3-甲基-2-环戊烯-1-酮的制备方法和应用

发布日期:2021/6/2 10:36:15

背景及概述^[1]

3-甲基-2-环戊烯-1-酮是一种淡黄色至黄棕色透明液体，具有甜的焦糖香味。它可以用作香料和医药中间体，可以合成多种药用物质，包括单端孢霉烯族毒素、肾上腺皮质素等。3-甲基-2-环戊烯-1-酮还是多种取代环戊二烯的前驱体，取代环戊二烯可与多种金属反应生成二茂类金属配合物，此类物质是烯烃聚合的一类重要催化剂。此外，3-甲基-2-环戊烯-1-酮也可作为一种汽油添加剂应用到石化产业中，如它氢化后可生成的甲基环戊烷，具有很高的辛烷值和能量密度，可作为一种很好的乙醇汽油替代品。

制备^[1]

向2,5-己二酮(120.0g)中加入去离子水(300mL,2.5vol)，搅拌均匀，记为溶液A。向氢氧化钠(100.0g)中加去离子水(400mL)，搅拌均匀，记为溶液B(即20％氢氧化钠水溶液)。安装盘管式反应器，将其置于油浴锅中，外温升至125℃。将柱塞泵1(以下称泵1)和柱塞泵2(以下称泵2)的吸料管口分别浸入溶液A和溶液B的液面下。设置泵1和泵2的流速均为12.0mL/min，同时开启两台泵，分将溶液A、溶液B从反应器的两个进料口注入反应器进行反应。反应器出口的流出液收集至250mL四口瓶，外浴0～5℃冷却。接收反应液5min后，停止反应并取样，用乙酸乙酯萃取后做GC分析，即为3-甲基-2-环戊烯-1-酮。氢氧化钠与2,5-己二酮的摩尔比为2.1:1。

应用^[2]

3-甲基-2-环戊烯-1-酮用于合成甲基环戊二烯的方法如下：

负载金属氧化物A/X型催化剂Co3O4/SiO2的制备：称取3克经过250℃预处理15h后的SiO2，将其等体积浸渍于含2.90克硝酸钴的水溶液，浸渍12小时后于60℃烘干48小时，然后在500℃焙烧4小时，之后压片成型。所制备的Co3O4/SiO2催化剂中金属氧化物Co3O4的含量为21Wt％，载体SiO2的含量为79Wt％。

将上述Co3O4/SiO2催化剂1克填装于固定床连续式反应器中，然后在氢气压力0.2MPa、氢气空速500h-1、还原温度450℃下还原1小时，之后将固定床连续式反应器的床层温度保持在450℃，控制反应压力为0.02MPa，3-甲基-2-环戊烯-1-酮的时空速为0.5h-1，氢气与3-甲基-2-环戊烯-1-酮的摩尔比为50：1，最终3-甲基-2-环戊烯-1-酮的转化率为100％，得到甲基环戊二烯的选择性为74％。