专利名称：一种用颗粒型固体超强酸催化合成烷基吡嗪类化合物的方法
技术领域：
本发明涉及一种食用香料的合成方法，更具体的讲涉及一种用颗粒型固体超强酸催化合成烷基吡嗪类化合物的方法。
发明内容本发明的目的即是针对上述烷基吡嗪类化合物合成方法所存在的不足，提供一种以乙二胺(水溶液)为唯一合成原料，颗粒型固体超强酸为催化剂，常压、气相条件下固定床催化，一步可连续合成，同时得到多种烷基吡嗪、产品后处理简单、不产生污染的合成烷基吡嗪的方法。
本发明采用颗粒型固体超强酸催化合成烷基吡嗪类化合物的方法，由以下步骤组成(1)加入催化剂在反应釜中，加入Φ＝3～5mm的颗粒型SO42-/MxOy类固体超强酸催化剂100～120g；(2)加热加热使温度升至280～400℃；(3)通入氮气以空速为60～80cm3/min向反应釜中输入氮气，并使催化反应始终处于氮气保护状态；(4)输入乙二胺以重量空速0.2～0.5g/min向反应釜中输入乙二胺水溶液；(5)产物生成乙二胺在催化剂连续催化反应下生成多种烷基吡嗪类化合物；(6)产物后处理经上述反应后，由反应釜出料口排出的烷基吡嗪水溶液经过冷凝装置冷凝，收集于烧瓶中，然后加入固体NaOH进行碱析，分离出上层液，上层液用少量NaOH干燥，去掉干燥剂，得到多种烷基吡嗪类化合物的混合物。
其中，步骤(1)所述的SO42-/MxOy类固体超强酸催化剂是指SO42-/TiO2-SnO2-Al2O3或SO42-/ZrO2-Al2O3固体超强酸催化剂。
其中，步骤(2)所述加热温度是320～360℃。
其中，步骤(4)乙二胺输入空速为重量空速0.3～0.4g/min。
其中，步骤(4)输入的乙二胺水溶液是指乙二胺与水的体积比为1∶1～0.3。
其中，步骤(6)所述烷基吡嗪类化合物的混合物是指吡嗪、乙基吡嗪、甲基吡嗪、甲基乙基吡嗪、二乙基吡嗪和少量其它多烷基吡嗪。
其中，步骤(6)所述烷基吡嗪类化合物的混合物中乙基吡嗪含量最高，最高可达51％。
其中，步骤(6)所述烷基吡嗪类化合物的总收率和各种烷基吡嗪的含量比例，随催化温度不同而改变。
本发明合成烷基吡嗪类化合物的方法属独创。通常方法是用一种结构复杂的化合物或两种化合物为原料进行缩合、环化、脱氢得到产品，采用的是流动床催化，催化剂也多种多样，并且一种方法只能合成烷基吡嗪中的一种产品。本发明的特点是采用了固定床催化、反应器一端进原料一端出产品，催化反应连续进行，一步合成多种烷基吡嗪化合物，而且采用的原料仅为乙二胺水溶液。
本发明所用颗粒型固体超强酸催化合成烷基吡嗪类化合物的方法中，采用的SO42-/MxOY类固体超强酸催化剂在280-400℃反应条件下，具有较理想的单程催化寿命，可再生和反复使用，并且具有良好的催化活性及催化稳定性。
本发明所用颗粒型固体超强酸催化合成烷基吡嗪类化合物的方法，还具有原料单一，工艺简便，产量大，产率高的特点。
经美国HPGC/890/MS5973气象色谱-质谱联用仪分析结果表明，本发明合成烷基吡嗪类化合物的方法，烷基吡嗪类化合物产品混合物的主要成分为吡嗪、乙基吡嗪、甲基吡嗪、甲基乙基吡嗪、二乙基吡嗪和少量其它多烷基吡嗪。其中乙基吡嗪含量最高，最高可达51％。并且在合成烷基吡嗪类化合物的反应中，烷基吡嗪类化合物的总收率和各种烷基吡嗪的含量比例，呈现随催化温度不同而改变的特点。
下面结合具体实施方式
，选择其中三个依次递升的温度区间，对本发明作进一步的说明。(四)
具体实施例方式
权利要求
1.一种用颗粒型固体超强酸催化合成烷基吡嗪类化合物的方法，由以下步骤组成(1)加入催化剂在反应釜中，加入Φ＝3～5mm的颗粒型SO42-/MxOy类固体超强酸催化剂100～120g；(2)加热加热使温度升至280～400℃；(3)通入氮气以空速为60～80cm3/min向反应釜中输入氮气，并使催化反应始终处于氮气保护状态；(4)输入乙二胺以重量空速0.2～0.5g/min向反应釜中输入乙二胺水溶液；(5)产物生成乙二胺在热的催化剂连续催化反应下生成多种烷基吡嗪类化合物；(6)产物后处理经上述反应后，由反应釜出料口排出的烷基吡嗪水溶液经过冷凝装置冷凝，收集于烧瓶中，然后加入固体NaOH进行碱析，分离出上层液，上层液用少量NaOH干燥，去掉干燥剂，得到多种烷基吡嗪类化合物的混合物。
2.如权利要求1所述的用颗粒型固体超强酸催化合成烷基吡嗪类化合物的方法，其特征在于，步骤(1)所述的SO42-/MxOy类固体超强酸催化剂是指SO42-/TiO2-SnO2-Al2O3或SO42-/ZrO2-Al2O3固体超强酸催化剂。
3.如权利要求1所述的用颗粒型固体超强酸催化合成烷基吡嗪类化合物的方法，其特征在于，步骤(2)所述加热温度是320～360℃。
4.如权利要求1所述的用颗粒型固体超强酸催化合成烷基吡嗪类化合物的方法，其特征在于，步骤(4)乙二胺输入空速为重量空速0.3～0.4g/min。
5.如权利要求1所述的用颗粒型固体超强酸催化合成烷基吡嗪类化合物的方法，其特征在于，步骤(4)输入的乙二胺水溶液是指乙二胺与水的体积比为1∶1～0.3。
6.如权利要求1所述的用颗粒型固体超强酸催化合成烷基吡嗪类化合物的方法，其特征在于，步骤(6)所述烷基吡嗪类化合物的混合物是指吡嗪、乙基吡嗪、甲基吡嗪、甲基乙基吡嗪、二乙基吡嗪和少量其它多烷基吡嗪。
7.如权利要求6所述的用颗粒型固体超强酸催化合成烷基吡嗪类化合物的方法，其特征在于，步骤(6)所述烷基吡嗪类化合物的混合物中乙基吡嗪含量最高，最高可达51％。
8.如权利要求1所述的用颗粒型固体超强酸催化合成烷基吡嗪类化合物的方法，其特征在于，步骤(6)所述烷基吡嗪类化合物的总收率和各种烷基吡嗪的含量比例，随催化温度不同而改变。
全文摘要
本发明公开一种用颗粒型固体超强酸催化合成烷基吡嗪类化合物的方法，其方法包括催化剂加入，加热，通入氮气，输入乙二胺水溶液，产物生成，烷基吡嗪类化合物碱析、分离、干燥等后处理步骤。本发明的特点是采用了固定床催化、反应器一端进原料一端出产品，反应连续进行，一次、一步合成多种烷基吡嗪类化合物，而且具有原料单一，工艺简便，产量大，产率高，成本低的优点。
文档编号C07D241/12GK1473818SQ03138960
公开日2004年2月11日 申请日期2003年8月1日 优先权日2003年8月1日
发明者高根之, 赵斌, 李世勇 申请人:曲阜师范大学