[发明专利]一种由壬二酸电化学制备十三烷的方法

说明书

本发明公开了一种十三烷的制备方法，其以惰性电极为工作电极和对电极，以壬二酸在质子或非质子溶剂中的溶液为电解液电解，得到包含十三烷在内的烷烃产物。本发明的方法突破了常规Kolbe反应的规律，得到了具有奇数个碳原子的烷烃。

技术领域

本发明属于电化学合成技术领域，具体涉及一种由壬二酸电化学制备十三烷的方法。

背景技术

随着不可再生化石的日益枯竭以及环境污染问题的日益突出，研究开发可再生的碳中性的化工产品，对于缓解石油危机、改善环境污染状况、实现可持续发展具有战略性意义。

十三烷是一种重要的化工基础原料，通常用于生产十三烷二元酸(巴西二酸)，后者用作油漆、橡胶、乳胶、塑料等行业的溶剂类原料油。

现有的十三烷的合成方法多种多样，主要是通过传统有机化学中的各种增链反应或减链反应获得，但没人尝试过用电化学合成法。因为传统的用于合成烷烃的电化学反应Kolbe反应是在甲醇溶液中电解单元羧酸盐(RCOOM，其中M为金属离子)，并得到其脱羧二聚之后的产物(R-R)。因此，Kolbe反应得到的烷烃产物通常具有偶数个碳原子，这阻止了人们去探索用电化学方法去合成十三烷。。

本发明创造性地提出了用电化学工艺合成十三烷的方法。

发明内容

本发明首次采用从生物质来源广泛的壬二酸为原料电催化制备十三烷，可同时得到副产物氢气和盐类化学品，盐类化学品为碳酸盐、碳酸氢盐或两者的混合物。本发明的技术方案如下：

本发明公开一种十三烷的制备方法，以惰性电极为工作电极和对电极，以壬二酸在质子或非质子溶剂中的溶液为电解液电解得到包含十三烷在内的烷烃产物。所述壬二酸溶液的浓度不低于0.01mol/L。

本发明的方法的产物中也存在一些十四烷，但以十三烷为主，其中十三烷与十四烷的质量比大于5:1。

优选地，所述质子或非质子溶剂为去离子水、甲醇、丙酮或乙腈中的一种或几种。

优选地，还向所述电解液中加入支持性电解质，所述支持性电解质选自碱性物质或中性物质。

优选地，所述惰性电极为金属铂或石墨。

优选地，所述壬二酸来源生物质，例如从生物发酵产物中提取而来。

优选地，通过选择铂电极为工作电极来提高所述制备方法的法拉第效率以及产物的选择性。

优选地，通过选择强电解质作为支持电解质、并提高支持电解质的浓度来提高所述制备方法的法拉第效率以及产物的选择性。其中将在水溶液里或熔融状态下全部电离成离子的电解质称为强电解质。强酸、强碱、大部分盐类以及活泼金属的氧化物都是强电解质。

本发明可以使用或不使用参比电极。一般实验室使用参比电极，工业化生产不需要参比电极。

本发明的有益效果：

1、本发明首次采用电化学的方法由壬二酸制备十三烷，可同时得到副产物氢气和盐类化学品，盐类化学品为碳酸盐、碳酸氢盐或两者的混合物。使用电流作为反应试剂及催化剂、无需危险有毒添加物加入、反应过程简单、反应可在常温常压下发生、反应过程中产生更少的废物、反应周期短、反应转换率高、反应成本较传统方法更低、不排放对环境有害的尾气、反应过程绿色等优点。

2、本发明采用壬二酸做原料制备十三烷。壬二酸来源生物质，可以用工业蓖麻作原料裂解而得

3、传统的Kolbe反应是在甲醇溶液中电解单元羧酸盐(RCOOH)，并得到其脱羧二聚之后的产物(R-R)，其具有偶数个碳原子。而本发明由壬二酸电解却得到十三烷，完全不符合Kolbe的反应规律，这是出人意料的技术效果。