一種制備2?硝基丙烷的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種制備2?硝基丙烷的方法，有機化合物合成技術(shù)領(lǐng)域。包括以下步驟：將丙酮、氨氣或氨水、雙氧水、溶劑和催化劑接觸，加熱，反應(yīng)溫度30～100℃，反應(yīng)壓力0.1～0.2MPa，進行反應(yīng)，得到2?硝基丙烷；催化劑為TS?1鈦硅分子篩；溶劑為水；丙酮與氨氣或氨水的摩爾比為1：1?3；丙酮與雙氧水的摩爾比為1：0.5～2；丙酮與催化劑的質(zhì)量比為1：0.2～0.4。本發(fā)明方法具有丙酮的轉(zhuǎn)化率高、2?硝基丙烷的選擇性高的優(yōu)點，反應(yīng)過程簡單，反應(yīng)條件溫和，環(huán)境友好，易于工業(yè)化生產(chǎn)，促進了綠色化學(xué)的發(fā)展。
【專利說明】
_種制備2-硝基兩焼的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及有機化合物合成技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]2-硝基丙烷用作乙烯及環(huán)氧樹脂涂料的特殊溶劑、火箭燃料、汽油的添加劑等，也用于有機合成。本品具有很強的溶解能力，是各種纖維素衍生物、乙烯樹脂等的優(yōu)良溶劑，也用作蠟、脂肪、染料等的溶劑，研磨顏料的潤滑劑，以及棉織品的清洗與媒染劑。
[0003]關(guān)于2-硝基丙烷的制備方法，現(xiàn)在主要是丙烷硝化法。在反應(yīng)塔向430_450°C的丙烷氣噴注75%硝酸，丙烷與硝酸的摩爾比為5:1。所得產(chǎn)品為硝基甲烷10%-30%，硝基乙烷20%-25%，1_硝基丙烷25%，2_硝基丙烷40%。該品也可經(jīng)丙烯硝化得到。該方法反應(yīng)過程高溫高壓、分離困難，環(huán)境污染嚴(yán)重。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種制備2-硝基丙烷的方法，該方法具有丙酮的轉(zhuǎn)化率高、2-硝基丙烷的選擇性高的優(yōu)點，反應(yīng)過程簡單，反應(yīng)條件溫和，環(huán)境友好，易于工業(yè)化生產(chǎn)，促進了綠色化學(xué)的發(fā)展。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是:一種制備2-硝基丙烷的方法，包括以下步驟:將丙酮、氨氣或氨水、雙氧水、溶劑和催化劑接觸，加熱，反應(yīng)溫度30?100°C，反應(yīng)壓力0.1?0.2MPa，進行反應(yīng)，得到2-硝基丙烷;催化劑為TS-1鈦硅分子篩;溶劑為水;丙酮與氨氣或氨水的摩爾比為1:1-3 ；丙酮與雙氧水的摩爾比為I: 0.5?2 ；丙酮與催化劑的質(zhì)量比為1:0.2?0.4。
[0006]優(yōu)選的，反應(yīng)溫度為40?80°C。
[0007]優(yōu)選的，反應(yīng)時間為4?10小時。
[0008]優(yōu)選的，溶劑水和丙酮的質(zhì)量比為I?3.5:1。
[0009]優(yōu)選的，丙酮與氨氣或氨水的摩爾比為I:1-2.5；丙酮與雙氧水的摩爾比為1:0.8?2。
[0010]優(yōu)選的，反應(yīng)副產(chǎn)丙酮肟。
[0011]優(yōu)選的，反應(yīng)結(jié)束后，先將反應(yīng)液精餾、餾出液分層、最后水洗油層得到產(chǎn)物2-硝基丙燒。
