本發(fā)明涉及一種吡咯烷酮類衍生物的制備方法。

背景技術：

乙酰丙酸是最具有潛力的生物質(zhì)平臺化合物之一，可以通過纖維素的水解、脫水獲得，其可以通過一系列的串聯(lián)反應轉(zhuǎn)化合成吡咯烷酮類衍生物。吡咯烷酮類衍生物是重要的化工原料，是一種選擇性強和穩(wěn)定性好的極性溶劑，具有毒性低、沸點高、溶解力強、不易燃、可生物降解、可回收利用、使用安全和適用于多種配方用途等優(yōu)點。吡咯烷酮類衍生物可廣泛用于芳烴萃取、乙炔、烯烴、二烯烴的純化、聚偏二氟乙烯的溶劑、鋰離子電池的電極輔助材料、合成氣脫硫、潤滑油精制、潤滑油抗凍劑、烯烴萃取劑、難溶工程塑料聚合時的溶劑、農(nóng)用除草劑、絕緣材料、集成電路制作、半導體行業(yè)精密儀器、線路板的洗凈、pvc尾氣回收、清洗劑、染料助劑、或者分散劑等；也可用于聚合物的溶劑及聚合反應的介質(zhì)，如工程塑料及芳綸纖維；另外還可用在農(nóng)藥、醫(yī)藥和清潔劑等方面。

參照圖1，目前該類反應主要研究集中于使用加氫金屬負載于氧化物載體上的催化劑以提高目標產(chǎn)物c的收率，但是此類催化劑載體成本高，催化劑制備過程相對復雜，急需發(fā)展出低成本且穩(wěn)定的催化劑以加速該反應的工業(yè)化生產(chǎn)。其中，反應式中的取代基r、r1各自為不與氨基反應的基團，優(yōu)選氫、烷氧基、烷基、芳基、鹵素、烷基硅、芐基。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的主要目的在于提供一種以乙酰丙酸類為原料在碳基催化劑的催化下合成吡咯烷酮類衍生物的方法，以克服現(xiàn)有技術中的不足。

為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的主要技術方案包括：一種吡咯烷酮類衍生物的制備方法，其特征在于包括：將碳基催化劑和溶劑置入反應器，將乙酰丙酸類原料和伯胺輸入反應器，并在還原性氣體壓力為0.1-10mpa，反應溫度為50-300℃的條件下反應0.1-72h，從而生產(chǎn)吡咯烷酮類衍生物。在一些實施方案中，乙酰丙酸類、伯胺、碳基催化劑、溶劑、還原性氣體于反應器內(nèi)，在加熱條件下反應一定的時間，分離催化劑、蒸餾出溶劑，生產(chǎn)得到目標產(chǎn)物(c)。

在一些實施方案中，所述乙酰丙酸類包括乙酰丙酸、乙酰丙酸甲酯、乙酰丙酸乙酯、乙酰丙酸丙酯等任意一種或兩種及以上的組合。

在一些實施方案中，所述伯胺包括氨水、甲胺、乙胺、苯胺、芐胺、環(huán)己基甲胺、丙胺、丁胺、戊胺、己胺、環(huán)己胺、吡啶甲胺中任意一種或兩種及以上的組合。

在一些實施方案中，所述碳基催化劑，其包活：碳基載體，以及，負載于所述載體上的催化活性組分，所述催化活性組分包括加氫金屬和調(diào)節(jié)催化劑酸堿性的非碳元素。

在一些實施方案中，所述碳基載體包括：各類活性炭、石墨、石墨烯、碳纖維、碳納米管任意一種或兩種及以上的組合。

在一些實施方案中，所述加氫金屬包括：釕、銠、鈀、鉑、金、銥、鐵、銀、鎳、鈷、銅任意一種或兩種及以上的組合。

在一些實施方案中，所述調(diào)節(jié)催化劑酸堿性的非碳元素包括：氮、磷、硼、硫、鑭、鉬等非碳元素任意一種或兩種及以上的組合。

在一些較佳的實施方案中，所述加氫金屬的含量為所述催化劑質(zhì)量的0.01-50wt％。

在一些較佳的實施方案中，所述催化劑調(diào)節(jié)酸堿性的非碳元素的含量為所述催化劑質(zhì)量的0.01-50wt％。

在一些較佳的實施方案中，所述催化劑可以選用浸漬法、共沉淀法、原子沉積法或原位合成法等方法制備。

此外，本發(fā)明提供的碳基催化劑的包括制備方法一：

將所述碳基載體于含調(diào)節(jié)催化劑酸堿性的非碳元素的溶液中充分浸漬，蒸出溶液，干燥，其后在惰性氣體下100-1500℃煅燒0.1-24h，形成所述催化劑。

本發(fā)明提供的碳基催化劑的包括制備方法二：

將所述碳基載體于含加氫金屬元素的溶液中充分浸漬，蒸出溶液，干燥，其后在惰性氣氛中100-1500℃煅燒0.1-24h，再在還原性氣氛中于100-800℃還原0.1-24h，形成所述催化劑。

