烯丙基甘油醚的合成方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種烯丙基甘油醚的合成方法，以烯丙基縮水甘油醚原料，在強(qiáng)酸性離子交換樹脂固載SnCl4催化劑作用下進(jìn)行水解開環(huán)反應(yīng)，過濾回收催化劑（循環(huán)使用），蒸餾脫除過量水，減壓精餾得產(chǎn)物烯丙基甘油醚，蒸餾回收過量的水可返回作原料使用。本發(fā)明專利技術(shù)中使用固體酸催化烯丙基縮水甘油醚與水開環(huán)，相比傳統(tǒng)工藝，工藝流程短、反應(yīng)條件溫和、操作安全簡便；原料易得，產(chǎn)品產(chǎn)率高；催化劑腐蝕性低，可回收循環(huán)使用，過程清潔，易實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)屬于有機(jī)化合物合成
，具體涉及一種工藝簡單便捷，純度及產(chǎn)率高的烯丙基甘油醚的合成方法。
技術(shù)介紹
烯丙基甘油醚化學(xué)名3-烯丙氧基-1,2-丙二醇，其結(jié)構(gòu)式如下：烯丙基甘油醚為無色無味的透明液體，無毒，具有吸濕性，化學(xué)性質(zhì)較為穩(wěn)定，是一種具有雙鍵結(jié)構(gòu)的烯丙基醚類化合物，具有異構(gòu)化、隔絕氧等特殊功能，可作為化學(xué)反應(yīng)中的保護(hù)基團(tuán)或聚合反應(yīng)中的聚合單體，還可用在光固化、自由基固化功能性涂料中；主要用于鏈增長劑，用作不飽和聚酯型聚氨酯橡膠中不飽和雙健的引入單體，使硫化得以進(jìn)行，也用于涂層和改進(jìn)聚氯乙烯的機(jī)械性能。。是一類重要的有機(jī)化合物。目前烯丙基甘油醚的主要合成方法有：①烯丙醇-過氧化氫法，烯丙醇和過氧化氫在酸性催化劑WO3存在之下環(huán)氧化，再在酸催化劑作用下開環(huán)生成α-烯丙基甘油醚；②烯丙醇-環(huán)氧氯丙烷法，烯丙醇和環(huán)氧氯丙烷在BF3等酸性催化劑作用之下發(fā)生開環(huán)反應(yīng)，再與堿進(jìn)行閉環(huán)，最后在堿催化下開環(huán)水解得到單烯丙基甘油醚；③烯丙醇-縮水甘油法，在酸性催化劑(H2SO4)或者堿性催化劑(醇化物)存在下，烯丙醇和縮水甘油反應(yīng)生成α-烯丙基甘油醚；④烯丙醇-α-氯代甘油法，以過量的烯丙醇溶劑或者苯作溶劑，烯丙醇和金屬鈉反應(yīng)，生成的醇化物和α-氯甘油進(jìn)行縮合反應(yīng)，生成α-烯丙基甘油醚；⑤烯丙基氯-甘油法，以乙醇作為溶劑，甘油、烯丙基氯、氫氧化鈉在一定壓力下醚化生成α-烯丙基甘油醚。其中，方法①原料簡單易得，合成路線較短，但操作比較復(fù)雜，安全性差，收率低，成本較高。方法②烯丙醇與環(huán)氧氯丙烷進(jìn)行開環(huán)、閉環(huán)和水解反應(yīng)，操作安全，但存在副產(chǎn)鹽，污染較大；方法③由烯丙醇與縮水甘油反應(yīng)而制得，工藝簡單，但縮水工藝穩(wěn)定性差，價(jià)格高；方法④由烯丙醇與氯代甘油進(jìn)行醚化反應(yīng)，氯代甘油來源少價(jià)格高，生產(chǎn)成本高，且有副產(chǎn)鹽和堿水產(chǎn)生，污染較大；方法⑤由烯丙基氯與甘油進(jìn)行醚化反應(yīng)，雖然原料價(jià)廉易得，但反應(yīng)存在選擇性問題，成本較高，還有副產(chǎn)鹽和堿水產(chǎn)生，污染較大。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
