一種芐基甲苯的制備方法技術

一種芐基甲苯的制備方法，用濃硫酸加入鈣基膨潤，回流攪拌，烘干，得固體活性白土；將ZnCl

Process for preparing benzyl toluene

The invention relates to a preparation method of benzyl toluene, which uses concentrated sulfuric acid to add calcium base swelling, and then flows through mixing and drying to obtain a solid activated white soil; ZnCl

【技術實現步驟摘要】
一種芐基甲苯的制備方法
本專利技術屬于有機合成領域，具體涉及一種芐基甲苯的制備方法。
技術介紹
芐基甲苯是甲苯在酸性催化劑存在下與氯化芐反應得到的產物，主要包括單芐基甲苯(MonobenzylToluene,縮寫為MBT)和雙芐基甲苯(DibenzylToluene，縮寫為DBT)兩種。工業上，單芐基甲苯和雙芐基甲苯按3:1混合可用作電力電容器的絕緣油，商品名為C101，國內也稱M/DBT。由于C101具有適合制作全膜電力電容器的優異性能和特點，因而在行業內得到越來越廣泛地使用。單、雙芐基甲苯還可用于SAS系列電力電容器絕緣油的配制，以及作為優良的熱載體在工業上使用。因此，芐基甲苯的應用前景十分廣闊。生產芐基甲苯采用的催化劑主要有：Lewis酸(AlCl3，BF3，TiCl4，FeCl3等)和質子酸(HF，H2SO4，H3PO4等)兩類。目前，A1C13、FeCl3等傳統均相催化劑在芐基甲苯的合成中仍廣泛使用。例如，CN90110008.0公開的一種低氯含量的單芐基甲苯和雙芐基甲苯的合成方法，該方法采用三氯化鐵FeCl3進行芐基甲苯的催化合成。這些傳統的均相催化劑都存在與產物分離困難、催化劑無法回收利用、設備腐蝕嚴重、副產物多、選擇性差等缺點,在生產過程中會產生大量廢水及無法利用的副產物，導致嚴重的環境污染和資源浪費。因此，研究開發選擇性高、易于分離的非均相催化劑受到人們的普遍關注。目前，國內外有關用于單芐基甲苯合成的催化劑報道主要集中在離子液體、雜多酸、固體超強酸、分子篩、堿土金屬氧化物及金屬鹵化物負載改性型的非均相催化劑,如CN102558230A和EP0306961A1分別報導了采用季鏻鹽類酸性離子液體和SiO2/Al2O3分子篩進行芐基甲苯的催化合成。但是雜多酸及金屬鹵化物負載催化劑都無法克服設備腐蝕問題，而固體超強酸、分子篩以及離子液體等又存在制備成本高，工藝復雜等問題。因此，工業上亟待開發新型用于合成芐基甲苯的新工藝，降低催化劑成本，減少環境污染和設備腐蝕，提高產品收率和選擇性。
技術實現思路
本專利技術要解決的技術問題是提供一種制備工藝簡單、生產原料成本低、設備腐蝕性小、易回收、可重復利用的高效非均相固體酸催化劑催化合成芐基甲苯的方法。本專利技術的技術解決方案是:一種芐基甲苯的制備方法，其具體步驟如下：A、活性白土負載固體酸催化劑的制備向1000mL四口瓶中加入水270g，濃硫酸30g，然后加入鈣基膨潤30g，回流攪拌6h，降至室溫靜止12h，過濾，120℃烘干8h；得固體活性白土，作為催化劑載體備用；B、活性白土負載ZnCl2固體酸催化劑的制備將ZnCl2溶于乙腈溶液中，加入步驟A制備的活性白土，室溫攪拌24小時，過濾，再于120℃活化4小時，得到活性白土負載的ZnCl2固體酸催化劑；C、烷基化反應將活性白土負載的ZnCl2固體酸催化劑加入到氯化芐與甲苯的烷基化反應體系中進行催化反應，催化劑用量為氯化芐質量的2％-4％，氯化芐與甲苯的摩爾比為1:1-1:10，反應溫度為100℃-120℃，反應時間為4小時-8小時，過濾回收催化劑，得到芐基甲苯粗產物；D、精制將芐基甲苯粗產物通過減壓蒸餾、精制，得到芐基甲苯。進一步的，步驟B中所述活性白土與ZnCl2的質量比為10:1。進一步的，步驟C中催化劑用量為氯化芐質量的4％。進一步的，氯化芐與甲苯的摩爾比為1:3-1:6。進一步的，步驟C中反應溫度為110℃，反應時間為7小時。本專利技術的有益效果是：本專利技術采用的催化劑原料來源豐富，成本低廉，制備工藝簡單，無需高溫活化能耗低，易與產物分離；使用該催化劑進行芐基甲苯的合成反應，反應轉化率高、選擇性強、條件溫和、設備腐蝕小，催化劑易回收且可重復利用，環境污染小，較好解決了當前芐基甲苯合成所用催化劑存在的諸多問題，具有廣闊的應用前景。具體體現如下：一、催化劑制備工藝簡單，無需特殊設備。