高分子化合物合成技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種合成4-叔丁基-2-(α-甲基芐基)苯酚的方法。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展所需要的結(jié)構(gòu)與功能材料主要來(lái)源于所謂的“三稀”資源，即稀土金屬，稀有金屬和稀散金屬。在眾多的稀有金屬元素中，堿金屬元素銣、銫共同被人們稱為“長(zhǎng)眼睛的金屬”，主要是因?yàn)閮烧呔哂休^好的延展性，良好的導(dǎo)電及導(dǎo)熱性，較強(qiáng)的化學(xué)活性和優(yōu)異的光電效應(yīng)性能等特點(diǎn)。因此，隨著國(guó)內(nèi)外高科技產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，銣、銫及其化合物展現(xiàn)出了極大的商業(yè)價(jià)值和廣闊的發(fā)展前景，對(duì)其的需求也越來(lái)越迫切。
在眾多的銣、銫的分離方法中，溶劑萃取法是近年來(lái)研究多、進(jìn)展快、應(yīng)用廣泛且潛力大的一種分離提取方法，它具有反應(yīng)迅速，操作簡(jiǎn)便，處理量大且易于實(shí)現(xiàn)連續(xù)化等優(yōu)點(diǎn)。4-叔丁基-2-(α-甲基芐基)苯酚(簡(jiǎn)稱t-bambp)是銣、銫的高效萃取劑，在鋰云母-石灰法提鋰母液中萃取分離銣、銫過(guò)程中，具有選擇性強(qiáng)，反應(yīng)速度快，回收率高等特點(diǎn)，在工業(yè)上具有較普遍的應(yīng)用。
目前合成t-bambp的方法有很多，其中以對(duì)叔丁基苯酚和苯乙烯為起始原料的合成方法得到較多的研究。對(duì)叔丁基苯酚和苯乙烯在lewis酸等酸性催化劑的催化下，通過(guò)烷基化反應(yīng)得到t-bambp產(chǎn)物，但反應(yīng)過(guò)程中反應(yīng)并不停止在一烷基化階段，還可以生成二烷基化產(chǎn)物以及多烷基化產(chǎn)物，同時(shí)由于苯乙烯很容易聚合，常溫下就可以自聚，在酸性催化劑下更容易發(fā)生二聚到多聚反應(yīng)，如何解決這些問(wèn)題是合成t-bambp的一個(gè)技術(shù)難點(diǎn)。針對(duì)上述難點(diǎn)，本領(lǐng)域技術(shù)人員選擇了磷酸、雜多酸、氯鋁酸離子液體、d001樹(shù)脂等多種催化劑參與合成，但存在著失效后難于處理、容易失活、可重復(fù)使用的次數(shù)少、成本高等不足，此外，同樣未能控制苯乙烯在反應(yīng)體系中發(fā)生的二聚副反應(yīng)，由于苯乙烯二聚體與t-bambp的沸點(diǎn)相近，造成t-bambp的提純困難，并且殘留在t-bambp產(chǎn)品中的苯乙烯二聚體會(huì)影響萃取過(guò)程的穩(wěn)定性。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
要解決的技術(shù)問(wèn)題是克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種合成4-叔丁基-2-(α-甲基芐基)苯酚的方法，所用的催化劑可以有效控制苯乙烯二聚體和二烷基化產(chǎn)品的生成，使產(chǎn)品提純?nèi)菀住?br/>通過(guò)以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：一種合成4-叔丁基-2-(α-甲基芐基)苯酚的方法，包括如下步驟：s1.對(duì)叔丁基苯酚和叔丁醇鎂在密閉的反應(yīng)器中用氮?dú)庵脫Q，將所述反應(yīng)器升溫至120℃，啟動(dòng)攪拌并繼續(xù)升溫至170-200℃，恒溫30-90min；s2.將混合后的所述對(duì)叔丁基苯酚和叔丁醇鎂降溫到110-120℃；s3.在所述反應(yīng)器中勻速加入苯乙烯，其中苯乙烯的加入時(shí)間為120-180min，全部苯乙烯加入完成后，保溫30-60min；s4.加水精餾，制得4-叔丁基-2-(α-甲基芐基)苯酚。
