叔丁基苯的合成與應(yīng)用

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1、叔丁基苯的合成與應(yīng)用----羅小文(100703032474)摘要：總結(jié)了叔丁基苯的生產(chǎn)方式和應(yīng)用方向，對生產(chǎn)過程中催化劑的類型和特點進(jìn)行了分析，描述了叔丁基苯的主要應(yīng)用，對未來生產(chǎn)中的需求和研究方向進(jìn)行了簡要的論述。關(guān)鍵詞：叔丁基苯；有機(jī)合成；化工原料；催化劑叔丁基苯(Tert-butylbenzene)廣泛地應(yīng)用于精細(xì)化工產(chǎn)品及其中間體的合成中，是重要的醫(yī)藥、香料和農(nóng)藥等精細(xì)化工中間體,是合成香料鈴蘭醛、農(nóng)藥NC-129(噠螨酮)、抗組胺藥物類藥物安其敏等精細(xì)化工產(chǎn)品的主要原料；除用于有機(jī)合成原料之外，也用作溶劑和色譜分析標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)及聚合物交聯(lián)劑。從50年代起，國外對叔丁基

2、苯的合成開始了深層次的研究，但叔丁基苯仍是目前國內(nèi)市場上短缺的化工原料。我國僅有少數(shù)廠家進(jìn)行小規(guī)模的生產(chǎn)，叔丁基苯產(chǎn)量較少，遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了國內(nèi)的需求，主要依賴進(jìn)口。同時有關(guān)叔丁基苯國內(nèi)生產(chǎn)狀況的相關(guān)文獻(xiàn)報道較少，因此，對叔丁基苯生產(chǎn)工藝的改進(jìn)、催化劑種類和烷基化試劑選擇的研究對國內(nèi)叔丁基苯的開發(fā)與生產(chǎn)具有較好的指導(dǎo)意義。1叔丁基苯的合成1.1叔丁基苯合成的現(xiàn)有工藝叔丁基苯的合成大多采用傅-克烷基化反應(yīng)。常見的烷基化試劑有叔丁醇、叔丁基氯和異丁烯;催化劑常選擇無水三氯化鋁、無水三氯化鐵等Lewis酸。叔丁基苯的合成主要以叔丁醇和苯為原料,在無水AlCl3為催化劑的催化下制備[1]

3、，也可以利用異丁烯與苯反應(yīng)制得[2]。前者催化劑用量必須大于1mol(以叔醇1mol計),收率最高為62%。但大量催化劑在反應(yīng)中與原料叔丁醇作用，生成不溶于有機(jī)層混合物(紅油)，不僅反應(yīng)攪拌困難，在反應(yīng)完成時，催化劑溶于稀酸而劇烈放熱，給操作帶來不便，且催化劑消耗量大，生產(chǎn)成本高；后者原料異丁烯儲運困難，對生產(chǎn)設(shè)備要求較高，且易發(fā)生二烷基化等副反應(yīng)。據(jù)文獻(xiàn)報道，用無水三氯化鐵催化合成叔丁基苯，產(chǎn)物收率更高[3]。但是與無水三氯化鋁作為催化劑相同之處是，無水三氯化鐵也具有很強(qiáng)的吸水性，與空氣接觸會吸潮水解，且容易結(jié)塊，同時反應(yīng)完成后仍需進(jìn)行水解處理，催化劑消耗較大。液體無機(jī)酸催

