己二酸的合成工藝研究進(jìn)展分析

摘 要：己二酸作為重要二元羧酸，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于化學(xué)、醫(yī)藥等眾多領(lǐng)域。加強(qiáng)己二酸研究，提升己二酸合成質(zhì)量與效率已經(jīng)成為己二酸生產(chǎn)的客觀需求與必然趨勢(shì)。基于此，本文從己二酸基本性質(zhì)出發(fā)，就己二酸合成工藝研究進(jìn)展進(jìn)行了簡(jiǎn)要分析，明確己二酸合成工藝呈多樣化發(fā)展態(tài)勢(shì)，并逐漸趨向綠色化發(fā)展。

關(guān)鍵詞：己二酸;合成工藝;生物氧化合成法

0 引言

基于己二酸使用量、需求量的不斷增加，如何利用行之有效的己二酸合成工藝，提升己二酸生產(chǎn)質(zhì)量與效率，推動(dòng)己二酸生產(chǎn)市場(chǎng)化、工業(yè)化發(fā)展成為己二酸制造企業(yè)以及相關(guān)工作人員思考的重點(diǎn)問(wèn)題。對(duì)此，有必要加強(qiáng)己二酸合成工藝研究，對(duì)當(dāng)前己二酸合成工藝情況與發(fā)展趨勢(shì)具有明確認(rèn)識(shí)，便于合成工藝不斷創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)己二酸供給需求的有效滿足。

1 己二酸基本性質(zhì)分析

己二酸（Adipic acid）又被稱之為“肥酸”，是一種能夠和二元胺、二元醇等發(fā)生反應(yīng)，生成高分子聚合物的有機(jī)二元酸。其分子式為“C6H10O4”，分子量為“146.14”，屬單斜晶體，通常呈白色結(jié)晶體或者是結(jié)晶性粉末狀[1]。己二酸的水溶解性較強(qiáng)，一般在25℃下溶解度達(dá)到2.3g（100mL）-1，隨著溫度的不斷升高，溶解度提升，最高可達(dá)到160g（100mL）-1。除溶解于水外，己二酸也可溶解于醚、醇、丙酮、環(huán)己烷等中。由于己二酸具備羧基，故可發(fā)生成鹽反應(yīng)、酰胺化反應(yīng)以及酯化反應(yīng)。其應(yīng)用價(jià)值顯著，如合成纖維、制備潤(rùn)滑油添加劑、作為食品添加劑、制備聚氨酯、制備、己二酰胺等。隨著己二酸應(yīng)用范圍的不斷擴(kuò)大，其使用量、需求量日漸增多。在此背景下，加大己二酸合成工藝研究力度，推動(dòng)其工業(yè)化、市場(chǎng)化發(fā)展進(jìn)程，勢(shì)在必行。

2 己二酸合成工藝研究進(jìn)展分析

基于己二酸理論與實(shí)踐研究的不斷深入，己二酸合成工藝呈現(xiàn)出多樣化發(fā)展態(tài)勢(shì)。與此同時(shí)，己二酸合成工藝在己二酸理論研究與科學(xué)技術(shù)驅(qū)動(dòng)下，為更好適應(yīng)節(jié)能環(huán)保大環(huán)境，取向綠色化發(fā)展。

2.1 己二酸合成工藝之傳統(tǒng)工藝

在己二酸生產(chǎn)過(guò)程中，苯酚法是應(yīng)用最早的己二酸合成工藝，由美國(guó)杜邦公司于上世紀(jì)三十年代提出。即以苯酚為原料，在Ni-Al2O3的催化作用下，讓苯酚與氫有機(jī)結(jié)合，生成環(huán)乙醇。并在此基礎(chǔ)上，對(duì)環(huán)乙醇進(jìn)行脫氫處理，得到環(huán)己酮，通過(guò)空氣氧化實(shí)現(xiàn)己二酸的有效獲得。該方法優(yōu)勢(shì)在于：技術(shù)成熟度高，獲得的己二酸品質(zhì)好且不會(huì)對(duì)材料產(chǎn)生腐蝕性損傷。但由于苯酚多來(lái)源于煤焦油，獲得苯酚所需花費(fèi)的費(fèi)用相對(duì)較高。因此，該己二酸合成工藝適用于苯酚獲取容易，原材料豐富地區(qū)。目前，該方法已經(jīng)被其他己二酸合成工藝所取代，或有部分國(guó)家的少數(shù)工廠利用該方法進(jìn)行己二酸的生產(chǎn)。

