[发明专利]一种2-甲基丁二酸的Ni催化制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及化工领域，具体涉及一种2-甲基丁二酸的Ni催化制备方法。

背景技术

衣康酸(即亚甲基丁二酸)分子式为C₅H₆O₄，英文名为itaconic acid，分子量130.1，纯衣康酸是白色粉状结晶或无色晶体，贮存时稳定，结晶产品不吸潮，即使在高温条件下也不结块，易溶于水、甲醇、乙醇和丙酮。衣康酸是聚合物生产中的一种重要中间体，有着极为广泛的用途。目前，以植物产生的糖类、纤维或叶茎废弃物转化成生质油品及塑化中间体原料，可减少对石油的依赖，缓解能源危机及温室效应，而衣康酸是其中相当有潜力的生质材料之一，并且我国衣康酸生产量位居世界前列。

甲基丁二酸分子式为C₅H₈O₄，英文名为methylsuccnic acid，分子量132.12，纯甲基丁二酸是白色或微黄色晶体，易溶于水、乙醇和四氢呋喃。甲基丁二酸用途广泛，一般用于废纸漂白，蚀刻剂，酯化反应，光化学反应，并且是合成大量药物大分子的不可缺少的试剂。但其传统的合成方法面临产率低，制备、分离过程复杂且废液多的问题。

衣康酸的加氢产物甲基丁二酸在现有文献中的合成方法比较多，有Saito，Hidekazu等人的氧化法(JP 08 81，410[96 81，410]，CA12533177r)，氧化法产率不高于59％，反应条件需高温高压(130℃，5atm)，且耗时长(60h)。有Mateoli，Tefort，Dawson等人以衣康酸为原料，在VIII族元素为中心原子的特殊配合物存在下，用Rh，Ru，Pd等金属络合物为催化剂，加氢合成法(Journal of Mol Catalyst A：Chem.1996，109(1)，CA 12516684r)，但高分子金属络合物催化剂金属易流失，活性中心结构不明确。有史焕聪，沈伟等人的钯碳催化氢化法(CN1609089A)，但钯碳催化剂价格昂贵，生产成本高。有许希彦，赵玉山的衣康酸先酯化再氢化的方法(CN10171169A)，但操作步骤复杂，反应条件需高温高压(130-280℃，1-100bar)。

发明内容

针对现有技术中衣康酸加氢制备2-甲基丁二酸方法存在的产率低、反应要求条件高或生产成本高等的缺陷，本发明的主要目的是提供了一种2-甲基丁二酸的Ni催化制备方法。本发明以Ni为催化剂，以衣康酸为原料，在溶剂溶解下搅拌反应，液相加氢合成2-甲基丁二酸，真正高效率地从原料一步合成产物，是一种操作步骤简便，反应条件温和，收率高，成本较低的2-甲基丁二酸的催化合成方法。

为实现上述发明目的，本发明采用下述技术方案予以实现：

一种2-甲基丁二酸的Ni催化制备方法，以衣康酸为原料溶于溶剂中，溶剂采用甲醇、乙醇或四氢呋喃的其中一种或两种，采用镍催化剂，通过溶剂液相加氢搅拌反应合成2-甲基丁二酸，反应投料质量比是镍催化剂∶衣康酸＝5％～25％，所述反应温度10～100℃，反应压力1.0～10MPa，反应时间0.5～15小时；反应完成后的滤液经减压蒸馏、提纯、烘干得到2-甲基丁二酸。

对技术方案的进一步改进：所述溶剂优先选用乙醇与四氢呋喃的组合，两者体积比为0.1～10∶1。

对技术方案的进一步改进：所述催化合成的反应温度为10～80℃。

对技术方案的进一步改进：所述催化合成的反应压力是1.0～5.0MPa。

对技术方案的进一步改进：所述催化合成的反应时间是1～10小时。

对技术方案的进一步改进：使用质量分数为5～30％的Na₂S水溶液去除滤液中的镍离子。

对技术方案的进一步改进：镍催化剂可重复使用5～9次。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：

与传统方法相比，本发明制备方法反应条件温和易行，所使用的溶剂为常见溶剂，操作简单，耗时少，成本低，一步反应的转化率、选择性都很高，两者都达到99％以上。此外，本发明所用催化剂可重复使用5～9次，降低了反应成本；且镍催化剂稳定性较强，连续使用5次以上产物的转化率和选择性均大于99％，且价格较便宜。本发明用减压蒸馏来提纯产物，操作简单，步骤少，产物纯度高。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明的技术方案作进一步详细的说明。

实施例1