本发明涉及一种有机化工产品的合成,其化学名称为2,3-二甲氧基-1-丙醇,包括以下步骤:反应体系由甲醇和环氧氯丙烷组成,催化剂为室温离子液体N,N,N-三甲基-N-磺丁基硫酸氢铵,三者于密闭容器内混合,摩尔比为甲醇:环氧氯丙烷:离子液体=1~7:1:0.01~0.1,反应温度为30~220°C,反应系统初始压力为0~6.0MPa,反应时间为2~12h。上面所述的室温离子液体N,N,N-三甲基-N-磺丁基硫酸氢铵,按照中国专利ZL200710151000.1的方法合成。本发明产物选择性可高达100%。在一定的反应条件下,2,3-二甲氧基-1-丙醇的收率可高达99%以上,反应产物纯净且易于从系统中分离,催化剂可进行再生使用。
1.一种化合物,其特征为化学名称为2,3-二甲氧基-1-丙醇,结构式为: ntent="drawing" img-format="jpg" inline="no" orientation="portrait" wi="268"/>。
2.如权利要求1所述的2,3-二甲氧基-1-丙醇的制备方法,其特征为包括以下步骤:反应体系由甲醇和环氧氯丙烷组成,催化剂为室温离子液体,三者于密闭容器内混合,摩尔比为甲醇:环氧氯丙烷:离子液体=1~7:1:0.01~0.1,反应温度为30~220°C,反应系统初始压力为0~6.0MPa,反应时间为2~12h。
3.如权利要求2所述的2,3-二甲氧基-1-丙醇的制备方法,其特征为上面所述的室温离子液体为N,N,N-三甲基-N-磺丁基硫酸氢铵。技术领域:本发明涉及一种新型有机化工产品的合成,具体的说是使用室温离子液体N,N,N-三甲基-N-磺丁基硫酸氢铵作为催化剂以甲醇、环氧氯丙烷为原料制备2,3-二甲氧基-1-丙醇的合成工艺路线。技术背景:目前,航空、交通、军事等工业技术飞速发展,对石油产品的性能指标要求越来越苛刻。由于石油中天然组分的局限性,单凭加工工艺已不能满足要求,故需加入具有不同性能的添加剂。许多燃料油加入添加剂后,不仅能改善油品储存安全性也提高了燃烧性,增加燃烧的速率,还可提升环境。石油产品添加剂主要有抗氧化剂、抗爆剂、抗凝剂、黏度改进剂、金属钝化剂、清洁剂和分散剂等,不下20个大类百余种商品。现在国内外广泛开发了复合型添加剂,可发挥其综合性能,又可降低用量,给储运和使用带来了便利(王九,方建华,董玲.石油产品添加剂基础知识[M].北京:中国石化出版社,2009.)。我国在石油产品添加剂的研究起步较晚,与发达国家有一定的差距,但近些年研究热情高涨,发展速度飞快。2,3-二甲氧基-1-丙醇(2,3-Dimethoxy-1-propanol),其分子式当中含有两个甲氧基与一个羟基,含氧量较高(40%),比较燃料油添加剂中含氧添加剂的条件;且其本身为醇,可加入石油产品中作为增溶剂。因此,2,3-二甲氧基-1-丙醇作为添加剂将对石油产品具有深远的影响。本发明是以甲醇、环氧氯丙烷为原料,在室温离子液体N,N,N-三甲基-N-磺丁基硫酸氢铵的催化下,反应初始压力为常压,可高选择性地合成2,3-二甲氧基-1-丙醇。反应过程简单清洁且安全无毒,符合现如今节能环保的时代要求。发明内容:本发明使用甲醇和环氧氯丙烷作为原料,甲醇简单易得,环氧氯丙烷可由生物质甘油制得,摆脱了石油行业的限制和影响,符合绿色化学要求。使用室温离子液体N,N,N-三甲基-N-磺丁基硫酸氢铵作为催化剂,其与原料液相溶性佳,反应效果好,选择性高。本发明的技术方案为:一种化合物,其化学名称为2,3-二甲氧基-1-丙醇,结构式为: ntent="drawing" img-format="tif" inline="no" orientation="portrait" wi="700"/> 一种2,3-二甲氧基-1-丙醇的制备方法,包括以下步骤:反应体系由甲醇和环氧氯丙烷组成,催化剂为室温离子液体N,N,N-三甲基-N-磺丁基硫酸氢铵,三者于密闭容器内混合,摩尔比为甲醇:环氧氯丙烷:离子液体=1~7:1:0.01~0.1,反应温度为30~220°C,反应系统初始压力为0~6.0MPa,反应时间为2~12h。