1.2.2 Бензолды ионалмастырғыш смола негізінде алкилдеу катализаторлары

Ионалмастырғыш шайырлар [18-20] алкилдеу процессінің катализаторлары бола алады.Әдеби мәліметтерге сүйенсек, ионалмастырғыш шайырлар ароматты қосылыстарды, спирттерді, олефиндермен бірге сұйық фазада алкилдейді. Бензолды алкилдеуге қарағанда, фенолды алкилдеу оңай әрі жылдам жүреді. Алкилдеуші қабілеттілік ионалмастырғыш шайырларда қышқылдық күшіне байланысты: қышқылдық құрамы күшті болған сайын, катализдеуші әрекеті сәйкесінше күшті болады [20].

Активтілігі жеткіліксіз және термиялық тұрақтылығы төмен ионалмастырғыш шайырдың орнына (температурасы 120-140°С-та фенолды C₉-С₁₂ [9], олефиндерімен алкилдегенде) монтмориллониттің активті минералды қышқылдармен (H₂SО₄, НО, HNО₃ немесе тұз және фосфор қышқылының қоспалары) [14] бірге қоспасы алмастырылды. Көрсетілген бұл катализатор түрі температурасы шамамен 170°С -та октен-1 және децен-1-ді алкилдеуде активтілік көрсетеді.

Додецен-1 мен бензол қатысындағы модельдік реакцияны ескермегенде ароматты қосылыстарды сызықты α-олефиндермен [21,22] алкилдеуде ионды сұйықтардың қолданылуы зерттелген. 1- и 2-метилнафталиннің С₁₁-С₁₂ [23] алкендермен қоспасын қарастырып өткен. Соңғы кездегі реакциялар жұбы статикалық реакторда араластырғышымен бірге жүргізіледі. Себебі гомогенді реакцияны проточный реакторда жүргізу қиынға соғады. Зерттелген катализатор тізімінде ең үздік көрсеткіш AlCl₃ комплексіне тиесілі. Басқа Льюис қышқылдары Fe, Zn, Cu – хлоридтері қышқылдық көрсеткішіне байланысты төмен активтілікті көрсеткен [24]. Бұл ионды сұйықтардағы анионның активтілікте маңызды рөл атқаратынын білдіреді, ал катион физикалық қасиетін анықтайды[24]. AlCl₃ – тің мольдік массасы артқан сайын ионды сұйықтарда қышқылдылығы артады. 1-суретте корсетілгендей активті катализаторлардағы айырмашылық 0,67-0,71- ге теңескен. Бұл реакцияның нейтралды нүктесінен 0,5 –ке жоғары.

AlCl₃ AlCl₃ AlCl₃

R "_xNH⁺_4-xCl⁻ R"_xNH⁺_4-x ·AlCl₄⁻ R"_xNH⁺_4-x ·Al₂Cl₇⁻ R"_xNH⁺_4-x·Al₃Cl₁₀⁻

Негізгі Бейтарап Қышқылдық Күшті қышқылды

1-сурет – Алкиламин гидрохлориді мен AlCl₃ қатынасындағы қышқылдық бақылау [25]

Реакциялық бақылау температураның кішігірім интервалында 0-80 ºС аралығында өтті. Жоғары активтілік 25ºС – та байқалады. Ал активтіліктің төмендеуі экзотермиялық реакция әсерінен болады. Зерттей келе активтілік ктализатор құрамына және температураға байланысты келеді, басқа параметрлердің әсері мардымсыз рөл атқарады [23].

При алкилировании бензола додеценом-1 температурный интервал 0-80ºС и приведение реакции в статическом реакторе при перемешивании опять же определялись спецификой ионной жидкости как реагента и растворителя одновременно. Конверсия определялась кислотной силой катализатора, зависящей от содержания AlCl₃, а селективность по 2-фенилдодекану сохранялась постоянной на уровне 37% при изменении конверсии в интервале от 20 до 100% при варьировании реакционных макропараметров: мольной доли аниона, цикла использования катализатора, соотношения реагентов и пр [21]. Такое постоянство можно объяснить гомогенностью реакции и, и следовательно, одинаковой кислотной силой каталитических центров в растворе независимо от дезактивации соседних центров. Это подтверждается близкой селективностью 36-38% по 2-фенилдодекану при проведении реакции в проточном реакторе особой конструкции в гомогенных условиях [22].

Несмотря на отсутствие побочных продуктов и высокую активность катализаторов на основе ионных жидкостей, их применение пока малоперспективно по ряду причин: высокая стоимость, гомогенность проведения реакции, что неудобно в промышленных процессах, а также малая устойчивость катализатора к следовым количествам воды. Обычно уже с третьей регенерацией, осуществляемой простой декантацией фаз, активность значительно снижается ввиду разрушения катализатора [21,24].