[发明专利]一种基于铁的用于烷基化反应的催化剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及化合物的制备合成，涉及一种基于铁的用于烷基化反应的催化剂的制备方法，具体指具有全氟烷基磺酰亚胺结构，含铁的催化剂体系的制备方法。

背景技术

直链烷基苯（LAB），尤其是十二烷基苯是合成洗涤剂的重要原料，世界直链烷基苯的年需求量超过300万吨，且预计每年将以4%的速度增长。自从1968年第一套Pacol装置用于生产直链烷基苯以来，Friedel-Crafts烷基化工艺所使用HF/AlCl₃作为催化剂。因为HF具有强烈的腐蚀性和毒性，所以HF/ AlCl₃工艺给设备的维护、安全生产带来了一系列问题。使用HF、AlCl₃工艺，在批次生产结束后，催化组分难以分离并回收利用，这也给环境保护带来了困难。因此，针对Friedel-Crafts烷基化反应开发一种具有高活性，高2-LAB选择性，且具有良好循环性能的催化剂成为人们需要考虑的问题。

近年随着研究的深入，离子液体已经成为了一类重要的催化材料。全氟烷基磺酰亚胺及其盐由于其中心氮原子上负电荷的高度离域，可以通过改变其结构而改变其酸性，即具有酸度可调性，提高了其适用灵活性。因此，全氟烷基磺酰亚胺类催化体系成为替代传统酸催化剂，催化苯烷基化反应的一个重要选择。

国内的研究者所发表的文章（Science China Chemistry (2010), 53, 1102）以及专利CN 1225617A公开了使用离子液体Et₃NHCl- AlCl₃催化苯与1-十二烯合成十二烷基苯的方法；其他国内研究者也发表过文章（Applied CatFeysis A: GenerFe (2005), 292, 354），公开了使用[Rmim]Al₂Cl₆Br等离子液体催化苯与1-十二烯合成十二烷基苯的方法。Zhao等（Chinese Journal of Chemical Engineering, 2006. 14(3): p. 289-293）在文章中介绍了[bmim]Cl/FeCl₃催化剂催化苯与1-十二烯烷基化反应的情况。以上公开内容所述的催化体系虽具有活性高的特点，但它们在循环使用后，催化活性下降明显，且它们对水分的宽容度偏低，即容易遇水失活。

专利CN 1077808C以及专利CN 1131107C等所公开的使用HY型分子筛催化剂催化苯与1-十二烯合成十二烷基苯的反应，虽具有选择性很高的优点，但其反应温度较高，且反应压力高，这在一定程度上限制了分子筛的使用。且分子筛普遍具有容易积碳而失活的特点，因此从原理上分子筛类催化剂的循环性不及本发明所述的离子液体类催化剂。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种新型的用于Friedel-Crafts烷基化反应的催化剂的制备方法，使其制备得到的催化剂具有反应活性高，2-直链烷基苯选择性较高，使用条件温和，分离简单，循环使用性能好，耐水性强的特点。

本发明方法是：先将具有全氟烷基磺酰亚胺结构的离子液体预热至60～90℃，然后加入含铁化合物，搅拌混合均匀后降至常温；常温下反应6～24h，使其相互反应生成配合物，得到用于催化Friedel-Crafts烷基化反应的催化剂；含铁化合物与具有全氟烷基磺酰亚胺结构的离子液体的摩尔比为1：1～2：1；

所述的含铁化合物为三氯化铁（FeCl₃）、三（双全氟烷基磺酰）亚胺铁的一种或几种；其中三（双全氟烷基磺酰）亚胺铁的结构式为Fe(N(SO₂R_f)₂)₃，R_f=C_nF_2n+1，n=0～6；

所述的具有全氟烷基磺酰亚胺结构的离子液体在使用前需要在60～140℃条件下真空干燥24h；

所述的具有全氟烷基磺酰亚胺结构的离子液体为[1-丁基-3-甲基咪唑][双三氟甲基磺酰亚胺]。

本发明方法制备得到的催化剂用于Friedel-Crafts烷基化反应，如苯与1-十二烯合成十二烷基苯的反应，该催化剂具有活性高，2-直链烷基苯（2-LAB）选择性较高,使用条件温和，可以通过简单方法回收，且循环性好的特点。