双氧水氨氧化-贝克曼重排合成ε-己内酰胺研究

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己内酰胺是重要的化工中间体,市场需求量大。综合考虑各种工艺路线的优劣,本文采用了两步法合成己内酰胺:第一步,环己酮氨氧化合成环己酮肟;第二步,环己酮肟Beckmann Rearrangement合成己内酰胺。   第一步中,首先以TS-1分子筛作催化剂,通过单因素和正交实验,考察了加料方式、反应温度、反应时间、催化剂用量、H2O2用量、NH3用量、溶剂用量等对收率的影响,确立了适宜的反应条件,具体为:环己酮5g,钛硅分子筛1.25g,双氧水10mL,氨水40mL,叔丁醇用量20mL,反应温度75℃,反应时间2.0h。该条件下,环己酮肟收率达到91.5%,催化剂TS-1分子筛使用5次,环己酮肟收率仍能达到88%,并通过测定熔点、红外光谱、1HNMR等方法对产品进行了表征,证实所合成的化合物为目的物环己酮肟。   然后,以磷钨酸作催化剂,通过单因素实验确定了适宜的反应条件:以0.1mol环己酮计,n(NH3):n(环己酮)=3∶1,n(H2O2):n(环己酮)=2∶1,催化剂为3g,反应温度30℃,反应时间5h。在此条件下,环己酮肟的收率为86.8%。磷钨酸催化环己酮氨肟化反应具有成本低、反应温度低、操作简便等优点。   第二步环己酮肟贝克曼重排,探讨了重排时催化剂的选取原则和方法,分析了肟的迁移基团、立体结构、溶剂极性等对反应难易程度的影响,并以此为指导对催化体系进行了筛选,确定对甲苯磺酰氯(TsCl)作催化剂。考察了不同的反应温度、反应时间,催化剂用量、溶剂用量以及助剂等因素对反应的影响;建立了适宜的反应条件,具体为:环己酮肟2.0g,对甲苯磺酰氯1.5g,乙腈20mL,反应温度60℃,反应时间2.5h。该温和条件下,环己酮肟转化率达98.4%,己内酰胺选择性达93.6%。该方法反应条件温和,原料廉价易得,操作简单,不副产(NH4)2SO4。
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