[发明专利]一类酸性离子液体及其催化应用

说明书

本发明公开了一类新型酸性离子液体及其催化应用。酸性离子液体阳离子结构为N‑(磺酸基烷基)‑2‑巯基苯并噻唑正离子，阴离子为酸根离子，如HSO₄^‑、BF₄^‑、p‑CH₃‑C₆H₄‑SO₃^‑、C₆H₅SO₃^‑。以酸性离子液体为催化剂，催化羰基化合物和苯酚的缩合反应，反应速度快，羰基化合物转化率为100％，双酚产物选择性高于文献报道值；该酸性离子液体催化双酚化合物合成还具有无需添加巯基酸助催化剂，生产过程简单，设备腐蚀性小，离子液体和过量苯酚可回收循环利用，环境友好等优点。

技术领域

本发明涉及一类新型酸性离子液体及其催化应用，具体涉及一类新型酸性离子液体催化剂的制备以及利用该酸性离子液体催化合成一系列双酚化合物的方法，属有机合成技术领域。

背景技术

双酚芴是以芴酮和苯酚为原料，在酸性催化剂存在下，经缩合反应制得的具有Cardo环骨架结构的化合物。在现代聚合物加工工业中，双酚芴及其取代衍生物作为重要的单体，被大量用于制备具有耐高温、良好的光泽性、高阻燃性能的聚碳酸酯、聚氨酯、聚醚等缩聚产品。以双酚芴单体制成的高分子耐热材料、感光材料、电导体材料及耐高温涂料等，被广泛应用于航天航空、汽车、电子等行业领域。

按照所使用酸催化剂的不同，双酚芴的合成方法分为无机酸法[硫酸法(US4675458)、氯化氢法(US5149886)等]、有机酸法(WO 2011071340)、酸性离子交换树脂法(CN1617845)、杂多酸法(化学工程师,2009, 23(6):12-13)、功能化离子液体法(大连理工大学学位论文，2015)。

浓硫酸法催化合成双酚芴的产率可以达95％，该方法虽然流程简单、操作方便、产物收率高，但产品回收过程采用甲醇与水经过反复洗涤以除去浓硫酸和过量苯酚，因此产生大量难处理的含酚、醇、硫酸的废水，对环境造成严重危害。氯化氢法由于氯化氢具有强腐蚀作用，设备要求高、费用高、使用寿命短，且工艺流程长。杂多酸法，双酚芴产率相对较低，最高仅70％产率。酸性离子交换树脂法，双酚芴产率为82.6％，催化剂可以回收，但是反应时间较长。有机酸法的反应时间也较长，且后处理工艺效率低，催化剂成本高、难回收。功能化离子液体法，是我们课题组的前期工作。该功能化离子液体催化合成双酚芴时，必须添加助催化剂巯基乙酸，巯基羧酸具有恶臭气味且不易回收利用。

双酚A作为重要的单体用于生产聚碳酸酯、环氧树脂以及聚砜树脂等多种高分子材料。用于聚碳酸酯和环氧树脂生产的双酚A占双酚A总消费量的90％以上。聚碳酸酯是一种优良的工程塑料，绝缘性能、耐冲击性、耐热性优良，稳定性好。环氧树脂的粘结力强，耐腐蚀、耐溶剂、抗冲性能和电性能良好，广泛用作粘结剂、涂料、复合材料等。随着双酚A下游产品的不断发展，双酚A在化工、轻工、电子仪表、机电、交通运输、建筑等领域中得到广泛应用。

传统双酚A生产主要采用硫酸法(广东化工,2014,41(2):26、37.)或氯化氢法(CN101100416)。但是，传统工艺因为副产物多，后处理复杂，污染严重，设备腐蚀严重，现已基本淘汰。