采用熱力學(xué)計算方法研究了苯酚與叔丁醇烷基化反應(yīng)熱力學(xué)，研究結(jié)果表明，苯酚與叔丁醇烷基化反應(yīng)是自發(fā)進行的放熱反應(yīng)，反應(yīng)熱效應(yīng)和反應(yīng)平衡常數(shù)均隨著溫度升高而減小。在相同的溫度下，與苯酚輕基上成醚反應(yīng)相比，苯酚 C上烷基化反應(yīng)的自發(fā)進行趨勢和反應(yīng)平衡常數(shù)均較大。苯酚 C 上烷基化反應(yīng)中，三取代反應(yīng)的自發(fā)進行趨勢和反應(yīng)平衡常數(shù)均最大，二取代反應(yīng)居中，一取代反應(yīng)最小。與氣相反應(yīng)相比，液相烷基化反應(yīng)放熱量較大，其自發(fā)進行趨勢和反應(yīng)平衡常數(shù)均較大，反應(yīng)以液相進行更有利。
苯酚與叔丁醇烷基化生成的叔丁基苯酚是精細(xì)化工生產(chǎn)中重要的產(chǎn)品及中間體，廣泛用于表面活性劑、抗氧劑、油漆、涂料的生產(chǎn)。其中，對叔丁基苯酚(4-TBP)和24-二叔丁基苯酚(24-DTBP)是兩種重要的叔丁基苯酚,在我國需求量日益增大目前生產(chǎn)叔丁基苯酚的工藝主要有液體酸催化工藝、白土催化工藝和離子交換樹脂工藝。液體酸催化工藝副反應(yīng)多，催化劑難回收再利用且強酸易腐蝕設(shè)備，還有廢水污染環(huán)境。白土催化工藝以改性黏土負(fù)載無機酸，反應(yīng)產(chǎn)物無需水洗，解決了酚水污染問題，但生產(chǎn)過程產(chǎn)生大量無法再生的催化劑廢渣，處理困難。目前主要采用離子交換樹脂工藝進行叔丁基苯酚的工業(yè)化生產(chǎn)，該工藝反應(yīng)條件溫和、無腐蝕性，但仍存在反應(yīng)選擇性低、副產(chǎn)物多、產(chǎn)物分離困難、催化劑易溶脹和熱致失活及無法再生、不便于連續(xù)操作等缺陷。研究開發(fā)環(huán)境友好.催化性能好的固體酸催化劑和連續(xù)法生產(chǎn)工藝得到國內(nèi)外的普遍關(guān)注。
用WO/ZrO催化劑進行苯酚與異丁烯烷基化反應(yīng)。Dumitriu 等發(fā)現(xiàn)，苯烷基化催化劑的活性和選擇性主要受催化劑酸性和擴散性能的影響。Zhang等研究結(jié)果指出，HY和HB分子篩的苯酚烷基化活性較高，而HZSM-5和HM活性很低。Savidha 等研究發(fā)現(xiàn)，Zn-A-MCM-41和Fe-A1-MCM-41比純A1-MCM-41活性高，失活快。Selcam等研究發(fā)現(xiàn)，含Ga的介孔MCM-48的活性穩(wěn)定性優(yōu)于MCM-41。Ghiaci 等和 Kumar等分別研究了30%HPO4/A1-MCM-41(質(zhì)量分?jǐn)?shù)及負(fù)載30%磷鎢酸的SBA-15的催化劑性能。朱瑞芝等用Beta沸石催化劑進行苯酚與異丁烯烷基化合成對叔丁基苯酚和24-二叔丁基苯酚，苯酚的轉(zhuǎn)化率可達92%，對叔丁基苯酚和24-二叔丁基苯酚的選擇性分別為70%~75%和14%~20%。吳淑杰等[!通過嫁接的方法合成了AL-SBA-15介孔分子篩催化劑，與A1-MCM-41 相比具有更好的催化活性和2,4-二叔丁基苯酚選擇性。邵艷秋等通過一步法合成了SBA-15-SOH介孔分子篩，其在苯酚叔丁基化反應(yīng)中表現(xiàn)出較好的催化活性和2,4-二叔丁基苯酚選擇性。近年來，國內(nèi)外關(guān)于合成叔丁基苯酚固體酸催化劑的制備、性能評價研究較多，但對于苯酚叔丁基化反應(yīng)熱力學(xué)研究鮮見報道。本文對苯酚與叔丁醇的烷基化反應(yīng)進行了較為全面的熱力學(xué)計算，得到氣相反應(yīng)和液相反應(yīng)下不同溫度的反應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)熔變、吉布斯自由能和反應(yīng)平衡常數(shù)，討論了溫度和相態(tài)對烷基化反應(yīng)的影響，得到了完整的烷基化反應(yīng)熱力學(xué)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，這些對研究苯酚和叔丁醇的烷基化反應(yīng)具有重要的參考價值。
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