Способ разложения гидропероксида изопропилбензола с получением диметилфенилкарбинола
Владельцы патента RU 2750718:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технологический университет" (ФГБОУ ВО "КНИТУ") (RU)
Настоящее изобретение относится к способу разложения гидропероксида изопропилбензола с получением диметилфенилкарбинола, который является сырьем для получения а-метилстирола, ценного мономера для производства синтетических каучуков, латексов, различных водостойких мастик. Способ осуществляют при температуре 130°С в присутствии катализатора в количестве 0,005-0,01 моль/л, в качестве которого используют 2-этилгексаноат калия. Предлагаемое изобретение позволяет увеличить конверсию гидропероксида изопропилбензола до 40%, при селективности по диметилфенилкарбинолу 89-82%. 1 табл., 3 пр.
Изобретение относится к области нефтехимии, конкретно к способам каталитического разложения гидропероксида изопропилбензола (ГПИПБ) с получением диметилфенилкарбинола (ДМФК), который используют для денатурации этилового спирта, получения пероксида водорода, ацетона, изопропиламина, изопропилацетата, метилизобутилкетона, употребляется в промышленности, в токарных и фрезерных работах, при резании алюминия. Диметилфенилкарбинол является сырьем для получения α-метилстирола, ценного мономера для производства синтетических каучуков, латексов, различных водостойких мастик.
Известен способ сернокислотного разложения гидропероксида изопропилбензола (ГПИПБ) с получением основных продуктов - фенола и ацетона. Разложению подвергают 65-90%-ный гидропероксид изопропилбензола. Гомогенное разложение ГПИПБ осуществляют в присутствии кислотного катализатора - серной кислоты в количестве 0,0004-0,0008 моль/л. Получают состав продуктов, мас.%: ацетон - 38, фенол - 42, диметилфенилкарбинол - 0,5 и α-метилстирол - 1,75, см. Кружалов Б.Д., Голованенко Б.И. Совместное получение фенола и ацетона. М.: Госхимиздат, 1963. 200 с.
Недостатком сернокислого разложения гидропероксида изопропилбензола является большое количество сточных вод, образующихся при отмывке реакционной массы от серной кислоты, а также высокий выход фенольной смолы (до 25% в расчете на фенол).
Известен способ разложения гидропероксида изопропилбензола в присутствии 2-этилгексаноата кадмия, растворимого в реакционной среде, см. Нуруллина Н.М., Батыршин Н.Н., Харлампиди Х.Э. «Распад гидропероксида кумола под действием соединений металлов II группы». Кинетика и катализ, 2013, Т. 54, №6, с. 702-706.
Недостатком данного способа является невысокая селективность по диметилфенилкарбинолу (57%) при конверсии 41% и токсичность используемого катализатора. Состав продуктов разложения ГПИПБ в присутствии 2-этилгексаноата кадмия (за 4 ч):
Известен способ разложения гидропероксидов на примере разложения гидропероксида изопропилбензола и гидропероксида этилбензола в присутствии гомогенного кальциевого катализатора - нафтената кальция в количестве 0,001 моль/л, причем катализатор берут в инертном растворителе для реакций разложения гидропероксидов - хлорбензоле, процесс разложения ведут при температуре 120-130°С, см. Нуруллина Н.М., Батыршин Н.Н., Разуваева Ю.С., Усманова Ю.Х. Влияние органических солей кальция на разложение гидропероксидов», Вестник Казанского технологического университета, 2014, с. 51-54.
Как показали исследования, состав продуктов разложения гидропероксида изопропилбензола в присутствии нафтената кальция в количестве 0,005 моль/л, следующий:
конверсия гидропероксида изопропилбензола составляет 30%, а селективность по диметилфенилкарбинолу составляет 86%, т.е. недостаточные конверсия гидропероксида изопропилбензола и селективность по диметилфенилкарбинолу.
Наиболее близким к заявляемому объекту по технической сущности является способ разложения гидропероксида, в качестве которого берут гидропероксид изопропилбензола, процесс разложения ведут при нагревании 130°С в присутствии в качестве катализатора 2-этилгексаноата кальция в количестве 0,005 моль/л, причем процесс ведут в инертном растворителе для реакций разложения гидропероксидов, а именно в хлорбензоле, см. Нуруллина Н.М., Батыршин Н.Н., Разуваева Ю.С., Усманова Ю.Х. Влияние органических солей кальция на разложение гидропероксидов», Вестник Казанского технологического университета, 2014, с. 51-54.