4、化劑也是合成叔丁基苯的重要催化劑，而以液體酸為催化劑存在設(shè)備腐蝕嚴(yán)重、副反應(yīng)多、后處理困難、環(huán)境污染嚴(yán)重、催化劑不能重復(fù)使用等問題。1.2叔丁基苯合成的新工藝目前，叔丁基苯的合成文獻(xiàn)報道很少，現(xiàn)有文獻(xiàn)對合成新工藝報道基本都是通過對催化劑的改變以此達(dá)到優(yōu)化叔丁基苯的合成工藝。1.2.1活性氧化鐵催化合成叔丁基苯[5-9]袁淑軍等[4]采用自制的活性氧化鐵作為烷基化催化劑，叔丁基氯為烷基化試劑，進(jìn)行苯的烷基化反應(yīng)，從而合成了叔丁基苯[10]。氧化鐵在高溫下處理后可提高催化活性，不經(jīng)焙燒或焙燒后的催化劑放置在空氣中較長時間后都會失去催化活性。1.2.2質(zhì)子酸離子液體催化合成叔丁基苯

5、用質(zhì)子酸離子液體代替?zhèn)鹘y(tǒng)催化劑催化苯和叔丁醇反應(yīng)合成叔丁基苯是目前效果較好的催化劑之一[11]。質(zhì)子酸離子液體作為一種新型的烷基化反應(yīng)的溶劑和催化劑，具有低蒸汽壓、對環(huán)境友好、高催化效率和易回收利用等特點。質(zhì)子酸離子液體以其優(yōu)良特性在酸催化反應(yīng)中顯示出巨大的優(yōu)勢，主要表現(xiàn)為:(1)離子液體與固體酸相似，沒有揮發(fā)性，具有環(huán)境友好的優(yōu)點；(2)質(zhì)子酸酸性的調(diào)變更容易，更精細(xì)，從而更有利于催化劑的優(yōu)化；(3)離子液體具有液體材料的優(yōu)勢，如流動性好、酸強(qiáng)度分布均勻等，催化效率高，易回收利用。l.3叔丁基苯合成中的基本問題反應(yīng)中所用原料及反應(yīng)裝置必須充分干燥，并防止?jié)駳膺M(jìn)入；在制備單烷

6、基苯的過程中，為增加單烷基苯的總收率，通常苯過量較多，反應(yīng)效率較低；反應(yīng)完成后，催化劑需用水或者酸分解，其間會有大量熱能和催化劑分解物生成，對環(huán)境造成較大的潛在危害；反應(yīng)完畢后必須立即進(jìn)行分解，長時間放置會導(dǎo)致催化劑和反應(yīng)產(chǎn)物再次反應(yīng)，導(dǎo)致副反應(yīng)增加。2叔丁基苯的應(yīng)用叔丁基苯的應(yīng)用是極其廣泛的，通過深度加工已經(jīng)開發(fā)了很多新產(chǎn)品，主要的應(yīng)用方向是以農(nóng)藥、香料、醫(yī)藥等高附加值的精細(xì)化工產(chǎn)品為主。2.1制備香料鈴蘭醛[12]鈴蘭醛又名百合醛，是一種應(yīng)用廣泛的日化香料，具有鈴蘭、百合、紫丁香、兔耳草和仙客來等香氣，是一種香氣清新、幽雅的花香型香料，通常用于調(diào)配素馨蘭、東方香型、花香型

7、香精。目前我國所需的鈴蘭醛大多依賴進(jìn)口。叔丁基苯是合成鈴蘭醛的最原始原料，其生產(chǎn)步驟是：(1)制備對叔丁基苯甲醛反應(yīng)溫度控制在60℃左右，硫酸存在下，將叔丁基苯、甲醛和濃鹽酸混合反應(yīng)得到對叔丁基氯化芐，然后在稀醋酸中同六次甲基四胺反應(yīng)，經(jīng)加熱水解就得到。制備對叔丁基苯甲醛的化學(xué)反應(yīng)過程見圖l。圖1(2)制備鈴蘭醛以乙醇為溶劑，氫氧化鈉為催化劑，對叔丁基苯甲醛與正丙醛縮合制取甲基對叔丁基苯丙烯醛，再以鈀碳作催化劑，催化氫化即得產(chǎn)品。制備鈴蘭醛的化學(xué)反應(yīng)過程見圖2。圖22.2制備4-叔丁基鄰苯二甲睛4-叔丁