一种季鏻盐离子液体复合催化剂及其制备方法和应用的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种季鏻盐离子液体复合催化剂、一种季鏻盐离子液体复合催化剂的制备方法、由该方法制备得到的季鏻盐离子液体复合催化剂、以及所述季鏻盐离子液体复合催化剂的应用。所述季鏻盐离子液体复合催化剂的通式为Bu3P+R2R1-/nZnCl2/mLaCl3，R1为卤素，R2为C10-C18的直链或支链烷基，n为1-5，m为0.01-0.5。采用该季鏻盐离子液体复合催化剂进行傅克烷基化反应，不仅能够提高反应产物的产率，而且当所述含芳基化合物为甲苯、所述烷基化剂为苄氯时，还能够提高反应产物中单苄基甲苯和双苄基甲苯的收率。此外，该季鏻盐离子液体复合催化剂还能够循环利用，从而避免对环境的污染，降低生产成本。
【专利说明】一种季鳞盐离子液体复合催化剂及其制备方法和应用
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种季鱗盐离子液体复合催化剂、一种季鱗盐离子液体复合催化剂的制备方法、由上述方法制备得到的季鱗盐离子液体复合催化剂、以及所述季鱗盐离子液体复合催化剂在傅克烷基化反应中的应用。
【背景技术】
[0002]离子液体是一类被普遍认为具有广泛应用前景的、可以取代传统有机溶剂的环境友好型溶剂。目前离子液体的应用领域主要包括:聚合反应、选择性烷基化、胺化反应、酰基化反应、酯化反应、化学键的重排反应、室温和常压下的催化加氢反应、烯烃的环氧化反应等，并显示出反应速度快、转化率和选择性高、催化体系可循环重复使用等优点。离子液体本身具有蒸汽压低且化学性质稳定的特点，在化学反应过程中不会产生对大气造成污染的有害气体，并且具有无味、无恶臭、无污染、不易燃、易与产物分离、易回收、可循环使用、使用方便等优点，可有效避免传统有机溶剂所造成的严重的环境、健康、安全以及设备腐蚀等问题，越来越被广泛接受和认可。因此，离子液体催化体系是一种绿色、环境友好的反应溶剂和催化体系。
[0003]电容器绝缘油主要包括苄基甲苯型电容器绝缘油和二芳基乙烷型电容器绝缘油。其中，苄基甲苯型电容器绝缘油主要成分为单苄基甲苯(简称:MBT)和双苄基甲苯(简称:DBT),以所述苄基甲苯型电容器绝缘油的重量为基准，所述单苄基甲苯的含量可以为75±2重量％、所述双苄基甲苯的含量可以为25±2重量％。二芳基乙烷型电容器绝缘油包括苯基二甲苯基乙烷绝缘油(PEX)、苯基乙苯基乙烷绝缘油(PEPE)。而导热油包括苄基甲苯型导热油，其主要成分为单苄基甲苯和双苄基甲苯，以所述苄基甲苯型导热油的重量为基准，所述单苄基甲苯的含量可以为20-50重量％、所述双苄基甲苯的含量可以为50-80重量％。
[0004]目前，电容器绝缘油和导热油的生产主要通过催化芳环的傅克烷基化反应实现。例如，所述苄基甲苯型电容器绝缘油主要通过催化甲苯和苄氯进行傅克烷基化反应得到，其中，所采用的催化剂通常为浓硫酸或固体酸催化剂。研究表明，虽然采用浓硫酸或固体酸催化剂作为催化剂时，具有较高的催化活性，但也具有以下局限性:当采用浓硫酸作为催化剂时，存在浓硫酸用量较大且不能循环使用而产生大量的废酸(生产I吨电容器绝缘油大约会产生0.5吨废酸和I吨含酸废水)、浓硫酸腐蚀性强、处理困难、不能重复使用等问题；当采用固体酸作为催化剂时，存在固体酸催化剂制备工艺复杂、价格昂贵并且在生产过程中需要频繁再生，使得电容器绝缘油的生产成本高居不下的问题，从而限制了其推广使用。因此，开发出一种具有较高催化活性、同时又能够循环使用的傅克烷基化反应催化剂已经迫在眉睫。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是为了克服上述缺陷，而提供一种新的季鱗盐离子液体复合催化齐U、一种季鱗盐离子液体复合催化剂的制备方法、由上述方法制备得到的季鱗盐离子液体复合催化剂、以及所述季鱗盐离子液体复合催化剂在傅克烷基化反应中的应用。
[0006]本发明提供了一种季鱗盐离子液体复合催化剂，其中，该季鱗盐离子液体复合催化剂的通式为Bu3P+R2IvAiZnCl2AiLaCl3, R1为卤素，R2为Cltl-C18的直链或支链烷基，η为1-5，m 为 0.01-0.5。
[0007]本发明还提供了 一种季鱗盐离子液体复合催化剂的制备方法，其中，该方法包括在100-150°C下，将通式为Bu3P+R2IV的季鱗盐与氯化锌和氯化镧反应1_10小时，其中，R1为卤素，R2为Cltl-C18的直链或支链烷基。
[0008]本发明还提供了由上述方法制备得到的季鱗盐离子液体复合催化剂。
[0009]此外，本发明还提供了上述季鱗盐离子液体复合催化剂在傅克烷基化反应中的应用。
