【2019年第4期】焙燒溫度對CuMgAl催化劑催化糠醇加氫制戊二醇的影響

糠醇經呋喃環內C—O鍵的選擇性斷鍵開環得到1,2-戊二醇和1,5-戊二醇。糠醇呋喃環中C5—O1鍵加氫開環可得1,2-戊二醇，C2-O1鍵加氫開環可得1,5-戊二醇，反應物原子都得到完全利用，是綠色的化學過程。目前1,2-戊二醇和1,5-戊二醇的生產主要是以糠醇和四氫糠醇為原料，所用催化劑主要為非貴金屬和貴金屬多相催化劑。Adkins等以CuCr2O4為催化劑，在175℃、10～15 MPa條件下，催化糠醇氫解製備1,2-戊二醇和1,5-戊二醇，其收率分別為40%和30%，該過程催化劑中含有重金屬Cr，對環境具有潛在的危害。另外，反應條件苛刻，糠醇容易發生自身聚合導致副產物多，催化劑穩定性差，而在相對溫和條件下，糠醇則易發生環加氫，1,2-戊二醇和1,5-戊二醇作為副產物收率低於2%。Chatterjee等研究了在超臨界二氧化碳氛圍中，四氫糠醇直接催化加氫製備1,5-戊二醇。以Rh/MCM-41為催化劑，在80℃，4 MPa H2，CO2壓力為14 MPa的氛圍下，反應24 h，四氫糠醇的轉化率為80.5%，1,5-戊二醇的選擇性為91.2%。然而，該方法的缺陷在於苛刻的超臨界二氧化碳氛圍，催化劑成本高，反應時間長等，不利於其大規模應用。Xu等開發了一種金屬-鹼雙功能Pd/Co2AlO4水滑石催化劑，催化糠醛製備1,5-戊二醇，研究結果顯示由於水滑石鹼性位的存在，促進了糠醇氫解的效率，在150℃、1.5 MPa條件下，反應24 h，糠醛經糠醇加氫製備1,5-戊二醇的收率為32%。但是貴金屬Pd成本較高，限制了其大規模的應用。Zhang等報導在溫度為150℃、壓力1.5 MPa下，以具有鹼性位的Ru/MnOx為催化劑，在連續固定床上實現糠醇氫解製備1,2-戊二醇的收率為42.1%。綜上可見，現有製備戊二醇的技術存在成本高、催化反應條件苛刻、產物收率低等問題。因此，設計高效穩定的非貴金屬-鹼雙功能催化劑，並在溫和條件下實現糠醇高選擇性加氫開環製備戊二醇具有重要的意義。