一种甲醛羰基化制备甲氧基乙酸甲酯的方法技术

本发明专利技术提供一种甲醛羰基化制备甲氧基乙酸甲酯的方法，该方法包括：(1)在包括含羰基铑化合物、有机溶剂和离子液体的混合溶液体系中，将甲醛和含CO气体接触发生羰基化反应；(2)将得到的甲氧基乙酸与甲醇接触发生酯化反应，生成甲氧基乙酸甲酯；所述离子液体结构如式(I)所示：其中，式(I)中n＝7

【技术实现步骤摘要】
一种甲醛羰基化制备甲氧基乙酸甲酯的方法


[0001]本专利技术涉及石油化工领域，具体涉及一种在酸功能化离子液体两相体系中进行的甲醛羰化制备甲氧基乙酸甲酯的方法。

技术介绍

[0002]甲醛及其衍生物羰基化是C1化学的重要研究方向。该路线采用以煤、天然气或生物质为来源的甲醛及其衍生物为原料生产乙二醇，是现有乙二醇工艺重要的替代之一。羰基化产物之一甲氧基乙酸甲酯是极有价值的中间体，可用于手性胺类化合物的动力学拆分、维生素B6及磺胺
‑5‑
嘧啶等的合成、作为催化剂用于聚合反应中，也可以经过加氢、水解制得乙二醇。
[0003]羰基化反应的主要技术难度在于反应速度慢、选择性低。反应速度慢有两方面原因：
①
缺少高效的催化剂体系，
②
溶液中或者反应位点的CO浓度不高，传质困难。由于高活性的催化剂开发困难，通常采用升高温度和压力、延长反应时间的方法来提高反应效果，而苛刻的反应条件加剧了副反应多、选择性低的状况。因此，羰基化反应研究的核心在于两个方面：催化剂开发和反应过程强化，通过采用高活性的新型催化剂和调节反应体系来实现反应的优化。

