本發(fā)明屬于生物基材料領域，涉及一種制備生物基長碳鏈二元腈的方法。

背景技術：

1、腈類化合物是合成酯、酰胺、羧酸以及胺的重要前體之一，具有重要用途。長碳鏈二元腈類化合物是合成長碳鏈二胺及尼龍的關鍵化工中間體，長碳鏈二元腈類化合物在藥物、染料等有機合成中具有重要作用，也是生產(chǎn)新型纖維、薄膜、塑料單體的重要中間產(chǎn)品，市場需求量大。

2、生物基長碳鏈二元腈由于原料來源于生物質(zhì)，具有碳排放低、對環(huán)境更加友好的優(yōu)勢而廣受關注，目前國內(nèi)外生物基二元腈的主要合成方法為由生物基二元酸與氨作用或與尿素反應脫水制得，因該方法存在副產(chǎn)物較多，總收率偏低，同時存在中間產(chǎn)物亦較多等問題。

3、現(xiàn)有技術（mlinaric-majerski?k,?margeta?r,?veljkovic?j,?et?al.?a?facileand?efficient?one-pot?synthesis?of?nitriles?from?carboxylic?acids[j].）公開了以酸和乙腈為原料，以濃硫酸為催化劑催化合成二元腈，二元腈的最高收率僅有71%；此外，該方法中硫酸用量大，硫酸用量是二元酸的10~20倍摩爾量，反應后的硫酸不易回收，污染環(huán)境；硫酸易腐蝕反應釜，環(huán)境不友好，安全性低。

4、因此，急需開發(fā)一種副產(chǎn)物低、中間產(chǎn)物低、收率高、環(huán)保的合成生物基二元腈的新方法。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明所要解決的技術問題是針對現(xiàn)有技術的不足，提供一種高效制備生物基二元腈的新方法；尤其提供一種采用微流場反應器高效制備生物基二元腈的新方法，以提高非均相反應的傳質(zhì)效率，減少副產(chǎn)物的生成，實現(xiàn)連續(xù)化生產(chǎn)，大幅度提高生物基二元腈的生產(chǎn)效率。

2、為了解決上述技術問題，本發(fā)明采用的技術方案如下：

3、本發(fā)明公開了一種制備生物基長碳鏈二元腈的方法，生物基長碳鏈二元酸和乙腈在催化劑的作用下進行反應，即得生物基長碳鏈二元腈；

4、所述的催化劑具有式i所示結(jié)構(gòu)：

5、；

6、其中，

7、r1、r2獨立地選自烷基、鹵素或芳基；

8、m選自0~5；n選自0~5。

9、在一些實施例中，所述的生物基長碳鏈二元酸選自具有6~36個碳原子的脂肪族二羧酸或具有6~36個碳原子的脂環(huán)族二羧酸。

10、在一些實施例中，優(yōu)選地，所述生物基長碳鏈二元酸選自己二酸、癸二酸或氫化二聚酸。

11、在一些實施例中，m選自0；n選自0。

12、在一些實施例中，所述乙腈與所述生物基長碳鏈二元酸的摩爾比為10~40：1；所述生物基長碳鏈二元酸與所述催化劑的摩爾比為1：0.01~0.1。

13、在一些實施例中，優(yōu)選地，所述生物基長碳鏈二元酸與所述催化劑的摩爾比為1：0.01~0.05，進一步優(yōu)選為1：0.01。

14、在一些實施例中，所述反應，反應溫度為150~240℃，反應壓力為1~5?mpa。

15、在一些實施例中，優(yōu)選地，所述反應，反應溫度為180~220℃，進一步優(yōu)選為200℃，反應壓力為1~3?mpa，進一步優(yōu)選為2?mpa。

