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CN106316865B - 2‑氨甲基环己胺的合成方法 - Google Patents

2‑氨甲基环己胺的合成方法 Download PDF

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CN106316865B CN201610695924.7A CN201610695924A CN106316865B CN 106316865 B CN106316865 B CN 106316865B CN 201610695924 A CN201610695924 A CN 201610695924A CN 106316865 B CN106316865 B CN 106316865B
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Abstract

本发明提供一种2‑氨甲基环己胺的合成方法,包括以下步骤:将环氧环己烷和氢氰酸在开环催化剂作用下反应,得到含有2‑羟基环己基甲腈的反应液;将上述含有2‑羟基环己基甲腈的反应液溶于溶剂中,加入氨、氨解催化剂和助剂,通入氢气,反应得到2‑氨甲基环己胺。上述2‑氨甲基环己胺的合成方法,采用价廉易得的环氧环己烷和资源严重过剩的氢氰酸为原料,经过两步即可合成附加值高的2‑氨甲基环己胺,反应方法简单、反应流程短、产品相对环氧环己烷的选择性可高达70%以上。

Description

2-氨甲基环己胺的合成方法
技术领域
本发明涉及化学合成领域,特别是涉及2-氨甲基环己胺的合成方法。
背景技术
2-氨甲基环己胺的用途十分广泛,主要涉及以下三个应用领域:(1)与光气进一步反应合成二异氰酸酯的衍生物,主要生产硬泡聚氨酯的合成原料;(2)直接作为医药、农药、香料的有机合成中间体;(3)应用于环氧树脂固化剂,所制备的产品具有高强度、耐候性强、耐黄变、色泽好等特点。
传统的2-氨甲基环己胺的合成方法鲜有报道,少有的报道的几个合成方法则由于原料价高难得、反应方法复杂、反应流程长、产品选择性低等原因,严重制约了其生产。
氢氰酸属于丙烯腈的副产资源,而现有的丙烯腈工厂主要采用氢氧化钠对氢氰酸进行吸收,以生产氰化钠和有机玻璃,而该类产品的市场已经严重饱和,产品附加值也较低,造成氢氰酸资源的严重过剩。
因此,寻找一种反应简单、反应流程短、产品选择性高且以资源严重过剩的氢氰酸为原料合成高附加值的2-氨甲基环己胺的方法,成为人们研究的热点。
发明内容
基于此,有必要针对传统的2-氨甲基环己胺的合成方法原料价高难得、反应方法复杂、反应流程长、产品选择性低、产物难分离等问题,提供一种2-氨甲基环己胺的合成方法,该合成方法以资源严重过剩的氢氰酸为原料,反应简单、反应流程短、产品选择性高且产物易分离。
一种2-氨甲基环己胺的合成方法,包括以下步骤:
将环氧环己烷和氢氰酸在开环催化剂作用下反应,得到含有2-羟基环己基甲腈的反应液;
将所述含有2-羟基环己基甲腈的反应液溶于溶剂中,加入氨、氨解催化剂和助剂,通入的氢气,反应得到所述2-氨甲基环己胺。
在其中一个实施例中,所述将环氧环己烷和氢氰酸在开环催化剂作用下反应的反应条件为:温度0℃~80℃,压力0.1MPa~10MPa;
将所述含有2-羟基环己基甲腈的反应液溶于溶剂中,加入氨、氨解催化剂和助剂,通入氢气,反应得到所述2-氨甲基环己胺的反应条件为:温度50℃~150℃,所述氢气的通入量为5MPa~15MPa。
在其中一个实施例中,所述氢氰酸与所述环氧环己烷的摩尔比为1~20:1;所述氨与所述2-羟基环己基甲腈的摩尔比为1~30:1。
