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我國甲醇直接制乙二醇研究取得重要突破

   2018-03-29 中華石化網(wǎng)中化新網(wǎng)

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核心提示:廈門大學化學化工學院近日發(fā)布消息稱,該院王野教授、程俊教授與中科院大連化物所鄧德會課題組在在甲醇C-C

廈門大學化學化工學院近日發(fā)布消息稱,該院王野教授、程俊教授與中科院大連化物所鄧德會課題組在在甲醇C-C偶聯(lián)直接制乙二醇的研究上取得重要突破,相關研究成果發(fā)表在《自然-通訊》上。該成果同時也申請了中國發(fā)明專利和國際專利PCT。

甲醇經(jīng)可控的C-C偶聯(lián)反應制備C2或多個碳原子的化合物是化學領域極具吸引力和挑戰(zhàn)性的反應。當前甲醇C-C鍵的偶聯(lián)反應主要局限于羰基化反應和脫水偶聯(lián)制備烯烴或芳香烴,即MTO或MTA過程,其特點是難以高選擇性獲得特定的產(chǎn)物。保留甲醇分子的C-OH鍵而選擇性地活化C-H鍵生成乙二醇被公認為是化學領域最具挑戰(zhàn)性的反應之一。

王野課題組發(fā)展光催化方法,在CdS催化劑上首次實現(xiàn)了可見光照射下甲醇脫氫偶聯(lián)制乙二醇和氫氣的反應。在催化材料設計方面,與鄧德會課題組合作,成功構(gòu)建CdS納米棒催化劑,大幅提升了可見光照射下乙二醇的選擇性和生成活性。并通過設計反應分離的反應器,乙二醇選擇性可達90%,收率16%。

進一步與從事理論計算研究的程俊課題組合作,對反應機理開展了深入研究,提出CdS上的光生空穴可以在不影響甲醇O-H鍵的情況下,通過質(zhì)子和電子協(xié)同轉(zhuǎn)移(CPET)過程選擇性地活化甲醇的C-H鍵生成羥甲基自由基,從CdS表面脫附偶聯(lián)生成乙二醇。

這個可見光驅(qū)動的甲醇轉(zhuǎn)化新過程,不僅提供了一種溫和條件下乙二醇的高效制備方法,而且為存在羥基等官能團的小分子中惰性C-H鍵的選擇活化開辟了一條新途徑。

當前工業(yè)上90%以上的乙二醇生產(chǎn)都是通過石油路線,即乙烯環(huán)氧水合路線,該過程效率不高、能耗大。此外,通過煤基合成氣經(jīng)草酸二甲酯合成乙二醇的路線工藝流程長、成本高。而甲醇可由煤、天然氣、生物質(zhì)乃至二氧化碳經(jīng)合成氣或直接制備、廉價易得,是重要的C1平臺分子。因此,由甲醇直接制備乙二醇意義重大。

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