16、在一些實施例中，采用常規(guī)反應器或微流場反應裝置制備生物基長碳鏈二元腈。

17、在一些實施例中，優(yōu)選地，采用微流場反應裝置制備生物基長碳鏈二元腈包括如下步驟：

18、將生物基長碳鏈二元酸和乙腈、催化劑混勻，得到反應液；將反應液泵入到微流場反應裝置的微流場反應器中進行反應，即得生物基長碳鏈二元腈。

19、在一些實施例中，所述微流場反應器中的反應停留時間為20~60分鐘。

20、在一些實施例中，優(yōu)選地，所述微流場反應器中的反應停留時間為20~40分鐘，進一步優(yōu)選為30分鐘。

21、在一些實施例中，將反應液泵入到微流場反應裝置中的流速為0.1~0.4?ml/min，優(yōu)選為0.2?ml/min。

22、在一些實施例中，所述微流場反應裝置包括連接管道、注射泵、微流場反應器、背壓閥以及接收裝置；其中，所述注射泵、微流場反應器以及接收裝置通過連接管道依次串聯(lián)連接；所述微流場反應器上設有背壓閥，控制微流場反應器內(nèi)部壓力。

23、其中，所述連接管道的內(nèi)徑為0.5~2.0?mm，優(yōu)選為1.0?mm。

24、其中，所述注射泵為高壓柱塞泵。

25、其中，所述微流場反應器具有孔道結(jié)構(gòu)，孔道材質(zhì)為不銹鋼或鈦合金。

26、其中，所述微流場反應器的孔道內(nèi)徑為0.5~2.0?mm，優(yōu)選為1.0?mm。

27、其中，所述微流場反應器的體積為2~10?ml，優(yōu)選為6?ml。

28、其中，反應結(jié)束后進行分離純化，副產(chǎn)物主要包括醋酸以及其他雜質(zhì)。

29、有益效果：

30、（1）本發(fā)明以生物基二元酸和乙腈作為原料，在有機磷酸酯催化劑的作用下，通過氰基交換生成生物基二元腈和醋酸。本發(fā)明通過微流場技術反應的傳質(zhì)效率，縮短反應時間，并且可以連續(xù)化生產(chǎn)，可以大幅度提高長碳鏈二元腈的生產(chǎn)效率，具有工業(yè)應用前景。

31、（2）與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明采用的催化劑催化效率高，用量少，對反應裝備的腐蝕性小，環(huán)境友好。

技術特征：

1.一種制備生物基長碳鏈二元腈的方法，其特征在于，生物基長碳鏈二元酸和乙腈在催化劑的作用下進行反應，即得生物基長碳鏈二元腈；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的生物基長碳鏈二元酸選自具有6~36個碳原子的脂肪族二羧酸或具有6~36個碳原子的脂環(huán)族二羧酸。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述生物基長碳鏈二元酸選自己二酸、癸二酸或氫化二聚酸。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，m選自0；n選自0。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述乙腈與所述生物基長碳鏈二元酸的摩爾比為10~40：1；所述生物基長碳鏈二元酸與所述催化劑的摩爾比為1：0.01~0.1。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述反應，反應溫度為150~240℃，反應壓力為1~5?mpa。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，采用常規(guī)反應器或微流場反應裝置制備生物基長碳鏈二元腈。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，采用微流場反應裝置制備生物基長碳鏈二元腈包括如下步驟：

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述微流場反應器中的反應停留時間為20~60分鐘。

10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述微流場反應裝置包括連接管道、注射泵、微流場反應器、背壓閥以及接收裝置；其中，所述注射泵、微流場反應器以及接收裝置通過連接管道依次串聯(lián)連接；所述微流場反應器上設有背壓閥，控制微流場反應器內(nèi)部壓力。

技術總結(jié)
本發(fā)明屬于生物基材料領域，涉及一種制備生物基長碳鏈二元腈的方法。生物基長碳鏈二元酸和乙腈在磷酸二苯酯類催化劑的作用下進行反應，即得生物基長碳鏈二元腈。本發(fā)明以生物基二元酸和乙腈作為原料，在有機磷酸酯催化劑的作用下，通過氰基交換生成生物基二元腈和醋酸。本發(fā)明通過微流場技術反應的傳質(zhì)效率，縮短反應時間，并且可以連續(xù)化生產(chǎn)，可以大幅度提高長碳鏈二元腈的生產(chǎn)效率，具有工業(yè)應用前景。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明采用的催化劑催化效率高，用量少，對反應裝備的腐蝕性小。

技術研發(fā)人員：汪軻欣,秦清慧,陳韻秋,邱江凱,方正
受保護的技術使用者：江蘇泰阿生物技術有限公司
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/12/19