用于制备n-(1,4-二甲基戊基)-对苯二胺的催化剂、其制备方法及n-(1,4-二甲基戊基...的制作方法_2

文档序号:9717252阅读:来源:国知局
实施方式中,上述制备方法包括以下步骤:A1、将氧化铝在含有 铜、镍、铬及锌的可溶性盐的第一溶液中进行浸渍,然后过滤得到第二滤出物;A2、对第二滤 出物进行焙烧处理,得到焙烧产物;A3、将活性炭在含有钯的可溶性盐的第二溶液中进行浸 渍,然后干燥去除溶剂,得到干燥产物;A4、将焙烧产物和干燥产物混合、研磨,得到催化剂。
[0035] 将催化剂载体中的氧化铝和活性炭分别在含有铜、镍、铬及锌的可溶性盐的第一 溶液和含有钯的可溶性盐的第二溶液中浸渍,能够使以氧化铝为载体的第二滤出物在空气 气氛下进行焙烧,从而能够降低催化剂的制备成本。同样地,优选各浸渍过程中,保持搅拌 2~3小时,然后静置至少10小时,能够进一步提高催化剂中活性组分的负载量。
[0036] 本发明所提供的上述催化剂制备方法中,任意的铜、镍、铬、钯及锌的可溶性盐均 适用。在一种优选的实施方式中,上述步骤Sl中,可溶性盐为硝酸盐或氯化盐;优选地,铜 的可溶性盐为Cu (NO3)2,镍的可溶性盐为NiNO3,铬的可溶性盐为Cr (NO3)3,锌的可溶性盐为 Zn(NO3)2,钯的可溶性盐为PdCl2。上述混合溶液中的溶剂包括但不限于水、乙醇、甲醇或丙 酮与水的混合溶剂。
[0037] 根据本发明上述的教导,本领域技术人员可以选择对浸渍后的催化剂载体进行焙 烧处理的具体工艺。在一种优选的实施方式中,进行焙烧处理的过程中,焙烧温度为850~ 950°C,焙烧时间为5~8h。在该条件下制备的催化剂,其结构更加稳定,具有更高的催化活 性。
[0038] 更优选地,上述步骤S2中或上述步骤A2中进行焙烧处理之前,先将第一滤出物或 第二滤出物在〇. 095~0. 098Mpa真空、100~120°C温度下干燥至恒重。
[0039] 上述方法中,采用的催化剂载体可以根据本发明所惯用的方法制备。在一种优选 的实施方式中,制备催化剂载体的步骤包括:采用清洗剂分别洗涤氧化铝和活性炭,并对洗 涤后的氧化铝和活性炭进行烘干、研磨。清洗剂包括但不限于甲醇、乙醇或丙酮。
[0040] 另外,本发明还提供了一种Ν-α,4-二甲基戊基)-对苯二胺的制备方法,其是在 上述催化剂的催化作用下,将对苯二胺或对硝基苯胺与5-甲基-2-己酮进行缩合还原反 应,得到N-(l,4-二甲基戊基)-对苯二胺。上述催化剂中的活性组分为铜-镍-铬-钯-锌。 在该催化剂的催化作用下,对苯二胺或对硝基苯胺与5-甲基-2-己酮通过缩合还原反应, 能够得到转化率较高、纯度较高的N- (1,4-二甲基戊基)-对苯二胺。此外,对苯二胺或对 硝基苯胺与5-甲基-2-己酮作为反应原料时,原料易得,成本较低;且应用上述催化剂时, 反应简单,条件温和,容易操作。
[0041] 在以上述催化剂催化对苯二胺或对硝基苯胺与5-甲基-2-己酮进行缩合还原反 应之前,优选将催化剂进行预处理。具体地,预处理步骤包括:对催化剂进行升温脱水和加 氢还原,得到活化的催化剂;对活化的催化剂进行钝化处理,得到预处理的催化剂。经过上 述预处理的催化剂,其催化活性和选择性更适合于N-烷基化反应,从而可减少苯环加氢及 C-N键氢解等副反应,使上述目标产物具有更高的纯度和转化率。对催化剂进行升温脱水、 加氢还原以进行活化的步骤可以采用本领域技术人员所惯用的活化方法。具体地:将该催 化剂在IKTC温度下进行干燥脱水4~6小时,后在100~150°C下,通氢气进行还原,约 10~15小时完成。对活化后的催化剂进行钝化处理的方式,可以是本领域技术人员所惯用 的钝化方式。优选地,钝化方式包括:方式一、高温钝化,即在200~260°C温度范围内,保 温活化后的催化剂,保温时间为1~80小时,压力为1~6MPa ;方式二、向活化的催化剂中 加入由甲酰苯胺法制备的4-氨基二苯胺进行钝化;方式三、向活化的催化剂中加入含硫或 含卤素化合物,该"含硫或含卤素化合物"包括但不限于二硫化碳、硫化氢、氯代苯胺或氯代 苯,优选为氯代苯胺。更优选地,每千克的催化剂加入〇. 05~I. 0摩尔上述含硫或含卤素 化合物。
