丙烯催化氧化制环氧丙烷研究取得重要进展

丙烯催化氧化制环氧丙烷研究取得重要进展

在国家自然科学基金的持续支持下，中国科学院大连化学物理研究所奚祖威研究员及其合作者长期从事催化氧化、均相催化等领域的基础研究工作。近年来在"分子氧直接使烯烃选择性催化环氧化新方法"的研究中，取得了突破性进展。

环氧丙烷是重要的基础化工原料，主要应用于生产聚氨酯、不饱和树酯和表面活性剂等。目前，世界年产量达450万吨，我国年产量约为30万吨。环氧丙烷的工业生产方法有氯醇法和Halcon法，分别存在环境污染严重和产生大量联产品等问题。发展环境友好、无联产品的丙烯氧化制环氧丙烷的方法一直是化学家努力的目标，虽然也提出过用O2或用H2O2作为清洁的氧化剂，但仍存在很多问题。

奚祖威研究员的课题组开拓了磷钨杂多酸盐催化烯烃环氧化与工业上生产H2O2 的2-乙基蒽醌

/2-乙基蒽氢醌可逆循环过程相结合的生产环氧化物的新方法，在丙烯环氧化方面取得了重大进展。该方法利用工业生产H2O2，即2-乙基蒽醌/2-乙基蒽氢醌可逆循环体系中原位生成的H2O2 ，不经分离，在磷钨杂多酸盐催化下直接用于丙烯选择性环氧化，整个过程只消耗了H2 、O2 和丙烯，生成了环氧丙烷和H2O。所用的磷钨杂多酸盐催化剂在H2O2的作用下转变为可溶，均相条件下催化烯烃环氧化，当H2O2随着反应消耗完全时，催化剂又从反应体系中析出，易于分离回收并循环使用。由于催化剂同时具有了多相催化剂易回收和均相催化剂选择性高的优点，在丙烯环氧化中，设计将2-乙基蒽醌/2-乙基蒽氢醌法生产过氧化氢（H2O2）过程与用过氧化氢催化环氧化的两个反应耦合，实现用分子氧直接氧化为环氧丙烷，在65℃反应6小时丙烯转化率达89%，生成环氧丙烷的选择性为95%，几乎无副产品生成。

该课题组首次提出这种新型催化剂受反应控制而发生固－液－固相转移，并给出这种性质的催化剂为反应控制相转移催化剂的新概念。用于上述反应的新型催化剂已经申请了中国专利，正在准备申请国际专利。

该方法利用2-乙基蒽醌/2-乙基蒽氢醌体系中原位生成H2O2为氧源，也可使用H2O2水溶液为氧源，催化多种烯烃高选择性环氧化，如氯丙烯、环己烯等，催化剂也具有反应控制相转移催化作用。因其无污染、无联产品、经济合理，而具有良好的工业应用前景。成果发表在《Science》（2001

年5月11日）上，审稿人认为这是一个"梦寐以求的（化学）反应"，是"具有环境最友好的体系"的研究工作。文章发表后，在国际、国内学术界引起很大反响，《CHEM & ENG.NEWS》（2001年5月14日）发表评论，认为由中国研究小组研究的钨基催化剂，是更经济与环境友好的丙烯环氧化的制备方法，这是丙烯环氧化的重要路线，是对均相催化科学的创新发展。

奚祖威研究员在实验室工作