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CN100457268C - 离子液体支载的乙酰丙酮金属的催化剂及制备方法 - Google Patents

离子液体支载的乙酰丙酮金属的催化剂及制备方法 Download PDF

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CN100457268C CNB2006100533266A CN200610053326A CN100457268C CN 100457268 C CN100457268 C CN 100457268C CN B2006100533266 A CNB2006100533266 A CN B2006100533266A CN 200610053326 A CN200610053326 A CN 200610053326A CN 100457268 C CN100457268 C CN 100457268C
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Abstract

本发明涉及一类新离子液体支载的乙酰丙酮金属催化剂及制备方法,该方法先将取代乙酰丙酮类物质与咪唑类物质按0.1~5的摩尔比,在-20℃~150℃温度下,反应得离子液体支载的乙酰丙酮,将该离子液体支载的乙酰丙酮与过渡金属离子,按1~5的摩尔比,在0℃~100℃温度下反应,络合生成离子液体支载的乙酰丙酮金属催化剂。这类催化剂在反应后可以简单的通过水洗的方法从反应体系中回收回来。

Description

离子液体支载的乙酰丙酮金属的催化剂及制备方法
技术领域
本发明涉及一类离子液体支载的乙酰丙酮金属的催化剂及制备方法。
背景技术
众所周知,乙酰丙酮金属类试剂在氧化反应(US4970347,US4046813,CN1425642)、开环聚合反应、接枝聚合反应(CN1470534,CN1405192,CN1405192,CN1422876,CN1263520,CN1470535,CN1572809)等反应过程中是一种优良的催化剂。但在这些反应中使用乙酰丙酮金属类催化剂也有其固有的缺点,以氧化反应为例(US4970347,US4046813),由于乙酰丙酮金属类催化剂在有机相中具有较好的溶解性,能很好的溶解于反应体系,给后处理过程及催化剂的回收带来了困难:通过水洗萃取的方法,由于乙酰丙酮金属类催化剂在水中溶解性较差,很难对其进行回收;通过精馏的方法,由于反应过程中产生的副产物(尤其是一些聚合的副产物)在精馏中往往残留在角料中,这部分副产物和乙酰丙酮金属类催化剂混杂在一起,要从其中提取乙酰丙酮金属类催化剂也是相当困难的,同时乙酰丙酮金属类催化剂在高温精馏过程中还容易被破坏。
发明内容
本发明的目的是提供一类离子液体支载的乙酰丙酮金属的催化剂及制备方法,这类催化剂在反应后可以简单的通过水洗的方法从反应体系中回收回来。
本发明涉及的离子液体支载的乙酰丙酮金属催化剂简写式为:[ace-Cnmim][X]-M,其中ace表示乙酰丙酮的种类,mim表示咪唑的种类,X表示阴离子的种类,M表示金属离子,具有如下的通式:
Figure C20061005332600041
其中n=1~6;M1为三价过渡金属Fe3+,Cr3+,V3+,M2为二价过渡金属Ti2+,Mn2+,Fe2+,Co2+,Ni2+,Cu2+;R1,R2,R3为H、具有通式CmH2m+1(m=1~6)或CmH2m(m=1~6)的直链烃或支链烃、苯基或取代的苯基;X为BF4 -,PF6 -,SbF6 -,H2PO4 -,F-,Cl-,Br-,HSO4 -,NO3 -阴离子。
本发明所涉及的离子液体支载的乙酰丙酮金属催化剂具体的可通过如下两步反应制备:1)以取代乙酰丙酮类物质与咪唑类物质在合适的有机溶剂中反应得离子液体支载的乙酰丙酮,反应式如下:
Figure C20061005332600051
2)离子液体支载的乙酰丙酮与过渡金属盐在合适的有机溶剂中反应,络合生成离子液体支载的乙酰丙酮金属催化剂。
本发明反应使用的有机溶剂可以是丙酮、丁酮、戊酮、四氢呋喃、乙醚、异丙醚、1~6个碳链的一元醇中的一种或一种以上。
适合于本发明的第一步反应的温度在-20℃~150℃间,并优选在0℃~100℃间;适合于第二步反应的温度在-20℃~100℃间,并优选在0℃~80℃间。
在第一步反应中,取代乙酰丙酮类物质与咪唑类物质的摩尔比在0.1~10之间,并优选在0.5~5之间;在第二步反应中,离子液体支载的乙酰丙酮与过渡金属盐的摩尔比在0.1~10之间,并优选在1~5之间。
本发明不同于先前发明之处在于:通过该方法制得的乙酰丙酮金属催化剂在可溶于常规有机溶剂的同时在水中具有较好的溶解度,而且在水中的溶解度往往大于在有机溶剂中的溶解度。从而使得在反应过程中离子液体支载的乙酰丙酮金属催化剂可以很好的溶解于反应体系,而在反应结束后通过简单的水洗的方法便可以从反应体系中除去催化剂,然后在减压下蒸除水分,达到回收催化剂的目的。
以下的实施例将对本发明进行更为全面的描述。
具体实施方式
实施例1
在250ml的三颈烧瓶中加入16.4g(0.2mol)甲基咪唑、150ml丙酮,搅拌并降温至0℃,在2小时内缓慢滴加33.5g(0.25mol)氯代乙酰丙酮,滴完后升温至室温继续搅拌8小时。减压蒸馏至恒重,得氯甲基咪唑乙酰丙酮39.3g(产率:91.0%)。
实施例2
在250ml的三颈烧瓶中加入10.8g(0.04mol)六水合三氯化铁和100ml乙醇中,在100ml的恒压滴液漏斗中将26.0g(0.12mol)实施例1所得氯甲基咪唑乙酰丙酮溶于80ml乙醇,搅拌下升温至40℃,在2小时内缓慢滴加氯甲基咪唑乙酰丙酮的乙醇溶液,滴完后继续保温搅拌5小时。减压蒸馏至恒重,得氯甲基咪唑乙酰丙酮铁(III)27.9g(产率:99.2%)。
实施例3
在500ml的三颈烧瓶中加入16.4g(0.2mol)甲基咪唑、150ml甲醇,搅拌并降温至0℃,在2小时内缓慢滴加33.5g(0.25mol)氯代乙酰丙酮,滴完后升温至室温继续搅拌8小时。
在250ml的恒压滴液漏斗中加入18.1g(0.067mol)六水合三氯化铁和150ml甲醇的混合溶液。将三颈烧瓶中的溶液搅拌下升温至40℃,在2小时内缓慢滴加三氯化铁的甲醇溶液,滴完后继续保温搅拌5小时。减压蒸馏至恒重,得氯甲基咪唑乙酰丙酮铁(III)46.2g(产率:98.1%)。
实施例4-14
类似于实施例3,分别采用不同的取代乙酰丙酮类物质、咪唑类物质、有机溶剂、过渡金属盐,反应结束后得如下结果:
  实施例   取代乙酰丙酮(mol)   咪唑(mol)   有机溶剂(ml)   过渡金属盐(mol)   催化剂产率
  4   氯代乙酰丙酮0.20   咪唑0.22   甲醇300   FeCl<sub>3</sub> 0.067   92.3%
  5   溴代乙酰丙酮0.20   甲基咪唑0.25   甲醇300   FeCl<sub>3</sub> 0.067   93.8%
  6   溴代乙酰丙酮0.20   咪唑0.22   甲醇300   FeCl<sub>3</sub> 0.067   90.1%
  7   氯代乙酰丙酮0.20   丁基咪唑0.25   丙酮400   CuCl<sub>2</sub> 0.10   98.7%
  8   氯代乙酰丙酮0.20   咪唑0.22   丙酮400   CuCl<sub>2</sub> 0.10   94.9%
  9   溴代乙酰丙酮0.20   丁基咪唑0.25   丙酮400   CuCl<sub>2</sub> 0.10   95.3%
  10   溴代乙酰丙酮0.20   甲基咪唑0.25   丙酮400   CuCl<sub>2</sub> 0.10   91.2%
  11   3-氯乙基-乙酰丙酮0.20   甲基咪唑0.25   甲醇300   FeCl<sub>3</sub> 0.067   95.8%
  12   3-溴丙基-乙酰丙酮0.20   丁基咪唑0.25   丙酮400   CuCl<sub>2</sub> 0.10   93.5%
  13   3-氯乙基-乙酰丙酮0.20   咪唑0.22   丙酮400   CuCl<sub>2</sub> 0.10   92.1%
  14   3-溴丙基-乙酰丙酮0.20   甲基咪唑0.25   甲醇300   FeCl<sub>3</sub> 0.067   90.0%