[0010]本发明的发明人发现，一方面，通式为Bu3P+R2IvAiZnCl2AiLaCl3的季鱗盐离子液体复合催化剂具有较高的催化活性，当采用该季鱗盐离子液体复合催化剂作为傅克烷基化反应的催化剂时，不仅能够提高反应产物的产率，而且当所述傅克烷基化反应的反应物为甲苯和苄氯时，还能够提高反应产物中单苄基甲苯和双苄基甲苯的收率。另一方面，当所述季鱗盐离子液体复合催化剂用于傅克烷基化反应时，在静置状态下，所述季鱗盐离子液体复合催化剂与有机相的反应底物不互溶，整个反应体系呈两相状态；当反应进行时，开启搅拌，所述季鱗盐离子液体复合催化剂可以均匀地分散于有机相的反应底物中，从而使得反应能够顺利进行；当反应结束后，停止搅拌，所述季鱗盐离子液体复合催化剂又与有机相的反应产物重新分为两相，经简单的相分离便可将所述季鱗盐离子液体复合催化剂与含有产物的有机相分开。所述季鱗盐离子液体复合催化剂不经任何处理便可直接用于下次的催化反应，从而实现了真正意义上的循环使用、避免了催化剂对环境的污染、大幅度降低了废液的处理费用和产品的生产成本，极具工业应用前景。
[0011]本发明的其他特征和优点将在随后的【具体实施方式】部分予以详细说明。
【具体实施方式】
[0012]以下对本发明的【具体实施方式】进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的【具体实施方式】仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
[0013]本发明提供的季鱗盐离子液体复合催化剂的通式为Bu3P+R2IvAiZnCl2AiLaCl3, R1为卤素，R2为Cltl-C18的直链或支链烷基，η为1-5，m为0.01-0.5，η和m表示摩尔数。
[0014]其中，η表示相对于I摩尔Bu3P+R2Rp ZnCl2的摩尔数,为1-5 ;m表示相对于I摩尔Bu3P+R2RuLaCl3的摩尔数，为0.01-0.5。所述卤素可以为氯原子、溴原子、氟原子或碘原子；所述Cltl-C18的直链或支链烷基的具体实例可以包括但不限于:癸基、十二烷基、十四烷基、十TK烧基和十八烧基。
[0015]根据本发明，优选地，R1为氯原子或溴原子，R2为C12-C16的直链烷基，η为2-4，m为0.01-0.1，这样能够使得到的季鱗盐离子液体复合催化剂具有更高的催化活性并能够提高反应产物的产率。所述C12-C16的直链烷基例如可以为十二烷基、十四烷基或十六烷基。
[0016]本发明提供的季鱗盐离子液体复合催化剂的制备方法包括在100-150°C下，将通式为Bu3P+R2IV的季鱗盐与氯化锌和氯化镧反应1-10小时，其中，R1为卤素，R2为Cltl-C18的直链或支链烷基。优选地，R1为氯原子或溴原子，R2为C12-C16的直链烷基。[0017]其中，通式为Bu3P+R2IV的季鱗盐的结构如式(I )所示:
[0018]
【权利要求】
1.一种季鱗盐离子液体复合催化剂，其特征在于，该季鱗盐离子液体复合催化剂的通式为Bu3P+R2Rr/nZnCl2/mLaCl3, R1为卤素，R2为C10-C18的直链或支链烷基，η为1-5, m为0.0l-0.5ο
2.根据权利要求1所述的季鱗盐离子液体复合催化剂，其中，R1为氯原子或溴原子，R2为C12-C16的直链烷基，η为2-4，m为0.01-0.1。
3.一种季鱗盐离子液体复合催化剂的制备方法，其特征在于，该方法包括在100-150°C下，将通式为Bu3P+R2IV的季鱗盐与氯化锌和氯化镧反应1_10小时，其中，R1为卤素，R2为Cltl-C18的直链或支链烷基。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其中,R1为氯原子或溴原子，R2为C12-C16的直链烷基。
5.根据权利要求3或4所述的制备方法，其中，所述反应的温度为120-140°C、反应的时间为2-4小时。
6.根据权利要求3或4所述的制备方法，其中，以Imol的通式为Bu3P+R2IV的季鱗盐为基准，所述氯化锌的用量为l_5mol，所述氯化镧的用量为0.01-0.5mol ;优选地，以Imol的通式为Bu3P+R2R1-的季鱗盐为基准，所述氯化锌的用量为2-4mol，所述氯化镧的用量为0.01-0.1mol ο
7.根据权利要求3或4所述的制备方法，其中，通式为Bu3P+R2R1-的季鱗盐选自十二烷基三丁基氯化鱗、十四烷基三丁基氯化鱗和十六烷基三丁基氯化鱗中的一种或多种。
8.根据权利要求3或4所述的制备方法，其中，该方法还包括将通式为Bu3P+R2IV的季鱗盐与氯化锌和氯化镧反应之前，分别将所述季鱗盐、氯化锌和氯化镧除水。
9.由权利要求3-8中任意一项所述的方法制备得到的季鱗盐离子液体复合催化剂。
10.权利要求1、2或9所述的季鱗盐离子液体复合催化剂在傅克烷基化反应中的应用。
【文档编号】C07C15/16GK103801402SQ201210447968
【公开日】2014年5月21日 申请日期:2012年11月9日 优先权日:2012年11月9日
【发明者】伍振毅, 王果果, 殷冬媛, 赵新, 梁睿, 赵瑞英 申请人:中化化工科学技术研究总院