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Keywords:

  • solid acids;
  • Fridel-Crafts alkylation;
  • p-cresol;
  • cyclohexene;
  • O-alkylation;
  • C-alkylation;
  • sulfated zirconia

Abstract

Solid acids are more widely used as heterogeneous catalysts, because they are eco-friendly. This paper reports the results for the Friedel-Crafts alkylation of p-cresol with cyclohexene using solid acids sulfated zirconia, 20% w/w dodecatungstophosphoric acid (DTP) supported on K10 clay and ZnCl2/K10 (Clayzic). This reaction gave substantial amount of 1-cyclohexyloxy-4-methyl benzene (O-alkylated product) and 4-cyclo-hexyl-4-methyl phenol (C-alkylated product). Both products are of commercial importance as perfume and insecticide respectively. Sulfated zirconia catalyst was shown to be better than others studied in terms of activity and selectivity to the O-alkylated product. The kinetics were studied with sulfated zirconia as catalyst where the rate determining step was the surface reaction between chemisorbed cyclohexene and p-cresol from the liquid phase within pores according to the Eley-Rideal mechanism. The production of O-alkylated p-cresol is favoured at lower temperatures and C-alkylated product at higher temperatures. The best operating temperature is 353 K. The activation energies for O- and C-alkylation are 72.68 and 118.28 kj/mol, respectively.

Les acides solides sont très répandus en catalyse hétérogène en raison de leur caractère écologique. On présente dans cet article les résultats de l'alkylation de Friedel-Crafts du p-crésol avec du cyclohexène, utilisant du zirconium sulfaté par des acides solides, 20% en poids d'acide dodécatungstophosphorique (DTP) supporté sur de l'argile K10 et du ZnCl2/K10 (Clayzic). Cette réaction donne des quantités substantielles de 1-cyclohexyloxy-4-méthyl benzène (produit O-alkylé) et de 4-cyclohexyl-4-méthyl phénol (produit C-alkylé). Ces deux produits présentent un intérêt commercial en tant que partum et insecticide respectivement. On montre que le catalyseur de zirconium sulfaté est meilleur que les autres catalyseurs étudiés en termes d'activité et de sélectivité pour le produit O-alkylé. La cinétique a été étudiée avec le zirconium sulfaté comme catalyseur, où l'étape déterminant la vitesse est la réaction de surface entre le cyclohexène sorbé chimiquement et le p-crésol de la phase liquide dans les pores selon le mécanisme d'Eley-Rideal. La production de p-crésol O-alkylé est favorisée à de faibles températures et de produit C-alkylé à des températures élevées. La meilleure température de fonctionnement est de 353 K. Les énergies d'activation pour l'alkylation O et C sont respectivement de 72,68 et 118,28 kj/mol.