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请问乙酸乙酯为什么不能与三苯基磷丙烷反应

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2023-01-25 02:14:05

请问乙酸乙酯为什么不能与三苯基磷丙烷反应

最佳答案
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2026-05-08 17:10:28

一楼在讲什么呢? 1 CH3COCH2COOCH2CH3+CH3CHCLCH3=(CH3CH2OH,CH3CH2COONa.H+水解,加热脱羧)CH3CHCH3CH2COCH3 2 CH3CHCH3CH2COCH3=(KMNO4)CH3CHCH3CH2COOH 3 CH3CHCH3CH2COOH=(碱性条件下消去)(CH3)2CCHCOOH 回答完毕 有什么不懂在问!

最新回答
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2026-05-08 17:10:28

如果投料很少(一般指 1 克以下的量),极性与原料产物有一定差别,可以通过柱层析的办法可以除去三苯基氧膦。

2. 如果产物还有可成盐的酸性官能团,那么可以使其成为相应盐,加入有机溶剂反萃-水相酸化方法可以除去三苯基氧膦。

3. 如果产物有可成盐的碱性官能团,同样可以参照 2 方法处理。

4. 如果产物极性很小可以用正已烷或石油醚提取,三苯基氧膦在正已烷及石油醚中微溶。

5. 如果是比较好的固体,可以用打浆或者重结晶的方法纯化。

但是当我们的粗产品是黏糊糊的油,极性较大时,用上面的几种方法很难纯化,就会为我们的合成工作添加很大麻烦。

在处理化合物2 的时候,虽然该化合物极性不大,但跟三苯基氧膦的极性很相近,我们通过尝试几种方法都不理想,就直接水解到化合物3 再除去三苯基氧膦。可是在拿到粗产品3 的时候却是一个黏糊糊的油,而且极性很大。

经验分享:

我们首先加入20%乙醇水溶液,使其成为一个悬浮液(如果加其他溶剂,可能无法形成很好的悬浮液,甚至仍然保持半溶剂半油状态),然后加入叔丁基甲醚萃取,我们通过TLC 发现叔丁基甲醚层的三苯基氧膦和化合物3 的比例为3:1,另外还有水解后的副产物,如果用乙酸乙酯也同样无法达到有效分离的目的,说明单一溶剂体系无法很好分离产物和三苯基氧膦。我们又尝试PE:EA(6:1)的混合溶液萃取,通过TLC 检测萃取液只有三苯基氧膦和副产物没有化合物3,说明该混合体系是比较理想的组合。用这个混合萃取液重复萃了4 遍,水相用DCM 反萃后干燥有机相,蒸干后得到化合物3,LCMS 纯度达到85%。从此例子中可以推广的方法是,针对极性较大的产物,而且是油状物存在时,建议尝试单一或者不同组合的混合溶剂(最好是混合溶剂体系),使三苯基膦和产物分散到不同的两相中去(产物最大程度进入水相),达到分离的目的。在这个尝试的过程中,结合TLC 发现最好的组合与配比,可能需要花费一点时间,单往往会有意向不到的效果,让我们解决三苯基氧膦难出之烦恼

疯狂的蜜粉
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2026-05-08 17:10:28
山东三昊精细化工有限公司、桓台县浩源化工物资站、南京海之蓝化工有限公司

淄博三昊精细化工有限公司(原第二化肥厂劳动服务公司),主要生产正丁酸(6000 吨/年)、异丁酸(3000吨/年)、丙酸(5000吨/年)、醋酸丁酸纤维素(1000 吨/年)、正丁酸酐(1000吨/年) 、醋酸、食品级CO2(3万吨/年)、水质稳定剂、惰性树脂等产品。年产值1.5亿元,产品畅销全国各地,部分产品还销往国外。

淄博三昊精细化工有限公司自成立以来,以国家特大型企业齐鲁石化公司的后盾,以高新化工技术和精细化工产品的研发、生产为企业战略发展方向,强化管理、深化改革、积极推进技术进步,先后取得了多项国家专利和多项公司技术进步奖,开发和生产的多种产品,填补了我国精细化工产品空白。

淄博浩源化工有限公司坐落于陶瓷名城具有齐国故都之称的淄博-建筑之乡桓台。主营二氯甲烷、二氯乙烷、三氯甲烷、丙酮、异丙醇、三乙胺、丙三醇、乙酸乙酯等化工原料,化学试剂等。公司几年来通过全体员工的共同努力,得到了迅速发展。 公司秉承“顾客至上,锐意进取”的经营理念,坚持“客户第一”的原则为广大客户提供优质的服务。

南京海之蓝化工有限公司成立于2007年1月9日.目前主要经营的化学品种有:丙醛,正丁醇,异丁醇,辛醇,异丁醛,丙烯酸酯,正丁醛,聚醚,医药级甘油等.公司以优质的服务态度,赢得广大客户的信任和好评,先后与广大用户建立了长期的商贸关系,特别是与一些规模较大的石化流通企业和直接用户建立了长期的战略伙伴,如扬子石化-巴斯夫,德国巴斯夫,美国塞拉尼斯等等.扬农集团,红太阳集团及金陵帝斯曼所需石化产品大部分由我公司长期供应.

