基于不同路线合成环己基苯的催化剂研究进展

doi:10.12422/j.issn.1006-396X.2024.03.003

摘要/Abstract

摘要：

环己基苯（CHB）是一种重要的化学中间体，具有特殊的物理化学性能，可用作锂离子电池的电解质添加剂，少量添加即可防止过度充电并确保电池的循环性能和寿命；CHB在用于过氧化反应合成苯酚中时可生成另一种重要的有机化工产品——环己酮。介绍了3种合成CHB方法中使用的催化剂，这3种方法包括苯与烷基化试剂的傅克烷基化反应、联苯选择性加氢反应以及苯加氢烷基化反应；指出了开发兼具高酸量和高介孔体积的沸石分子筛催化剂是苯加氢烷基化制备CHB的关键。

关键词: 环己基苯, 加氢烷基化, 催化剂, 离子液体, 傅克烷基化

Abstract:

Cyclohexylbenzene (CHB) is an important chemical intermediate with special physicochemical properties.It can be used as electrolyte additive for lithium ion battery. A small amount can prevent overcharging and ensure battery cycle performance and life. CHB can generate another important organic chemical product, cyclohexanone, when used in the synthesis of phenol through peroxidation reaction. Introduced the catalysts used in three methods for synthesizing CHB. These three methods include Fouke alkylation of benzene with alkylation reagent, selective hydrogenation of biphenyl, and alkylation of benzene with hydrogen. It is pointed out that the development of zeolite molecular sieve catalysts with high acid content and high mesoporous volume is the key to the preparation of CHB by benzene hydroalkylation.

Key words: Cyclohexylbenzene, Hydroalkylation, Zeolites, Ionic liquid, Friedel-Crafts alkylation

中图分类号:

TQ426

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图/表 10

图 1 苯与环己醇反应制备CHB的路线图

Fig.1 Diagram of CHB prepared by benzene and cyclohexanol reaction

图 2 苯与卤代环己烷反应制备CHB的路线图

Fig.2 Diagram of CHB prepared by benzene and halogen cyclohexane reaction

图3 苯与环己烯反应制备CHB的路线图

Fig.3 Diagram of CHB prepared by benzene and cyclohexene reaction

图4 联苯选择性加氢反应的路线图

Fig.4 Diagram of biphenyl selective hydrogenation

图 5 联苯选择性加氢反应中的分子结构变化过程

Fig.5 Simulation of molecular structure changes during selective biphenyl hydrogenation

图6 苯加氢烷基化反应生成CHB的流程图

Fig.6 Process diagram of benzene hydrogenation alkylation reaction to generate CHB

表 1 不同分子筛的织构性质[48][

Table 1 Texture properties of different molecular sieves[48]

分子筛	S_BET/(m²·g^-1)	S_micro/(m²·g^-1)	S_meso/(m²·g^-1)	V_totle/(cm³·g^-1)	V_micro/(cm³·g^-1)	V_meso/(cm³·g^-1)
HZSM	325	26	300	0.173	0.034	0.139
H-IM-5	286	56	229	0.286	0.180	0.106
H-RZM	531	44	487	0.314	0.084	0.230
BETA	529	104	425	0.458	0.262	0.196
HMCM-49	448	82	366	0.607	0.540	0.167
HY	653	33	620	0.354	0.068	0.286

表 2 负载Pd的不同分子筛催化剂上苯加氢烷基化性能[48]

Table 2 Performance of benzene hydrogenation alkylation on different molecular sieve catalysts loaded with palladium[48]

分子筛	转化率/%	选择性/%
分子筛	转化率/%	环己基苯	双环己基苯	环己烷	甲基环戊烷	甲基环戊基苯	其他
Pd/HZSM-5	15.40	43.49	9.39	46.55	0.21	0.31	0.05
Pd/H-IM-5	13.73	9.79	0.70	87.91	0.80	0.80	0.03
Pd/H-RZM	12.45	16.47	2.01	81.20	0	0.16	0.16
Pd/HBETAAA	36.61	62.85	28.27	5.76	0.04	1.37	1.71
Pd/HMCM-49	34.69	71.55	20.06	6.49	0.03	0.32	1.55
Pd/HY	48.63	82.94	14.97	0.64	0.06	0.35	1.04

图7 不同分子筛的NH3-TPD谱图[48]

Fig.7 NH3-TPD spectra of different molecular sieves[48]

图8 通过不同浓度NaOH溶液碱处理的方法制备的Hβ分子筛的扫描电镜图[49]

Fig.8 SEM images of Hβ molecular sieve after alkali treatment with different concentrations of NaOH solution[49]

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