我国甲醇直接制乙二醇研究取得重要突破

 厦门大学化学化工学院近日发布消息称，该院王野教授、程俊教授与中科院大连化物所邓德会课题组在在甲醇C-C偶联直接制乙二醇的研究上取得重要突破，相关研究成果发表在《自然-通讯》上。该成果同时也申请了中国发明专利和国际专利PCT。 　　
甲醇经可控的C-C偶联反应制备C2或多个碳原子的化合物是化学领域极具吸引力和挑战性的反应。当前甲醇C-C键的偶联反应主要局限于羰基化反应和脱水偶联制备烯烃或芳香烃，即MTO或MTA过程，其特点是难以高选择性获得特定的产物。保留甲醇分子的C-OH键而选择性地活化C-H键生成乙二醇被公认为是化学领域最具挑战性的反应之一。 　　
王野课题组发展光催化方法，在CdS催化剂上首次实现了可见光照射下甲醇脱氢偶联制乙二醇和氢气的反应。在催化材料设计方面，与邓德会课题组合作，成功构建CdS纳米棒催化剂，大幅提升了可见光照射下乙二醇的选择性和生成活性。并通过设计反应分离的反应器，乙二醇选择性可达90%，收率16%。 　　
进一步与从事理论计算研究的程俊课题组合作，对反应机理开展了深入研究，提出CdS上的光生空穴可以在不影响甲醇O-H键的情况下，通过质子和电子协同转移(CPET)过程选择性地活化甲醇的C-H键生成羟甲基自由基，从CdS表面脱附偶联生成乙二醇。 　　
这个可见光驱动的甲醇转化新过程，不仅提供了一种温和条件下乙二醇的高效制备方法，而且为存在羟基等官能团的小分子中惰性C-H键的选择活化开辟了一条新途径。 　　
当前工业上90%以上的乙二醇生产都是通过石油路线，即乙烯环氧水合路线，该过程效率不高、能耗大。此外，通过煤基合成气经草酸二甲酯合成乙二醇的路线工艺流程长、成本高。而甲醇可由煤、天然气、生物质乃至二氧化碳经合成气或直接制备、廉价易得，是重要的C1平台分子。因此，由甲醇直接制备乙二醇意义重大。