英勇的棉花糖
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2026-05-08 17:10:28
一、光延反应的基本概念与特点

(1)基本概念

Mitsunobu反应是一种双分子亲核取代反应。1967年,Mitsunobu 报导了在三苯基膦(PPh3)和偶氮二甲酸二乙酯(DEAD)作用下酸和醇缩合成酯的新方法。当底物为仲醇的时候,与羟基相连的碳原子的构型会发生翻转。经过多年的研究和发展,形成了一大类合成方法,我们称之为Mitsunobu 反应。

(2)特点

1、光延反应也可以生成碳碳键,亲核试剂主要是活性亚甲基化合物,如β-二酮,β-酮酸酯等等,但β-二酯活性达不到;

    2、可以进行分子内反应,三元、四元、五元、六元和七元环醚和环胺可以用此反应制备;

    3、用酰卤,卤化锌或卤化锂作为卤离子源,可以把醇转化为相应的卤化物;

    4、低极性的溶剂有利于反应,通常用四氢呋喃,乙醚,二氯甲烷和甲苯作为溶剂,有时候乙酸乙酯,乙腈和DMF也用作溶剂;

    5、PPh3和 P(n-Bu)3是最常用的膦配体,常用的偶氮二羧酸酯是DEAD 和 DIAD,反应中此两种试剂可以互换;用p-硝基苯甲酸(PNBA)作为亲核试剂对立体位阻较大的醇的翻转更有效,p-硝基苯甲酸(PNBA)还能有效地抑制副反应——醇的消除。

二、光延反应的衍生反应

(1)Mitsunobu硫代反应

活化的硫亲核试剂也能参与Mitsunobu反应,生成手性翻转的硫酯或硫醚。Merck的Volante第一次报导了这种方法。

芳香类硫醇化合物都有足够的活性参与这种反应。Knutsen等报导了这种类型的应用。(Knusen, L. J. SLau, JPeterson, H. J. Med. Chem.1999, 42, 3463.)

(2)Mitsunobu卤代反应

在Mitsunobu 反应中,用卤原子取代羟基生成卤代物也有报导,但其应用还不多见。Falck 等报导了通过Mitsunobu 过程合成一系列的卤代烃,除了氟代的产率不高以外,氯代,溴代和碘代的产率都不错。

(3)Mitsunobu醚化反应、氨基取代反应

1、Mitsunobu 醚化反应

    在Mitsunobu 反应中,羟基也可以作为亲核试剂参与SN2取代,结果是生成醚。但通常只限于酚羟基和pKa<13的羟基,否则反应不能进行。

2、Mitsunobu 氨基取代反应

    氨基化合物也可以作为Mitsunobu 反应中的亲核试剂,取代羟基,生成取代的氨基化合物。同样,参与反应的胺必须有足够的酸性(pKa<13),能被PPh3/DEAD体系夺去质子。酰胺,磺酰胺,亚胺和叠氮化合物都可以参与反应。

由于叠氮酸使用不方便,一个替代方法是用diarylphosphoryl azide(DPPA)作为叠氮基团的来源。Taber 和Decher 通过这个方法得到了相应的叠氮化合物,产率还不错。

    Myers报导磺酰肼与α­-羟基取代炔经过Mitsunobu氨基取代反应,生成的产物不稳定,马上分解为丙二烯化合物,这是一个制备丙二烯化合物的比较便捷的方法。

(4)福山胺的合成法(Fukuyama Amine Synthesis)

    以硝基苯磺酰胺(Ns-amides)作为保护基和活化基通过烷基化合成仲胺,这一高效全能的合成法称为福山胺合成。N-单取代的Ns-amides的烷基化可在一般的烷基化条件或光延反应的条件下生成N,N-双取代的磺酰胺,之后Ns基在温和的亲核试剂作用下经由Meisenheimer中间体很容易脱去,得到相应的仲胺。这一胺合成法的最大优点是烷基化和脱保护步骤都在很温和的条件下进行,因此,这一方法用在直链或大环天然多胺化合物的全合成中非常有效。

1、实例一:

二硝基置换的DNs保护团也经常使用。Ns和DNs保护团能进行有选择性的脱保护。

2、实例二:

能用于大环胺化合物的合成。

3、实验技巧:

在氮气氛下往100mL两颈烧瓶里加入苯硫酚(7.82mL, 76.5mmol),乙腈(20mL)作溶剂充分搅拌。冰浴冷却、约10分钟缓慢加入10.9M的KOH水 (7.02mL, 76.5mmol)。搅拌5分后、撤去冰浴再缓慢(20分钟)加入N - (4-Methoxybenzyl) - N - (3-phenylpropyl) - 2 - nitrobenzenesulfonamide (13.5g, 30.6mmol) 的乙腈(20mL)溶液。把反应剂加热到50℃反应40分钟后、冷却到室温。用水(80mL) 稀释后、用二氯甲烷(3×80mL)萃取。有机层合并后用NaCl水洗 (80mL)后、无水硫酸镁干燥,过滤,浓缩。把得到的粗产物用柱层析纯化后,得到油状的产物。然后溶解在二氯甲烷中(120mL),用1M的NaOH水溶液 (80mL),饱和NaCl溶液(40mL) 洗涤后、无水硫酸镁干燥有机相,过滤,浓缩后用减压蒸馏 (150℃, 0.25mmHg)纯化。胺产物为无色油状液体6.98-7.08 g, 收率89-91%。

