[发明专利]一种以己内酰胺类离子液体为催化剂合成对叔丁基甲苯的方法

说明书

技术领域

本发明属于化工原料合成领域，特别涉及一种采用己内酰胺类离子液体为催化剂合成对叔丁基甲苯的方法。

背景技术

对叔丁基甲苯(PTBT)是一种重要的化工原料，是生产对叔丁基苯甲酸、对叔丁基苯乙醛、对叔丁基苯甲醚的中间体，也是香料、塑料、树脂工业中的重要中间体。根据原料的不同，生产对叔丁基甲苯的方法可分由三条路线：(1)甲苯与异丁烯烷基化法，该法一般采用浓硫酸为催化剂，反应产率在95％以上，适用于原料异丁烯易得的企业生产；(2)甲苯与叔丁醇烷基化法，工业上该法一般采用尿素/硫酸或氢氟酸/氟磺酸为催化剂，反应产率在44-85％之间；(3)甲苯与氯代叔丁烷烷基化法，该法一般采用无水三氯化铝为催化剂，反应可采用溶剂，也可不采用溶剂，反应产率为73％左右。以上三条合成路线采用的催化剂大部分为浓硫酸或氢氟酸，存在对生产设备腐蚀严重，催化剂不能循环使用，反应后的三废会带来环境污染等问题。

为了克服和解决这些问题，近年来很多研究者尝试采用固体超强酸、分子筛以及杂多酸催化剂，如H型丝光沸石分子筛、HY型沸石分子筛、大孔丝光沸石分子筛、活性炭负载的磷钨酸催化剂等，以取代浓硫酸或氢氟酸催化剂。例如，中国专利CN 102199068 A公开了一种采用介微孔复合型分子筛(其中微孔分子筛为beta沸石，介孔分子筛为MCM-41)催化甲苯与叔丁醇生产对叔丁基甲苯的方法。在甲苯与叔丁醇摩尔比为1:2～6，催化剂投加量为甲苯重量的5～30％，160～240℃的条件下，反应2～8小时，甲苯转化率64～72％，对叔丁基甲苯选择性82～89％。中国专利CN 102557858 A公开了一种采用丝光沸石为催化剂，在固定床反应器中气相催化甲苯与叔丁醇生产对叔丁基甲苯的方法，在反应温度150～190℃，液空速1～8ml/g cat×h，甲苯/叔丁醇摩尔比为1:1～1:6的条件下，甲苯转化率为10～33％，对叔丁基甲苯的选择性达35～75％。这些固体催化剂具有易分离、环境污染小等优势，但就目前来说，采用这些催化剂需要较高的反应温度和较长的反应时间，且PTBT收率相对较低。另外，固体催化剂还普遍存在稳定性差，易失活，寿命短等缺陷。

离子液体具有宽的液态范围、低的蒸汽压、高催化活性、低腐蚀性、可重复使用、以及分子结构可设计性等优点，作为新型的绿色催化剂或溶剂已引起了广泛的研究兴趣，在酰基化、聚合、异构化、烷基化等有机合成中得到了广泛应用。尤其是酸性离子液体，它与固体酸相似，没有挥发性、环境友好、易回收利用，且其酸性和酸强度可灵活调节，另外还具有液体材料的优势，如流动性好、酸强度分布均匀等，因此，酸性离子液体具有取代工业酸催化剂的潜力。但是，传统的酸性离子液体大多是以咪唑类、吡啶类、吡唑类等为阳离子，这些离子液体的合成原料毒性较高、且价格昂贵，导致离子液体的合成成本很高，很难实现工业化生产。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种反应条件温和、工艺简单、成本低廉、环境友好且适于大规模工业化生产的以己内酰胺类离子液体为催化剂合成对叔丁基甲苯的方法。

为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种以己内酰胺类离子液体为催化剂合成对叔丁基甲苯的方法，包括如下制备步骤：

(1)先将甲苯加入反应釜中，然后加入的己内酰胺类离子液体，最后加入异丁烯或叔丁醇；先加甲苯和己内酰胺类离子液体，再加异丁烯或叔丁醇，使价格相对比较低廉的甲苯过量，确保异丁烯或叔丁醇完全反应。

(2)调节并控制反应温度和时间；

(3)静置分层，分离上层液，精馏得到产物对叔丁基甲苯；

(4)将步骤(3)中的下层液用甲苯洗涤，真空干燥除去甲苯，即得可循环使用的己内酰胺类离子液体。

上述以己内酰胺类离子液体为催化剂合成对叔丁基甲苯的方法，在步骤(1)中：甲苯与异丁烯或叔丁醇的摩尔比为2～6:1。

上述以己内酰胺类离子液体为催化剂合成对叔丁基甲苯的方法，在步骤(1)中：己内酰胺类离子液体的添加量为甲苯质量的10～20％。

上述以己内酰胺类离子液体为催化剂合成对叔丁基甲苯的方法，在步骤(2)中：反应温度为30-80℃。

上述以己内酰胺类离子液体为催化剂合成对叔丁基甲苯的方法，在步骤(2)中：反应时间为0.5-4h。