[发明专利]一种制备1,2-环氧环戊烷的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种环氧环戊烷的制备方法，特别涉及以钛硅分子筛为催化剂，在有机溶 剂和助剂存在的条件下，双氧水氧化环戊烯合成1,2-环氧环戊烷的方法。

背景技术

1,2-环氧环戊烷(1,2-Epoxycyclopentane)又称氧化环戊烯，是一种无色油状液体，沸 点102℃，是一种重要的医药、有机合成中间体，可由环戊烯环氧化合成。随着石油化工 特别是乙烯工业的发展，可由裂解乙烯的副产物裂解C5馏分中的双环戊二烯裂解制得环戊 二烯，再由环戊二烯选择性加氢制得环戊烯，环戊烯再经氧化可得1,2-环氧环戊烷。

目前环戊烯氧化制备1,2-环氧环戊烷的方法主要有氧气氧化法、双氧水氧化法或以有 机过氧化物、过氧酸、高碘酸钠等为氧化剂氧化路线。以氧气为氧化剂的工艺一般需要加 入异丁醛等助氧化剂才能获得满意的收率，且反应体系复杂，反应不易控制。以有机过氧 化物为氧化剂的环氧化反应选择性高，但原子经济性较差，成本较高。

双氧水是一种绿色环保的氧化剂，氧化副产物只有水，不对环境造成污染。由环戊烯 双氧水氧化合成1,2-环氧环戊烷是一种绿色环保的工艺路线。朱丹丹等人研究了环氧环戊 烷的无溶剂合成工艺，以聚苯乙烯-二乙烯苯接枝磷钨酸季铵盐为三相相转移催化剂，以双 氧水为氧化剂，KCl为助催化剂，环戊烯氧化合成环氧环戊烷的无溶剂工艺。但相转移催 化剂价格昂贵，生产成本较高。殷恒波等人，研究了一种催化氧化环戊烯的方法，在容器 中依次加入环戊烯、异丙醇，以纳米银为催化剂，以50％双氧水为氧化剂，环戊烯转化率 为1.7～3.2％，1,2-环氧环戊烷选择性为90％左右。这种方法环戊烯转化率太低，不适合工 业生产。

由此可见，现有技术中，环戊烯氧化制备1,2-环氧环戊烷的工艺中存在副反应多、生 产成本以及反应转化率低的问题。

发明内容

本发明提供了一种制备1,2-环氧环戊烷的方法，通过采用钛硅分子筛为催化剂，在有 机溶剂和助剂存在的条件下，双氧水为氧化剂，氧化环戊烯合成1,2-环氧环戊烷。所要解 决的问题是通过高效催化剂，选择合适的溶剂，简化工艺，降低生产成本，提高反应转化 率。

以下是本发明详细的技术方案：

一种制备1,2-环氧环戊烷的方法，在常压下，以Ti-MCM-41分子筛为催化剂，在有机 溶剂和助剂存在的条件下，质量分数为25％～50％的双氧水为氧化剂，以环戊烯为原料进行 了环氧化合成1,2-环氧环戊烷，溶剂与环戊烯的质量比为6：1～12：1，催化剂与环戊烯的 质量比为0.05：1～0.4：1，助剂与环戊烯的质量比为0.005：1～0.02：1，双氧水与环戊烯 的质量比为0.5：1～2：1，反应时间为2小时～8小时，反应温度为30℃～50℃。

上述有机溶剂包括但不限于丙酮、丁酮、甲醇、乙醇、四氯化碳、乙腈等；

上述助剂为包括但不限于碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸钾、碳酸氢钾、碳酸钙、碳酸氢钙 等无机盐类化合物，氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙、氢氧化钡等无机碱类化合物，乙酸 钠、乙酸钾、乙酸钙等羧酸盐类化合物，尿素、乙酰胺、二乙胺等有机碱类化合物。

上述溶剂与环戊烯的质量比最好为7：1～9：1，催化剂与环戊烯的质量比最好为0.1： 1～0.15：1，助剂与环戊烯的质量比最好为0.01：1～0.015：1，双氧水与环戊烯的质量比最 好为0.9：1～1.1：1，反应时间最好为5hr～7hr，反应温度最好为40℃～45℃。

上述催化剂是以正己烷为溶剂，加入5.0mL钛酸丁酯，加入焙烧过MCM-41，在氮气 保护下70℃搅拌，回流4-24h。反应结束后，以无水乙醇多次洗涤后，加入蒸馏水搅拌， 充分水解，过滤，洗涤，干燥，再于500℃焙烧2h，可得Ti-MCM-41分子筛。