三、Ross M. Denton氧化还原中性有机催化光延反应

    Mitsunobu反应需要使用化学计量的Ph3P与DEAD,意味着反应后将产生大量的肼与Ph3P=O副产物,原子经济性不理想。Ph3P=O在后处理时十分麻烦,加上DEAD对光、热及震动均十分敏感,很容易发生爆炸,因此在扩大反应规模时存在一定的限制。人们也曾尝试改进Mitsunobu反应,理想的解决方案是使用其他试剂替代Ph3P与DEAD,并将其降低为催化剂负载量,实现催化模式的反应,但迄今为止尚未取得成功。

    Ross M. Denton教授或许意识到这一问题,摒弃了寻找合适氧化剂或还原剂的思路。既然反应过程中醇的氧化态并未发生改变,理论上无需使用类似DEAD/Ph3P的氧化还原体系。Mitsunobu反应中醇发生转化的关键中间体为上图中的氧化鏻物种,其中P的氧化态为形式上的+5价,与醇的O原子结合提高了其离去性,因而实现了醇的活化。倘使能设计一种P催化剂,P的氧化态在催化过程中始终不发生改变,但可以形成相应的氧化鏻物种,便有可能实现催化模式的Mitsunobu反应。

    于是,他们设计了氧化膦催化剂,该催化剂可在含有Brønsted酸性H的预亲核试剂存在下消除一分子水并发生环化,形成氧化鏻物种。其与醇结合后开环形成经典的Mitsunobu反应关键中间体,进而完成后续的亲核取代过程,由此完成催化循环。反应过程中未使用其他氧化剂或还原剂,并且水是唯一的副产物,这正是此前我们讨论的理想的SN2亲核取代过程。以上过程最终也得到同位素标记、核磁共振波谱分析等实验的证实。

    2019年Science期刊发表了Denton教授团队发展的一种新型催化 Mitsunobu 反应。英国诺丁汉大学(University of Nottingham)的Ross M. Denton教授使用修饰苯酚基团的氧化膦催化剂1实现了催化模式的Mitsunobu反应。他们突破了以往改进Mitsunobu反应时额外引入其他氧化或还原剂的思路,反应无需使用Ph3P与DEAD等其他还原剂及氧化剂,水是唯一的副产物,原子经济性得到最大程度的提高。

通过优化反应条件,作者最终实现了以1作为催化剂,甲苯或二甲苯作为溶剂,醇与不同氧、氮、硫亲核试剂的Mitsunobu反应。由于氧化鏻物种容易发生水解,反应需要利用Dean-Stark分水器除去体系中的产生的水。该反应适用于一系列的一级、二级醇底物,酯基、酰氨基、氰基、砜基以及芳基卤原子等敏感官能团在该反应体系下均可以很好的兼容。手性二级醇在该反应条件下发生构型翻转,由此也进一步验证了其符合Mitsunobu反应的机制。这种方法还可用于复杂底物分子,有望在天然产物及药物分子的后期修饰中大显身手。

参考文献:

[1] Fujiwara, A.Kan, T.Fukuyama, T. Synlett 2000, 1667. DOI: 10.1055/s-2000-7950

[2] Kurosawa, W.Kan, T.Fukuyama, T. Org. Synth. 2002, 79, 186. [PDF]

[3] 维基百科(光延反应词条)

[4]  Strategic Applications of Named Reactions in Organic Synthesis, László Kürti and Barbara Czakó, Mitsunobu reaction, page 294.

[5] 药明康德宝典/Mitsunobu反应,谢军编著

[6](a) Mitsunobu, O.Yamada, M. Bull. Chem. Soc. Jpn. 1967, 40, 2380-2382. (b)Mitsunobu, O. Synthesis 1981, 1-28. (Review).

[7]Smith, A. B., IIIHale, K. J.Rivero, R. A. Tetrahedron Lett. 1986, 27, 5813-5816.

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[9]Hughes, D. L. Org. React. 1992, 42, 335-656. (Review).

[10]Hughes, D. L. Org. Prep. Proc. Int. 1996, 28, 127-164. (Review).

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[17]Review: Kan, T.Fukuyama, T. Chem. Commun. 2004, 353. DOI: 10.1039/b311203a

妩媚的蜜蜂
悲凉的人生
2026-05-08 17:10:28
三苯基二氯化磷溶甲醇,三苯基膦 化学式(C6H5)3P ,与磷有关的还有一个 三苯基氧化膦 化学式 (C6H5)3P(O)。溶解性:前者,易溶于乙醚,可溶于苯,氯仿,乙酸,微溶于酒精,不溶于水 。

丰富的大树
落后的犀牛
2026-05-08 17:10:28
直接加氢催化剂大都以Sn 和过渡金属元素(如Ru,Rh,Pd,Pt,W,Re,Ir 等)作为活性组分。