[0042] 本发明上述N-(1,4-二甲基戊基)_对苯二胺的制备方法中,优选地,对苯二胺或 对硝基苯胺与5-甲基-2-己酮的摩尔比为1:1~4,优选为1:1~2 ;催化剂的加入量为对 苯二胺或对硝基苯胺的1~20wt%,优选为5~10wt%。原料配比对酮胺的缩合反应有着 重要影响,当对苯二胺或对硝基苯胺与5-甲基-2-己酮的摩尔比小于0. 25时,缩合还原产 物中会以双烷基化产物Ν,Γ^ -双(1,4-二甲基戊基)-对苯二胺为主。将原料摩尔比控 制在上述范围,有利于提高缩合还原产物中单烷基化产物N-(1,4-二甲基戊基)-对苯二胺 的比例。更为特别地是,将原料配比控制为上述范围,同时使用本发明上述催化剂催化酮胺 的缩合还原反应,能够进一步提高单烷基化的选择性,使产物中单烷基化的目标产物占有 更高的比例。此外,为平衡生产成本和催化活性及反应转化率,将催化剂的用量控制在上述 范围内较为适宜。
[0043] 在一种优选的实施方式中,制备N-(l,4-二甲基戊基)_对苯二胺的步骤包括:Μ1、 将对苯二胺或对硝基苯胺、5-甲基-2-己酮及催化剂加至反应溶剂中,得到待反应体系; M2、向待反应体系中通入氢气后,经过缩合还原反应,过滤去除催化剂后,得到N-(l,4-二 甲基戊基)-对苯二胺。上述方法为"一步法"缩合还原反应,即在同一反应体系中使对苯 二胺或对硝基苯胺与5-甲基-2-己酮之间发生脱水缩合反应,同时,在上述催化剂和氢 气存在的条件下,对缩合反应产物进行加氢还原反应,以获得目标产物N-(l,4-二甲基戊 基)_对苯二胺。本领域技术人员可以选择具体的工艺参数。优选地,上述步骤M2中,进行 缩合还原反应的步骤中,控制反应温度为120~200°C;控制反应压力为2~lOMpa。此外, 上述反应溶剂包括但不限于5-甲基-2-己醇、异丙醇、1,4-二氧六环、甲苯或二甲苯等。若 反应温度过低,则会导致反应速度较慢,反应时间较长,从而不利于生产。若反应温度太高, 副反应会随之增多,进而不利于产品纯度。一种更优选的实施方式中,上述步骤M2中,采用 分段升温的方式进行缩合还原反应。具体地,向待反应体系中通入氢气后,在140~160°C 温度、2~4Mpa压力下反应1~2h ;继续升温至160~180°C温度、加压至4~6Mpa压力 下反应1~2h ;进一步升温至180~20(TC温度、加压至6~IOMpa压力下反应至无耗氢, 过滤去除催化剂后,得到N-(1,4-二甲基戊基)-对苯二胺。
[0044] 除"一步法"进行缩合还原反应之外,还可以利用"两步法"完成该反应。具体地, 制备N-(1,4-二甲基戊基)_对苯二胺的步骤包括:N1、将对苯二胺与5-甲基-2-己酮加至 反应溶剂中,经过缩合反应,并将反应生成的水移除后,得到含有希夫碱中间体的待还原溶 液;N2、向待还原溶液中加入催化剂,并通入氢气,经过还原反应,过滤去除催化剂后,得到 N-(1,4-二甲基戊基)-对苯二胺。首先将对苯二胺与5-甲基-2-己酮进行脱水缩合反应, 能够得到希夫碱中间体。该席夫碱中间体在上述催化剂和氢气条件下,能够进一步被还原, 形成目标产物N-(1,4-二甲基戊基)-对苯二胺。优选地,步骤Nl中,进行缩合反应的步骤 中,控制反应温度为140~200°C,优选为160~180°C ;控制反应压力为0~0. 4Mpa,优选 为0~0. 2Mpa ;步骤N2中,进行还原反应的步骤中,控制反应温度为150~200°C,优选为 160~180°C ;控制反应压力为4~lOMpa,优选为6~8Mpa。