[0012]現(xiàn)有技術(shù)《鈦硅-1分子篩催化丙酮氨氧化反應(yīng)條件優(yōu)化》(南京工業(yè)大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)，2009年7月第31卷第4期:74-78)考察鈦硅-1分子篩(TS-1)催化丙酮氨氧化合成丙酮肟的反應(yīng)條件。其是針對丙酮肟制備的研究，本發(fā)明將工藝條件、工藝參數(shù)等進行優(yōu)化，創(chuàng)造性地將2-硝基丙烷作為主產(chǎn)物提出，2-硝基丙烷的選擇性在50%以上，獲得了 2-硝基丙烷的新的適合工業(yè)化的合成方法，且副產(chǎn)高價值的丙酮肟。
[0013]采用上述技術(shù)方案所產(chǎn)生的有益效果在于:
(I)本發(fā)明方法具有丙酮的轉(zhuǎn)化率高、2-硝基丙烷的選擇性高的優(yōu)點，2-硝基丙烷的選擇性在50%以上，反應(yīng)過程簡單，反應(yīng)條件溫和，環(huán)境友好，易于工業(yè)化生產(chǎn)，促進了綠色化學(xué)的發(fā)展；
(2)本發(fā)明方法副產(chǎn)高價值的丙酮肟。
【具體實施方式】
[0014]以下通過具體實施例對本發(fā)明的制備和應(yīng)用作進一步的詳細說明。
[0015]其中丙酮的轉(zhuǎn)化率(％)=(投料中丙酮的摩爾量-未反應(yīng)的丙酮的摩爾量)/投料中丙酮的摩爾量*100;
2-硝基丙烷的選擇性(％)=產(chǎn)物中2-硝基丙烷的摩爾量/丙酮總轉(zhuǎn)化率的摩爾量*100。
[0016]實施例1
a、2-硝基丙烷的合成反應(yīng)
將丙酮、水和催化劑TS-1鈦硅分子篩按質(zhì)量比1:2.0:0.3加入反應(yīng)器，將上述反應(yīng)體系加熱，反應(yīng)溫度為70°C，滴加氨水(含氨25wt%)和雙氧水(含過氧化氫30 wt %)，氨水和雙氧水與丙酮的摩爾比分別為2:1，1.6:1，反應(yīng)時間為8小時，反應(yīng)體系的壓力為常壓。氣相色譜檢測分析結(jié)果表明:丙酮的轉(zhuǎn)化率為99%，2_硝基丙烷的選擇性為58%，丙酮肟的選擇性為40%。
[0017]b、2-硝基丙烷的提純
上述反應(yīng)結(jié)束后，在常壓下，精餾2-硝基丙烷反應(yīng)液，回流比2:1，70°C?90°C為2-硝基丙烷餾出液，分層、水洗油層得產(chǎn)物為99%的2-硝基丙烷，回收率90%; 90 0C?98°C為丙酮肟餾出液，回收率95%，純度為95%，含量為40%的水溶液。
[0018]實施例2
a、2_硝基丙烷的合成反應(yīng)(降低反應(yīng)溫度)
將丙酮、水和催化劑TS-1鈦硅分子篩按質(zhì)量比1:2.0:0.3加入反應(yīng)器，將上述反應(yīng)體系加熱，反應(yīng)溫度為60°C，滴加氨水(含氨25wt%)和雙氧水(含過氧化氫30 wt %)，氨水和雙氧水與丙酮的摩爾比分別為2:1，1.6:1，反應(yīng)時間為8小時，反應(yīng)體系的壓力為常壓。檢測分析結(jié)果表明:丙酮的轉(zhuǎn)化率為95%，2-硝基丙烷的選擇性為50%，丙酮肟的選擇性為45%。
[0019]b、2_硝基丙烷的提純
上述反應(yīng)結(jié)束后，精餾2-硝基丙烷反應(yīng)液、餾出液分層、水洗油層得產(chǎn)物為2-硝基丙烷，同實施例1。
[0020]實施例3
a、2_硝基丙烷的合成反應(yīng)(升高反應(yīng)溫度)