專利技術(shù)目的：針對上述缺點(diǎn)，本專利技術(shù)的目的在于提供一種烯丙基甘油醚的合成方法，該合成方法中使用的原料易得，合成工藝路線簡單合理，副反應(yīng)及副產(chǎn)物少；催化劑與反應(yīng)產(chǎn)物分離方便，可循環(huán)使用，工藝過程清潔；產(chǎn)物產(chǎn)率高。技術(shù)方案：為了實(shí)現(xiàn)上述專利技術(shù)目的，本專利技術(shù)采用的技術(shù)方案如下：一種烯丙基甘油醚的合成方法：以烯丙基縮水甘油醚、工藝水為原料，在強(qiáng)酸性離子交換樹脂固載SnCl4催化劑作用下進(jìn)行水解開環(huán)反應(yīng)，反應(yīng)完全后過濾回收催化劑循環(huán)使用，蒸餾脫除過量水，減壓精餾得產(chǎn)物烯丙基甘油醚，回收的水作原料循環(huán)使用。所述的烯丙基甘油醚的合成方法，催化劑用量為反應(yīng)原料總質(zhì)量的1％～10％，優(yōu)選為反應(yīng)原料總質(zhì)量的5％～8％。催化劑用量多，反應(yīng)速度增加不明顯，還會導(dǎo)致副反應(yīng)增加；而催化劑用量過少則反應(yīng)速度慢。所述的烯丙基甘油醚的合成方法，烯丙基縮水甘油醚與工藝水的摩爾比為1:1～5，優(yōu)選為1:2～3。水過量多，會抑制不需要的副反應(yīng)發(fā)生，產(chǎn)物的收率高；但水用量過多時(shí)，產(chǎn)物得率提高有限，而單位設(shè)備的產(chǎn)量減少，回收過量水的能耗大，經(jīng)濟(jì)上不合算。所述的烯丙基甘油醚的合成方法，水解開環(huán)反應(yīng)的反應(yīng)溫度為60～120℃，優(yōu)選為70～80℃。反應(yīng)溫度過低，反應(yīng)速率慢；而溫度過高，副反應(yīng)易發(fā)生，導(dǎo)致產(chǎn)品純度降低。本專利技術(shù)是以烯丙基縮水甘油醚和工藝水為原料，強(qiáng)酸性離子交換樹脂固載SnCl4為催化劑，采用一步工藝法制備烯丙基甘油醚，烯丙基縮水甘油醚和水在催化下進(jìn)行反應(yīng)，過濾回收催化劑，蒸餾回收過量的水，通過減壓精餾制得目標(biāo)產(chǎn)物烯丙基甘油醚；濾出的催化劑可循環(huán)使用，回收的水可返回系統(tǒng)作原料循環(huán)使用。整個(gè)工藝過程為開環(huán)反應(yīng)過程。主反應(yīng)如下：有益效果：與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)中使用烯丙基縮水甘油醚與水水解開環(huán)，與相比傳統(tǒng)工藝，工藝流程短、反應(yīng)條件溫和、操作安全簡便；原料易得，產(chǎn)品產(chǎn)率高；催化劑腐蝕性低，可回收循環(huán)使用，過程清潔，易實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。附圖說明圖1是烯丙基甘油醚的紅外譜圖；圖2是SnCl4/D001固體酸催化劑循環(huán)使用結(jié)果圖。具體實(shí)施方式下面通過實(shí)施例進(jìn)一步描述本專利技術(shù)，但未限于所舉的實(shí)施例。實(shí)施例中的原料烯丙基縮水甘油醚為工業(yè)級，由安徽新遠(yuǎn)科技有限公司生產(chǎn)；工藝水為自來水。烯丙基甘油醚含量用氣相色譜分析，氣相色譜儀型號：GC9800，氫火焰離子化檢測器檢測，歸一化法定量，色譜柱：彈性石英毛細(xì)管柱(30m×250μm×0.25μm)氣相色譜條件為：柱溫：100℃；程序升溫：10℃/min；終溫：260℃，保留10min；檢測器溫度：260℃；汽化溫度：260℃；載氣：氮?dú)猓皦海?.045MPa；氫氣：壓力0.03MPa；空氣：壓力0.03MPa；分流比：30:1；進(jìn)樣量：0.2μL。烯丙基甘油醚產(chǎn)率的計(jì)算公式如下： Y = m × w M × n × 100 % ]]>式中：Y：烯丙基甘油醚醚的產(chǎn)率，％；m：產(chǎn)物質(zhì)量，g；w：產(chǎn)物中烯丙基甘油醚醚的含量，％；M：烯丙基甘油醚醚的相對分子質(zhì)量，g/mol；n：烯丙基甘油醚醚的理論摩爾數(shù)，mol。