以往文獻報道的用于合成芐基甲苯的固體酸催化劑制備工藝復雜，一般需要浸漬、捏合、成型、高溫活化等步驟，且需要捏合機、成型機、馬弗爐等特殊的催化劑制備設備。本專利技術使用的催化劑由于無需成型加工，且活化溫度低，采用常規間歇反應釜和烘干設備可滿足制備要求。二、催化劑生產成本低，能耗小。文獻報道的固體酸催化劑采用分子篩、氧化鋯等為載體，催化劑原料成本高，且催化劑活化一般需要300℃～600℃高溫，能耗大。本專利技術采用成本低廉的活性白土為載體，催化劑制備成本低，且活化溫度低(120℃)，大大降低了催化劑制備能源消耗。本工藝與文獻報道的季鏻鹽類酸性離子液體催化劑相比，生產成本更低。三、催化反應收率和選擇性高。本專利技術采用比表面積較大的活性白土為載體，增加了反應活性中心，催化效率高，同時由于催化劑表面具有適中的酸性，減少了多芐基化副產物的生成，目標產物的選擇性高。單雙芐基甲苯總收率可達91％-96％。四、催化劑易分離，可回收再用，工藝趨于綠色化。本工藝避免了傳統FeCl3、AlCl3等均相催化劑回收困難，污染和設備腐蝕大等缺點，催化劑可通過簡單過濾或沉降分離，催化劑可反復多次使用，具有良好的環境效益。具體實施方式A、活性白土負載固體酸催化劑的制備向1000mL四口瓶中加入水270g，濃硫酸30g，然后加入鈣基膨潤30g，回流攪拌6h，降至室溫靜止12h，過濾，120℃烘干8h；得固體活性白土，作為催化劑載體備用；B、活性白土負載ZnCl2固體酸催化劑的制備將ZnCl2溶于乙腈溶液中，加入步驟A制備的活性白土，所述活性白土與ZnCl2的質量比為10:1，室溫攪拌24小時，過濾，再于120℃活化4小時，得到活性白土負載的ZnCl2固體酸催化劑；C、烷基化反應將活性白土負載的ZnCl2固體酸催化劑加入到氯化芐與甲苯的烷基化反應體系中進行催化反應，催化劑用量為氯化芐質量的2％-4％，氯化芐與甲苯的摩爾比為1:1-1:10，反應溫度為100℃-120℃，反應時間為4小時-8小時，過濾回收催化劑，得到芐基甲苯粗產物；D、精制將芐基甲苯粗產物通過減壓蒸餾、精制，得到芐基甲苯。以下實施例中，氯化芐的轉化率通過氣相色譜儀分析反應開始與結束時氯化芐的含量計算：氯化芐轉化率(％)＝(反應前氯化芐含量-反應后氯化芐含量)÷反應前氯化芐含量×100％；實施例1A、活性白土負載固體酸催化劑的制備向1000mL四口瓶中加入水270g，濃硫酸30g，然后加入鈣基膨潤30g，回流攪拌6h，降至室溫靜止12h，過濾，120℃烘干4h；得固體活性白土，作為催化劑載體備用；B、活性白土負載ZnCl2固體酸催化劑的制備稱取無水ZnCl21.0g，溶于30ml乙腈中，充分攪拌至ZnCl2全溶，向其中加入步驟A制備的活性白土10.0g，室溫攪拌攪拌24小時，過濾，固體用正己烷10mL×3次洗，120℃烘干4h，得到活性白土負載的ZnCl2固體酸催化劑(F/C催化劑)；C、芐基甲苯的制備取F/C催化劑3.2g加入500mL四口瓶中，然后加甲苯290g，升溫至110℃，滴加氯化芐80g進行反應，6h滴完，再反應1h，降溫停止反應；過濾回收催化劑，液體用150mL×3水洗，150mL5％氫氧化鈉水溶液洗，減壓蒸餾回收甲苯；殘留物減壓精餾分別得到單芐基甲苯(MBT)和雙芐基甲苯(DBT)餾分。氯化芐轉化本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種芐基甲苯的制備方法，其特征是：具體步驟如下：A、活性白土負載固體酸催化劑的制備向1000mL四口瓶中加入水270g，濃硫酸30g，然后加入鈣基膨潤30g，回流攪拌6h，降至室溫靜止12h，過濾，120℃烘干8h；得固體活性白土，作為催化劑載體備用；B、活性白土負載ZnCl

【技術特征摘要】
1.一種芐基甲苯的制備方法，其特征是：具體步驟如下：A、活性白土負載固體酸催化劑的制備向1000mL四口瓶中加入水270g，濃硫酸30g，然后加入鈣基膨潤30g，回流攪拌6h，降至室溫靜止12h，過濾，120℃烘干8h；得固體活性白土，作為催化劑載體備用；B、活性白土負載ZnCl2固體酸催化劑的制備將ZnCl2溶于乙腈溶液中，加入步驟A制備的活性白土，室溫攪拌24小時，過濾，再于120℃活化4小時，得到活性白土負載的ZnCl2固體酸催化劑；C、烷基化反應將活性白土負載的ZnCl2固體酸催化劑加入到氯化芐與甲苯的烷基化反應體系中進行催化反應，催化劑用量為氯化芐質量的2％-4％...

【專利技術屬性】
技術研發人員：楊連成，陳明，陳海波，魏永剛，鄭文亞，
申請(專利權)人：鄭文亞，
類型：發明
國別省市：遼寧,21