將丙酮、水和催化劑TS-1鈦硅分子篩按質(zhì)量比1:2.0:0.3加入反應(yīng)器，將上述反應(yīng)體系加熱，反應(yīng)溫度為80°C，滴加氨水(含氨25wt%)和雙氧水(含過氧化氫30 wt %)，氨水和雙氧水與丙酮的摩爾比分別為2:1，1.6:1，反應(yīng)時間為8小時，反應(yīng)體系的壓力為常壓。檢測分析結(jié)果表明:丙酮的轉(zhuǎn)化率為99%，2-硝基丙烷的選擇性為59%，丙酮肟的選擇性為25%。
[0021]b、2-硝基丙烷的提純
上述反應(yīng)結(jié)束后，精餾2-硝基丙烷反應(yīng)液、餾出液分層、水洗油層得產(chǎn)物為2-硝基丙烷，同實施例1。
[0022]實施例4 a、2-硝基丙烷的合成反應(yīng)(增加氨水的量)
將丙酮、水和催化劑TS-1鈦硅分子篩按質(zhì)量比1:2.0:0.3加入反應(yīng)器，將上述反應(yīng)體系加熱，反應(yīng)溫度為70°C，滴加氨水(含氨25wt%)和雙氧水(含過氧化氫30 wt %)，氨水和雙氧水與丙酮的摩爾比分別為3:1，1.6:1，反應(yīng)時間為8小時，反應(yīng)體系的壓力為常壓。檢測分析結(jié)果表明:丙酮的轉(zhuǎn)化率為99%，2-硝基丙烷的選擇性為40%，丙酮肟的選擇性為46%。
[0023]b、2_硝基丙烷的提純
上述反應(yīng)結(jié)束后，精餾2-硝基丙烷反應(yīng)液、餾出液分層、水洗油層得產(chǎn)物為2-硝基丙烷，同實施例1。
[0024]實施例5
a、2_硝基丙烷的合成反應(yīng)(降低雙氧水的量)
將丙酮、水和催化劑TS-1鈦硅分子篩按質(zhì)量比1:2.0:0.3加入反應(yīng)器，將上述反應(yīng)體系加熱，反應(yīng)溫度為70°C，滴加氨水(含氨25wt%)和雙氧水(含過氧化氫30 wt %)，氨水和雙氧水與丙酮的摩爾比分別為2:1，1.2:1，反應(yīng)時間為8小時，反應(yīng)體系的壓力為常壓。檢測分析結(jié)果表明:丙酮的轉(zhuǎn)化率為90%，2-硝基丙烷的選擇性為40%，丙酮肟的選擇性為50%。
[0025]b、2-硝基丙烷的提純
上述反應(yīng)結(jié)束后，精餾2-硝基丙烷反應(yīng)液、餾出液分層、水洗油層得產(chǎn)物為2-硝基丙烷，同實施例1。
[0026]實施例6
a、2_硝基丙烷的合成反應(yīng)(增加雙氧水的量)
將丙酮、水和催化劑TS-1鈦硅分子篩按質(zhì)量比1:2.0:0.3加入反應(yīng)器，將上述反應(yīng)體系加熱，反應(yīng)溫度為70°C，滴加氨水(含氨25wt%)和雙氧水(含過氧化氫30 wt %)，氨水和雙氧水與丙酮的摩爾比分別為2:1，2:1，反應(yīng)時間為8小時，反應(yīng)體系的壓力為常壓。檢測分析結(jié)果表明:丙酮的轉(zhuǎn)化率為98%，2-硝基丙烷的選擇性為45%，丙酮肟的選擇性為30%。
[0027]b、2-硝基丙烷的提純
上述反應(yīng)結(jié)束后，精餾2-硝基丙烷反應(yīng)液、餾出液分層、水洗油層得產(chǎn)物為2-硝基丙烷，同實施例1。
[0028]實施例7
a、2_硝基丙烷的合成反應(yīng)(增加反應(yīng)時間)
將丙酮、水和催化劑TS-1鈦硅分子篩按質(zhì)量比1:3.0:0.3加入反應(yīng)器，將上述反應(yīng)體系加熱，反應(yīng)溫度為70°C，滴加氨水(含氨25wt%)和雙氧水(含過氧化氫30 wt %)，氨水和雙氧水與丙酮的摩爾比分別為2:1，1.6:1，反應(yīng)時間為10小時，反應(yīng)體系的壓力為常壓。檢測分析結(jié)果表明:丙酮的轉(zhuǎn)化率為99%，2-硝基丙烷的選擇性為56%，丙酮肟的選擇性為40%。
