催化剂的制备方法及其催化合成二溴乙烷的方法与流程

本发明涉及有机合成，尤其涉及催化剂的制备方法及其催化合成二溴乙烷的方法。

背景技术：

1、二溴乙烷是一种极为重要的有机合成中间体，被广泛的应用于医药及农药合成、阻燃剂、食品添加剂、印染溶剂、光电材料和表面活性剂等领域。

2、目前主流的二溴乙烷合成方法是以溴化氢为溴源，在硫酸的催化下与乙二醇反应合成二溴乙烷，尽管这种方法已经获得推广应用，但该过程还存在如下问题：(1)使用浓硫酸为催化剂，过程会产生硫酸废液，三废处理代价高昂；(2)溴化氢和乙二醇反应效率较低，制约了工业化生产效率。例如，公开号为cn115093305a的专利报道的溴化氢和乙二醇反应方法需18-24小时，耗时较长；公开号为cn115433054a的专利报道的方法也需至少4小时。

3、因此，亟需提供一种清洁、高效的二溴乙烷制备方法。

技术实现思路

1、(一)要解决的技术问题

2、鉴于现有技术的上述缺点、不足，本发明提供催化剂的制备方法及其催化合成二溴乙烷的方法，其解决了目前二溴乙烷制备方法生产效率低、易产生强酸废液、且废物处理成高的技术问题。

3、(二)技术方案

4、为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

5、第一方面，本发明实施例提供一种催化剂的制备方法，包括如下步骤：

6、s1、硼基路易斯酸聚合物的制备：将双(2,3,4,5,6-五氟苯基)-苯基硼烷与二氯乙烷置于惰性气体氛围中，50-60℃下搅拌催化反应生成生成硼基路易斯酸聚合物，从含有硼基路易斯酸聚合物的反应混合液中分离出固体混合物；

7、反应过程如下：

8、

9、s2、硼基路易斯酸聚合物的纯化：向固体混合物于室温下缓慢加入甲醇，搅拌去除杂质，分离出纯化的固体硼基路易斯酸聚合物；

10、s3、硼基路易斯酸聚合物的干燥：将纯化的固体硼基路易斯酸聚合物真空干燥，制得硼基路易斯酸聚合物。

11、根据本发明的较佳实施例，所述的催化剂的制备方法，

12、s1中，二氯乙烷与双(2,3,4,5,6-五氟苯基)-苯基硼烷与的摩尔比为30：1-60：10；在含有硼基路易斯酸聚合物的反应混合液中分离出固体混合物之前，向反应混合液中加入甲醇搅拌除杂。

13、根据本发明的较佳实施例，所述的催化剂的制备方法，s1中，催化反应所用的催化剂为三氯化铝，三氯化铝与双(2,3,4,5,6-五氟苯基)-苯基硼烷的质量比值为3.0-4.5；催化反应时长为22-26h。