上面所述的室温离子液体N,N,N-三甲基-N-磺丁基硫酸氢铵,按照中国专利ZL200710151000.1的方法合成。本发明的有益效果在于:使用常见易得的原料甲醇以及非石油行业制约的环氧氯丙烷,环氧氯丙烷可由生物柴油副产物甘油为原料来制成,既能减少对石油的依赖,又能促进生物质能源产业的发展。催化剂采用安全无毒的离子液体,可与原料充分混合,催化性能较高,产物选择性可高达100%。在一定的反应条件下,2,3-二甲氧基-1-丙醇的收率可高达99%以上,反应产物纯净且易于从系统中分离,催化剂可进行再生使用。
附图说明
图1为实施例1中所得产品的气-质联用谱图;图2为1,3-二甲氧基-2-丙醇与实施例1中所得产品的红外光谱图对比;图3为实施例1中所得产品的核磁共振碳谱;图4为实施例1中所得产品的核磁共振氢谱;图5为实施例1中所得产品的二维核磁共振谱图。具体实施方式:本发明使用的催化剂为室温离子液体N,N,N-三甲基-N-磺丁基硫酸氢铵,是按照中国专利ZL200710151000.1的方法合成。实施例1:将原料甲醇14mL,环氧氯丙烷6.73mL,催化剂离子液体N,N,N-三甲基-N-磺丁基硫酸氢铵0.25g(三者摩尔比为甲醇/环氧氯丙烷/催化剂=4/1/0.01)一同投入到反应釜中,以磁力搅拌充分混合后,系统初始压力为常压,升温至120°C反应开始计时,时间为10小时。反应后经冷却,液体样品采用气相色谱进行分析。2,3-二甲氧基-1-丙醇的收率达到90.17%,其对环氧氯丙烷的选择性为100%,环氧氯丙烷转化率达90.17%。对产品2,3-二甲氧基-1-丙醇进行谱图验证说明,具体内容如下:(1)质谱谱图表征:将产品用气相色谱-质谱联用仪进行检测,谱图结果如图1所示。其分子碎片峰及结构列于表1中。从图1中可以看出,在图1中,m/z最大值出现在88处,但是由88-75=13,13不是合理的m/z的数值,故m/z=88处峰不是分子离子峰;其它基团可以与2,3-二甲氧基-1-丙醇的结构有很好地对应。表1气质联用谱图中各峰对应的分子碎片结构 ntent="drawing" img-format="tif" inline="no" orientation="portrait" wi="400"/> (2)红外谱图表征:采用与已知标准物质(1,3-二甲氧基-2-丙醇)对比的方式进行结构验证。其对比红外光谱图列于图2:在1,3-二甲氧基-2-丙醇的红外光谱图上,可以检测到羟基-OH,碳氢键C-H,甲氧基-O-CH₃,醚键C-O-C,仲羟基-CHOH-的C-O振动吸收峰。羟基的O-H...O的伸缩振动吸收峰出现在在3440cm^-1,峰形较宽且强度高;而2982cm^-1和2892cm^-1的峰处于饱和烃基的C-H伸缩振动吸收带内(3000cm^-1~2845cm^-1);2820cm^-1处尖锐且中等强度的吸收峰属于甲氧基中甲基的振动吸收峰;1455cm^-1处于烷基的变形振动吸收带(1470cm^-1~1370cm^-1),且在1450cm^-1附近峰的出现是化合物中存在甲基的证明;1109cm^-1处的强吸收峰为醚键C-O-C键的伸缩振动吸收峰,此处是脂肪醚唯一的特征吸收带。值得一提的是,1,3-二甲氧基-2-丙醇的羟基属于仲羟基,体现在1100cm^-1附近处出峰,此处的吸收峰为仲醇C-O键的伸缩振动吸收峰,从图中可以看到其与醚键的伸缩振动吸收峰重叠在一起。经对比可以看到,2,3-二甲氧基-1-丙醇的红外光谱与1,3-二甲氧基-2-丙醇的红外光谱有很大程度的相似。只是部分峰位置略有偏移,同样存在羟基吸收峰3415cm^-1,碳氢键吸收峰2929cm^-1,2896cm^-1,甲氧基的振动吸收峰2827cm^-1,醚键吸收峰1123cm^-1。不同之处在于1073cm^-1为伯羟基的C-O振动吸收峰(1050cm^-1附近),说明此物质的羟基位于伯碳上。