[发明专利]烷基化反应用催化剂及使用了该催化剂的烷基芳香族烃化合物的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及烷基化反应用催化剂及使用了该催化剂的烷基芳香族烃化合物的制造方法。

背景技术

烷基化反应是在化学工业中非常频繁地进行的重要的反应。但是，以工业规模进行烷基化反应时，安全性的问题或风险很大。例如，习惯性地使用毒性高的化学物质或在高温下进行反应的情况较多，以工业规模实施这些反应时，危险性高。

一直以来，作为烷基化反应的方法，有1）将硫酸或氟化氢用作催化剂的方法（参照非专利文献1）、2）使用含氯化铝的催化剂的方法（参照非专利文献2）。但是，这些中的任一种方法由于使用腐蚀性高的酸或含卤化物，因而需要装置的防腐蚀对策或者在反应后的催化剂的分离、回收中的后处理，成为复杂的工序。因此，公知的方法均不适于作为工业工艺，不是能十分令人满意的方法。

为了使反应后的催化剂的分离变得容易，优选从反应液中易于分离、回收的固体催化剂，但其活性无法令人满意。例如，报告了用固体催化剂进行甲苯与环己烯的傅-克（Friedel-Crafts）烷基化反应，但是是在添加与原料环己烯等量以上的由显示酸性质的沸石或粘土等无机构造物构成的固体催化剂的情况下进行反应（参照非专利文献3）。相对于原料使用100质量%以上的固体催化剂在工业规模上是难以实施的。

现有技术文献

非专利文献

非专利文献1:Chem Lett.,1003(1979)

非专利文献2:Tetrahedron Lett.,35,903(1994)

非专利文献3:Catalysis Letters,85,7(2003)

发明内容

发明所要解决的课题

本发明鉴于上述现状，其课题在于提供一种可赋予在工业上令人满意的活性及选择性、且可容易地进行分离、回收、再利用的用于烷基化反应的催化剂及使用了该催化剂的烷基芳香族烃化合物的制造方法。

用于解决课题的手段

本发明人等为了解决上述课题进行了反复深入研究，结果发现：通过在特定的无机结构体上担载特定的金属，能形成表现出在工业上可令人满意的活性及选择性的用于烷基化反应的催化剂。还发现：该催化剂由于是固体催化剂，因而通过对反应液进行过滤等操作，可以容易地进行分离、回收、再利用。

本发明基于上述发现而完成，通过提供“在具有离子交换能力的无机结构体上担载二价以上的金属离子而形成的烷基化反应用催化剂”及“以在该烷基化反应用催化剂的存在下、使芳香族烃化合物与具有不饱和键的化合物反应为特征的烷基芳香族烃化合物的制造方法”，解决了上述课题。

发明效果

本发明的烷基化反应用催化剂具有在工业上可令人满意的活性及选择性，且可容易地进行分离、回收、再利用。

另外，根据使用了本发明的烷基化反应用催化剂的本发明的烷基芳香族烃化合物的制造方法，能够以高收率及高选择率制造烷基芳香族烃化合物。

具体实施方式

作为构成本发明的烷基化反应用催化剂的具有离子交换能力的无机结构体，只要是具有离子交换能力的无机结构体，则无特别限定，优选以硅和铝为主成分的无机结构体。作为这样的以硅和铝为主成分的无机结构体，可举出如二氧化硅-氧化铝、沸石、介孔二氧化硅、羟磷灰石或水滑石等粘土等，其中特别优选沸石。

作为沸石并无限制，例如可以使用Y型、A型、镁碱沸石型、ZSM-5（MFI型）、ZSM-12（MTW型）、丝光沸石型、beta型、X型、T型等中的任一种，还可使用对这些物质进行了阳离子（H⁺、NH₄⁺、金属离子等）交换的产物、改变了骨架中的Si／Al比的产物、将骨架中的Si改变为Ti或Sn、Zr等其他金属的产物等。这些沸石还可使用市售品。

沸石的Si／Al比并无限定，例如可以是0.01～100，优选为1以上、更优选为2以上，优选为80以下、更优选为60以下。

作为担载于上述无机结构体上的金属离子，只要是二价以上的离子即可，可举出作为多价离子的镧系金属(原子序数57～71的元素总称)、钇、镁、钙、锶、镓、铟等，其中优选镧系金属，特别优选镧、铈、镨、钕、钐、镱。这些可以是离子种类，也可以是对离子种类进行了还原处理等的金属种类。

担载于无机结构体上的金属离子的担载量优选为烷基化反应用催化剂重量的1～30质量%的范围、特别优选为3～20质量%的范围。当金属离子的担载量过少时，无法表现出充分的活性；而担载量过多时，烷基芳香族烃化合物的收率及选择性有时会降低。