碳氢化合物选择性氧化难题已获得重大的突破

由湖南大学化学化工学院自主研发并首创的“金属卟啉仿生催化空气氧化环己烷制备环己酮”项目最近通过年产800吨环己酮工业化试验。这一项目的成功标志着仿生催化氧化技术应用于碳氢化合物空气氧化工业生产的成功，一直以来困扰着国际工业界的碳氢化合物选择性氧化的难题获得重大突破。
　　据湖南大学有关专家介绍，仿生催化是模拟生命过程的酶催化反应的新型交叉学科。即将生命体内的化学反应通过一定工艺转移到实验室或工业生产，并形成可以应用于工业化的生产工艺。目前在工业上，碳氢化合物的空气氧化要在高温高压下进行，并严重污染环境。但是，在人体等生命体内的化学反应，却能在常温、常压下进行，没有污染，而且是专一性反应，如人体要合成某种化合物，就会通过专一性反应产生某一种单纯的化合物而不会有其他的副产品。因此，专家们称仿生催化反应有着条件温和、环境友好、催化效率高、反应可调控、产物选择性强等诸多优点，仿生催化技术的应用是对传统化学氧化工业的一次革命。从上个世纪80年代起，发达国家就开始投入大量人力物力从事这方面的研究，但碳氢化合物的选择性氧化此前仍是全球尚未解决的一个难题。
　　作为世界上成功开发金属卟啉仿生催化应用于碳氢化合物氧化生产技术的第一人，湖南大学化学化工学院博士生导师郭灿城告诉记者，“金属卟啉仿生催化空气氧化环己烷制备环己酮”项目模拟了生物体内血红素的结构和生物氧化过程，卟啉是血红素的医学名称。该模拟生命氧化过程在工业应用上的成功，实际上表明的是仿生催化技术应用于碳氢化合物氧化技术的成功，由环已烷制备环已酮只是这项技术应用于工业化生产的一个实例。经过在年产800吨规模装置上所进行的环己烷制备环己酮实验证明，环己烷转化率达到10%、醇酮选择性达到90%，高于环己烷转化率4%、醇酮选择性80%的传统工业水平。最令人瞩目的是，新技术的应用不仅大幅降低了生产成本，而且由于降低了反应温度与反应压力，其对于生产条件的改善显而易见；另外，因为新技术避开了传统工艺中主要产生污染的工序，在减少环境污染方面，效果尤为显著。