通过与1,3-二甲氧基-2-丙醇红外光谱图的对比,可以看出,二者结构相似,只是存在羟基与甲氧基互换而带来的出峰位置的偏移。进一步证明了2,3-二甲氧基-1-丙醇的正确性。(3)核磁谱图表征:从核磁共振碳谱(图3)中可以看出,化合物共有四种类型的碳,通过观察分子式(1)不难发现,两个甲氧基-OCH₃(即1’和5’碳),所处的化学环境相似,很有可能因为覆盖而导致没有被检测出来。碳原子及其归属如下所示:NMR(δppm):73.62(4’);70.29(3’);59.42(1’、5’);48.10(2’) ntent="drawing" img-format="tif" inline="yes" orientation="portrait" wi="700"/>分子式(1)从核磁共振氢谱(图4)可知,从δ(4.0~3.1)ppm区域共显示出五组质子峰,各峰分别与其分子中各质子相互对应,将分子式中的氢原子进行标号,如分子式(2)所示。谱图中从低场到高场各组峰的峰面积之比为1:2:2:3:1。 ntent="drawing" img-format="tif" inline="yes" orientation="portrait" wi="700"/>分子式(2)其分子中各氢原子的归属如下所示:1Hxa0NMR(δppm):3.90(m,1H,3’,C-H);3.57~3.48(m,2H,2’,C-H);3.43(d,2H,4’,C-H);3.32(s,3H,1’、6’,C-H);3.20(d,1H,5’,O-H)在图5中显示了化合物中碳氢的相关情况。综合核磁共振氢谱、核磁共振碳谱和二维谱图来看,此化合物的结构与2,3-二甲氧基-1-丙醇相符合。另外,我们对未知物质进行了旋光度的测定,经测定,其旋光度为0。通过以上表征手段,我们可以确认所得到的产品是2,3-二甲氧基-1-丙醇。实施例2:反应在高压反应釜中进行,反应条件如实施例1。不同之处在于原料配比甲醇/环氧氯丙烷/催化剂=6/1/0.01。2,3-二甲氧基-1-丙醇的收率达到98.96%,2,3-二甲氧基-1-丙醇对环氧氯丙烷的选择性为100%,环氧氯丙烷转化率达98.96%。实施例3:将原料甲醇17.5mL,环氧氯丙烷6.73mL,催化剂离子液体N,N,N-三甲基-N-磺丁基硫酸氢铵0.25g(三者摩尔比为甲醇/环氧氯丙烷/催化剂=5/1/0.01)一同投入到反应釜中,以磁力搅拌充分混合后,系统初始压力为常压,升温至120°C反应开始计时,时间为10小时。反应后经冷却,液体样品采用气相色谱进行分析。2,3-二甲氧基-1-丙醇的收率达到99.75%,其对环氧氯丙烷的选择性为100%,环氧氯丙烷转化率达99.75%。实施例4:反应在高压反应釜中进行,反应条件如实施例3。不同之处在于反应时间改为6小时。2,3-二甲氧基-1-丙醇的收率达到96.47%,其对环氧氯丙烷的选择性为100%,环氧氯丙烷转化率达96.47%。实施例5:反应在高压反应釜中进行,反应条件如实施例1。不同之处在于反应温度改为6小时,反应在室温下进行。2,3-二甲氧基-1-丙醇的收率达到26.48%,其对环氧氯丙烷的选择性为100%,环氧氯丙烷转化率达26.48%。实施例6:反应在高压反应釜中进行,反应条件如实施例3。不同之处在于反应温度改为60°C。2,3-二甲氧基-1-丙醇的收率达到27.45%,其对环氧氯丙烷的选择性为100%,环氧氯丙烷转化率达27.45%。实施例7:反应在高压反应釜中进行,反应条件如实施例3。不同之处在于原料摩尔比甲醇/环氧氯丙烷/催化剂=5/1/0.05。2,3-二甲氧基-1-丙醇的收率达到95.52%,其对环氧氯丙烷的选择性为100%,环氧氯丙烷转化率达95.52%。实施例8:反应在高压反应釜中进行,反应条件如实施例3。不同之处在于原料摩尔比甲醇/环氧氯丙烷/催化剂=5/1/0.1。2,3-二甲氧基-1-丙醇的收率达到92.32%,其对环氧氯丙烷的选择性为100%,环氧氯丙烷转化率达92.32%。