Mitsubishi Chemical 公司发明了6%Ru-5%Sn-2%Pt 催化剂(载体为活性炭;其中的数值均为质量分数,下同),并以己二酸(8.5 g)、ε-己内酯(11.5 g)、水(30 g)为原料,于230 ℃、15 MPa 条件下反应3 h,采用直接加氢法制备了1,6-己二醇。用滴定法分析羧基含量,计算出己二酸的转化率为99.7%,1,6-己二醇产率为96.3%。该催化剂以Ru 和Sn 为活性组分,通过添加Pt 进一步提高了催化剂活性,具有较高的选择性并且催化剂稳定性较好。

旭化成株式会社发明了一种由混合二元酸(己二酸生产过程中的副产品,含有丁二酸、戊二酸和己二酸等)制备1,4-丁二醇、1,5-戊二醇和1,6-己二醇混合物的方法。以混合二元酸为原料,在水、H2 和催化剂5%Ru-3%Sn-5%Rh/活性炭存在下,于180 ℃、15 MPa 下加氢制备了二元醇混合物,1,4-丁二醇、1,5-戊二醇及1,6-己二醇的产率分别为75%,98%,96%。他们还提出了二元醇混合物的分离方法。这种由二元酸混合物直接加氢制备二元醇混合物的路线具有一定的实用性。

Rennovia 公司发明了双金属负载型催化剂,其中3.9%Pt-0.7%W@SiO2 型催化剂的效果最好。在催化剂用量40 mg、浓度为0.8 mol/L 的己二酸水溶液200 μL、压力4.6 MPa、温度120 ℃的条件下反应2.5 h,己二酸转化率为100%,1,6-己二醇产率为88%。中国石油化工股份有限公司等发明一种可将己二酸直接加氢还原为1,6-己二醇的催化剂(活性组分包括Ru,Re,In,Ir 等,Ru 含量为0.01~0.1 g/mL,载体为活性炭)。在高压釜内依次加入100 g 己二酸、200 mL 水、2 mL 催化剂,分别通入氮气和H2 各置换3 次,然后再通入H2 升压至5 MPa,在180 ℃条件下反应5 h,1,6-己二醇产率为96%。Ru 的添加使得催化剂活性和1,6-己二醇产率均得到较为明显的提高。

Nagendra 等利用1-丙基磷酸酐(T3P)-NaBH4体系将T3P 活化的羧酸直接加氢制备1,6-己二醇。先将烷基或芳基酸溶解于四氢呋喃中冷却至0 ℃,再加入二异丙基乙胺、50%(w)T3P 的乙酸乙酯溶液,混合搅拌5 min,然后保持温度不变,加入NaBH4,继续搅拌。反应结束后,蒸发溶剂,用乙酸乙酯进行萃取,有机物依次用10%(w)的Na2CO3 溶液、水、饱和食盐水洗涤,蒸发溶剂得到粗产物。其中,己二酸直接加氢制备1,6-己二醇的产率为84%。该方法简单,产物易分离,在加入NaBH4 之前不需要预过滤步骤,且产率较高。

1.2 己二酸酯类衍生物加氢制备1,6-己二醇

该工艺主要分为两步。首先,己二酸发生酯化反应得到己二酸酯类衍生物(如己二酸二甲酯、己二酸二丁酯、己二酸二烷基酯等),然后己二酸酯类衍生物通过加氢还原得到己二醇,工艺路线见图2。该工艺的难点在于加氢催化剂的研制。

沈阳工业大学等以己二酸为原料,经酯化和催化加氢制备1,6-己二醇。在酯化阶段,他们发明了一种酯化催化剂(活性组分为12-磷钨酸、12-硅钨酸、硝酸钯、氯化钌等,载体为活性炭)。在110 ℃、0.5 MPa 时,己二酸与甲醇在该催化剂作用下发生酯化反应得到己二酸二甲酯(酯含量大于99.5%,选择性大于99%,己二酸转化率大于99%)。在加氢阶段,他们提出了一种固体负载型加氢催化剂(活性组分为硝酸钯、氯铂酸钾、三氯化钌、七氧化二铼、高铼酸铵等,载体为Al2O3)。在210 ℃、2.5 MPa、H2 流量2×104 L/h的条件下,己二酸二甲酯经过催化加氢得到1,6-己二醇(其中,己二酸二甲酯的转化率和1,6-己二醇的选择性均大于99%),催化剂使用周期大于两年,从而使得该工艺成本较低。

程光剑提出以己二酸为原料,经酯化、催化加氢制备1,6-己二醇。在酯化阶段,采用DNW型强酸树脂催化剂为酯化催化剂,在自行设计的反应装置上实现了连续酯化反应,己二酸转化率达98%以上。在加氢阶段,采用共沉淀法制备了DL 系列和CH 系列催化剂,通过筛选,发现CH-07 型催化剂效果最优。在210~230 ℃、4~8 MPa、氢酯摩尔比为150~300,己二酸二甲酯空速小于0.5 h-1 的条件下,己二酸二甲酯的转化率高于98%,1,6-己二醇的选择性大于95%,在中试实验中CH-07 型催化剂的催化性能更好,己二酸二甲酯的转化率达99%以上,1,6-己二醇选择性达到96%以上。进一步制备了(5%~60%)CuO-(25%~60%)ZnO-(10%~30%)Al2O3催化剂,在150~250 ℃、2.5~10.0 MPa、氢酯摩尔比为50~350 条件下,加氢反应转化率大于99%,选择性大于96%,精馏后得到的1,6-己二醇的纯度为99.0%。随后,再次改进制备了主要成分及含量为CuO 37.2%(w),ZnO 53.7%(w),A12O3 8.9%(w)的催化剂,在温度225 ℃、压力6.0 MPa、氢酯摩尔比175、原料体积空速0.3 h-1 的优化工艺条件下,己二酸二甲酯转化率为100.0%,1,6-己二醇选择性为97.9%。上述系列非贵金属加氢催化剂在氢酯比、操作压力等方面显示了一定的优势,具有较好的工业应用价值。

