[发明专利]一种Na-γ-Al2

说明书

本发明公开了一种Na‑γ‑Al₂O₃催化剂的制备方法及其催化合成苯甲醚的应用，先将γ‑Al₂O₃在高温下煅烧以活化γ‑Al₂O₃；然后将活化后的γ‑Al₂O₃、CH₃OH、Na摩尔比0.5～1.5:2.5～3.5:1～3，在反应釜中350～400℃搅拌反应4～4.5小时，得到Na‑γ‑Al₂O₃催化剂。本发明采用一步法制得Na‑γ‑Al₂O₃催化剂，合成步骤简单快捷，所得催化剂具有超强的碱性，用于催化碳酸二甲酯与苯酚反应制备苯甲醚活性好、催化效率高，苯酚的转化率可达到80％以上，苯甲醚的选择性基本可达到100％，且催化剂可重复使用和再生，有良好的工业应用前景。

技术领域

本发明属于苯甲醚合成的技术领域，涉及一种Na-γ-Al₂O₃催化剂的制备方法，及其该催化剂催化合成苯甲醚的应用。

背景技术

苯甲醚亦称茴香醚、甲氧基苯，是最基本的芳香醚类化合物。苯甲醚容易发生亲电取代反应，因而被广泛用于含有甲氧基芳香化合物的合成，是多种药物和有机化学品合成的中间体；由于其具有特殊的香味，通常人们将其作为香皂或洗涤剂的添加剂；因为它介电常数大、沸点高,可作为优良的通用试剂、引发剂、溶剂、恒温器填充物等；另外,由于它能提高汽油辛烷值,也可作为汽油添加剂代替甲基叔丁基醚。近年来，市场对于苯甲醚的需求量逐年增长。

目前工业上生产苯甲醚的方法主要是苯酚与碱反应生成苯酚钠，苯酚钠再与硫酸二甲酯反应合成苯甲醚，即所谓的两步法。

方程式如下：

此法中硫酸二甲酯为剧毒物，需要使用过量的碱，产生大量的含盐废水，安全风险大，环境污染严重。随着国家对环保的重视程度也越来越高，传统高污染工艺势必会受到限制，开发苯甲醚低成本、绿色高效生产工艺势在必行。

以甲醇为甲基化试剂在碱性条件下反应合成苯甲醚：

甲醇与苯酚合成苯甲醚，具有原料成本低，后处理简单的潜在优势，但是甲醇的反应活性较低，与苯酚反应过程中C-甲基化、O-甲基化反应同时进行，提高苯甲醚的选择性是一个关键点。由于其较低的反应活性和目标产物选择性使得甲醇作为甲基化试剂的工艺路线难以工业化。

由碳酸二甲酯做甲基化试剂在碱性催化剂作用下生成苯甲醚：

碳酸二甲酯作为一种绿色环保的甲基化试剂，与苯酚合成苯甲醚时，不需要使用碱，有等摩尔量的二氧化碳和甲醇产生，反应过程没有污染物生成。相比于甲醇做甲基化试剂，碳酸二甲酯就相对优势明显，绿色环保无污染、高选择性、高转化率，产物易分离且可以循环使用等，使其成为现在最有效的工艺路线，但碳酸二甲酯参与甲基化反应需要在高温高压催化剂的条件下进行。Ouk等使用固/液相转移催化剂，常压下合成苯甲醚。反应以四丁基溴化铵(TBAB)为相转移催化剂，使用0.75当量的K₂CO₃，常压下，93℃反应5小时，苯甲醚产率达99％，但是碳酸二甲酯用量较大(30当量)。Antonac等以TBD为催化剂，将温度控制在170℃，微波照射10分钟，实现了苯酚完全转化，苯甲醚选择性达100％。但是DBU、TBD较为昂贵，成本较高，不易实现工业化。综上所述，苯酚与碳酸二甲酯催化合成苯甲醚的绿色工艺并未实现工业化生产，一直受到设备投资高和原料成本高的限制，制备并选择合适的负载型催化剂是科研人员亟待解决的问题。

发明内容