[发明专利]生产2,2,6,6-四甲基-4-哌啶酮的非均相催化方法

说明书

本发明涉及一种生产2,2,6,6‑四甲基‑4‑哌啶酮的方法，特别包括(i)提供含有包含具有骨架结构FAU的沸石材料的催化剂的反应器，其中该沸石材料在其骨架结构中包含YO₂和X₂O₃，其中Y是四价元素且X是三价元素，其中该沸石材料具有16‑175的YO₂/X₂O₃摩尔比；(ii)制备包含丙酮和氨的反应混合物；(iii)使该催化剂在该反应器中与在(ii)中制备的反应混合物在40‑250℃范围内的温度下接触，得到包含2,2,6,6‑四甲基‑4‑哌啶酮的反应产物；其中在(ii)中制备并在(iii)中与该催化剂接触的该混合物基于100重量％的反应混合物含有小于10重量％的水。

技术领域

本发明涉及一种生产2,2,6,6-四甲基-4-哌啶酮的方法。

引言

2,2,6,6-四甲基-4-哌啶酮在工业有机化学中用作关键中间体。2,2,6,6-四甲基-4-哌啶酮的制备通常经由复杂的平衡体系以连续或半连续方法进行，其中在催化剂存在下用氨转化丙酮。通常将铵盐用作均相催化剂。转化类型可以分类为环缩合反应，从而释放水。通常通过用苛性苏打提取而进行后处理程序，以除去水并中和该催化剂。然后将丙酮剩余物与随后分馏的有机相分离。

Cavani等公开了关于在均相和非均相这两种条件下丙酮和氨的酸催化缩合而直接生产2,2,6,6-四甲基-4-哌啶酮的研究，其中将氨水用作该氨源。作为催化剂测试了具有选定特征的H-Y沸石。已经发现在2,2,6,6-四甲基-4-哌啶酮的制备过程中形成副产物。所述副产物可能含有双丙酮醇、双丙酮胺、异丙叉丙酮(mesityl oxide)、1,2,5,6-四氢-2,2,4,6,6-五甲基嘧啶和2,2,4,6-四甲基-2,3-二氢吡啶，其中后者最不希望的副产物，因为发现其形成是不可逆的。根据Cavani等，1,2,5,6-四氢-2,2,4,6,6-五甲基嘧啶可以插入水并消除氨或者在丙酮存在下插入丙酮并消除2-亚氨基丙烷而转化成2,2,6,6-四甲基-4-哌啶酮。此外，发现对于具有不同二氧化硅/氧化铝比例(SAR＝6；15；200)的H-Y沸石，该SAR越低，则对2,2,6,6-四甲基-4-哌啶酮的选择性增加，而对不希望的2,2,4,6-四甲基-2,3-二氢吡啶的选择性对于SAR为15的H-Y沸石而言最高且对于SAR为6的H-Y沸石而言最低。

CN 107033066 A特别涉及一种用于非均相催化合成2,2,6,6-四甲基-4-哌啶酮的方法和特殊装置。作为非均相催化剂，可以使用不溶于水和丙酮中的路易斯酸催化剂，包括离子交换树脂、分子筛型催化剂、(掺杂)金属氧化物、(掺杂)金属氢氧化物或者固体有机磺酸、固体有机羧酸、负载型金属卤化物、负载型有机铵盐或固体超强酸中一种或多种的复合物。在实施例1中使用有机磺酸改性的交换树脂，在实施例2中使用负载氯化铁的分子筛，在实施例3中使用纳米氧化铝改性催化剂，在实施例4中使用纳米氧化铝改性催化剂和有机磺酸改性离子交换树脂并且在实施例5中使用纳米氧化铝改性催化剂和负载氯化铁的分子筛催化剂。该方法包括使用非均相催化剂，使丙酮与氨气在反应釜中于60-75℃下反应7小时，其中使用水分离器从反应混合物分离水。在后处理之后，粗2,2,6,6-四甲基-4-哌啶酮通过精馏提纯。在所公开的方法中可以将离子交换树脂或分子筛用作路易斯酸催化剂。