Hostname: page-component-76fb5796d-x4r87 Total loading time: 0 Render date: 2024-04-30T05:29:55.203Z Has data issue: false hasContentIssue false

Synthesis of Methyl-t-Butyl Ether from Methanol and Isobutene Using a Clay Catalyst

Published online by Cambridge University Press:  02 April 2024

J. M. Adams
Affiliation:
Edward Davies Chemical Laboratories, University College of Wales, Aberystwyth, Dyfed, United Kingdom, SY23 1NE
D. E. Clement
Affiliation:
Edward Davies Chemical Laboratories, University College of Wales, Aberystwyth, Dyfed, United Kingdom, SY23 1NE
S. H. Graham
Affiliation:
Edward Davies Chemical Laboratories, University College of Wales, Aberystwyth, Dyfed, United Kingdom, SY23 1NE

Abstract

The acid-catalyzed reaction between methanol and isobutene to give methyl-t-butyl ether may be carried out using a cation-exchanged smectite as the catalyst. In 1,4-dioxan solvent at 60°C smectites exchanged with Al3+, Fe3+, or Cr3+ give yields of ∼60% after 4 hr, whereas smectites exchanged with Cu2+, Pb2+, Ni2+, Co2+, Ca2+, and Na+ give less than ∼8% yield. The reaction is efficient only when certain solvents are used, e.g., with Al3+-smectite the yield is ∼5% when using 1,2-dimethoxyethane, diethyleneglycol diethylether, n-pentane, tetrahydropyran, N-methylmorpholine, or tetrahydrofuran solvents compared with ∼60% using 1,4-dioxan solvent (4 hr). Moreover, the effective solvents depend somewhat on the clay interlayer cation. The use of tetrahydrofuran and tetrahydropyran gives ∼35% yields at 60°C (4 hr) with Fe3+- or Cr3+-smectites but ∼4% yield with Al3+-smectite.

Резюме

Резюме

Реакция с кислотой как катализатором между метанолом и изобутаном для получения метило-бутилового эфира может быть проведена, используя катионо-обменный смектит как катализатор. В 1,4-диоксановом растворителе при темп. 60°С количество смектитов, обмененных с Al3+, Fe3+, либо Сг3+ было ~60% после 4 часов, в то время как количество смектитов, обмененных с Cu2+, Pb2+, Ni2+, Со2+, Са2+, и Na+ было менее 8%. Реакция была эффективна только тогда, когда использовались определенные растворители. Так например, при использовании растворителей 1,2-диметоксиэтана, диэтиленгликолевого диэтилового эфира, n-пентана, тетрагидро-пирана, N-метилморфолина, или тетрагидрофурана количество А13+-обмененного смектита было ~5% по сравнению с 60% при применении 1,4-диоксанового растворителя (4 часа). Кроме того эффективные растворители зависят в некоторой степени от межслойного катиона глины. Использование тетрагидрофурана и тетрагидропирана дает ~35% при 60°С (4 часа) с Fe3+ либо Сг3+- смектитами, но только ~4% с А13+-смектитами. [Е.С.]

Resümee

Resümee

Die durch Säure katalysierte Reaktion zwischen Methanol und Isobutylen zu Methyl-t-Butyläther kann unter Verwendung eines Kationen-ausgetauschten Smektits als Katalysator durchgeführt werden. In einem 1,4-Dioxan als Lösungsmittel geben Smektite, die mit Al3+, Fe3+, oder Cr3+ ausgetauscht worden sind, bei 60°C nach 4 Stunden eine Ausbeute von etwa 60%, während Smektite, die mit Cu2+, Pb2+, Ni2+, Co2+, Ca2+, und Na+ ausgetauscht wurden, weniger als etwa 8% Ausbeute ergeben. Die Reaktion ist nur wirksam, wenn gewisse Lösungsmittel verwendet werden; so beträgt unter Verwendung von Al3+-Smektit die Ausbeute etwa 5%, wenn 1,2-Dimethoxyäthan, Diäthylenglykol-Diäthyläther, n-Pentan, Tetrahydropyran, N-Methylmorpholin, oder Tetrahydroforan als Lösungsmittel verwendet werden, während die Ausbeute etwa 60% beträgt, wenn 1,4-Dioxan als Lösungsmittel (4 Stunden) verwendet wird. Darüberhinaus hängt die Wirksamkeit des Lösungsmittels in gewisser Weise vom Zwischenschichtkation des Tons ab. Tetrahydroforan und Tetrahydropyran geben bei 60°C (4 Stunden) mit Fe3+-oder Cr3+-Smektit etwa 35% Ausbeute aber nur etwa 4% Ausbeute bei Al3+-Smektit. [U.W.]