Yuan 等研制了一种Cu-Zn-Al-500 型催化剂,在215 ℃、5.0 MPa 条件下,通过己二酸二甲酯加氢得到1,6-己二醇,己二酸二甲酯的转化率为99.2%,1,6-己二醇选择性为99.2%,其反应网络见图3。该催化剂主要由晶态CuO,ZnO 和非晶态Al2O3 组成。其中,非晶态Al2O3 为CuO 和ZnO晶体的分散提供了较大的比表面积,有助于介孔的形成。这种催化剂表面含有较多的Cu 组分,有利于提高催化剂活性,表面和亚表面的Cu/Zn 质量比对保持Cu-Zn-Al 催化剂的活性起着重要作用。随后,一些研究者对Cu-Zn-Al 催化剂的影响因素进行了研究。梁吉虎等得到己二酸二甲酯加氢制备1,6-己二醇的最优反应条件为:压力2.5 MPa,温度250 ℃,氢酯摩尔比150∶1,酯原料空速0.50 h-1,所制1,6-己二醇的产率达到96%以上。杨幸川等得到的最优条件是压力27 MPa,温度280 ℃,反应时间5 h,以正丁醇为溶剂,催化剂用量为己二酸二甲酯质量的5%,此时己二酸二甲酯的转化率为94.05%,1,6-己二醇的选择性为74.88%。尚开龙等研究得到的最优条件是Cu 质量分数为40%,n(Zn)∶n(Al)为2.7∶1,陈化时间2 h,焙烧温度450 ℃,己二酸二甲酯的转化率和1,6-己二醇的产率分别为98.46%,72.99%。魏晓霞等则对中国石油化工股份有限公司抚顺石油化工研究院自行开发的DNW 型耐温树脂酯化催化剂和FHE-1 型加氢催化剂催化己二酸酯化、加氢制备1,6-己二醇的工艺进行了研究,得到的最优条件是:酯化温度85 ℃,加氢反应温度210~220 ℃,加氢反应压力4.0~8.0 MPa,己二酸二甲酯空速0.2~0.4 h-1,H2 与己二酸二甲酯摩尔比大于310∶1。在此条件下,己二酸转化率为100%,己二酸二甲酯转化率可达98%以上,1,6-己二醇的选择性大于90%。

王东辉等对己二酸二甲酯的加氢催化剂进行了改性。将脱水至一定程度的粉体湿料、黏结剂(硅溶胶,质量分数为0.30%)、黏合剂(羟丙基甲基纤维素,质量分数为8.00%)、增强剂(短切玻璃纤维,质量分数为0.11%)、适量水和助剂按一定比例混合,进行捏合、挤条、切粒、干燥、焙烧,得到 CuO-NiO-Mo2O3/Al2O3 催化剂。然后,在280 ℃、8 MPa、H2 流量4 L/h 条件下,将催化剂还原活化4 h。催化加氢的反应条件为:220 ℃,8 MPa,液态空速0.4 h-1,氢酯摩尔比200,在此条件下制备的己二酸二甲酯的转化率达到99%以上,1,6-己二醇选择性达到97%以上。

烟台万华聚氨酯股份有限公司公开了一种己二酸二甲酯气相加氢合成1,6-己二醇的方法,并提出了相应的加氢催化剂(50.9%CuO-10.5%Al2O3-12.9%MnO-25.7%SiO2)。该催化剂经还原活化后,在微型反应器中于210 ℃、6.00 MPa、酯流量0.027 mL/min、H2 流量730 mL/min的条件下进行活性测试,结果表明,己二酸二甲酯的转化率为93%,1,6-己二醇产率为82%,1,6-己二醇选择性为88%。他们通过微波辐射法将Cu及其他金属化合物负载在介孔分子筛上。由于微波辐射加热速度快且平稳,可以在较短的时间内使活性物质均匀地负载在载体上,从而改善了催化剂的 物理性能和催化性能。

Jiang 等发 明 了Ru-Sn-Co/Al2O3 加 氢催化剂。该催化剂还原活化2 h 后,在220 ℃、5.0 MPa 条件下将己二酸二甲酯催化加氢10 h 得到1,6-己二醇。己二酸二甲酯转化率为99.5%,1,6-己二醇选择性为99.5%。与复合氧化物催化剂的复杂制备工艺相比,虽然该加氢催化剂为贵金属催化剂,但制备工艺更简单。