[0045] 本发明所提供的上述制备方法中,只要将反应原料进行缩合还原反应,就能够得 到目标产物。在一种优选的实施方式中,得到N-(1,4-二甲基戊基)-对苯二胺后,还包括 对N-(1,4-二甲基戊基)-对苯二胺进行后处理的步骤;后处理的步骤包括:将N-(1,4-二 甲基戊基)_对苯二胺进行减压蒸馏,得到提纯后的N-(1,4-二甲基戊基)-对苯二胺。本领 域技术人员有能力选择具体的减压蒸馏的工艺。在一种优选的实施方式中,通过分段蒸馏 的方式进行上述减压蒸馏,在真空度至少为〇. 〇99Mpa的条件下,将得到的N-(1,4-二甲基 戊基)-对苯二胺升温至75~135°C,单独收集蒸出的第一馏分;继续升温至150~180°C, 单独收集蒸出的第二馏分;然后升温至213~220°C,单独收集蒸出的第三馏分。该第三馏 分即为提纯后的目标产物N-(1,4-二甲基戊基)-对苯二胺。在75~135°C阶段,收集到 的第一馈分主要为反应溶剂和未反应完全的原料5-甲基-2己酮。在150~180°C阶段, 收集到的第二馏分主要为未反应的原料对苯二胺或对硝基苯胺。经过上述减压蒸馏的到的 N-(1,4-二甲基戊基)-对苯二胺,具有更高的纯度。
[0046] 以下结合具体实施例对本发明作进一步详细描述,这些实施例不能理解为限制本 发明所要求保护的范围。
[0047] 实施例1
[0048] 制备催化剂:
[0049] 将氧化铝和活性炭分别用甲醇清洗3次后,在真空0. 05Mpa,80°C温度下干燥5h, 并分别研磨为粒径600目的颗粒。将Cu (NO3) 2、Zn (NO3) 2、Cr (NO3) 3、NiNO3和PdCl2溶解于 水中,得到混合溶液;然后将上述氧化铝和活性炭的混合料作为催化剂载体置于混合溶液 中,混合搅拌Ih后,静置8h。浸渍结束后,过滤,用水将第一滤出物洗涤3次后,在真空 0. 05Mpa、80°C温度下干燥IOh至恒重。继续升温至80(TC,在氮气气氛下焙烧4h后,得到催 化剂。该催化剂的成分如下表(按重量百分比计,单位为%):
[0051] 制备N-(l,4-二甲基戊基)-对苯二胺(7ro)
[0052] 向高压藎内依次加入对苯二胺(108g,lmol)、5-甲基-2-己酮(137g,I. 2mol)、 3. 24g上述催化剂(催化剂加入量为对苯二胺质量百分数为3% )及5-甲基-2-己醇溶剂 (116g,Imol),形成待反应体系;
[0053] 分别用氮气、氢气置换高压釜中空气,后向高压釜充入氢气。开启加热搅拌开关, 控制反应温度为140°C、压力为4MPa,并维持该温度及压力lh。后升温至160°C,反应压力 为5MPa,并保持该反应条件2h。后继续升温至180°C,控制反应压力为6MPa,待反应无耗氢, 且对苯二胺的剩余量低于〇. 5%时,即可停止反应。后降温卸压,将反应物料减压抽滤去除 催化剂,得到N- (1,4-二甲基戊基)-对苯二胺粗产品。
[0054] 将上述N-(l,4-二甲基戊基)_对苯二胺粗产品加入到1000 ml的四口烧瓶中进行 减压蒸馏,控制体系真空度为0. 〇99MPa,后升温至135°C,精馏回收未反应的5-甲基-2-己 酮及溶剂5-甲基-2-己醇。继续升温至180°C,回收未反应完的少量对苯二胺。继续升温 至213°C,精馏提纯得到产物N-1,4-二甲基戊基对苯二胺(7TO)。
[0055] 实施例2
[0056] 制备催化剂:
[0057] 将氧化铝和活性炭分别用甲醇清洗3次后,在真空0. 05Mpa,80°C温度下干燥5h, 并分别研磨为粒径600目的颗粒。将Cu (NO3) 2、Zn (NO3) 2、Cr (NO3) 3、NiNO3和PdCl2溶解于 水中,得到混合溶液;然后将上述氧化铝和活性炭的混合料作为催化剂载体置于混合溶液 中,混
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