对叔丁基苯酚用于合成高分子化合物——4-叔丁基-2-(α-甲基苄基)苯酚

近年来，高新技术产业的发展所需要的结构与功能材料主要来源于所谓的“三稀”资源，即稀土金属，稀有金属和稀散金属。在众多的稀有金属元素中，碱金属元素铷、铯共同被人们称为“长眼睛的金属”，主要是因为两者具有较好的延展性，良好的导电及导热性，较强的化学活性和优异的光电效应性能等特点。因此，随着国内外高科技产业的迅猛发展，铷、铯及其化合物展现出了极大的商业价值和广阔的发展前景，对其的需求也越来越迫切。
在众多的铷、铯的分离方法中，溶剂萃取法是近年来研究多、进展快、应用广泛且潜力大的一种分离提取方法，它具有反应迅速，操作简便，处理量大且易于实现连续化等优点。4-叔丁基-2-(α-甲基苄基)苯酚(简称t-bambp)是铷、铯的高效萃取剂，在锂云母-石灰法提锂母液中萃取分离铷、铯过程中，具有选择性强，反应速度快，回收率高等特点，在工业上具有较普遍的应用。
目前合成t-bambp的方法有很多，其中以对叔丁基苯酚和苯乙烯为起始原料的合成方法得到较多的研究。对叔丁基苯酚和苯乙烯在lewis酸等酸性催化剂的催化下，通过烷基化反应得到t-bambp产物，但反应过程中反应并不停止在一烷基化阶段，还可以生成二烷基化产物以及多烷基化产物，同时由于苯乙烯很容易聚合，常温下就可以自聚，在酸性催化剂下更容易发生二聚到多聚反应，如何解决这些问题是合成t-bambp的一个技术难点。针对上述难点，本领域技术人员选择了磷酸、杂多酸、氯铝酸离子液体、d001树脂等多种催化剂参与合成，但存在着失效后难于处理、容易失活、可重复使用的次数少、成本高等不足，此外，同样未能控制苯乙烯在反应体系中发生的二聚副反应，由于苯乙烯二聚体与t-bambp的沸点相近，造成t-bambp的提纯困难，并且残留在t-bambp产品中的苯乙烯二聚体会影响萃取过程的稳定性。

技术实现要素：

要解决的技术问题是克服现有技术中存在的不足，提供一种合成4-叔丁基-2-(α-甲基苄基)苯酚的方法，所用的催化剂可以有效控制苯乙烯二聚体和二烷基化产品的生成，使产品提纯容易。
通过以下技术方案予以实现：一种合成4-叔丁基-2-(α-甲基苄基)苯酚的方法，包括如下步骤：s1.对叔丁基苯酚和叔丁醇镁在密闭的反应器中用氮气置换，将所述反应器升温至120℃，启动搅拌并继续升温至170-200℃，恒温30-90min；s2.将混合后的所述对叔丁基苯酚和叔丁醇镁降温到110-120℃；s3.在所述反应器中匀速加入苯乙烯，其中苯乙烯的加入时间为120-180min，全部苯乙烯加入完成后，保温30-60min；s4.加水精馏，制得4-叔丁基-2-(α-甲基苄基)苯酚。
根据上述技术方案，优选地，步骤s1中，所述叔丁醇镁的加入量为对叔丁基苯酚加入量的0.8-1.25%。
根据上述技术方案，优选地，步骤s3中，所述苯乙烯加入的总物质的量为对叔丁基苯酚加入的物质的量的0.2-0.25倍。
根据上述技术方案，优选地，步骤s4包括：所述反应器降温，加入5-10倍叔丁醇镁加入量的水，恒温搅拌30-60min；将所述反应器内的反应液抽出，过滤去除固体颗粒、精馏，收集180-230℃范围内的馏分为4-叔丁基-2-(α-甲基苄基)苯酚。
根据上述技术方案，优选地，步骤s4还包括：将所述反应液放入精馏塔，减压蒸馏回收水；真空精馏，收集105-110℃的前馏分为未反应的对叔丁基苯酚。
本发明的有益效果是：本发明选择叔丁醇镁作为催化剂，取代传统酸性催化剂，能够有效的控制苯乙烯二聚体和二烷基化产品的生成，所用的催化剂加水失活成固体颗粒，便于分离，不腐蚀设备，简单易得，产品提纯容易，除此之外，未反应的对叔丁基苯酚可循环使用，副产物少，具有较好的应用推广价值。