Huels Aktsengesellschaft发明了一种铜铬系列加氢催化剂(44.9%CuO-45.8%Cr2O3-9.1%BaO-0.2% (Al2O3+SiO2+SrO)),在182 ℃、30.0 MPa 条件下将己二酸二丁酯催化加氢制备1,6-己二醇,产率为92.98%。该催化剂较好地解决了酯类加氢反应条件苛刻、催化剂活性易下降等问题。李存等也对己二酸二丁酯加氢制备1,6-己二醇进行了研究,他们采用共沉淀法制备了Cu 基催化剂(主要成分为CuO,ZnO,Al2O3),虽然1,6-己二醇的产率仅为28.72%,但是他们使用了更廉价的反应原料和催化剂。

上海戊正工程技术有限公司将γ-Al2O3在80~120 ℃条件下干燥后,与铜镍锌可溶性盐溶液混合,通过浸渍法制备了WZD09 型催化剂(12.77%Cu-4.08%Ni-2.21%Zn@γ-Al2O3)。他们采用微型固定床反应器,在210 ℃、20 MPa、空速0.3 kg/(L·h)、氢酯比100 的条件下将己二酸二烷基酯转化为1,6-己二醇。己二酸二烷酯的转化率为99.5%,1,6-己二醇的选择性为98.5%。该催化剂制备方法较为简单,条件温和,使用前无需活化。

1.3 酯类混合物催化加氢制备1,6-己二醇

德国巴斯夫股份公司的研究人员发明了一系列以二元酸溶液酯化所得的C6 酯混合物为原料进行催化加氢制备1,6-己二醇的工艺及催化剂。其中,巴斯夫股份公司提出加氢催化剂为Cu基催化剂时,以60%CuO-30%Al2O3-10%Mn2O3为催化剂,在220 ℃、2.2 MPa 条件下反应效果最好,酯转化率达99.5%,1,6-己二醇选择性高于99%。上述发明的重点在于1,6-己二醇的提纯方法,在蒸馏前将酯类混合物进行加氢可以有效地减少1,4-环己二醇的含量且不损失1,6-己二醇的产率,可以得到纯度大于99%的1,6-己二醇。巴斯夫股份公司改进了1,6-己二醇的制备方法,以己二酸酯和6-羟基己酸酯为原料,使用主要含Cu,Mn,Al 的无铬催化剂,在180 ℃、4.5 MPa、氢酯摩尔比280∶1,空速0.1 kg/(L·h)条件下进行加氢反应。当采用纯己二酸二甲酯为原料时,己二酸二甲酯的转化率为100%,1,6-己二醇的选择性为98.1%。该方法实现了酯类混合物的气相加氢,且酯转化率和醇选择性高,催化剂具有较长的寿命。

Celanese 公司则将环己烷氧化过程产生的混合物通过酯化、加氢两个步骤制备了1,6-己二醇。随后,一些研究者也对此进行研究,先将混合物进行萃取分离,然后在一定的温度、压力、酯化催化剂或者无催化剂条件下进行酯化反应,再将酯化产物进行催化加氢,最后精制可得到纯度超过99%的1,6-己二醇。其中,巴斯夫股份公司发明的加氢催化剂为70%CuO-25%ZnO-5%Al2O3。在220 ℃、22 MPa 条件下,酯转化率为99.5%,1,6-己二醇选择性超过99%,该工艺的酯转化率和醇选择性都较高,而且是以环己烷氧化制备环己酮/环己醇过程中产生的副产物为原料。

2 生物基原料制备1,6-己二醇

生物基原料制备1,6-己二醇是近年来兴起的工艺,主要采用可再生资源为原料制备1,6-己二醇,具有环境友好的特点,因此有很好的应用前景。

2.1 山梨醇裂解制备1,6-己二醇

郸城财鑫糖业有限责任公司提出可在镍/钴催化剂作用下,将山梨醇水溶液(山梨醇质量分数为30%~50%,pH控制为11~13)在180~230 ℃、8~11 MPa 条件下进行加氢裂解得到1,6-己二醇和其他产物。裂解混合物经过脱水、分离精制后可得到单一的1,6-己二醇产品。

2.2 左旋葡萄糖酮制备1,6-己二醇

纳幕尔杜邦公司开发了用左旋葡萄糖酮制备1,6-己二醇的方法。将Pt/W/TiO2(Pt 负载量占催化剂总质量的4%,Pt 与W 的摩尔比为1∶1)催化剂、底物左旋葡萄糖酮置于反应釜中,先在60 ℃、5.52 MPa 条件下反应2 h,然后将温度提高至180 ℃再反应4 h,1,6-己二醇的产率为62%。

2.3 5-羟甲基糠醛及其氢化制备1,6-己二醇

Hydrocarbon Research 公司提出用5-羟甲基糠醛制备1,6-己二醇。首先将纸张、木材、秸秆等在酸溶液中分解,然后进一步水解得到5-羟甲基糠醛;再将5-羟甲基糠醛和H2 在Raney-Ni(或铬)催化剂作用下,在100~200 ℃下反应得到2,5-二羟甲基四氢呋喃;最后,使用铬酸铜催化剂在固定床反应器中将2,5-二羟甲基四氢呋喃于200~350 ℃、6.89~137.89 MPa 下进行氢解得到1,6-己二醇。