[0029]b、2_硝基丙烷的提純
上述反應(yīng)結(jié)束后，精餾2-硝基丙烷反應(yīng)液、餾出液分層、水洗油層得產(chǎn)物為2-硝基丙烷，同實施例1。
[0030]實施例8
a、2_硝基丙烷的合成反應(yīng)(減少反應(yīng)時間)
將丙酮、水和催化劑TS-1鈦硅分子篩按質(zhì)量比1:2.0:0.3加入反應(yīng)器，將上述反應(yīng)體系加熱，反應(yīng)溫度為70°C，滴加氨水(含氨25wt%)和雙氧水(含過氧化氫30 wt %)，氨水和雙氧水與丙酮的摩爾比分別為2:1，1.6:1，反應(yīng)時間為6小時，反應(yīng)體系的壓力為常壓。檢測分析結(jié)果表明:丙酮的轉(zhuǎn)化率為90%，2-硝基丙烷的選擇性為50%，丙酮肟的選擇性為40%。
[0031]b、2-硝基丙烷的提純
上述反應(yīng)結(jié)束后，精餾2-硝基丙烷反應(yīng)液、餾出液分層、水洗油層得產(chǎn)物為2-硝基丙烷，同實施例1。
[0032]實施例9
a、2-硝基丙燒的合成反應(yīng)(減少催化劑的量)
將丙酮、水和催化劑TS-1鈦硅分子篩按質(zhì)量比1:2.0:0.25加入反應(yīng)器，將上述反應(yīng)體系加熱，反應(yīng)溫度為70°C，滴加氨水(含氨25wt%)和雙氧水(含過氧化氫30 wt %)，氨水和雙氧水與丙酮的摩爾比分別為2:1，1.6:1，反應(yīng)時間為8小時，反應(yīng)體系的壓力為常壓。檢測分析結(jié)果表明:丙酮的轉(zhuǎn)化率為80 %，2_硝基丙烷的選擇性為30%，丙酮肟的選擇性為50%。
[0033]b、2_硝基丙烷的提純
上述反應(yīng)結(jié)束后，精餾2-硝基丙烷反應(yīng)液、餾出液分層、水洗油層得產(chǎn)物為2-硝基丙烷，同實施例1。
[0034]實施例10
a、2_硝基丙烷的合成反應(yīng)(增加催化劑的量)
將丙酮、水和催化劑TS-1鈦硅分子篩按質(zhì)量比1:2:0.4加入反應(yīng)器，將上述反應(yīng)體系加熱，反應(yīng)溫度為70°C，滴加氨水(含氨25wt%)和雙氧水(含過氧化氫30 wt %)，氨水和雙氧水與丙酮的摩爾比分別為2:1，1.6:1，反應(yīng)時間為8小時，反應(yīng)體系的壓力為常壓。檢測分析結(jié)果表明:丙酮的轉(zhuǎn)化率為99.5%，2-硝基丙烷的選擇性為59 %，丙酮肟的選擇性為37 %。
[0035]b、2-硝基丙烷的提純
上述反應(yīng)結(jié)束后，精餾2-硝基丙烷反應(yīng)液、餾出液分層、水洗油層得產(chǎn)物為2-硝基丙烷，同實施例1。
[0036]實施例11
a、2_硝基丙烷的合成反應(yīng)(改變雙氧水的濃度)
將丙酮、水和催化劑TS-1鈦硅分子篩按質(zhì)量比1:2:0.3加入反應(yīng)器，將上述反應(yīng)體系加熱，反應(yīng)溫度為70°C，滴加氨水(含氨25wt%)和雙氧水(含過氧化氫50wt%)，氨水和雙氧水與丙酮的摩爾比分別為2:1，1.6:1，反應(yīng)時間為8小時，反應(yīng)體系的壓力為常壓。檢測分析結(jié)果表明:丙酮的轉(zhuǎn)化率為97%，2-硝基丙烷的選擇性為50%，丙酮肟的選擇性為42%。
[0037]b、2-硝基丙烷的提純
