本发明涉及化学合成领域，具体涉及一种由二甲苯与线性α-烯烃反应制备直链烷基苯的方法。
背景技术：
直链烷基苯是苯或含有短链烷基苯与长链烯烃在催化剂作用下烷基化得到，是合成烷基苯磺酸盐表面活性剂的主要原料。工业上传统技术采用氢氟酸催化，在生产过程中严重腐蚀设备并对环境造成污染，且催化剂难以重复使用。后来开发出无腐蚀性、无毒的固体酸催化剂来替代氢氟酸，采用环境友好的烷基化工艺已然成为发展趋势。固体酸在腐蚀性和环境污染方面相比氢氟酸有明显改善，但是固体酸催化剂仍存在诸多问题，如催化剂容易失活，对原料含水量要求苛刻，单程寿命短，并且固体酸的烷基化反应和催化剂再生需要频繁切换。近年来还开发了分子筛催化剂，相比固体酸，其活性较好，无污染，但稳定性差，成本高。
使用无水三氯化铝作为烷基化的催化剂，需要额外添加氯化氢气体作为助催化剂，此种催化剂的优点是活性高，成本低，但是通常只使用一次，产生大量废酸，后处理成本高，对环境产生污染。
直链烷基苯的原料有烯烃和苯或含短链的烷基苯，采用二甲苯为原料，与目前市场上常见烷基苯所用的苯或甲苯不同，二甲苯可以一方面可增加苯环上的烷基碳数，实验证明该方法不仅解决了苯环上的碳链长度问题，而且二甲苯的毒性远远低于苯和甲苯，使生产环境更加安全友好；另一方面是二甲苯分子的结构可使最终合成的烷基苯磺酸盐分子在油水界面上占据更大面积，从而有效地降低油水界面张力。由于二甲苯的苯环上已取代了两个甲基，甲基的推电子效应使得二甲苯比苯更容易发生亲电取代反应。但二甲苯却不容易发生二烷基化反应，这是因为在二甲苯上取代了一个长链烷基后，虽然是苯环上的电子云密度升高，但这时苯环上已经有了三个取代基，且其中一个为长链烷基，使得电子效应与空间位阻效应相比，空间位阻效应影响为主要影响因素，所以使得苯环上的进一步烷基化受到抑制。因此，烯烃与二甲苯烷基化反应时的苯/烃摩尔比和烯烃与苯烷基化反应相比大幅度降低。
技术实现要素：
本发明提供一种由二甲苯与线性α-烯烃反应制备直链烷基苯的方法，采用的是环境友好，催化剂活性高，反应条件温和易控的烷基化工艺。
所述制备方法包括：以含8～20个碳原子的线性α-烯烃与二甲苯为原料，向其中直接投加无水三氯化铝作为催化剂，投加过程中保持体系温度不高于30℃，经烷基化反应，即得，以摩尔比计，α-烯烃：二甲苯：三氯化铝＝1:3～8:0.01～0.08；作为优选，以摩尔比计，所述α-烯烃：二甲苯：三氯化铝＝1:3～5:0.05～0.08。
上述制备方法，反应条件温和，操作简便，适于工业化生产，且所得产物的纯度很高，可达到99％以上。
本发明一并提供一种制备方法的具体步骤，包括：
1)以含8～20个碳原子的线性α-烯烃与二甲苯为原料，无水三氯化铝为催化剂，投加过程中保持体系温度不高于30℃，经烷基化反应，静置分层，取上层溶液，即得直链烷基苯；
摩尔比为α-烯烃：二甲苯：三氯化铝＝1:3～8:0.01～0.08；
2)取下层溶液，得络合物催化剂；
3)以所述络合物催化剂替代无水三氯化铝，即得直链烷基苯。
优选地，以所述络合物催化剂部分替代无水三氯化铝，所述络合物催化剂为所述催化剂的95～99.5％。即：以所述络合物催化剂替代无水三氯化铝，并补充无水三氯化铝重复步骤1)，即得直链烷基苯；所述补充无水三氯化铝的重量份为步骤1)中所述无水三氯化铝的重量份的0.5～5％。
关于所述线性α-烯烃，优选地，选自1-辛烯，1-癸烯，1-十二烯，1-十四烯，1-十六烯，1-十八烯，1-二十烯中的一种。
关于所述烷基化反应，优选地，所述烷基化反应的反应温度为30～80℃；进一步优选地，所述烷基化反应的反应时间为3-7h。
在上述温度条件下，烷基化反应彻底，不产生物料的浪费，且反应速率快，反应程度理想。
作为优选地，向所述上层溶液加入碱液，调节ph值为中性；进一步优选地，所述碱液为无机碱的溶液；再进一步地，所述无机碱为氨水、氢氧化钠、氢氧化钾或碳酸盐的一种。
上述制备方法，不仅所得产物的纯度高，还利用了原料的特性，使得催化剂可以重复利用，同时保持高稳定性和催化活性，减少对环境的污染，大大降低了成本，且操作简便，生产效率大大提高。
作为优选方案，本发明提供一种由二甲苯与线性α-烯烃反应制备直链烷基苯的方法。其步骤包括：
