有机季铵碱催化合成异佛尔酮

2016-12-15周章涛广东莱佛士制药技术有限公司广东惠州516081

化工管理 2016年31期

周章涛(广东莱佛士制药技术有限公司，广东惠州 516081)

有机季铵碱催化合成异佛尔酮

周章涛(广东莱佛士制药技术有限公司，广东惠州 516081)

异佛尔酮是重要的精细化工原料，在医药、涂料等行业有广泛的应用，年需求量高达万吨。工业中一般通过丙酮催化缩合生产，催化剂为无机碱或者金属氧化物。文中采用了有机季铵强碱作为催化剂，工艺新颖，反应条件更温和、单程转化率更高，可以为社会和企业创造经济效益。

异佛尔酮；季铵碱；碱催化；丙酮深加工

异佛尔酮(Isophorone)是丙酮深加工产品之一，是一种重要的精细化工产品。其可以进一步深加工，成为聚氨酯、医药中间体、涂料等工业的重要原料。如异佛尔酮二胺广泛用于环氧树脂胶黏剂和聚氨酯胶黏剂，异佛尔酮二异氰酸酯用于高档涂料生产，还原产物可用于环扁桃酯、激素和维生素E的原料，且异佛尔酮可在农药生产中作为乳化剂。目前工业上异佛尔酮以丙酮作为起始原料，通过催化缩合、分离和纯化等步骤生产。本文描述的异佛尔酮生产工艺采用的是首创的有机季铵强碱催化，提高了单程转化率，且使得反应条件更温和，能有效地降低生产的能耗成本，能给社会和企业带来较大的经济效益。

1 背景

(1)国外市场预测分析目前，异佛尔酮的生产公司主要集中在德国、美国、英国和日本等发达国家，年产量高达数十万吨，其中德国赢创年产能高达20万吨以上。

(2)国内市场预测分析我国目前的产能为15万吨左右，其中既有国内企业投资建设，也有国外企业进行投资。主要生产企业为德国赢创、宁波千衍等，其他均为小型企业。

(3)市场供求分析由于生活水平的不断提高，对于医药、塑料和高档涂料的需求日渐增加，而国内生产企业少，产能不足，产品紧缺，进口依存度高。该产品市场仍处在成长阶段，且产品附加值高，具有很好的产品生命力。

2 生产工艺路线

(1)生产路线目前主要有两条生产路线。其中异丙叉丙酮/乙酰乙酸乙酯法选择性和收率较好，然而原料异丙叉丙酮和乙酰乙酸乙酯价格高昂，成本过高，工业生产中已经不再采用。

丙酮缩合法为目前工业生产的主要路线。该路线中，由于所有反应均为可逆反应，反应体系中存在水、异丙叉丙酮、二丙酮醇、异木酮、异佛尔酮等多种产物，反应的选择性和转化率均难以达到满意的结果。为提高原料利用率，一般需要在高温下进行反应，然后分离出产物，对副产物进行再加工，因此单程转化率、反应温度和选择性都是异佛尔酮工艺的重要参数。

(2)生产工艺目前的工业化工艺主要有液相缩合和气相缩合两种。液相缩合是在高压容器中，以无机强碱如氨基钠、氢化钙、碱金属或者碱土金属氢氧化物作为催化剂，加热到高温进行缩合。由于无机强碱不易溶于丙酮，为了使得反应顺利进行，一般要添加少量水。由于反应缩合物不溶于水，体系逐渐形成两相，需要强烈的搅拌。这类合成的弊端是转化率和选择性都低，且需要较高的反应温度(200～250℃)。

气相缩合是在高温下，丙酮气体在高温(200～300℃)下通过金属氧化物、金属氢氧化物、钙铝复合物、镁铝复合物等固相催化剂进行反应。这一催化缩合工艺的优势是转化率和选择性较好。然而缺点是能耗高，催化剂制备难度高，成本高，催化剂寿命短。

(3)新的催化剂在液相缩合中的应用为了解决液相缩合和气相缩合的缺点，我们开发了结构新颖的有机季铵强碱催化剂，进行液相缩合反应。由于季铵强碱易溶于水和有机溶剂，能更有效地催化这一反应，在较低的反应温度下即可达到满意的转化率和选择性：