日本国立研究开发法人产业技术综合研究所（以下简称“产总研”）触媒化学研究部门今喜裕研究小组长团队，近日宣布开发出一种低环境负荷、可长时间连续高收率合成有用二醇类的触媒工艺。该成果旨在解决化妆品原料及医药中间体等高附加值化学品制造中的痛点，相关论文已于2026年4月28日发表于国际期刊《合成与催化》（Advanced Synthesis & Catalysis）。
二醇类化合物是指分子内含有两个羟基的有机化合物，其种类繁多，广泛应用于保湿化妆品、抗菌剂、医药中间体及树脂原料等领域。其中，碳原子数在3个及以上的功能性二醇属于高附加值化学品。与传统基础化学品如乙二醇不同，功能性二醇的制造方法通常需针对每种特定物质单独设计与开发。现有的工业制备工艺往往存在明显缺陷：一方面，反应原料多涉及环境负荷较高的过羧酸或强酸；另一方面，从烯烃出发需经过“环氧化”和“水合”两个独立步骤，不仅流程繁琐，且副产物处理复杂，难以满足绿色化学的发展趋势。
针对上述行业瓶颈，产总研团队创新性地采用了一种具备双功能的含钛沸石触媒。该触媒不仅能高效催化烯烃的环氧化反应，在优化后的溶剂与温度条件下，还能促进水合反应。通过构建两段式连续流动反应器（Flow Reactor），团队将反应速度较快的第一步环氧化（30℃）与反应速度较慢的第二步水合（90℃）整合在同一系统中。原料烯烃只需送入触媒装置，即可在一气呵成中完成两步转化，直接生成目标二醇类产物。这一突破性的连续合成工艺，彻底摒弃了传统批次式生产或需要分离中间体的复杂流程。
该工艺的核心优势在于其极高的安全性与环保性。传统工艺通常需要使用浓度高达30%以上的过氧化氢，存在较高的爆炸风险；而新工艺仅需使用浓度低至1%的过氧化氢水溶液（甚至低于市售双氧水消毒液的浓度），即可实现70%至90%的高收率。更为关键的是，该反应的唯一副产物是水，完全避免了羧酸或强酸的使用及其后续分离处理的负担。研究团队利用动态核极化-核磁共振（DNP-NMR）技术对触媒表面进行了高灵敏度分析，发现反应过程中生成的环氧化物会覆盖触媒表面导致活性下降。为此，研究人员通过筛选甲醇、丙酮、乙腈等溶剂的组合，有效清洗了触媒表面的覆盖物，从而实现了装置的长时间稳定运行。
在实证测试中，该工艺成功实现了多种二醇类的连续合成，收率均维持在90%以上。特别是对于4-苯基-1,2-丁二醇这一高价值产品，装置在连续运行超过一周后，依然保持了极高的选择性和收率稳定性。这一结果证明，只需向触媒装置输送原料，即可安全、简便地获得目标产物，极大地简化了生产流程。
从行业背景来看，日本在精细化学品及功能性材料领域拥有深厚的技术积累，但面临着人口老龄化导致的劳动力短缺以及日益严格的环保法规压力。传统的批次式生产模式因耗时费力且难以控制质量一致性，正逐渐被连续流化学（Flow Chemistry）所取代。此前触媒易失活、寿命短一直是制约连续流技术在复杂有机合成中广泛应用的主要障碍。产总研此次开发的这项技术，不仅解决了二醇类物质连续制造的通用性问题，更通过降低氧化剂浓度和消除有害副产物，为应对未来更严格的环境法规提供了可行的解决方案。
目前，该技术已获得日本新能量·产业技术综合开发机构（NEDO）的委托事业支持。未来，产总研计划进一步将双功能沸石触媒高分散化并集成到反应器中，以降低压力损失，提升装置的易用性与驱动稳定性。随着该技术的成熟与推广，预计将在保湿化妆品原料、抗菌剂及医药中间体的绿色制造领域发挥重要作用，推动相关产业链向更高效、更清洁的方向转型。