一种乙炔羰基化合成丙烯酸甲酯的方法技术

一种乙炔羰基化合成丙烯酸甲酯的方法。本发明专利技术提供了一种乙炔羰基化合成丙烯酸甲酯的方法，以乙炔、甲醇和一氧化碳作为反应原料，在反应温度为30～80℃，初始压力为1.2～6.5MPa的条件下，采用有机配体聚合物固载化的钯基催化剂，催化乙炔羰基化合成丙烯酸甲酯。本发明专利技术采用2-吡啶基二苯基膦(2-PyPPh2)作为有机配体，接上乙烯基，制备乙烯基2-吡啶基二苯基膦，在一定条件下进行铰链聚合形成固体的有机配体聚合物(N-PPOL)，以有机配体聚合物络合并固载醋酸钯制备有机配体聚合物固载化的钯基催化剂。本发明专利技术一步法将乙炔羰基化合成丙烯酸甲酯，具有高活性和高选择性，以及易于分离回收利用的优异性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种乙炔羰基化合成丙烯酸甲酯的方法，具体涉及一种以乙炔、甲醇和一氧化碳作为反应原料，在反应温度为30～80℃，初始压力为1.2～6.5MPa的条件下，采用有机配体聚合物固载化的钯基催化剂，催化乙炔羰基化制得丙烯酸甲酯。
技术介绍
丙烯酸甲酯是最简单的脂肪族不饱和酸酯，由于它的分子结构具有不饱和双键，所以它可以通过自聚或共聚而形成多种不同类型的聚合物。这些聚合物具有良好的透明性、光稳定性和吸水性等特点，广泛用于涂料、纺织、黏合剂、造纸助剂、上光剂、皮革助剂、洗涤剂和超强吸附材料等领域。目前丙烯氧化法再通过酯化反应是工业上生产丙烯酸甲酯的主要方法。近年来，石油价格走高，使得该法的生产成本随之升高。我国一次能源结构具有“富煤贫油少气”特征，开展煤制乙炔经羰基化反应合成丙烯酸甲酯的研究具有重要的意义和应用前景。乙炔羰基化法制备丙烯酸及酯最早是由Reppe发现，其所用的催化剂是Ni系催化剂，该催化剂反应的条件比较苛刻，对设备的要求比较高。后来，Ni系催化剂经过改进得到过工业应用。但是，高温高压的反应条件不仅仅使得反应器、管路必须耐高温、高压而且容易引发一系列的副反应。这一系列的因素都导致Ni系催化剂在工业应用中的不利。随后人们研究发现了钯系催化剂能够在温和的条件下催化乙炔反应生成丙烯酸及酯。钯系催化剂不仅具有在温和条件下较高的活性，其反应过程中产生极小的副反应。然而，该均相催化剂很难与产品分离进行回收利用，影响该工艺的工业化应用。
技术实现思路
本专利技术提供了一种乙炔羰基化合成丙烯酸甲酯的方法，具体为以乙炔、甲醇和一氧化碳作为反应原料，采用有机配体聚合物固载化的钯基催化剂进行催化，一步羰基化反应制得相应的丙烯酸甲酯。反应采用的工艺条件：反应温度为30～80℃，初始压力为1.2～6.5MPa，C2H2：CO＝1：1～1：20(摩尔比),C2H2:CH3OH＝1:6～1:20(摩尔比)，催化剂用量为反应液相质量的0.2～5％。所选用的溶剂为丙酮、甲醇、四氢呋喃、正己烷或甲苯中的一种。所述的钯基催化剂为由二价钯、固载化有机膦配体和酸组成的混合体系。二价钯优选为为醋酸钯。固载化有机膦配体为由2-吡啶基二苯基膦(2-PyPPh2)作为有机配体，接上乙烯基，制备乙烯基2-吡啶基二苯基膦，在加入引发剂偶氮二异丁腈和100℃下进行铰链聚合形成固体的有机配体聚合物(N-PPOL)。以有机配体聚合物N-PPOL络合并固载醋酸钯制备钯基催化剂，该聚合物既是催化剂的配体，也是催化剂的载体。酸为硫酸、盐酸、甲磺酸、对甲苯磺酸中的一种或二种以上，酸可以与制备的钯基催化剂混合均匀作为催化剂体系，也可直接加入反应器中。钯的担载量为催化剂重量的0.05wt％～3wt％，酸中的H+和Pd2+的摩尔比为：n(H+)：n(Pd2+)＝1：1～140：1(摩尔比)。制备丙烯酸甲酯的催化反应的反应器为高压釜式反应器。催化反应的目标产物丙烯酸甲酯的选择性大于99％。本专利技术所采用的具体技术方案是通过如下方式实现的：首先将固载化配体(N-PPOL)置于四氢呋喃中，搅拌后，加入Pd(OAc)2。室温下搅拌后，真空干燥得所需要的固载化不溶性催化剂。Pd(OAc)2的添加量按照钯的担载量为催化剂重量的0.05wt％～3wt％添加，只有适当的担载量才能够获得较好的催化性能。将固载化催化剂、酸置于溶剂和甲醇中，放入高压釜，关闭高压釜。通入氩气置换高压釜内的空气3～5次，随后在搅拌的条件下通入乙炔气体溶解。然后通入一氧化碳气体。随后升温至30～80℃进行反应，反应后对气相进行在线分析，对液相产品采用离心或者过滤掉方法分离催化剂后再进行液相分析。