[发明专利]一种用于合成芳香腈催化剂的制备方法和芳香腈的合成方法

说明书

本发明属于芳香腈合成技术领域，公开了一种用于合成芳香腈催化剂的制备方法以及芳香腈合成方法。本发明采用通过离子交换的方法获得以Pd/ZSM‑5为催化剂，然后采用该催化剂合成芳香腈，具体为：将芳基甲酰胺溶于乙腈溶剂中，在60‑120℃反应温度下催化反应时间3～5h，得到芳香腈。同现有的技术相比，此方法无需引入酸碱添加剂、配体，以及含有配体的金属催化剂，采用该催化剂，配合乙腈溶剂，芳基甲酰胺的转换率和芳香腈目标产物选择性高，产率高，操作简单，易于纯化，对环境影响较小，具有潜在的工业价值，值得推广应用。

技术领域

本发明属于精细化工领域，涉及一种用于合成芳香腈催化剂的制备方法以及芳香腈合成方法。

背景技术

芳香腈是一种有效的有机中间体，被广泛的应用于农药、医药、染料化学品的合成，芳香腈分子的结构基序也被发现存在于生物活性和天然产物中，因此其研究一直受到广泛关注。目前合成芳香腈的常用方法有二种：第一种方法，以芳基醛为原料，通过对芳基醛氰化反应合成的。该方法不足之处在于需要使用有毒的氰化试剂，比如KCN、Zn(CN)₂、NaCN和CuCN等，收率一般在66.0～90％，但是反应后产生的大量含有金属的反应废液，对环境影响较大。第二种方法由酰胺脱水反应制得，以含有不同配体的金属配合物作为均相催化剂，并加入碱性添加剂如硅烷类化合物，N-甲基-N-(三甲基硅烷基)三氟乙酰胺，选择性氟试剂(1-氯甲基-4-氟-1,4-重氮化二环[2.2.2]辛烷双(四氟硼酸)盐)，醋酸银等，在一定温度下反应得到芳香腈。该方法不足之处在于使用到的金属配合物催化剂难以获得，并且体系中加入大量的添加剂，从而导致目标产物难以提纯分离，增加合成的成本。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种选择性高、产率高、易于分离提纯、廉价的合成芳香腈的方法。

本发明所涉及的合成芳香腈反应步骤如下：

其中，R为芳基；

进一步，R为苯基、取代苯基、萘基或取代萘基。

进一步，上述方法合成得到芳香腈结构包括：

以合成苯甲腈为例，详细介绍其合成方法：

将苯甲酰胺和Pd/多孔沸石催化剂，加入反应溶剂乙腈中，60～120℃温度下剧烈搅拌3～5h，反应结束后进行离心分离，减压蒸馏，即可获得苯甲腈。

其中，Pd/多孔沸石催化剂是采用离子交换的方法制得：

称取2.0g的含有平衡阳离子的多孔沸石载体置于150mL的烧杯中，加入80mL蒸馏水，称取0.1026g的Pd(NO₃)₂·2H₂O加入烧杯中，在室温下搅拌24-72h。完成过滤、洗涤后，将所得催化剂样品放于50-80℃烘箱中干燥24-72h，即得Pd/多孔沸石催化剂。

进一步，多孔沸石催化剂为ZSM-5、FAU、Beta、ZSM-22、MOR或其它含有平衡阳离子的多孔沸石。

离子交换法制备中，实际上溶液的体积远大于载体的体积，在一定量的溶液中，沸石本身有平衡阳离子，经过长时间搅拌，保证溶液中的阳离子Pd²⁺尽可能多的与沸石本身的平衡阳离子发生交换。

通过ICP技术手段测得Pd的负载量为2.0wt.％。采用离子交换的方法制备的Pd催化剂，Pd负载量增多或者减少，对反应速率有影响，2.0wt.％负载量是优选后的结果。

作为优选：制备的Pd/ZSM-5催化剂中ZSM-5的比表面积为370～450m²/g，孔体积为0.08～0.12cm³/g。