[发明专利]一种用含离子液体的混酸催化体系合成对叔丁基邻苯二酚的方法

说明书

技术领域

本发明属精细化学品合成技术领域，具体为一种用含离子液体的混酸催化体系合成对叔丁基邻苯二酚的方法。

背景技术

对叔丁基邻苯二酚（4-tert-butylcatechol，简称4-TBC），是一种白色或者浅黄色晶体，溶于丙酮、甲醇、乙醇等有机溶剂，不溶于水。作为一种重要的精细化工产品，主要用作高效阻聚剂，美国ASTM协会指定其为苯乙烯等通用的阻聚剂，并且可以作为聚丙烯、合成橡胶、润滑油、己内酰胺等产物的抗氧剂，在化学工业中具有广泛应用。目前4-TBC的主要合成方法为邻苯二酚的烷基化反应，在合成4-TBC的研究工作中烷基化催化剂的开发研究受到越来越多的关注。

现有的4-TBC的合成方法中常用的催化剂主要是硫酸、磷酸等常规液体酸和沸石、阳离子交换树脂、分子筛等固体酸。以硫酸、磷酸等无机酸为催化剂，对设备造成严重腐蚀，反应完毕后，需要中和、水洗催化剂以及含酚废水处理的工序，引起严重的环境污染和大量的原料浪费。沸石做催化剂催化性能非常差，转化率低，造成原料很大的浪费。酸性离子交换树脂作催化剂，耐热性差，孔分布不均，存在严重的催化饱和现象。酸性分子筛催化合成4-TBC，造价昂贵，再生比较困难，生产成本较高。

近年来，为适应绿色化学的发展需要，离子液体作为一种新型的对环境友好的绿色溶剂和催化剂引起专家学者的高度重视。离子液体是完全由有机阳离子和无机或有机阴离子构成、在室温或室温附近温度下呈液体状态的盐类，通过调节阳离子和阴离子的比例或在离子液体中引入含活泼氢的酸性基团可得到具有催化功能的酸性离子液体。酸性离子液体具有固体酸和液体酸的优点，流动性好、没有挥发性、酸性位密度高而且酸性容易调变、易与产物分离、可循环使用等优点，被认为是二十一世纪最具前景的绿色催化材料。

目前有关酸性离子液体的合成及在烷基化反应中的应用有很多报导，例如陈栓虎等2006合成的苯并咪唑类酸性离子液体（中国专利，公开号CN 1958576A）、李心琮等2007年合成的1-甲基-3-苄基咪唑阳离子的酸性离子液体（中国专利，公开号CN 101058560A）、周晓海等2008合成的含N-烷基吡咯烷酮基团的酸性离子液体（中国专利，公开号CN101153018A）、陈群等2011年合成的磺酸基功能化已内酰胺酸性离子液体（中国专利，公开号CN 102120728A）。M·德赖弗等2007年公开了一种使用酸性离子液体催化剂制备烷基化的芳族化合物的方法（中国专利，公开号CN 101484407）。孙学文、赵锁奇等人研究以三氯化铁-氯化丁基甲基咪唑(FeCl3-[bmim]C1)离子液体为催化剂催化苯与乙烯的烷基化反应，结果表明：酸性的离子液体具有较高的活性与选择性，并且离子液体的活性与其酸度密切相关，酸度越大离子液体的催化活性越好。李艳伟等人在研究离子液体催化苯酚与叔丁醇的烷基化反应中，指出此反应的选择性很大程度上取决于酸强度和温度。郜蕾、郭新闻等人用季胺类离子液体催化邻甲酚与叔丁醇的烷基化反应，指出增加离子液体的酸性，有利于提高催化活性。但现有酸性离子液体的酸性较弱，催化效果较差，极大的限制了其工业应用。本课题组首次研究了用单一离子液体催化合成对叔丁基邻苯二酚的工艺过程，证明了离子液体作为一种新型的环境友好的催化剂，可以替代传统的污染严重的催化剂。此方法解决了金属设备的腐蚀问题，省去中和水洗等复杂的后处理工序，减少环境污染，而且催化剂用量少，稳定性好，回收方便，降低了生产成本。但单一离子液体的酸强度较弱，其对产品选择性为65.3%，没有起到较好的催化效果。酸强度是影响离子液体催化活性的重要因素，为了提高其催化性能，必须增强其酸性。本发明涉及的离子液体酸性增强方法操作简便，酸性增强的离子液体更有利于催化烷基化反应，且反应条件温和，离子液体可循环使用，降低了生产成本。

发明内容

本发明的目的是针对当前4-TBC合成中采用常规酸催化产生的环境污染、设备腐蚀及单一离子液体酸性较低催化效果不如工业用烷基化催化剂硫酸、氢氟酸等问题，提出了一种用含离子液体的混酸催化体系合成对叔丁基邻苯二酚的方法。本发明中的混酸是将两种不同种类离子液体混合，或将一种离子液体与一种布朗斯台德酸混合，搅拌均匀可直接作为烷基化反应的催化剂，离子液体既是催化剂，又是溶剂。此过程增强了离子液体酸性，既解决了单一离子液体催化酸性较弱的缺点，也解决了对金属设备的腐蚀问题，省去中和水洗等复杂的后处理工序，减少环境污染，而且催化剂用量少，稳定性好，回收方便，降低了生产成本。

本发明的技术方案为：