[发明专利]一种对叔丁基邻苯二酚的合成方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种对叔丁基邻苯二酚的绿色合成方法，以邻苯二酚、甲基叔丁基醚为原料，用离子液体催化，离子液体回收循环利用。

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。遇明火、高温热源可燃，粉体与空气混合有一定爆炸极限。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大部分采用传统方法合成，主要是以异丁烯、叔丁醇为烷基化剂与邻苯二酚反应制备。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。

以异丁烯为烷基化剂，需使用溶剂，反应时间较长，且反应条件要求苛刻，需高压反应，氮气保护等。以叔丁醇为烷基化剂，价格昂贵。以甲基叔丁基醚(MTBE)为烷基化剂，则原料较便宜且反应条件温和反应时间缩短，生产成本降低。但目前以甲基叔丁基醚为原料合成4-TBC的工艺仍以硫酸为催化剂，存在设备腐蚀、环境污染、后处理复杂等缺点。

发明内容

本发明的目的是针对当前4-TBC的合成中采用常规酸催化产生的环境污染及设备腐蚀等问题，提供一种对叔丁基邻苯二酚的合成方法，该方法以离子液体代替硫酸为催化剂，降低设备腐蚀，省去中和水洗等复杂的后处理工序，减少环境污染。

本发明的技术方案为：

一种对叔丁基邻苯二酚的绿色合成方法，包括以下步骤：

按照摩尔比为邻苯二酚∶甲基叔丁基醚∶催化剂＝1∶0.5～3∶0.02～0.1的配比，将邻苯二酚和催化剂搅拌加热熔化后，在10～40min内滴加完甲基叔丁基醚，然后105～150℃下冷凝回流反应60～150min，同时馏去反应过程中生成的甲醇，再萃取反应液分离出离子液体循环使用，萃取相减压蒸馏提纯得到对叔丁基邻苯二酚。

所述的催化剂为离子液体1-磺酸丁基-3-甲基咪唑硫酸氢盐或1-磺酸丁基-3-甲基咪唑三氟甲磺酸盐。

本发明的积极效果为：本发明采用的酸性功能化离子液体作为绿色的催化剂和溶剂，其催化酸性接近于硫酸等液体酸，且在高温区粘度较低，与反应物接触充分，具有较好的催化性能，虽然与液体酸相比转化率稍低，但其腐蚀性小，对环境污染小，产品选择性高达65.3％，且离子液体具有较好的稳定性，易回收，多次使用不失活性。是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。

具体实施方式

实施例1

在带有温度计、冷凝管、恒压滴液漏斗的100ml四口烧瓶中进行邻苯二酚与甲基叔丁基醚的烷基化反应。将11g(0.1mol)邻苯二酚和3.16g(0.01mol)1-磺酸丁基-3-甲基咪唑硫酸氢盐(IL1)加入到烧瓶中，搅拌加热，升温至110℃(邻苯二酚已熔化)，由恒压滴液漏斗滴加甲基叔丁基醚(MTBE)，控制在14～15min内滴加完毕(滴加速度15～20滴/min)，加料摩尔比n(邻苯二酚)∶n(MTBE)∶n(IL1)为1∶1∶0.1。控制反应温度为110±5℃，同时馏去反应过程中生成的甲醇，保温反应150min，结束后取样，用气相色谱检测反应液的组成，内标法定量，内标物为1，4-二氧六环，实验得到的邻苯二酚的转化率64.0％，4-TBC的选择性34.7％。用丙酮萃取分离出离子液体1-磺酸丁基-3-甲基咪唑硫酸氢盐循环使用。萃取相减压蒸馏得4-TBC，气相色谱检测4-TBC纯度为90.7％。

实施例2

将用丙酮分离出的1-磺酸丁基-3-甲基咪唑硫酸氢盐用于催化合成4-TBC。