NL Organisatie Voor Wetenschappelijk Onderzoek以Raney-Ni 为催化剂,甲醇为溶剂,将5-羟甲基糠醛与H2 在100 ℃、9 MPa 条件下反应14 h,得到产率为99%的2,5-二羟甲基四氢呋喃。然后以正丙醇为溶剂,CuCr 为催化剂,在260 ℃、10 MPa 条件下将2,5-二羟甲基四氢呋喃与H2 反应15 h,1,6-己二醇产率为22%。Tuteja 等采用Pd/ZrP 催化剂,以5-羟甲基糠醛为原料、甲酸为氢源,在常压、140 ℃条件下反应21 h,1,6-己二醇收率达42.5%。Rennovia 公司在H2 和催化剂3.9%Pt&1.3%Mo@Silica Cariact Q-10 存 在 下,于160 ℃、4.62 MPa 下反应5 h,将5-羟甲基糠醛还原成1,6-己二醇。5-羟甲基糠醛转化率为87%,1,6-己二醇产率为14%,1,6-己二醇选择性为16%。Xiao 等在装有Pd/SiO2+Ir-ReOx/SiO2 复合催化剂的固定床反应器中,在100 ℃、7 MPa、四氢呋喃水溶液(水与四氢呋喃的体积比为2∶3)为溶剂的条件下,将5-羟甲基糠醛催化加氢得到1,6-己二醇,1,6-己二醇产率为57.8%。5-羟甲基糠醛制备1,6-己二醇反应网络见图4。

一些研究者直接以2,5-二羟甲基四氢呋喃为原料制备1,6-己二醇。Merck 公司以亚铬酸铜为催化剂,甲醇为溶剂,在300 ℃、37.92 MPa条件下将2,5-二羟甲基四氢呋喃氢化11 h 制备1,6-己二醇,分离后产率为40.6%,重结晶收率为50.0%。Buntara 等以Rh-Re/SiO2 为催化剂,在压力1~8 MPa、温度120 ℃、水和酸催化剂存在的条件下,用2,5-二羟甲基四氢呋喃氢化20 h 制备1,6-己二醇,2,5-二羟甲基四氢呋喃转化率达100%,1,6-己二醇的选择性达86%。

还有的研究者以1,2,6-己三醇为原料通过加氢还原制备1,6-己二醇。Chia 等以Rh-ReOx/C 为催化剂,使1,2,6-己三醇在120 ℃、3.4 MPa条件下反应4 h 制备1,6-己二醇。虽然1,2,6-己三醇转化率只有8.1%,但是1,6-己二醇的选择性高达99.9%。Buntara 等以1,2,6-己三醇为原料,Rh-ReOx@SiO2 为催化剂,在180 ℃、8 MPa 条件下反应20 h,1,6-己二醇选择性为73%。Rennovia公司还指出,在含有Pt 的催化剂(ZrO2)存在下,于160 ℃、4.62 MPa 下反应2.5 h,可将1,2,6-己三醇转化为1,6-己二醇,1,2,6-己三醇转化率为91%,1,6-己二醇产率为61%、选择性为68%。

2017年,美国Rennovia 公司开发的糖制1,6-己二醇工艺中试成功。该工艺采用专有的催化剂技术,有望简化1,6-己二醇的生产工艺。

3 烯烃制备1,6-己二醇

3.1 丙烯制备1,6-己二醇

拜耳股份公司发明了一种由丙烯制备1,6-己二醇的方法。该方法包括3 个步骤:首先是丙烯通入含有甲醛、磷酸氢二钠、磷酸二氢钠的甲苯溶液中,在压力为2.2~15.0 MPa 条件下反应12 h 得到3-丁烯-1-醇,选择性为97%;然后在氩气保护下添加1,3-二苯基-4,5-二氢咪唑-2-亚基-三环己基膦-苄基钌-(Ⅳ)-二氯,在22 ℃、5.6 MPa 条件下反应18 h 得到3-己烯-1,6-二醇,产率为80%;最后加入乙醇和5%Pd/C 催化剂,在20 ℃、0.1 MPa 条件下反应1 h 得到1,6-己二醇,产率为90%。该方法虽然反应温度较低,但是流程复杂。

3.2 烯烃催化加氢甲酰化制备1,6-己二醇

巴斯夫股份公司发明了一种由1,3-丁二烯、CO、H2 制备1,6-己二醇的方法。将1,3-丁二烯与CO、H2(V(CO)∶V(H2)=1∶1)在120 ℃、28.0 MPa、甲醇为溶剂、三苯基膦改性铑化合物催化剂存在下进行第一次甲酰化反应,并分离去除铑化合物。将得到的3-戊烯二甲缩醛先与1,3-丙二醇、强酸性离子交换剂在60 ℃、0.016~0.017 MPa 条件下反应2 h,去除离子交换剂后将所剩反应混合物加入到高压釜中,然后以苯为溶剂、八羰基二钴和9-十二烷基-9-磷杂双环壬烷为催化剂,在170 ℃、8.11~11.15 MPa 条件下进行第二次氢甲酰化反应。将得到的产物在甲醇、水、Raney-Ni 存在下,在100 ℃、18.24 MPa 条件下氢化,然后在140 ℃、28.37 MPa 条件下继续氢化得到最终产物1,6-己二醇(产率为82%)。巴斯夫股份公司还提到,采用羰基钴作为氢甲酰化催化剂时,二烯烃只有一个双键发生甲酰化反应,另一个双键发生加氢反应,当采用三苯基膦改性的铑化合物作为催化剂时,可以得到两个双键都发生氢甲酰化的产物。