技术实现思路

[0004]针对上述现有技术中存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种在酸功能化离子液体两相体系中进行的甲醛羰基化制备甲氧基乙酸甲酯的方法，该方法不仅催化剂对反应设备无腐蚀性，并且在羰基化反应后可以通过液体直接分层实现羰基化产物与催化剂的直接分离，及催化剂的循环利用，有效降低分离工序能耗，节约生产成本，为解决均相反应分离复杂的问题提供了新思路。
[0005]传统的均相法主要采用无机液体酸为催化剂，比如浓硫酸、氢氟酸、含氟磺酸等，普遍存在产品难分离、液体酸腐蚀装置等问题。开发的多种固体酸(如分子筛、杂多酸、离子交换树脂等)虽然腐蚀性小、易分离，但其催化活性和循环性能等方面仍有待提高。此外，将高活性催化剂固载化也可以实现催化剂的简易分离回收，但在循环使用中可能出现活性组分流失、催化性能下降的现象。
[0006]离子液体，由于其本身所具有的许多传统溶剂所无法比拟的优点及其作为绿色溶剂应用于有机及高分子物质的合成，越来越受到关注并应用于一些羰基化反应中，如在离子液体1
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丁基
‑3‑
甲基咪唑六氟磷酸盐体系中，以甲基苯磺酸和CF3SO3Ag为催化剂可合成乙醇酸甲酯。但在这类反应体系中，仍存在产物选择性不理想和催化剂分离回收困难的问题。如何有效结合均相酸催化剂活性高的优点和非均相催化剂易于回收利用的特点开发新型催化剂，既保证传质效率，又可实现催化剂的简易分离回收，成为羰基化研究的重点。
[0007]根据前述理论分析，本专利技术提供一种甲醛羰基化制备甲氧基乙酸甲酯的方法，该方法包括：
[0008](1)在包括含羰基铑化合物、有机溶剂和离子液体的混合溶液体系中，将甲醛和含CO气体接触发生羰基化反应；
[0009](2)将得到的甲氧基乙酸与甲醇接触发生酯化反应，生成甲氧基乙酸甲酯；
[0010]所述离子液体结构如式(I)所示：
[0011][0012]其中，式(I)中n＝7
‑
21，X
‑
为CH3SO3‑
。
[0013]本专利技术方法用于甲醛羰基化合成甲氧基乙酸甲酯，催化体系对反应设备无腐蚀性。本专利技术采用了特定的酸功能化离子液体两相体系，在羰基化反应后可以通过液体自动化分层实现羰基化产物与催化剂的直接分离，及催化剂的循环利用，有效降低了分离工序能耗，节约了生产成本。
[0014]本专利技术的方法，具有产物收率高、不腐蚀反应设备、催化剂易于分离和循环利用等特点。
[0015]本专利技术的方法，可通过简单的相分离分别获得含产物的有机溶剂相和含催化剂的离子液体相，免去了产物分离步骤，且催化剂可直接循环使用。
具体实施方式
[0016]以下对本专利技术的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限制本专利技术。
[0017]本专利技术提供一种甲醛羰基化制备甲氧基乙酸甲酯的方法，该方法包括：
[0018](1)在包括含羰基铑化合物、有机溶剂和离子液体的混合溶液体系中，将甲醛和含CO气体接触发生羰基化反应；
[0019](2)将得到的甲氧基乙酸与甲醇接触发生酯化反应，生成甲氧基乙酸甲酯；
[0020]所述离子液体结构如式(I)所示：
[0021][0022]其中，式(I)中n＝7
‑
21，X
‑
为CH3SO3‑
。本专利技术的方法，具有产物收率高、不腐蚀反应设备、催化剂易于分离和循环利用等特点。
[0023]根据本专利技术的优选实施方式，该方法包括：
[0024](1)在包括含羰基铑化合物、有机溶剂和离子液体的混合溶液体系中，将甲醛和含CO气体接触发生羰基化反应，反应体系自动分离为上层有机相和下层离子液体相；
[0025](2)将得到的上层有机相与甲醇接触发生酯化反应，生成甲氧基乙酸甲酯。
[0026]根据本专利技术的方法，优选该方法还包括：回收所述下层离子液体相，作为离子液体和含羰基铑化合物的原料使用。
[0027]本专利技术采用了特定的酸功能化离子液体两相体系，在羰基化反应后可以通过液体自动化分层实现羰基化产物与催化剂的直接分离，及催化剂的循环利用，有效降低了分离工序能耗，节约了生产成本。
[0028]根据本专利技术的一种更优选的实施方式，优选所述离子液体在混合溶液体系中的质量分数为5
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20wt％。由此能够更好实现羰基化产物与催化剂的直接分离，同时提高产物收率。
[0029]本专利技术中，满足本专利技术前述结构的离子液体均可以实现本专利技术的目的，具体的离子液体种类对本专利技术的结果影响不大，均可实现羰基化产物与催化剂的直接分离，同时提高产物收率。
[0030]本专利技术中，所述离子液体可以购买或自合成，优选合成方法包括：在惰性气体保护下，在冰浴条件下，将聚乙二醇单甲醚、三乙胺、甲苯、甲基磺酰氯搅拌接触得到聚乙二醇甲基磺酸酯的甲苯溶液，除去溶剂得到聚乙二醇甲基磺酸酯，然后加入过量二乙胺，在加压条件下加热反应，然后加入1,3
‑
丙磺酸内酯加热搅拌反应，减压蒸馏除水和溶剂，得到目标离子液体。
[0031]根据本专利技术的一种优选实施方式，所述离子液体的合成方法包括：取0.06mol聚乙二醇单甲醚置于圆底烧瓶中，在氮气保护中加入0.1mol三乙胺、200mL甲苯，在冰浴中滴加0.12mol甲基磺酰氯，搅拌3小时后静置，上层清液即为聚乙二醇甲基磺酸酯的甲苯溶液；将除去溶剂的聚乙二醇甲基磺酸酯加入过量二乙胺中，在高压反应釜的氮气氛围中加热搅拌反应4小时；向上一步混合物中加入等量1,3
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丙磺酸内酯，50℃加热搅拌反应4小时，反应结束后减压蒸馏脱除水和溶剂，即得到目标离子液体。
[0032]本专利技术中，所述含羰基铑化合本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种甲醛羰基化制备甲氧基乙酸甲酯的方法，其特征在于，该方法包括：(1)在包括含羰基铑化合物、有机溶剂和离子液体的混合溶液体系中，将甲醛和含CO气体接触发生羰基化反应；(2)将得到的甲氧基乙酸与甲醇接触发生酯化反应，生成甲氧基乙酸甲酯；所述离子液体结构如式(I)所示：其中，式(I)中n＝7
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21，X
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为CH3SO3‑
。2.根据权利要求1所述的方法，其中，该方法包括：(1)在包括含羰基铑化合物、有机溶剂和离子液体的混合溶液体系中，将甲醛和含CO气体接触发生羰基化反应，反应体系自动分离为上层有机相和下层离子液体相；(2)将得到的上层有机相与甲醇接触发生酯化反应，生成甲氧基乙酸甲酯。3.根据权利要求2所述的方法，其中，该方法还包括：回收所述下层离子液体相，作为离子液体和含羰基铑化合物的原料使用。4.根据权利要求1
‑
3中任意一项所述的方法，其中，所述离子液体在混合溶液体系中的质量分数为5
‑
20wt％。5.根据权利要求1
‑
4中任意一项所述的方法，其中，所述含羰基铑化合物选自二羰基乙酰丙酮铑、双(三苯基膦)合氯化羰基铑、三(三苯基膦)羰基氢化铑、四羰基二氯化二铑和乙酰丙酮三苯基膦羰基铑中的一种或多种。6.根据权利要求1
‑
5中任意一项所述的方法，其中，所述含羰基铑化合物为三(三苯基膦)羰基...

【专利技术属性】
技术研发人员：王迪，吕建刚，刘波，许烽，周海春，金萍，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司上海石油化工研究院，
类型：发明
国别省市：