根據(jù)上述技術(shù)方案，優(yōu)選地，步驟s1中，所述叔丁醇鎂的加入量為對(duì)叔丁基苯酚加入量的0.8-1.25%。
根據(jù)上述技術(shù)方案，優(yōu)選地，步驟s3中，所述苯乙烯加入的總物質(zhì)的量為對(duì)叔丁基苯酚加入的物質(zhì)的量的0.2-0.25倍。
根據(jù)上述技術(shù)方案，優(yōu)選地，步驟s4包括：所述反應(yīng)器降溫，加入5-10倍叔丁醇鎂加入量的水，恒溫?cái)嚢?0-60min；將所述反應(yīng)器內(nèi)的反應(yīng)液抽出，過(guò)濾去除固體顆粒、精餾，收集180-230℃范圍內(nèi)的餾分為4-叔丁基-2-(α-甲基芐基)苯酚。
根據(jù)上述技術(shù)方案，優(yōu)選地，步驟s4還包括：將所述反應(yīng)液放入精餾塔，減壓蒸餾回收水；真空精餾，收集105-110℃的前餾分為未反應(yīng)的對(duì)叔丁基苯酚。
本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明選擇叔丁醇鎂作為催化劑，取代傳統(tǒng)酸性催化劑，能夠有效的控制苯乙烯二聚體和二烷基化產(chǎn)品的生成，所用的催化劑加水失活成固體顆粒，便于分離，不腐蝕設(shè)備，簡(jiǎn)單易得，產(chǎn)品提純?nèi)菀祝酥?，未反?yīng)的對(duì)叔丁基苯酚可循環(huán)使用，副產(chǎn)物少，具有較好的應(yīng)用推廣價(jià)值。
具體實(shí)施方式
為了使本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖和最佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。基于發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于發(fā)明保護(hù)的范圍。
在描述中，需要說(shuō)明的是，術(shù)語(yǔ)“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述發(fā)明和簡(jiǎn)化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)發(fā)明的限制。
實(shí)施例1:本發(fā)明包括如下步驟：s11.對(duì)叔丁基苯酚和叔丁醇鎂加入攪拌釜式反應(yīng)器內(nèi)，其中叔丁醇鎂的加入量為對(duì)叔丁基苯酚加入量的0.8-1.25%，在密閉的反應(yīng)器中用氮?dú)庵脫Q，將所述反應(yīng)器升溫至120℃，啟動(dòng)攪拌并繼續(xù)升溫至170-200℃，恒溫30-90min。在170-200℃、30-90min的區(qū)間內(nèi)攪拌混合，在確保催化劑活性的同時(shí)，能夠有效控制能量消耗，確保生產(chǎn)效率。
s12.向反應(yīng)器通入苯乙烯之前，將混合后的所述對(duì)叔丁基苯酚和叔丁醇鎂降溫到110-120℃。當(dāng)溫度高于120℃，苯乙烯二聚物會(huì)增多，低于110℃，反應(yīng)速度降低直至不反應(yīng)。
s13.在所述反應(yīng)器中勻速加入苯乙烯，其中苯乙烯的加入時(shí)間為120-180min，全部苯乙烯加入完成后，保溫30-60min。苯乙烯通過(guò)上述滴加速度，確保生產(chǎn)效率的同時(shí)，有
效抑制苯乙烯二聚物和多烷基化重組分的生成。具體地，苯乙烯加入的總物質(zhì)的量為對(duì)叔丁基苯酚加入的物質(zhì)的量的0.2-0.25倍，其中，當(dāng)苯乙烯加入量大于0.25倍，苯乙烯二聚物和多烷基化重組分會(huì)增多，當(dāng)苯乙烯加入量小于0.2倍，會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)量降低，過(guò)多的對(duì)叔丁基苯酚需要精餾回收，增加能耗。