在其中一个实施例中,所述开环催化剂为路易斯酸催化剂或路易斯碱催化剂;所述开环催化剂的加入量为所述环氧环己烷质量的0.5‰~20‰。
在其中一个实施例中,所述路易斯酸催化剂选自氟硼酸、三氟化硼、5%~90%的氟硼酸乙醚溶液、5%~90%的氟硼酸水溶液及5%~90%的三氟化硼乙醚溶液中的至少一种;所述路易斯碱催化剂选自氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾、1%~90%的氢氧化钠水溶液及1%~90%的碳酸钾水溶液中的至少一种。
在其中一个实施例中,所述溶剂选自甲醇、乙醇、丙醇、正丁醇、异丁醇、叔丁醇、二甲醚、乙醚及甲基乙基醚中的至少一种。
在其中一个实施例中,所述氨解催化剂为负载型加氢催化剂或雷尼金属催化剂;所述氨解催化剂的加入量为所述2-羟基环己基甲腈质量的1%~100%。
在其中一个实施例中,所述负载型加氢催化剂为以二氧化硅或氧化铝为载体,钴、铌、钼中的至少一种为活性中心的负载型加氢催化剂;所述雷尼金属催化剂为雷尼镍或雷尼钴。
在其中一个实施例中,所述助剂为无机碱或有机碱;所述助剂的用量为所述2-羟基环己基甲腈质量的0.1‰~3‰。
在其中一个实施例中,所述无机碱为氢氧化钠或氢氧化钾;所述有机碱为甲醇钠、叔丁醇钠或乙醇钠。
上述2-氨甲基环己胺的合成方法,采用价廉易得的环氧环己烷和资源严重过剩的氢氰酸为原料,经过两步即可合成附加值高的2-氨甲基环己胺,反应方法简单、反应流程短、产品相对环氧环己烷的选择性可高达70%以上。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施,本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进,因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。
一实施方式的2-氨甲基环己胺的合成方法,包括以下步骤:
S110、将环氧环己烷和氢氰酸在开环催化剂作用下反应,得到含有2-羟基环己基甲腈的反应液。
在本实施方式中,将环氧环己烷和氢氰酸在开环催化剂作用下反应的反应条件为:温度0℃~80℃,压力0.1MPa~10MPa。
优选的,步骤S110的反应温度为0℃~50℃,反应压力为0.1MPa~0.5MPa。
其中,氢氰酸与环氧环己烷的摩尔比为1~20:1。优选的,氢氰酸与环氧环己烷的摩尔比为4~10:1。
在本实施方式中,开环催化剂为路易斯酸催化剂或路易斯碱催化剂。上述开环催化剂的加入量为环氧环己烷质量的0.5‰~20‰。
优选的,上述开环催化剂的加入量为环氧环己烷质量的1‰~3‰。
其中,路易斯酸催化剂选自氟硼酸、三氟化硼、5%~90%的氟硼酸乙醚溶液(即氟硼酸乙醚溶液中氟硼酸的质量含量为5%~90%)、5%~90%的氟硼酸水溶液(即氟硼酸水溶液中氟硼酸的质量含量为5%~90%)及5%~90%的三氟化硼乙醚溶液(即三氟化硼乙醚溶液中三氟化硼的质量含量为5%~90%)中的至少一种。
路易斯碱催化剂选自氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾、1%~90%的氢氧化钠水溶液(即氢氧化钠水溶液中氢氧化钠的质量含量为1%~90%)及1%~90%碳酸钾水溶液(即碳酸钾水溶液中碳酸钾的质量含量为1%~90%)中的至少一种。
步骤S110的化学反应式如下:
需要说明的是,上述步骤S110的化学反应式中“cat”是指开环催化剂。
S120、将上述含有2-羟基环己基甲腈的反应液溶于溶剂中,加入氨、氨解催化剂和助剂,通入氢气,反应得到2-氨甲基环己胺。