在苯酚法之后，環(huán)己烷空氣氧化法逐漸應(yīng)用于己二酸工業(yè)生產(chǎn)中。即以石油苯或者是焦油苯為原材料，在催化劑作用下生成環(huán)己烷。與此同時(shí)，利用空氣氧化進(jìn)行環(huán)己醇與環(huán)己酮混合物（通常被稱之為“KA油”）的合成。并在此基礎(chǔ)上，以硝酸（質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般在50%～60%之間）為氧化劑，以銅、釩等為催化劑，使KA油在一定條件作用下轉(zhuǎn)化為己二酸。該方法的優(yōu)勢(shì)在于：技術(shù)成熟度相對(duì)較高，水資源利用率高;該方法的缺點(diǎn)在于：操作流程相對(duì)復(fù)雜、己二酸生產(chǎn)成本高、對(duì)生產(chǎn)設(shè)備存在腐蝕威脅、易產(chǎn)生氮氧化物（包括一氧化氮、二氧化氮等）污染空氣，破壞環(huán)境[2]。

2.2 己二酸合成工藝之新興工藝

為保證己二酸合成質(zhì)量，降低己二酸生產(chǎn)成本，改善環(huán)己烷空氣氧化法存在的環(huán)境污染問(wèn)題。眾多學(xué)者、科研人員、己二酸成產(chǎn)企業(yè)加大了己二酸合成工藝研究力度，對(duì)傳統(tǒng)己二酸合成工藝進(jìn)行改進(jìn)與創(chuàng)新。二十世紀(jì)八十年代，環(huán)己醇合成己二酸的方法得以產(chǎn)生，相對(duì)環(huán)己烷空氣氧化法而言，在己二酸回生產(chǎn)質(zhì)量、己二酸合成催化劑回收、生產(chǎn)安全、苯損耗等方面存在一定優(yōu)勢(shì)。但在實(shí)踐工作中，由于環(huán)己醇合成法需要以硝酸為氧化劑進(jìn)行己二酸生產(chǎn)，對(duì)此在環(huán)境保護(hù)、生產(chǎn)控制等方面并未達(dá)到理想效果。故人們?cè)噲D利用雙氧水、空氣、臭氧等作氧化劑，進(jìn)行己二酸合成工藝研究。在此基礎(chǔ)上，環(huán)己環(huán)己烯烯直接氧化法得以產(chǎn)生，包括環(huán)己環(huán)過(guò)氧化氫氧化合成己二酸工藝、環(huán)己烯臭氧氧化合成己二酸工藝等。

針對(duì)己二酸合成中，苯原料、丁二烯原料獲取難度大、來(lái)源局限性強(qiáng)等特征。研究人員將研究視角轉(zhuǎn)化為“生物合成”，即利用微生物轉(zhuǎn)化功能，獲取環(huán)己醇、環(huán)己烷、環(huán)己烯等物質(zhì)，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行己二酸生產(chǎn)。例如，以葡萄糖為原材料，在酶的催化作用下得到2-氧代己二酸、2-羥基己二酸等，最終合成己二酸。相對(duì)其他己二酸合成工藝而言，生物法對(duì)環(huán)境的影響更小，屬己二酸綠色合成工藝。但技術(shù)成熟度不高且產(chǎn)品純度有待提升。

3 結(jié)論

總而言之，科學(xué)技術(shù)是推動(dòng)一切事物創(chuàng)新發(fā)展的主動(dòng)力，在己二酸生產(chǎn)中也不例外。基于近些年己二酸合成工藝?yán)碚撆c實(shí)踐研究的不斷深入，己二酸合成工藝呈現(xiàn)出多樣化發(fā)展態(tài)勢(shì)，并在節(jié)能環(huán)保大環(huán)境下，取向綠色化發(fā)展。因此，有必要了解己二酸合成工藝研究進(jìn)展，促進(jìn)先進(jìn)合成工藝的應(yīng)用推廣，為己二酸工業(yè)化、市場(chǎng)化發(fā)展提供良好技術(shù)支撐。

參考文獻(xiàn)：

[1]郭歌，王大陸，張志巖，等.己二酸綠色合成技術(shù)研究進(jìn)展[J].河南化工，2019，36（09）：3-6.

[2]張志強(qiáng).苯為原料制備己二酸工藝及機(jī)理研究[J].化工管理，2017（23）：27.

作者簡(jiǎn)介：

丁葳（1990- ），男，漢族，江蘇省淮安市人，大學(xué)本科學(xué)歷，助理工程師。