1)将二甲苯装入反应釜中，加入无水三氯化铝，加入α-烯烃，保持温度低于30℃，加料完毕，升温至40～80℃，继续反应3～7h。
2)步骤1)的下层为三氯化铝与氯化氢、二甲苯等形成的络合物，分离出来后添加少量无水三氯化铝，可以重复使用。
3)步骤1)的上层为烷基苯粗液，含有过量二甲苯，添加碱液调节ph值至7，分离出水层，上层粗液经过减压蒸馏出过量二甲苯即得直链烷基苯。
所述的线性α-烯烃为：1-辛烯，1-癸烯，1-十二烯，1-十四烯，1-十六烯，1-十八烯，1-二十烯中的至少一种。
所述的碱液包括氨水和无机碱，其中无机碱为氨水、氢氧化钠、氢氧化钾或碳酸盐中的一种。
所述的分离出的络合物，可以作为催化剂重复使用5～8次，每次只需补充起始所加无水三氯化铝总量的1％～5％。
本发明提出的一种由二甲苯与线性α-烯烃反应制备直链烷基苯的方法，具有以下优点：
(1)使用无水三氯化铝作为催化剂，不需要额外添加干燥氯化氢作为助催化剂，利用原料中不可避免带有的极微量水分，与三氯化铝反应生成少量氯化氢气体，即可作为助催化剂；
(2)利用原料特性，反应结束后，无水三氯化铝与二甲苯等形成了液态的络合催化剂，可作为催化剂重复使用，且表现出很高的活性和稳定性，容易从反应体系中分离出来，可以循环使用，生产设备选用搪玻璃材质即可，使用过程中反应体系避免与外界接触，极大地减少排污，对环境友好，成本低，反应过程温和易控；
(3)采用二甲苯与线性α-烯烃反应制备直链烷基苯，与传统烷基苯相比，此工艺几乎不产生二烷基化，没有二烷基苯，二苯基烷烃，多烷基苯，茚满和奈满等副产物，得到的直连烷基苯纯度高。α-烯烃转化率可达到99.7％以上。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
以下实施例所采用试剂均为工业品。
实施例1
本实施例提供一种由二甲苯与线性α-烯烃反应制备直链烷基苯的方法：
1)将318g二甲苯装入带有搅拌器、温度计的反应釜中，搅拌下加入6.7g无水三氯化铝，保持温度不高于30℃，慢慢滴加168g线性1-十二烯，滴加完毕，升温至45℃，继续反应3h，静置，分层。上层为烷基苯粗液，滴加氨水，调节ph至7，分离出水层，上层粗液经过减压蒸馏出过量的二甲苯，得到272g二甲基十二烷基苯。
2)下层为络合物催化剂，可以重复使用。
液相色谱检测，纯度为99.5％。
实施例2
本实施例提供一种由二甲苯与线性α-烯烃反应制备直链烷基苯的方法：
将424g二甲苯装入带有搅拌器、温度计的反应釜中，搅拌下加入13g络合物(即实施例1步骤2)所得)，并补充0.3g新鲜无水三氯化铝，保持温度不高于30℃，慢慢滴加168g线性1-十二烯，滴加完毕，升温至45℃，继续反应3h，静置，分层。上层为烷基苯粗液，滴加氨水，调节ph至7，分离出水层，上层粗液经过减压蒸馏出过量的二甲苯，得到272g二甲基十二烷基苯。
液相色谱检测，纯度为99.3％。
实施例3
本实施例提供一种由二甲苯与线性α-烯烃反应制备直链烷基苯的方法：
1)将530g二甲苯装入带有搅拌器、温度计的反应釜中，搅拌下加入10.6g无水三氯化铝，保持温度不高于30℃，慢慢滴加224g线性1-十六烯，滴加完毕，升温至70℃，继续反应6h，静置，分层。上层为烷基苯粗液，滴加氢氧化钠溶液，调节ph至7，分离出水层，上层粗液经过减压蒸馏出过量的二甲苯，得到327.2g二甲基十六烷基苯。
2)下层为络合物催化剂，可以重复使用。
液相色谱检测，纯度为99.2％。
实施例4
本实施例提供一种由二甲苯与线性α-烯烃反应制备直链烷基苯的方法：
将636g二甲苯装入带有搅拌器、温度计的反应釜中，搅拌下加入21.5g络合物(即实施例1步骤2)所得)，并补充0.2g新鲜无水三氯化铝，保持温度不高于30℃，慢慢滴加224g线性1-十六烯，滴加完毕，升温至65℃，继续反应5.5h，静置，分层。上层为烷基苯粗液，滴加氢氧化钠溶液，调节ph至7，分离出水层，上层粗液经过减压蒸馏出过量的二甲苯，得到327.6g二甲基十六烷基苯。
液相色谱检测，纯度为99.5％。
虽然，上文中已经用一般性说明、具体实施方式及试验，对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。