[发明专利]一种用于合成烷基吡啶的催化剂及其制备方法

说明书

本发明涉及催化剂技术领域，具体涉及一种用于合成烷基吡啶的催化剂及其制备方法，本发明得到的催化剂是一种分子筛负载型催化剂，以有机胺为模板剂，硅铝为骨架，过渡金属为改性剂，合成M‑ZMS‑5型催化剂，标定催化剂的Si/Al在70～200，过渡金属的用量控制在0.1～10％，胶黏剂为30～20％，造粒得到合成烷基吡啶的催化剂；本发明在对烷基吡啶合成的原理上出发，通过控制催化剂上硅铝比和过渡金属的负载量来控制催化剂中B酸和L酸强度分布，从而获得对烷基吡啶合成有较高活性的催化剂，不仅制备步骤简单、生产成本低廉，而且对烷基吡啶的合成具有较高的活性，可广泛应用在烷基吡啶合成的工艺中。

技术领域

本发明涉及催化剂技术领域，具体涉及一种用于合成烷基吡啶的催化剂及其制备方法。

背景技术

吡啶及其衍生物广泛应用于医药、农药等领域。除此之外，它们还广泛应用于橡胶工业、表面活性剂、染料工业等行业。早期吡啶的生产主要是从煤炼焦副产品中提取，此种方法产率低，所得产物纯度差。随着需求量的不断增大，这种方法已不适应大批量工业化生产，现在95％以上吡啶由合成法生产，其产量集中在美国、中国和印度。

吡啶合成方法较多，如醛(酮)-氨法，不饱和烃法，侧链烷基化法、氰氨法等，其中醛(酮)-氨法工艺路线简单，工艺成熟，一直是研究的热门课题。

醛(酮)-氨法，统称Chichibabin反应，通过氨、醛或酮气相环化缩合，生成吡啶类化合物。对于这个反应的探索始于19世纪，对其详细的研究由Chichibabin在1924完成，1950年代开始工业生产。该法采用气固相催化法生产吡啶及其衍生物，仅需通过改变原料，就能在同一装置中生产出各种吡啶衍生物。

目前报道的关于吡啶碱合成的催化剂主要对吡啶具有高选择性和高活性，对烷基吡啶合成相关催化剂还未出现相关报道。因此我们通过关于吡啶合成的相关文献和机理研究，来合成制备对烷基吡啶合成具有较高活性和选择性的催化剂。

其中文献报道的吡啶碱催化合成的机理如下：

(1)吸附在催化剂表面的醛与分子筛的B酸中心形成碳正离子，然后与L酸吸附的氨发生亲核取代，形成亚胺：

两个亚乙胺和一个亚甲胺反应，脱除两分子氨，形成中间过渡态，中间过渡态环合并脱氢形成吡啶：

(2)吸附在催化剂表面的乙醛与分子筛的B酸中心形成乙醛碳正离子，然后脱氢形成乙烯醇:

吸附在催化剂表面的甲醛与分子筛的B酸中心形成甲醛碳正离子：

一个甲醛碳正离子与乙烯醇反应生成中间过渡态，过渡态中间物经脱水并脱氢后形成丙烯醛，丙烯醛再与分子筛的B酸中心形成丙烯醛碳正离子：

丙烯醛碳正离子与丙烯醛反应生成中间过渡态，过渡态中间物与被吸附的氨环合并脱氢生成3-甲基吡啶：

丙烯醛碳正离子与乙烯醇发生反应生成戊二醛，加氨环合生成吡啶：

由上述机理可知，醛氨缩合反应是一个酸催化的反应，并由B酸和L酸协同催化完成，催化剂表面酸性位的数量、比例和位置排布决定了反应的选择性。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种对烷基吡啶合成具有高活性的催化剂。

(二)技术方案

本发明通过以下技术方案予以实现：