一種季鏻鹽離子液體復(fù)合催化劑及其制備方法和應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種季鏻鹽離子液體復(fù)合催化劑、一種季鏻鹽離子液體復(fù)合催化劑的制備方法、由該方法制備得到的季鏻鹽離子液體復(fù)合催化劑、以及所述季鏻鹽離子液體復(fù)合催化劑的應(yīng)用。所述季鏻鹽離子液體復(fù)合催化劑的通式為Bu3P+R2R1-/nZnCl2/mLaCl3，R1為鹵素，R2為C10-C18的直鏈或支鏈烷基，n為1-5，m為0.01-0.5。采用該季鏻鹽離子液體復(fù)合催化劑進(jìn)行傅克烷基化反應(yīng)，不僅能夠提高反應(yīng)產(chǎn)物的產(chǎn)率，而且當(dāng)所述含芳基化合物為甲苯、所述烷基化劑為芐氯時(shí)，還能夠提高反應(yīng)產(chǎn)物中單芐基甲苯和雙芐基甲苯的收率。此外，該季鏻鹽離子液體復(fù)合催化劑還能夠循環(huán)利用，從而避免對(duì)環(huán)境的污染，降低生產(chǎn)成本。
【專利說明】一種季鱗鹽離子液體復(fù)合催化劑及其制備方法和應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種季鱗鹽離子液體復(fù)合催化劑、一種季鱗鹽離子液體復(fù)合催化劑的制備方法、由上述方法制備得到的季鱗鹽離子液體復(fù)合催化劑、以及所述季鱗鹽離子液體復(fù)合催化劑在傅克烷基化反應(yīng)中的應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]離子液體是一類被普遍認(rèn)為具有廣泛應(yīng)用前景的、可以取代傳統(tǒng)有機(jī)溶劑的環(huán)境友好型溶劑。目前離子液體的應(yīng)用領(lǐng)域主要包括:聚合反應(yīng)、選擇性烷基化、胺化反應(yīng)、酰基化反應(yīng)、酯化反應(yīng)、化學(xué)鍵的重排反應(yīng)、室溫和常壓下的催化加氫反應(yīng)、烯烴的環(huán)氧化反應(yīng)等，并顯示出反應(yīng)速度快、轉(zhuǎn)化率和選擇性高、催化體系可循環(huán)重復(fù)使用等優(yōu)點(diǎn)。離子液體本身具有蒸汽壓低且化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的特點(diǎn)，在化學(xué)反應(yīng)過程中不會(huì)產(chǎn)生對(duì)大氣造成污染的有害氣體，并且具有無味、無惡臭、無污染、不易燃、易與產(chǎn)物分離、易回收、可循環(huán)使用、使用方便等優(yōu)點(diǎn)，可有效避免傳統(tǒng)有機(jī)溶劑所造成的嚴(yán)重的環(huán)境、健康、安全以及設(shè)備腐蝕等問題，越來越被廣泛接受和認(rèn)可。因此，離子液體催化體系是一種綠色、環(huán)境友好的反應(yīng)溶劑和催化體系。
[0003]電容器絕緣油主要包括芐基甲苯型電容器絕緣油和二芳基乙烷型電容器絕緣油。其中，芐基甲苯型電容器絕緣油主要成分為單芐基甲苯(簡(jiǎn)稱:MBT)和雙芐基甲苯(簡(jiǎn)稱:DBT),以所述芐基甲苯型電容器絕緣油的重量為基準(zhǔn)，所述單芐基甲苯的含量可以為75±2重量％、所述雙芐基甲苯的含量可以為25±2重量％。二芳基乙烷型電容器絕緣油包括苯基二甲苯基乙烷絕緣油(PEX)、苯基乙苯基乙烷絕緣油(PEPE)。而導(dǎo)熱油包括芐基甲苯型導(dǎo)熱油，其主要成分為單芐基甲苯和雙芐基甲苯，以所述芐基甲苯型導(dǎo)熱油的重量為基準(zhǔn)，所述單芐基甲苯的含量可以為20-50重量％、所述雙芐基甲苯的含量可以為50-80重量％。
[0004]目前，電容器絕緣油和導(dǎo)熱油的生產(chǎn)主要通過催化芳環(huán)的傅克烷基化反應(yīng)實(shí)現(xiàn)。例如，所述芐基甲苯型電容器絕緣油主要通過催化甲苯和芐氯進(jìn)行傅克烷基化反應(yīng)得到，其中，所采用的催化劑通常為濃硫酸或固體酸催化劑。研究表明，雖然采用濃硫酸或固體酸催化劑作為催化劑時(shí)，具有較高的催化活性，但也具有以下局限性:當(dāng)采用濃硫酸作為催化劑時(shí)，存在濃硫酸用量較大且不能循環(huán)使用而產(chǎn)生大量的廢酸(生產(chǎn)I噸電容器絕緣油大約會(huì)產(chǎn)生0.5噸廢酸和I噸含酸廢水)、濃硫酸腐蝕性強(qiáng)、處理困難、不能重復(fù)使用等問題；當(dāng)采用固體酸作為催化劑時(shí)，存在固體酸催化劑制備工藝復(fù)雜、價(jià)格昂貴并且在生產(chǎn)過程中需要頻繁再生，使得電容器絕緣油的生產(chǎn)成本高居不下的問題，從而限制了其推廣使用。