烷基化方法技术

本发明专利技术涉及烷基化方法。根据该方法，在催化剂的存在下，通过使芳香化合物与烷基化剂反应，使取代的芳香化合物的侧链被烷基化。根据本发明专利技术，催化剂包含重构的绿土粘土，通过离子交换将使碱离子结合入该绿土粘土中。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

技术介绍
本专利技术还涉及新颖的包含重构粘土的催化剂。相关技术描述烷基取代的芳香烃的侧链(一条或多条)通过脂族烯烃的烷基化作用(或链烯基化作用)是在碱性催化剂的存在下进行的。而另一方面，酸性物质催化苯环的烷基化作用。通常，烷基化反应是在中温至高温下以间歇式或在固定床反应器中进行。在间歇式反应器中，催化剂通常以浆的形式存在。在现有技术中，上述碱性催化剂通常包含碱金属，任选地是在载体上。钠和钾是最广泛使用的碱金属(例如H.Pines，J.A.C.S.，1955，77，5)，而最通常的载体是镁氧和矾土，尽管用于侧链烷基化的早期催化剂实例包括负载了钠的磷酸钾(美国专利5 347 062)。美国专利5 118 895公开了在镁氧上含钾的催化剂，而美国专利5 097 088公开了在镁氧-矾土上含钾的催化剂。使用碱金属的明显问题在于其活性。通常我们知道，碱金属与即使是少量的水也进行剧烈的反应。因此，在工业规模的方法中使用金属性碱金属催化剂对于原料的处理和过程操作均有很严格的要求。矾土适用于载体是因为其高表面积使其上加载的金属有良好的分散性。然而，由于矾土的酸性，含常规制备的矾土作为载体的催化剂不能为芳香化合物侧链的烷基化提供充分的活性。相反，当使用含有加载在碱性载体上的碱金属的催化剂时，获得了高活性。例如，在现有技术中提出了浸渍于载体如Na-交换的沸石上的碱金属，但烷基化产物的产率极低。因此，碱性催化剂的活性并不导致反应产物有高产率。因此可以概括，迄今使用的碱性载体的表面积小，所以加载于其上的碱金属分散不充分。此外，当催化剂足够活泼时，可能出现另一类问题。例如，如果将被烷基化的烷基苯的侧链多于一个，这些侧链很可能通过存在的烷基化剂与形成的初始反应产物的连续反应而均被烷基化。在某些情况下，必须使所需的产物与催化剂分离。以前(US 4 990 717)尝试过通过如下的方法解决上述问题，即，用带固定催化剂床的搅拌釜和催化蒸馏，使生成的一链烯基化产物与上游或下游存在的未反应的烷基苯和/或C4-C5共轭二烯分离。然后可以使所获得的未反应的烷基苯和共轭二烯循环到催化剂床进行进一步的链烯基化。加柱支持(pillared)形式的绿土粘土以前已在意大利专利申请RM98A 000130中做了公开。该出版物公开了含加柱支持形式的绿土粘土(金属离子被交换到该绿土粘土上)的催化剂的制备方法。这些催化剂用于催化脱氢作用并用于苯环的烷基化反应中。如下面所描述的和要求保护的，本专利技术实现了上述目的和其它目的及其优点。本专利技术基于如下发现，即，通过利用含重构绿土粘土的催化剂，取代的芳香化合物的侧链可被烷基化或链烯基化。本专利技术还提供了新颖的含经酸处理和离子交换的重构粘土的催化剂。更具体而言，根据本专利技术的方法的特征在于权利要求1的特征部分所陈述的特征。根据本专利技术的催化剂的特征在于权利要求19的特征部分所陈述的特征。借助于本专利技术获得了许多重要优点。用于本方法的催化剂易于处理。不存在与使用该催化剂相关的安全预防措施。另外，因为本催化剂中没有有害物质，因此在本方法中，该催化剂在使用结束后易于被处理掉。在碱催化反应中，所述催化剂的活性足够高。本专利技术的催化剂在取代的芳香化合物的侧链烷基化或链烯基化中尤其有益，在上述反应中，具有更高活性的催化剂可导致许多不需要的副产物。另一方面，所需要的产物的产率明显高于通过使用在本领域中已知的催化剂所获得的产率。在侧链烷基化过程中使用本方法时，形成了还可用于其它用途的副产物。基本上总会形成甲苯醛和辛三烯醛(octatrienal)，产率甚至较高，分别为5-30％，尤其是15-25％，和高于10％，尤其是高于30％。