s14.反應(yīng)器降溫至80℃，加入5-10倍叔丁醇鎂加入量的水，恒溫?cái)嚢?0-60min，以使催化劑劑失去活性，避免后續(xù)精餾中反應(yīng)產(chǎn)物分解；將所述反應(yīng)器內(nèi)的反應(yīng)液抽出，經(jīng)板式過(guò)濾機(jī)過(guò)濾；將反應(yīng)液放入精餾塔，減壓蒸餾回收水；將剩余物料于1.0kpa壓力下高真空精餾，收集105-110℃的前餾分為未反應(yīng)的對(duì)叔丁基苯酚，收集180-230℃范圍內(nèi)的餾分為4-叔丁基-2-(α-甲基芐基)苯酚。
實(shí)施例2:本發(fā)明包括如下步驟：s21.將對(duì)叔丁基苯酚750g（5mol）、叔丁醇鎂7.5g，加入配有機(jī)械攪拌、溫度計(jì)、壓力表、液相進(jìn)出料管線和閥門、氣相進(jìn)出料管線和閥門和加熱、冷卻控溫裝置的2l不銹鋼反應(yīng)釜中，密閉后，通過(guò)氣相進(jìn)出料管線進(jìn)行氮?dú)庵脫Q，直到出口氣體檢測(cè)氧含量《0.1%(v%),關(guān)閉氣相進(jìn)出閥門，然后升溫至120℃，啟動(dòng)攪拌器，繼續(xù)升溫至180℃，并保持30min。
s22.降溫至110℃，通過(guò)液相進(jìn)料閥門向反應(yīng)器內(nèi)加入苯乙烯，苯乙烯加入速度保持勻速，總加入時(shí)間180min，苯乙烯加入后由于反應(yīng)放熱，反應(yīng)器內(nèi)的溫度會(huì)上升，控制反應(yīng)器保持在110-120℃范圍內(nèi)。其中，苯乙烯的總加入量為104g（1mol），規(guī)定量的苯乙烯加入完成后，控制反應(yīng)液溫度為120℃并保持30min。
s23.將反應(yīng)器降溫至80℃，加入75g的去離子水，在此溫度下保持30min，然后將反應(yīng)后的物料從液相出口放出，用300目過(guò)濾網(wǎng)對(duì)反應(yīng)液過(guò)濾，濾渣為松散固體顆粒，很容易過(guò)濾，濾液清澈透明。過(guò)濾掉固體顆粒后，色譜分析剩余物料的組成為：t-bambp25.8%，對(duì)叔丁基苯酚64.79%，苯乙烯基二苯乙烯0.06%，二烷基化物和苯乙烯高聚物等重組分0.9%，水等輕組分8.44%，可見(jiàn)苯乙烯二聚體和未反應(yīng)的苯乙烯在反應(yīng)液中的含量較低。
s24.反應(yīng)液放入精餾塔，減壓蒸餾回收其中的水用于下一次反應(yīng)，將剩余物料于1.0kpa壓力下高真空精餾，收集105-110℃的前餾分為未反應(yīng)的對(duì)叔丁基苯酚，用于下一次反應(yīng)，收集180-230℃的餾分為4-叔丁基-2-(α-甲基芐基)苯酚，產(chǎn)品純度為95.14%。
實(shí)施例3:本發(fā)明包括如下步驟：s31.將對(duì)叔丁基苯酚750g（5mol）、叔丁醇鎂7.5g，加入配有機(jī)械攪拌、溫度計(jì)、壓力表、液相進(jìn)出料管線和閥門、氣相進(jìn)出料管線和閥門和加熱、冷卻控溫裝置的2l不銹鋼反應(yīng)釜中，密閉后，通過(guò)氣相進(jìn)出料管線進(jìn)行氮?dú)庵脫Q，直到出口氣體檢測(cè)氧含量《0.1%(v%),關(guān)閉氣相進(jìn)出閥門，然后升溫至120℃，啟動(dòng)攪拌器，繼續(xù)升溫至180℃，并保持30min。
s32.降溫至110℃，通過(guò)液相進(jìn)料閥門向反應(yīng)器內(nèi)加入苯乙烯，苯乙烯加入速度保持勻速，總加入時(shí)間120min，苯乙烯加入后由于反應(yīng)放熱，反應(yīng)器內(nèi)的溫度會(huì)上升，控制反應(yīng)器保持在110-120℃范圍內(nèi)。其中，苯乙烯的總加入量為104g（1mol），規(guī)定量的苯乙烯加入完成后，控制反應(yīng)液溫度為120℃并保持30min。
