[发明专利]一种固体酸催化剂、其制备方法及双烯烃化合物的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及有机合成技术领域，尤其涉及一种固体酸催化剂、其制备方法及双烯烃化合物的制备方法。

背景技术

双烯烃化合物是含有两个碳碳双键的不饱和碳氢化合物。双烯烃化合物中的异戊二烯主要用途是生产异戊橡胶、丁基橡胶、医药农药中间体以及合成润滑油添加剂、橡胶硫化剂等。

现有技术中，异戊二烯的制备方法主要有脱氢法、合成法和抽提法，其中合成法包括异丁烯-甲醛法、乙炔-丙酮法和丙烯二聚法。根据反应进程的不同，异丁烯和甲醛法还可以分为两步法和一步法。其中，两步法是在酸性催化剂存在下，异丁烯和甲醛在70℃～100℃下进行缩合反应，生成4,4-二甲基-1,3-二氧六环和副产品，分离出4,4-二甲基-1,3-二氧六环；然后，4,4-二甲基-1,3-二氧六环在250℃～280℃下裂解生成异戊二烯、甲醛和水。这种两步法的工艺流程繁琐，副产物复杂。一步法是在酸性催化剂存在下，气相异丁烯和甲醛在200℃以上，直接脱水缩合得到异戊二烯和水。这种一步法的工艺具有流程短、副产物少等优点。因此，烯醛气相一步法合成异戊二烯成为了研究的热点。

高效的催化剂是异丁烯和甲醛气相一步法合成异戊二烯的技术关键。过中儒（过中儒，薛锦珍，徐贤伦等。烯、醛一步合成异戊二烯硼酸催化剂的研究。燃料化学学报，1983年3月，11卷3期，57～63.）等人在硼和磷二组分催化剂中又添加了钒、钾和铝三组分，得到五组分催化剂，并将所述五组分催化剂用于催化异丁烯和甲醛的缩合反应，得到异戊二烯。研究结果表明，硼、磷、钒、铝和钾五组分催化剂的再生性能较硼和磷二组分催化剂得到了提高，但是该硼、磷、钒、铝和钾五组分催化剂的对于缩合反应产物中异戊二烯的选择性仍然很低，难以工业化生产。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种固体酸催化剂、其制备方法及双烯烃化合物的制备方法。本发明提供的固体酸催化剂在气相一步法制备双烯烃化合物的过程中，具有较高的产物选择性，提高了双烯烃化合物的产率。

本发明提供了一种固体酸催化剂，包括活性组分和载体；

所述活性组分为杂多酸和/或杂多酸盐；

所述杂多酸的酸根包括第一中心原子和第一配位原子；

所述杂多酸盐的酸根包括第二中心原子和第二配位原子；

所述第一中心原子和第二中心原子独立地选自P或Si；

所述第一配位原子和第二配位原子独立地选自W、Mo和V中的一种或多种。

优选地，所述杂多酸包括磷钨酸、磷钼酸、硅钨酸、硅钼酸、磷钼钒酸和硅钼钒酸中的一种或多种；

优选地，所述杂多酸盐包括杂多酸正盐和杂多酸酸式盐中的一种或多种。

优选地，所述载体包括镁的化合物、铝的化合物、钛的化合物、硅的化合物和碳材料中的一种或多种。

本发明提供了一种固体酸催化剂的制备方法，包括以下步骤：

a)将杂多化合物与载体在溶剂中混合后进行负载，得到催化剂中间体；

b)将所述步骤a)得到的催化剂中间体干燥后进行焙烧，得到固体酸催化剂。

优选地，所述步骤a)中负载的温度为20℃～95℃；

所述步骤a)中负载的时间为0.5h～8h。

优选地，所述将所述步骤a)得到的催化剂中间体干燥后进行焙烧具体为：

将所述步骤a)得到的催化剂中间体干燥后进行第一焙烧和第二焙烧；

所述第一焙烧的温度低于所述第二焙烧的温度。

优选地，所述第一焙烧的温度为300℃～350℃，第一焙烧的时间为0.5h～8h；

所述第二焙烧的温度为500℃～550℃，第二焙烧的时间为1h～10h。

本发明提供了一种双烯烃化合物的制备方法，包括以下步骤：

将具有式(I)所示结构的含羰基的化合物和具有式(II)所示结构的单烯烃化合物在催化剂的作用下进行缩合反应，得到双烯烃化合物；

所述催化剂为上述技术方案所述的固体酸催化剂或上述技术方案所述制备方法得到的固体酸催化剂；

其中，R₁、R₂、R₃和R₄独立地选自氢、烷基或芳香基。

优选地，R₁、R₂、R₃和R₄独立地选自氢、碳原子数为1～8的直链烷基、碳原子数为1～8的支链烷基、碳原子数为1～8的直链烷基取代的苯基或碳原子数为1～8的支链烷基取代的苯基。