具体实施方式
为了使本技术领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和最佳实施例对本发明作进一步的详细说明。基于发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于发明保护的范围。
在描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对发明的限制。
实施例1:本发明包括如下步骤：s11.对叔丁基苯酚和叔丁醇镁加入搅拌釜式反应器内，其中叔丁醇镁的加入量为对叔丁基苯酚加入量的0.8-1.25%，在密闭的反应器中用氮气置换，将所述反应器升温至120℃，启动搅拌并继续升温至170-200℃，恒温30-90min。在170-200℃、30-90min的区间内搅拌混合，在确保催化剂活性的同时，能够有效控制能量消耗，确保生产效率。
s12.向反应器通入苯乙烯之前，将混合后的所述对叔丁基苯酚和叔丁醇镁降温到110-120℃。当温度高于120℃，苯乙烯二聚物会增多，低于110℃，反应速度降低直至不反应。
s13.在所述反应器中匀速加入苯乙烯，其中苯乙烯的加入时间为120-180min，全部苯乙烯加入完成后，保温30-60min。苯乙烯通过上述滴加速度，确保生产效率的同时，有
效抑制苯乙烯二聚物和多烷基化重组分的生成。具体地，苯乙烯加入的总物质的量为对叔丁基苯酚加入的物质的量的0.2-0.25倍，其中，当苯乙烯加入量大于0.25倍，苯乙烯二聚物和多烷基化重组分会增多，当苯乙烯加入量小于0.2倍，会导致产量降低，过多的对叔丁基苯酚需要精馏回收，增加能耗。
s14.反应器降温至80℃，加入5-10倍叔丁醇镁加入量的水，恒温搅拌30-60min，以使催化剂剂失去活性，避免后续精馏中反应产物分解；将所述反应器内的反应液抽出，经板式过滤机过滤；将反应液放入精馏塔，减压蒸馏回收水；将剩余物料于1.0kpa压力下高真空精馏，收集105-110℃的前馏分为未反应的对叔丁基苯酚，收集180-230℃范围内的馏分为4-叔丁基-2-(α-甲基苄基)苯酚。
实施例2:本发明包括如下步骤：s21.将对叔丁基苯酚750g（5mol）、叔丁醇镁7.5g，加入配有机械搅拌、温度计、压力表、液相进出料管线和阀门、气相进出料管线和阀门和加热、冷却控温装置的2l不锈钢反应釜中，密闭后，通过气相进出料管线进行氮气置换，直到出口气体检测氧含量《0.1%(v%),关闭气相进出阀门，然后升温至120℃，启动搅拌器，继续升温至180℃，并保持30min。
s22.降温至110℃，通过液相进料阀门向反应器内加入苯乙烯，苯乙烯加入速度保持匀速，总加入时间180min，苯乙烯加入后由于反应放热，反应器内的温度会上升，控制反应器保持在110-120℃范围内。其中，苯乙烯的总加入量为104g（1mol），规定量的苯乙烯加入完成后，控制反应液温度为120℃并保持30min。
s23.将反应器降温至80℃，加入75g的去离子水，在此温度下保持30min，然后将反应后的物料从液相出口放出，用300目过滤网对反应液过滤，滤渣为松散固体颗粒，很容易过滤，滤液清澈透明。过滤掉固体颗粒后，色谱分析剩余物料的组成为：t-bambp25.8%，对叔丁基苯酚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组分0.9%，水等轻组分8.44%，可见苯乙烯二聚体和未反应的苯乙烯在反应液中的含量较低。
s24.反应液放入精馏塔，减压蒸馏回收其中的水用于下一次反应，将剩余物料于1.0kpa压力下高真空精馏，收集105-110℃的前馏分为未反应的对叔丁基苯酚，用于下一次反应，收集180-230℃的馏分为4-叔丁基-2-(α-甲基苄基)苯酚，产品纯度为95.14%。