因此，開發(fā)出一種具有較高催化活性、同時(shí)又能夠循環(huán)使用的傅克烷基化反應(yīng)催化劑已經(jīng)迫在眉睫。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是為了克服上述缺陷，而提供一種新的季鱗鹽離子液體復(fù)合催化齊U、一種季鱗鹽離子液體復(fù)合催化劑的制備方法、由上述方法制備得到的季鱗鹽離子液體復(fù)合催化劑、以及所述季鱗鹽離子液體復(fù)合催化劑在傅克烷基化反應(yīng)中的應(yīng)用。
[0006]本發(fā)明提供了一種季鱗鹽離子液體復(fù)合催化劑，其中，該季鱗鹽離子液體復(fù)合催化劑的通式為Bu3P+R2IvAiZnCl2AiLaCl3, R1為鹵素，R2為Cltl-C18的直鏈或支鏈烷基，η為1-5，m 為 0.01-0.5。
[0007]本發(fā)明還提供了 一種季鱗鹽離子液體復(fù)合催化劑的制備方法，其中，該方法包括在100-150°C下，將通式為Bu3P+R2IV的季鱗鹽與氯化鋅和氯化鑭反應(yīng)1_10小時(shí)，其中，R1為鹵素，R2為Cltl-C18的直鏈或支鏈烷基。
[0008]本發(fā)明還提供了由上述方法制備得到的季鱗鹽離子液體復(fù)合催化劑。
[0009]此外，本發(fā)明還提供了上述季鱗鹽離子液體復(fù)合催化劑在傅克烷基化反應(yīng)中的應(yīng)用。
[0010]本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，一方面，通式為Bu3P+R2IvAiZnCl2AiLaCl3的季鱗鹽離子液體復(fù)合催化劑具有較高的催化活性，當(dāng)采用該季鱗鹽離子液體復(fù)合催化劑作為傅克烷基化反應(yīng)的催化劑時(shí)，不僅能夠提高反應(yīng)產(chǎn)物的產(chǎn)率，而且當(dāng)所述傅克烷基化反應(yīng)的反應(yīng)物為甲苯和芐氯時(shí)，還能夠提高反應(yīng)產(chǎn)物中單芐基甲苯和雙芐基甲苯的收率。另一方面，當(dāng)所述季鱗鹽離子液體復(fù)合催化劑用于傅克烷基化反應(yīng)時(shí)，在靜置狀態(tài)下，所述季鱗鹽離子液體復(fù)合催化劑與有機(jī)相的反應(yīng)底物不互溶，整個(gè)反應(yīng)體系呈兩相狀態(tài)；當(dāng)反應(yīng)進(jìn)行時(shí)，開啟攪拌，所述季鱗鹽離子液體復(fù)合催化劑可以均勻地分散于有機(jī)相的反應(yīng)底物中，從而使得反應(yīng)能夠順利進(jìn)行；當(dāng)反應(yīng)結(jié)束后，停止攪拌，所述季鱗鹽離子液體復(fù)合催化劑又與有機(jī)相的反應(yīng)產(chǎn)物重新分為兩相，經(jīng)簡(jiǎn)單的相分離便可將所述季鱗鹽離子液體復(fù)合催化劑與含有產(chǎn)物的有機(jī)相分開。所述季鱗鹽離子液體復(fù)合催化劑不經(jīng)任何處理便可直接用于下次的催化反應(yīng)，從而實(shí)現(xiàn)了真正意義上的循環(huán)使用、避免了催化劑對(duì)環(huán)境的污染、大幅度降低了廢液的處理費(fèi)用和產(chǎn)品的生產(chǎn)成本，極具工業(yè)應(yīng)用前景。
[0011]本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的【具體實(shí)施方式】部分予以詳細(xì)說明。
【具體實(shí)施方式】
[0012]以下對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描述的【具體實(shí)施方式】?jī)H用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。
[0013]本發(fā)明提供的季鱗鹽離子液體復(fù)合催化劑的通式為Bu3P+R2IvAiZnCl2AiLaCl3, R1為鹵素，R2為Cltl-C18的直鏈或支鏈烷基，η為1-5，m為0.01-0.5，η和m表示摩爾數(shù)。