實(shí)施例1以下實(shí)施例所使用的SnCl4/D001固體酸催化劑，由以下步驟制備：將D001鈉型離子交換樹脂(大城縣鑫光化工有限公司)放入3.0％(質(zhì)量分?jǐn)?shù))的鹽酸中浸泡12h，使其轉(zhuǎn)變?yōu)镠+型，然后用蒸餾水洗至中性放入烘箱中干燥12h取出備用。浸漬溶劑為甲苯，浸漬液SnCl4–甲苯溶液濃度為25.0％，m(D001):m(浸漬液)＝1:5，浸漬溫度為50℃，浸漬時(shí)間為7h，浸漬完畢，過濾，用蒸餾水洗至無Cl-，再依次用適量的無水乙醇、丙酮洗滌，真空干燥得乳白色圓珠狀固體催化劑(SnCl4/D001)。實(shí)施例2在帶有數(shù)顯智能控溫的磁力攪拌器、回流冷凝器、恒壓漏斗和溫度計(jì)的500mL四口燒瓶中，分別加入工藝水和SnCl4/D001催化劑，開啟攪拌器，升溫至90℃，滴加烯丙基縮水甘油醚，控制反應(yīng)溫度60℃，3h滴完，保溫反應(yīng)5h；降溫至30℃。過濾回收催化劑循環(huán)使用，蒸餾回收過量的蒸餾水循環(huán)使用，減壓精餾得產(chǎn)物烯丙基甘油醚；其中，工藝水和烯丙基縮水甘油醚的摩爾比為2.5:1，SnCl4/D001催化劑用量為反應(yīng)物總質(zhì)量的5％，產(chǎn)品純度99.6％，產(chǎn)率為79.2％。對產(chǎn)品進(jìn)行紅外分析表征，結(jié)果如圖1所示，在3059cm-1處是O-H的伸縮振動吸收峰；2854cm-1處的吸收峰是飽和C-H的伸縮振動峰，說明亞甲基的存在。3001cm-1處為烯烴中不飽和C-H的伸縮振動峰。1646cm-1為烯烴-C＝C-的伸縮振動吸收峰。1421cm-1附近為＝CH2面內(nèi)彎曲振動吸收峰。1252cm-1處為-C-O-C-的反對稱伸縮振動峰。1092cm-1處為-C-O-C-的對稱伸縮振動峰。由上述紅外圖譜的分析可以證明烯丙基甘油醚中羥基、亞甲基、碳碳雙鍵、醚鍵結(jié)構(gòu)的存在，符合烯丙基甘油醚的結(jié)構(gòu)，可以確定產(chǎn)品的存在。實(shí)施例3在帶有數(shù)顯智能控溫的磁力攪拌器、回流冷凝器、恒壓漏斗和本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種烯丙基甘油醚的合成方法，其特征在于：以烯丙基縮水甘油醚為原料，在強(qiáng)酸性離子交換樹脂固載SnCl4催化劑作用下，與水進(jìn)行開環(huán)反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)物過濾回收催化劑循環(huán)使用，蒸餾脫除過量水，減壓精餾得產(chǎn)物烯丙基甘油醚，回收的水作原料使用。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種烯丙基甘油醚的合成方法，其特征在于：以烯丙基縮水甘油醚為原料，在強(qiáng)酸性離子交換樹脂固載SnCl4催化劑作用下，與水進(jìn)行開環(huán)反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)物過濾回收催化劑循環(huán)使用，蒸餾脫除過量水，減壓精餾得產(chǎn)物烯丙基甘油醚，回收的水作原料使用。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的烯丙基甘油醚的合成方法，其特征在于：催化劑用量為反應(yīng)原料總質(zhì)量的1%～10%。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的烯丙基甘油醚的合成方法，其特征在于：催化劑的用量為反應(yīng)原料總質(zhì)...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：朱新寶，談繼淮，吳笑弟，程振朔，
申請(專利權(quán))人：南京林業(yè)大學(xué)，安徽新遠(yuǎn)科技有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：江蘇;32