对甲基苯乙酮加氢合成对甲基―a―苯乙醇的研究

摘 要：对甲基-a-苯乙醇是一种重要的化工产品，在医药工业和化工制造业中有广泛的应用，是合成药物烟苄酯的重要药物中间体。本文采用钯碳作催化剂，对4-甲基苯乙酮作低压加氢合成对甲基-a-苯乙醇研究，主要考察加氢条件变化对合成的影响，通过正交实验得出较优化的反应条件：钯碳作催化剂用量为：2%；氢气压强为：0.2MPa；溶剂甲醇与4-甲基苯乙酮比例为：1：1。

关键词：对甲基苯乙酮；对甲基-a-苯乙醇；钯碳；催化加氢

1 前言

对甲基-a-苯乙醇是一种重要的化工产品，在医药工业和化工制造业中有广泛的应用。在药物合成生产中，对甲基-a-苯乙醇是一种重要的药物中间体，比如是合成药物烟苄酯的重要原料。本实验采用钯碳作催化剂，对4-甲基苯乙酮作低压加氢合成对甲基-a-苯乙醇研究，同时钯碳经过处理可回收利用，清洁，污染少，成本相对较低。本文主要研究改变钯碳催化剂用量、溶剂甲醇与4-甲基苯乙酮比例、氢气压强三个反应条件对实验的影响，经过正交实验制备得到的对甲基-a-苯乙醇纯度可达98%，显示了良好的应用前景。

2 酮的催化加氢

酮和不饱和烃类似，在钯碳、铂、镍等催化剂作用下，很容易还原为相应的二级醇：

有些反应需加压、加温，或用特殊催化剂进行，最常用的溶剂为醇、酸等。同时应注意以下副反应：

例如：苯乙酮加氢合成苯乙醇，采用Ni-Sn-B/SiO2作催化剂[1]，实验方法为：在220ml不锈钢高压反应釜中加入5.0ml苯乙酮、50ml乙醇及催化剂，密封后用氢气置换内空气3次，加热至釜温80℃，充入氢气至2.0Mpa并在反应中保持恒定，开启搅拌器至转速1000r/min，同时开始记时，反应过程中间歇取样，产物以气相色谱检测。

2.1 试剂与反应原理

对甲基苯乙酮

英文名：4-Methylacetophenone （Synonyms： p-methylacetophenone；1-Acetyl-4-methyl benzene； 1-Methyl-4-acetyl benzene； 4-Acetyltoluene； p-methylacetophenone； p-tolyl methyl ketone； Ethanone， 1-（4-methylphenyl）-； Methyl p-tolyl ketone；）

化学名：对甲基苯乙酮 分子量：134.1774 CAS：122-00-9 分子式：C9H10O

结构式： 立体结构图：

理化性质：针状结晶或淡黄色液体，mp22-24℃，用于有机合成，含 量：≥98%

沸点：226℃ 密度：1.005g/cm3

对甲基-a-苯乙醇：

英文名：alpha，4-Dimethylbenzylalcohol （Synonyms： 1-（4-Methylphenyl）ethanol； Methyl p-tolyl carbinol；）

化学名：对甲基a-苯乙醇 分子量：136.1932 CAS：536-50-5 分子式：C9H12O

结构式： 立体结构图：

理化性质：淡黄色粘稠液体，是重要的有机合成原料，含 量：≥98%。

沸点：220℃ 密度：0.987g/cm3

2.2 反应方程式

3 实验方案

3.1 反应条件选择

a 溶剂选择：溶剂在加氢中起着重要作用，它影响着氢化速度，也影响反应方向。这主要是因为溶剂使催化剂对被加氢物的吸附特性发生变化，从而改变了氢的吸附量。这可使催化剂分散的更好，有利于气、液、固三相的接触。低压加氢常用的溶剂有：石油醚、环己烷、甲基环己烷和二恶烷、甲醇等。其活性顺序与极性顺序基本一致，极性大的溶剂加氢速度快。由于实验加氢生成物为液体且黏度较大，所以我们选择极性大的甲醇作溶剂。（注：溶剂要不含其他杂质，否则对反应有影响，易引起催化剂中毒）

b 催化剂选择：目前5%钯-碳是工业上广泛采用的催化剂，它不需要高温、高压操作，一般在0.5Mpa以下即可加氢。在一般条件下不能进行环加氢，钯-碳催化剂已有商品出售它比较 稳定，含50%水分的钯-碳催化剂比直接干燥至分状的催化剂活性要高些。经过分析选择钯碳作催化剂。

3.2 正交实验设计

根据实验目的：为提高转化率、产品纯度、收率等综合指标。拟定以下正交实验表：

1 确定因素水平表

2 选择正交表及表头设计选择L9（34）正交表头设计

3 确定实验方案（按正交表填表）

3.3 仪器及

3.4 实验简易装置图

3.5 操作流程

首先，将所有仪器洗净，再用去离子水趟洗，烘干；

每组实验取对甲基苯乙酮100ml加入高压反应釜，在按表3 L9（34）正交表取钯碳和甲醇溶剂，同时按照正交设计条件实验；盖好BF-05玻璃反应釜盖，接通FMK-A型高压釜控制器电源，开启冷凝水，先用N2排空三次，再用H2排空三次，然后调节K1使H2为需要的压强，开启搅拌，开始反应；

同时开始记时，反应过程中间歇取样，产物以气相色谱检测；

反应完毕，先排空，取盖，抽滤反应液，将滤液减压蒸馏，得到产品。

3.6 实验数据记录

4 实验结论

综上章所述，根据本实验实际效果，按A2B2C2条件生产，既提高纯度、收率又节约了成本，得到A2B2C2是此实验研究出的最佳反应条件。

通过对产品纯度、收率、反应速率的综合数据分析，加上反应条件的温和程度分析，可以得到：采用钯碳作催化剂研究4-甲基苯乙酮低压加氢，可以降低反应温度，降低反应压强，提高产品纯度，在操作上减轻了工作强度，钯碳可以回收利用。因此，认为钯碳是对甲基苯乙酮低压加氢的理想催化剂，在工业上具有现实意义，及良好的发展前景。本文中的实验数据（A2B2C2是此实验研究出的最佳反应条件）可以作为4-甲基苯乙酮低压加氢中试及工业化生产的重要依据。

参考文献

1. 王友臻，乔明华，胡华荣，王卫江，范康年.高选择性苯乙酮加氢Ni-Sn-B/SiO2非晶态催化剂的制备及特征.化学学报.2004年第62卷，第14期，1349-1352。

2. 宛悍东，张晓昕，宗保宁编.苯甲酸加氢用钯碳催化剂的制备、失活及再生研究.石油化工科学研究院报.2003年第9期，36-42。

3. 项晓青，朱兆璋，刘旦初编.把碳催化剂在硝基还原和碳碳双键加氢反应中的应用.复旦学报（自然科学版），第36卷第1期，1997年2月。

4. 金松涛等编著.有机催化.上海：上海科学技术出版社，1999年4月，116-187。

5. 邢其毅，徐瑞秋，周政编.基础有机化学（上册）.人民教育出版社，2000年8月，223-232。

6.大连工学院有机化学教研室编.有机化学实验.人民教育出版社2002年3月，193-200。

7.邢其毅，徐瑞秋，周政，斐伟伟编.基础有机化学（第二版），上册.高等教育出版社2003年2月，196-202。

作者简介：

邓永智，四川仁寿人，男，就职于四川化工高级技工学校。