[发明专利]一种用于催化合成N-甲基乙醇胺类化合物的催化剂及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于催化合成N-甲基乙醇胺类化合物的催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

N-甲基一乙醇胺（N-methyl monoethanolamine，MMEA）和N,N-二甲基一乙醇胺（N,N-dimethyl aminoethanol，DMEA）都是基本的化工、制药原料，被广泛应用于制造聚氨酯泡沫 涂料、油漆、油墨 ，水溶性涂料树脂合成 ，聚氨酯涂料 ，树脂，水处理剂，气体处理剂，离子交换树脂等化工产品。另外，还可以作为杀虫剂、乳化剂、织物助剂的半成品、抗肿瘤药物盐酸氮芥的中间体、胺基甲酸酯涂料的催化剂、纤维助剂等，同时，也是油漆的一种促干剂。

采用乙醇胺甲基化制备MMEA、DMEA产品，在国内外均已有所报道，如巴基斯坦Ahmed Ali等人（Asian Journal of Chemistry 2011，Vol（ 23）：5411-5418）使用ZnCl₂、NaBH₄作为催化剂利用乙醇胺和甲醇合成出MMEA、DMEA产品，但是收率仅有72%，且反应时间较长。日本Takeuchi等人（Journal of Physical Organic Chemistry，1995，Vol（8）2：121-127）以改性的H-β分子筛作为催化剂，以苯为溶剂，用乙醇胺和甲基重氮盐为原料也合成出MMEA、DMEA产品，两者的综合收率虽然能达到85%以上，但是由于原料甲基重氮盐不稳定易发生副反应，杂质种类偏多，分离起来比较困难，而且难于应用于连续反应。综上所述，使用目前催化剂用于制备N-甲基乙醇胺系列产品存在收率和选择性都较低等问题，因此，寻找适合N-甲基乙醇胺催化合成的催化剂具有重要的意义。

发明内容

本发明目的是提供一种具有高表面、含孔结构的有机-无机杂化介孔催化剂及其制备方法。

本发明目的是提供一种用于制备N-甲基乙醇胺类有机胺产品（MMEA、DMEA）的催化剂。 

本发明采用的技术方案是：

一种用于催化合成N-甲基乙醇胺类化合物的催化剂，其特征在于所述催化剂以介孔γ-Al₂O₃，负载有碱金属氧化物和三苯基膦，所述催化剂中，三苯基膦、碱金属元素、铝元素的物质的量之比为1:2.5~7.5:4.5~9.3；所述碱金属元素为钾、铷或铯。

本发明还提供所述用于催化合成N-甲基乙醇胺类化合物的催化剂的制备方法，所述方法为：

（1）以介孔γ-Al₂O₃颗粒为载体A，以0.5~2.2mol/L的碱金属盐的水溶液为浸渍液A，将载体A完全浸没于浸渍液A中，20~80℃下浸渍6~40h，然后将全部浸渍液A和载体A于80~150℃温度下干燥3~8h，再于空气气氛，400~600℃温度下煅烧2~10小时，制得负载碱金属的γ-Al₂O₃颗粒，可记为M-Al₂O₃；

（2）以负载碱金属的γ-Al₂O₃颗粒为载体B，以0.8~2.0mol/L的三苯基磷的乙醇溶液为浸渍液B，将载体B完全浸没于浸渍液B中，20~80℃下浸渍10~40h，然后将全部浸渍液B和载体B于100~150℃温度下干燥2~10h，再于空气气氛，200~350℃温度下活化2~10h，制得负载碱金属-三苯基膦的γ-Al₂O₃颗粒，可记为PPh₃-M-Al₂O₃，即为所述用于催化合成N-甲基乙醇胺类化合物的催化剂；

所述催化剂中，三苯基膦、碱金属元素、铝元素的物质的量之比为1:2.5~7.5:4.5~9.3；

所述浸渍液A是按照碱金属元素与载体A中铝元素的物质的量之比计算出碱金属盐的理论用量，将理论用量的碱金属盐溶于水配制得到0.5~2.2mol/L的碱金属盐的水溶液，即为浸渍液A；

所述浸渍液B是按照三苯基膦与载体A中铝元素的物质的量之比计算出三苯基膦的理论用量，将理论用量的三苯基膦溶于乙醇配制得到0.8~2.0mol/L的三苯基磷的乙醇溶液，即为浸渍液B；

所述碱金属盐为钾盐、铷盐或铯盐。

进一步，所述碱金属盐优选为硝酸钾、硫酸钾、碳酸钾、硝酸铷、硫酸铷、碳酸铷、碳酸铯、硫酸铯或硝酸铯，更优选为硝酸钾、硝酸铷或硝酸铯。