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大连化物所对二甲苯“绿色合成”研究取得进展

共被查看 369 次      添加:2018-02-27 08:41:09      来源:中国科学院网 大连化学物理研究所

        近日,中国科学院大连化学物理研究所航天催化与新材料研究中心副研究员李昌志、研究员王爱琴和中科院副院长、中科院院士张涛团队在绿色对二甲苯(PX)合成路线中取得新进展,设计出一条以木质纤维素资源生物发酵产物(生物基异戊二烯)和甘油脱水产物(丙烯醛)为原料,利用碳化钨催化分子内氢转移串联反应的合成路线。该反应可实现PX总收率高达90%。

  芳烃是重要的石化产品,PX作为最主要的芳烃,是生产三大合成材料——合成树脂、合成纤维和合成橡胶的一级基本化工原料。2016年,我国PX供需缺口为1230万吨,进口依存度达57%。大连化物所该团队致力于开发和利用可再生生物质资源,选择转化制备PX及其它芳烃产品。前期,该团队已发展了从生物质到甲苯的高选择合成路线(ChemSusChem,2016,9,3434-3440)。

  在该研究中,研究人员选择具有特定结构的生物质平台分子异戊二烯和丙烯醛为底物,在路易斯酸离子液体催化作用下,通过狄尔斯-阿尔德反应,构建具有对位取代基的六元环中间体——4-甲基-3-环己烯甲醛。该中间体在碳化钨催化剂的作用下,通过连续气相脱氢-加氢脱氧反应生成PX,两步反应PX总收率高达90%。此外,通过对底物分子取代基及官能团的改变,可拓展制备其它生物基芳烃,单一产物收率为80%至92%。团队首次报道了以碳化钨为催化剂,通过分子内氢转移,进而实现脱氢芳化和加氢脱氧的高度耦合反应。该过程中的碳化钨表面剪切式反应机理完全不同于传统贵金属催化过程,且碳原子在产物中可100%保留,主要副产物为水,便于PX产物的分离。该研究为探索从生物质资源出发制备芳香化学品提供新思路。

  相关研究成果发表在《德国应用化学》上。该研究得到了国家自然科学基金委、中科院战略性先导科技专项的资助。

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