本發(fā)明涉及n-烷基咔唑的制備，具體涉及一種n-烷基咔唑的合成方法。

背景技術(shù)：

1、n-乙基咔唑，白色針狀結(jié)晶，溶于熱乙醇、乙醚、丙酮、氯苯和戊烷，不溶于水，常用作染料中間體、農(nóng)業(yè)化學(xué)品、試劑。在染料工來(lái)中用來(lái)生產(chǎn)永固紫rl、青光海昌藍(lán)等。以n-乙基咔唑?yàn)槔壳白罹吖I(yè)化價(jià)值的n-烷基咔唑的制備路線(xiàn)為：氯乙烷法、硫酸二乙酯法、碳酸二乙酯法，其中氯乙烷法最具工業(yè)化價(jià)值且早在20世紀(jì)90年代已有企業(yè)完成工業(yè)化生產(chǎn)。

2、（1）鹵烷法

3、鹵烷法主要是利用咔唑在高溫下與溴乙烷或氯乙烷反應(yīng)生成n-乙基咔唑，例如ep0858995a1公開(kāi)了以鄰二氯苯作溶劑，n,n,n’,n’-四甲基-1，3-丙二胺作為催化劑，氯乙烷與咔唑反應(yīng)，n-乙基咔唑收率99.3%，但整個(gè)過(guò)程伴隨大量有毒溶劑的使用，環(huán)境壓力較大。cn1184202c公開(kāi)了一種以芐基三乙基氯化銨、聚乙二醇、表面活性劑和乙醇為相轉(zhuǎn)移催化劑，以苯和naoh水溶液為混合溶劑，咔唑與溴乙烷反應(yīng)，n-乙基咔唑收率最高為98%。但是上述反應(yīng)過(guò)程均生成大量鹽酸或者溴酸，因此工業(yè)中常加入氫氧化鉀作為縛酸劑中和酸，但此方法又會(huì)導(dǎo)致大量廢鹽產(chǎn)生，廢液處理難度高。

4、（2）硫酸二乙酯法

5、us2783244a1公開(kāi)一種關(guān)于蒽的提純及n-乙基咔唑制備工藝，該工藝以蒽瀝青為原料，通過(guò)洗滌結(jié)晶方法對(duì)蒽和咔唑進(jìn)行分離，隨著用硫酸二乙酯，以丙酮和96%氫氧化鉀混合液為溶劑對(duì)蒽和咔唑混合物進(jìn)行烷基化反應(yīng)，反應(yīng)2.5小時(shí)，反應(yīng)結(jié)束對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行提純，可得93%純度的蒽和87%的n-乙基咔唑。此工藝中所用的硫酸二乙酯有毒、大量有機(jī)溶劑的使用、廢鹽的產(chǎn)生以及反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)等缺點(diǎn)，所以硫酸二乙酯的應(yīng)用不如鹵烷法廣泛。

6、（3）碳酸二乙酯法

7、us5393894a1及ep0635490a1公開(kāi)了一種n-乙基咔唑制備方法，該工藝96%純度的咔唑?yàn)樵希妓嵋阴橥榛瘎?，咔唑與碳酸乙酯的摩爾比為1.1-2.5：1，在氫氧化鉀、碳酸鉀或乙醇鉀存在下，130-320℃反應(yīng)24小時(shí)，然后對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行精餾提純，得96%純度的產(chǎn)品。但是此工藝的反應(yīng)溫度高，反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)。

8、綜上所述，現(xiàn)有技術(shù)中公開(kāi)的n-烷基咔唑制備方法大部分都存在環(huán)保壓力大，反應(yīng)路線(xiàn)較長(zhǎng)，且無(wú)法連續(xù)化生產(chǎn)等問(wèn)題，因此，開(kāi)發(fā)優(yōu)質(zhì)n-烷基咔唑的價(jià)廉、環(huán)保和商業(yè)規(guī)?；暮铣陕肪€(xiàn)已是當(dāng)務(wù)之急。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的原料成本高、環(huán)境友好性差和制備方法復(fù)雜、難以連續(xù)化生產(chǎn)的問(wèn)題，提供一種n-烷基咔唑的合成方法，該合成方法具有環(huán)境友好、選擇性高、成本低廉且無(wú)副鹽產(chǎn)生的特點(diǎn)。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種n-烷基咔唑的合成方法，所述合成方法包括：在氫氣存在下，將咔唑和烷基醛與催化劑接觸；

3、所述催化劑包括載體，以及負(fù)載在所述載體上的活性金屬組分和可選的助劑組分，所述活性金屬組分選自viii族和ib族金屬元素中的至少一種，所述助劑組分選自堿金屬、堿土金屬、ivb族金屬、viib族金屬和viii族非貴金屬中的至少一種。