当用丁烯或丁二烯烷基化二甲苯的侧链时，产物比用常规方法所获得的产物更纯净，因此通过取消提纯步骤而简化了进一步的处理。由对二甲苯和丁烯或丁二烯间的反应得到的纯2-甲基-对甲苯基-丁烯(或丁烷)可用于例如制备2，6-二甲基萘(公开于共同未决申请FI982630中)。在此类方法中，原料即通过本专利技术所得到的产物的纯度需要尽可能地高。在侧链烷基化反应中，本方法允许使用比现有技术中所讲的要低的反应温度。本方法还使反应能够在环境压力下进行。利用低温度的可能性导致了更为经济的制备，而低压力减少了在工业规模的方法中安全性方面的危险。图2图示了绿土粘土的酸处理效应。在图3中示出了皂石(saponite)和经酸处理的皂石的XRPD图。在图4中示出了蒙脱石、经酸处理的蒙脱石以及Ca-和Mg-交换的、经酸处理的蒙脱石的XRPD图。图5图示了原料摩尔比对产率的作用。图6是循环回流反应器的构型简图。图7是管式反应器构型简图。图8图示了使用4种不同催化剂的对二甲苯与1-丁烯的反应产率。图9图示了经酸处理的镁交换的蒙脱石的X-射线粉末衍射图。专利技术详述定义通常，“烷基化”用以指将烷基链加到化合物上的反应，而“链烯基化”是指将链烯基链加到化合物上的反应。明显的是，烷基化剂是链烯，而二烯被用作链烯基化剂。为了简单，在以下描述中，烷基化一词被用于两种反应均可能的关联情况中。“重构”催化剂是指经处理而改变了其结构的催化剂。对于绿土粘土，重构可以通过加柱支持、即通过在层状绿土粘土结构的层间引入例如氧化微粒而进行。另一选择是用酸处理绿土粘土。通过前缀“H”来指经酸处理的催化剂，以和未经处理的绿土粘土做比较，例如，用MO和H-MO分别来指未经处理的蒙脱石和经酸处理的蒙脱石。催化剂本专利技术的催化剂主要由重构粘土、优选绿土粘土组成，该粘土中通过离子交换而掺有碱性离子。所述的绿土粘土为土基原料，绿土粘土类型的实例包括蒙脱石(下文简称MO)、贝得石(B)、皂石(saponite)、膨润土及其混合物，如贝得石/蒙脱石(Zenith-N，也称ZN)。在本专利技术方法中，催化剂优选包含蒙脱石，特别是德克萨斯白蒙脱石和欧洲白蒙脱石(如Altonit EF White)。绿土粘土酸性极高，并且含有AlO4和SiO4四面体及少量MgO和Fe2O4。作为例子，商业粘土Zenith-N的化学式为(Na0.63K0.07Ca0.011)×(Al3.21Mg0.69Fe0.02Fe0.03Ti0.05)O20(OH)4。绿土粘土具有不定c-顺序(即彼此堆叠的片晶数不定)的片晶形态。如上所述，用于本专利技术方法中的催化剂是重构的。下面讨论催化剂重构的两种不同方式根据本专利技术的一个实施方案，用氧化微粒加柱支持绿土粘土。这些化合物通常以PILC著称。为形成PILC，任何绿土粘土类型均可用氧化微粒来进行加柱支持。例如可以用含多羟基铝离子的溶液来进行加柱支持。这样，绿土结构层间的氧化物纳米粒通常为氧化铝。因此，缩写“AIZN”是指用氧化铝纳米粒加柱支持的Zenith-N型绿土粘土。在加柱支持的粘土(例如FAZA)中的氧化铝支柱中存在的铁似乎会导致最大量的不需要的烷基化副产物。加柱支持对于绿土粘土结构的效果示于附图说明图1中。用于支柱的纳米粒位于绿土粘土结构的各层之间。纳米粒随后交联，导致片晶被切断。加柱支持的绿土粘土及其制备方法均公开于例如意大利专利申请98A 000130中。根据本专利技术的另一实施方案，所述绿土粘土通过酸处理而被重构。进行酸处理是使绿土粘土与酸接触，并随后用去离子水进行洗涤。用于酸处理的酸选自硝本文档来自技高网...

【技术保护点】
取代的芳香化合物的侧链的烷基化或链烯基化方法，包括在催化剂的存在下使取代的芳香化合物与烷基化剂或链烯基化剂反应，其特征在于所述催化剂包含重构绿土粘土，通过离子交换使碱离子结合入该绿土粘土中。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：A德斯特法尼斯，G佩雷兹，AAG托姆林森，C贝里斯特伦，
申请(专利权)人：奥普塔技术公司，
类型：发明
国别省市：FI[芬兰]