[发明专利]以异丙醇胺为原料合成2,5-二甲基吡嗪的催化剂及制备方法

说明书

技术领域

本发明属于催化剂制备技术领域，具体涉及一种以异丙醇胺为原料合成2,5-二甲基吡嗪的催化剂及制备方法。

背景技术

2,5-二甲基吡嗪(2,5-dimethyl pyrazine)是一种重要的医药化工原料，是合成格列吡嗪，阿西莫司、5-甲基吡嗪-2-羧酸甲酯等新型药物的关键中间体，同时它还是国标GB2760-1996中规定使用的食用香料，添加到烘烤食品、可可、咖啡、肉类、坚果等食品中，产生令人愉快的香味，在食品工业中有着重要用途。目前，2,5-二甲基吡嗪的典型合成技术线路有：1)用亚硝酸处理含有活泼亚甲基的酮，然后还原成，两分子α-氨基酮再脱水环化得二氢吡嗪，由于强的芳构化趋势使得二氢吡嗪很容易脱氢转化成烷基吡嗪。在α-氨基酮自身缩合脱水后需用氯化汞进行氧化才能得到2,5-二甲基吡嗪。此法工艺路线复杂，氯化汞易对环境造成污染，且生产成本高，不适合大规模工业化生产；2)丙烯醛和氨在铵盐存在下，于甘油中加热反应，该法所用原料丙烯醛有剧毒，且容易发生爆炸，有很大的安全隐患；3)由α-氨基丙酮氧化制备2,5-二甲基吡嗪，此方法需要高温催化，且副产物多，分离纯化造成困难；4)由α-卤代甲基酮来合成制备。α-卤代甲基酮和氨在高压釜中，于高温下进行反应，卤素先被氨基取代得到α-氨基酮，α-氨基酮进一步缩合闭环得到二氢吡嗪，然后氧化成稳定的吡嗪。由于与氨的反应需要高温高压，操作条件苛刻。近几年来，以异丙醇胺为原料，催化剂存在下进行气固相反应连续生产2,5-二甲基吡嗪技术以其原料来源广泛，生产成本低，生产条件温和，产物收率高等特点得到了迅速发展，而该工艺的关键就是催化剂技术。

中国专利CN03143258.X和CN03143258.1分别介绍了以异丙醇胺为原料生产2,5-二甲基吡嗪的方法和2,5-二甲基吡嗪分离、纯化方法，但并未涉及催化剂的制备方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种以异丙醇胺为原料合成2,5-二甲基吡嗪的催化剂。该催化剂采用氧化铜和氧化锌，以及氧化银和氧化铬中的一种或两种作为活性组分，能够显著提高催化剂的活性和选择性，制备的催化剂具有反应条件温和、异丙醇胺转化率高、2,5-二甲基吡嗪选择性高的特点。采用该催化剂催化异丙醇胺合成2,5-二甲基吡嗪，异丙醇胺的摩尔转化率可达84.7％以上，2,5-二甲基吡嗪的摩尔收率可达73.2％以上。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种以异丙醇胺为原料合成2,5-二甲基吡嗪的催化剂，包括载体和负载于载体上的活性组分，其特征在于，所述活性组分为氧化铜、氧化锌和其他金属氧化物；所述氧化铜的负载量为催化剂质量的5.0％～15.0％，氧化锌的负载量为催化剂质量的5.0％～15.0％；所述其他金属氧化物为氧化银和/或氧化铬，其他金属氧化物的负载量为催化剂质量的4.0％～8.0％；所述载体为Al₂O₃载体或硅铝载体，所述硅铝载体中氧化硅的质量百分含量不大于20％。

上述的以异丙醇胺为原料合成2,5-二甲基吡嗪的催化剂，所述氧化铜的负载量为催化剂质量的8％～14％，氧化锌的负载量为催化剂质量的9％～15％，其他金属氧化物的负载量为催化剂质量的4％～7％。

上述的以异丙醇胺为原料合成2,5-二甲基吡嗪的催化剂，所述氧化铜的负载量为催化剂质量的10％，氧化锌的负载量为催化剂质量的13％，其他金属氧化物的负载量为催化剂质量的5.5％。

上述的以异丙醇胺为原料合成2,5-二甲基吡嗪的催化剂，还包括负载于载体上的助剂，所述助剂为氧化铁和/或氧化锰，助剂的负载量为催化剂质量的0.5％～1％。

上述的以异丙醇胺为原料合成2,5-二甲基吡嗪的催化剂，所述载体的比表面积为200m²·g^-1～350m²·g^-1，载体的孔容为0.45mL·g^-1～0.60mL·g^-1。

另外，本发明还提供了一种制备上述催化剂的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、将活性组分对应的硝酸盐用去离子水溶解，得到浸渍溶液，然后采用等体积浸渍法将载体置于浸渍溶液中浸渍1h～4h；

步骤二、将步骤一中浸渍后的载体在100℃～120℃下干燥6h～10h，然后在300℃～500℃下焙烧2h～6h，得到催化剂。