Mormul 等以丁二烯为原料,加入磷配体(6,6′-[(3,3′-二叔丁基-5,5′-二甲氧基-1,1′-二苯基-2,2′-二基)双(氧)]双(二苯并[d,f][1,3,2]二恶磷杂庚英)、Rh 催化剂(Rh 与丁二烯的摩尔比为1∶99)、乙二醇、含有甲苯的三氟乙酸溶液,在80 ℃、3.0 MPa 条件下反应2 h后升至120 ℃再反应18 h 得到1,4-双(1,3-二氧戊环-2-烯)丁烷,然后在Raney-Ni 催化剂存在下,在130 ℃、5.0 MPa 条件下搅拌反应16 h,1,6-己二醇的产率为52%。

联合碳化化学品及塑料技术公司发明了一种以4-戊烯醛/4-戊烯醇制备1,6-己二醇的方法。在高压反应釜中,加入二羰基乙酰基丙酮化铑(Ⅰ)等催化剂,以乙醇为溶剂及助剂,将4-戊烯醛/4-戊烯醇和H2/CO(V(CO)∶V(H2)=1∶1)在120 ℃、2.07 MPa 条件下反应2~4 h,1,6-己二醇产率为69%。

3.3 环己烯氧化、氢化制备1,6-己二醇

White 等发明了一种环己烯氧化、氢化制备1,6-己二醇的方法。将环己烯在-78~20 ℃、醇为溶剂的条件下与臭氧发生氧化反应得到6-烷氧基-6-超氧化氢基-己醛,该产物先在0~15 ℃、0.10~0.34 MPa、Pt 为催化剂的条件下发生初步氢化反应,然后在35~50 ℃、0.34~1.03 MPa、Pt 为催化剂条件下发生进一步氢化反应(1~4 h),1,6-己二醇产率为95%。

3.4 环氧丁烯制备1,6-己二醇

巴斯夫股份公司通过环氧丁烯在置换催化剂RuCl2PCy3(Cy 为环己基)存在下,在温度为23 ℃、氩气保护、一定压力(至少能使环氧丁烯以液体形式存在)条件下反应23 h 脱去乙烯得到双环氧己烯Ia 和Ib(见图5),转化率为3.5%,双环氧己烯Ia 和Ib 的总选择性为15%。双环氧己烯Ia 和Ib 在还原催化剂(如Pd/C,Pt/C,Re/C,Cu/C,Cu/SiO2,Ni/C 等)存在下,于40~50 MPa、20~150 ℃下与H2 反应1~2 h,全部转化为1,6-己二醇。

3.5 1,5-己二烯硼氢化-氧化制备1,6-己二醇

硼氢化-氧化是烯烃制备伯醇的经典反应,多年来一直受到研究者的青睐。二烯烃同样可以通过硼氢化-氧化制备二元醇。Brown 课题组以四氢呋喃为溶剂,冰浴条件下(控制温度为0~5 ℃)将1,5-己二烯与乙硼烷反应一定时间,然后将产物加入到氢氧化钠与双氧水的混合溶液中,于室温条件下水解1 h,经过萃取、干燥得到1,6-己二醇,己二醇总产率为85%(1,6-己二醇、1,5-己二醇、2,5-己二醇质量比为69∶22∶9)。随后,他们在Shchegoleva 等以及自己工作的基础上,将1,5-己二烯与一氯硼烷在0 ℃、乙醚为溶剂条件下反应2 h,得到产率为92.6%的氯-硼杂环有机物,然后用碱性双氧水水解得到己二醇,其中,1,6-己二醇含量为91.3%(w),1,5-己二醇含量为7.4%(w),2,5-己二醇含量为1.3%(w)。Saegebarth将乙硼烷与1,5-己二烯按照摩尔比为3∶1 混合,在25 ℃下反应得到1,6-双(1-硼杂环庚烷)-己烷(总收率为82%),再经过碱性水解全部转化为1,6-己二醇。

4 结语

如何实现高效催化合成与环境友好相结合是研究者面临的难题,特别是具有工业应用价值的催化剂研制是关键环节。目前,工业化生产1,6-己二醇的工艺大都是采用1,6-己二酸酯化再加氢的方法,这种工艺可以有效地提高产品的纯度,降低副产品的生成,而且三废较少;但是在加氢过程中氢酯摩尔比较大,能耗较高,需要在高压条件下进行,过程经济性有待进一步提高。

以生物基原料代替传统的石油基原料制备1,6-己二醇具有巨大的发展潜力。目前虽然生物基原料路线的报道较多,但规模化工业应用还有待深入研究。此外,以烯烃为原料制备1,6-己二醇颇为值得探索。如尝试以1,5-己二烯为原料,用光催化方法直接水合制备1,6-己二醇,此方法会极大降低能耗,并且可以最大程度地降低对环境的污染;但是,目前这方面的光催化剂还未见报道,相关工作有待开展。