新型固体酸催化对二甲苯与苯乙炔烯基化研究

摘要

烯基芳香化合物是重要的精细化学品中间体，酸催化芳香化合物和炔烃的烯基化是合成目标化合物的简单、清洁、原子经济的新路线。液体酸已经被用于烯基化反应，但存在腐蚀设备、污染严重、催化效率低、收率不是很理想、受底物限制明显、分离及循环使用困难等问题，环境友好的固体酸催化具有重要的学术价值和现实意义。本文在固定床反应器中研究了H3PW12O40/MCM-41催化对二甲苯与苯乙炔的烯基化反应，清洁合成烯基芳香化合物。对合成的产品，采用GC、GC/MS、HNMR进行了分析和鉴定，表明所合成的化合物为目标产物1-苯基-1-（2，5-二甲基苯基）乙烯。考察了杂多酸载量、焙烧温度以及反应条件对烯基化反应结果的影响。结果表明，通过真空等体积浸渍法制备的载量为25wt.％的H3PW12O40/MCM-41催化剂具有理想的烯基化催化性能。同时也发现，催化剂的焙烧温度对反应影响显著，最佳焙烧温度为300℃。反应的最佳条件为:物料比25∶1、反应温度150℃、反应压力1.0MPa、进料体积空速6ml·h-1·g-1cat.。在最佳条件下，可以获得99％的苯乙炔转化率，产品1-苯基-1-（2，5-二甲基苯基）乙烯选择性达到90％，副产物主要是低聚物，同时也检测到少量的苯乙酮及加氢副产物。另外，通过与HY型分子筛对比发现，H3PW12O40/MCM-41催化剂表现出明显高的催化活性，并且几乎消除了副产物苯乙酮的产生，具有很好的前景。采用XRD、NH3-TPD等对催化剂进行了表征，发现载量和焙烧温度对酸中心性质和杂多酸的分散影响显著，适宜的酸中心和较大的孔道有利于烯基化反应进行。