近日，中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所航天催化與新材料研究中心副研究員李昌志、研究員王愛(ài)琴和中科院副院長(zhǎng)、中科院院士張濤團(tuán)隊(duì)在綠色對(duì)二甲苯（PX）合成路線中取得新進(jìn)展，設(shè)計(jì)出一條以木質(zhì)纖維素資源生物發(fā)酵產(chǎn)物（生物基異戊二烯）和甘油脫水產(chǎn)物（丙烯醛）為原料，利用碳化鎢催化分子內(nèi)氫轉(zhuǎn)移串聯(lián)反應(yīng)的合成路線。該反應(yīng)可實(shí)現(xiàn)PX總收率高達(dá)90%。
芳烴是重要的石化產(chǎn)品，PX作為最主要的芳烴，是生產(chǎn)三大合成材料——合成樹(shù)脂、合成纖維和合成橡膠的一級(jí)基本化工原料。2016年，我國(guó)PX供需缺口為1230萬(wàn)噸，進(jìn)口依存度達(dá)57%。大連化物所該團(tuán)隊(duì)致力于開(kāi)發(fā)和利用可再生生物質(zhì)資源，選擇轉(zhuǎn)化制備PX及其它芳烴產(chǎn)品。前期，該團(tuán)隊(duì)已發(fā)展了從生物質(zhì)到甲苯的高選擇合成路線。
在該研究中，研究人員選擇具有特定結(jié)構(gòu)的生物質(zhì)平臺(tái)分子異戊二烯和丙烯醛為底物，在路易斯酸離子液體催化作用下，通過(guò)狄爾斯-阿爾德反應(yīng)，構(gòu)建具有對(duì)位取代基的六元環(huán)中間體——4-甲基-3-環(huán)己烯甲醛。該中間體在碳化鎢催化劑的作用下，通過(guò)連續(xù)氣相脫氫-加氫脫氧反應(yīng)生成PX，兩步反應(yīng)PX總收率高達(dá)90%。此外，通過(guò)對(duì)底物分子取代基及官能團(tuán)的改變，可拓展制備其它生物基芳烴，單一產(chǎn)物收率為80%至92%。團(tuán)隊(duì)首次報(bào)道了以碳化鎢為催化劑，通過(guò)分子內(nèi)氫轉(zhuǎn)移，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)脫氫芳化和加氫脫氧的高度耦合反應(yīng)。該過(guò)程中的碳化鎢表面剪切式反應(yīng)機(jī)理完全不同于傳統(tǒng)貴金屬催化過(guò)程，且碳原子在產(chǎn)物中可100%保留，主要副產(chǎn)物為水，便于PX產(chǎn)物的分離。該研究為探索從生物質(zhì)資源出發(fā)制備芳香化學(xué)品提供新思路。
相關(guān)研究成果發(fā)表在《德國(guó)應(yīng)用化學(xué)》上。該研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金委、中科院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)的資助。
大連化物所對(duì)二甲苯“綠色合成”研究取得進(jìn)展
化學(xué)慧定制合成事業(yè)部摘錄
