[发明专利]一种长链烷基磺酸功能化杂多酸盐、制备方法及其应用

说明书

技术领域

本发明属于化学化工领域，具体涉及一种长链烷基磺酸功能化杂多酸 盐、制备方法及其应用。

背景技术

众所周知，芳香烃的烷基化是重要的化学反应过程，该过程生产的苄 基甲苯是一种有良好的热稳定性、抗氧化性和低凝点等特性的高温合成导 热油，广泛用于食品、喷涂及无纺布等烘烤设备，也可用于低温冷却。该 反应过程中使用的传统催化剂为Lewis酸（AlCl₃），酸（H₂SO₄）， 这些催化剂无疑严重的环境污染、设备腐蚀、产品后处理问题；目前，无 机固体酸催化剂ZrO₂/SO₄、沸石分子筛、贵金属负载的改性SiO₂、Al₂O₃（ChemCatChem 2011,3,119-121）、磷钨杂多酸盐Sn₁TPA(J.Mol.Catal.A,. 337(2011)1724)等被纷纷用于该反应过程，这些催化剂在一定程度上缓 解了环境压力，但是仍然存在成本较高、合成过程复杂、高温焙烧能耗大 等诸多问题。

杂多化合物（杂多酸和杂多酸盐）因其具有超强酸性、低温高活性及 其独特的“假液相”行为，在酸催化领域一直备受关注。但是在酸催化反 应中，多采用无机金属阳离子作为杂多酸盐阳离子，应用过程中容易形成 “牛奶状”乳浊液，造成催化剂分离困难；而负载型杂多酸在催化反应过 程中活性组分容易从载体上流失，应用于多相反应过程时容易失活 （App.Catal.A,288(2005)18-24）。因此，开发低温高活性、易分离可循环的 兼具固体酸和液体酸双重优点新型杂多酸催化剂是主要的目标。

研究表明，有机官能化多金属氧酸盐杂化材料作为一种新兴的绿色介 质和催化材料成为近年来研究人员关注的热点，特别是阳离子具有离子液 体结构的杂多酸盐，将有机阳离子引入杂多酸盐结构为其带来更大的“可 设计空间”，通过对阴阳离子的设计、修饰和剪裁而赋予其专一的特性（溶 解性、催化活性等）。王军教授对有机官能化杂多化合物类催化剂的设计、 制备和催化性能进行了深入系统研究，在国际上首次将传统离子液体中的 有机阳离子部分酸性功能化后与常见的无机杂多阴离子反应 (CN101574667A,Angew.Chem.2009,121,174–177)，制备出一系列新颖的 杂多酸盐固体催化剂，并证明它们是一类熔点较高的“非常规离子液体”， 同时在一系列酯化反应中异乎寻常地表现出反应过程的均相到反应完毕的 多相体系的转变现象，是反应诱导的自分离催化剂，且简单分离后不需再 生就具有良好的反复使用性能。这项研究制备了一类全新的基于杂多酸的 有机-无机复合催化材料，且兼具均相和多相催化剂的优点，为当前的热点 研究“有机-无机杂化催化材料”注入了新的活力。

这类酸催化剂在一些强极性底物的酸催化反应中可以替代传统的质子 酸作为催化剂而取得很好的催化效果。同时我们也注意到这些催化材料对 反应底物的兼容性还有一定的局限，对一些弱极性芳香烃化合物的酸催化 转化效果较差，无法从真正意义取代这些传统质子强酸。在本发明中我们 旨在提供一种适合于催化弱极性化合物烷基化转化的有机-无机复合杂多化 合物催化材料，且兼具均相高活性和多相催化剂的易分离、可循环的多重 优点。

发明内容

本发明的目的是提供一种长链烷基磺酸功能化杂多酸盐、制备方法及 其应用，该杂多酸盐是一种具有强酸性的适用于催化芳香烃化合物烷基化 转化的催化剂，此催化剂兼具液体酸的高活性、固体酸的易分离、可回收 等特点。

本发明提供了一种长链烷基磺酸功能化杂多酸盐，其结构式如（Ⅰ） 所示：

其中，n为1或2，m为3-19，t为3或4；Y选自下列之一：PW₁₂O₄₀， PMo₁₂O₄₀，SiW₁₂O₄₀。

本发明还提供了所述长链烷基磺酸功能化杂多酸盐的制备方法，具体 按照如下步骤进行：