有機季銨堿催化合成異佛爾酮

周章濤(廣東萊佛士制藥技術有限公司， 廣東 惠州 516081)

有機季銨堿催化合成異佛爾酮

周章濤(廣東萊佛士制藥技術有限公司， 廣東 惠州 516081)

異佛爾酮是重要的精細化工原料，在醫藥、涂料等行業有廣泛的應用，年需求量高達萬噸。工業中一般通過丙酮催化縮合生產，催化劑為無機堿或者金屬氧化物。文中采用了有機季銨強堿作為催化劑，工藝新穎，反應條件更溫和、單程轉化率更高，可以為社會和企業創造經濟效益。

異佛爾酮；季銨堿；堿催化；丙酮深加工

異佛爾酮(Isophorone)是丙酮深加工產品之一，是一種重要的精細化工產品。其可以進一步深加工，成為聚氨酯、醫藥中間體、涂料等工業的重要原料。如異佛爾酮二胺廣泛用于環氧樹脂膠黏劑和聚氨酯膠黏劑，異佛爾酮二異氰酸酯用于高檔涂料生產，還原產物可用于環扁桃酯、激素和維生素E的原料，且異佛爾酮可在農藥生產中作為乳化劑。目前工業上異佛爾酮以丙酮作為起始原料，通過催化縮合、分離和純化等步驟生產。本文描述的異佛爾酮生產工藝采用的是首創的有機季銨強堿催化，提高了單程轉化率，且使得反應條件更溫和，能有效地降低生產的能耗成本，能給社會和企業帶來較大的經濟效益。

1 背景

(1)國外市場預測分析 目前，異佛爾酮的生產公司主要集中在德國、美國、英國和日本等發達國家，年產量高達數十萬噸，其中德國贏創年產能高達20萬噸以上。

(2)國內市場預測分析 我國目前的產能為15萬噸左右，其中既有國內企業投資建設，也有國外企業進行投資。主要生產企業為德國贏創、寧波千衍等，其他均為小型企業。

(3)市場供求分析 由于生活水平的不斷提高，對于醫藥、塑料和高檔涂料的需求日漸增加，而國內生產企業少，產能不足，產品緊缺，進口依存度高。該產品市場仍處在成長階段，且產品附加值高，具有很好的產品生命力。

2 生產工藝路線

(1)生產路線 目前主要有兩條生產路線。其中異丙叉丙酮/乙酰乙酸乙酯法選擇性和收率較好，然而原料異丙叉丙酮和乙酰乙酸乙酯價格高昂，成本過高，工業生產中已經不再采用。

丙酮縮合法為目前工業生產的主要路線。該路線中，由于所有反應均為可逆反應，反應體系中存在水、異丙叉丙酮、二丙酮醇、異木酮、異佛爾酮等多種產物，反應的選擇性和轉化率均難以達到滿意的結果。為提高原料利用率，一般需要在高溫下進行反應，然后分離出產物，對副產物進行再加工，因此單程轉化率、反應溫度和選擇性都是異佛爾酮工藝的重要參數。

(2)生產工藝 目前的工業化工藝主要有液相縮合和氣相縮合兩種。液相縮合是在高壓容器中，以無機強堿如氨基鈉、氫化鈣、堿金屬或者堿土金屬氫氧化物作為催化劑，加熱到高溫進行縮合。由于無機強堿不易溶于丙酮，為了使得反應順利進行，一般要添加少量水。由于反應縮合物不溶于水，體系逐漸形成兩相，需要強烈的攪拌。這類合成的弊端是轉化率和選擇性都低，且需要較高的反應溫度(200～250℃)。

氣相縮合是在高溫下，丙酮氣體在高溫(200～300℃)下通過金屬氧化物、金屬氫氧化物、鈣鋁復合物、鎂鋁復合物等固相催化劑進行反應。這一催化縮合工藝的優勢是轉化率和選擇性較好。然而缺點是能耗高，催化劑制備難度高，成本高，催化劑壽命短。

(3)新的催化劑在液相縮合中的應用 為了解決液相縮合和氣相縮合的缺點，我們開發了結構新穎的有機季銨強堿催化劑，進行液相縮合反應。由于季銨強堿易溶于水和有機溶劑，能更有效地催化這一反應，在較低的反應溫度下即可達到滿意的轉化率和選擇性：

催化劑 反應溫度 反應時間 轉化率 選擇性 分離收率A 180℃ 4小時 59% 65% 36% B 180℃ 4小時 58% 61% 33% C 180℃ 4小時 62% 71% 40%氫氧化鉀 250℃ 4小時 67.5% 92.7% 40.1%

3 結語

我們開發了新穎的有機季銨強堿催化劑，該催化劑可以有效地降低反應需要的苛刻高溫，降低對設備的要求和能耗，而獲得滿意的選擇性和轉化率。

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