s33.將反應(yīng)器降溫至80℃，加入75g的去離子水，在此溫度下保持30min，然后將反應(yīng)后的物料從液相出口放出，用300目過(guò)濾網(wǎng)對(duì)反應(yīng)液過(guò)濾，濾渣為松散固體顆粒，很容易
過(guò)濾，濾液清澈透明。過(guò)濾掉固體顆粒后，色譜分析剩余物料的組成為：t-bambp22.8%，對(duì)叔丁基苯酚66.26%，苯乙烯基二苯乙烯0.9%，二烷基化物和苯乙烯高聚物等重組分1.6%，水等輕組分8.44%，可見(jiàn)苯乙烯二聚體和未反應(yīng)的苯乙烯在反應(yīng)液中的含量較低。
s34.反應(yīng)液放入精餾塔，減壓蒸餾回收其中的水用于下一次反應(yīng)，將剩余物料于1.0kpa壓力下高真空精餾，收集105-110℃的前餾分為未反應(yīng)的對(duì)叔丁基苯酚，用于下一次反應(yīng)，收集180-230℃的餾分為4-叔丁基-2-(α-甲基芐基)苯酚，產(chǎn)品純度為95.14%。
實(shí)施例4:本發(fā)明包括如下步驟：s41.將對(duì)叔丁基苯酚600g（4mol）、叔丁醇鎂6g，加入配有機(jī)械攪拌、溫度計(jì)、壓力表、液相進(jìn)出料管線和閥門、氣相進(jìn)出料管線和閥門和加熱、冷卻控溫裝置的2l不銹鋼反應(yīng)釜中，密閉后，通過(guò)氣相進(jìn)出料管線進(jìn)行氮?dú)庵脫Q，直到出口氣體檢測(cè)氧含量《0.1%(v%),關(guān)閉氣相進(jìn)出閥門，然后升溫至120℃，啟動(dòng)攪拌器，繼續(xù)升溫至180℃，并保持30min。
s42.降溫至110℃，通過(guò)液相進(jìn)料閥門向反應(yīng)器內(nèi)加入苯乙烯，苯乙烯加入速度保持勻速，總加入時(shí)間180min，苯乙烯加入后由于反應(yīng)放熱，反應(yīng)器內(nèi)的溫度會(huì)上升，控制反應(yīng)器保持在110-120℃范圍內(nèi)。其中，苯乙烯的總加入量為104g（1mol），規(guī)定量的苯乙烯加入完成后，控制反應(yīng)液溫度為120℃并保持30min。
s43.將反應(yīng)器降溫至80℃，加入60g的去離子水，在此溫度下保持30min，然后將反應(yīng)后的物料從液相出口放出，用300目過(guò)濾網(wǎng)對(duì)反應(yīng)液過(guò)濾，濾渣為松散固體顆粒，很容易過(guò)濾，濾液清澈透明。過(guò)濾掉固體顆粒后，色譜分析剩余物料的組成為：t-bambp26.3%，對(duì)叔丁基苯酚61.6%，苯乙烯基二苯乙烯1.2%，二烷基化物和苯乙烯高聚物等重組分2.6%，水等輕組分8.2%，可見(jiàn)苯乙烯二聚體和未反應(yīng)的苯乙烯在反應(yīng)液中的含量較低。
s44.反應(yīng)液放入精餾塔，減壓蒸餾回收其中的水用于下一次反應(yīng)，將剩余物料于1.0kpa壓力下高真空精餾，收集105-110℃的前餾分為未反應(yīng)的對(duì)叔丁基苯酚，用于下一次反應(yīng)，收集180-230℃的餾分為4-叔丁基-2-(α-甲基芐基)苯酚，產(chǎn)品純度為95.14%。
選擇叔丁醇鎂作為催化劑，取代傳統(tǒng)酸性催化劑，能夠有效的控制苯乙烯二聚體和二烷基化產(chǎn)品的生成，所用的催化劑加水失活成固體顆粒，便于分離，不腐蝕設(shè)備，簡(jiǎn)單易得，產(chǎn)品提純?nèi)菀?，除此之外，未反?yīng)的對(duì)叔丁基苯酚可循環(huán)使用，副產(chǎn)物少，具有較好的應(yīng)用推廣價(jià)值。
該技術(shù)已申請(qǐng)專利。僅供學(xué)習(xí)研究，如用于商業(yè)用途，請(qǐng)聯(lián)系技術(shù)所有人。
技術(shù)研發(fā)人員：連文璞 李崇 趙璐璐 祝秀 王芳 王博 張力擎 邵繼洲 楊霞
技術(shù)所有人：天津天大天?；ば录夹g(shù)有限公司
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