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，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“長眼睛的金屬”，主要是因為兩者具有較好的延展性，良好的導(dǎo)電及導(dǎo)熱性，較強的化學(xué)活性和優(yōu)異的光電效應(yīng)性能等特點。因此，隨著國內(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)價值和廣闊的發(fā)展前景，對其的需求也越來越迫切。
在眾多的銣、銫的分離方法中，溶劑萃取法是近年來研究多、進展快、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，操作簡便，處理量大且易于實現(xiàn)連續(xù)化等優(yōu)點。4-叔丁基-2-(α-甲基芐基)苯酚(簡稱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、銫過程中，具有選擇性強，反應(yīng)速度快，回收率高等特點，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。對叔丁基苯酚和苯乙烯在lewis酸等酸性催化劑的催化下，通過烷基化反應(yīng)得到t-bambp產(chǎn)物，但反應(yīng)過程中反應(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)，如何解決這些問題是合成t-bambp的一個技術(shù)難點。針對上述難點，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影響萃取過程的穩(wěn)定性。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
要解決的技術(shù)問題是克服現(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/>通過以下技術(shù)方案予以實現(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.對叔丁基苯酚和叔丁醇鎂在密閉的反應(yīng)器中用氮氣置換，將所述反應(yīng)器升溫至120℃，啟動攪拌并繼續(xù)升溫至170-200℃，恒溫30-90min；s2.將混合后的所述對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，恒溫攪拌30-60min；將所述反應(yīng)器內(nèi)的反應(yīng)液抽出，過濾去除固體顆粒、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，簡單易得，產(chǎn)品提純?nèi)菀?，除此之外，未反?yīng)的對叔丁基苯酚可循環(huán)使用，副產(chǎn)物少，具有較好的應(yīng)用推廣價值。
具體實施方式
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)合附圖和最佳實施例對本發(fā)明作進一步的詳細(xì)說明?；诎l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于發(fā)明保護的范圍。
在描述中，需要說明的是，術(shù)語“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，因此不能理解為對發(fā)明的限制。
實施例1:本發(fā)明包括如下步驟：s11.對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叔丁基苯酚加入量的0.8-1.25%，在密閉的反應(yīng)器中用氮氣置換，將所述反應(yīng)器升溫至120℃，啟動攪拌并繼續(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，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間為120-180min，全部苯乙烯加入完成后，保溫30-60min。苯乙烯通過上述滴加速度，確保生產(chǎn)效率的同時，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增多，當(dāng)苯乙烯加入量小于0.2倍，會導(dǎo)致產(chǎn)量降低，過多的對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，恒溫攪拌30-60min，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)板式過濾機過濾；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。
實施例2:本發(fā)明包括如下步驟：s21.將對叔丁基苯酚750g（5mol）、叔丁醇鎂7.5g，加入配有機械攪拌、溫度計、壓力表、液相進出料管線和閥門、氣相進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，通過氣相進出料管線進行氮氣置換，直到出口氣體檢測氧含量《0.1%(v%),關(guān)閉氣相進出閥門，然后升溫至120℃，啟動攪拌器，繼續(xù)升溫至180℃，并保持30min。
s22.降溫至110℃，通過液相進料閥門向反應(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目過濾網(wǎng)對反應(yīng)液過濾，濾渣為松散固體顆粒，很容易過濾，濾液清澈透明。過濾掉固體顆粒后，色譜分析剩余物料的組成為：t-bambp25.8%，對叔丁基苯酚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%。
實施例3:本發(fā)明包括如下步驟：s31.將對叔丁基苯酚750g（5mol）、叔丁醇鎂7.5g，加入配有機械攪拌、溫度計、壓力表、液相進出料管線和閥門、氣相進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，通過氣相進出料管線進行氮氣置換，直到出口氣體檢測氧含量《0.1%(v%),關(guān)閉氣相進出閥門，然后升溫至120℃，啟動攪拌器，繼續(xù)升溫至180℃，并保持30min。
s32.降溫至110℃，通過液相進料閥門向反應(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目過濾網(wǎng)對反應(yīng)液過濾，濾渣為松散固體顆粒，很容易
過濾，濾液清澈透明。過濾掉固體顆粒后，色譜分析剩余物料的組成為：t-bambp22.8%，對叔丁基苯酚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%。
實施例4:本發(fā)明包括如下步驟：s41.將對叔丁基苯酚600g（4mol）、叔丁醇鎂6g，加入配有機械攪拌、溫度計、壓力表、液相進出料管線和閥門、氣相進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，通過氣相進出料管線進行氮氣置換，直到出口氣體檢測氧含量《0.1%(v%),關(guān)閉氣相進出閥門，然后升溫至120℃，啟動攪拌器，繼續(xù)升溫至180℃，并保持30min。
s42.降溫至110℃，通過液相進料閥門向反應(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目過濾網(wǎng)對反應(yīng)液過濾，濾渣為松散固體顆粒，很容易過濾，濾液清澈透明。過濾掉固體顆粒后，色譜分析剩余物料的組成為：t-bambp26.3%，對叔丁基苯酚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，簡單易得，產(chǎn)品提純?nèi)菀祝酥?，未反?yīng)的對叔丁基苯酚可循環(huán)使用，副產(chǎn)物少，具有較好的應(yīng)用推廣價值。
該技術(shù)已申請專利。僅供學(xué)習(xí)研究，如用于商業(yè)用途，請聯(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：天津天大天海化工新技術(shù)有限公司
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