芳香酮选择性催化加氢制备芳香醇的研究

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芳香醇是一类重要的化工产品,广泛应用在香料、医药以及其他精细化工产品的生产中。本课题中制备的芳香醇均存在一个手性C原子,是制备手性芳香醇的有效起始原料。在芳香醇的众多合成方法中,以芳香酮为原料经催化加氢法制备相应芳香醇因符合原子经济性而备受关注。本论文以芳香酮为原料,以雷尼镍为催化剂,在氢气提供氢源的条件下,采用非均相催化加氢法制备相应芳香醇。在苯乙酮催化加氢制备1-苯乙醇的实验中,考察了温度、压力、碱、溶剂和雷尼镍催化剂对实验结果的影响,确定其较优的工艺条件。采用水作为溶剂,反应温度为50℃,反应初始压力为3.0MPa,用三乙胺作为碱性物质调节系统的酸碱性,以Raney Ni Ⅲ催化剂作为加氢反应的催化剂,产物1-苯乙醇的选择性达到了99.47%。从苯乙酮催化加氢的实验结果中发现三种不同制备方法的Raney Ni催化剂对苯乙酮加氢产物的选择性有较大的影响,Raney Ni Ⅰ、Raney Ni Ⅱ和Raney Ni Ⅲ三种催化剂对加氢产物1-苯乙醇的选择性分别为95.19%、98.23%和99.47%,收率分别为92.5%、95.21%和97.43%,经气相色谱检测分析,结构正确。对其他芳香酮的催化加氢,包括对甲基苯乙酮、对乙基苯乙酮、苯丙酮、对甲基苯丙酮和对乙基苯丙酮,其加氢反应的条件是以苯乙酮加氢的较优条件为参考,即加氢反应压力均为3.0MPa,三乙胺为调节酸碱度的碱物质,水为溶剂。加氢实验结果显示相应芳香醇的选择性均在98%以上,收率均高于91%。即Raney Ni Ⅲ催化剂对这几种芳香酮加氢反应的选择性也较好。采用XRF、XRD、N2物理吸附、XPS、SEM、HRTEM和H2-TPD等手段表征了三种雷尼镍,结果显示:选择性好的Raney Ni Ⅲ催化剂,其体相镍铝比为Ni98.9Al1.1;与另外两种只含有镍的催化剂相比,其物相组成中多出少量的3Ni(OH)2·2H2O;其晶粒大小、孔容、孔径和比表面积均增大,表面组成中氧化态的镍含量增多,约是另两种催化剂的两倍;催化剂表面较平滑,晶粒分散较好。H2-TPD结果显示,Raney Ni Ⅲ中含有两种吸附态的氢,脱附温度分别在356K和554K附近,对应高温脱附峰的结合氢含量较高。催化剂的这种结构有利于羰基的吸附,有效提高了产品的选择性。本论文以雷尼镍为催化剂、水为溶剂,芳香酮为原料,通过催化加氢法高选择性、高收率地制备相应的芳香醇。产品的选择性均在98%以上,收率均高于91%。此外,本反应选用水代替常用的有机物作为加氢反应的溶剂,符合目前倡导的绿色、环保、可持续发展的化工理念。就雷尼镍的制备方法而言,本课题中雷尼镍的制备方法是个新的突破。
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