂元素。本专利技术采用载体对磷酸硼进行负载，通过载体与磷酸硼的复合，改变不同强度酸性位的分布，提高了磷酸硼的催化活性，从而提高水杨腈的选择性和制备效率。
[0015]作为优选的，磷酸硼负载量为负载型磷酸硼催化剂总质量的5~80%。
[0016]作为优选的，金属掺杂元素为Al、Zn或Te中的任意一种或几种的混合物。上述三种元素的掺杂，能够弥补晶体缺陷，调节催化剂表面的酸性位点的分布，进而提高催化剂的催化性能。
[0017]作为优选的，金属掺杂元素的掺杂量为负载型磷酸硼催化剂总质量的0.1~5%。
[0018]作为优选的，载体是硅胶、分子筛、高岭土、氧化铝或氧化锆中的任意一种或多种的混合物。
[0019]作为优选的，金属掺杂元素为Al盐、Zn盐或Te盐中的任意一种或几种的混合物，含量为0.1~5%。
[0020]作为优选的，金属掺杂的负载型磷酸硼催化剂的制备方法包括如下操作步骤：量取等摩尔比的硼酸、磷酸、造孔剂和掺杂元素的金属盐，在加热条件下搅拌溶解均匀后，加入载体，搅拌条件下加热蒸发除水，干燥后成型，焙烧48h后的得到金属掺杂的负载型磷酸硼催化剂。
[0021]作为优选的，造孔剂为硬脂酸或羧甲基纤维素中的任意一种。造孔剂可以提高催化材料的比表面积，调节孔结构参数，进而提高催化反应性能。
[0022]作为优选的，造孔剂的加入量为负载型磷酸硼催化剂总质量的0.5~5%。
[0023]作为优选的，在金属掺杂的负载型磷酸硼催化剂制备过程中，其焙烧温度为350~800℃，优选为380~500℃；焙烧温度对于生成催化剂表面的酸性位具有重要作用，通过高温焙烧，能够使酸性位点的排列更加均匀，但温度过高会导致催化剂的骨架坍塌，温度过低达不到效果，因此在反应中催化剂的焙烧温度为350~500℃时，催化剂具有优异的催化性能。
[0024]综上所述，本专利技术具有以下有益效果：（1）采用水杨酰胺溶解于有机溶剂的方式制备水杨酰胺溶液，克服了现有技术采用熔融方式制备水杨腈反应体系，有效降低了反应能耗，且通过与其他制备工艺的改进相配合提高了最终产物的选择性和收率。
[0025]（2）采用水杨酰胺溶液作为原料，简化了工艺设备，提高了水杨腈的选择性；反应收集的水杨腈溶液在降温后可析出高纯度的水杨腈固体，简化了分离过程。
[0026]（3）采用金属改性的负载型磷酸硼催化剂，提高了产物水杨腈的选择性和收率。
[0027]（4）在反应过程中，引入氨气，提高了产物水杨腈选择性和收率。
具体实施方式
[0028]为更进一步阐述本专利技术为达成预定专利技术目的所采取的技术手段及功效，对依据本专利技术提出的一种水杨酰胺连续法制备水杨腈的方法，其具体实施方式、特征及其功效，详细说明如后。
[0029]实施例1金属掺杂的负载型磷酸硼催化剂包括如下操作步骤：向反应器中依次加入20g硼酸、3本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水杨酰胺连续法制备水杨腈的方法，其特征在于，包括如下操作步骤：将水杨酰胺溶解于有机溶剂中形成溶液，将所述水杨酰胺溶液经预热后进入装填有催化剂的固定床反应器，在加热条件下反应后，流出汽经冷却后收集，得到水杨腈产品的溶液。2.根据权利要求1所述的水杨酰胺连续法制备水杨腈的方法，其特征在于，包括如下操作步骤，将水杨酰胺溶解于有机溶剂中形成溶液，然后将水杨酰胺溶液和氨气经预热后进入装填有催化剂的固定床反应器，在加热条件下反应后，流出汽经冷却后收集，得到水杨腈产品的溶液。3.根据权利要求1或2所述的水杨酰胺连续法制备水杨腈的方法，其特征在于，所述有机溶剂为脂肪族的烃、芳香族的烃、醚或腈类化合物中的任意一种。4.根据权利要求3所述的水杨酰胺连续法制备水杨腈的方法，其特征在于，所述有机溶剂为甲苯、苯甲腈、二甲苯、乙二醇二甲醚、二乙二醇二甲醚或二氧六环中的任意一种。5.根据权利要求4所述的水杨酰胺连续法制备水杨腈的方法，其特征在于，所述催化反应过程中反应的液时空速为0.1~1...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈群，何明阳，周维友，陈关虎，孔臻极，孙中华，钱俊峰，
申请(专利权)人：常州大学，
类型：发明
国别省市：