上述反應(yīng)結(jié)束后，精餾2-硝基丙烷反應(yīng)液、餾出液分層、水洗油層得產(chǎn)物為2-硝基丙烷，同實施例1。
[0038]實施例12
a、2_硝基丙烷的合成反應(yīng)(氨水改為氨氣)
將丙酮、水和催化劑TS-1鈦硅分子篩按質(zhì)量比1:3.5:0.3加入反應(yīng)器，將上述反應(yīng)體系加熱，反應(yīng)溫度為70°C，通入氨氣和雙氧水(含過氧化氫50wt%)，氨氣和雙氧水與丙酮的摩爾比分別為2:1，1.6:1，反應(yīng)時間為8小時，反應(yīng)體系的壓力為常壓。檢測分析結(jié)果表明:丙酮的轉(zhuǎn)化率為98.9 %，2-硝基丙烷的選擇性為55 %，丙酮肟的選擇性為40%。
[0039]b、2_硝基丙烷的提純上述反應(yīng)結(jié)束后，精餾2-硝基丙烷反應(yīng)液、餾出液分層、水洗油層得產(chǎn)物為2-硝基丙烷，同實施例1。
[0040]本發(fā)明方法具有丙酮的轉(zhuǎn)化率高、2-硝基丙烷的選擇性高的優(yōu)點，2-硝基丙烷的選擇性在50%以上，反應(yīng)過程簡單，反應(yīng)條件溫和，環(huán)境友好，易于工業(yè)化生產(chǎn)，促進了綠色化學(xué)的發(fā)展;且副產(chǎn)高價值的丙酮肟。
【主權(quán)項】
1.一種制備2-硝基丙烷的方法，其特征在于，包括以下步驟: 將丙酮、氨氣或氨水、雙氧水、溶劑和催化劑接觸，加熱，反應(yīng)溫度30?1000C，反應(yīng)壓力.0.1?0.2MPa，進行反應(yīng)，得到2-硝基丙烷； 所述催化劑為TS-1鈦硅分子篩;溶劑為水； 丙酮與氨氣或氨水的摩爾比為I: 1-3;丙酮與雙氧水的摩爾比為I: 0.5?2 ；丙酮與催化劑的質(zhì)量比為1:0.2?0.4。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種制備2-硝基丙烷的方法，其特征在于，反應(yīng)溫度為40?80Γ。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種制備2-硝基丙烷的方法，其特征在于，反應(yīng)時間為4?10小時。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種制備2-硝基丙烷的方法，其特征在于，溶劑水和丙酮的質(zhì)量比為I?3.5:1。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種制備2-硝基丙烷的方法，其特征在于，丙酮與氨氣或氨水的摩爾比為1:1-2.5;丙酮與雙氧水的摩爾比為1:0.8?2。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種制備2-硝基丙烷的方法，其特征在于，反應(yīng)副產(chǎn)丙酮肟。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種制備2-硝基丙烷的方法，其特征在于，反應(yīng)結(jié)束后，先將反應(yīng)液精餾、餾出液分層、最后水洗油層得到產(chǎn)物2-硝基丙烷。
【文檔編號】C07C205/02GK106045859SQ201610507953
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年7月1日
【發(fā)明人】王英其, 孟祥 , 楊克明, 王 鋒, 曹亞林, 周林, 肖根林, 王軍俏
【申請人】定州旭陽科技有限公司