在本实施方式中,将上述含有2-羟基环己基甲腈的反应液溶于溶剂中,加入氨、氨解催化剂和助剂,通入氢气,反应得到2-氨甲基环己胺的反应条件为:温度50℃~150℃,氢气的通入量为5MPa~15MPa。
优选的,步骤S120的反应温度为80℃~100℃。
其中,氨与2-羟基环己基甲腈的摩尔比为1~30:1。优选的,氨与2-羟基环己基甲腈的摩尔比5~20:1。
在本实施方式中,溶剂选自甲醇、乙醇、丙醇、正丁醇、异丁醇、叔丁醇、二甲醚、乙醚及甲基乙基醚中的至少一种。
氨解催化剂为负载型加氢催化剂或雷尼金属催化剂。上述氨解催化剂的加入量为2-羟基环己基甲腈质量的1%~100%。
优选的,上述氨解催化剂的加入量为2-羟基环己基甲腈质量的20%~100%。
在本实施方式中,上述负载型加氢催化剂为以二氧化硅或氧化铝为载体,钴、铌、钼中的至少一种为活性中心的负载型加氢催化剂。雷尼金属催化剂为雷尼镍或雷尼钴。
其中,助剂为无机碱或有机碱。助剂的用量为2-羟基环己基甲腈质量的0.1‰~3‰。
优选的,助剂的用量为2-羟基环己基甲腈质量的0.3‰~2‰。
在本实施方式中,上述无机碱为氢氧化钠或氢氧化钾。有机碱为甲醇钠、叔丁醇钠或乙醇钠。
步骤S120的反应式如下:
需要说明的是,上述步骤S120反应式中的“cat”指的是氨解催化剂。
上述2-氨甲基环己胺的合成方法,原料环氧环己烷价廉易得,氢氰酸则资源严重过剩,采用这两种原料经过两步反应,即可合成高附加值的2-氨甲基环己胺,反应方法简单、反应流程短且产品相对环氧环己烷的选择性可高达70%以上。
以下为具体实施例。
实施例1
在20℃,0.2MPa,将1mol环氧环己烷和1mol氢氰酸在0.4g氟硼酸的作用下反应,得到含有2-羟基环己基甲腈的反应液。经检测分析,上述含有2-羟基环己基甲腈的反应液中2-羟基环己基甲腈的物质的量为0.7881mol。
在100℃,将上述含有2-羟基环己基甲腈的反应液溶于100g甲醇中,加入80g氨、7g雷尼镍,0.03g甲醇钠,通入5MPa氢气,反应得到2-氨甲基环己胺。
经计算,环氧环己烷的转化率为98.25%,2-羟基环己基甲腈相对环氧环己烷的选择性为80.22%,2-氨甲基环己胺相对2-羟基环己基甲腈的选择性为93.21%。
实施例2
在0℃,0.1MPa,将1mol环氧环己烷和6mol氢氰酸在0.3g50%的三氟化硼乙醚溶液的作用下反应,得到含有2-羟基环己基甲腈的反应液。经检测分析,上述含有2-羟基环己基甲腈的反应液中2-羟基环己基甲腈的物质的量为0.8458mol。
在50℃,将上述含有2-羟基环己基甲腈的反应液溶于100g二甲醚中,加入200g氨、0.17g氢氧化钠和20g雷尼钴,通入8MPa氢气,反应得到2-氨甲基环己胺。
经计算,环氧环己烷的转化率为99.25%,2-羟基环己基甲腈相对环氧环己烷的选择性为85.22%,2-氨甲基环己胺相对2-羟基环己基甲腈的选择性为95.67%。
实施例3
在80℃,6MPa,将1mol环氧环己烷和6mol氢氰酸在0.48g三氟化硼的作用下反应,得到含有2-羟基环己基甲腈的反应液。经检测分析,上述含有2-羟基环己基甲腈的反应液中2-羟基环己基甲腈的物质的量为0.8676mol。
在120℃,将上述含有2-羟基环己基甲腈的反应液溶于100g正丁醇中,加入230g氨、0.29g氢氧化钾和90gCo-Ni-Al2O3的负载型催化剂,通入10MPa氢气,反应得到2-氨甲基环己胺。
经计算,环氧环己烷的转化率为99.31%,2-羟基环己基甲腈相对环氧环己烷的选择性为87.36%,2-氨甲基环己胺相对2-羟基环己基甲腈的选择性为93.71%。