Résumé

Résumé

La réaction catalysée par un acide, entre le méthanol et l'isobutène pour donner l’éther méthyl-t-butyl peut être produite en employant comme catalyseur une smectite à cations échangés. Dans un solvant dioxane-1,4 à 60°C, des smectites échangées à Al3+, Fe3+, ou Cr3+ ont produit ~60% après 4 heures, tandis que des smectites échangées à Cu2+, Pb2+, Ni2+, Co2+, Ca2+, et Na+, ont produit moins de ~8%. La réaction n'est éfficace que lorsque certains solvants sont employés, par exemple, avec la smectite-Al3+, le produit est ~5% quand on emploie des solvants diméthoxyéthane-l,2,diéthyléther diéthyleneglycol, pentane-n, tétrahydropyrane, méthylmoipholine-N, ou tétrahydrofurane comparé avec ~60% obtenus en employant le solvant dioxane-1,4 (4 heures). De plus, les solvants éffectifs dépendent quelque peu du cation argile intercouche. L'emploi de tétrahydrofurane et de tétrahydropyrane produit ~35% à 60°C (4 heures) avec des smectites-Fe3+ ou -Cr3+, mais ~4% avec la smectite-Al3+. [D.J.]

Type
Research Article
Copyright
Copyright © 1982, The Clay Minerals Society

Access options

Get access to the full version of this content by using one of the access options below. (Log in options will check for institutional or personal access. Content may require purchase if you do not have access.)

References

Adams, J. M., Ballantine, J. A., Graham, S. H., Laub, R. J., Purnell, J. H., Reid, P. I., Shaman, W. Y. M. and Thomas, J. M., 1979 Selective chemical conversions using sheet silicates: low temperature addition of water to 1-alkenes J. Catalysis 58 238252.CrossRefGoogle Scholar
Bennett, H. and Reed, R. A., 1971 Chemical Methods in Silicate Analysis—A Handbook London Academic Press 7379.Google Scholar
Brindley, G. W. and Ruston, M., 1958 Adsorption and retention of organic material by montmorillonite in the presence of H2O Amer. Mineral. 43 627640.Google Scholar
Bylina, A., Adams, J. M., Graham, S. H. and Thomas, J. M., 1980 Chemical conversions using sheet silicates: A simple method for producing methyl t-butyl ether J. Chem. Soc. Chem. Comm. 10031004.CrossRefGoogle Scholar
Csikos, R., Laky, J., Pallay, I., and Vajta, L. (1975) Ether additives for gasoline: German Patent 2,444,528, 4 pp.Google Scholar
Doehler, R. W., Young, W. A. and Swineford, A., 1962 Some conditions affecting the adsorption of quinoline by clay minerals in aqueous solution Clays and Clay Minerals, Proc. 9th Natl. Conf., West Lafayette, Indiana, 1960 New York Pergamon Press 468483.Google Scholar
Dowdy, R. H. and Mortland, M. M., 1967 Alcohol-water interactions on montmorillonite surfaces. II. Ethylene glycol Soil Sci. 105 3643.CrossRefGoogle Scholar
Espinasse, P. and Siffert, B., 1979 Acetamide and polyacrylamide adsorption onto clays: Influence of the exchangeable cation and the salinity of the medium Clays & Clay Minerals 27 279284.CrossRefGoogle Scholar
Fripiat, J. J., Helsen, J. and Vielvoye, L., 1964 Formation of free radicals on the surface of montmorillonite Bull. Gp. Fr. Argiles 15 310.CrossRefGoogle Scholar
Heydemann, A. and Brindley, G. W., 1968 Selective adsorption of n alkyl alcohol-bromide mixtures by montmorillonites Amer. Mineral. 53 12371243.Google Scholar
Hojabri, F., 1971 Dimerization of propylene and its uses for isoprene manufacture J. App. Chem. Biotech. 21 8789.CrossRefGoogle Scholar
Mortland, M. M. and Raman, K. V., 1968 Surface acidity of smectites in relation to hydration, exchangeable cation, and structure Clays & Clay Minerals 16 393398.CrossRefGoogle Scholar
Nishizawa, T., Tokumaru, T., Kamiyama, Y., and Watanabe, Y. (1974) Gasoline composition with high octane number: Japan. Kokai 74,26,306, 4 pp.Google Scholar
Radchenko, E. D., Csikos, R., Englin, B. A., Pallay, I R Yu A, Laky, J., Levinson, G. I., Toth, A. and Malyavinskii, L. V., 1976 Methyl tert-butyl ether as a component of automobile gasolines Khim. Tekhnol. Topl. Masel. 5 69.Google Scholar
Solomon, D. H. and Rosser, M. J., 1965 Reactions catalyzed by minerals (I) polymerization of styrene J. Appl. Polym. Sci. 9 12611271.CrossRefGoogle Scholar
Watanabe, Y., Kobayashi, J., and Nishizawa, T. (1973) Modifying agents raising octane number of gasoline: Japan. Kokai 73,23,803, 4 pp.Google Scholar