[发明专利]一种交联聚合酸性离子液体烷基化催化剂及其制备方法

说明书

本发明涉及一种交联聚合酸性离子液体烷基化催化剂，该催化剂是先由4‑卤代‑1‑乙烯基吡唑单体、1‑乙烯基‑3‑烷基咪唑溴盐和交联剂自由基共聚得到交联聚合离子液体，再将该交联聚合离子液体与卤代烃进行反应得取代交联聚合离子液体，最后将取代交联聚合离子液体与有机酸进行离子交换得到，作为一种用于烷基化反应的新型绿色环保的新型固体酸异相催化剂，具有优异的催化性能，可有效提高催化效率，在催化苯乙烯和邻二甲苯发生烷基化反应时，二芳基乙烷产品的收率大于90%。

技术领域

本发明涉及一种交联聚合酸性离子液体烷基化催化剂及其制备方法，该交联聚合酸性离子液体可作为催化剂应用于工业酸催化，尤其涉及应用于催化邻二甲苯与苯乙烯的烷基化反应，属于工业催化技术领域的催化剂制备技术。

背景技术

离子液体作为一种新型环境友好液体催化剂，具有结构可调、催化效率高、可循环使用和热稳定性高等特点，中国专利CN106478428A描述了一种采用离子液体作为催化剂催化合成烷基二苯胺抗氧剂的方法，制备方法简单。但是其“液体”特征同时极大限制了结构调变的可能性，阻碍了其进一步的工业化应用。将一些特定基团通过化学反应组装到离子液体的结构中,制备出功能化离子液体，是目前离子液体的研究热点之一。中国专利CN106398742A设计了一种具有温控性能的酸性聚醚型离子液体藕合三氟甲磺酸，实现了温控相分离催化制备烷基化汽油，催化剂具有高效循环性。传统的载体和固定化方法虽解决了回收难题，但由于活性组分容易脱落导致催化剂极易失活。因此亟需设计一种固体酸性聚合离子液体来避免离子液体的缺点并用于工业催化领域。

作为一种新型聚合物，聚合离子液体结合了离子液体单体和聚合物的双重优点，可利用离子液体和聚合物的可设计性合成具有特定功能的高分子材料。中国专利CN106433994A描述了一种聚合离子液体催化制备生物柴油，将酸功能化聚合离子液体作为反应的催化剂，催化脂肪酸与短链醇。中国专利CN106916237A、CN106916237主要是以酸性聚合离子液体催化丁烷与丁烯烷基化反应制备烷基化油。这些聚合酸性离子液体催化剂避免了废酸、废液的产生,减少安全隐患。制备工艺简单、活性持久、再生方便，有效实现了烷基化反应的绿色进行。

本发明在聚合酸性离子液体的基础上引入交联剂，既可以促成聚合离子液体的网状结构，又可以作为分子骨架构成聚合离子液体，这一结构可以加快分子交换，促进多孔聚合物材料发展。具有良好的机械稳定性、离子导电性、加工性、耐久性、化学相容性及可控性。因此，拓宽聚合酸性离子液体的固体酸催化应用具有重要的理论意义和较大的应用价值。

发明内容

技术问题：本发明的目的在于提供一种自由基聚合和离子交换结合的方式制备三元交联聚合酸性离子液体烷基化催化剂，合成方法简单，易于操作。同时，提供一种用于烷基化反应的新型绿色环保的固体酸异相催化剂，与传统均相催化剂相比，它易与反应物及产物分离，便于回收，并且具有良好的催化性能。

技术方案：本发明的一种交联聚合酸性离子液体烷基化催化剂是先由4-卤代-1-乙烯基吡唑单体、1-乙烯基-3-烷基咪唑溴盐和交联剂自由基共聚得到交联聚合离子液体，再将该交联聚合离子液体与卤代烃进行反应得取代交联聚合离子液体，最后将取代交联聚合离子液体与有机酸进行离子交换得到，其结构通式为：

其中，R₁为-CH₂(CH₂)₂CH₃或-CH₂(CH₂)₄CH₃；R₂为-CH₂(CH₂)_mCH₃，m为0、2、4、6；X为Cl、Br、I中的一种；Y^-为SO₃CF₃^-或CF₃COO^-；聚合度a为2～50，聚合物b为2～50，聚合物c为2～50，聚合物d为2～50。