[发明专利]一种用于季先科反应的LDH催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种柱撑水滑石（LDH)催化剂及其制备方法，尤其是涉及一种用于季先科反应的LDH催化剂及其制备方法。

背景技术

2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇单异丁酸酯是水性建筑涂料(通常为乳胶漆）的成膜助剂，其优点是成膜作用优异、无毒无害，可替代其它有毒的成膜助剂，在水性乳胶涂料中的用量一般为2～6%，因此该成膜助剂的产业化具有重要的经济意义和广阔的应用前景。同时该产品也是一种重要的精细化工中间体，被广泛应用于工业PVC增塑剂、润滑剂等相关行业。2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇单异丁酸酯主要采用以异丁醛为原料，经两步法合成，即由异丁醛缩合反应和季先科反应（Tishchenko reaction）制得。

季先科反应常用的催化剂以氢氧化钠（DE3024496A1、US3091632、 US5180847、CN1098712A等）和氢氧化钡（CN1417195A、CN1325841A等）为主。然而，采用氢氧化钠作为季先科反应的催化剂时，产品收率低，副产物多对设备腐蚀严重，反应条件欠温和，废水排放量大。采用氢氧化钡作为季先科反应的催化剂时，虽然可提高产品收率，但催化剂毒性大，价格贵，废水排放量大。2004年，EASTMAN公司报道了以氢氧化钠改性泥土蒙脱土、胶岭土、高岭土为合成2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇单异丁酸酯的固体碱催化剂，但催化活性低，反应时间长达200 h（US6794325）。

水滑石类阴离子粘土是近年来受到广泛关注的一类新型催化材料，包括水滑石化合物(HT)和类水滑石化合物（HTLCs），它是一种由带正电荷的金属氢氧化物和层间填充带负电荷的阴离子及中性水分子构成的层状氢氧化物，又称为双金属氢氧化物。若阴离子嵌入其中，则称其为柱撑水滑石（LDH)。LDH具有二维结构的可调性，在碱催化、加氢、聚合、缩合及醇类转化等反应中表现出催化活性高和选择性好等特点，对其催化方面的应用已有大量的研究。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于季先科反应的LDH催化剂及其制备方法，能够克服现有的季先科反应中碱催化剂所存在的产品收率低，副产物多，对设备腐蚀严重等缺陷，在季先科反应合成酯中用作催化剂，实现单程收率高、副产物少、成本低、环境友好的目标。

水滑石其晶体属于六方晶系，其化学通式为[M²⁺_1-xM³⁺_x(OH)₂]^x+(A^n-_x/n)·mH₂O，其中M²⁺和M³⁺分别为二价和三价金属阳离子，x为M³⁺的物质的量分数，即x= M³⁺/（M²⁺+ M³⁺），A^n-代表层间阴离子，m为层间结晶水数目。它是一种由带正电荷的金属氢氧化物和层间填充带负电荷的阴离子及中性水分子构成的层状氢氧化物。由于水滑石材料层板是由金属氢氧化物构成的，因此它具有一定的碱性，并且可以根据层板金属离子的组成对碱性进行调节。水滑石材料还有另一种重要特性，即阴离子可交换性及孔道可控性。利用这些特性,可设计满足特殊用途的固体碱催化剂。

本发明通过以下技术方案实现发明目的：

一种用于季先科反应的LDH催化剂，其特征在于：所述的催化剂为叔丁氧基负离子柱撑的层状镁铝阴离子粘土。

所述的LDH催化剂，其层状镁铝阴离子粘土可用通式[Mg²⁺_1-xAl³⁺_x(OH)₂]^x+(A^n-_x/n)·mH₂O表示，Mg/Al摩尔比为4～2，优选2.5～3；层间阴离子（A^n-）可选自硫酸根、硝酸根或氯离子，优选硝酸根。

所述的LDH催化剂，叔丁氧基负离子（O^tBu^-）的交换量为5.0～12.0%，优选7.0～10.0%。