工作液的降解反应(六)
加氢反应的顺序问题
将烃基取代的蒽醌加氢转化为氢化蒽醌是工业制备过氧化氢的关键步骤。有文献报道,在加氢环节即使使用选择性最高的催化剂,采用最温和的加氢条件,随着蒽醌转化为氢化蒽醌,总有部分氢化蒽醌被进一步缓慢氢化,转化成了各种各样的降解产物,这些降解产物产生于加氢反应的哪一步,从哪一个关键中间体转化而来是催化剂开发和反应机理研究以及生产工艺控制过程中急需了解的内容,所以了解取代蒽醌的加氢反应顺序一直是蒽醌加氢转化研究的重点。
从目前研究成果来看,比较一致的观点是,取代蒽醌首先被还原成氢化蒽醌,降解反应开始于氢化蒽醌,羰基上进行的加氢反应与苯环上进行的加氢反应几乎同时进行。苯环上加氢似乎没有中间产物直接就可以得到四氢蒽醌和八氢蒽醌,没有二氢蒽醌、六氢蒽醌这些中间产物,这可能是由双点加氢的反应机理决定的。研究结果表明降解产物中很容易检测到四氢蒽醌和四氢氢化蒽醌,八氢蒽醌、八氢氢化蒽醌只有在体系中的乙基蒽醌全部消耗完以后才会出现,这说明通过苯环上的加氢反应得到八氢氢化蒽醌并不是那么容易,苯环上取代基的位阻效应可能也有部分贡献。工作液降解体系中的八氢蒽醌和八氢氢化蒽醌不易检测到,与分析方法的关系可能不大,关键还是本身不易降解产生,降解产物中含量太低所致。
所以,所谓工作液的降解反应可以简单归纳为乙基蒽醌和乙基四氢蒽醌中羰基上的加氢降解反应。这一反应开始于取代蒽醌被还原成的氢化蒽醌及具有酚式结构的中间产物,然后经1,4-加氢得到2-乙基-9,10-二羟基-9,10-二氢蒽或者经互变异构得到2-乙基-9-羟基-9-氢-10-羰基蒽再经羰基是加氢得到2-乙基-9,10-二羟基-9,10-二氢蒽,该化合物脱水生成2-乙基单酚及其互变异构体2-乙基蒽酮,2-乙基蒽酮加氢得到2-乙基-9,9,10-三氢-10-羟基蒽,该化合物脱水得到乙基蒽醌,乙基蒽进一步加氢得到2-乙基-9,9,10,10-四氢蒽,至此完成所有降解反应。对应的乙基四氢蒽醌和以及八氢蒽醌具有类似的降解历程及其相应的降解产物。