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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 化合物的綠色還原工藝
- 小類：
- 生命科學(xué)
- 簡介：
- 化合物的綠色還原工藝
- 詳細(xì)介紹：
- 化合物的綠色還原工藝
作品專業(yè)信息
撰寫目的和基本思路
- 本課題首次提出一種羰基還原的綠色工藝。即酮（或醛）和與苯胺類縮合脫水形成希夫堿，再經(jīng)催化加氫得到仲胺，再經(jīng)催化氫解得到相應(yīng)的亞甲基化合物，苯胺類化合物回收循環(huán)利用。整個反應(yīng)過程的唯一副產(chǎn)物就是水，是一個擁有高的原子利用率、清潔無污染的綠色還原工藝。
科學(xué)性、先進(jìn)性及獨(dú)特之處
- 我們巧妙利用碳氮鍵催化氫解的特性和苯環(huán)與氮原子間單鍵具有雙鍵性質(zhì)的特點(diǎn)設(shè)計(jì)了此還原工藝。本項(xiàng)目所建立的是羰基還原的綠色過程，反應(yīng)路線與文獻(xiàn)報(bào)道不同,所以我們試圖去理解催化劑的催化機(jī)制也必然是新穎的。
應(yīng)用價值和現(xiàn)實(shí)意義
- 黃鳴龍還原和克萊門森還原都會產(chǎn)生嚴(yán)重的環(huán)境污染,而且這兩種方法成本都比較昂貴。本工藝除了亞甲基化合物外，只生成一分子的水，擁有較高的原子利用率，清潔無污染，生產(chǎn)成本也可大大降低。僅生產(chǎn)2,2,6,6-四甲基哌啶這一個工藝中，本工藝每年就可以節(jié)省幾百萬元。由此可見本綠色還原過程的工業(yè)前景及經(jīng)濟(jì)效益。
學(xué)術(shù)論文摘要
- 沃爾夫－凱惜納－黃鳴龍還原和克萊門森還原是目前最重要的將羰基化合物還原成亞甲基化合物的方法。但是，黃鳴龍還原是將醛或酮、水合肼、氫氧化鉀（或氫氧化鈉）及二聚乙二醇等混和液在高溫下的反應(yīng)，存在著長期以來無法解決的問題。為了解決這些問題，我們依據(jù)碳氮鍵在一定條件下可氫解的經(jīng)驗(yàn)，提出采用苯胺與醛、酮生成希夫堿，然后催化氫化成仲胺，最后催化氫解得到目標(biāo)化合物：亞甲基化合物，苯胺循環(huán)套用的路線。本項(xiàng)目工藝的羰基化合物經(jīng)希夫堿再氫解的反應(yīng),減少了污染的排放，有很高的原子利用率，是一種對環(huán)境友好的綠色合成方法。同時，本項(xiàng)目工藝也是一種經(jīng)濟(jì)可行的還原方法，可以大大的減少成本，具有廣闊的工業(yè)。
獲獎情況
- 無
鑒定結(jié)果
- 國內(nèi)領(lǐng)先
參考文獻(xiàn)
- 1. Huang-Minlon , Journal of the American ChemicalSociety, 1946, 68：2487-2488; 2. James H. Brewster, Journal of the American Chemical Society ,1954,76: 6361-6363; 3. 徐宇倫,張龍, 精細(xì)化工,2006,23(4):382-385; 4. 丁曉琴,趙立峰 ,有機(jī)化學(xué) ,2004,24（11）：1478-1481
同類課題研究水平概述
- 眾所周知，沃爾夫－凱惜納－黃鳴龍還原（WolffKishner-Huangminlonreactinon）和克萊門森還原（clemmensenreaction）是目前最重要的將羰基化合物還原成亞甲基化合物的方法，近百年來已為有機(jī)合成工業(yè)、醫(yī)藥工業(yè)、農(nóng)藥工業(yè)作出了重大的貢獻(xiàn)。時至今日它們在科學(xué)研究及工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中仍然發(fā)揮著巨大的作用。但是，黃鳴龍還原是將醛或酮、水合肼、氫氧化鉀（或氫氧化鈉）及二聚乙二醇等混和液在高溫下的反應(yīng)，不可避免的產(chǎn)生嚴(yán)重的環(huán)境污染；而克萊門森還原則使用鋅汞齊，嚴(yán)重的汞污染和苛刻的生產(chǎn)條件是長期以來無法解決的問題，而且使用這兩種還原方式成本比較昂貴。針對這些問題，國內(nèi)外都進(jìn)行了研究。有研究試圖使用羰基的直接加氫還原為亞甲基，但是條件過于苛刻，且適用范圍較窄只針對某種特定化合物，難于推廣和工業(yè)化生產(chǎn)。還有人曾經(jīng)嘗試先把羰基還原成醇，再脫水，最后加氫得到亞甲基，以實(shí)現(xiàn)替代黃鳴龍還原和克萊門森還原的目的，但是羰基化合物只能停留在醇的階段,在技術(shù)上講不具備普遍意義。為了解決上述問題，我們依據(jù)碳氮鍵在一定條件下可氫解的經(jīng)驗(yàn)，提出采用苯胺與醛、酮生成希夫堿，然后催化氫化成仲胺，最后催化氫解得到目標(biāo)化合物：亞甲基化合物、苯胺循環(huán)套用的路線。 整個生產(chǎn)過程除了亞甲基化合物外，只生成一分子的水，擁有較高的原子利用率，清潔無污染，同時生產(chǎn)成本也可大幅度降低.此反應(yīng)過程的實(shí)現(xiàn)具有極大的經(jīng)濟(jì)效益，單以2,2,6,6-四甲基哌啶為例，全國年需求量在百噸級別，目前采用2,2,6,6-四甲基哌啶酮黃鳴龍還原法生產(chǎn)。每生產(chǎn)一噸2,2,6,6-四甲基哌啶，主要反應(yīng)物水合肼需要約0.34噸。水合肼價格大約在每噸3.5萬元，共約1.2萬元。采用本項(xiàng)目的綠色還原工藝生產(chǎn)，使用氫氣約100公斤，只需100元左右，主原料的成本下降了99％以上（這里還沒有考慮黃鳴龍還原消耗的堿和二聚三乙二醇）。僅僅生產(chǎn)2,2,6,6-四甲基哌啶這一個工藝中，本項(xiàng)目工藝每年就可以節(jié)省幾百萬元。由于羰基還原為亞甲基反應(yīng)在很多產(chǎn)品（比如：7-甲氧基萘滿酮）的生產(chǎn)中均可應(yīng)用，由此可見本綠色還原過程的工業(yè)前景。
