工作液的降解反应(一)
工作液的降解反应是指能够使蒽醌和氢化蒽醌的完整结构被破坏的反应,主要包括羰基上发生的加氢反应,苯环上发生的加氢反应和取代苯环上进行的加氢反应以及苯环其他位置上发生的氧化反应等,这些反应发生的原因在于加氢催化剂的选择性不高和反应工艺的控制方面出问题,现在研究证明在催化剂选择性很高的情况下,工作液也有一定的程度的降解,随着使用时间的延长和转换次数的增多,降解产物会越积越多,直至彻底失去活性。工作液降解的本质原因是蒽醌和氢化蒽醌之间无法在有效的工艺转换时间范围内实现循环转换,或者因过度加氢,所谓氢化后的蒽醌已无法按照过氧化氢制备经历的反应路线进行循环等。关于降解产物的详细结构分析,因样品组成的复杂性和有效分离分析手段的缺失等原因,目前尚不能对其做出精确解析,目前建立的反应体系尚存在较多的模糊点,需从有机反应的角度出发进行深入研究。
单个羰基上的氢化反应
基于对蒽醌分子结构的认识,如果加氢过程将一分子的氢加到了蒽醌结构中一个固定的羰基上,所得产物就是含有一个醇羟基的半蒽醌,这个化合物中的蒽醌结构其实已遭破坏,但在氧化条件下可以转化为蒽醌。半蒽醌在工作液体系中会进一步还原转化成其他化合物还是在过氧化氢制备条件下就可以转化为蒽醌继续起工作液的作用还有待进一步深入探究。有些文献命名其为蒽酚酮,可能有错误,醇羟基是指与饱和碳、不饱和碳直接相连的羟基,如通常所谓的醇、烯醇、炔醇即属于这种情况;酚羟基是指与芳环直接相连的羟基,所以醇羟基和酚羟基有一定的相似性,但不是同一种官能团,在与蒽醌的还原氧化相关机理的讨论中,应该尤其重视这些差异。醇羟基经进一步加氢脱去羟基后将得到蒽酮,有文献报道在碱性环境下蒽酮可以经空气氧化快速转化为蒽醌,这可能主要得益于亚甲基所处的特殊位置,两侧完整的芳核对其碳上的氢有活化作用。如果加氢反应选择性地全部发生在蒽醌结构中的羰基上,最终产物将得到9,9,10,10-四氢蒽,这是一个高度不稳定的化合物,可以很快发生脱氢氧化反应转变为蒽,这些都属于所谓失去反应活性的工作液降解产物,9,9,10,10-四氢蒽或者带取代基的9,9,10,10-四氢蒽其实已是醌羰基降解所得的最终产物。