实施例3:本发明包括如下步骤：s31.将对叔丁基苯酚750g（5mol）、叔丁醇镁7.5g，加入配有机械搅拌、温度计、压力表、液相进出料管线和阀门、气相进出料管线和阀门和加热、冷却控温装置的2l不锈钢反应釜中，密闭后，通过气相进出料管线进行氮气置换，直到出口气体检测氧含量《0.1%(v%),关闭气相进出阀门，然后升温至120℃，启动搅拌器，继续升温至180℃，并保持30min。
s32.降温至110℃，通过液相进料阀门向反应器内加入苯乙烯，苯乙烯加入速度保持匀速，总加入时间120min，苯乙烯加入后由于反应放热，反应器内的温度会上升，控制反应器保持在110-120℃范围内。其中，苯乙烯的总加入量为104g（1mol），规定量的苯乙烯加入完成后，控制反应液温度为120℃并保持30min。
s33.将反应器降温至80℃，加入75g的去离子水，在此温度下保持30min，然后将反应后的物料从液相出口放出，用300目过滤网对反应液过滤，滤渣为松散固体颗粒，很容易
过滤，滤液清澈透明。过滤掉固体颗粒后，色谱分析剩余物料的组成为：t-bambp22.8%，对叔丁基苯酚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组分1.6%，水等轻组分8.44%，可见苯乙烯二聚体和未反应的苯乙烯在反应液中的含量较低。
s34.反应液放入精馏塔，减压蒸馏回收其中的水用于下一次反应，将剩余物料于1.0kpa压力下高真空精馏，收集105-110℃的前馏分为未反应的对叔丁基苯酚，用于下一次反应，收集180-230℃的馏分为4-叔丁基-2-(α-甲基苄基)苯酚，产品纯度为95.14%。
实施例4:本发明包括如下步骤：s41.将对叔丁基苯酚600g（4mol）、叔丁醇镁6g，加入配有机械搅拌、温度计、压力表、液相进出料管线和阀门、气相进出料管线和阀门和加热、冷却控温装置的2l不锈钢反应釜中，密闭后，通过气相进出料管线进行氮气置换，直到出口气体检测氧含量《0.1%(v%),关闭气相进出阀门，然后升温至120℃，启动搅拌器，继续升温至180℃，并保持30min。
s42.降温至110℃，通过液相进料阀门向反应器内加入苯乙烯，苯乙烯加入速度保持匀速，总加入时间180min，苯乙烯加入后由于反应放热，反应器内的温度会上升，控制反应器保持在110-120℃范围内。其中，苯乙烯的总加入量为104g（1mol），规定量的苯乙烯加入完成后，控制反应液温度为120℃并保持30min。
s43.将反应器降温至80℃，加入60g的去离子水，在此温度下保持30min，然后将反应后的物料从液相出口放出，用300目过滤网对反应液过滤，滤渣为松散固体颗粒，很容易过滤，滤液清澈透明。过滤掉固体颗粒后，色谱分析剩余物料的组成为：t-bambp26.3%，对叔丁基苯酚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组分2.6%，水等轻组分8.2%，可见苯乙烯二聚体和未反应的苯乙烯在反应液中的含量较低。
s44.反应液放入精馏塔，减压蒸馏回收其中的水用于下一次反应，将剩余物料于1.0kpa压力下高真空精馏，收集105-110℃的前馏分为未反应的对叔丁基苯酚，用于下一次反应，收集180-230℃的馏分为4-叔丁基-2-(α-甲基苄基)苯酚，产品纯度为95.14%。
选择叔丁醇镁作为催化剂，取代传统酸性催化剂，能够有效的控制苯乙烯二聚体和二烷基化产品的生成，所用的催化剂加水失活成固体颗粒，便于分离，不腐蚀设备，简单易得，产品提纯容易，除此之外，未反应的对叔丁基苯酚可循环使用，副产物少，具有较好的应用推广价值。

该技术已申请专利。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系技术所有人。
技术研发人员：连文璞李崇赵璐璐祝秀王芳王博张力擎邵继洲杨霞
技术所有人：天津天大天海化工新技术有限公司

发布时间：2024-06-13 阅读：92次

上一篇：对叔丁基苯酚用于合成紫外线吸收剂——水杨酸对-叔丁基苯酯

下一篇：甲醛与对叔丁基苯酚和三混甲酚的聚合物