工作液的降解反应(三)

苯环和取代苯环上同时发生的加氢反应

苯环和取代苯环上同时发生的加氢反应或者四氢蒽醌的进一步加氢降解均可产生过度加氢产物,即醌式结构状态亦即氧化条件下的六氢蒽醌和其对应的酚式结构亦即还原条件下的氢化六氢蒽醌,甚至八氢蒽酮和氢化八氢蒽酮等,这些降解产物属于结构信息并不十分明确的加氢转化产物,其中部分是否还可以实现过氧化氢制备过程中的加氢/氧化循环,是否因反应速度方面的差异只能在工作液体系中进行单项操作,已无法进行确证。从反应角度观察,随着降解反应的深入,苯环稳定的共轭体系遭破坏,苯环上进行的加氢反应将更加容易进行,而且氢的加入位置更加难以确定,所以给人的印象是降解产物大都没有明确的结构,一般认为其结构中的醌式单元仍然完整保留可能也仅是一种猜测结论,理论一依据都很少甚至没有理论依据,实验证据则更少。比如六氢蒽醌结构中的双键为何处于取代苯环一侧而不是处于苯环一侧,加氢反应进行时醌式结构中双键的反应活性是否就一定低于醌式环外的双键,加氢反应进行后原来苯环上残留的双键与醌式结构中的双键以共轭形式存在还是以单独孤立的形式存在等都是存疑的问题,在科学层面都没有明确的结论。此类降解产物目前已归属于对氢效无实质贡献的降解产物。当然,如果上面的假设成立,体系也可能还存在对应的六氢蒽酮甚至八氢蒽酮以及相对应的氢化六氢蒽醌、氢化八氢蒽醌等降解产物,这要靠准确的分析结果来确定,但一致意见是已彻底失去活性。

蒽本身是由三个苯环经线性或者面上稠合而成的稠环芳烃,所以谈芳环上的加氢反应液不能不考虑中间环上的加氢反应,实际上蒽的中间环上常常体现共轭二烯的性质,能够发生与亲双烯体的D-A反应。当工作液有效成分处于氧化状态时,共轭二烯的特征会有一定程度的减弱,一般不发生D-A反应,但在还原态时,氢化蒽醌中间环上的共轭二烯特征被激活,此时可以发生D-A反应,而且在加氢条件下,也能发生1,4-加氢反应。如此,蒽醌经初次加氢以后转化为氢化蒽醌,此时如果不能及时进行氧化转化,对其继续加氢,则极易发生1,4-加氢反应,氢化蒽醌将转化为9,10-二羟基蒽,这个降解产物可以在氧化条件下转变为蒽醌,但其转换过程是否产生过氧化氢,即是否对氢效有贡献,尚不明了。但从其结构中可以看出,蒽结构中的共轭体

系已经完全被破坏,两边的苯环已处于孤立状态,各自表现完整苯环的性质,温和条件下的加氢反应已极少能够在苯环上发生,两个羟基只能表现普通羟基的性质,与氢化蒽醌中的羟基已不是同一类物质。如果该化合物对氢效也有贡献,则将其转化为蒽醌将产生两分子的过氧化氢,将是工作液中氢效最高的载氢体。该化合物在工作液中如何命名也是问题,至少目前没有引起重视,延用原有的方法则会引起混乱。

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