scCO₂及CO₂膨胀液体中3-硝基苯乙烯催化加氢的研究

【作者】 徐刚； 魏海生； 任煜京； 银建中； 王爱琴； 张涛；

【机构】 福建师范大学化学与材料学院； 中国科学院大连化学物理研究所； 大连理工大学化工机械与安全学院；

【摘要】 含有两个还原取代基的芳香硝基化合物选择加氢制备相应的芳胺是精细化工领域最重要的反应之一。为了让该过程环境友好,在scCO₂及膨胀液体中研究了3-硝基苯乙烯选择加氢制3-乙烯基苯胺。以scCO₂为反应介质考察了3-硝基苯乙烯选择加氢反应,发现3-硝基苯乙烯转化率随CO₂压力增大而增大,而目标产物3-氨基苯乙烯转化率选择性始终维持在98%左右。而3-硝基苯乙烯在scCO₂中溶解度测试结果表明:相同温度下,压力越高,溶解度越大。相同压力下,温度越低,溶解度也越大。当系统总压为11.6 MPa、H2压力为2 MPa、反应温度50 oC、反应时间60 min时,转化率和3-氨:基苯乙烯选择性分别为61.9%和98.2%;以CO2膨胀液体为反应介质研究了3-硝基苯乙烯选择加氢反应,发现CO2膨胀甲苯为最佳反应介质。在系统总压10 MPa,H2压力3 MPa、反应温度50 oC、时间60 min的优化反应条件下,可获得97.8%的转化率和96.0%的选择性,而有机溶剂用量可减少90%;以PR-BM方程为热力学模型计算反应条件下的热力学性质,表明CO2膨胀液体体系能有效降低粘度,增大H2溶解度,这些独特的热力学特性结合Pt/FeOx优异的化学选择性使得该反应能在极少有机溶剂的情况下顺利进行。更多还原