实施例4
在75℃,5MPa,将1mol环氧环己烷和20mol氢氰酸在0.4g氢氧化钾的作用下反应,得到含有2-羟基环己基甲腈的反应液。经检测分析,上述含有2-羟基环己基甲腈的反应液中2-羟基环己基甲腈的物质的量为0.9114mol。
在150℃,将上述含有2-羟基环己基甲腈的反应液溶于130g甲醇中,加入120g氨、0.3g叔丁醇钠和110g雷尼钴,通入10MPa氢气,反应得到2-氨甲基环己胺。
经计算,环氧环己烷的转化率为99.66%,2-羟基环己基甲腈相对环氧环己烷的选择性为91.45%,2-氨甲基环己胺相对2-羟基环己基甲腈的选择性为90.36%。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种2-氨甲基环己胺的合成方法,其特征在于,包括以下步骤:
将环氧环己烷和氢氰酸在开环催化剂作用下反应,得到含有2-羟基环己基甲腈的反应液;
将所述含有2-羟基环己基甲腈的反应液溶于溶剂中,加入氨、氨解催化剂和助剂,通入氢气,反应得到所述2-氨甲基环己胺。
2.根据权利要求1所述的2-氨甲基环己胺的合成方法,其特征在于,所述将环氧环己烷和氢氰酸在开环催化剂作用下反应的反应条件为:温度0℃~80℃,压力0.1MPa~10MPa;
将所述含有2-羟基环己基甲腈的反应液溶于溶剂中,加入氨、氨解催化剂和助剂,通入氢气,反应得到所述2-氨甲基环己胺的反应条件为:温度50℃~150℃,所述氢气的通入量为5MPa~15MPa。
3.根据权利要求1所述的2-氨甲基环己胺的合成方法,其特征在于,所述氢氰酸与所述环氧环己烷的摩尔比为1~20:1;所述氨与所述2-羟基环己基甲腈的摩尔比为1~30:1。
4.根据权利要求1所述的2-氨甲基环己胺的合成方法,其特征在于,所述开环催化剂为路易斯酸催化剂或路易斯碱催化剂;所述开环催化剂的加入量为所述环氧环己烷质量的0.5‰~20‰。
5.根据权利要求4所述的2-氨甲基环己胺的合成方法,其特征在于,所述路易斯酸催化剂选自氟硼酸、三氟化硼、5%~90%的氟硼酸乙醚溶液、5%~90%的氟硼酸水溶液及5%~90%的三氟化硼乙醚溶液中的至少一种;所述路易斯碱催化剂选自氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾、1%~90%的氢氧化钠水溶液及1%~90%碳酸钾水溶液中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的2-氨甲基环己胺的合成方法,其特征在于,所述溶剂选自甲醇、乙醇、丙醇、正丁醇、异丁醇、叔丁醇、二甲醚、乙醚及甲基乙基醚中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的2-氨甲基环己胺的合成方法,其特征在于,所述氨解催化剂为负载型加氢催化剂或雷尼金属催化剂;所述氨解催化剂的加入量为所述2-羟基环己基甲腈质量的1%~100%。
8.根据权利要求7所述的2-氨甲基环己胺的合成方法,其特征在于,所述负载型加氢催化剂为以二氧化硅或氧化铝为载体,钴、铌、钼中的至少一种为活性中心的负载型加氢催化剂;所述雷尼金属催化剂为雷尼镍或雷尼钴。
9.根据权利要求1所述的2-氨甲基环己胺的合成方法,其特征在于,所述助剂为无机碱或有机碱;所述助剂的用量为所述2-羟基环己基甲腈质量的0.1‰~3‰。
10.根据权利要求9所述的2-氨甲基环己胺的合成方法,其特征在于,所述无机碱为氢氧化钠或氢氧化钾;所述有机碱为甲醇钠、叔丁醇钠或乙醇钠。
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