Состав продуктов разложения гидропероксида изопропилбензола в присутствии 2-этилгексаноата кальция:
Конверсия гидропероксида изопропилбензола составляет 27%, а селективность по диметилфенилкарбинолу составляет 88%).
Технической проблемой способа разложения гидропероксида изопропилбензола с получением диметилфенилкарбинола является недостаточная конверсия гидропероксида изопропилбензола.
Техническая проблема повышение конверсии разложения гидропероксида изопропилбензола с получением диметилфенилкарбинола решается способом разложения гидропероксида изопропилбензола в присутствии катализатора в количестве 0,005-0,01 моль/л при температуре 130°С, согласно изобретению в качестве катализатора используют 2-этилгексаноат калия.
Решение технической задачи позволяет увеличить конверсию гидропероксида изопропилбензола до 40%, при селективности по диметилфенилкарбинолу 89-82%.
Для лучшего понимания изобретения приводим примеры конкретного выполнения.
В способе разложения гидропероксида изопропилбензола с получением диметилфенилкарбинола в качестве катализатора берут 2-этилгексаноат калия, который получают путем взаимодействия гидроксида калия и 2-этилгексановой кислоты в бензоле при температуре 80°С. Катализатор представляет собой мелкокристаллическое вещество, слегка желтоватого цвета. Молекулярная формула: C8H15KO2, молекулярная масса соли составляет 182,3 г/моль.
Каталитическое разложение гидропероксида изопропилбензола проводят при температуре 130°С, начальной концентрации гидропероксида 1,0 моль/л и катализатора от 0,001 до 0,01 моль/л. В ходе процесса разложения гидропероксида изопропилбензола отбирают пробы, в которых иодометрическим способом определяют концентрацию гидропероксида, см. Антоновский В.Л., Бузланова М.М. Аналитическая химия органических пероксидных соединений. М.: Химия, 1978. 308 с.
Для анализа продуктов разложения используют метод газожидкостной хроматографии.
Для лучшего понимания изобретения приводим примеры конкретного выполнения.
Пример 1
Разложение гидропероксида изопропилбензола с получением диметилфенилкарбинола ведут при температуре 130°С в среде хлорбензола в присутствии катализатора 2-этилгексаноата калия при следующих исходных данных:
Концентрация ГПИПБ - 1 моль/л в хлорбензоле. Концентрация катализатора - 0,001 моль/л в хлорбензоле. Процесс разложения ведут в стеклянном реакторе при перемешивании в течение 4 часов.
Полученную реакционную смесь иодометрически анализируют на содержание гидропероксида изопропилбензола, состав продуктов разложения определяют хроматографически.
Исходную смесь готовят следующим образом:
В мерную колбу объемом 10 мл заливают 1,64 мл раствора гидропероксида изопропилбензола в хлорбензоле (с концентрацией ГПИПБ 99,97%), 0,22 мл раствора 2-этилгексаноата калия в хлорбензоле и содержимое мерной колбы доводят до метки хлорбензолом.
Приготовленную смесь заливают в реактор объемом 10 мл, разогретый до температуры 130°С, и при перемешивании выдерживают в течение 4 часов. По истечении 4-х часов реакционную смесь иодометрически анализируют на содержание гидропероксида изопропилбензола, состав продуктов разложения определяют хроматографически. Конверсия гидропероксида составляет 27%, селективность - 88%.
Пример 2
Разложение гидропероксида проводят аналогично примеру 1, но концентрация катализатора в исходной смеси составляет 0,005 моль/л. Конверсия гидропероксида составила 35%, селективность - 89%.
Пример 3
Разложение гидропероксида проводят аналогично примеру 1, но концентрация катализатора в исходной смеси составляет 0,01 моль/л. Конверсия гидропероксида составила 40%, селективность - 82%.
В таблице 1 приведены технологические показатели процесса разложения гидропероксида изопропилбензола по прототипу и заявляемому объекту.
Как видно из примеров конкретного выполнения 2 и 3, совокупность признаков заявляемого способа разложения гидропероксида изопропилбензола с получением диметилфенилкарбинола по сравнению с прототипом позволяет увеличить конверсию гидропероксида изопропилбензола до 40%, при селективности по диметилфенилкарбинолу 89-82%.
Способ разложения гидропероксида изопропилбензола с получением диметилфенилкарбинола при температуре 130°С в присутствии катализатора в количестве 0,005-0,01 моль/л, отличающийся тем, что в качестве катализатора используют 2-этилгексаноат калия.
