[发明专利]一种用于异丁酸和苯甲酸甲酯合成异丁酰苯的催化剂及应用

说明书

技术领域

本发明属于精细化工产品用催化剂领域，特别是一种用于异丁酸和苯甲酸甲酯合成异丁酰苯的催化剂及其应用。

背景技术

异丁酰苯，也称作异丙基苯基甲酮或苯异丁酮，室温下为无色透明液体。它最主要用作光固化涂料中光引发剂1173( 化学名称为2-甲基-1-苯基-2-羟基丙酮) 的中间体，该引发剂作为新一代光引发剂，具有紫外吸收范围广、贮存寿命长、无黄变等优点，应用前景广阔。还可用于其它有机合成，发生取代、加成、缩合、氧化、还原反应等，例如：异丁酰苯可用于合成农药中间体对氯异丁酰苯等。

异丁酰苯的合成，一般采用付克酰基化法得到，也可以由苯甲酰氯与异丙基铜锂反应制得，目前国内外普遍采用的是付克酰基化法。该方法以异丁酸为起始原料，先与PCl₃或SOCl₂反应生成异丁酰氯，然后异丁酰氯与苯在无水AlCl₃催化作用下发生付克酰基化反应生成异丁酰苯。德国专利DE3723079公开了这种合成异丁酰苯的方法：以异丁酰氯、苯为原料，三氯化铝为催化剂，进行付克酰基化反应，目标产物产率为87%。崔天放等(化学世界, 2005, 8: 483)也报道了这条路线合成异丁酰苯的结果，目标产物产率为87.25%。但这条合成路线存在诸多缺陷：工艺路线长、成本高，操作复杂，只能间歇操作，不能实现连续化生产；酰基化取代反应，需要在无水条件下进行，异丁酰氯及催化剂三氯化铝具有腐蚀性，对反应条件和设备的要求高；反应原料及中间体的毒性和刺激性大；后处理过程中产生较多废碱液、废水，污染严重。总之，该工艺路线长、消耗高、效率低、污染大，经济效益和社会效益不高。

上世纪初，法国学者Senderens和Mailhe等，先后撰文报道了ThO₂、Fe₂O₃、MnO可分别作为催化剂，催化异丁酸与苯甲酸一步反应生成异丁酰苯，但以这三种氧化物为催化剂，皆使得反应生成了较多二苯甲酮、CO₂等副产物。美国专利US4172097，公开了一种以丙酸和苯甲酸为反应原料、以CaO/Al₂O₃为催化剂，通过酸酸脱羧法合成苯丙酮、苯乙酮和异丁酰苯的方法，实际上对于该反应异丁酰苯是副产物，产物中异丁酰苯含量一般只有百分之几。而且，苯甲酸为熔点较高的固体，以之为反应原料，不便于向固定床反应器连续进料。

发明内容

本发明为了解决上述问题，从而提供一种用于异丁酸和苯甲酸甲酯合成异丁酰苯的催化剂及其应用。

实现本发明目的的技术解决方案为：

一种用于异丁酸和苯甲酸甲酯合成异丁酰苯的催化剂，其特征在于所述催化剂包括活性组分、载体和助剂，所述的活性组分选自稀土氧化物中的一种或多种；所述的载体选自SiO₂、Al₂O₃或ZnO中的一种或多种；所述的助剂选自碱土金属氧化物中的一种或多种；各组分含量以重量百分含量计，活性组分含量为5~50 wt%，载体含量为50~95 wt%，助剂含量为活性组分和载体总重量的0.5~5 wt%。

优选地，所述稀土氧化物为La、Ce、Pr或Nd等稀土氧化物。

优选地，所述碱土金属氧化物为Mg或Ca等碱土金属氧化物。

优选地，活性组分含量为10~30 wt %，载体含量为70~90 wt%，助剂含量为活性组分和载体总重量的1~3 wt%。

上述催化剂在异丁酸和苯甲酸甲酯合成异丁酰苯中的应用：

将反应原料异丁酸、苯甲酸甲酯和水，经混合、预热、气化后转移至装有上述催化剂的固定床反应器；反应温度控制在350~550 ℃；反应压力为常压至0.5 MPa，反应生成物料经冷凝、冷却后分为油层和水层，取油层分析，样品收集时间为1 h。

优选地，反应温度为400~450 ℃；反应压力为常压。

所述的异丁酸、苯甲酸甲酯的重量配比为1/0.5~1/4，最好为1/1~1/2；水的配料量为两种反应原料总重量的20~50 wt %，最好为30~40 wt %，液体空速为1.2 h^-1。

本发明催化剂可采用常规的沉淀法、浸渍法或捏合法制备。

本发明与现有技术相比，其显著优点：

（1）本发明催化剂用于异丁酸和苯甲酸甲酯合成异丁酰苯，改善了工艺流程，操作简单，克服了间歇操作，实现可连续化生产，提高了生产效率。