[0014]其中，η表示相對(duì)于I摩爾Bu3P+R2Rp ZnCl2的摩爾數(shù),為1-5 ;m表示相對(duì)于I摩爾Bu3P+R2RuLaCl3的摩爾數(shù)，為0.01-0.5。所述鹵素可以為氯原子、溴原子、氟原子或碘原子；所述Cltl-C18的直鏈或支鏈烷基的具體實(shí)例可以包括但不限于:癸基、十二烷基、十四烷基、十TK燒基和十八燒基。
[0015]根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選地，R1為氯原子或溴原子，R2為C12-C16的直鏈烷基，η為2-4，m為0.01-0.1，這樣能夠使得到的季鱗鹽離子液體復(fù)合催化劑具有更高的催化活性并能夠提高反應(yīng)產(chǎn)物的產(chǎn)率。所述C12-C16的直鏈烷基例如可以為十二烷基、十四烷基或十六烷基。
[0016]本發(fā)明提供的季鱗鹽離子液體復(fù)合催化劑的制備方法包括在100-150°C下，將通式為Bu3P+R2IV的季鱗鹽與氯化鋅和氯化鑭反應(yīng)1-10小時(shí)，其中，R1為鹵素，R2為Cltl-C18的直鏈或支鏈烷基。優(yōu)選地，R1為氯原子或溴原子，R2為C12-C16的直鏈烷基。[0017]其中，通式為Bu3P+R2IV的季鱗鹽的結(jié)構(gòu)如式(I )所示:
[0018]
【權(quán)利要求】
1.一種季鱗鹽離子液體復(fù)合催化劑，其特征在于，該季鱗鹽離子液體復(fù)合催化劑的通式為Bu3P+R2Rr/nZnCl2/mLaCl3, R1為鹵素，R2為C10-C18的直鏈或支鏈烷基，η為1-5, m為0.0l-0.5ο
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的季鱗鹽離子液體復(fù)合催化劑，其中，R1為氯原子或溴原子，R2為C12-C16的直鏈烷基，η為2-4，m為0.01-0.1。
3.一種季鱗鹽離子液體復(fù)合催化劑的制備方法，其特征在于，該方法包括在100-150°C下，將通式為Bu3P+R2IV的季鱗鹽與氯化鋅和氯化鑭反應(yīng)1_10小時(shí)，其中，R1為鹵素，R2為Cltl-C18的直鏈或支鏈烷基。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其中,R1為氯原子或溴原子，R2為C12-C16的直鏈烷基。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的制備方法，其中，所述反應(yīng)的溫度為120-140°C、反應(yīng)的時(shí)間為2-4小時(shí)。
6.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的制備方法，其中，以Imol的通式為Bu3P+R2IV的季鱗鹽為基準(zhǔn)，所述氯化鋅的用量為l_5mol，所述氯化鑭的用量為0.01-0.5mol ;優(yōu)選地，以Imol的通式為Bu3P+R2R1-的季鱗鹽為基準(zhǔn)，所述氯化鋅的用量為2-4mol，所述氯化鑭的用量為0.01-0.1mol ο
7.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的制備方法，其中，通式為Bu3P+R2R1-的季鱗鹽選自十二烷基三丁基氯化鱗、十四烷基三丁基氯化鱗和十六烷基三丁基氯化鱗中的一種或多種。
8.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的制備方法，其中，該方法還包括將通式為Bu3P+R2IV的季鱗鹽與氯化鋅和氯化鑭反應(yīng)之前，分別將所述季鱗鹽、氯化鋅和氯化鑭除水。
9.由權(quán)利要求3-8中任意一項(xiàng)所述的方法制備得到的季鱗鹽離子液體復(fù)合催化劑。
10.權(quán)利要求1、2或9所述的季鱗鹽離子液體復(fù)合催化劑在傅克烷基化反應(yīng)中的應(yīng)用。
【文檔編號(hào)】C07C15/16GK103801402SQ201210447968
【公開日】2014年5月21日 申請(qǐng)日期:2012年11月9日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月9日
【發(fā)明者】伍振毅, 王果果, 殷冬媛, 趙新, 梁睿, 趙瑞英 申請(qǐng)人:中化化工科學(xué)技術(shù)研究總院