[发明专利]一种用于氯丙烯环氧化的催化剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种用于氯丙烯环氧化的催化剂及其制备方法，属于催化化学领域。具体合成方法为：将K型磷钨酸溶解在30%的双氧水中氧化反应获得过氧磷钨酸水溶液，将十六烷基氯化吡啶水溶液滴加到过氧磷钨酸水溶液中，40℃条件下搅拌反应2 h。反应结束后过滤得白色粉末，经过水洗，真空干燥，获得十六烷基吡啶过氧磷钨酸催化剂。以十六烷基吡啶过氧磷钨酸催化剂为催化剂，以氯丙烯、过氧化氢为原料，在无溶剂及助剂的情况下，通过一锅法制备环氧氯丙烷的收率达到98.7%，选择性大于99%，产品收率高达98%以上。反应结束后催化剂从溶液中析出，通过过滤法实现了催化剂的回收。该催化反应工艺操作简单，反应条件温和，生产成本低，催化剂性质稳定并且回收方便，有利于工业化生产。

技术领域

本发明涉及催化化学领域，具体是关于一种用于氯丙烯环氧化的催化剂及其制备方法。

背景技术

环氧氯丙烷是一种重要的有机合成中间体及精细化工产品，全球85%的环氧氯丙烷用来生产环氧树脂，我国是环氧树脂最大的生产国和消费国。丙烯高温氯化法和乙酸丙烯酯法是现阶段生产环氧氯丙烷的主要工艺，这两种方法虽然成熟，操作稳定，但都不可避免的产生废水，而且生产能耗高，对设备腐蚀严重。因此，开发一种简单、高效、绿色的环氧氯丙烷合成工艺意义重大。

过氧化氢作为一种绿色氧源，被广泛应用于烯烃的环氧化研究。以过氧化氢为氧化剂，催化环氧化氯丙烯是最简单直接合成环氧氯丙烷的方法。特开平4-5028 号公报和专利CN1639143A中报道了以钛硅酸盐为催化剂，利用双氧水进行丙烯环氧化合成环氧氯丙烷的方法。钛硅酸盐催化剂制备成本比较高，工艺不够成熟，并且在已知的生产方法中得不到足够的催化活性。专利CN 101205219 B中报道了一种使用清洁氧源-双氧水，在反应控制相转移催化剂的作用下直接与丙烯反应制备环氧丙烷的反应过程。然而，催化反应体系中使用了额外的有机溶剂和磷酸盐助剂，且丙烯的转化率只有93%。类似地，专利CN100575349C报道的将过量的氯丙烯在催化剂磷钨酸及助催化剂烷基酚聚氧乙烯醚存在下，以双氧水为氧化剂直接生成环氧氯丙烷，反应过程中使用过量的氯丙烯以及有机助剂，不利于工业化的生产。

在环保要求越来越严格的形势下，实现绿色生产成为企业发展的目标。在催化反应体系中，制备一种简单，高效，易回收循环使用的催化剂至关重要。

发明内容

本发明针对现有合成环氧氯丙烷工艺中存在的不足，提供了一种新催化剂十六烷基吡啶过氧磷钨酸的合成方法。该方法简单易行，反应条件温和，所用原料安全、易得，便于工业化生产。以双氧水为氧源，在无其他有机溶剂和助剂的情况下，十六烷基吡啶过氧磷钨酸能够直接催化氯丙烯合成环氧氯丙烷。

本发明是通过以下技术方案实现的：

磷钨酸易溶解于双氧水中，室温下双氧水就可以将磷钨酸氧化得到过氧磷钨酸溶液。十六烷基氯化吡啶易溶于水，40℃条件下，将十六烷基氯化吡啶水溶液滴加到过氧磷钨酸溶液中，即可得到十六烷基吡啶过氧磷钨酸固体。恒温反应2 h, 让反应更加充分。通过过滤获得催化剂粗品，通过水洗，将少量未反应的反应物洗掉，得到纯的化合物。

有益效果

本发明合成的十六烷基吡啶过氧磷钨酸催化环氧化氯丙烯过程中，不需要其他的有机溶剂和助剂，氯丙烯与双氧水的摩尔比为1:1，环氧氯丙烷的收率高达98.7%，选择性大于99%，产率为98%。该催化剂属于反应控制相转移催化剂，反应结束后，催化剂析出，过滤回收。催化剂在循环7次后仍然具有比较高的催化活性，且选择性好，反应获得的环氧氯丙烷收率高。

综上所述，本发明合成的催化剂用于催化氯丙烯合成环氧氯丙烷，工艺操作简单，反应条件温和，生产成本低、催化剂回收方便，因此更加有利于工业化的实施。

附图说明