[发明专利]一种2-硝基丙烷的制备方法及使用的催化剂

说明书

本发明涉及一种2‑硝基丙烷的制备方法及使用的催化剂。该制备方法以丙酮肟、氨气和双氧水为原料，在催化剂的存在下，在溶剂中通过氨氧化反应制备得到2‑硝基丙烷，所述催化剂包括钛硅分子筛以及包覆在所述钛硅分子筛上的二氧化硅层。优选地，所述钛硅分子筛选自Ti‑Beta分子筛、Ti‑FAU分子筛和片状结构的TS‑1分子筛中的一种或多种的组合；二氧化硅层选自无定型二氧化硅层或者全硅的MFI分子筛层。采用该制备方法，2‑硝基丙烷目标产物的收率可以达到99％以上，且生产成本较低。本发明的催化剂的套用稳定性明显提高，套用20次以上，2‑硝基丙烷收率仍维持在95％以上。

技术领域

本发明涉及一种2-硝基丙烷的制备方法及使用的催化剂。

背景技术

2-硝基丙烷是一种重要的医药中间体，另外2-硝基丙烷也可以作为合成2-氨基-2-甲基-1-丙醇的原料，产物2-氨基-2-甲基-1-丙醇是一种非常重要的表面活性剂。

2-硝基丙烷的主要合成方法是安格斯化学公司开发的丙烷硝化法，但是该方法对于实验设备的要求高，生产成本高。

2-硝基丙烷也可以通过丙酮氨氧化制备得到，该过程通常需要使用钛硅分子筛作为催化剂。中国专利CN105732393A公开了一种使用TS-1钛硅分子筛催化丙酮氨氧化制备得到2-硝基丙烷，但是该反应收率较低，按照丙酮计算，收率仅达41％。中国专利CN106631809A公开了一种使用V-ZSM-5催化剂将丙酮肟进行氨氧化制备2-硝基丙烷的方法，虽然2-硝基丙烷的收率能够达到96％以上，但是该催化剂套用10次以后，产物的收率降低至87％左右，即该催化剂的套用稳定性较差。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的缺点和不足，提供一种2-硝基丙烷的制备方法，该制备方法产物收率高，生产成本较低，且制备方法使用的催化剂稳定性明显提高。

为解决以上技术问题，本发明采取的一种技术方案如下：

一种2-硝基丙烷的制备方法，以丙酮肟、氨气和双氧水为原料，在催化剂的存在下，在溶剂中通过氨氧化反应制备得到2-硝基丙烷，所述催化剂包括钛硅分子筛以及包覆在所述钛硅分子筛上的二氧化硅层。

在一些实施方式中，所述钛硅分子筛选自Ti-Beta分子筛、Ti-FAU分子筛和片状结构的TS-1分子筛中的一种或多种的组合。其中，Ti-Beta分子筛、Ti-FAU分子筛分别指采用Ti元素替换硅铝型Beta分子筛、FAU分子筛中的铝，而得到的钛硅型分子筛，该分子筛可以直接购买得到，或者通过将Beta分子筛、FAU分子筛进行钛改性制得。

在一些实施方式中，所述片状结构的TS-1分子筛由包括以下步骤的制备方法制备得到：将硅酸四烷基酯、钛酸烷基酯、四烷基氢氧化铵、水、尿素和第一溶剂在反应釜中混合均匀得到第一反应混合物，再将所述第一反应混合物在160-220℃下进行反应，并分离纯化，所述烷基独立地为C1-C6的烷基。

进一步地，所述硅酸四烷基酯为硅酸四乙酯。

进一步地，所述钛酸烷基酯为钛酸正丁酯。

进一步地，所述四烷基氢氧化铵为四丙基氢氧化铵。

进一步地，所述第一溶剂选自异丙醇、乙醇和正丙醇中的一种或多种的组合。

进一步地，所述硅酸四烷基酯、钛酸烷基酯、四烷基氢氧化铵、水、尿素和有机溶剂的摩尔比为1:0.01-0.05:0.3-0.5:20-30:0.5-1.2:0.2-0.3。

进一步地，所述反应的时间为3-10天；和/或，所述分离纯化包括过滤、洗涤、干燥。

在一些实施方式中，所述二氧化硅层选自无定型二氧化硅层或者全硅的MFI分子筛层。