分离出的催化剂可以再次如前所述进行下一次的反应。所采用的溶剂为丙酮、甲醇、四氢呋喃、正己烷、甲苯中的一种或二种以上。此类溶剂对乙炔的溶解度比较大，能够提高乙炔的转化率。此外这些溶剂对固载化配体的溶胀效果比较好，能够增加催化剂的孔道，提高催化剂的比表面积，增大催化剂的活性。采用的工艺条件：C2H2：CO＝1：1～1：20(摩尔比)，C2H2：CH3OH＝1:6～1:20(摩尔比)，反应温度为30～80℃；反应压力为1.2～6.5MPa；催化剂用量为液相质量的0.2～5％。附图说明：图1为N-PPOL有机配体聚合物的TEM图；图2为Pd/N-PPOL催化剂形貌的电镜TEM表征图；图3为N-PPOL合成技术路线的示意图；具体实施方式以下是本专利技术的实施例：实施例1N-PPOL制备方法：在液氮浴和氮气氛围下，向带有磁搅拌子的1L三口圆底烧瓶中，依次加入45ml的四氢呋喃，0.12mol的正丁基锂，0.1mol的邻溴吡啶，0.135mol的ZnCl2，45ml吡啶，90ml四氢呋喃，然后室温下反应14h。在氮气保护下倾倒出瓶中液体，然后在液氮浴条件下依次加入60ml吡啶，180ml四氢呋喃，0.12mol的PCl3溶液(溶解在60ml吡啶，60ml四氢呋喃中)，然后室温下反应26h(命名为反应液1)。在液氮浴和氮气氛围下，向带有磁搅拌子的另一个1L三口圆底烧瓶中，依次加入0.22mol(5.4g)镁屑，35ml四氢呋喃，36.6g(0.2mol)的对溴苯乙烯(命名为反应液2)。反应液1过滤以后在液氮浴和氮气氛围下加入反应液2中，室温下搅拌反应两个小时以后，加入200ml去离子水。然后用500mL乙酸乙酯溶液分3次萃取反应混合物，合并乙酸乙酯萃取液，过滤后旋转蒸发脱除溶剂，制得的初级产品经硅胶柱层析提纯，即用硅胶作固定相，乙酸乙酯—石油醚按体积比1:6组成的混合溶剂作洗脱液，制得青黄色粘稠油状液体即为乙烯基化的2-PyPPh2。在氩气氛围中，向带有磁搅拌子的50ml单口圆底烧瓶中，依次加入1g乙烯基化的2-PyPPh2，0.1g偶氮二异丁腈，20ml四氢呋喃，搅拌0.5h。转移至100ml带有聚四氟内衬的聚合釜中，在100℃下反应24h。然后真空干燥即可得到N-PPOL。图3为N-PPOL合成技术路线的示意图。采用TEM电镜表征合成的N-PPOL形貌，见图1。在50ml的单口烧瓶中加入1g的N-PPOL、15ml四氢呋喃，搅拌30min以后加入0.0053g的Pd(OAc)2，室温下搅拌24h，真空干燥制得固载化的Pd/N-PPOL钯基催化剂。采用TEM电镜表征制得的的Pd/N-PPOL催化本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种乙炔羰基化合成丙烯酸甲酯的方法，其特征在于：以乙炔、甲醇和一氧化碳作为反应原料，采用有机配体聚合物固载化的钯基催化剂进行催化，一步羰基化反应制得相应的丙烯酸甲酯。

【技术特征摘要】
1.一种乙炔羰基化合成丙烯酸甲酯的方法，其特征在于：以乙炔、
甲醇和一氧化碳作为反应原料，采用有机配体聚合物固载化的钯基催
化剂进行催化，一步羰基化反应制得相应的丙烯酸甲酯。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：反应采用的工艺条
件：反应温度为30～80℃，初始压力为1.2～6.5MPa，C2H2：CO＝1：
1～1：20(摩尔比)，C2H2：CH3OH＝1:6～1:20(摩尔比)，催化剂用量
为反应液相质量的0.2～5％。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所选用的溶剂为丙
酮、甲醇、四氢呋喃、正己烷或甲苯中的一种。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的钯基催化剂
由二价钯、固载化有机膦配体和酸组成的混合体系。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述的二价钯为醋
酸钯。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述的固载化有机
磷配体由2-...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁云杰，陈兴坤，朱何俊，
申请(专利权)人：中国科学院大连化学物理研究所，
类型：发明
国别省市：辽宁;21