4、優(yōu)選地，所述活性金屬組分選自ni、fe、co和cu中的至少一種；

5、其中，以所述催化劑的總量為基準(zhǔn)，以元素計(jì)的所述活性金屬組分的含量為10-30wt%，以氧化物計(jì)的所述助劑組分的含量為0-10wt%，所述載體的含量為60-90wt%。

6、優(yōu)選地，所述活性金屬組分選自pd、pt和ru中的至少一種；

7、其中，以所述催化劑的總量為基準(zhǔn)，以元素計(jì)的所述活性金屬組分的含量為0.1-5wt%，以氧化物計(jì)的所述助劑組分的含量為0-10wt%，所述載體的含量為85-99.9wt%。

8、本發(fā)明提供的n-烷基咔唑的合成方法，突破了現(xiàn)有技術(shù)中采用鹵代烴作為烷基化試劑的固有合成路線(xiàn)，創(chuàng)造性地提出通過(guò)含有選自viii族和ib族金屬元素的活性金屬組分的負(fù)載型催化劑，使咔唑和烷基醛在催化劑的作用下生成亞胺中間體，進(jìn)一步地在氫氣存在下，將亞胺中間體還原為n-烷基咔唑，具有技術(shù)通用性，可產(chǎn)出多種類(lèi)的n-烷基咔唑。

9、本發(fā)明提供的合成方法中不需要額外使用其他有機(jī)溶劑，大幅降低有機(jī)廢液的產(chǎn)生，減少了環(huán)境污染與操作難度，避免了鹵素的引入，無(wú)鹵n-烷基咔唑可作為儲(chǔ)氫載體使用。該工藝可以實(shí)現(xiàn)n-烷基咔唑的連續(xù)化生產(chǎn)，同時(shí)催化劑易于分離與再生，產(chǎn)物分離難度低，且避免傳統(tǒng)有機(jī)溶劑萃取產(chǎn)品步驟，污染小、環(huán)境友好，產(chǎn)品收率高。該制備方法目標(biāo)產(chǎn)物選擇性高，符合綠色原子經(jīng)濟(jì)。

技術(shù)特征：

1.一種n-烷基咔唑的合成方法，其特征在于，所述合成方法包括：在氫氣存在下，將咔唑和烷基醛與催化劑接觸；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的n-烷基咔唑的合成方法，其中，所述烷基醛的結(jié)構(gòu)如式（1）所示，

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的n-烷基咔唑的合成方法，其中，所述烷基醛選自乙醛、丙醛、異丁醛、正丁醛和戊醛中的至少一種。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的n-烷基咔唑的合成方法，其中，所述烷基醛與咔唑的摩爾比為2-20：1。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的n-烷基咔唑的合成方法，其中，所述烷基醛與咔唑的摩爾比為5-12：1。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的n-烷基咔唑的合成方法，其中，所述接觸在固定床反應(yīng)器中進(jìn)行，所述接觸的條件包括：反應(yīng)溫度為180-250℃，氫氣壓力為0.2-3mpa，原料的總體積液時(shí)空速為0.05-0.3h-1。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的n-烷基咔唑的合成方法，其中，所述接觸在釜式反應(yīng)器中進(jìn)行，所述接觸的條件包括：反應(yīng)溫度為220-270℃，氫氣壓力為0.2-3mpa；催化劑與咔唑的質(zhì)量比為（0.01-0.05）：1，反應(yīng)時(shí)間為1-5h。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的n-烷基咔唑的合成方法，其中，所述活性金屬組分選自ni、fe、co、cu、pd、pt和ru中的至少一種；

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的n-烷基咔唑的合成方法，其中，所述活性金屬組分選自ni、fe、co和cu中的至少一種；

10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的n-烷基咔唑的合成方法，其中，所述活性金屬組分選自pd、pt和ru中的至少一種；

11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的n-烷基咔唑的合成方法，其中，所述載體為活性炭、氧化物載體和分子篩中的至少一種。

12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的n-烷基咔唑的合成方法，其中，所述氧化物載體選自單組分氧化物載體和/或雙組分氧化物載體；

13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的n-烷基咔唑的合成方法，其中，所述合成方法還包括：在所述接觸前，將催化劑進(jìn)行活化處理；

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及N?烷基咔唑的制備技術(shù)領(lǐng)域，公開(kāi)了一種N?烷基咔唑的合成方法，所述合成方法包括：在氫氣存在下，將咔唑和烷基醛與催化劑接觸；所述催化劑包括載體，以及負(fù)載在所述載體上的活性金屬組分和可選的助劑組分，所述活性金屬組分選自VIII族和IB族金屬元素中的至少一種，所述助劑組分選自堿金屬、堿土金屬、IVB族金屬、VIIB族金屬和VIII族非貴金屬中的至少一種。該工藝可以實(shí)現(xiàn)N?烷基咔唑的連續(xù)化生產(chǎn)，目標(biāo)產(chǎn)物選擇性高，符合綠色原子經(jīng)濟(jì)。

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技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/26