采用熱力學計算方法研究了苯酚與叔丁醇烷基化反應熱力學，研究結果表明，苯酚與叔丁醇烷基化反應是自發(fā)進行的放熱反應，反應熱效應和反應平衡常數(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相比，苯酚 C上烷基化反應的自發(fā)進行趨勢和反應平衡常數(shù)均較大。苯酚 C 上烷基化反應中，三取代反應的自發(fā)進行趨勢和反應平衡常數(shù)均最大，二取代反應居中，一取代反應最小。與氣相反應相比，液相烷基化反應放熱量較大，其自發(fā)進行趨勢和反應平衡常數(shù)均較大，反應以液相進行更有利。
苯酚與叔丁醇烷基化生成的叔丁基苯酚是精細化工生產中重要的產品及中間體，廣泛用于表面活性劑、抗氧劑、油漆、涂料的生產。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多，催化劑難回收再利用且強酸易腐蝕設備，還有廢水污染環(huán)境。白土催化工藝以改性黏土負載無機酸，反應產物無需水洗，解決了酚水污染問題，但生產過程產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，該工藝反應條件溫和、無腐蝕性，但仍存在反應選擇性低、副產物多、產物分離困難、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)法生產工藝得到國內外的普遍關注。
用WO/ZrO催化劑進行苯酚與異丁烯烷基化反應。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(質量分數(shù)及負載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，國內外關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熱力學研究鮮見報道。本文對苯酚與叔丁醇的烷基化反應進行了較為全面的熱力學計算，得到氣相反應和液相反應下不同溫度的反應標準熔變、吉布斯自由能和反應平衡常數(shù)，討論了溫度和相態(tài)對烷基化反應的影響，得到了完整的烷基化反應熱力學基礎數(shù)據(jù)，這些對研究苯酚和叔丁醇的烷基化反應具有重要的參考價值。
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