在一些實施方案中，所述溶劑包括：醇類溶劑、醚類溶劑、烴類溶劑，酯類溶劑任意一種或兩種及以上的組合。

進一步，所述醇類溶劑包括甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、乙二醇、甘油等任意一種或兩種及以上的組合。

進一步，所述醚類溶劑包括四氫呋喃、乙醚、二氧六環(huán)、二苯醚、叔丁醇甲醚等任意一種或兩種及以上的組合。

進一步，所述烴類溶劑包括戊烷、己烷、苯、甲苯等任意一種或兩種及以上的組合。

進一步，所述酯類溶劑包括丁內(nèi)酯、伽馬戊內(nèi)酯、乙酸乙酯等任意一種或兩種及以上的組合。

在一些實施方案中，所述還原性氣體包括氫氣或者含氫氣的混合氣。

進一步，所述氣體壓力0.1-10mpa。

在一些實施方案中，所述反應器可以是間歇的釜式反應器或連續(xù)管式反應器。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的優(yōu)點包括：提供了一種吡咯烷酮類衍生物的制備方法，包括低成本且穩(wěn)定的催化劑，其可以在乙酰丙酸類為原料合成吡咯烷酮類衍生物中通過改變反應路徑來提高目標產(chǎn)物(c)的產(chǎn)率，適用于進行工業(yè)化生產(chǎn)。

附圖說明

圖1為對應本發(fā)明較佳實施例的化學反應式代表圖。

圖2為實施例1所獲cu/活性炭催化劑的透射電鏡圖。

圖3為實施例3所獲ni/碳納米管催化劑的透射電鏡圖。

具體實施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明的若干實施例，對本發(fā)明的技術方案進行詳細的描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明的實施例，本領域技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的所有實施例，都屬于本發(fā)明的保護范圍。

實施例1

cu/活性炭催化劑制備：將2g活性炭粉末加入0.005mol/l硝酸銅溶液中，充分攪拌24h，進行干燥，于氮氣中550℃煅燒3h，之后于氫氣中500℃還原3h，所得催化劑電鏡照片如圖2。

實施例2

co/石墨催化劑制備：將2g石墨粉末加入0.005mol/l硫酸鈷溶液中，充分攪拌24h，進行干燥，于氮氣中550℃煅燒4h，之后于氫氣中500℃還原4h。

實施例3

ni/碳納米管催化劑制備：將2g碳納米管粉末加入0.005mol/l硝酸鎳溶液中，充分攪拌30h，進行干燥，于氮氣中550℃煅燒3h，之后于氫氣中500℃還原3h，所得催化劑電鏡照片如圖3。

實施例4

n/活性炭催化劑制備：將2g活性炭粉末和1g三聚氰胺加入100ml乙醇溶液中，在90℃下回流24h，在同樣的溫度下蒸干乙醇，進行干燥，于氮氣中550℃煅燒3h。

實施例5

p/石墨催化劑的制備：將2g石墨粉末和0.5g磷酸加入100ml乙醇溶液中，在90℃下回流24h，在同樣的溫度下蒸干乙醇，進行干燥，于氮氣中600℃煅燒3h。

實施例6

將實施例1的催化劑0.2g，乙酰丙酸乙酯1.44g，氨水5g，乙醇10ml分別加入高壓反應釜中，充入5.0mpa的氫氣，升溫至160℃反應24h，用冷水冷卻反應釜至室溫，排出氣體，卸掉反應釜并過濾，對濾液進行色譜分析，濾液采用agilent6980氣相色譜配備se-54毛細管柱。乙酰丙酸轉(zhuǎn)化率100％，5-甲基吡咯烷酮收率91％。

實施例7

將實施例1的催化劑0.2g，乙酰丙酸乙酯1.44g，苯胺1.2g，乙醚10ml分別加入高壓反應釜中，充入6.0mpa的氫氣，升溫至150℃反應20h，用冷水冷卻反應釜至室溫，排出氣體，卸掉反應釜并過濾，對濾液進行色譜分析，濾液采用agilent6980氣相色譜配備se-54毛細管柱。乙酰丙酸乙酯轉(zhuǎn)化率100％，n-苯基-5-甲基吡咯烷酮收率87％。

實施例8

將實施例3的催化劑0.2g，乙酰丙酸1.16g，芐胺1.07g，1，4-二氧六環(huán)10ml分別加入高壓反應釜中，充入4.0mpa的氫氣，升溫至160℃反應24h，用冷水冷卻反應釜至室溫，排出氣體，卸掉反應釜并過濾，對濾液進行色譜分析，濾液采用agilent6980氣相色譜配備se-54毛細管柱。乙酰丙酸乙轉(zhuǎn)化率100％，n-芐基-5-甲基吡咯烷酮收率98％。

需要指出的是，上述較佳實施例僅為說明本發(fā)明的技術構(gòu)思及特點，其目的在于讓熟悉此項技術的人士能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實施，并不能以此限制本發(fā)明的保護范圍。凡根據(jù)本發(fā)明精神實質(zhì)所作的等效變化或修飾，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。