超强酸催化合成二异丙基联苯和三异丙基联苯研究

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国内外用作无碳复写纸染料溶剂的主要有芳基类、烷基萘类及联苯的衍生物,但工业上应用最广泛的是二异丙基萘(DIPN)、二芳基乙烷(SAS-296)、氢化三联苯三种。其中二异丙基萘性能优良,但价格较贵;二芳基乙烷及氢化三联苯价格便宜,但性能一般。 本文报道国内首次合成了一种新型无碳复写纸染料溶剂——二异丙基联苯和三异丙基联苯混合物,一定组成的二异丙基联苯和三异丙基联苯混合物具有无色无味、合适粘度、对染料有较强的溶解能力等突出优点;且制得的溶剂成本低,产品易得,用来制备无碳复写纸微胶囊,压敏复写材料,所制得的无碳复写纸打印时具有清晰和紧密的印迹。我们合成该产品采用了两种合成方法,并进行了比较。确定第二种方法为工业上可行有效的方法。 第一种方法:以超强酸(H2SO4/AlCl3)为催化剂,用异丙醇对联苯进行烷基化反应,通过单因子实验及均匀实验设计,考察了影响二异丙基联苯和三异丙基联苯混合物收率的因素,并确定了此方法的合适工艺条件:联苯与异丙醇的摩尔比为1:2.5,催化剂的质量分数(以联苯的质量计)6%,在反应温度为85~90℃的条件下,反应时间为2.5小时;反应停止后,中和、洗涤、过滤、干燥、蒸馏,可获二异丙基联苯和三异丙基联苯混合物,单程收率达85%。 第二种方法:以自制固体超强酸(SO42-/Fe2O3,SO42-/ZrO2,SO42-/TiO2等)为催化剂,以丙烯为烷基化试剂与联苯发生烷基化反应,合成二异丙基联苯和三异丙基联苯混合物。介绍了固体超强酸的制备,考察了不同固体超强酸对收率的影响。确定了高价态的SO42-/ZrO2,SO42-/TiO2催化效果好。通过单因子实验及均匀实验,考察了影响二异丙基联苯和三异丙基联苯收率的因素,然后通过回归分析得出了最佳工艺条件:用SO42-/TiO2固体超强酸为催化剂,丙烯与联苯进行烷基化反应,反应温度为180~210℃,联苯与丙烯的质量配比为1:1,反应时间为2小时,催化剂的质量分数(以联苯的质量计)为8%的条件下反应,在此工艺条件下,二异丙基联苯和三异丙基联苯混合物的收率可达91%,超过文献值 (89.1%)。 比较两种实验方法,第一种用的催化剂有一定的腐蚀性,且反应液要沉降分离、中和、水洗,干燥等后处理,产生污染废水。第二种方法,固体酸催化工艺不需要为清除催化剂而进行沉降分离、中和,水洗等后处理工作,且无腐蚀性,反应混合物中的催化剂过滤后即可分离干净,没有洗涤废水,而且产品中不会混入微量水分和酸性杂质,产品质量好。产品收率比第一种方法高,达91%。故第二种方法是合理的,经济的合成方法。
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