14、根据本发明的较佳实施例，所述的催化剂的制备方法，s2中，固体混合物与甲醇的质量比值为0.6-0.8。

15、根据本发明的较佳实施例，所述的催化剂的制备方法，s3中，真空干燥的温度为100-105℃。

16、第二方面，本发明实施例提供一种制备二溴乙烷的方法，以第一方面所述制备方法制备的催化剂，催化环氧乙烷和溴化氢合成二溴乙烷；合成二溴乙烷具体反应式为式ⅰ：

17、

18、根据本发明的较佳实施例，所述的方法，包括如下步骤：

19、步骤1、催化剂的预备：在惰性气体氛围下，取1-5任一项所述制备方法制备的催化剂装填至反应器中，预热至50-100℃备用；

20、步骤2、合成二溴乙烷：取气态环氧乙烷和气态溴化氢同时通入反应器中并与催化剂接触，反应后收取液体产物二溴乙烷。

21、根据本发明的较佳实施例，所述的方法，其特征在于：

22、步骤1中，催化剂硼基路易斯酸聚合物预热至80℃。

23、根据本发明的较佳实施例，所述的制备二溴乙烷的方法，步骤2中，气态环氧乙烷和气态溴化氢在通入反应器之前，气态环氧乙烷和气态溴化氢均预热至70℃。

24、根据本发明的较佳实施例，所述的方法，步骤2中，气态环氧乙烷和气态溴化氢的通入速度比为1:1-3。

25、(三)有益效果

26、本发明的有益效果是：本发明的催化合成二溴乙烷的方法，由于采用硼基路易斯酸聚合物作为催化剂催化环氧乙烷和溴化氢合成二溴乙烷，相对于现有技术而言，其可以提高反应效率，避免使用硫酸作为催化剂而产生硫酸废液，达到了高效、清洁生产的目标。

27、其中，硼基路易斯酸聚合物的制备过程采用二氯乙烷与双(2,3,4,5,6-五氟苯基)-苯基硼烷作为原料，原料易得，聚合物生产工艺简单。

28、制备二溴乙烷时直接以环氧乙烷为原料，无需预先将环氧乙烷转化成乙二醇，省去乙二醇的合成步骤，简化了二溴乙烷整体的生产工艺，降低了生产成本，为二溴乙烷的高效、清洁生产提供了新思路。

29、采用硼基路易斯酸聚合物作为催化剂，在50-100℃下催化环氧乙烷开环使环氧乙烷活化，溴离子进攻开环的碳正离子，形成二溴乙烷，反应效率高，反应时长仅需5-10分钟，副产物少，二溴乙烷产率高达99％。相比现有乙二醇和溴化氢反应制备二溴乙烷的方法，本发明提供的方法反应效率高、反应条件温和、能耗低，反应速度快，且没有大量硫酸废液产生，是一种高效绿色的新方法。

30、在制备二溴乙烷的方法中，通过控制环氧乙烷和溴化氢空速分别为50g/(g*h)和60g/(g*h)，到达最佳反应状态，产率最高。

技术特征：

1.一种催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.如权利要求1所述的催化剂的制备方法，其特征在于，

3.如权利要求1所述的催化剂的制备方法，其特征在于，

4.如权利要求1所述的催化剂的制备方法，其特征在于，s2中，固体混合物与甲醇的质量比值为0.6-0.8。

5.如权利要求1所述的催化剂的制备方法，其特征在于，s3中，真空干燥的温度为100-105℃。

6.一种制备二溴乙烷的方法，其特征在于，以权利要求1-5任一项所述制备方法制备的催化剂，催化环氧乙烷和溴化氢合成二溴乙烷；合成二溴乙烷具体反应式为式ⅰ：

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，包括如下步骤：

8.权利要求7所述的方法，其特征在于，

9.权利要求7所述的制备二溴乙烷的方法，其特征在于：

10.权利要求7所述的方法，其特征在于，

技术总结
本发明涉及催化剂的制备方法及其催化合成二溴乙烷的方法，其中，催化剂的制备方法，包括，硼基路易斯酸聚合物的制备：将双(2,3,4,5,6‑五氟苯基)‑苯基硼烷与二氯乙烷置于惰性气体氛围中，搅拌催化反应生成生成硼基路易斯酸聚合物，从含有硼基路易斯酸聚合物的反应混合液中分离出固体混合物；硼基路易斯酸聚合物的纯化：向固体混合物于室温下缓慢加入甲醇，搅拌去除杂质，分离出纯化的固体硼基路易斯酸聚合物；硼基路易斯酸聚合物的干燥。其有益效果是，硼基路易斯酸聚合物作为催化剂可催化环氧乙烷和溴化氢合成二溴乙烷，相对于现有技术而言，其可以提高反应效率，替代硫酸作为催化剂，达到了高效、清洁生产的目标。

技术研发人员：孟宪锋,孟靖凯
受保护的技术使用者：江苏诺恩作物科学股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16