[发明专利]一种离子液体基催化剂及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及缩醛(酮)制备技术领域，具体涉及一种离子液体基催化剂及其制备方法以及用该催化剂催化合成缩醛(酮)的方法。

背景技术

缩醛(酮)作为一种新型香料，具有优于母体醛(酮)的香气，且其香气类型较多，香气透发，留香持久，因而深受广大调香人员的重视，在调香中应用日益扩大。同时，缩醛(酮)也是一类重要的有机合成中间体，可用作特殊溶剂，也可用于染料、塑料、香料的合成及羰基保护中。

在缩醛(酮)香料合成中用到的催化剂的研究方面，传统工业生产方法主要由醛(酮)与二元醇在无机质子酸(如浓硫酸、盐酸和磷酸等)催化下通过加成反应制得。无机质子酸催化时，对设备腐蚀严重，且加成反应后中和、洗涤产生大量废酸、废碱液，严重污染环境。

近年来，“绿色溶剂”室温离子液体以其独特的物理化学性质受到广泛关注。离子液体作为催化剂及溶剂具有蒸汽压低、液态温区宽、与反应物相溶性好、操作简便、分子具有可设计性等特性。以离子液体作为催化剂以及以离子液体为载体制备催化剂催化合成反应时反应条件温和，反应后催化剂容易分离，重复使用性高，且容易采用自动化连续生产，对设备无腐蚀，对环境无污染，因而具有良好应用前景。

例如公开号为103193569A的中国发明专利申请公开了一种酸性离子液体催化合成缩醛/酮的方法：以醛/酮和醇为原料，以环己烷为脱水剂，在酸性离子液体的催化作用下，于80～120℃下进行共沸脱水缩合反应，反应结束后，将反应液后处理，获得所述缩醛/酮；所述酸性离子液体为3-(3-磺酸)丙基苯并噻唑盐酸性离子液体，所述3-(3-磺酸)丙基苯并噻唑盐以3-(3-磺酸)丙基苯并噻唑为阳离子，所述醇为C2～C4的有机醇，所述的醛/酮即醛或酮。

公开号为101440025A的中国发明专利申请公开了一种N-甲基咪唑硫酸氢盐离子液体催化制备缩醛或缩酮的方法。该制备方法所用离子液体加入量为醛或酮的摩尔比为1∶2-1∶5，反应中所用醛或酮与醇的摩尔比为1∶1-1∶6，反应温度80-100℃，常压下反应2-6小时，催化醛或酮和醇反应生成缩醛或缩酮。

发明内容

本发明提供了一种离子液体基催化剂及其制备方法和应用，该催化剂用于催化合成缩醛/酮香料，高效、对环境污染小、回收简便、重复性能好。

一种离子液体基催化剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)以1，3-丙磺酸内酯、有机胺为原料在乙酸乙酯中合成离子液体中间体；

(2)所述离子液体中间体与磷钨酸在油浴中反应得磷钨酸型离子液体；

(3)所述磷钨酸型离子液体与过渡金属盐在油浴中反应即得所述离子液体基催化剂R²_a[R¹-PS]H_3-bPW₁₂O₄₀。

离子液体是一类新型的绿色化试剂，除作为反应的溶剂或催化剂外，另一潜在应用在于它可与活性物质作用，进而提升反应的活性和选择性。以离子液体特别是具有磺酸基的离子液体与杂多酸(盐)结合形成的无机-有机杂化材料，除具有较强的酸性外，在催化反应时“自分离”(self-seperation)性能使它的应用倍受关注。

我们基于固态核磁分析研究表明强酸性及空间效应是其高活性的原因，本发明采用1，3-丙磺酸内酯、有机胺为原料制备得到中间体与磷钨酸结合，再与过渡金属盐组合制备得到复合催化剂，催化剂中各组分之间相互协同，强酸性及协同后的空间效应使本发明制备得到的催化剂催化活性及稳定性都显著提高，催化制备缩醛/缩酮香料的产率在90％以上，产品的纯度在98％以上，催化剂均可回收利用，在重复实验5次后，测定产率浮动均在5％以内。