Claims (5)

1、一种离子液体支载的乙酰丙酮金属催化剂,结构式如下:
Figure C2006100533260002C1
其中n=1~6;M1为三价过渡金属Fe3+,Cr3+,V3+;M2为二价过渡金属Ti2+,Mn2+,Fe2+,Co2+,Ni2+,Cu2+;R1,R2,R3分别独立的为H或具有通式CmH2m+1的直链烃或支链烃,式中m=1~6;X-为F-,Cl-,Br-阴离子。
2、权利要求1所述的离子液体支载的乙酰丙酮金属催化剂的制备方法,其步骤是:
1)将取代乙酰丙酮类物质与咪唑类物质,按0.1~10的摩尔比混合,在合适的有机溶剂中,在-20℃~150℃温度下反应,得离子液体支载的乙酰丙酮,反应式如下:
Figure C2006100533260002C2
其中n=1~6;R1,R2,R3分别独立的为H或具有通式CmH2m+1的直链烃或支链烃,式中m=1~6;X为F,Cl,Br;X-为F-,Cl-,Br-阴离子;
2)将上述离子液体支载的乙酰丙酮与过渡金属盐,按0.5~5的摩尔比,在合适的有机溶剂中,在0℃~100℃温度下反应,络合生成离子液体支载的乙酰丙酮金属催化剂。
3、根据权利要求2所述的方法,其特征在于取代乙酰丙酮类物质与咪唑类物质摩尔比为0.5~5,离子液体支载的乙酰丙酮与过渡金属盐的摩尔比为1~5。
4、根据权利要求2所述的方法,其特征在于得到离子液体支载的乙酰丙酮的反应温度为0℃~100℃,络合生成离子液体支载的乙酰丙酮金属催化剂反应温度为0℃~80℃。
5、根据权利要求2所述的方法,其特征在于合适的有机溶剂为丙酮、丁酮、戊酮、四氢呋喃、乙醚、异丙醚、1~6个碳链的一元醇中的一种以上。
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